DE102014115548A1 - Internal gear pump and pumping method - Google Patents
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Abstract
Innenzahnradpumpe (10), insbesondere für einen Hydraulikkreis (160) eines Kraftfarzeugantriebsstranges (140), mit einem Gehäuse (12); einem Innenrotor (14), der in dem Gehäuse (12) um einen Innenrotorachse (32) drehbar gelagert ist und eine Außenverzahnung aufweist, einem Außenrotor (16), der in dem Gehäuse (12) um eine Außenrotorachse (36) drehbar gelagert ist und eine Innenverzahnung aufweist, die zur Erzielung einer Pumpwirkung mit der Außenverzahnung des Innenrotors (14) in Eingriff steht, einem Ringelement (20), das in dem Gehäuse (12) zwischen einer ersten Position (A) und einer zweiten Position (B) verschwenkbar ist. Dabei wird ein Verschwenken des Ringelementes (20) zwischen der ersten Position (A) und der zweiten Position (B) in zumindest einer Richtung dadurch unterstützt, dass der Innenrotor (14) und der Außenrotor (16) zumindest in einem Teil des gesamten Verschenkbereiches gegeneinander blockierbar sind.Internal gear pump (10), in particular for a hydraulic circuit (160) of a motor vehicle drive train (140), with a housing (12); an inner rotor (14) rotatably mounted in the housing (12) about an inner rotor axis (32) and having outer teeth, an outer rotor (16) rotatably supported in the housing (12) about an outer rotor axis (36) and an internal toothing, which engages with the external toothing of the inner rotor (14) to achieve a pumping action, a ring element (20) which in the housing (12) between a first position (A) and a second position (B) is pivotable , In this case, a pivoting of the ring element (20) between the first position (A) and the second position (B) in at least one direction is supported by the fact that the inner rotor (14) and the outer rotor (16) at least in a part of the entire Verschenkbereiches against each other are blockable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe, insbesondere für einen Hydraulikkreis eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit einem Gehäuse, das vorzugsweise einen ersten Fluidanschluss und einen zweiten Fluidanschluss aufweist, mit einem Innenrotor, der in dem Gehäuse um eine Innenrotorachse drehbar gelagert ist und eine Außenverzahnung aufweist, und mit einem Außenrotor, der in dem Gehäuse um eine Außenrotorachse drehbar ist und eine Innenverzahnung aufweist, die zur Erzielung einer Pumpwirkung mit der Außenverzahnung des Innenrotors in Eingriff steht.The present invention relates to an internal gear pump, in particular for a hydraulic circuit of a motor vehicle drive train, with a housing, which preferably has a first fluid port and a second fluid port, with an inner rotor which is rotatably mounted in the housing about an inner rotor axis and has an external toothing, and with an outer rotor which is rotatable in the housing about an outer rotor axis and has an internal toothing, which engages for achieving a pumping action with the outer toothing of the inner rotor.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Innenzahnradpumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe der oben genannten Art, wobei die Innenzahnradpumpe einen Rotorsatz und ein Ringelement aufweist, wobei das Ringelement begrenzt verschwenkbar ist, wobei der Rotorsatz ein Rotorelement mit einer ersten Rotorachse und ein zweites Rotorelement mit einer zweiten Rotorachse aufweist, wobei das Ringelement um die erste Rotorachse verschwenkbar ist.Furthermore, the present invention relates to a method for operating an internal gear pump, in particular an internal gear pump of the above type, wherein the internal gear pump has a rotor set and a ring member, wherein the ring member is pivotally limited, the rotor set a rotor element having a first rotor axis and a second rotor element having a second rotor axis, wherein the ring element is pivotable about the first rotor axis.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Hydraulikkreis, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer derartigen Innenzahnradpumpe.Finally, the present invention relates to a hydraulic circuit, in particular for a motor vehicle drive train, with such an internal gear pump.
Für Hydraulikkreise von Kraftfahrzeugantriebssträngen ist es bekannt, Hydropumpen in Form von Zahnradpumpen zu verwenden. Bei den Zahnradpumpen unterscheidet man generell zwischen Außenzahnradpumpen, Innenzahnradpumpen und Zahnringpumpen. Der Begriff der Innenzahnradpumpe soll vorliegend den Begriff der Zahnringpumpe beinhalten. Bei beiden Pumpentypen laufen ein Innenrotor und ein Außenrotor exzentrisch zueinander. Bei einer Zahnringpumpe weist die Innenverzahnung in der Regel genau einen Zahn mehr auf als die Außenverzahnung. Bei sonstigen Innenzahnradpumpen ist die Zahnzahl der Innenverzahnung deutlich größer als jene der Außenverzahnung, wobei die Zähne durch eine Sichel abgedichtet werden.For hydraulic circuits of motor vehicle drive trains, it is known to use hydraulic pumps in the form of gear pumps. Gear pumps generally distinguish between external gear pumps, internal gear pumps and gerotor pumps. The term of the internal gear pump is intended herein to include the term of the ring gear pump. In both types of pumps, an inner rotor and an outer rotor are eccentric to each other. In a gerotor pump, the internal toothing usually has exactly one more tooth than the external toothing. In other internal gear pumps, the number of teeth of the internal teeth is significantly larger than those of the external teeth, wherein the teeth are sealed by a sickle.
Derartige Pumpen sind allgemein bekannt. In Hydraulikkreisen von Kraftfahrzeugantriebssträngen können solche Pumpen elektrisch angetrieben werden, und zwar mittels eines Elektromotors, der beispielsweise den Innenrotor antreibt. Die Pumpen werden dabei beispielsweise zur Erzeugung eines Arbeitsdruckes für eine hydraulische Aktuatorik verwendet. Eine weitere Verwendung liegt in der Versorgung von Kupplungs- und Getriebekomponenten mit Schmier- und/oder Kühlöl.Such pumps are well known. In hydraulic circuits of motor vehicle drive trains, such pumps can be driven electrically, by means of an electric motor which, for example, drives the inner rotor. The pumps are used, for example, to generate a working pressure for a hydraulic actuator. Another use is the supply of clutch and transmission components with lubricating and / or cooling oil.
In vielen Anwendungen gibt es mehrere zu versorgende Komponenten, die betriebs- oder strategieabhängig mit spezifischen Ölvolumenströmen versorgt werden sollen. Derartige Komponenten können jeweils als hydraulische Verbraucher angesehen werden. Beispielsweise kann ein hydraulischer Verbraucher zur Schmierung und/oder Kühlung eines Doppelkupplungsgetriebes verwendet werden, wohingegen ein anderer hydraulischer Verbraucher durch einen Kühlkreis eines Antriebsmotors gebildet ist, der beispielsweise in Form einer elektrischen Maschine zur Bereitstellung von Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann.In many applications, there are several components to be supplied that are to be supplied with specific oil volume flows depending on the operating or strategy. Such components can each be regarded as hydraulic consumers. For example, a hydraulic consumer for lubrication and / or cooling of a dual-clutch transmission can be used, whereas another hydraulic consumer is formed by a cooling circuit of a drive motor, which may be formed, for example in the form of an electric machine for providing drive power to the motor vehicle.
Um einen Volumenstrom von Hydraulikfluid, der von einer solchen Pumpe bereitgestellt wird, auf zwei oder mehr derartige hydraulische Verbraucher zu verteilen, ist es bekannt, einen Druckausgang einer solchen Pumpe mit einem Ventil zu verbinden, insbesondere einem Wegeventil. Dieses Wegeventil wird dann in der Regel mittels einer übergeordneten Steuereinheit angesteuert. Bei einer Realisierung dieser Variante ist es problematisch, dass zur elektrischen Betätigung des Ventils Leitungen von einer zentralen Steuerung, die häufig außerhalb eines Getriebe- oder Kupplungsgehäuses angeordnet ist, hin zu einem Bereich der Pumpe verlegt werden müssen, die in der Regel im Inneren des Gehäuses angeordnet ist.In order to distribute a volume flow of hydraulic fluid provided by such a pump to two or more such hydraulic consumers, it is known to connect a pressure outlet of such a pump to a valve, in particular a directional control valve. This directional control valve is then controlled by means of a higher-level control unit as a rule. In an implementation of this variant, it is problematic that for the electrical actuation of the valve lines from a central control, which is often arranged outside a transmission or clutch housing, must be routed to a portion of the pump, which is usually inside the housing is arranged.
Eine weitere Möglichkeit, zwei hydraulische Verbraucher mittels einer Pumpe zu versorgen, besteht darin, die Pumpe bidirektional auszubilden. Je nach Drehrichtung ist dann einer der zwei Fluidanschlüsse der Pumpe ein Druckanschluss, und der andere ist dann jeweils ein Sauganschluss. Da auch hierbei in der Regel Fluid aus einem Sumpf gefördert werden muss, ist dann über eine aufwändige Rückschlagventil-Anordnung, die beispielsweise vier Rückschlagventile beinhaltet, dafür zu sorgen, dass in jeder Drehrichtung Fluid aus dem Fluidsumpf angesaugt wird und über den jeweiligen Druckanschluss abgegeben wird.Another way to supply two hydraulic consumers by means of a pump is to make the pump bidirectional. Depending on the direction of rotation then one of the two fluid ports of the pump is a pressure port, and the other is then a suction port. Since, in this case too, fluid generally has to be delivered from a sump, it is then necessary via an elaborate non-return valve arrangement, which includes, for example, four non-return valves, to draw in fluid from the fluid sump in each rotational direction and release it via the respective pressure port ,
Bei Innenzahnradpumpen ist es ferner bekannt, einen Rotorsatz in einem Ringelement zu lagern, das zwischen zwei Verschwenkpositionen verschwenkbar ist. Mit einem solchen Ringelement bzw. Umkehrring ist es bspw. möglich, die Förderrichtung der Innenzahnradpumpe unabhängig von der Antriebs-Drehrichtung des Rotorsatzes beizubehalten.In internal gear pumps, it is also known to store a set of rotors in a ring member which is pivotable between two pivoting positions. With such a ring element or reversing ring, it is, for example, possible to maintain the conveying direction of the internal gear pump independently of the driving direction of rotation of the rotor set.
Das Verschwenken des Ringelementes erfolgt bei Umkehren der Drehrichtung aufgrund von einer Reibwirkung. Generell ist es hierbei bekannt, dass das Ringelement bei Umkehren der Antriebs-Drehrichtung durch viskose Fluidreibung in Drehrichtung mitgenommen wird, bis das Ringelement die entgegengesetzte Verschwenkposition erreicht hat. Das Verschwenken des Ringelementes erfolgt somit durch ein Schleppmoment, das durch viskose Scherreibung im Fluid zwischen Außenrotor des Rotorsatzes und einer Ringaufnahme des Ringelementes hervorgerufen wird. Dies kann dazu führen, dass das Ringelement nicht sofort oder nicht vollständig umschwenkt. Ferner kann die Dauer des Verschwenkvorganges des Ringelementes in starkem Maße variieren, in Abhängigkeit unter anderem von der Temperatur und Viskosität des geförderten Fluides.The pivoting of the ring element takes place when reversing the direction of rotation due to a friction effect. In general, it is known in this case that the ring element is taken in reversing the drive direction of rotation by viscous fluid friction in the direction of rotation until the ring element has reached the opposite pivoting position. The pivoting of the ring element is thus effected by a drag torque caused by viscous shear friction in the fluid between the outer rotor of the Rotor set and a ring receiving the ring element is caused. This can cause the ring element does not swing immediately or not completely. Furthermore, the duration of the pivoting operation of the ring element can vary greatly, depending, inter alia, on the temperature and viscosity of the pumped fluid.
Andere Innenzahnradpumpen mit einem solchen Ringelement verwenden eine gezielt vorgesehene Reibeinrichtung zwischen dem Außenrotor und dem hinsichtlich der Drehposition umschaltenden Ringelement bzw. Exzenterring. Durch diese Reibeinrichtung geht ein Teil der Antriebsleistung verloren, da die Reibeinrichtung ständig in Wirkeingriff ist und folglich Antriebsleistung in Wärme umwandelt. Außerdem unterliegen derartige Reibeinrichtung einem lokalen Verschleiß, was zu Betriebsstörungen durch Abrieb führen kann und die Lebensdauer herabsetzen kann.Other internal gear pumps with such a ring element use a selectively provided friction between the outer rotor and with respect to the rotational position switching ring element or eccentric ring. By this friction device is a part of the drive power is lost because the friction device is constantly in operative engagement and thus converts drive power into heat. In addition, such friction are subject to local wear, which can lead to malfunction due to abrasion and can reduce the life.
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Weitere Rotorpumpen mit Ringelement sind bekannt aus den Dokumenten
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Während es aus dem Stand der Technik generell bekannt ist, in eine solche Innenzahnradpumpe ein Ringelement zu integrieren, wird in der
Bei dieser Ausführungsform kann folglich durch wechselnde Drehrichtung der Innenzahnradpumpe eingestellt werden, ob beispielsweise nur der zweite Fluidanschluss als Druckanschluss ausgebildet wird, oder sowohl der zweite als auch der dritte Fluidanschluss. Dies führt zu einer höheren Versatilität der Innenzahnradpumpe, so dass der Hydraulikkreis mit wenigen und einfachen Komponenten realisiert werden kann.In this embodiment can thus be adjusted by changing the direction of rotation of the internal gear pump, for example, if only the second fluid port is formed as a pressure port, or both the second and the third fluid port. This leads to a higher Versatilität the internal gear pump, so that the hydraulic circuit can be realized with few and simple components.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Innenzahnradpumpe, ein verbessertes Pumpverfahren sowie einen verbesserten Hydraulikkreis anzugeben, wobei insbesondere ein Umschwenkverhalten des Ringelementes verbessert werden kann.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved internal gear pump, an improved pumping method and an improved hydraulic circuit, wherein in particular a Umschwenkverhalten the ring member can be improved.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Innenzahnradpumpe dadurch gelöst, dass ein Verschwenken des Ringelementes zwischen der ersten Position und der zweiten Position in zumindest eine Richtung dadurch unterstützt wird, dass der Innenrotor und der Außenrotor zumindest in einem Teil des gesamten Verschwenkbereiches gegeneinander blockierbar sind.This object is achieved with the internal gear pump mentioned above in that a pivoting of the ring element between the first position and the second position in at least one direction is supported by the fact that the inner rotor and the outer rotor are at least in a part of the entire pivoting range against each other blocked.
Ferner wird die obige Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren zum Betreiben einer Innenzahnradpumpe dadurch gelöst, dass ein Verschwenken des Ringelementes zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position in zumindest einer Richtung dadurch unterstützt wird, dass das erste und das zweite Rotorelement zumindest für einen Teil des Verschwenkbereiches gegeneinander blockiert werden.Furthermore, the above object is achieved in the above-mentioned method for operating an internal gear pump in that a pivoting of the ring element between a first position and a second position in at least one direction is supported by the fact that the first and the second rotor element at least for a part of Verschwenkbereiches be blocked against each other.
Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ein verbesserter Hydraulikkreis realisiert werden, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantriebstrang.Furthermore, with the internal gear pump according to the invention, an improved hydraulic circuit can be realized, in particular for a motor vehicle drive train.
Durch das Blockieren des Rotorsatzes wirkt der Rotorsatz für das Ringelement als eine Art Nocken, der das Ringelement in der neuen Drehrichtung bei einem Verschwenkvorgang zwangsweise über seine innere exzentrische Form mitnimmt. Folglich ist zumindest innerhalb dieses Teiles des Verschwenkbereiches ein sicheres und schnelles Verschwenken des Ringelementes gewährleistet und im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität und Temperatur des geförderten Fluides.By blocking the rotor set of the rotor set for the ring element acts as a kind of cam, which forcibly takes the ring element in the new direction of rotation during a pivoting about its inner eccentric shape. Consequently, at least within this part of the pivoting area ensures a safe and fast pivoting of the ring element and in Essentially independent of the viscosity and temperature of the pumped fluid.
Unter einem Blockieren des Rotorsatzes wird vorliegend verstanden, dass der Innenring und der Außenring nicht oder nur wenig gegeneinander verdrehbar sind. Das Verdrehen des Ringelementes erfolgt in dem genannten Teil des Verschwenkbereiches zwangsweise, also nicht nur unterstützend. Die Aktivierung der Blockierung erfolgt vorzugsweise bei Drehrichtungsumkehr. Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung dieser Blockade des Rotorsatzes selbsttätig.In the present case, blocking the rotor set is understood to mean that the inner ring and the outer ring are not or only slightly twistable against each other. The rotation of the ring element takes place in the said part of the pivoting area forcibly, so not only supportive. The activation of the blocking preferably takes place when the direction of rotation is reversed. Preferably, the activation of this blockage of the rotor set takes place automatically.
Für einen ersten Teil des Verschwenkbereiches und ggf. für einen letzten Teil des Verschwenkbereiches kann das Verschwenken des Ringelementes im Wesentlichen aufgrund von viskoser Fluidreibung, insbesondere Scherreibung im Bereich zwischen einer Rotoraufnahme des Ringelementes und dem Außenrotor erfolgen.For a first part of the pivoting range and possibly for a last part of the pivoting range, the pivoting of the ring element can essentially take place due to viscous fluid friction, in particular shear friction in the region between a rotor seat of the ring element and the outer rotor.
Bei der vorgeschlagenen Lösung wird im normalen Betrieb der Innenzahnradpumpe, d. h. in den Endlagen des Ringelementes, im Wesentlichen keine zusätzliche Anforderung an das Antriebsmoment gestellt. Ausschließlich während des Verschwenkens des Ringelementes, d. h., wenn das Ringelement sich nicht in einer seiner Endlagen befindet, wird durch das Blockieren des Rotorsatzes die Fixierung des Außenrotors am vorzugsweise angetriebenen Innenrotor erreicht, so dass der Außenrotor in seiner exzentrischen Lage verschwenkt wird, wobei der Außenrotor das Ringelement nach der Art eines Nockens mitnimmt.In the proposed solution, during normal operation of the internal gear pump, i. H. in the end positions of the ring element, provided essentially no additional requirement for the drive torque. Exclusively during the pivoting of the ring element, d. h., If the ring member is not in one of its end positions, is achieved by blocking the rotor set the fixing of the outer rotor on the preferably driven inner rotor, so that the outer rotor is pivoted in its eccentric position, wherein the outer rotor, the ring member in the manner of Cam takes.
Durch das Blockieren des Rotorsatzes kann das Verschwenken des Ringelementes bei Drehrichtungsumkehr mit einer höheren Sicherheit realisiert werden.By blocking the rotor set, the pivoting of the ring element can be realized in reversing the direction of rotation with a higher level of security.
Der Begriff der Innenzahnradpumpe soll vorliegend sowohl Innenzahnradpumpen als auch Zahnringpumpen (= Gerotor-Pumpen) beinhalten. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung Zahnringpumpen.The term of the internal gear pump is intended to include both internal gear pumps and gerotor pumps (= gerotor pumps). In particular, the present application relates to gerotor pumps.
In jedem Fall sind die Innenrotorachse und die Außenrotorachse exzentrisch versetzt. Der Innenrotor (oder der Außenrotor) wird angetrieben, und zwar vorzugsweise mittels eines elektrischen Motors, der der Pumpe unmittelbar zugeordnet ist und folglich nicht zum Bereitstellen von Antriebsleistung für ein Kraftfahrzeug dient.In any case, the inner rotor axis and the outer rotor axis are offset eccentrically. The inner rotor (or the outer rotor) is driven, preferably by means of an electric motor, which is directly associated with the pump and therefore does not serve to provide drive power for a motor vehicle.
Ein erster Fluidanschluss des Gehäuses kann beispielsweise mit einem Tank bzw. einem Reservoir für Hydraulikfluid verbunden sein. Ein zweiter Fluidanschluss kann beispielsweise als Druckanschluss ausgebildet sein.A first fluid port of the housing may, for example, be connected to a tank or a reservoir for hydraulic fluid. A second fluid connection can be designed, for example, as a pressure connection.
Generell ist es denkbar, dass das Ringelement innerhalb des Gehäuses um eine zu der Innenrotorachse exzentrische Achse verschwenkt wird.In general, it is conceivable that the ring element is pivoted within the housing about an axis which is eccentric to the inner rotor axis.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn das Ringelement in dem Gehäuse um eine Ringelementachse drehbar zwischen einer ersten Drehposition und einer zweiten Drehposition gelagert ist und eine Rotoraufnahme zur drehbaren Aufnahme des Außenrotors aufweist, wobei die Rotoraufnahme exzentrisch zu der Ringelementachse ausgebildet ist.However, it is of particular advantage if the ring element is mounted rotatably in the housing about a ring element axis between a first rotational position and a second rotational position and has a rotor receptacle for rotatably receiving the outer rotor, wherein the rotor receptacle is formed eccentrically to the ring element axis.
Dabei ist die Ringelementachse vorzugsweise gleich der Innenrotorachse.In this case, the ring element axis is preferably equal to the inner rotor axis.
Ferner ist es insbesondere vorteilhaft, wenn ein erster Fluidanschluss des Gehäuses unabhängig von der Drehrichtung des Innenrotors als Sauganschluss ausgebildet ist und wenn ein zweiter Fluidanschluss unabhängig von der Drehrichtung des Innenrotors als Druckanschluss ausgebildet ist.Furthermore, it is particularly advantageous if a first fluid port of the housing is designed as a suction port independently of the direction of rotation of the inner rotor and if a second fluid port is designed as a pressure port independently of the direction of rotation of the inner rotor.
Bei der Erfindung dient das Ringelement insbesondere dazu, um die Pumprichtung unabhängig von der Antriebs-Drehrichtung beizubehalten, kann jedoch auch zur Umkehrung der Pumprichtung verwendet werden. Das Ringelement ist insbesondere als Exzenterring ausgebildet, bei dem der Außenrotor exzentrisch in Bezug auf die Innenrotorachse gelagert ist. Mit anderen Worten ist eine Außenrotoraufnahme des Ringelementes vorzugsweise exzentrisch versetzt zu der Innenrotorachse. Das Ringelement ist vorzugsweise jedoch um die gleiche Achse verdrehbar wie der Innenrotor.In the invention, the ring member is particularly for keeping the pumping direction independent of the driving direction of rotation, but may also be used for reversing the pumping direction. The ring element is in particular designed as an eccentric ring, in which the outer rotor is mounted eccentrically with respect to the inner rotor axis. In other words, an outer rotor receptacle of the ring element is preferably offset eccentrically to the inner rotor axis. However, the ring element is preferably rotatable about the same axis as the inner rotor.
Der Außenrotor weist vorzugsweise einen Zahn mehr auf als der Innenrotor.The outer rotor preferably has one more tooth than the inner rotor.
Generell ist es denkbar, dass das Blockieren des Rotorsatzes auf mechanische Art und Weise erfolgt, beispielsweise durch eine mechanische Kupplung oder dergleichen.In general, it is conceivable that the blocking of the rotor set takes place in a mechanical manner, for example by a mechanical coupling or the like.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der Rotorsatz in Form des Innenringes und des Außenrotors zur Unterstützung des Verschwenkens des Ringelementes fluidisch blockierbar ist.Of particular preference, however, it is when the rotor set in the form of the inner ring and the outer rotor to support the pivoting of the ring member is fluidly blocked.
Unter einem fluidischen Blockieren wird vorliegend verstanden, dass wenigstens ein Fluidraum zwischen Innenrotor und Außenrotor über wenigstens einen Teil des Verschwenkbereiches des Ringelementes im Wesentlichen ein konstantes Volumen beibehält, also im Wesentlichen keinen Abfluss und keinen Zufluss hat. Ein derartiges fluidisches Blockieren bzw. hydraulisches Blockieren bzw. Absperren erfolgt vorzugsweise selbstsperrend.In the present case, a fluidic blocking is understood to mean that at least one fluid space between the inner rotor and the outer rotor essentially maintains a constant volume over at least part of the pivoting region of the annular element, ie essentially has no outflow and no inflow. Such a fluidic blocking or hydraulic blocking or blocking is preferably self-locking.
Hierbei wird ab einem bestimmten Schwenkwinkel des Ringelementes ein Zu- und ein Abfluss dieses Fluidraumes nach der Art eines Schieberventiles gesperrt, wobei das Sperren vorzugsweise selbsttätig erfolgt.This is from a certain pivot angle of the ring element an inlet and an outlet this fluid space locked in the manner of a slide valve, the locking preferably takes place automatically.
Durch das Blockieren des Rotorsatzes wirkt dieser wie ein Nocken für das Ringelement, so dass das Ringelement zumindest in einem Teil des gesamten Verschwenkbereiches zwangsweise über seine innere exzentrische Form in der neuen Drehrichtung mitgenommen wird.By blocking the rotor set this acts like a cam for the ring element, so that the ring element is forcibly taken along at least in part of the entire pivoting range about its inner eccentric shape in the new direction of rotation.
Anstelle eines fluidischen Blockierens kann, wie oben erwähnt, eine mechanische Blockiereinrichtung vorgesehen sein. Diese kann nach der Art einer Kupplung ausgebildet sein, die elektrisch, magnetisch, fluidisch oder auf eine sonstige Art und Weise betätigt wird.Instead of a fluidic blocking, as mentioned above, a mechanical blocking device may be provided. This can be designed in the manner of a coupling which is actuated electrically, magnetically, fluidically or in any other way.
Insgesamt ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor ein erster und ein zweiter volumenveränderlicher Fluidraum ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen ersten Fluidkanal zur Verbindung mit dem ersten volumenveränderlichen Fluidraum und einen zweiten Fluidkanal zur Verbindung mit dem zweiten volumenveränderlichen Fluidraum aufweist.Overall, it is provided according to a further preferred embodiment, that between the inner rotor and the outer rotor, a first and a second variable volume fluid space are formed, wherein the housing has a first fluid passage for connection to the first volume variable fluid space and a second fluid passage for connection to the second variable volume Having fluid space.
Einer der beiden Fluidräume ist ein Verdrängungsvolumen, das mit einem Druckanschluss der Pumpe verbindbar ist, wobei der andere Fluidraum als Expansionsvolumen ausgebildet ist, der mit einem Sauganschluss der Fluidpumpe verbunden ist. Die Fluidräume sind keine festen Räume, sondern werden immer wieder neu aufgrund des Zahneingriffs zwischen Innenrotor und Außenrotor gebildet, insbesondere, da der Außenrotor vorzugsweise einen Zahn mehr aufweist als der Innenrotor. Die Fluidräume können je nach Drehrichtung jeweils als Verdrängungsvolumen oder als Expansionsvolumen ausgebildet sein. Generell können die Fluidräume mittels einer Sichel gebildet sein, sind jedoch vorzugsweise unmittelbar zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor gebildet.One of the two fluid spaces is a displacement volume which is connectable to a pressure port of the pump, wherein the other fluid space is formed as an expansion volume, which is connected to a suction port of the fluid pump. The fluid spaces are not fixed spaces, but are formed again and again due to the meshing between the inner rotor and outer rotor, in particular, since the outer rotor preferably has one more tooth than the inner rotor. Depending on the direction of rotation, the fluid spaces can each be designed as a displacement volume or as an expansion volume. In general, the fluid spaces may be formed by means of a sickle, but are preferably formed directly between the inner rotor and the outer rotor.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn der erste volumenveränderliche Fluidraum und der erste Fluidkanal und/oder der zweite volumenveränderliche Fluidraum und der zweite Fluidkanal gegeneinander absperrbar sind.It is particularly advantageous if the first volume-variable fluid space and the first fluid channel and / or the second volume-variable fluid space and the second fluid channel are shut off from one another.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Innenrotor und den Außenrotor fluidisch zu blockieren, um ein Verschwenken des Ringelementes zu unterstützen.By this measure, it is possible to fluidly block the inner rotor and the outer rotor to assist pivoting of the ring member.
Es versteht sich dabei, dass das gegeneinander Absperren von Fluidraum und Fluidkanal jeweils vorzugsweise nur über einen begrenzten Verschwenkbereich erfolgt, der zwischen zwei Endlagen des Ringelementes angeordnet ist und der vorzugsweise größer ist als 45°, insbesondere 90°.It is understood that the fluid space and fluid channel shut off from each other preferably only over a limited pivoting range, which is arranged between two end positions of the ring element and which is preferably greater than 45 °, in particular 90 °.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe wenigstens einen Übergabekanal auf, der einen volumenveränderlichen Fluidraum zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor und einen mit einem Fluidanschluss verbundenen Fluidkanal in dem Gehäuse in einer Pump-Verschwenkposition des Ringelementes miteinander verbindet und in einer Absperr-Verschwenkposition zumindest teilweise gesperrt ist.According to a further overall preferred embodiment, the pump has at least one transfer channel, which connects a volume-variable fluid space between the inner rotor and the outer rotor and a fluid port connected to a fluid passage fluid channel in the housing in a pump-pivot position of the ring member and at least in a shut-pivot position partially locked.
Bei der Pump-Verschwenkposition kann es sich um die erste oder die zweite Position des Ringelementes handeln, insbesondere um eine der Endlagen des Ringelementes. Die Absperr-Verschwenkposition liegt vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Position und kann durch einen Verschwenkbereich gebildet sein, der kleiner ist als 180°, vorzugsweise kleiner als 150°, insbesondere kleiner als 120°.The pump pivoting position may be the first or the second position of the ring element, in particular one of the end positions of the ring element. The shut-off pivot position is preferably between the first and the second position and may be formed by a pivoting range which is smaller than 180 °, preferably smaller than 150 °, in particular smaller than 120 °.
Der Übergabekanal kann in der Absperr-Verschwenkposition durch einen separaten Schieber abgesperrt werden, oder durch das Ringelement oder einen Abschnitt des Gehäuses oder dergleichen. Bevorzugt ist es, wenn das Absperren des Übergabekanals durch einen Verdrehvorgang eines solchen Elementes erfolgt.The transfer channel can be shut off in the shut-off pivot position by a separate slider, or by the ring member or a portion of the housing or the like. It is preferred if the shut-off of the transfer channel takes place by a twisting operation of such an element.
Die Absperrung erfolgt in der Absperr-Verschwenkposition vorzugsweise vollständig, bis auf etwaige Leckageverluste.The shut-off is preferably complete in the shut-off pivot position, except for any leakage losses.
Bevorzugt ist es, wenn die Pumpe einen ersten und einen zweiten Übergabekanal aufweist, von denen einer einem Druckanschluss und der andere einen Sauganschluss der Pumpe zugeordnet ist.It is preferred if the pump has a first and a second transfer channel, one of which is associated with a pressure port and the other with a suction port of the pump.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist das Ringelement einen sich in radialer Richtung erstreckenden Ringboden auf.According to a further preferred embodiment, which constitutes a separate invention in connection with the preamble of claim 1, the ring element has a ring bottom extending in the radial direction.
Während Ringelemente wie Exzenterringe im Stand der Technik generell als reine Ringelemente ausgebildet sind, die sich um den Außenrotor herum erstrecken, weist das Ringelement bei diesem Aspekt ein Ringboden auf, der sich in radialer Richtung erstreckt. Das Ringelement weist vorzugsweise einen sich axial erstreckenden Ringkranz auf, der um den Außenrotor herum angeordnet ist. Ringboden und Ringkranz sind vorzugsweise an einem axialen Ende des Ringkranzes miteinander verbunden. Die Verbindung erstreckt sich vorzugsweise über wenigstens 180°, insbesondere wenigstens 270°.While ring members such as eccentric rings in the prior art are generally formed as pure ring members extending around the outer rotor, in this aspect, the ring member has a ring bottom extending in the radial direction. The ring member preferably has an axially extending ring gear disposed about the outer rotor. Ring bottom and annular ring are preferably connected to one another at an axial end of the annular ring. The compound preferably extends over at least 180 °, in particular at least 270 °.
Der Ringboden ist vorzugsweise in axialer Richtung gesehen zwischen dem Rotorsatz aus dem Außenrotor und dem Innenrotor und einem Boden eines Gehäuseabschnittes angeordnet. The ring bottom is preferably arranged in the axial direction between the rotor set of the outer rotor and the inner rotor and a bottom of a housing portion.
Der Ringboden kann zu vielfältigen Zwecken verwendet werden und kann die Variabilität der Pumpe verbessern.The ring bottom can be used for a variety of purposes and can improve the variability of the pump.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Übergabekanal in dem Ringboden ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung.According to a particularly preferred embodiment, the transfer channel is formed in the ring bottom and extends substantially in the axial direction.
Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass der Übergabekanal in der ersten und der zweiten Position des Ringelementes mit einem Fluidkanal in dem Gehäuse ausgerichtet ist, um die Verbindung zwischen dem Fluidraum und dem Fluidkanal einzurichten. Der Fluidkanal ist dabei vorzugsweise mit einem Anschluss des Gehäuses verbunden.By this measure it can be achieved that the transfer channel is aligned in the first and the second position of the ring member with a fluid channel in the housing to establish the connection between the fluid space and the fluid channel. The fluid channel is preferably connected to a connection of the housing.
Sobald sich das Ringelement bei einer Drehrichtungsumkehr aus einer Endposition löst und verdreht wird, beispielsweise aufgrund von viskoser Scherreibung, wie oben erläutert, gerät der Übergabekanal in eine Position, bei der er nicht mehr mit dem Fluidkanal ausgerichtet ist und folglich zu dem Gehäuse hin abgesperrt ist.As soon as the ring element is released from an end position and twisted during a reversal of rotation, for example due to viscous shear, as explained above, the transfer channel is in a position in which it is no longer aligned with the fluid channel and thus shut off towards the housing ,
Das Ringelement bildet für diesen Fall selber eine Art Ventilschieber, um den Übergabekanal entweder mit einem Fluidkanal auszurichten und zu verbinden, oder aber gegenüber dem Fluidkanal abzusperren.The ring element forms a kind of valve spool for this case, to align the transfer channel either with a fluid channel and connect, or shut off from the fluid channel.
Der Übergabekanal erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung durch den Ringboden hindurch.The transfer channel preferably extends in the axial direction through the ring bottom.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Ringboden des Ringelementes eine nierenförmige Ausnehmung ausgebildet, die in einer Pump-Verschwenkposition des Ringelementes mit einem volumenveränderlichen Fluidraum zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor verbunden ist.According to a preferred embodiment, a kidney-shaped recess is formed in the annular bottom of the ring element, which is connected in a pump pivoting position of the ring element with a volume-variable fluid space between the inner rotor and the outer rotor.
Die nierenförmige Ausnehmung erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung nicht durch den Ringboden hindurch, sondern ist als flache Ausnehmung auf der dem Rotorsatz zugewandten Seite des Ringboden ausgebildet. Die nierenförmige Ausnehmung bildet hierbei die Saug- oder die Druckniere der Pumpe.The kidney-shaped recess preferably does not extend through the ring bottom in the axial direction, but rather is formed as a flat recess on the side of the ring base facing the rotor set. The kidney-shaped recess in this case forms the suction or the pressure kidney of the pump.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die nierenförmige Ausnehmung mit einem sich axial durch den Ringboden hindurch erstreckenden Übergabekanal verbunden ist.It is particularly preferred if the kidney-shaped recess is connected to a transfer channel extending axially through the ring bottom.
Der Übergabekanal erstreckt sich vorzugsweise von einem Boden der nierenförmigen Ausnehmung bis hin zu einem gegenüberliegenden axialen Ende des Ringbodens des Ringelementes.The transfer channel preferably extends from a bottom of the kidney-shaped recess to an opposite axial end of the ring bottom of the ring element.
Es versteht sich, dass die Pumpe vorzugsweise zwei Übergabekanäle in dem Ringboden aufweist, und zwei nierenförmige Ausnehmungen, die den jeweiligen Übergabekanälen zugeordnet sind, um auf diese Weise eine Druckniere und eine Saugniere der Pumpe zu bilden. Die Saugniere und die Druckniere sind bei der erfindungsgemäßen Pumpe nicht gehäusefest ausgebildet, sondern sind an dem Ringboden des Ringelementes ausgebildet, erfüllen jedoch in den Endlagen des Ringelementes jeweils die Funktion von Saugniere und Druckniere. Es versteht sich, dass die nierenförmigen Ausnehmungen zu diesem Zweck vorzugsweise symmetrisch ausgebildet sind, so dass jede der nierenförmigen Ausnehmungen, je nach Lage des Ringelementes, entweder als Saugniere oder als Druckniere wirken kann.It will be understood that the pump preferably has two transfer channels in the annular bottom, and two kidney-shaped recesses associated with the respective transfer channels, thus forming a pressure kidney and a suction kidney of the pump. The suction kidney and the pressure kidney are not fixed to the housing in the pump according to the invention, but are formed on the annular bottom of the ring member, but in the end positions of the ring member each fulfill the function of Saugniere and Druckniere. It is understood that the kidney-shaped recesses are preferably designed symmetrically for this purpose, so that each of the kidney-shaped recesses, depending on the position of the ring element, can act either as Saugniere or as Druckniere.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Gehäusebasis und einen Gehäusetopf auf, wobei die Gehäusebasis eine axiale Ausnehmung aufweist, in die der Gehäusetopf eingesetzt ist, wobei der Gehäusetopf eine Ringelementaufnahme zur drehbaren Aufnahme des Ringelementes aufweist.According to a further overall preferred embodiment, the housing has a housing base and a housing pot, wherein the housing base has an axial recess into which the housing pot is inserted, wherein the housing pot has a ring element receptacle for rotatably receiving the ring element.
Generell ist es zwar denkbar, dass das Ringelement unmittelbar in einer axialen Ausnehmung der Gehäusebasis angeordnet ist, um innerhalb einer solchen Ringelementaufnahme verdreht gelagert zu werden. Durch die drehbare Lagerung des Ringelementes in einer Ringelementaufnahme eines Gehäusetopfes, der in eine axiale Ausnehmung der Gehäusebasis eingesetzt ist, können jedoch eine Vielzahl von weiteren Funktionen kostengünstig realisiert werden, wie beispielsweise weitere Fluidanschlüsse, Bypass- und Blendenfunktionen, Ventilfunktionen, etc.In general, it is conceivable that the ring element is arranged directly in an axial recess of the housing base to be stored twisted within such a ring element receptacle. Due to the rotatable mounting of the ring element in a ring element receiving a housing pot, which is inserted into an axial recess of the housing base, however, a variety of other functions can be realized inexpensively, such as other fluid connections, bypass and diaphragm functions, valve functions, etc.
Der Gehäusetopf ist vorzugsweise konzentrisch zu der Innenrotorachse angeordnet, so dass auch die Ringelementaufnahme konzentrisch zu der Innenrotorachse ausgerichtet ist. Der Gehäusetopf ist vorzugsweise drehfest innerhalb der Gehäusebasis aufgenommen. Die Fluidkanäle in dem Gehäuse werden dabei gebildet über Bohrungen oder dergleichen in der Gehäusebasis sowie durch axial ausgerichtete Topfkanäle, die sich durch den Gehäusetopfboden hindurch erstrecken. Auf der dem Ringelement und dem Rotorsatz abgewandten axialen Seite des Gehäusetopfbodens können diese Topfkanäle mit Verteilernieren oder dergleichen verbunden sein, um beispielsweise an einen solchen Axialkanal mehrere Fluidkanäle anschließen zu können.The housing pot is preferably arranged concentrically to the inner rotor axis, so that the ring element receptacle is aligned concentrically to the inner rotor axis. The housing pot is preferably rotatably received within the housing base. The fluid channels in the housing are formed by bores or the like in the housing base and by axially aligned pot channels extending through the housing pot bottom. On the side facing away from the ring member and the rotor set axial side of the housing pot bottom, these pot channels can be connected with distribution kidney or the like, for example, to be able to connect several fluid channels to such an axial channel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Gehäusebasis dabei mit einem Exzenterstift verbunden, derart, dass der Gehäusetopf über den Exzenterstift verdrehfest in Bezug auf die Gehäusebasis festgelegt ist und/oder der Exzenterstift einen Drehanschlag für das Ringelement bildet.According to a further preferred embodiment, the housing base is provided with a Connected eccentric pin, such that the housing pot over the eccentric pin rotationally fixed with respect to the housing base and / or the eccentric pin forms a rotation stop for the ring element.
Der Exzenterstift, der beide genannten Funktionen erfüllen kann (wobei hierfür jedoch auch zwei separate Stifte vorgesehen sein können) erstreckt sich vorzugsweise von einem Ausnehmungsboden der axialen Ausnehmung der Gehäusebasis in axialer Richtung. Der Gehäusetopf weist an seinem Boden und/oder im Bereich von seinem Außenumfang eine Durchbrechung auf, die von dem Exzenterstift durchsetzt ist. Das Ringelement weist an seinem Außenumfang vorzugsweise zwei umfänglich versetzte Radialschultern auf, die an dem Exzenterstift je nach Drehposition anschlagen (in den Endpositionen des Ringelementes). Zwischen den Radialschultern ist dabei vorzugsweise eine Radialausnehmung ausgebildet, die vorzugsweise konzentrisch zu der Innenrotorachse ausgerichtet ist.The eccentric pin, which can fulfill both functions mentioned (although, however, two separate pins can be provided for this purpose) preferably extends from a recess bottom of the axial recess of the housing base in the axial direction. The housing pot has at its bottom and / or in the region of its outer periphery an opening which is penetrated by the eccentric pin. The ring element has on its outer circumference preferably two circumferentially offset radial shoulders which abut on the eccentric pin depending on the rotational position (in the end positions of the ring element). Between the radial shoulders, a radial recess is preferably formed, which is preferably aligned concentrically with the inner rotor axis.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist das Ringelement an seinem Außenumfang wenigstens einen Umfangsnutabschnitt auf, mittels dessen in Abhängigkeit von einer Drehposition des Ringelementes ein hydraulischer Bypass und/oder eine Blendenfunktion einrichtbar ist.According to a further preferred embodiment, which constitutes a separate invention in conjunction with the preamble of claim 1, the ring element has on its outer circumference at least one circumferential groove section, by means of which a hydraulic bypass and / or an aperture function can be established as a function of a rotational position of the ring element.
Durch diese Maßnahme kann das Ringelement weitere Funktionen einer solchen Pumpe erfüllen.By this measure, the ring element can fulfill further functions of such a pump.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn an einem Gehäusetopf, innerhalb dessen das Ringelement verdrehbar gelagert ist, eine außenumfängliche Durchbrechung ausgebildet ist.Further, it is advantageous if an outer circumferential opening is formed on a housing pot, within which the ring element is rotatably mounted.
Diese kann beispielsweise zur Fluidkommunikation mit einem solchen Umfangsnutabschnitt des Ringelementes ausgebildet sein. Die Durchbrechung kann jedoch auch zur Fluidkommunikation mit Fluidkanälen in der Gehäusebasis oder dergleichen ausgebildet sein.This can be formed, for example, for fluid communication with such a circumferential groove portion of the ring element. However, the aperture may also be formed for fluid communication with fluid channels in the housing base or the like.
Während bei den obigen Ausführungsformen eine Blockage des Rotorsatzes durch Absperren von wenigstens einem Fluidraum des Rotorsatzes erzielt wird, ist es in einer alternativen Ausführungsform auch möglich, dass ein Druck in dem volumenveränderlichen Fluidraum während zumindest eines Teils eines Verschwenkvorganges des Ringelementes durch eine externe bzw. separate Druckquelle aufgebracht wird.While blockage of the rotor set is achieved by shutting off at least one fluid space of the rotor set in the above embodiments, it is also possible in an alternative embodiment that a pressure in the variable volume fluid space during at least a part of a pivoting operation of the ring element by an external or separate Pressure source is applied.
Eine solche Druckquelle kann insbesondere durch einen Druckspeicher gebildet sein.Such a pressure source can be formed in particular by a pressure accumulator.
Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe und das zugehörige Verfahren zu deren Betrieb beinhaltet vorzugsweise wenigstens eine der folgenden Maßnahmen. Der Rotorsatz (bestehend aus Innen- und Außenrotor) läuft vorzugsweise in einem Ringelement mit einer exzentrischen Außenrotoraufnahme, wobei das Ringelement zumindest einseitig einen Boden aufweist und dort Übergabekanäle zum feststehenden Gehäuse der Pumpe besitzt. Bei einer Drehrichtungsumkehr am Pumpeneingang wird das Ringelement verschwenkt, wobei der Verschwenkvorgang zunächst noch vergleichbar wie im Stand der Technik durch viskose Scherreibung des Fluides erreicht wird. Bei einer Verdrehung des Ringelementes um einen relativ geringen Winkel, der vorzugsweise kleiner ist als 50°, insbesondere kleiner als 40°, insbesondere kleiner als 30°, werden diese Übergabekanäle verschlossen. Beim weiteren Drehen des Rotorsatzes durch Antreiben des Innenrotors entsteht ein hoher Innendruck im ausgangsseitigen Teil bzw. im Fluidraum des Rotorsatzes, da das dort befindliche Fluid nicht über einen Übergabekanal abfließen kann. Durch das zwischen Innenrotor und Außenrotor des Rotorsatzes befindliche Fluidpolster wird der Rotorsatz nun in seiner exzentrischen Lage verblockt und der Innenrotor und der Außenrotor müssen nun gemeinsam eine Schwenkbewegung ausführen, die durch das Antriebsmoment (das vorzugsweise auf den Innenrotor wirkt) aufgebracht wird. Der so verblockte Rotorsatz wirkt hierbei als ein Schwenknocken für das Ringelement, das bei dieser Schwenkbewegung mitgenommen wird, bis das Ringelement die andere Endlage in dem Gehäuse erreicht. Kurz vor dem Erreichen dieser weiteren Endlage werden die Übergabekanäle wieder mit Fluidkanälen in dem Gehäuse verbunden, so dass das Fluid des Fluidpolsters abfließen kann und die Blockage des Rotorsatzes aufgehoben wird. Dies kann kurz vor Erreichen der Endlage eingerichtet werden, so dass der letzte Bereich des Verschwenkvorganges bis zu Endlage wiederum über viskose Scherkräfte (Fluidreibung) erfolgt.The internal gear pump according to the invention and the associated method for its operation preferably includes at least one of the following measures. The rotor set (consisting of inner and outer rotor) preferably runs in a ring element with an eccentric outer rotor receptacle, wherein the ring element at least on one side has a bottom and has there transfer channels to the fixed housing of the pump. When reversing the direction of rotation at the pump inlet, the ring element is pivoted, whereby the pivoting process is initially achieved in a comparable manner as in the prior art by viscous shear friction of the fluid. With a rotation of the ring element by a relatively small angle, which is preferably smaller than 50 °, in particular smaller than 40 °, in particular smaller than 30 °, these transfer channels are closed. Upon further rotation of the rotor set by driving the inner rotor creates a high internal pressure in the output-side part or in the fluid space of the rotor set, since the fluid located there can not flow through a transfer channel. Due to the fluid cushion located between the inner rotor and outer rotor of the rotor set, the rotor set is now locked in its eccentric position and the inner rotor and the outer rotor must now jointly execute a pivoting movement which is applied by the drive torque (which preferably acts on the inner rotor). The thus locked rotor set acts as a pivoting cam for the ring member, which is taken in this pivotal movement until the ring member reaches the other end position in the housing. Shortly before reaching this further end position, the transfer channels are reconnected to fluid channels in the housing, so that the fluid of the fluid cushion can flow away and the blockage of the rotor set is released. This can be set up shortly before reaching the end position, so that the last area of the pivoting process up to the end position again takes place via viscous shear forces (fluid friction).
In jedem Fall kann das Ziel einer sicheren Umschaltung erreicht werden.In any case, the goal of a safe switching can be achieved.
Die Übergabekanäle können durch radiale Übergabekanäle, oder auf sonstige Grenzen des Rotorsatzes aufgeteilt, angewendet werden.The transfer channels can be used by radial transfer channels, or distributed to other limits of the rotor set.
Der Ringboden des Ringelementes könnte auch getrennt von dem Ringelement ausgeführt sein, so dass der getrennt von dem Ringelement ausgeführte Ringboden als eine Art Ventilschieber wirkt. Das Ringelement könnte auch als geschlossenes Sub-Gehäuse, mit beidseitig angebrachten Ringböden, ausgeführt sein.The ring bottom of the ring element could also be designed separately from the ring element, so that the ring bottom executed separately from the ring element acts as a kind of valve slide. The ring element could also be designed as a closed sub-housing, with ring floors attached on both sides.
Die Übergabekanäle können vielgestaltig und mehrteilig ausgeführt sein, wobei durch Einsatz von mehreren Bohrungen der Übergabequerschnitt gezielt schwenkwinkelabhängig ausgeführt sein kann.The transfer channels can be designed in many forms and multipart, with the use of several holes of the transfer cross-section can be designed specifically pivoting dependent.
Die Anwendung der verschließbaren Übergabestellen bzw. -kanäle zur Verbesserung des Umschaltverhaltens kann bei allen Innenzahnradpumpen für wechselnde Drehrichtungen mit Ringelement zum Einsatz kommen.The application of the closable transfer points or channels to improve the switching behavior can be used in all internal gear pumps for changing directions with ring element.
In manchen Fällen können Fluidanschlüsse der Innenzahnradpumpe dann, wenn das Ringelement als Ventilschieber bzw. Drehschieber verwendet wird, für weitere Funktionen mittels der Innenzahnradpumpe eingerichtet werden, beispielsweise als Umschaltelement für ein mechanisches Umschaltventil.In some cases, when the ring member is used as a valve spool, fluid ports of the internal gear pump can be set up for other functions by means of the internal gear pump, for example, as a switching element for a mechanical switching valve.
Das Umschaltverhalten kann gegenüber Lösungen des Standes der Technik deutlich verbessert werden, insbesondere auch bei niedrigen Fluidviskositäten (z. B. Getriebeöl bei höheren Betriebstemperaturen). Eine Umschaltsicherheit muss nicht mit einem erhöhten Reibmoment (Wirkungsgradverschlechterungen) im Betrieb der Pumpe erkauft werden. Die Innenzahnradpumpe kann mit einer geringen Anzahl von Bauteilen ausgeführt werden und kann kostengünstig montiert werden.The switching behavior can be significantly improved compared to solutions of the prior art, especially at low fluid viscosities (eg, gear oil at higher operating temperatures). Switching safety does not have to be bought with an increased frictional torque (efficiency deterioration) during operation of the pump. The internal gear pump can be designed with a small number of components and can be mounted inexpensively.
Ein Risiko für ein Steckenbleiben des Ringelementes in einer Mittelstellung wird durch die vorgeschlagene Lösung extrem reduziert. Somit fallen selbst bei kritischen Anwendungen keine weiteren Aufwände für die Erkennung der Schwenkwinkelendlage des Ringelementes (z. B. Positionssensoren) an. Das Verschwenken des Ringelementes kann bei der vorgeschlagenen Lösung extrem schnell erfolgen, bei kompletter hydraulischer Blockierung durch eingesperrtes Fluid vorzugsweise innerhalb einer halben Umdrehung am Antrieb der Pumpe. Hierdurch werden Wartezeiten für das Umschwenken des Ringelementes minimiert, da das Schwenkmoment nicht alleine durch das Schleppmoment (verursacht durch die viskose Scherreibung im Fluid zwischen Außenrotor und Ringelement) erzeugt werden muss, sondern von einem Antriebsmoment des Antriebs der Innenzahnradpumpe selbst zur Verfügung gestellt werden kann. Bei einem Verschwenken des Ringelementes durch viskose Scherreibung wird eine stetige Differenzdrehzahl benötigt, um diese Scherreibung aufzubauen.A risk of sticking of the ring element in a middle position is extremely reduced by the proposed solution. Thus, even in critical applications, there are no additional costs for the detection of the pivot angle end position of the ring element (eg position sensors). The pivoting of the ring element can be extremely fast in the proposed solution, with complete hydraulic blockage by entrapped fluid preferably within half a turn at the drive of the pump. As a result, waiting times are minimized for the pivoting of the ring element, since the pivoting moment does not have to be generated solely by the drag torque (caused by the viscous shear friction in the fluid between the outer rotor and ring element), but can be provided by a drive torque of the drive of the internal gear pump itself. When pivoting the ring element by viscous shear friction a constant differential speed is needed to build up this shear friction.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist es in einer Variante von Vorzug, wenn ein dritter Fluidanschluss und/oder ein vierter Fluidanschluss des Gehäuses mit einem Verbraucherabschnitt des Hydraulikkreises verbunden ist.In the case of the pump according to the invention, in a variant it is preferable if a third fluid connection and / or a fourth fluid connection of the housing is connected to a consumer section of the hydraulic circuit.
Durch diese Maßnahme kann beispielsweise in einer Variante über einen zweiten Fluidanschluss ein hydraulischer Verbraucherabschnitt ständig mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt werden. Ferner kann ein mit dem dritten Fluidanschluss verbundener hydraulischer Verbraucher in Abhängigkeit von der Drehrichtung des angetriebenen Ringelementes mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt werden. Gegebenenfalls kann ein weiterer hydraulischer Verbraucherabschnitt in Abhängigkeit von der Drehrichtung über den vierten Fluidanschluss versorgt werden.By means of this measure, for example, in one variant, a hydraulic consumer section can be constantly supplied with pressurized hydraulic fluid via a second fluid connection. Furthermore, a hydraulic consumer connected to the third fluid connection can be supplied with pressurized hydraulic fluid as a function of the direction of rotation of the driven ring element. If appropriate, a further hydraulic consumer section can be supplied as a function of the direction of rotation via the fourth fluid connection.
In einer weiteren Variante beinhaltet der Hydraulikkreis ein hydraulisch vorgesteuertes Ventil, das mit dem ersten oder mit dem zweiten Fluidanschluss der Innenzahnradpumpe verbunden ist, wobei das Ventil in Abhängigkeit von der Position des Ringelementes oder in Abhängigkeit von einer Drehrichtung des Innenrotors betätigbar ist.In a further variant, the hydraulic circuit includes a hydraulically pilot operated valve which is connected to the first or the second fluid port of the internal gear pump, wherein the valve is actuated in dependence on the position of the ring element or in dependence on a direction of rotation of the inner rotor.
Bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, dass ein derartiges Ventil in räumlicher Nachbarschaft zu der Pumpe und/oder innerhalb eines Antriebsstranggehäuses angeordnet werden kann, und dass das Ventil vorzugsweise nicht über eine Steuerleitung von einer zentralen Steuereinrichtung zu betätigen ist. Demzufolge kann eine bedarfsgerechte Umschaltung eines Volumenstroms an Hydraulikfluid mit einer minimalen Anzahl an Komponenten realisiert werden, und dies bei geringem Platzbedarf und bei geringen Bauteile- und Montagekosten.In this embodiment, it is of particular advantage that such a valve can be arranged in spatial proximity to the pump and / or within a drive train housing, and that the valve is preferably not to be operated via a control line from a central control device. Consequently, a demand-based switching of a volume flow of hydraulic fluid with a minimum number of components can be realized, and this with a small footprint and low component and assembly costs.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil dabei mittels einer direkt oder indirekt wirkenden Betätigungseinrichtung betätigbar, wobei die Betätigungseinrichtung mit dem dritten Fluidanschluss und/oder mit dem vierten Fluidanschluss verbunden ist.In a preferred embodiment, the valve is operable by means of a directly or indirectly acting actuator, wherein the actuating device is connected to the third fluid port and / or to the fourth fluid port.
Sofern das Ventil in eine Betätigungsstellung mittels einer Feder vorgespannt ist, ist es hinreichend, wenn die Betätigungseinrichtung mit einem von drittem und viertem Fluidanschluss verbunden ist. Alternativ kann das Ventil mit in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Betätigungseinrichtungen ausgestattet sein, wobei die eine Betätigungseinrichtung mit dem dritten Fluidanschluss und die andere Betätigungseinrichtung mit dem vierten Fluidanschluss verbunden ist.If the valve is biased to an actuating position by means of a spring, it is sufficient if the actuating device is connected to one of the third and fourth fluid connection. Alternatively, the valve may be provided with actuators acting in opposite directions, one actuator connected to the third fluid port and the other actuated to the fourth fluid port.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung betätigbar, wobei der Innenzahnradpumpe eine Drehpositions-Sensoranordnung zugeordnet ist, die die Drehposition des Ringelementes erfasst und ein Drehpositionssignal ausgibt, und wobei die elektrische Betätigungseinrichtung auf der Grundlage des Drehpositionssignals angesteuert wird.According to a further preferred embodiment, the valve is operable by means of an electric actuator, wherein the internal gear pump is associated with a rotational position sensor arrangement which detects the rotational position of the ring member and outputs a rotational position signal, and wherein the electrical actuator is driven based on the rotational position signal.
Auch bei dieser Art von Hydraulikkreis kann das Ventil über Mittel betätigt werden, die in unmittelbarer Nähe bzw. Nachbarschaft zu der Innenzahnradpumpe angeordnet sind. Also in this type of hydraulic circuit, the valve can be actuated by means disposed in close proximity to the internal gear pump.
In einer Variante kann die Drehpositions-Sensoranordnung dabei mit einem Schalter, beispielsweise einem Schalter-Relais, verbunden sein. In einer Alternative beinhaltet die Drehpositions-Sensoranordnung einen Verstärker, um die elektrische Betätigungseinrichtung auf der Grundlage eines derart verstärkten Signals anzusteuern.In one variant, the rotational position sensor arrangement can be connected to a switch, for example a switch relay. In an alternative, the rotational position sensor assembly includes an amplifier to drive the electrical actuator based on such amplified signal.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung betätigbar, wobei der Hydraulikkreis einen elektrischen Motor aufweist, der den Innenrotor antreibt, wobei dem Motor eine Drehrichtungs-Sensoranordnung zugeordnet ist, die die Drehrichtung des Motors erfasst und ein Drehrichtungssignal ausgibt, und wobei die elektrische Betätigungseinrichtung auf der Grundlage des Drehrichtungssignals angesteuert wird.According to a further preferred embodiment, the valve is actuated by means of an electrical actuator, wherein the hydraulic circuit comprises an electric motor which drives the inner rotor, wherein the motor is associated with a direction of rotation sensor arrangement which detects the direction of rotation of the motor and outputs a direction of rotation signal, and the electric actuator is driven based on the direction of rotation signal.
Auch hierbei kann die Umschaltung des Volumenstromes über Mittel erreicht werden, die in enger örtlicher Zuordnung zu der Innenzahnradpumpe angeordnet sind.Here, too, the switching of the volume flow can be achieved by means which are arranged in close spatial association with the internal gear pump.
In einer Ausführungsform ist die Drehrichtungs-Sensoranordnung dazu ausgebildet, die Drehrichtung des Motors auf der Grundlage einer Kommutierungsreihenfolge von elektrischen Anschlussphasen des Motors zu erfassen.In one embodiment, the direction of rotation sensor assembly is configured to detect the direction of rotation of the motor based on a commutation order of electrical connection phases of the motor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Drehrichtungs-Sensoranordnung dazu ausgebildet, die Drehrichtung des Motors auf der Grundlage von Signalen eines Lagegebersystems des Motors zu erfassen.In a further preferred embodiment, the direction of rotation sensor arrangement is adapted to detect the direction of rotation of the motor on the basis of signals from a position encoder system of the motor.
Insgesamt kann mit der vorliegenden Erfindung je nach Ausführungsform wenigstens einer der folgenden Vorteile erreicht werden.Overall, with the present invention, depending on the embodiment, at least one of the following advantages can be achieved.
Die Innenzahnradpumpe kann einen geförderten Volumenstrom in zwei verschiedene Zweige eines Hydraulikkreises fördern, je nach Drehrichtung der Pumpe bzw. des die Pumpe antreibenden Motors (insbesondere Elektromotor). Zum Umschalten des Förderstroms wird hierbei vorzugsweise kein gesondertes Element und/oder keine gesonderte Ansteuerung (Strom-Ausgang an einem zentralen Steuergerät) benötigt.The internal gear pump can deliver a conveyed volume flow into two different branches of a hydraulic circuit, depending on the direction of rotation of the pump or of the pump driving the motor (in particular electric motor). In order to switch over the delivery flow, no separate element and / or separate activation (current output at a central control device) is preferably required in this case.
So ist es möglich, eine Umschaltung zu realisieren, ohne einen gesonderten Schaltkanal in einem zentralen elektrischen Steuergerät vorzusehen. Ferner ist es nicht notwendig, ein aufwändiges passives hydraulisches Umschaltsystem mit Rückschlagventilen und entsprechend großem Platzbedarf bereitzustellen.It is thus possible to realize a changeover without providing a separate switching channel in a central electrical control unit. Furthermore, it is not necessary to provide a complex passive hydraulic switching system with check valves and correspondingly large space requirements.
Eine bedarfsgerechte Umschaltung des Volumenstroms ist vorzugsweise mit einer minimalen Anzahl an Komponenten realisierbar, bei dadurch geringerem Platzbedarf und bei geringen Bauteile- und Montagekosten.A demand-based switching of the volume flow is preferably realized with a minimum number of components, thereby reduced space requirements and low component and assembly costs.
Generell ist es von Vorteil, dass ein einfacher mechanischer Aufbau realisiert wird, der mit wenigen Komponenten auf kleinem Bauraum eine einfache Umschaltung eines durch den Elektromotor vorzugsweise stufenlos variierbaren Volumenstroms auf zwei Pfade darstellt. Da in einem zentralen Steuergerät (Getriebesteuergerät) kein Schaltausgang für ein Magnetventil vorgesehen werden muss, kann ohne Änderung einer Getriebesteuerungs-Hardware eine Umschaltmöglichkeit des geförderten Volumenstroms realisiert werden. Ein derartiges Ventil kann nahezu beliebig auch an einer von der Pumpe entfernten Position im Getriebe platziert werden. Damit wird die kritische Bauraum-/Packagesituation im Bereich der Pumpen entschärft.In general, it is advantageous that a simple mechanical design is realized, which represents a simple switching of a preferably continuously variable by the electric motor volume flow on two paths with a few components in a small space. Since no switching output for a solenoid valve has to be provided in a central control unit (transmission control unit), it is possible to switch over the delivered volume flow without changing a transmission control hardware. Such a valve can be placed almost anywhere and at a position remote from the pump in the gearbox. This mitigates the critical space / packaging situation in the area of the pumps.
Ferner kann insgesamt die Umschaltsicherheit des Nutzvolumenstroms durch Umsteuern eines Schaltventils über eine hydraulische Vorsteuerung oder ein elektrisches Signal erhöht werden.Furthermore, overall the switching safety of the useful volume flow can be increased by reversing a switching valve via a hydraulic pilot control or an electrical signal.
Bei den Varianten, bei denen ein Sensor eine Drehrichtungs-Erkennung realisiert oder eine Drehpositions-Erkennung, kann eine hierzu verwendete elektrische Schaltung Teil eines Getriebesteuergerätes sein, Teil des Elektromotors, Teil des Schaltventils oder Teil des elektrischen Kabelbaums, der beispielsweise den Elektromotor mit Ansteuersignalen und Energie versorgt.In the variants in which a sensor realizes a direction of rotation detection or a rotational position detection, an electrical circuit used for this purpose may be part of a transmission control unit, part of the electric motor, part of the switching valve or part of the electrical wiring harness, for example, the electric motor with drive signals and Energy supplied.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe ist an dem Gehäuse wenigstens ein vierter Fluidanschluss ausgebildet, wobei der vierte Fluidanschluss in Bezug auf das Ringelement so angeordnet ist, dass der vierte Fluidanschluss in der zweiten Position des Ringelementes mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden ist und in der ersten Position des Ringelementes von dem zweiten Fluidanschluss getrennt ist.According to a particularly preferred embodiment of the internal gear pump, at least one fourth fluid port is formed on the housing, the fourth fluid port being arranged with respect to the ring element such that the fourth fluid port is connected to the second fluid port in the second position of the ring element and in the first Position of the ring element is separated from the second fluid port.
Bei dieser Variante ist folglich vorgesehen, dass je nach Position des Ringelementes entweder der dritte oder der vierte Fluidanschluss mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden ist. Hierdurch kann die Innenzahnradpumpe vielseitig in einem Hydraulikkreis verwendet werden.In this variant, it is therefore provided that, depending on the position of the ring element, either the third or the fourth fluid connection is connected to the second fluid connection. As a result, the internal gear pump can be used in many ways in a hydraulic circuit.
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 not only in the combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
In
An dem Gehäuse
In der dargestellten Drehposition A des Ringelementes
Es ist zu erkennen, dass in dem Gehäuse
In
In dem Gehäuse
Die Innenzahnradpumpe
In der zweiten Drehposition B überdeckt das Ringelement
Die gezeigten Darstellungen der Verbindungen
Die in
Ferner weist das Gehäuse
In
In den
Wie es in
Wie es in
Der Gehäusetopf
Wie es in
Auf der dem Ausnehmungsboden
An dem Topfring
Die Radialausnehmung
Das Ringelement
Dieses weist eine mittige Zapfenbohrung
Das Ringelement
Wie es in
Die nierenförmigen Ausnehmungen
An dem Außenumfang in dem Bereich zwischen der ersten Schulter
Die
Wenn ausgehend von dem Zustand der
Der gesperrte Fluidraum ist in
In
Der Antriebsstrang
Der zweite Fluidanschluss
Vorliegend beinhaltet der Hydraulikkreis
Ferner ist es möglich, dass das Ventil
Ein Eingang des Ventils
In manchen Ausführungsformen des Hydraulikkreises
Wie es in
Ferner kann auch der zweite und/oder der vierte Fluidanschluss
Die Verbraucherabschnitte sind generell dazu ausgebildet, bestimmte Komponenten des Antriebsstranges
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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