-
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
-
Aus der gattungsbildenden
DE 10 2009 000 737 A1 ist eine Pumpenanordnung in Form einer Druckmittelfördereinrichtung für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Verbraucher ist als Lenksystem des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Pumpenanordnung weist zwei Pumpen auf: eine Verstellpumpe und eine Hydropumpe in Form einer Konstantstrompumpe. Die Konstantstrompumpe ist der Verstellpumpe parallel geschaltet. Die Konstantstrompumpe und die Verstellpumpe sind mittels einer gemeinsamen Welle in Form einer Antriebswelle angetrieben. Dadurch, dass beide Pumpen über die gemeinsame Antriebswelle verbunden sind, lässt sich bei einem geringen Druckmittelbedarf und umgekehrter Fördererrichtung der Verstellpumpe diese als Hydromotor betreiben und Leistung in die Antriebswelle einspeisen. Die Hydropumpe und der Hydromotor sind dabei über die Welle miteinander gekoppelt. Die Verstellpumpe ist axial zwischen einem Antrieb für die Pumpenanordnung und der Konstantstrompumpe angeordnet. Die Konstantstrompumpe und die Verstellpumpe sind als Flügelzellenpumpen ausgebildet. Die Verstellpumpe, die Konstantstrompumpe und eine Regelung der Pumpenanordnung sind in einem Gehäuse zusammengefasst. Die Fördermenge der Pumpenanordnung kann durch die Regelung an den Bedarf des Verbrauchers angepasst werden. Es ist ein Stromregelventil vorgesehen, welches zur Einstellung einer gewünschten Förderrate der Verstellpumpe dient.
-
Der gattungsbildende Stand der Technik ist noch nicht optimal ausgebildet. Ein Anteil der Leistungsaufnahme der Pumpenanordnung ist auf mechanische Verluste zurückzuführen. Die mechanischen Verluste steigen mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die eingangs genannte Pumpenanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die Verlustleistungsanteile der Pumpenanordnung vermindert sind.
-
Diese Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Es ist eine Verstellpumpe vorhanden, wobei der Hydromotor mittels eines Förderstroms der Verstellpumpe antreibbar ist. Die Verstellpumpe ist von einem Antrieb, insbesondere vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs antreibbar. Der Förderstrom der Verstellpumpe ist auch bei konstanter Drehzahl des Antriebs veränderbar. Der Hydromotor treibt die Hydropumpe an. Durch eine Regelung der Verstellpumpe und/oder des Hydromotors ist somit die Antriebsdrehzahl der Hydropumpe und somit die Leistung der Hydropumpe einstellbar. Die Verstellpumpe und der Hydromotor bilden ein Strömungsgetriebe. Durch das Strömungsgetriebe ist auf einfache Art und Weise die Drehzahl der Hydropumpe einstellbar. Es ist eine Reduzierung der mechanischen Antriebsleistung der Pumpenanordnung möglich. Die Hydropumpe kann so mit variabler Drehzahl betrieben werden. Die Drehzahl der Hydropumpe ist nicht zwangsweise proportional zur Kurbelwellendrehzahl, da das Strömungsgetriebe verstellbar ist. Mechanische Verlustleistungsanteile können in dieser regelbaren und/oder steuerbaren Pumpenanordnung vermindert werden. Eine Reduktion der Verlustleistungsanteile ist durch eine bedarfsgerechte Drehzahlabsenkung möglich. Das Strömungsgetriebe bestehend aus der Verstellpumpe und dem Hydromotor ist vorzugsweise stufenlos regelbar und/oder steuerbar. Dadurch, dass die Antriebsdrehzahl der Hydropumpe einstellbar ist, kann die Hydropumpe in einem optimalen Wirkungsgradbereich bei geringer Drehzahl betrieben werden. Hierdurch lassen sich Leistungseinsparungen vorrangig durch Einsparung von Reibleistung erzielen.
-
Die Pumpenanordnung dient dazu Schmierstellen mit Öl zu versorgen. Die Hydropumpe ist insbesondere als Motorölpumpe ausgebildet. Die Motorölpumpe fördert Öl aus einem Ölsumpf zu dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs. Die Hydropumpe ist insbesondere als Zahnradpumpe, insbesondere als Trochoidenpumpe ausgebildet. Der von der Hydropumpe erzeugte Förderstrom wird entsprechenden Schmierstellen zugeleitet.
-
Der von der Verstellpumpe erzeugte Förderstrom wird zunächst dem Hydromotor zugeleitet und danach vorzugsweise ebenfalls dem oder den Verbrauchern zugeleitet. Der Verbrennungsmotor ist zum Teil von dem dem Hydromotor zugeleiteten Förderstrom gespeist. Die Verstellpumpe fördert Öl aus dem Ölsumpf zum Hydromotor und von da aus zu dem Verbrennungsmotor.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Verstellpumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die Flügelzellenpumpe weist einen Rotor auf, wobei der Rotor innerhalb eines Stellrings angeordnet ist. Der Rotor ist mit entsprechenden Flügeln, insbesondere in Form von Stahllamellen besetzt. Dadurch bilden sich zwischen den in Führungen gleitenden Flügeln, dem Rotor und dem Stellring entsprechende Zellen verschiedener Größe aus, die sich während der Umdrehung des Rotor stetig vergrößern und hierauf wieder verkleinern. Das Füllen und Entleeren der entsprechenden Zellen bewirkt den Umlauf der Flüssigkeit. Die Exzentrizität des Rotors ist verstellbar, sodass die in Umlauf gesetzte Flüssigkeitsmenge eingestellt werden kann. In Abhängigkeit von der Position des Stellrings, der Exzentrizität, und des daraus resultierenden Verdrängungsvolumens sowie der Eingangsdrehzahl der Antriebswelle der Verstellpumpe kann die gesamte Pumpenanordnung drehzahlvariabel betrieben werden. Wenn das Verdrängungsvolumen der Flügelzellenpumpe groß ist, ist die Drehzahl des Hydromotors maximal. Beim Verstellen der Exzentrizität auf „null” läuft der Rotor der Flügelzellenpumpe im Stellring konzentrisch, es findet keine Förderung statt. Stehen der Rotor der Verstellpumpe und der Stellring zueinander zentrisch, so fördert die Verstellpumpe nicht mehr, die Drehzahl des Hydromotors und der Hydropumpe beträgt null.
-
Der Hydromotor ist vorzugsweise als Flügelzellenmotor ausgebildet. Der Flügelzellenmotoren weist einen Rotor auf, wobei der Rotor mit mehreren Flügeln besetzt ist, wobei die Flügel, der Rotor und ein entsprechender Stellring Zellen begrenzen. Die Zellen vergrößern sich während der Umdrehung des Rotor stetig und verkleinern sich hierauf wieder, wenn der Rotor relativ zum Stellring exzentrisch angeordnet ist.
-
Der Rotor der Flügelzellenpumpe und der Rotor des Flügelzellenmotors sind vorzugsweise achsparallel versetzt zueinander angeordnet. Die beiden Rotoren sind mit unterschiedlichen Achsexzentrizitäten relativ zum Stellring angeordnet. Bei Verschiebung des Stellrings ändern sich hierdurch das geometrische Fördervolumen der Flügelzellenpumpe und die Kapazität des Flügelzellenmotors gegenläufig. Es ist eine Übersetzung ins Schnelle realisiert, wenn die Flügelzellenpumpe ein großes Fördervolumen aufweist, wobei gleichzeitig der Flügelzellenmotors nur eine geringe Kapazität aufweist. Das große Fördervolumen und die geringe Kapazität führt zu einer Drehzahlsteigerung des Hydromotors. Es ist eine Übersetzung ins Langsame realisiert, wenn die Flügelzellenpumpe ein kleines Fördervolumen aufweist, wobei gleichzeitig der Flügelzellenmotors eine große Kapazität aufweist. Das geringe Fördervolumen und die große Kapazität führt zu einer Drehzahlsenkung des Hydromotors.
-
Vorzugsweise weisen die Verstellpumpe und der Hydromotor einen gemeinsamen Stellring auf. Ein gemeinsames Gehäuse bildet insbesondere den Stellring. Wenn der den Rotor der Verstellpumpe umschließende Stellring aus einer exzentrischen Lage verschoben wird, ändert sich bei gleicher Antriebsdrehzahl die Menge der geförderten Flüssigkeit, die in den Hydromotor gedrückt wird. Hierdurch ändert sich die Drehzahl des Hydromotors. Die Regelung und/oder Steuerung der Drehzahl der Welle der Hydropumpe erfolgt vorzugsweise durch Veränderung der Exzentrizität der Flügelzellenpumpe und/oder durch Veränderung der Exzentrizität des Flügelzellenmotors. Wenn das Verdrängungsvolumen der Flügelzellenpumpe maximal ist, ist die Aufnahmekapazität des Flügelzellenmotors minimal und somit ist die Drehzahl der Welle maximal. Die Drehzahlvariation ist über den gemeinsamen Stellring der Flügelzellenpumpe des Flügelzellenpumpe einstellbar. Es ist denkbar, dass lediglich die Exzentrizität der Flügelzellenpumpe verstellbar ist und der Hydromotor ein separates Gehäuse aufweist und/oder die Exzentrizität des Hydromotors nicht verstellbar ist.
-
Es ist ferner die Integration zusätzlicher Funktionen möglich. Die Verstellpumpe ermöglicht vorzugsweise eine Drehrichtungsumkehr und somit eine Förderrichtungsumkehr. Die Drehrichtung der Antriebswelle wird dabei vorzugsweise ebenfalls umgekehrt. Die Förderrichtung der Hydropumpe ist somit ebenfalls umkehrbar. Hierdurch kann eine zusätzliche Pumpenfunktion ermöglicht sein, so dass die Verstellpumpe und/oder die Hydropumpe zum Absaugen des Öls aus dem Verbrennungsmotor genutzt werden kann. Der Aufbau der Pumpenanordnung mittels einer Verstellpumpe, eines Hydromotors und einer Hydropumpe bildet eine robuste, ausfallsichere technische Lösung. In alternativer Ausgestaltung ist mehr als eine Hydropumpe mit dem Hydromotor gekoppelt. Die Hydropumpen werden mittels der Welle gemeinsam angetrieben.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
-
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Pumpenanordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung.
-
In 1 ist eine Pumpenanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) zu erkennen. Die Pumpenanordnung 1 weist eine Hydropumpe 2 auf.
-
Die Hydropumpe 2 ist vorzugsweise als Zahnradpumpe 3 ausgebildet. Die Hydropumpe 2 ist insbesondere als Trochoidenpumpe ausgebildet. Die Hydropumpe 2 fördert Öl aus einem Ölsumpf 4. Das aus dem Ölsumpf 4 mittels der Hydropumpe 2 geförderte Öl wird einem Verbrennungsmotor 5 zugeleitet. Die Pumpenanordnung 1 dient zur Ölversorgung des Verbrennungsmotors 5.
-
Die Hydropumpe 2 wird über eine Welle 6 angetrieben. Die Hydropumpe 2 ist mit einem Hydromotor 7 gekoppelt. Die Hydropumpe 2 ist über die Welle 6 mit dem Hydromotor 7 gekoppelt. Der Hydromotor 7 treibt die Hydropumpe 2 an.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind dadurch vermieden, dass die Hydropumpe 2 von dem Hydromotor 7 antreibbar ist, wobei eine von einem Antrieb angetriebene Verstellpumpe 8 vorhanden ist, wobei der Hydromotor 7 von einem Förderstrom der Verstellpumpe 8 antreibar ist, wobei die Verstellpumpe 8 und der Hydromotor 7 ein Strömungsgetriebe 11 bilden, wobei die Drehzahl der Hydropumpe 2 durch Verstellen des Strömungsgetriebes 11 änderbar ist. Die Verstellpumpe 8 wird mittels einer Antriebswelle 10 angetrieben. Die Verstellpumpe 8 ist vom Verbrennungsmotor 5 antreibbar. Die Antriebswelle 10 wird vorzugsweise vom Verbrennungsmotor 5 angetrieben. Die Antriebswelle 10 ist vorzugsweise als Kurbelwelle ausgebildet oder die Antriebswelle 10 ist mit der Kurbelwelle gekoppelt, so dass ein entsprechendes Drehmoment Md,n übertragbar ist.
-
Das Strömungsgetriebe 11 ist regelbar und/oder steuerbar, wobei die Drehzahl der Antriebswelle 10 insbesondere untersetzt werden kann, um die Hydropumpe 2 mit einer geringeren Drehzahl anzutreiben. Ferner ist vorzugsweise die Drehzahl der Antriebswelle 10 ins Schnelle übersetzbar. Durch eine Übersetzung ins Langsame kann die Antriebsleistung der Hydropumpe 2 reduziert werden. Ein großer Anteil der Leistungsaufnahme insbesondere bei hohen Drehzahlen der Hydropumpe 2 ist auf mechanische Verluste zurückzuführen. Die mechanische Verlustleistungsanteile können reduziert werden. Die Reduktion der Verlustleistungsanteile ist durch eine bedarfsgerechte Drehzahlabsenkung möglich. Der Gesamtfördervolumenstrom kann an den aktuellen Ölbedarf des Verbrennungsmotors 5 auch bei konstanter Eingangsdrehzahl der Antriebswelle 10 angepasst werden, wobei der Fördervolumenstrom der Hydropumpe 2 durch eine Verstellung des Strömungsgetriebes 11 einstellbar ist. Durch die drehzahlvariable Ausgestaltung kann der Öldruck und/oder der Ölvolumenstrom an die Bedarfskurve des Verbrennungsmotors 5 angepasst werden.
-
Der der Verstellpumpe 8 zugeleitete Förderstrom 9 wird ebenfalls vorzugsweise dem Verbrennungsmotor 5 zugeleitet. Der Verbrennungsmotor 5 wird somit zum einen von der Hydropumpe 2 und zum anderen von der Verstellpumpe 8 mit Öl aus dem Ölsumpf 4 versorgt. Sowohl die Verstellpumpe 8 als auch die Hydropumpe 2 saugen Öl aus dem Ölsumpf 4 an.
-
Die Verstellpumpe 8 ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die Flügelzellenpumpe weist einen Rotor auf (nicht dargestellt), wobei der Rotor exzentrisch innerhalb eines Stellrings angeordnet ist. Der Rotor der Verstellpumpe 8 ist mit der Antriebswelle 10 drehfest verbunden. Der Rotor ist mit Flügeln ausgestattet. Die Flügel, der Rotor und der Stellring begrenzen mehrere Zellen. Die Größe der Zellen ist dadurch veränderbar, dass die Exzentrizität des Rotor relativ zum Stellring durch Verschieben des Stellrings veränderbar ist. Durch Verschieben des Stellrings ist die Förderleistung der Verstellpumpe bei konstant bleibender Eingangsdrehzahl verstellbar. Wenn die Exzentrizität maximal ist, dann ist die Förderleistung maximal. Wenn der Rotor im Zentrum des Stellrings angeordnet ist, dann findet keine Förderung statt und der Hydromotor 7 wird nicht angetrieben.
-
Der Hydromotor 7 ist vorzugsweise als Flügelzellenmotor ausgebildet. Der Flügelzellenmotor weist ähnlich der Flügelzellenpumpe ebenfalls einen Rotor mit mehreren Flügeln auf, wobei der Rotor, die Flügel und ein Stellring mehrere Zellen begrenzen. Die Größe der Zellen ist entsprechend dadurch veränderbar, dass die Exzentrizität des Rotors relativ zum Stellring durch Verschieben des Stellrings veränderbar ist. Der Rotor des Hydromotor 7 ist mit der Welle 6 drehfest verbunden.
-
Vorzugsweise weisen die Flügelzellenpumpe und der Flügelzellenmotor einen gemeinsamen Stellring auf. Durch Verschieben des Stellrings kann somit gleichzeitig die Exzentrizität der beiden Rotoren verstellt werden. Die Rotoren weisen vorzugsweise axial parallel beanstandete Drehachsen auf. Hierdurch ist es möglich, dass sich durch Verschieben des Stellrings das Fördervolumen der Flügelzellenpumpe und die Kapazität des Flügelzellenmotors gegenläufig ändern.
-
Wenn die Flügelzellenpumpe ein maximales Fördervolumen aufweist, ist die Kapazität des Flügelzellenmotors minimal. Das große Fördervolumen der Flügelzellenpumpe und die kleine Kapazität des Flügelzellenmotors werden durch eine Drehzahlsteigerung des Hydromotors kompensiert. Es erfolgt eine Übersetzung ins Schnelle.
-
Wenn die Flügelzellenpumpe ein minimales Fördervolumen aufweist, ist die Kapazität des Flügelzellenmotors maximal. Das kleine Fördervolumen der Flügelzellenpumpe und die große Kapazität des Flügelzellenmotors werden durch eine Drehzahlsenkung des Hydromotors 7 kompensiert. Es erfolgt eine Übersetzung ins Langsame.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pumpenanordnung
- 2
- Hydropumpe
- 3
- Zahnradpumpe
- 4
- Ölsumpf
- 5
- Verbrennungsmotor
- 6
- Welle
- 7
- Hydromotor
- 8
- Verstellpumpe
- 9
- Förderstrom
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Strömungsgetriebe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009000737 A1 [0002]
