DE102011084542A1 - Fördereinrichtung zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter zu einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Fördereinrichtung zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter zu einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges Download PDFInfo
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Abstract
Eine Fördereinrichtung (1) zur Förderung von Öl in einem Getriebe (4) eines Hybridantriebs (2) für ein Kraftfahrzeug (12) hat eine Ölpumpe (7) und einen Direktantrieb (9) zum Antrieb eines Rotors (19) und einen Elektroantrieb (10) zum Antrieb eines den Rotor (19) umgebenden Läuferteils (20). Ein feststehendes Gehäuse (13) umschließt das Läuferteil (20) und weist einen Einlassanschluss (17) und einen Auslassanschluss (18) der Ölpumpe (7) auf. Die Ölpumpe (7) ermöglicht dabei auf einfache Weise einen wahlweisen Antrieb über den Direktantrieb ((9) oder den Elektroantrieb (10).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter zu einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer wahlweise von einem mechanischen Direktantrieb oder von einem zuschaltbaren Elektroantrieb antreibbaren Ölpumpe.
- Solche Fördereinrichtungen werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb eingesetzt. Bei solchen Hybridantrieben wird die Ölpumpe zur Versorgung eines Getriebes direkt von dem Getriebe angetrieben. Bei Stillstand des Getriebes soll dessen Funktion aufrechterhalten werden und daher die Ölpumpe in Betrieb bleiben.
- Aus der
DE 103 29 215 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe bekannt, bei der eine einzige Ölpumpe über ein Summiergetriebe wahlweise elektrisch oder direkt angetrieben wird. Hierfür hat das Summiergetriebe zwei Leistungsstränge, wobei ein Leistungsstrang von einem Verbrennungsmotor und der andere Leistungsstrang von einem Elektromotor antreibbar ist. Das Summiergetriebe ist beispielsweise als Planetengetriebe gestaltet. Der Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, dass nur eine einzige Ölpumpe eingesetzt werden muss, um die Ölpumpe wahlweise elektrisch oder direkt anzutreiben. Jedoch führt das Summiergetriebe zu einem hohen baulichen Aufwand. - Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Fördereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie besonders einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ölpumpe zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile zur Förderung des Öls hat, und dass der mechanische Direktantrieb mit einem der relativ zueinander beweglichen Bauteile und der zuschaltbare Elektroantrieb mit dem anderen der relativ zueinander beweglichen Bauteile verbunden ist.
- Durch diese Gestaltung werden die verschiedenen Möglichkeiten des Antriebs der Ölpumpe durch die entsprechende Gestaltung der Ölpumpe selbst gelöst. Daher wird die Vorschaltung eines Summiergetriebes vor der Ölpumpe vermieden. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ist daher besonders einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar. Weiterhin ist auch ein Parallelbetrieb des Direktantriebs und des Elektroantriebs denkbar, wenn beispielsweise der Elektroantrieb frühzeitig gestartet werden soll, bevor der Direktantrieb abgeschaltet wird. Ebenso kann die Förderleistung der Ölpumpe durch Zuschaltung des Elektroantriebs angehoben werden, wenn der Direktantrieb bei einem Betriebszustand mit zu geringer Drehzahl läuft.
- Die relativ zueinander beweglichen Bauteile könnten beispielsweise zwei unabhängig voneinander antreibbare Laufräder sein, die sandwichartig übereinander liegen. Dies führt jedoch durch hohe Abmessungen zu einem unnötigen baulichen Aufwand. Der bauliche Aufwand zur Bildung der relativ zueinander beweglichen Bauteile lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach gering halten, wenn die Ölpumpe ein gegenüber einem drehbaren Rotor drehbar gelagertes Läuferteil mit Ölzufuhrelementen für den Rotor hat. Durch diese Gestaltung lassen sich der Rotor der Ölpumpe mit dem Direktantrieb und das Läuferteil der Ölpumpe mit dem zuschaltbaren Elektroantrieb koppeln. Die entgegengesetzte Koppelung ist ebenfalls möglich.
- Die Ölpumpe gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Läuferteil gegenüber einem feststehenden Gehäuse drehbar gelagert und mittels einer Radialdichtung abgedichtet ist, und wenn Einlass- und Auslassanschlüsse zum hydraulischen Anschluss der Ölpumpe an dem Gehäuse angeordnet sind.
- Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung gestaltet sich besonders kompakt, wenn das Gehäuse eine gemeinsame Ausnehmung für einen Elektromotor des Elektroantriebs und das Läuferteil und den Rotor der Ölpumpe hat. Weiterhin wird hierdurch der Elektromotor von dem geförderten Öl gekühlt und dessen Geräusche gedämpft. Weiterhin kann hierdurch die Abdichtung einer Wellendurchführung für den Elektroantrieb entfallen.
- Eine Beeinflussung des Elektroantriebs durch chemische oder physikalische Einflüsse des Öls lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Gehäuse eine erste Ausnehmung für das Läuferteil und den Rotor der Ölpumpe und eine zweite Ausnehmung für den Elektromotor des Elektroantriebs hat.
- Ein vorgesehenes Antriebsmoment beim Betrieb der Ölpumpe durch den Elektroantrieb lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach einstellen, wenn der Elektroantrieb ein Untersetzungsgetriebe hat.
- Das Läuferteil könnte beispielsweise einen umlaufenden Zahnkranz aufweisen, an dem der jeweilige Antrieb angelenkt ist. Dies führt jedoch zu großen Abmessungen und damit zu einem erhöhten baulichen Aufwand der Ölpumpe. Die Ölpumpe gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn der Rotor auf einer Welle befestigt ist und das Läuferteil mit einer konzentrisch zu der Welle angeordneten Hohlwelle verbunden ist. Selbstverständlich kann in kinematischer Umkehr auch der Rotor auf der Hohlwelle und das Läuferteil auf der Welle angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Hohlwelle ausschließlich innerhalb des Gehäuses geführt, so dass die Abdichtung einer Wellendurchführung vermieden wird.
- Die Ölpumpe besteht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus besonders wenigen zu montierenden Bauteilen, wenn das Läuferteil als innerhalb des Gehäuses angeordnetes Innengehäuse mit einem den Rotor radial umschließenden Ring und den Stirnseiten des Rotors gegenüberstehenden Steuerplatten ausgebildet ist. Vorzugsweise weisen der Ring oder die Steuerplatten die Ölzufuhrelemente für den Rotor auf.
- Zur Vereinfachung des baulichen Aufwandes der Ölpumpe trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn Einlass- und Auslassöffnungen an dem Läuferteil angeordnet sind. Damit dienen die Einlass- und Auslassöffnungen als Ölzufuhrelemente für den Rotor.
- Eine axiale Anströmung oder Durchströmung der Ölpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn zumindest eine der Einlass- und Auslassöffnungen an den Steuerplatten des Läuferteils angeordnet ist.
- Eine radiale Abströmung der Ölpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreichen, wenn zumindest eine der Einlass- und Auslassöffnungen an dem den Rotor umschließenden Ring des Läuferteils angeordnet ist.
- Eine gegenseitige Beeinflussung der Antriebe untereinander lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der Direktantrieb und der Elektroantrieb selbsthemmend gestaltet sind.
- Die Ölpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft von zwei unterschiedlichen Antrieben antreiben, wenn die Ölpumpe als Zahnringpumpe, als Flügelzellenpumpe oder als Außenzahnradpumpe ausgebildet ist. Bei solchen Pumpprinzipien wirken der entsprechend gestaltete Rotor und ein den Rotor umgebender Ring derart zusammen, dass auf besonders einfache Art wahlweise der Ring oder der Rotor zur Förderung des Öls angetrieben werden kann.
- Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in:
-
1 schematisch eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung mit angrenzenden Bauteilen eines Kraftfahrzeugs, -
2 eine erste Ausführungsform der Fördereinrichtung mit zwei Antrieben aus1 , -
3 eine Schnittdarstellung durch die Ölpumpe aus2 entlang der Linie III-III, -
4 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform der Ölpumpe, -
5 eine weitere Ausführungsform der Ölpumpe in einer Schnittdarstellung, -
6 eine zweite Ausführungsform der Fördereinrichtung. -
1 zeigt schematisch eine Fördereinrichtung1 mit Bauteilen eines Hybridantriebs2 eines schematisch dargestellten Kraftfahrzeuges12 . Der Hybridantrieb2 hat eine Brennkraftmaschine3 , welche das Kraftfahrzeug12 über ein Getriebe4 antreibt, und eine elektrische Antriebseinheit5 zum Antrieb des Kraftfahrzeuges12 unabhängig von dem Getriebe. Eine Kupplung trennt die Brennkraftmaschine3 von dem Getriebe4 . Die Fördereinrichtung1 hat eine Ölpumpe7 zur Versorgung des Getriebes4 mit Öl und einen als Ölwanne ausgebildeten Vorratsbehälter8 . Von der Ölpumpe7 gefördertes Öl gelangt zu dem Getriebe4 und von dort wieder zurück in den Vorratsbehälter8 . - Das Getriebe
4 hat einen Direktantrieb9 zum Antrieb der Ölpumpe7 . Weiterhin ist ein Elektroantrieb10 mit einem Elektromotor11 mit der Ölpumpe7 verbunden. Die Ölpumpe7 lässt sich damit wahlweise über den Elektroantrieb10 oder über den Direktantrieb9 antreiben. Auch ein Parallelbetrieb des Direktantriebes9 und des Elektroantriebes10 ist denkbar, um beispielsweise den Elektroantrieb10 frühzeitig vor dem Abschalten des Direktantriebes9 hochzufahren. In einem Betriebsmodus des Kraftfahrzeuges12 wird die elektrische Antriebseinheit5 zugeschaltet und die Brennkraftmaschine3 abgeschaltet. In diesem Fall ist auch der Direktantrieb9 des Getriebes4 abgeschaltet. Die Ölpumpe7 wird in diesem Betriebsmodus des Kraftfahrzeuges12 über den Elektroantrieb10 angetrieben. -
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Fördereinrichtung1 mit einem Teilbereich der Ölpumpe7 , dem Elektroantrieb10 und dem Direktantrieb9 aus1 . Hierbei ist zu erkennen, dass die Ölpumpe7 ein feststehendes Gehäuse13 mit einer Ausnehmung14 zur Aufnahme beweglicher Bauteile der Ölpumpe7 und des Elektromotors11 mit dem Elektroantrieb10 hat. Der Direktantrieb9 hat eine in die Ausnehmung14 eingeführte Welle15 . Der Elektroantrieb10 hat eine vollständig innerhalb der Ausnehmung14 des Gehäuses13 angeordnete, die Welle15 konzentrisch umschließende Hohlwelle16 . Das Gehäuse13 hat zudem einen Einlassanschluss17 und einen Auslassanschluss18 der Ölpumpe7 . Auf der Welle15 ist ein Rotor19 der Ölpumpe7 befestigt. Auf der Hohlwelle16 ist ein gegenüber dem Rotor19 drehbares Läuferteil20 befestigt. Das Läuferteil20 hat einen den Rotor19 radial umschließenden Ring21 und den Stirnseiten des Rotors19 gegenüberstehende Steuerplatten22 ,23 , sowie Ölzufuhrelemente24 ,25 für den Rotor19 . Die Ölzufuhrelemente24 ,25 sind als Einlassöffnung26 und als Auslassöffnung27 ausgebildet. Die Einlassöffnung26 und die Auslassöffnung27 sind beispielhaft in den Steuerplatten22 ,23 angeordnet. Alternativ dazu können die Einlassöffnung26 und die Auslassöffnung27 bei entsprechend gestalteter Ölpumpe7 in dem Ring21 angeordnet sein oder sich auf Ring21 und Steuerplatten22 ,23 aufteilen. Radialdichtungen28 ,29 dichten die Welle15 und das Läuferteil20 gegenüber dem Gehäuse13 ab. Mehrere Lagerungen30 –33 ermöglichen die drehbare Lagerung der Hohlwelle16 gegenüber dem Gehäuse13 und gegenüber der Welle15 . Der Direktantrieb9 und der Elektroantrieb10 sind selbsthemmend gestaltet, so dass das Läuferteil20 feststeht, wenn der Elektroantrieb10 abgeschaltet ist und der Rotor19 feststeht, wenn der Direktantrieb9 abgeschaltet ist. - Dreht man die Welle
15 des Direktantriebs9 , wird der Rotor19 gegenüber dem Läuferteil20 verdreht. Dabei wird Öl über den Einlassanschluss17 und die Einlassöffnung26 angesaugt und über die Auslassöffnung27 zu dem Auslassanschluss18 gefördert. Dreht man die Hohlwelle16 über den Elektroantrieb10 , wird ausschließlich das Läuferteil20 mit den Ölzufuhrelementen24 ,25 gegenüber dem Rotor19 verdreht. Damit wird ebenfalls Öl über den Einlassanschluss17 angesaugt und zu dem Auslassanschluss18 im Gehäuse13 gefördert. -
3 zeigt in einer Schnittdarstellung entlang der Linie III-III aus2 , dass die Ölpumpe7 als Zahnringpumpe36 ausgebildet ist. Ein von dem Direktantrieb9 antreibbarer Innenläufer34 bildet den Rotor19 , auf dem sich ein Außenläufer35 abrollt. Der Außenläufer35 ist konzentrisch in dem von dem in2 dargestellten Elektroantrieb10 antreibbaren Ring21 angeordnet. Wird der Ring21 über den Elektroantrieb10 verdreht, rollt sich ebenfalls der Außenläufer35 auf dem Innenläufer34 ab. In beiden Fällen wird über die in den in2 dargestellte Einlassöffnung26 in einer der Steuerplatten22 Öl angesaugt und zu der Auslassöffnung27 in der anderen Steuerplatte23 gefördert. -
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ölpumpe7 , welche sich von der aus2 vor allem dadurch unterscheidet, dass die Ölpumpe7 als Flügelzellenpumpe37 ausgebildet ist. Der Rotor19 weist hier eine drehbare Scheibe38 mit einzelnen Flügeln39 auf, welche in dem unrund gestalteten Ring21 des Läuferteils20 entlang gleiten. Wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen ist der Ring21 mit dem Elektroantrieb10 und der Rotor19 mit dem Direktantrieb9 verbunden. -
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ölpumpe7 , welche sich von der aus2 vor allem dadurch unterscheidet, dass die Ölpumpe7 als Außenzahnradpumpe40 ausgebildet ist. Der Rotor19 hat ein zentrisches Zahnrad41 und treibt auf dem Ring21 des Läuferteils20 gelagerte Zahnräder42 ,43 an. Bei einer vorgesehenen Drehrichtung des Zahnrades41 des Rotors19 relativ zu dem Ring21 im Uhrzeigersinn führen zwei erste Kanäle44 ,45 zu der in2 dargestellten Einlassöffnung26 und zwei zweite Kanäle46 ,47 zu der Auslassöffnung27 . -
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Fördereinrichtung1 mit dem Direktantrieb9 und dem Elektroantrieb10 der Ölpumpe7 . Die Ölpumpe7 ist wie in den3 bis5 beschrieben aufgebaut. Diese Ausführungsform der Fördereinrichtung1 unterscheidet sich von der in2 beschriebenen dadurch, dass die Ölpumpe7 in einer ersten Ausnehmung50 und ein Elektromotor48 des Elektroantriebs10 zusammen mit einer elektronischen Steuerung49 und einem Untersetzungsgetriebe59 in einer zweiten Ausnehmung51 eines Gehäuses52 angeordnet ist. Weiterhin treibt der Direktantrieb9 eine Hohlwelle53 und der Elektroantrieb10 eine Welle54 an. Wie bei der in2 beschriebenen Ausführungsform ist der Rotor19 der Ölpumpe7 auf der Welle und das Läuferteil20 auf der Hohlwelle53 angeordnet. Die Ölpumpe7 ist im Gegensatz zu der in2 beschriebenen Ausführungsform zwischen dem Direktantrieb9 und dem Elektroantrieb10 angeordnet. Hierdurch lässt sich die Ölpumpe7 hydraulisch sehr einfach anbinden. Das Läuferteil20 hat wie bei der Ausführungsform nach2 eine Einlassöffnung55 und eine Auslassöffnung56 als Ölzufuhrelemente57 ,58 für den Rotor19 . Das Gehäuse52 hat einen Einlassanschluss60 und einen Auslassanschluss61 . - Die Verbindung der Fördereinrichtung
1 mit dem Hybridantrieb2 ist nur beispielhaft zu verstehen. Die Fördereinrichtung1 eignet sich ebenfalls für Kraftfahrzeuge12 , welche ausschließlich über die Brennkraftmaschine3 angetrieben sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10329215 A1 [0003]
Claims (13)
- Fördereinrichtung (
1 ) zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter (8 ) zu einem Getriebe (4 ) eines Kraftfahrzeuges (12 ) mit einer wahlweise von einem mechanischen Direktantrieb (9 ) oder von einem zuschaltbaren Elektroantrieb (10 ) antreibbaren Ölpumpe (7 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (7 ) zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile zur Förderung des Öls hat und dass der mechanische Direktantrieb (9 ) mit einem der relativ zueinander beweglichen Bauteile und der zuschaltbare Elektroantrieb (10 ) mit dem anderen der relativ zueinander beweglichen Bauteile verbunden ist. - Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (
7 ) ein gegenüber einem drehbaren Rotor (19 ) drehbar gelagertes Läuferteil (20 ) mit Ölzufuhrelementen (24 ,25 ,57 ,58 ) für den Rotor (19 ) hat. - Fördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Läuferteil (
20 ) gegenüber einem feststehenden Gehäuse (13 ,52 ) drehbar gelagert und mittels einer Radialdichtung (28 ) abgedichtet ist und dass Einlass- und Auslassanschlüsse (17 ,18 ,60 ,61 ) zum hydraulischen Anschluss der Ölpumpe (7 ) an dem Gehäuse (13 ,52 ) angeordnet sind. - Fördereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
13 ) eine gemeinsame Ausnehmung (14 ) für einen Elektromotor (11 ) des Elektroantriebs (10 ) und das Läuferteil (20 ) und den Rotor (19 ) der Ölpumpe (7 ) hat. - Fördereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
52 ) eine erste Ausnehmung (50 ) für das Läuferteil (20 ) und den Rotor (19 ) der Ölpumpe (7 ) und eine zweite Ausnehmung (51 ) für den Elektromotor (48 ) des Elektroantriebs (10 ) hat. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (
10 ) ein Untersetzungsgetriebe (59 ) hat. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
19 ) auf einer Welle (15 ,54 ) befestigt ist und das Läuferteil (20 ) mit einer konzentrisch zu der Welle (15 ,54 ) angeordneten Hohlwelle (16 ,53 ) verbunden ist. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Läuferteil (
20 ) als innerhalb des Gehäuse (13 ,52 ) angeordnetes Innengehäuse mit einem den Rotor (19 ) radial umschließenden Ring (21 ) und den Stirnseiten des Rotors (19 ) gegenüberstehenden Steuerplatten (22 ,23 ) ausgebildet ist. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Einlassund Auslassöffnungen (
26 ,27 ,55 ,56 ) an dem Läuferteil (20 ) angeordnet sind. - Fördereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Einlass- und Auslassöffnungen (
26 ,27 ,55 ,56 ) an den Steuerplatten (22 ,23 ) des Läuferteils (20 ) angeordnet ist. - Fördereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Einlass- und Auslassöffnungen (
26 ,27 ,55 ,56 ) an dem den Rotor (19 ) umschließenden Ring (21 ) des Läuferteils (20 ) angeordnet ist. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktantrieb (
9 ) und der Elektroantrieb (10 ) selbsthemmend gestaltet sind. - Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (
7 ) als Zahnringpumpe (36 ), als Flügelzellenpumpe (37 ) oder als Außenzahnradpumpe (40 ) ausgebildet ist.
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