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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Drehkolbenpumpe, insbesonde re zur Verwendung in einem Getriebe
eines Kraftfahrzeugs, ausgestattet mit einem Pumpengehäuse, einem
Rotor mit einer Antriebswelle, Verschiebungselementen, die in Führungen
in dem Rotor beweglich sind, einem Nockenring, der den Rotor umgibt,
und Endflächen
angrenzend an die beiden Seitenflächen des Rotors, wobei wenigstens
eine der Endflächen
mit einer oder mehreren Zufluß-
und oder Abflußöffnungen
versehen ist , wobei der Nockenring, der Rotor, die Verschiebungselemente
und die Endflächen
Pumpenkammern begrenzen, wobei eine drehfeste, riegelförmige kompensierende
Kupplung zwischen dem Rotor und der Antriebswelle angeordnet ist.
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Eine Pumpe dieses Typs ist in dem
US-Patent 4,541,791 offenbart. Bei dieser Pumpe ist eine kompensierende
Kupplung zwischen dem Rotor und der Antriebswelle vorgesehen, um
den Versatz zwischen den Wellen als eine Folge von Bewegungen außer Drehung
und Verformungen der Antriebswelle, wie zum Beispiel Schwingungen,
zu kompensieren, so daß diese
Bewegungen nicht zu dem Rotor übertragen
werden. Weil der Rotor dicht an die Endflächen und an den Nockenring
angrenzen muß,
würden
diese Bewegungen sonst zu Problemen führen, wie zum Beispiel Auslaufverluste
und Festfressen der Pumpe. Ein Problem bei dieser Pumpe ist die
relativ komplizierte Konstruktion dieser Kupplung mit einer großen Anzahl
von Elementen und Lagern. Das führt
auch zu einer langen Baulänge
in axialer Richtung.
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Der Zweck der Erfindung ist das Überwinden dieses
Nachteils. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die kompensierende
Kupplung in einem Lager in dem Pumpengehäuse gelagert ist, wobei eine
Buchse zwischen dem Lager und der Kupplung vorgesehen ist.
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Bei dieser Konstruktion gemäß der Erfindung wird
durch die Kupplung in Verbindung mit ihrer Montage in Lagern in
dem Pumpengehäuse
eine sehr kompakte Baulänge,
die in axialer Richtung betrachtet kurz ist, sowohl für die Drehmoment/Dreh-Übertragung
mit der kompensierenden Einrichtung als auch für die Halterung erzielt. Das
bedeutet, daß die Drehung
der Antriebswelle durch die Kupplung zu dem Rotor übertragen
wird, jedoch andere Bewegungen und Verformungen werden in einer
solchen Weise durch die Kupplung kompensiert, daß sie nicht oder kaum zu dem
Rotor übertragen
werden.
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Insbesondere ist die Kupplungseinrichtung mit
der Antriebswelle und mit dem Rotor integriert. In diesem Fall sind
keine ergänzenden
Komponenten erforderlich und die Kupplung kann einfach, billig und kompakt
ausgeführt
werden.
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Gemäß der Erfindung kann die Verbindung zwischen
der Kupplungseinrichtung und dem Rotor spielfrei und die Verbindung
zwischen der Kupplungseinrichtung und der Antriebswelle kompensierend
sein. Es ist jedoch für
die Verbindung zwischen der Kupplungseinrichtung und der Antriebswelle auch
möglich,
spielfrei und für
die Verbindung zwischen der Kupplungseinrichtung und dem Rotor kompensierend
zu sein. Als eine Alternative kann die Kupplungseinrichtung eine
kompensierende Verbindung sowohl mit dem Rotor als auch mit der
Antriebswelle sein. Auf diese Weise ist es möglich, in Abhängigkeit
von der Antriebswelle und der auf sie wirkenden Belastung, in Kombination
mit der Konstruktion der Drehkolbenpumpe und dem zur Verfügung stehenden
Installationsraum die optimalste Kupplung zu wählen.
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Insbesondere kann die Kupplung einen
oder mehrere Kupplungsriegel aufweisen. Der Kupplungsriegel kann
entweder einfach mit der Antriebswelle und/oder mit dem Rotor integriert
oder als Zusatzkupplungseinrichtung montiert sein. Der Kupplungsriegel
garantiert eine drehfeste Kupplung, wobei eine bestimmte Bewegung
und Verformung in anderen Richtungen möglich ist.
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Gemäß der Erfindung kann die Kupplungseinrichtung
in dem Gehäuse
der Drehkolbenpumpe, vorzugsweise in einem oder in mehreren Lagern, montiert
sein. Insbesondere können
die Lager ein oder mehrere Gleitlager umfassen. Die Kupplungseinrichtung
wird somit in einer stabilen Position in Bezug auf die Drehkolbenpumpe
gehalten, während trotzdem
eine gute Drehung möglich
ist. Gemäß einer
weiteren Entwicklung der Erfindung kann die Kupplungseinrichtung
eine Hohlwelle oder eine Buchse umfassen. Bei dieser Anordnung kann
die Antriebswelle mit einer drehfesten und kompensierenden Kupplung
in der Hohlwelle untergebracht werden. Die Hohlwelle kann in einer
drehfesten Art und Weise in dem Rotor untergebracht sein. Auf diese
Weise wird eine kompakte Baugruppe erhalten. Für das weitere Zentrieren jedes
Spiels zwischen dem Rotor, der Antriebswelle und/oder der Kupplung kann
ein elastisches Element eingebaut sein, das zum Beispiel auch als
eine Dichtung dienen kann.
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Es können Öffnungen und Leitungen in der Nähe der Kupplungseinrichtung
in der Drehkolbenpumpe zum Entfernen von Auslaufverlusten, die an der
Kupplungseinrichtung auftreten können,
vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird auf der Grundlage
einer erläuternden
Ausführung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
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1 schematisch
eine Drehkolbenpumpe gemäß dem Stand
der Technik;
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2 die
Drehkolbenpumpe gemäß 1 in Kombination mit einem
Teil eines stufenlosen Getriebes;
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3 schematisch
eine Drehkolbenpumpe gemäß der Erfindung
in Kombination mit einem Drehmomentwandler, der teilweise dargestellt
ist; und
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4 eine
Perspektivansicht der kompensierenden Kupplungseinrichtung für die Drehkolbenpumpe
in 3.
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Die Drehkolbenpumpe gemäß 1 umfaßt eine Antriebswelle 1 mit
einem Rotor 2, der mittels einer Keilverbindung 8 oder
eines anderen Verbindungselementes daran befestigt ist. Der Rotor 2 hat eine
Anzahl von Führungen 3,
in denen Verschiebungselemente 4 angeordnet sind. In der
dargestellten Drehkolbenpumpe sind die Verschiebungselemente in
Form von Rollen ausgeführt.
Es sind jedoch auch andere Elemente, wie zum Beispiel Schaufeln, denkbar.
Ferner ist ein Nockenring 5 angebracht. Der Rotor 2,
die Verschiebungselemente 4, der Nockenring 5 und
die Endflächen 9 und 10,
die in 2 dargestellt
sind, begrenzen eine Anzahl von Pumpenkammern, deren Volumen sich
während
der Drehung des Rotors 2 vergrößert und verringert. Fluid
wird durch zwei Paare von Zuflußöffnungen 6 und
zwei Paare von Abflußöffnungen 7 zugeführt und
entfernt.
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Die Drehkolbenpumpe gemäß 1 ist sehr geeignet zur
Verwendung in einem stufenlosen Getriebe, da diese Pumpe in der
Lage ist, einen hohen Druck mit spürbarer Strömung zu erzeugen. Das Funktionieren
und der Aufbau eines stufenlosen Getriebes wird hier als bekannt
angenommen. In 2 ist
nur ein Teil der primären
Riemenscheibe des Getriebes 11 mit einem darin eingeklemmten
Antriebsriemen 13 dargestellt. Die primäre Riemenscheibe besteht aus
zwei Scheiben 12, 14, wobei die Scheibe 14 über die
Welle 15 bewegbar ist. Diese Bewegung wird durch Zuführen und
Entfernen von Fluid zwischen der Welle 15 und der Antriebswelle 1 zu
und aus dem Zylinder 16 erzeugt. Die Welle 15 ist
koaxial um die Antriebswelle 1 angeordnet, an welcher der Rotor 2 der
Drehkolbenpumpe 19 befestigt ist.
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Die Pumpe 19 wird von der
Zuflußöffnung 20 mit
Fluid versorgt, während
das Fluid über
eine Abflußöffnung,
die hier nicht dargestellt ist, zu einem hydraulischen Regler entfernt
wird, der hier ebenfalls nicht dargestellt ist. Der hydraulische
Regler liefert auch Fluid, das über
das Rohr 21 und hier zwischen den Wellen 15 und 1 zu
dem Zylinder 16 zugeführt oder
von ihm weggeleitet wird. Der hydraulische Regler liefert auch Fluid über das
Rohr 22 und die hohle Antriebswelle 1.
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Es ist klar, daß für das korrekte Funktionieren der
Pumpe mit optimalem Wirkungsgrad der Nockenring 5, die
Verschiebungselemente 4 und insbesondere der Rotor 2 so
dicht wie möglich
an den Endflächen 9 und 10 angrenzen
müssen,
um soweit wie möglich
an dieser Stelle auftretende Auslaufverluste zu verhindern. Weil
jedoch der Rotor 2 bei dieser bekannten Pumpe mit der Antriebswelle 1' mittels des Keils 8 so
verbunden ist, daß sie
dimensional stabil ist, werden auch alle Verformungen und Bewegungen
der Antriebswelle 1 ebenfalls direkt zu dem Rotor übertragen.
Weil sich der Rotor radial erstreckt, werden die Verformungen und
Bewegungen der Antriebswelle 1 möglicherweise sogar noch intensiviert. Das
kann zu einem Festfressen des Rotors 2 und zu Auslaufverlusten
zwischen dem Rotor 2 und den Endflächen 9 und 10 führen.
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Die Verformungen und Bewegungen der
Antriebswelle 1, wie zum Beispiel ihre Schwingungen, können beträchtlich
sein. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Welle eine relativ
dünne Konstruktion darstellt
und möglicherweise
sogar mit Öffnungen
für das
Durchleiten von Fluid versehen ist. Die Verformungen und Bewegungen
der Antriebswelle können darüber hinaus
durch die Verwendung von relativ flexiblen Komponenten in der Antriebsleitung,
mit welcher die Antriebswelle 1 verbunden werden kann, weiter
intensiviert werden. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Drehmomentenwandler
mit einer relativ flexiblen Verbindung mit der Kurbelwelle verwendet
wird.
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Das Gehäuse der Drehkolbenpumpe gemäß der Erfindung
besteht aus zwei Gehäuseabschnitten 30 und 31.
Die Drehkolbenpumpe weist wiederum den Rotor 32, die Verschiebungselemente 33,
einen Nockenring 34 und zwei Endflächen 35 und 36 auf. Der
Rotor 32 ist mit der drehfesten kompensierenden Kupplung 38 durch
eine formschlüssige
Verbindung 37 verbunden, die auf verschiedenen Wegen erzeugt werden
kann. Die Kupplung 38 ist im Abschnitt 31 des
Pumpengehäuses
mittels der Gleitlager 39 und 40 montiert.
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Wie im Detail aus 4 ersichtlich ist, weist die Kupplung 38 in
diesem Fall zwei hervorstehende Riegel 41 auf, obwohl auch
andere Kupplungselemente, die eine drehfeste kompensierende Kupplung bereitstellen,
denkbar sind. Der Ausdruck "Kompensieren" wird verwendet,
um zu bezeichnen, dass Spiel vorgesehen ist, um eine gegenseitige
Bewegung und Verformung zwischen den Wellen in der axialen Richtung
und in einer Richtung, die von der axialen Richtung abweicht, vorgesehen
ist, wobei trotzdem eine drehfeste Kupplung und ein Antrieb gewährleistet
sind. Die Riegel 41 greifen mit komplementären Riegeln 42 ein,
die an der Antriebswelle 43 angeordnet sind, welche Bestandteil
des Drehmomentwandlers 46 ist. Zwei Paare von Riegeln 41 und 42 sind
vorgesehen, so daß,
abgesehen von einer gegenseitigen axialen Bewegung, eine geringfügige Durchbiegebewegung
in einer Längsebene,
welche durch die axiale Welle verläuft, ebenfalls möglich ist. Zu
diesem Zweck sind unter anderem die beiden hervorstehenden Riegel 42 so
konstruiert, daß sie
geringfügig
konisch nach innen verlaufen. Dieses Spiel erlaubt Ausrichtfehler
zwischen der Welle 1 und der Welle 43 zu tolerieren.
Die Riegel 41 sind durch den zylindrischen Abschnitt 45 der
Kupplung umschlossen und sind an diesem befestigt. Die Antriebswelle 43 ist
auch gegenüber
dem zylindrischen Abschnitt 45 der Kupplung durch den elastischen
Dichtring 44 abgedichtet. Der Dichtring zentriert auch
das Spiel, das zwischen der Antriebswelle 43 und dem zylindrischen
Abschnitt 45 der Kupplung vorhanden ist. Auf diese Weise
wird der Spalt zwischen der einen Seite 30 und der anderen
Seite 38, 43 abgedichtet und ist für dass Durchleiten
von Fluid, z. B. Öl,
für die
Drehmomentwandlerfunktion geeignet.
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Ferner ist die ringförmige Verbindung 37 so aufgebaut,
daß sie
in der Lage ist, eine kugelgelenkartige Bewegung für alle Winkelfehler
zwischen den Lagern 39, 40 und Flächen 35, 36 zu
kompensieren, die sich zum Beispiel aus dem Verschleiß der Lagerung
ergibt.
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Die Antriebswelle 43 ist
mit dem Drehmomentwandler 46 verbunden. Der Drehmomentwandler 46 ist,
wie alle Drehmomentwandler, so konstruiert, daß er relativ biegsam ist. Wenn
der Drehmomentwandler 46 und die Antriebswelle direkt mit
dem Rotor 32 zu verbinden wäre, würden die Verformungen und Bewegungen
des Drehmomentwandlers ebenfalls zu dem Rotor 32 übertragen
werden. Das kann zu Ausflußverlusten über die
Endflächen 35 und 36 und
zum Festfressen des Rotors 32 führen. Im Ergebnis der Verwendung
der Kupplung 38 wird jedoch eine drehfeste, kompensierende
Verbindung zwischen dem Rotor 32 und der Antriebswelle 43 erhalten.
Die Riegel 41 und 42 garantieren eine drehfeste Verbindung,
während
eine bestimmte Bewegung und Verformung in anderen Richtungen, wie
zum Beispiel in axialer Richtung und in eine Richtung, die von der axialen
Richtung abweicht, möglich
ist. Durch seine elastischen Eigenschaften sichert der Dichtring 44 auch
das Zentrieren des Spiels zwischen den Riegeln 41 und 42.
Der Ring 44 verhindert auch Fluidausflußverluste zwischen dem Rotor 32 und
den Endflächen 35 und 36 soweit
wie möglich
und der Rotor wird an einem Festfressen gehindert.
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Wegen der Präsenz der Buchse 45 rund
um die Kupplung 38 in Verbindung mit der Montage davon
in dem Gleitlager 40, wird eine besonders kompakte Baulänge die
in axialer Richtung betrachtet kurz ist, sowohl für die Drehmomentübertragung
mit der Kompensierungseinrichtung als auch für die Lagerung erreicht. Daher
wirkt das Halten des Drehmomentwandlers über die Elemente auch direkt
auf die Lagerung, so daß im
Ergebnis dessen keine Biegemomente in den Wellen erzeugt werden.
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Bestimmte Fluidausflußverluste
werden immer zwischen den Endflächen 35 bzw. 36 und
dem Rotor 32 vorhanden sein. Im Ergebnis der Verwendung
der Gleitlager 39 und 40 und des Koppelns des Rotors 32 mit
der Kupplung 38, ist das Ablassen des Fluids, das aus dem
Ausfluß zwischen
den Endflächen 35 bzw. 36 stammt,
schwierig. Aus diesem Grund ist ein Durchflußkanal 49 für das Fluid
an der Stelle der Verbindung zwischen dem Rotor 32 und der
Kupplung 38 ausgeführt.
Im vorliegenden Fall ist der Durchflusskanal integrierter Bestandteil
der formschlüssigen
Verbindung, es können
jedoch auch Löcher
in dem Rotor 32 und/oder in der Kupplung 38 ausgeführt sein.
Dadurch läuft
das Fluid in das Fluid, dass von dem Ausfluß zwischen dem Rotor 32 und der
Endfläche 35 stammt.
Ein Kanal 49 ist vorgesehen, um dieses Fluid zu entfernen.
Eine Drosselung 49.1 kann in dem Kanal vorgesehen sein,
welche die Möglichkeit
der Beeinflussung der Schmierbedingungen für die Gleitlager bietet. Je
kleiner die Drosselöffnung,
je mehr Öl
wird gezwungen, über
die Lager zu entweichen. Der Kanal 49 ist mit einem Kanal 48 für das Entfernen
von Fluid, das von dem Auslaufen durch das Lager 51 stammt,
verbunden. Von dort wird das Fluid, das aus diesen Auslaufverlusten stammt, über den
Kanal 50 von der Drehkolbenpumpe dem Getriebe zugeführt.