EP2882976A1 - Pumping device - Google Patents

Pumping device

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Publication number
EP2882976A1
EP2882976A1 EP13745137.3A EP13745137A EP2882976A1 EP 2882976 A1 EP2882976 A1 EP 2882976A1 EP 13745137 A EP13745137 A EP 13745137A EP 2882976 A1 EP2882976 A1 EP 2882976A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
coupling
pump device
hydrostatic
principle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13745137.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Höhn
Marco Kirchner
Jörg Münzner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2882976A1 publication Critical patent/EP2882976A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D31/00—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
    • F16D31/04—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution using gear-pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/05—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/005—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of dissimilar working principle
    • F04C11/006—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of dissimilar working principle having complementary function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D31/00—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
    • F16D31/08—Control of slip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity

Definitions

  • the present invention relates to a pump device with a
  • Conveyor element is controllable. By so turned off
  • Coupling device it is possible to transmit not only the full drive torque from the drive means to the conveying element, but alternatively also any part torques and this without the conventional
  • Couplings for example, by grinding the clutch discs, occurring signs of wear.
  • the coolant pump has a pump shaft mounted in a pump bearing in the bearing housing, a seal sealing the bearing space from the pump chamber and a freely rotatable impeller arranged on a sliding bearing of the pump shaft, which is driven by a coupling arranged on the pump shaft as a function of the temperature of the coolant ,
  • the coupling is also designed in this case as gerotor coupling.
  • DE 2 031 508 A1 discloses a drive operating on the hydraulic principle, for example the gerotor principle. It is here a
  • Vacuum pump driven by a hydraulic machine by a fluid flow is passed through the hydraulic machine.
  • the present invention deals with the problem for a
  • the present invention is based on the general idea, in a conventional pump device, for example, an oil pump, a water pump, a vacuum pump or a fuel pump in one
  • Motor vehicle between a drive device and a conveying element of the pump device, for example, an impeller to provide a hydrostatic coupling, for example, a gerotor coupling, by means of a
  • Conveying element is easily controlled or regulated.
  • drive means is another pump whose drive shaft is used, a pulley, a gear, a sprocket or a similar drive element in question. In order to do so on the one hand structurally simple, but on the other hand also exact
  • a suction side and a pressure side of the gerotor coupling are connected to each other via a coupling fluid-carrying channel, wherein the coupling fluid-carrying channel itself from a coupling fluid, for example, is flowed through by oil and wherein in the coupling fluid-leading channel valve means is arranged.
  • a gerotor coupling it is customary to speak of a gerotor coupling, it is clear that this is understood to mean, of course, generally a hydrostatic coupling.
  • Such a valve device may, for example, have an adjustable piston which, depending on the position, controls a flow through the valve device and thus also a torque transmission of the gerotor clutch.
  • valve device By the valve device according to the invention, it is thus possible to control a torque transmission in the gerotor coupling on the one hand structurally simple and on the other hand extremely accurate, so that not only opening and closing the gerotor coupling is possible, but also a transmission of only partial torques.
  • the drive device of the pump device is switched on and transmits a torque to an internal gear of the gerotor clutch via a drive shaft, pressure is transmitted by the fluid in the gerotor clutch to transmit torque to the outer ring and thus one
  • Valve means locked in the coupling fluid-carrying channel, whereupon the pressure of the gerotor clutch conveyed fluid increases and thereby closes the clutch. Due to the increasing pressure, the torque is now transmitted from the drive device via a corresponding shaft to an internal gear and from there to the outer ring. Ideally, the pressure side of the gerotor pump is completely sealed, so that via the trapped in the chamber fluid, such as oil, the drive torque can be completely transferred to the conveyor element.
  • the coupling fluid-carrying channel with the channel guide of the main oil pump of the Combustion engine connected and is thus in the oil circuit of the
  • valve devices and the gerotor coupling are forward and backward
  • the clutch is thus in this case compared to known from the prior art couplings in both directions used, so that the pump device can run purely theoretically forward or backward and in both directions variable setting of a transmittable torque to the gerotor clutch is possible ,
  • the valve device has an adjustable piston which, depending on the position, a flow through the valve device and thus the
  • Torque transmission of the gerotor clutch controls.
  • an adjusting device is provided, in particular as Wachsdehnelement, as a hydraulic adjusting device, as a pneumatic adjusting device, as an electrical actuating device or as
  • Vacuum box is formed.
  • the multiplicity of the mentioned possible embodiments of the possible adjusting devices give an idea of how flexibly the hydrostatic coupling according to the invention can be used.
  • the gerotor coupling is integrated in a housing of the pump device.
  • the piston of the valve device is biased by a spring into a position closing the valve device.
  • a spring is used to realize a so-called “fail-safe function", so that in case of failure of the actuator, the spring ensures that the valve means closes and thus also the gerotor clutch is closed.
  • the gerotor clutch is closed, there is a full torque transmission from the drive device to the conveyor element and thus a maximum possible delivery capacity of the pump device connected to the output side, which is particularly advantageous in the design as a coolant pump, since overheating of an internal combustion engine can thus be avoided ,
  • Fig. 1 is an illustration of a possible embodiment of a
  • Fig. 2 is a sectional view through an inventive
  • Pump device with gerotor coupling, 3 shows a pump device according to the invention in the manner of an oil pump
  • FIG. 4 shows a sectional view along the sectional plane B-B from FIG. 3
  • Conveying element 3 for example, an impeller 4 (see Figure 5) of the pump device 1 on.
  • the pump device 1 can be designed, for example, as an oil pump (see FIGS. 3 and 4) or as a water pump (see FIG. 5) or else as a fuel pump.
  • a suction side 6 and a pressure side 7 are connected to each other via a coupling fluid-carrying channel 8, wherein a valve device 9 is arranged in the coupling fluid-carrying channel 8.
  • a valve device 9 is arranged in the coupling fluid-carrying channel 8.
  • an adjusting device 12 for adjusting the piston 10 of the valve device 9 which can be designed, in particular, as a wax expansion element, as a hydraulic adjusting device, as a pneumatic adjusting device, for example as an under-can.
  • the adjusting device 12 is operatively connected to the piston 10.
  • a spring 1 1 by means of which the piston 10 is biased into a valve device 9 closing position, wherein when the valve device 9 is closed during operation of the pump device 1, a pressure build-up in the clutch 5,5 ', whereby a full
  • Torque transmission from the drive device 2 can be ensured on the conveyor element 3. This is particularly advantageous in the case of a pump device 1 designed as a coolant pump, since in this way a
  • gerotor coupling 5 'of Figure 1 Looking closer to the gerotor coupling 5 'of Figure 1, it can be seen that it can be flowed through in both directions, that is, both forward and backward, as well as an associated, to be adapted
  • Valve device 9 so that in general the entire pump device 1 can be operated both in a forward operation as well as in a reverse operation.
  • the gerotor coupling 5 has a drive shaft 13 which is connected to the drive device 2, not shown, and which in this case effects a torque transmission to an outer ring 14.
  • an inner ring 15 is provided which has at least one tooth less than the outer ring 14 and together with the outer ring 14 a
  • Displacement volume 16 includes.
  • either the inner ring 15 or the outer ring 14 may be mounted eccentrically.
  • the inner ring 15 is connected via a rotationally fixed connection, for example a positive or
  • the inner ring 15 is mounted eccentrically to the outer ring 14.
  • the inner ring 15 rotatably connected to the drive device 2, in which case the outer ring 14 is rotatably connected to the conveyor element 3.
  • FIG. 5 shows a pump device 1 embodied as a water pump, with a conveying element 3 embodied as an impeller, a seal 21 which seals the water pump with respect to the coupling 5, 5 'and a housing 19 in which the coupling 5, 5' is integrated ,
  • a cover plate 23 is provided.
  • the pump device 1 can be controlled particularly accurately and without any problems.
  • the explained principle can also analogously to a

Abstract

The invention relates to a pumping device (1) comprising a drive device (2) for driving a feed element (3) of the pumping device (1) and a hydrostatic coupling (5), by means of which a torque transmission between the drive device (2) and the feed element (3) is controllable. It is essential for the invention here that a suction side (6) and a pressure side (7) of the hydrostatic coupling (5) are connected to one another by way of a coupling-fluid-carrying channel (8), wherein a valve device (9) is arranged in the coupling-fluid-carrying channel (8).

Description

Pumpeneinnchtung  Pumpeneinnchtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung mit einer The present invention relates to a pump device with a
Antriebseinrichtung zum Antrieb eines Förderelements der Pumpeneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Drive device for driving a conveying element of the pump device according to the preamble of claim 1.
Aus der EP 2 386 773 A2 ist eine gattungsgemäße Pumpeneinrichtung mit einer Antriebseinrichtung zum Antrieb eines Förderelements der Pumpeneinrichtung und mit einer Gerotor-Kupplung bekannt, mittels welcher eine From EP 2 386 773 A2 a generic pump device with a drive device for driving a conveying element of the pump device and with a gerotor coupling is known, by means of which a
Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Torque transmission between the drive device and the
Förderelement steuerbar ist. Durch die derart ausgeschaltete Conveyor element is controllable. By so turned off
Kupplungseinrichtung ist es möglich, nicht nur das volle Antriebsdrehmoment von der Antriebseinrichtung zum Förderelement zu übertragen, sondern alternativ auch beliebige Teildrehmomente und dies ohne die bei herkömmlichen Coupling device, it is possible to transmit not only the full drive torque from the drive means to the conveying element, but alternatively also any part torques and this without the conventional
Kupplungen, beispielsweise durch ein Schleifen der Kupplungsscheiben, auftretenden Verschleißerscheinungen. Couplings, for example, by grinding the clutch discs, occurring signs of wear.
Aus der EP 1 736 669 A2 ist eine weitere Pumpeneinrichtung in der Art einer regelbaren Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren bekannt, über die From EP 1 736 669 A2 a further pump device in the manner of a controllable coolant pump for internal combustion engines is known, via which
Kühlmitteltemperatur abhängig exakt und sanft, stufenlos geregelt werden kann. Die Kühlmittelpumpe weist dabei eine in einem Pumpenlager im Lagergehäuse gelagerte Pumpenwelle auf, eine den Lagerraum vom Pumpenraum abdichtende Dichtung sowie ein frei drehbares auf einem Gleitlager der Pumpenwelle angeordnetes Pumpenrad, das durch eine auf der Pumpenwelle angeordnete Kupplung in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels angetrieben wird. Die Kupplung ist auch in diesem Fall als Gerotor-Kupplung ausgebildet. Aus der DE 2 031 508 A1 ist ein nach dem hydraulischen Prinzip, beispielsweise dem Gerotor-Prinzip arbeitender Antrieb bekannt. Es wird hierbei eine Coolant temperature depends exactly and gently, can be controlled continuously. In this case, the coolant pump has a pump shaft mounted in a pump bearing in the bearing housing, a seal sealing the bearing space from the pump chamber and a freely rotatable impeller arranged on a sliding bearing of the pump shaft, which is driven by a coupling arranged on the pump shaft as a function of the temperature of the coolant , The coupling is also designed in this case as gerotor coupling. DE 2 031 508 A1 discloses a drive operating on the hydraulic principle, for example the gerotor principle. It is here a
Vakuumpumpe durch eine hydraulische Maschine angetrieben, indem ein Fluidstrom durch die hydraulische Maschine geleitet wird. Vacuum pump driven by a hydraulic machine by a fluid flow is passed through the hydraulic machine.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine The present invention deals with the problem for a
Pumpeneinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine drehrichtungsunabhängige, drehzahlunabhängige, exakte und konstruktiv einfache Steuerung auszeichnet. Pump device of the generic type to provide an improved embodiment, which is characterized in particular by a direction of rotation independent, speed-independent, accurate and structurally simple control.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des This problem is inventively achieved by the subject matter of
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind independent claim 1 solved. Advantageous embodiments are
Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Pumpeneinrichtung, beispielsweise einer Ölpumpe, einer Wasserpumpe, einer Vakuumpumpe oder einer Kraftstoffpumpe in einem The present invention is based on the general idea, in a conventional pump device, for example, an oil pump, a water pump, a vacuum pump or a fuel pump in one
Kraftfahrzeug, zwischen einer Antriebseinrichtung und einem Förderelement der Pumpeneinrichtung, beispielsweise einem Laufrad, eine hydrostatische Kupplung beispielsweise eine Gerotor-Kupplung vorzusehen, mittels der eine Motor vehicle, between a drive device and a conveying element of the pump device, for example, an impeller to provide a hydrostatic coupling, for example, a gerotor coupling, by means of a
Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Torque transmission between the drive device and the
Förderelement leicht steuerbar oder regelbar ist. Als Antriebseinrichtung kommt eine weitere Pumpe dessen Antriebswelle mit genutzt wird, eine Riemenscheibe, ein Zahnrad, ein Kettenrad oder ein ähnliches Antriebselement in Frage. Um dabei eine einerseits konstruktiv einfache, andererseits aber auch exakte Conveying element is easily controlled or regulated. As drive means is another pump whose drive shaft is used, a pulley, a gear, a sprocket or a similar drive element in question. In order to do so on the one hand structurally simple, but on the other hand also exact
Steuerung oder Regelung der Drehmomentübertragung in der hydrostatischen Kupplung zu ermöglichen, sind eine Saugseite und eine Druckseite der Gerotor- Kupplung über einen kupplungsfluid-führenden Kanal miteinander verbunden, wobei der kupplungsfluid-führende Kanal selbst von einem Kupplungsfluid, beispielsweise von Öl, durchströmt ist und wobei in dem kupplungsfluid- führendem Kanal eine Ventileinrichtung angeordnet ist. Im Folgenden wird zwar üblicherweise von einer Gerotorkupplung gesprochen, wobei klar ist, dass hierunter selbstverständlich allgemein eine hydrostatische Kupplung verstanden werden soll. Eine derartige Ventileinrichtung kann beispielsweise einen verstellbaren Kolben aufweisen, der je nach Stellung einen Durchfluss durch die Ventileinrichtung und damit auch eine Drehmomentübertragung der Gerotor- Kupplung steuert. Durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist es somit möglich, eine Drehmomentübertragung in der Gerotor-Kupplung einerseits konstruktiv einfach und andererseits äußerst exakt zu steuern, so dass nicht nur ein Öffnen und ein Schließen der Gerotor-Kupplung möglich ist, sondern auch eine Übertragung von lediglich Teildrehmomenten. Wird somit beispielsweise die Antriebseinrichtung der Pumpeneinrichtung eingeschaltet und überträgt über eine Antriebswelle ein Drehmoment auf ein Innenzahnrad der Gerotor-Kupplung, so erfolgt druckabhängig vom in der Gerotor-Kupplung befindlichen Fluid eine Drehmomentübertragung an den Außenring und damit eine To enable control or regulation of the torque transmission in the hydrostatic coupling, a suction side and a pressure side of the gerotor coupling are connected to each other via a coupling fluid-carrying channel, wherein the coupling fluid-carrying channel itself from a coupling fluid, for example, is flowed through by oil and wherein in the coupling fluid-leading channel valve means is arranged. Although in the following it is customary to speak of a gerotor coupling, it is clear that this is understood to mean, of course, generally a hydrostatic coupling. Such a valve device may, for example, have an adjustable piston which, depending on the position, controls a flow through the valve device and thus also a torque transmission of the gerotor clutch. By the valve device according to the invention, it is thus possible to control a torque transmission in the gerotor coupling on the one hand structurally simple and on the other hand extremely accurate, so that not only opening and closing the gerotor coupling is possible, but also a transmission of only partial torques. Thus, for example, if the drive device of the pump device is switched on and transmits a torque to an internal gear of the gerotor clutch via a drive shaft, pressure is transmitted by the fluid in the gerotor clutch to transmit torque to the outer ring and thus one
Drehmomentübertragung an das Förderelement der Pumpeneinrichtung. Soll das volle Drehmoment an das Förderelement übertragen werden, so wird die Torque transmission to the conveying element of the pump device. If the full torque to be transmitted to the conveyor element, so is the
Ventileinrichtung in dem kupplungsfluid-führenden Kanal gesperrt, woraufhin der Druck des von der Gerotor-Kupplung geförderten Fluids ansteigt und dadurch die Kupplung schließt. Durch den steigenden Druck wird nun das Drehmoment von der Antriebseinrichtung über eine entsprechende Welle auf ein Innenzahnrad und von diesem auf den Außenring übertragen. Im Idealfall ist dabei die Druckseite der Gerotor-Pumpe komplett abgedichtet, so dass über das in der Kammer eingeschlossene Fluid, beispielsweise Öl, das Antriebsmoment vollständig an das Förderelement übertragen werden kann. Valve means locked in the coupling fluid-carrying channel, whereupon the pressure of the gerotor clutch conveyed fluid increases and thereby closes the clutch. Due to the increasing pressure, the torque is now transmitted from the drive device via a corresponding shaft to an internal gear and from there to the outer ring. Ideally, the pressure side of the gerotor pump is completely sealed, so that via the trapped in the chamber fluid, such as oil, the drive torque can be completely transferred to the conveyor element.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der kupplungsfluid-führende Kanal mit der Kanalführung der Hauptölpumpe des Verbrennungsmotors verbunden und ist somit in den Ölkreislauf des In an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the coupling fluid-carrying channel with the channel guide of the main oil pump of the Combustion engine connected and is thus in the oil circuit of the
Verbrennungsmotors eingebunden. Engaged internal combustion engine.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Ventileinrichtungen und die Gerotor-Kupplung vorwärts und rückwärts In an advantageous development of the solution according to the invention, the valve devices and the gerotor coupling are forward and backward
durchströmbar und benutzbar. Die Kupplung ist in diesem Fall also im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungen in beide Drehrichtungen verwendbar, so dass die Pumpeneinrichtung rein theoretisch vorwärts oder rückwärts laufen kann und in beiden Drehrichtungen ein variables Einstellen eines übertragbaren Drehmoments an der Gerotor-Kupplung möglich ist. permeable and usable. The clutch is thus in this case compared to known from the prior art couplings in both directions used, so that the pump device can run purely theoretically forward or backward and in both directions variable setting of a transmittable torque to the gerotor clutch is possible ,
Zweckmäßig weist die Ventileinrichtung einen verstellbaren Kolben auf, der je nach Stellung einen Durchfluss durch die Ventileinrichtung und damit die Appropriately, the valve device has an adjustable piston which, depending on the position, a flow through the valve device and thus the
Drehmomentübertragung der Gerotor-Kupplung steuert. Zum Verstellen des Kolbens der Ventileinrichtung ist dabei eine Stelleinrichtung vorgesehen, die insbesondere als Wachsdehnelement, als hydraulische Stelleinrichtung, als pneumatische Stelleinrichtung, als elektrische Stelleinrichtung oder als Torque transmission of the gerotor clutch controls. To adjust the piston of the valve device while an adjusting device is provided, in particular as Wachsdehnelement, as a hydraulic adjusting device, as a pneumatic adjusting device, as an electrical actuating device or as
Unterdruckdose ausgebildet ist. Bereits die Vielzahl der genannten möglichen Ausführungsformen der möglichen Stelleinrichtungen lässt erahnen, wie flexibel die erfindungsgemäße hydrostatische Kupplung einsetzbar ist. Vacuum box is formed. Already the multiplicity of the mentioned possible embodiments of the possible adjusting devices give an idea of how flexibly the hydrostatic coupling according to the invention can be used.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Gerotor-Kupplung in ein Gehäuse der Pumpeneinrichtung integriert. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the gerotor coupling is integrated in a housing of the pump device.
Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauform erreicht werden, was insbesondere in modernen und beengten Motorräumen von großem Vorteil ist. As a result, a particularly compact design can be achieved, which is particularly advantageous in modern and cramped engine compartments.
Zweckmäßig ist der Kolben der Ventileinrichtung mittels einer Feder in eine die Ventileinrichtung verschließende Stellung vorgespannt. Eine derartige Feder wird zur Verwirklichung einer sogenannten„fail-safe-Funktion" verwendet, so dass beim Ausfall der Stelleinrichtung die Feder dafür sorgt, dass die Ventileinrichtung schließt und damit ebenfalls auch die Gerotor-Kupplung geschlossen wird. Bei geschlossener Gerotor-Kupplung erfolgt eine volle Drehmomentübertragung von der Antriebseinrichtung auf das Förderelement und damit eine maximal mögliche Förderleistung der, mit der Abtriebsseite verbundenen Pumpeneinrichtung, was insbesondere bei der Ausbildung als Kühlmittelpumpe von großem Vorteil ist, da damit eine Überhitzung einer Brennkraftmaschine vermieden werden kann. Suitably, the piston of the valve device is biased by a spring into a position closing the valve device. Such a spring is used to realize a so-called "fail-safe function", so that in case of failure of the actuator, the spring ensures that the valve means closes and thus also the gerotor clutch is closed. When the gerotor clutch is closed, there is a full torque transmission from the drive device to the conveyor element and thus a maximum possible delivery capacity of the pump device connected to the output side, which is particularly advantageous in the design as a coolant pump, since overheating of an internal combustion engine can thus be avoided ,
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 eine Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Fig. 1 is an illustration of a possible embodiment of a
erfindungsgemäßen Gerotor-Kupplung,  gerotor coupling according to the invention,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Fig. 2 is a sectional view through an inventive
Pumpeneinrichtung mit Gerotor-Kupplung, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung in der Art einer Ölpumpe, Pump device with gerotor coupling, 3 shows a pump device according to the invention in the manner of an oil pump,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B aus Figur 3 4 shows a sectional view along the sectional plane B-B from FIG. 3
Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäß als 5 is a sectional view through an inventively as
Wasserpumpe ausgebildete Pumpeneinrichtung.  Water pump trained pump device.
Entsprechend den Figuren 2 bis 5, weist eine erfindungsgemäße According to the figures 2 to 5, a inventive
Pumpeneinrichtung 1 eine Antriebseinrichtung 2 zum Antrieb eines Pump device 1, a drive device 2 for driving a
Förderelements 3, beispielsweise eines Laufrades 4 (vergleiche Figur 5) der Pumpeneinrichtung 1 auf. Um ein möglichst feines Steuern bzw. Regeln der Pumpeneinrichtung 1 hinsichtlich ihrer Förderleistung zu ermöglichen, ist eine hydrostatische Kupplung 5, insbesondere eine Gerotor-Kupplung 5' (vergleiche auch Figur 1 ) vorgesehen, mittels der eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Förderelement 3 beeinflussbar ist. Die Pumpeneinrichtung 1 kann dabei beispielsweise als Ölpumpe ausgebildet sein (vergleiche Figuren 3 und 4) oder als Wasserpumpe (vergleiche Figur 5) oder aber auch als Kraftstoffpumpe. Conveying element 3, for example, an impeller 4 (see Figure 5) of the pump device 1 on. In order to allow the finest possible control or regulation of the pump device 1 with regard to its delivery rate, a hydrostatic clutch 5, in particular a gerotor clutch 5 '(see also FIG. 1), is provided by means of a torque transmission between the drive device 2 and the conveyor element 3 can be influenced. The pump device 1 can be designed, for example, as an oil pump (see FIGS. 3 and 4) or as a water pump (see FIG. 5) or else as a fuel pump.
Bei der erfindungsgemäßen Gerotor-Kupplung 5 sind eine Saugseite 6 und eine Druckseite 7 über einen kupplungsfluid führenden Kanal 8 miteinander verbunden, wobei in dem kupplungsfluidführenden Kanal 8 eine Ventileinrichtung 9 angeordnet ist. Betrachtet man die Ventileinrichtung 9 genauer, so kann man erkennen, dass diese einen verstellbaren Kolben 10 aufweist, der je nach Stellung einen Durchfluss durch die Ventileinrichtung 9 und damit eine In the gerotor coupling 5 according to the invention, a suction side 6 and a pressure side 7 are connected to each other via a coupling fluid-carrying channel 8, wherein a valve device 9 is arranged in the coupling fluid-carrying channel 8. Looking more closely at the valve device 9, it can be seen that it has an adjustable piston 10, depending on the position of a flow through the valve device 9 and thus a
Drehmomentübertragung der Kupplung 5,5' steuert. Ebenfalls vorgesehen ist eine Stelleinrichtung 12 zum Verstellen des Kolbens 10 der Ventileinrichtung 9, die insbesondere als Wachsdehnelement, als hydraulische Stelleinrichtung, als pneumatische Stelleinrichtung, beispielsweise als Unterdose, ausgebildet sein kann. Die Stelleinrichtung 12 ist dabei mit dem Kolben 10 wirkungsverbunden. Ebenfalls vorgesehen ist eine Feder 1 1 , mittels der der Kolben 10 in eine die Ventileinrichtung 9 verschließende Stellung vorgespannt ist, wobei bei geschlossener Ventileinrichtung 9 bei einem Betrieb der Pumpeneinrichtung 1 ein Druckaufbau in der Kupplung 5,5' erfolgt, wodurch eine volle Torque transmission of the clutch 5,5 'controls. Also provided is an adjusting device 12 for adjusting the piston 10 of the valve device 9, which can be designed, in particular, as a wax expansion element, as a hydraulic adjusting device, as a pneumatic adjusting device, for example as an under-can. The adjusting device 12 is operatively connected to the piston 10. Also provided is a spring 1 1, by means of which the piston 10 is biased into a valve device 9 closing position, wherein when the valve device 9 is closed during operation of the pump device 1, a pressure build-up in the clutch 5,5 ', whereby a full
Drehmomentübertragung von der Antriebseinrichtung 2 auf das Förderelement 3 gewährleistet werden kann. Dies ist insbesondere bei einer als Kühlmittelpumpe ausgebildeten Pumpeneinrichtung 1 von großem Vorteil, da hierdurch ein Torque transmission from the drive device 2 can be ensured on the conveyor element 3. This is particularly advantageous in the case of a pump device 1 designed as a coolant pump, since in this way a
Überhitzen beispielsweise einer Brennkraftmaschine unterbunden werden kann. Overheating, for example, an internal combustion engine can be prevented.
Betrachtet man die Gerotor-Kupplung 5' der Figur 1 näher, so kann man erkennen, dass diese in beide Richtungen, das heißt sowohl vorwärts als auch rückwärts durchströmbar ist, ebenso wie eine anzupassende, zugehörige Looking closer to the gerotor coupling 5 'of Figure 1, it can be seen that it can be flowed through in both directions, that is, both forward and backward, as well as an associated, to be adapted
Ventileinrichtung 9, so dass generell die gesamte Pumpeneinrichtung 1 sowohl in einem Vorwärtsbetrieb als auch in einem Rückwärtsbetrieb betrieben werden kann. Valve device 9, so that in general the entire pump device 1 can be operated both in a forward operation as well as in a reverse operation.
Die Gerotor-Kupplung 5' besitzt gemäß der Figur 1 eine mit der nicht gezeigten Antriebseinrichtung 2 verbundene Antriebswelle 13, die in diesem Fall eine Drehmomentübertragung an einen Außenring 14 bewirkt. Darüber hinaus vorgesehen ist ein Innenring 15, der zumindest einen Zahn weniger als der Außenring 14 aufweist und zusammen mit dem Außenring 14 ein According to FIG. 1, the gerotor coupling 5 'has a drive shaft 13 which is connected to the drive device 2, not shown, and which in this case effects a torque transmission to an outer ring 14. In addition, an inner ring 15 is provided which has at least one tooth less than the outer ring 14 and together with the outer ring 14 a
Verdrängungsvolumen 16 einschließt. Dabei kann entweder der Innenring 15 oder der Außenring 14 exzentrisch gelagert sein. Der Innenring 15 steht über eine drehfeste Verbindung, beispielsweise eine formschlüssige oder Displacement volume 16 includes. In this case, either the inner ring 15 or the outer ring 14 may be mounted eccentrically. The inner ring 15 is connected via a rotationally fixed connection, for example a positive or
kraftschlüssige Verbindung mit dem Förderelement 3, beispielsweise über eine Welle 17 in Verbindung. Wie der Figur 1 weiter zu entnehmen ist, ist der Innenring 15 exzentrisch zum Außenring 14 gelagert. Generell kann selbstverständlich auch der Innenring 15 drehfest mit der Antriebseinrichtung 2 verbunden werden, wobei dann der Außenring 14 drehfest mit dem Förderelement 3 verbunden ist. non-positive connection with the conveying element 3, for example via a shaft 17 in connection. As the figure 1 can be seen further, the inner ring 15 is mounted eccentrically to the outer ring 14. In general, of course, the inner ring 15 rotatably connected to the drive device 2, in which case the outer ring 14 is rotatably connected to the conveyor element 3.
Betrachtet man die Figur 2, so kann man die Kupplung 5,5' in einer möglichen Ausführungsform erkennen, wobei die Bezugszeichen größtenteils aus der Figur 1 übernommen sind. Um bei geschlossener Ventileinrichtung 9 eine möglichst volle Drehmomentübertragung zu erhalten, ist eine Spaltabdichtung 18 Looking at FIG. 2, one can see the coupling 5, 5 'in one possible embodiment, wherein the reference numerals are largely taken from FIG. In order to obtain as full a torque transmission as possible when the valve device 9 is closed, a gap seal 18 is provided
vorgesehen, mittels welcher eine unerwünschte Bypassströmung und damit ein Druckverlust im Verdrängungsvolumen 16 verhindert werden können. provided by means of which an undesired bypass flow and thus a pressure loss in the displacement volume 16 can be prevented.
Gleichzeitig erfolgt in diesem Bereich eine Gleitlagerung 20 zu einem Gehäuse 19. Betrachtet man die Figuren 3 und 4, so kann die erfindungsgemäße Gerotor- Kupplung 3 bei einer als Ölpumpe ausgebildeten Pumpeneinrichtung 1 betrachtet werden, wobei insbesondere in Figur 4 das Gleitlager 20 nochmals gut sichtbar ist. At the same time takes place in this area a sliding bearing 20 to a housing 19. Looking at Figures 3 and 4, the gerotor coupling 3 according to the invention can be considered in a designed as an oil pump pump device 1, wherein in particular in Figure 4, the sliding bearing 20 again clearly visible is.
In Figur 5 ist eine als Wasserpumpe ausgebildete Pumpeneinrichtung 1 dargestellt, mit einem als Laufrad ausgebildeten Förderelement 3, einer Dichtung 21 , die die Wasserpumpe gegenüber der Kupplung 5,5' abdichtet sowie einem Gehäuse 19, in welche die Kupplung 5,5' integriert ist. Die Kupplung 5,5' weist dabei wiederum einen Innenring 15, einen Außenring 14 sowie ein Lager 22 zum Lagern der Antriebswelle 13 auf. Zusätzlich vorgesehen ist eine Abdeckscheibe 23. FIG. 5 shows a pump device 1 embodied as a water pump, with a conveying element 3 embodied as an impeller, a seal 21 which seals the water pump with respect to the coupling 5, 5 'and a housing 19 in which the coupling 5, 5' is integrated , The coupling 5,5 'in turn has an inner ring 15, an outer ring 14 and a bearing 22 for supporting the drive shaft 13. In addition, a cover plate 23 is provided.
Mit der erfindungsgemäßen Kupplung 5,5' lässt sich die Pumpeneinrichtung 1 besonders exakt und problemlos steuern. Das erläuterte Prinzip kann dabei in analoger Weise auch auf eine With the coupling 5,5 'according to the invention, the pump device 1 can be controlled particularly accurately and without any problems. The explained principle can also analogously to a
Innenzahnradpumpe, eine Außenzahnradpumpe, eine Flügelzellenpumpe und eine Pendelschieberzellenpunnpe (PSZ) übertragen werden. Internal gear pump, an external gear pump, a vane pump and a Pendelschieberzellenpunnpe (PSZ) are transmitted.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Pumpeneinrichtung (1 ) mit einer Antriebseinrichtung (2) zum Antrieb eines Förderelements (3) der Pumpeneinrichtung (1 ) und einer hydrostatischen Kupplung (5), mittels welcher eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinrichtung (2) und dem Förderelement (3) steuerbar ist, 1 . Pump device (1) with a drive device (2) for driving a conveying element (3) of the pump device (1) and a hydrostatic clutch (5), by means of which a torque transmission between the drive device (2) and the conveying element (3) is controllable,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Saugseite (6) und eine Druckseite (7) der hydrostatischen Kupplung (5) über einen kupplungsfluid-führenden Kanal (8) miteinander verbunden sind, wobei in dem kupplungsfluid-führenden Kanal (8) eine Ventileinrichtung (9) angeordnet ist.  a suction side (6) and a pressure side (7) of the hydrostatic coupling (5) are connected to each other via a coupling fluid-carrying channel (8), wherein a valve device (9) is arranged in the coupling fluid-carrying channel (8).
2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 , 2. Pump device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Pumpeneinrichtung (1 ) eine Ölpumpe, eine Vakuumpumpe, eine  the pump device (1) an oil pump, a vacuum pump, a
Wasserpumpe oder eine Kraftstoffpumpe ist.  Water pump or a fuel pump is.
3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Pump device according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Ventileinrichtung (9) einen verstellbaren Kolben (10) aufweist, welcher je nach Stellung einen Durchfluss durch die Ventileinrichtung (9) und damit die Drehmomentübertragung der hydrostatischen Kupplung (5) steuert.  the valve device (9) has an adjustable piston (10) which, depending on the position, controls a flow through the valve device (9) and thus the torque transmission of the hydrostatic coupling (5).
4. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 3, 4. Pump device according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) mittels einer Feder (1 1 ) in eine die Ventileinrichtung (9) verschließende Stellung vorgespannt ist. characterized in that the piston (10) is biased by means of a spring (1 1) into a position closing the valve device (9).
5. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Pump device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Ventileinrichtung (9) und die hydrostatische Kupplung (5) vorwärts und rückwärts durchströmbar und benutzbar sind.  the valve device (9) and the hydrostatic coupling (5) can be flowed through and used forwards and backwards.
6. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 6. Pump device according to one of claims 2 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der kupplungsfluidführende Kanal (8) in die Kanalführung der Ölpumpe des Verbrennungsmotors integriert ist.  the coupling fluid-carrying channel (8) is integrated in the ducting of the oil pump of the internal combustion engine.
7. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7. Pump device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die hydrostatische Kupplung nach dem Gerotor-Prinzip oder dem  the hydrostatic coupling according to the gerotor principle or
Innenzahnradpumpen-Prinzip oder dem Außenzahnradpumpenprinzip oder dem Pendelschieberzellenpumpen-Prinzip oder dem Flügelzellenpumpen- Prinzip arbeitet.  Internal gear pump principle or the external gear pump principle or the Pendelschieberzellenpumpen principle or the vane pump principle works.
8. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, 8. Pump device according to one of claims 3 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Stelleinrichtung (12) zum Verstellen des Kolbens (10) der  an adjusting device (12) for adjusting the piston (10) of the
Ventileinrichtung (9) vorgesehen ist, die insbesondere als  Valve device (9) is provided, in particular as
Wachsdehnelement, als hydraulische Stelleinrichtung, als pneumatische Stelleinrichtung, als elektrische Stelleinrichtung oder als Unterdruckdose ausgebildet ist.  Wachsdehnelement, as a hydraulic adjusting device, as a pneumatic adjusting device, as an electrical actuating device or as a vacuum can is formed.
9. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Pump device according to one of the preceding claims, characterized in that
die hydrostatische Kupplung (5) in ein Gehäuse (19) der Pumpeneinnchtung (1 ) integriert ist.  the hydrostatic coupling (5) is integrated in a housing (19) of the pump device (1).
10. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Pump device according to one of the preceding claims, characterized in that
die Fluidanbindung der hydrostatischen Kupplung (5) über ein einen  the fluid connection of the hydrostatic coupling (5) via a
Exzenter tragendes Bauteil der hydrostatischen Kupplung (5) erfolgt.  Eccentric bearing component of the hydrostatic clutch (5) takes place.
1 1 . Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 1 1. Pump device according to one of the preceding claims, characterized in that
die Drehmomentübertragung in der hydrostatischen Kupplung (5) sowohl mechanisch als auch hydraulisch erfolgen kann und damit eine  the torque transmission in the hydrostatic coupling (5) can take place both mechanically and hydraulically and thus a
Drehzahlsteigerung der Abtriebswelle (17) gegenüber der Antriebswelle (13) erreicht wird.  Speed increase of the output shaft (17) relative to the drive shaft (13) is achieved.
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