DE102019203626A1

DE102019203626A1 - Gerotorpumpe sowie Verfahren zum Herstellen eines Leckagestroms in einer Gerotorpumpe

Info

Publication number: DE102019203626A1
Application number: DE102019203626.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Dittmar; Jan Hinrichs; Michael Schneider
Original assignee: Magna PT BV and Co KG; Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Magna PT BV and Co KG; Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-24

Abstract

Gerotorpumpe mit einem Innenrotor und einem Außenrotor, der auch Rotor eines elektrischen Antriebs ist, mit einem Gehäuse und einem das Gehäuse mit dem Motorraum verschließenden Flansch, wobei der Rotor auf einer Welle angeordnet ist, wobei mindestens eine Vorrichtung vorhanden ist, mit der mindestens ein teilweiser Druckausgleich zwischen Saugbereich der Gerotorpumpe und dem Sauganschluss der Gerotorpumpe erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gerotorpumpe mit einem Innenrotor und einem Außenrotor, der auch Rotor eines elektrischen Antriebs ist und in einem Gehäusetopf in einem Gehäuse und einem das Gehäuse mit dem Motorraum verschließenden Flansch eingebracht ist, wobei der Rotor auf einer Welle an einer Kontrollplatte angeordnet ist, wobei ein Leckageölpfad aus dem Saugbereich der Gerotorpumpe über mindestens eine Drossel in einen Ringraum zwischen Gehäusetopf und Gehäuse vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Leckagestroms in einer Gerotorpumpe.
Stand der Technik
In Getrieben, vor allem in Doppelkupplungsgetrieben werden Gerotorpumpen zur Betätigung von Kupplungen benötigt.
Bei Gerotorpumpen mit einer hoch integrierten Bauart, wie sie in der noch nicht veröffentlichten DE 10 2017 223 715 beschrieben wird, sind elektro-motorischer Rotor und Außen-Gerotor als gemeinsames Bauteil ausgeführt.
In der Gerotorpumpe wird gezielt Druck im Motorraum der Pumpe aufgebaut, um die Pumpe abzudichten und das Axiallager zu entlasten. Dieser Druck stellt sich anhand der Leckage zwischen Außen-Gerotor und stirnseitiger Platte, sowie einer Drossel zur Entlastung des Raums hin zum Saugraum ein. Bei der Anwendung solcher Pumpen als Kupplungs- Aktuator- Pumpe in einem Doppelkupplungsgetriebe stellt sich der Druck nach der Pumpe entsprechend der nachgeschalteten Drossel im Druckkanal, sowie der Drossel zwischen Motorraum und Saugraum ein.
Der Zustrom zu diesem Raum wird durch die Leckage in einem Spalt bedingt, wobei mehr Zustrom auch mehr Innendruck und somit verbesserte Dichtwirkung bedeutet, was regelungstechnisch einer Gegenkopplung gleichkommt.
Der Abstrom aus besagtem Motorraum findet durch eine hohle Welle in den Bereich des Sauganschlusses oder einen Leckage-Pfad direkt zu demselben statt. Zur Abstimmung des sich ergebenden Druckniveaus im Motorraum wird im Abstrom-Pfad, also z. B. in der Welle ein fester Drosselquerschnitt vorgesehen. Über denselben Leckage-Pfad wird auch Luft aus dem Pumpengehäuse, dem Motorraum, bei der ersten Inbetriebnahme oder auch im späteren Betrieb abgeführt. Durch das Zurückleiten in den Ansaugbereich der Gerotorpumpe wird die Luft wieder angesaugt und teilweise auf die Druckseite und teilweise über den Leckage-Pfad ins Pumpengehäuse gefördert. Beides wirkt sich nachteilig auf die Effizienz der Pumpe aus.
Es sind weiterhin Gerotorpumpen bekannt, mit eigenem geschlossenen Gehäusetopf und Elektromotoren. In den bekannten Gerotorpumpen sind Innen- und Au-ßenzahnrad der Gerotorpumpe mit axiale wenig Spiel zwischen zwei seitlichen Anlaufscheiben geführt, so dass eine Entlüftung wie im oben beschriebenen Fall der hochintegrierten Pumpe nicht erforderlich ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine hochintegrierte Gerotorpumpe zu schaffen, bei der das Leckageöl so abgeführt wird, dass die Luft nicht mehr in den Ansaugbereich der Gerotorpumpe gelangt.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Gerotorpumpe mit einem Innenrotor und einem Außenrotor, der auch Rotor eines elektrischen Antriebs ist und in einem Gehäusetopf in einem Gehäuse und einem das Gehäuse mit dem Motorraum verschließenden Flansch eingebracht ist, wobei der Rotor auf einer Welle an einer Kontrollplatte angeordnet ist, wobei ein Leckageölpfad aus dem Saugbereich der Gerotorpumpe über mindestens eine Drossel in einen Ringraum zwischen Gehäusetopf und Gehäuse vorhanden ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Luft nicht in die Saugseite der Pumpe geleitet, sondern über den Ringraum ausgeleitet. Es wird damit vermieden, dass weiterhin Luft über die Saugseite angesaugt würde und die Effizienz der Pumpe beeinträchtigt.
Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltung, bei der eine zur Rotorachse parallele Drossel in der Kontrollplatte angebracht ist.
In einer alternativen Ausgestaltung ist eine zur Rotorachse parallele Drossel im Gehäusetopf angebracht.
In einer weiteren Ausgestaltung wird eine zur Rotorachse radiale Drossel verwendet.
Gerade bei der Ausgestaltung mit radialen Drosseln ist es auf einfache Weise möglich, den Gehäusetopf mechanisch zu bearbeiten und die notwendige Struktur für die Drosseln herzustellen
Dabei wird die Drossel entweder oberhalb des Rotors oder unterhalb des Rotors angebracht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die radiale Drossel an einer Position oberhalb des Rotors, also in einem hohen Bereich des Einbaus positioniert wird. Dadurch wird die Entlüftung besonders effizient.
Die Aufgabe wird es weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Leckagestroms in einer Gerotorpumpe, wobei der Leckagestrom der Gerotorpumpe aus dem Saugbereich der Gerotorpumpe über Drosseln in einen Ringraum zwischen einem Gehäusetopf und einem Gehäuse der Gerotorpumpe geleitet wird und so keine störende Luft in den Ansaugbereich der Pumpe gerät.
Es ist dabei von Vorteil, dass über den Leckagestrom eine Entlüftung des Fluid in der Gerotorpumpe erreicht wird.
Figurenliste

1 zeigt Schnitt durch eine Pumpe mit Abstrom vom Motorraum zum Saugraum (Stand der Technik),
2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe mit axialer Bohrung,
3 und 4 zeigen einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe mit radialen Bohrungen.
1 zeigt ein Gehäuse 2, das mit einem Flansch 3 verschlossen wird. Im Inneren ist ein Innenrotor 4 und ein Außenrotor 5 mit einer Welle 6 zu erkennen. Die Gerotorpumpe 1 weist einen Druckanschluss 8 und einen Sauganschluss 7 auf.

In dem Gehäuse 2 sind in einem Pumpenarbeitsraum der Gerotorpumpe 1 der Innenrotor 4 und der Außenrotor 5 drehbar angeordnet.
In dem Gehäuse 2 ist eine stehende Welle 6 um eine Drehachse drehbar an einen Kontrollplatte 9 gelagert.
Der Flansch 3 dient als Gehäusedeckel, mit welchem das Gehäuse 2, das im Wesentlichen topfartig ausgebildet ist, abgeschlossen wird.
In das Gehäuse 2 der Gerotorpumpe 1 ist ein Elektromotor 30 mit einem Rotor 31 und einem Stator integriert. Der Stator 15 umfasst ein Statorblechpaket mit Wicklungen, die zusammen mit dem Statorblechpaket in ein Kunststoffmaterial eingebettet sind.
Der Rotor 31 des Elektromotors 30 umfasst ein Rotorblechpaket und eingegossene Magnete 36. Das Rotorblechpaket ist zusammen mit den Magneten 36 mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Der Rotor 31 des Elektromotors 30 ist durch das Kunststoffmaterial einstückig mit dem Außenrotor 5 der Gerotorpumpe 1 verbunden. Stator und Rotor des Elektromotors bilden einen Motorraum 33 aus, in dem kein Druck herrscht.
Das Kunststoffmaterial dient also sowohl zur Darstellung des Rotors 31 des Elektromotors 30 als auch zur Darstellung des Außenrotors 5 der Gerotorpumpe 1. So wird der Außenrotor 5 der Gerotorpumpe 1 durch den Rotor 31 des Elektromotors 30 direkt angetrieben.
Dabei ist der Rotor 31 des Elektromotors 30 zusammen mit dem Außenrotor 5 der Gerotorpumpe 1 auf der Welle 6 in dem Gehäuse 2 der Gerotorpumpe 1 gelagert. Der Innenrotor 4 der Gerotorpumpe 1 ist unabhängig von dem Außenrotor 5 auf einem Exzenter gelagert. Dadurch ist der Innenrotor 4 der Gerotorpumpe 1 exzentrisch zu der Welle 6 und dem Außenrotor 5 angeordnet.
Die Gerotorpumpe 1 weist oberhalb der Welle 6 einen Saugbereich 22 und einen Druckbereich auf.
Über den Saugbereich 22 steht der Motorraum zumindest über Leckagespalte mit der Welle 6 in Verbindung, die einen sich entlang der Drehsachse erstreckenden Hohlraum in Form einer Abstrombohrung 26 aufweist. Die Gerotorpumpe ist mit ihrem Elektromotor 30 in einem Gehäusetopf 10 montiert, der aus Metall besteht. Der Gehäusetopf 10 umfasst den gesamten Elektromotor 30 sowie die Kontrollplatte 9. Er ist an der Kontrollplatte 9, an der dem Elektromotor 30 abgewandten Seite angebracht. Der Gehäusetopf 10 erstreckt sich in axialer Richtung entlang des Gehäuses 2 und weist zudem einen u-förmigen Abschluss auf, mit dem der Flansch 3 klemmend befestigt ist. Der Gehäusetopf 10 bildet mit dem Gehäuse 2 einen Ringraum 11 aus.
Der Abstrom aus dem Motorraum findet durch die Abstrombohrung 26 und die Verbindungsbohrung 13 durch die Kontrollplatte 9 in den Bereich des Sauganschlusses 7 statt.
In der 2 ist das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung in der Gerotorpumpe 1 dargestellt. Die Gerotorpumpe entspricht der Ausführungsform, die in 1 beschrieben ist. Allerdings weist die Welle 6 keine innere Ausnehmung oder Bohrung auf und ist auch nicht mit dem Saugbereich 7 verbunden. Das Leckageöl wird in dieser Ausführungsform über die Kontrollplatte 9 und einer im Gehäuse angebrachte Bohrungen in axialer Richtung abgeführt. Dabei ist die Drossel 40 entweder als separates Bauteil in die Kontrollplatte 9 eingebaut oder sie wird als Geometrie des Gehäusetopfes 10 ausgebildet. Da der Gehäusetopf 10 aus Metall besteht kann die Drossel 40 auf einfache Weise im Material eingeprägt werden.
In der 2 ist dabei die Ausführungsform mit einer Bohrung in der Kontrollplatte 9 dargestellt. Eine Ausprägung im Gehäusetopf 10 würde die Position der Drossel 40 radial direkt an den Gehäusetopf 10 verschieben.
In den 3 und 4 sind weitere alternative Ausführungsformen dargestellt. Der Leckage-Strom wird in diesen Ausführungsformen über eine Öffnung, eine radiale Drossel 41 oder 42 abgeführt.
In 3 ist die radiale Drossel 41 eine in radialer Richtung angebrachte DrosselBohrung, die direkt vom Motorraum 33 durch den Gehäusetopf 10 in das Gehäuse 2 führt.
Um die Entlüftung des Leckagestroms besonders optimal zu gestalten ist die Position der Drossel 41 oberhalb des Rotors 31 besonders geeignet.
In der 4 wird mit der radiale Drossel 42 eine alternative Position zu Entlüftung unterhalb des Rotors der Gerotorpumpe gezeigt. Die Position unter dem Rotor 31 erlaubt eine verbesserte innere Kühlung des elektrischen Motors durch das Leckageöl, wobei die Entlüftung nicht effizient erfolgt, wie bei einer Position oberhalb des Rotors.
Der Gehäusetopf 10 ist ein tiefgezogenes Stahlblech, in das sich in einfacher Weise durch Stanzen, Prägen und Kalibrieren eine Drossel darstellen lässt. Dadurch können Bohrungen in der Kontrollplatte 9 und der Rotorachse entlang der Welle 6 entfallen. Die Luft aus dem Gehäuse 2 wird nicht mehr in die Saugseite 7 der Gerotorpumpe 1 geleitet, sondern in den Ringraum 11 zwischen dem Getriebetopf 10, und dem Gehäuse 2. Von dort wird in den Getriebeölsumpf entlüftet.
Bezugszeichenliste

1: Gerotorpumpe
2: Gehäuse
3: Flansch
4: Innenrotor
5: Außenrotor
6: Welle
7: Sauganschluss
8: Druckanschluss
9: Kontrollplatte
10: Gehäusetopf
11: Ringraum
13: Verbindungsbohrung
15: Stator
22: Saugbereich
26: Abstrombohrung
30: Elektromotor
31: Rotor
33: Motorraum
36: Magnet
40: axiale Drossel
41,42: radiale Drossel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017223715 [0003]

Claims

Gerotorpumpe (1) mit einem Innenrotor (4) und einem Außenrotor (5), der auch Rotor (31) eines elektrischen Antriebs ist und in einem Gehäusetopf (10) in einem Gehäuse (2) und einem das Gehäuse (2) mit dem Motorraum (33) verschließenden Flansch (3) eingebracht ist, wobei der Rotor (31) auf einer Welle (6) an einer Kontrollplatte (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leckageölpfad aus dem Saugbereich (22) der Gerotorpumpe über mindestens eine Drossel in einen Ringraum (11) zwischen Gehäusetopf (10) und Gehäuse (2) vorhanden ist.
Gerotorpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Rotorachse parallele Drossel (40) in der Kontrollplatte angebracht ist.
Gerotorpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Rotorachse parallele Drossel (40) im Gehäusetopf (10) angebracht ist.
Gerotorpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Rotorachse radiale Drossel (41, 42) angebracht ist.
Gerotorpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Drosseln entweder oberhalb des Rotors (31) oder unterhalb des Rotors (31) angebracht ist.
Verfahren zum Herstellen eines Leckagestroms in einer Gerotorpumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Leckagestrom der Gerotorpumpe (1) aus dem Saugbereich (22) der Gerotorpumpe über Drosseln (40, 41,42) in einen Ringraum (11) zwischen einem Gehäusetopf (10) und einem Gehäuse (2) der Gerotorpumpe (1) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass über den Leckagestrom eine Entlüftung des Fluid in der Gerotorpumpe (1) erreicht wird.