DE102019201863B3 - Kühl-Schmiersystem mit Trockensumpf - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Kühl-Schmiersystem (1) mit Trockensumpf (3) und einem Öltank (6) vorgeschlagen, wobei ein Pumpsystem (2) den Ölkreislauf betreibt, in dem eine Ölpumpe Öl aus dem Trockensumpf (3) in den Öltank (6) fördert, und das Pumpsystem (2) auf einer Welle (5) eine Flügelzellenpumpe (P1) und eine Gerotorpumpe (P3) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühl-Schmiersystem mit Trockensumpf und einem Öltank, wobei ein Pumpsystem den Ölkreislauf betreibt, in dem eine Ölpumpe Öl aus dem Trockensumpf in den Öltank fördert
  • Stand der Technik
  • Für vierrädrigen Fahrzeugen war eine Trockensumpf-Schmierung nur für Sport- bzw. Rennwagen und Autos in extremem Gelände vorgesehen, was sich aktuell gerade ändert. Bei der Trockensumpfschmierung wird das Schmieröl in einem Öltank mitgeführt und durch Druckpumpen an die Schmierstellen befördert. Das von den Schmierstellen abtropfende, teilweise aufgeschäumte Schmieröl wird, im Gegensatz zur Druckumlaufschmierung, mittels weiterer Absaugpumpen aus dem Ölsumpf und diversen Sammelstellen abgesaugt. Danach wird die Luft abgeschieden und das Öl zurück zum Öltank gefördert.

    Ein genereller Vorteil von Trockensumpf-Schmierpumpen ist die Verringerung der Einbauhöhe. So kann der Motor bei Fahrzeugen aufgrund der niedrigeren Bauweise der Ölwanne tiefer eingebaut werden. Dadurch sinkt der Schwerpunkt des Fahrzeugs und die Fahrstabilität erhöht sich. Außerdem wird der Motor besser gekühlt, weil sich größere Ölmengen im Umlauf befinden.
    Für eine Trockensumpf-Schmierung sind mindestens eine zweite Ölpumpe und ein Behälter zur Druckumlauf-Schmierung nötig.
    Um ein Kühl-Schmiersystem mit Trockensumpf zu realisieren ist somit ein optimierter Einsatz von Pumpen notwendig.
  • Aus der DE 102 47 518 A1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt mit einem durch eine Antriebswelle angetriebenen Rotor, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenplatten drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze angebracht sind, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, um Fluid von einem Saugbereich in einen Druckbereich zu fördern, wobei der Saugbereich mit mindestens einer Saugniere und der Druckbereich mit mindestens einer Druckniere in Verbindung steht, die in einer der Seitenplatten ausgebildet sind, in der radial innerhalb des Bereichs zwischen der Saugniere und der Druckniere Unterflügelnuten ausgebildet sind, die mit Unterflügelkammern in Verbindung stehen, die in den Schlitzen vorgesehen sind, wobei die im Bereich der Druckniere angeordnete Unterflügelnut mit der Druckniere in Verbindung steht.
    Bei herkömmlichen Flügelzellenpumpen sind sämtliche Unterflügelnuten mit Hochdruck beaufschlagt, um die Ausfahrbewegung der Flügel zu gewährleisten und die Flügelköpfe in Anlage an der Innenfläche des Hubrings zu halten. Nach der DE 102 47 518 A1 stehen nur noch die im Druckbereich angeordneten Unterflügelnuten mit der Druckniere in Verbindung und werden demzufolge mit Hochdruck beaufschlagt. Die im Saugbereich angeordneten Unterflügelnuten stehen anstatt mit der Druckniere mit dem Druckraum einer zusätzlichen Fördereinrichtung in Verbindung. Die zusätzliche Fördereinrichtung ist so ausgelegt, dass sie einen ausreichenden Druck in den angeschlossenen Unterflügelnuten aufrechterhält, der jedoch deutlich kleiner als der Druck im Druckbereich der Flügelzellenmaschine ist. Eine solche integrierte Fördereinrichtung ist eine Gerotorpumpe, die Öl aus einem Tank in einen Druckanschlusskanal und letztendlich in die Unterflügelnuten fördert.
  • Weiterhin sind zweiflutige Flügelzellenpumpen z. B. aus der DE 11 2011 104 423 A5 bekannt, deren Fluten getrennt voneinander verwendet werden.
  • Die WO 2006/ 122 687 A1 betrifft den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Kühl-Schmiersystem mit Trockensumpf mit optimierten Pumpen zu schaffen.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Kühl-Schmiersystem mit Trockensumpf und einem Öltank wobei ein Pumpsystem den Ölkreislauf betreibt, in dem eine Ölpumpe Öl aus dem Trockensumpf in den Öltank fördert, wobei das Pumpsystem auf einer Welle eine Flügelzellenpumpe und eine Gerotorpumpe aufweist.
  • Durch den gemeinsamen Antrieb mit einer elektrischen Maschine auf einer gemeinsamen Welle kann das Pumpensystem baulich sehr klein ausgelegt werden.
  • Es ist dabei von Vorteil, dass die Flügelzellenpumpe zweiflutig ausgebildet ist und zwei voneinander unabhängige Saugstellen im Trockensumpf aufweist.
    Damit wird mit einer Pumpe das Problem gelöst, dass der Trockensumpf an mehreren Stellen abgepumpt werden muss, und man vermeidet den Einsatz mehrerer Ölpumpen.
  • Vorteilhafterweise weist die zweiflutige Flügelzellenpumpe einen ersten Druckausgang und einen zweiten Druckausgang auf, mit dem das Öl als Volumenstrom in einen Öltank und zu einem Verbraucher gefördert wird.
  • Es ist alternativ von Vorteil, dass die Gerotorpumpe druckausgangsseitig mit Unterflügelnuten in der Flügelzellenpumpe verbunden ist, so dass Anlaufprobleme der Flügelzellenpumpe behoben werden.
  • Vorteilhafterweise versorgt die Gerotorpumpe druckseitig eine Kühlung für eine elektrische Maschine.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine erfinderische Ausführungsform des Kühl-Schmiersystems mit Trockensumpf,
    • 2 zeigt eine Ausführung für zwei Pumpen.
  • 1 zeigt ein Kühl-Schmiersystem 1, das mit einem Trockensumpf 3 und einem Öltank 6 ausgestattet ist, wobei ein Pumpsystem 2 für den Umlauf des Schmiermittels sorgt.
  • Das Pumpsystem 2 besteht aus drei Pumpen 4, die auf einer gemeinsamen Welle 5 von einer gemeinsamen elektrischen Maschine EM angetrieben werden.
  • Die Pumpe P1 weist dabei zwei Sauganschlüsse 10 P1 und 11 P1 auf. Die Pumpe P1 saugt das Öl an zwei Stellen aus dem Trockensumpf 3 an und fördert das Öl über den Druckausgang 12 P1 und den Öltankeingang 6a in den Öltank 6.
  • Die beiden Saugstellen S im Trockensumpf 3 saugen unabhängig voneinander Öl aus dem Trockensumpf, so dass eine der beiden Saugstellen S noch Öl fördert, auch wenn die andere bereits Luft oder Luftöl-Gemisch ansaugt.
  • Die Pumpe P1 ist eine Flügelzellenpumpe, die zweiflutig ausgestaltet ist, wobei die beiden Fluten getrennt voneinander ausgelegt sind. Dadurch entstehen zwei unabhängige Förderkreis, die jeweils mit einer Saugstelle S im Trockensumpf 3 verbunden sind. Die beiden Förderkreise sind druckseitig miteinander verbunden.
  • Benachbart zu der Flügelzellenpumpe P1, auf derselben Welle 5, ist eine Gerotorpumpe P3 angeordnet. Die Gerotorpumpe P3 fördert Öl aus dem Öltank 6 über den Anschluss 6b und den Pumpeneingang 16P3 beispielsweise zur Kühlung 8 einer elektrischen Maschine.
  • Die Versorgung der Verbraucher, des Getriebes und der elektrischen Maschine, ist dabei beispielhaft, da auch weitere andere Verbraucher denkbar sind.
  • Im Pumpsystem 2 wird die Gerotorpumpe P3 zusätzlich zu ihrer Förderfunktion zur Kühlung einer elektrischen Maschine, um die Flügelzellenpumpe P1 druckmässig vorzuspannen. Bei Flügelzellenpumpen besteht das Problem, dass beim Anlauf die Flügel der Flügelzellenpumpe zunächst nicht am Hubring anlegen, und so die Effizienz der Pumpe beeinträchtigt ist. Um das zu verhindern wird eine Flügelzellenpumpe mit mindestens einer Unterflügelnut verwendet, in der Öl mit einem bestimmten Druck eingespeist wird und so die Flügel an den Hubring herangeführt werden.
  • Die Gerotorpumpe P3 weist daher an ihrem Pumpenausgang einen Abzweig 15 P3 auf, mit dem Öl unter Druck auf den Eingang 13 P1 der Unterflügelnuten 30 der Flügelzellenpumpe P1 aufgebracht wird.
  • Die Unterflügelnuten 30 sind des Weiteren mit einem Druckausgang 14P1 verbunden, der die Ölversorgung für ein Getriebe bereitstellt.
  • Damit wird eine komplizierte, integrierte Gerotorpumpe in der Flügelzellenpumpe, wie es der Stand der Technik vorschlägt, vermieden. Die Flügelzellenpumpe P1 weist somit zwei getrennte Saugbereich S auf und zwei getrennte Druckbereiche, die einerseits einen Öltank 6 befüllen und andererseits die Ölversorgung für ein Getriebe 7 zur Verfügung stellen. Das Pumpsystem 2 erlaubt eine kleine Bauweise und dadurch eine Kostenreduktion.
  • In 2 ist schematisch dargestellt wie die beiden Pumpen P1 und P3 miteinander verbunden sind. Auslassseitig ist die Gerotorpumpe P3 über den Abzweig 15 P3 mit dem Eingang 13P1 zum Unterflügelbereich der Flügelzellenpumpe P1 verbunden. Ausgehend vom Abzweig 15 P3 speist die Gerotorpumpe P3 Öl zur Kühlung der elektrischen Maschine 8 ein.
  • Die Unterflügelnuten 30 sind somit mit der Gerotorpumpe P3 als auch ausgangsseitig mit der Ölversorgung für ein Getriebe 7 verbunden. Der normale Druckausgang 31 der Pumpe ist Öltank 6 verbunden.

Claims (3)

  1. Kühl-Schmiersystem (1) mit Trockensumpf (3) und einem Öltank (6), wobei ein Pumpsystem (2) den Ölkreislauf betreibt, in dem eine Ölpumpe Öl aus dem Trockensumpf (3) in den Öltank (6) fördert, wobei das Pumpsystem (2) auf einer Welle (5) eine Flügelzellenpumpe (P1) und eine Gerotorpumpe (P3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (P1) zweiflutig ausgebildet ist und zwei voneinander unabhängige Saugstellen im Trockensumpf (3) aufweist.
  2. Kühl-Schmiersystem (1) mit Trockensumpf (3) und einem Öltank (6), wobei ein Pumpsystem (2) den Ölkreislauf betreibt, in dem eine Ölpumpe Öl aus dem Trockensumpf (3) in den Öltank (6) fördert, wobei das Pumpsystem (2) auf einer Welle (5) eine Flügelzellenpumpe (P1) und eine Gerotorpumpe (P3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerotorpumpe (P3) druckausgangsseitig mit Unterflügelnuten (30) in der Flügelzellenpumpe (P1) und mit einer Kühlung für eine elektrische Maschine (8) verbunden ist.
  3. Kühlschmiersystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiflutige Flügelzellenpumpe (P1) einen ersten Druckausgang (12P1) und einen zweiten Druckausgang (14P1) ausgehend von den Unterflügelnuten (30) aufweist.
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