DE102014205584A1 - Pump and transfer case - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird eine Pumpe sowie ein Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Pumpe einem Getriebe bzw. einer Vorrichtung zugeordnet ist, welche zwei relativ zueinander bewegliche Wellen (AW1, AW2) bzw. Teile aufweist, wobei die Pumpe (1, 3, 5) wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche Elemente aufweist, welche bei einer Bewegung relativ zueinander die Förderung des Fluides bewirken, wobei die den Fluidtransport bewirkenden Elemente der Pumpe (1, 3, 5) mit den relativ zueinander beweglichen Wellen (AW1, AW2), Teilen des Getriebes, der Vorrichtung gekoppelt sind. Das Verteilergetriebe weist eine Eingangswelle (EW) und zwei Ausgangswellen (AW1, AW2) auf, wobei das der Eingangswelle (EW) zugeführte Antriebsmoment über eine Kupplung (K) und wenigstens ein Umlaufgetriebe (UG1) auf zwei Ausgangswellen (AW1, AW2) verteilbar ist, wobei zwischen einer der Wellen (AW1, AW2) und einem Planetenträger (PT1, PT2) des Umlaufgetriebes (UG1, UG2) eine Pumpe mit Innenrotor (1), Außenrotor (5) und Pumpengehäuse angeordnet ist.A pump and a transfer case for a motor vehicle are described, the pump being assigned to a transmission or a device which has two shafts (AW1, AW2) or parts that are movable relative to one another, the pump (1, 3, 5) at least has two relatively movable elements which, when moved relative to one another, bring about the conveyance of the fluid, the elements of the pump (1, 3, 5) causing the fluid transport with the relatively movable shafts (AW1, AW2), parts of the transmission, are coupled to the device. The transfer case has an input shaft (EW) and two output shafts (AW1, AW2), the drive torque supplied to the input shaft (EW) being able to be distributed to two output shafts (AW1, AW2) via a clutch (K) and at least one epicyclic gear (UG1) , with a pump with inner rotor (1), outer rotor (5) and pump housing being arranged between one of the shafts (AW1, AW2) and a planet carrier (PT1, PT2) of the epicyclic gear (UG1, UG2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe nach der Art von Anspruch 1 sowie ein Verteilergetriebe nach der Art von Anspruch 8. The present invention relates to a pump according to the type of claim 1 and a transfer case according to the type of
Verteilergetriebe sind Getriebe, um ein von der Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs erzeugtes Antriebsdrehmoment auf mehrere Abtriebe aufzuteilen. Typischerweise finden derartige Verteilergetriebe in Kraftfahrzeugen mit permanentem oder zuschaltbarem Allradantrieb Anwendung. Sie verteilen das von der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment auf zwei angetriebene Achsen des Fahrzeugs, wobei die Verteilung je nach Bauart des Verteilergetriebes vorbestimmt ist oder frei gewählt werden kann. Um die Übertragung des Drehmoments auf die beiden Achsen des Kraftfahrzeugs steuern zu können, ist eine Kupplungseinheit vorgesehen, die die Möglichkeit bietet, zwischen einem permanenten Zweiradantriebsmodus, bei welchem der Antrieb des Fahrzeugs ausschließlich über eine Primärachse erfolgt, und einem automatischen Vierradantriebsmodus – einem sogenannten "On-Demand Drive Mode" – zu wählen. Bei diesem Modus wird in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen ein gewisser Anteil des Antriebsdrehmoments auf die Räder der anderen Achse (Sekundärachse) übertragen, um einen zeitweisen Vierradantrieb bereitzustellen. Transfer cases are transmissions for dividing a drive torque generated by the drive unit of the motor vehicle into a plurality of outputs. Typically find such transfer cases in motor vehicles with permanent or switchable four-wheel drive application. They distribute the torque generated by the drive unit on two driven axles of the vehicle, the distribution depending on the design of the transfer case is predetermined or can be freely selected. In order to control the transmission of torque to the two axes of the motor vehicle, a clutch unit is provided which offers the possibility between a permanent two-wheel drive mode, in which the drive of the vehicle takes place exclusively via a primary axis, and an automatic four-wheel drive mode - a so-called " On-Demand Drive Mode "- to choose. In this mode, depending on the driving conditions, a certain amount of drive torque is transmitted to the wheels of the other axle (secondary axle) to provide temporary four-wheel drive.
Bei derartigen Verteilergetrieben mit Differenzial und/oder Untersetzungsstufe ist eine Schmierölversorgung durch eine Ölpumpe notwendig. Diese pumpt jedoch permanent, wenn sie ständig angetrieben wird. Da die Schmierölversorgung des Differenzials und/oder der Untersetzungsstufe nur bei Drehzahldifferenz erforderlich ist, erzeugt eine permanent angetriebene Ölpumpe jedoch in weiten Bereichen des Arbeitsfeldes Verluste. In such transfer cases with differential and / or reduction stage, a lubricating oil supply by an oil pump is necessary. However, this pumps permanently if it is constantly driven. Since the lubricating oil supply of the differential and / or the reduction stage is required only at speed difference, however, a permanently driven oil pump generates losses in wide areas of the working field.
Bekannte Lösungen zur Wirkungsgradverbesserung von Allradgetrieben sind pumpenlose Konzepte. Diese können aber die Ölversorgung nur an bestimmten Stellen gewährleisten und können auch keinen Druck aufbauen, um Öl entgegen der Fliehkraft in das Innere von Wellen zu leiten. Well-known solutions for improving the efficiency of four-wheel transmissions are pumpless concepts. However, these can ensure the oil supply only in certain places and can also build up pressure to direct oil against the centrifugal force in the interior of waves.
Elektrisch betriebene Ölpumpen können eingesetzt werden, sie sind jedoch kostenintensiver als rein mechanisch betriebene Pumpen und stellen bei Ausfall ein Sicherheitsrisiko dar, dem entgegengewirkt werden muss. Electrically driven oil pumps can be used, but they are more expensive than purely mechanically operated pumps and provide a security risk in case of failure, which must be counteracted.
Pumpen mit veränderlichem Verdrängervolumen, wie diese beispielsweise bei Lenkhilfepumpen zum Einsatz kommen, haben den Nachteil eines großen Bauaufwandes, mit den damit einhergehenden Nachteilen hinsichtlich Gewicht, Packagemöglichkeiten und Kosten sowie eines schlechteren Wirkungsgrades – wegender Hubringverstellung. Zudem ist eine Ausführung als Verstellpumpe nicht bei allen Pumpenbauformen möglich (Flügelzellenpumpen, Kolbenpumpen). Pumps with variable displacement volume, as used for example in power steering pumps, have the disadvantage of a large construction costs, with the associated disadvantages in terms of weight, package options and costs and a poorer efficiency - wegender Hubringverstellung. In addition, a version as a variable displacement pump is not possible in all pump designs (vane pumps, piston pumps).
Die
Die
Eine Wellenkupplung für ein Allradfahrzeug beschreibt die
Die
Es liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ölpumpe bzw. eine Verteilergetriebe in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form bereitzustellen. It is the object of the invention to provide an oil pump or a transfer case in relation to the known solutions improved form.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Pumpe bzw. ein Verteilgetriebe mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of this object is achieved by a pump or a distribution gearbox with the features of the respective independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist eine Pumpe vorgesehen, die nur bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz zwischen zwei Wellen bzw. Getriebeteilen eine Förderleistung aufbaut. Die Förderleistung baut sich hierbei selbständig auf. According to the invention, a pump is provided which builds a delivery rate only in the presence of a speed difference between two shafts or transmission parts. The delivery rate builds up independently.
Die erfindungsgemäße Pumpe ist mit zwei Wellen bzw. Getriebeteilen derartig verbunden, dass diese Wellen bzw. Getriebeteile bei einer Drehzahldifferenz die eine Förderung dienenden Pumpenteile relativ zueinander bewegen. The pump according to the invention is connected to two shafts or gear parts such that these shafts or gear parts move at a speed difference, the pump parts serving a promotion relative to each other.
Bei einer Pumpe mit einem Innenrotor und einem Außenrotor in einem Pumpengehäuse ist vorgesehen, dass der Innenrotor mit einer ersten Getriebewelle gekoppelt ist, der Außenrotor ist mit der zweiten Getriebewelle, dem weiteren Getriebeteil gekoppelt. Die Pumpe fördert somit dann einen Volumenstrom, wenn die beiden Wellen, Getriebeteile eine Drehzahldifferenz zueinander aufweisen. In a pump having an inner rotor and an outer rotor in a pump housing, it is provided that the inner rotor is coupled to a first transmission shaft, the outer rotor is coupled to the second transmission shaft, the further transmission part. The pump thus promotes a volume flow when the two shafts, transmission parts have a speed difference to each other.
Eine derartige Pumpe ist bevorzugt in einem Verteilgetriebe eines Vierradantriebes verwendbar, in welchem bspw. mittels einer Lamellenkupplung die Leistung von einer Hauptwelle – diese ist mit der primären Antriebsachse gekoppelt – auf eine zweite Welle – gekoppelt mit den zuschaltbaren sekundären Antriebsachse – überträgt. Über die Kupplung ist die zweite Welle, die sekundäre Antriebsachse zu und abschaltbar. Insbesondere ist die Momentenaufteilung einstellbar, die zweite Welle erhält einen einstellbaren Anteil des Antriebsmomentes. In diesem Zustand treten Drehzahldifferenzen zwischen der ersten und der zweiten Welle des Verteilgetriebes auf. Und genau in diesem Zustand erfolgt durch die erfindungsgemäße Pumpe die Förderung von Schmieröl. Haben die erste und die zweite Welle keine Drehzahldifferenz, so erfolgt keine Schmierölförderung. Dies verhindert ein unnötiges Laufen der Pumpe – Laufgeräusche werden vermieden, das Öl wird nicht unnötig erwärmt. Such a pump is preferably used in a transmission of a four-wheel drive, in which, for example. By means of a multi-plate clutch, the power of a main shaft - which is coupled to the primary drive axle - on a second shaft - coupled with the switchable secondary drive axle - transmits. The second shaft, the secondary drive axle, can be switched on and off via the clutch. In particular, the torque distribution is adjustable, the second shaft receives an adjustable portion of the drive torque. In this state occur speed differences between the first and the second shaft of the transmission gear. And precisely in this state, the pump according to the invention is used to deliver lubricating oil. If the first and the second shaft have no speed difference, no lubrication oil is produced. This prevents unnecessary running of the pump - running noise is avoided, the oil is not heated unnecessarily.
Die Erfindungsgemäße Pumpe kann bei einem Veteilgetriebe mit Kupplung bzw. einem Verteilgetriebe in Differenzialbauweise – sperrbar – jeweils mit bzw. ohne Untersetzungsstufe verwendet werden. Da nur bei Auftreten einer Drehzahldifferenz eine Förderung von Schmieröl erfolgt, müssen keine zusätzlichen Bauteile – Ventile oder Antriebe – vorgesehen werden. The pump according to the invention can be used in a differential gear with a clutch or a differential gearbox - lockable - each with or without reduction stage. Since only when a speed difference occurs a promotion of lubricating oil, no additional components - valves or drives - must be provided.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann als Zahnringpumpe, Sichelpumpe ausgebildet sein. Die Erfindung ist auch mittels anderer Pumpenmechanismen realisierbar. The pump according to the invention can be designed as a toothed ring pump, sickle pump. The invention can also be realized by means of other pump mechanisms.
Bevorzugt ist erfindungsgemäße Pumpe bei einem Verteilgetriebe eines Vierradantriebes anwendbar. Die Pumpe kann jedoch auch in Getrieben bzw. Anwendungen eingesetzt werden, bei denen einen Schmierölversorgung lediglich dann erforderlich ist, wenn zwei Getriebewellen bzw. Teile eine Drehzahldifferenz zueinander ausführen. Pump according to the invention is preferably applicable to a distribution gear of a four-wheel drive. However, the pump can also be used in transmissions or applications in which a lubricating oil supply is only required if two transmission shafts or parts perform a speed difference to each other.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann der Förderung von Schmieröl oder einem anderen Fluid dienen. Insbesondere kann das geförderte Öl auch zur Kühlung oder zum Transport von durch das Fluid aufgenommenen, gelösten Substanzen dienen. The pump according to the invention can serve to convey lubricating oil or another fluid. In particular, the extracted oil can also be used for cooling or for transporting solutes absorbed by the fluid.
Bei dem erfindungsgemäßen Verteilergetriebe ist vorgesehen:
das Verteilergetriebe weist eine Eingangswelle und zwei Ausgangswellen auf, wobei das der Eingangswelle zugeführte Antriebsmoment über eine Kupplung und wenigstens ein Umlaufgetriebe auf zwei Ausgangswellen verteilbar ist, wobei zwischen einer der Wellen und einem Planetenträger des Umlaufgetriebes eine Pumpe mit Innenrotor, Außenrotor und Pumpengehäuse angeordnet ist. In the transfer case according to the invention is provided:
the transfer case has an input shaft and two output shafts, wherein the input shaft supplied drive torque via a clutch and at least one epicyclic gearbox can be distributed to two output shafts, wherein between one of the shafts and a planet carrier of the epicyclic gear pump with inner rotor, outer rotor and pump housing is arranged.
Weiterbildend ist vorgesehen:
- – der Innenrotor der vorzugsweise als Zahnringpumpe ausgebildeten Pumpe ist mit einer Ausgangswelle verbunden, das Pumpengehäuse ist drehfest mit dem Planetenträger des Umlaufgetriebes verbunden, der Außenrotor ist in dem Pumpengehäuse gelagert.
- – das Verteilergetriebe weist zwei hintereinander geschaltete Umlaufgetriebe auf, wobei der Planetenträger des ersten Umlaufgetriebes mit der Kupplung verbunden ist, die Planetenräder des ersten Planetenträgers mit einer Verzahnung der ersten Ausgangswelle als Sonnenrad zusammenwirken.
- – das Hohlrad des ersten Planetenträgers ist mit dem Planetenträger des zweiten Umlaufgetriebes verbunden, wobei die Planetenräder des zweiten Planetenträgers mit einer Verzahnung der zweiten Ausgangswelle als Sonnenrad zusammenwirken.
- – der Innenrotor der Pumpe ist mit einer Ausgangswelle verbunden, das Pumpengehäuse ist drehfest mit dem Planetenträger des zweiten Umlaufgetriebes verbunden, der Außenrotor ist in dem Pumpengehäuse gelagert.
- – die Ausgangswellen sind koaxial angeordnet, wobei die Ausgangswelle als Hohlwelle ausgeführt ist und die Ausgangswelle innerhalb der Ausgangswelle verläuft.
- – die Kupplung ist als Mehrscheiben-Lammellenkupplung ausgebildet, wobei der Kupplungskorb mit dem Planetenträger des ersten Umlaufgetriebes gekoppelt ist.
- - The inner rotor of the preferably designed as a ring gear pump is connected to an output shaft, the pump housing is rotatably connected to the planet carrier of the epicyclic gear, the outer rotor is mounted in the pump housing.
- - The transfer case has two successively connected epicyclic gear, wherein the planet carrier of the first epicyclic gear is connected to the clutch, the planetary gears of the first planetary carrier cooperate with a toothing of the first output shaft as a sun gear.
- - The ring gear of the first planet carrier is connected to the planet carrier of the second epicyclic gear, wherein the planet gears of the second planetary carrier cooperate with a toothing of the second output shaft as a sun gear.
- - The inner rotor of the pump is connected to an output shaft, the pump housing is rotatably connected to the planet carrier of the second epicyclic gear, the outer rotor is mounted in the pump housing.
- - The output shafts are arranged coaxially, wherein the output shaft is designed as a hollow shaft and the output shaft extends within the output shaft.
- - The coupling is designed as a multi-disc Lammellenkupplung, wherein the clutch basket is coupled to the planet carrier of the first epicyclic gear.
Des Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschreiben. Furthermore, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
Die erfindungsgemäße Ölpumpe ist als Zahnringpumpe ausgeführt, kann aber auch durch andere Pumpenmechanismen dargestellt werden. Der Innenrotor
Der Ansaugbereich am Pumpengehäuse
Das Öl wird in einem beruhigten Raum
Die Abdichtung des Ansaugraumes am Pumpengehäuse
Das Hohlrad HR des ersten Umlaufgetriebes UG1 ist gekoppelt mit dem Planetenträger PT2 eines zweiten Umlaufgetriebes UG2. Die Planetenräder dieses zweiten Umlaufgetriebes UG2 kämmen mit einem weiteren Hohlrad sowie mit der als Sonnenrad dienenden Verzahnung VZ2 der zweiten Ausgangswelle AW2. Die Verzahnungen des zweiten Umlaufgetriebes UG2 sind als Schrägverzahnungen ausgebildet. The ring gear HR of the first epicyclic gear UG1 is coupled to the planet carrier PT2 of a second epicyclic gearbox UG2. The planet wheels of this second epicyclic gear UG2 mesh with a further ring gear as well as with the toothing VZ2 of the second output shaft AW2 serving as the sun gear. The teeth of the second planetary gear UG2 are formed as helical gears.
Die durch Innenrotor
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pumpe als Zahnringpumpe ausgeführt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht diese aus einem in den Planetenträger eines Planetenradsatzes integriertem Pumpengehäuse und zwei Zahnringen mit einer Zähnezahldifferenz von einem Zahn sowie einem Deckel. Die spezielle Gestaltung der Zahnringe mit minimierter Steghöhe h erlaubt eine äußerst kompakte Bauweise. Zusätzlich können die Stirnflächen der Rotoren klein gehalten und die viskosen Reibmomente an den Seitenspalten zwischen den rotierenden Zahnrädern und dem rotierenden Pumpengehäuse minimiert werden. Durch den großen Saugwinkel von nahezu 180° ist ein gutes Ansaugverhalten, auch bei tiefen Öltemperaturen oder hohen Differenzdrehzahlen gewährleistet. In a preferred embodiment of the invention, the pump is designed as a gerotor pump. In a further preferred embodiment, this consists of an integrated into the planet carrier of a planetary gear pump housing and two toothed rings with a tooth number difference of a tooth and a lid. The special design of the toothed rings with minimized web height h allows an extremely compact design. In addition, the end faces of the rotors can be kept small and the viscous friction moments on the side gaps between the rotating gears and the rotating pump housing can be minimized. The large suction angle of almost 180 ° ensures a good intake behavior, even at low oil temperatures or high differential speeds.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 19800349 A1 [0010] DE 19800349 A1 [0010]
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