DE102015215982B4

DE102015215982B4 - Pumpe sowie System zur Versorgung eines Verbrauchers

Info

Publication number: DE102015215982B4
Application number: DE102015215982.5A
Authority: DE
Inventors: Ante Bodrozic; Karl Prinzhorn; Christian Roll; Jan Schmid
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2035-08-22
Also published as: US11098714B2; DE102015215982A1; CN107923245B; CN107923245A; WO2017032502A1; US20180180045A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, mit einem Konturring, mit einem Rotor, mit Flügeln, mit Seitenplatten, mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel, mit Unterflügelnuten zur Versorgung der unteren Flügelflächen mit Druck, wobei die Flügel radial verschiebbar im Rotor angeordnet sind und durch den Druck unter den Flügeln ausfahren und gegen den Konturring gepresst werden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Ölversorgung eines Verbrauchers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, mit einem Konturring, mit einem Rotor, mit Flügeln, mit Seitenplatten, mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel, mit Unterflügelnuten zur Versorgung der unteren Flügelflächen mit Druck, wobei die Flügel radial verschiebbar im Rotor angeordnet sind und durch den Druck unter den Flügeln ausfahren und gegen den Konturring gepresst werden.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Ölversorgung eines Verbrauchers.
Stand der Technik
Derartige Pumpen sind bekannt, sie werden insbesondere zur Versorgung von Lenkhilfesystemen oder ähnlichen hydraulischen Systemen in Kraftfahrzeugen sowie als Getriebepumpe z. B. in einem Automatikgetriebe eingesetzt. Dabei sind die beiden Druckkammern der Flügelzellen beispielsweise über einen Drucksammelraum innerhalb oder außerhalb der Pumpe miteinander verbunden, welcher in einer gemeinsamen Druckleitung zum Verbraucher führt. Ebenso sind die beiden Saugkammern der Flügelzellen miteinander verbunden und führen zum Ansaugbereich der Pumpe, in dem das aus der Lenkung oder einem Tank zurückströmende Öl der Pumpe wieder zugeführt wird.
Eine solche Pumpe wird im Prinzip in den 2 und 3 beschrieben und umfasst einen Hubring 3, der eine axiale Ausnehmung 5 aufweist, in welcher sich ein Rotor 7 relativ zu dem Hubring 3 drehbar befindet. Dieser weist Schlitze auf, in denen Flügel 10 radial verlagerbar aufgenommen sind. Die axiale Ausnehmung 5 weist entlang ihres Umfangs eine Innenwandung mit einer Kontur auf, an welcher die Flügel 10 bei einer Drehung des Rotors 7 laufen. Dabei ist die Kontur so ausgebildet, dass jedes Förderelement abhängig von seiner rotatorischen Relativposition zu dem Hubring mehr oder weniger weit aus der radialen Ausnehmung ausgefahren ist, in welcher es aufgenommen ist. Hierdurch werden von benachbarten Förderelementen und der Innenwandung begrenzte Förderzellen ausgebildet. Das Volumen einer solchen Förderzelle ändert sich periodisch mit der Drehung des Rotors relativ zum Hubring. Auf dieses Weise wird mindestens ein Saugbereich und mindestens ein Druckbereich der Pumpe definiert, wobei der Saugbereich in einem Bereich angeordnet ist, in welchem das Volumen der Förderzellen mit der Umdrehung des Rotors zunimmt. Der Druckbereich ist in einem Bereich angeordnet, in welchem das Volumen der Förderzellen mit einer Drehung des Rotors abnimmt. Es ist möglich, dass die Pumpe zwei Pumpenabschnitte umfasst, welche jeweils einen Saug- und einen Druckbereich aufweisen. Es handelt sich dann um eine sogenannte doppelhubige Pumpe. Weiterhin umfasst die Pumpe 1 eine die axiale Ausnehmung auf einer ersten Seite abschließende Seitenplatte 13 und eine die axiale Ausnehmung auf einer zweiten Seite abschließende Druckplatte 17. Die Seitenplatte 13 und die Druckplatte 17 begrenzen dabei ebenfalls die Förderzellen. Die Druckplatte 17 weist mindestens eine Öffnung auf, durch welche der mindestens eine Druckbereich der Pumpe mit einer äußeren Umgebung der Druckplatte, insbesondere einem sogenannten Druckraum 16 in Fluidverbindung steht. Insgesamt fördert die Pumpe damit ein Fluid von einem mit dem Saugbereich über Saugnieren 40 in Fluidverbindung stehenden Saugraum über Drucknieren 41 in den Druckraum. Der Saugraum steht über einen Pumpeneinlass 11 mit einem Vorratstank in Fluidverbindung. Der Druckraum 16 steht mit einem Verbraucher 6 in Fluidverbindung.
Bei einem Stillstand der Pumpe fahren je nach deren Anordnung einige Flügel aufgrund der auf sie wirkenden Gravitationskraft in die ihnen zugeordneten Ausnehmungen ein. Sie liegen dann nicht mehr an einer die Innenkontur definierenden Wandung des Hubrings 3 an. Bei einem Wiederanlaufen der Pumpe können die entsprechenden Flügel daher nicht zur Förderung des Fluids beitragen, solange sie nicht aufgrund der Zentrifugalkraft und/oder durch Fluiddruck-Unterstützung aus ihren Ausnehmungen ausgefahren sind. Um die Anpresskraft der Flügel an die Innenwandung des Hubrings zu erhöhen, ist ein Fluidpfad von dem mindestens einen Druckbereich der Pumpe in einen sogenannten Unterflügelbereich 39 der Flügel vorgesehen. Dieser Bereich ist radial innerhalb der Flügel angeordnet und umfasst Bereiche der radialen Ausnehmungen des Rotors, die radial hinter den Flügeln, also näher zu einer Drehachse der Pumpe hin als diese, angeordnet sind. Von der Pumpe gefördertes, unter Druck stehendes Fluid wird so aus dem Druckbereich in den Unterflügelbereich geleitet und unterstützt die Flügel, indem es die auf diese wirkende Anpresskraft gegen die Innenwandung des Hubrings erhöht.
Bei einem Kaltstart der Pumpe kommt es dazu, dass durch Leerlaufen der Pumpe und durch hochviskose Arbeitsmittel die Pumpe erst verzögert startet und hohe Drehzahlen bis zum gewünschten Förderergebnis benötigt.
Um die Eigenschaften der Pumpe beim Anlaufen zu verbessern, ist eine Kaltstartplatte 31 vorgesehen, welche mittels eines Federelements 33 so gegen die Druckplatte 17 vorgespannt ist, dass sie zumindest bei einem Stillstand der Pumpe die mindestens eine Öffnung in der Druckplatte zu deren äußerer Umgebung verschließt. Es besteht dann keine Fluidverbindung von dem Druckbereich zum Druckraum 16. Alles beim Anlaufen der Pumpe von dieser geförderte Fluid gelangt daher von dem Druckbereich über den Fluidpfad in den Unterflügelbereich, so dass das geförderte Fluid zunächst vollständig dazu verwendet wird, die Flügel aus ihren Ausnehmungen auszufahren und gegen die innere Wandung des Hubrings 3 anzudrücken. Ist die Pumpe hierdurch in einen voll funktionsfähigen Zustand gebracht, steigt der Förderdruck in dem Druckbereich, wodurch die Kaltstartplatte 31 gegen die Vorspannkraft des Federelements 33 von der Druckplatte 17 weggedrückt wird. Hierdurch wird die Fluidverbindung zwischen dem Druckbereich und dem Druckraum freigegeben, und die Pumpe fördert Fluid von dem Saugraum in den Druckraum 16.
Aus der EP 0 758 716 B1 geht eine Pumpe mit einer entsprechenden Versorgung eines Unterflügelbereichs und einer Kaltstartplatte hervor.
Verschiedene Verbraucher, wie beispielsweise ein Doppelkupplungsgetriebe sind mit einer motorgetriebenen Hauptpumpe und einer elektrischen Zusatzölpumpe versehen. Beide Pumpen werden an den Verbraucher angeschlossen und wahlweise einzeln oder zusammen betrieben. Um zu verhindern, dass bei jeweils einem Pumpbetrieb von Pumpe oder Zusatzpumpe Öl durch die nicht betriebene Pumpe leckt, werden die Verbindungen beider Pumpen zum Verbraucher mit Rückschlagventilen versehen.
Eine solche Ausführung für ein Getriebe ist aus der US 2014/0 158 467 A bekannt. In die Versorgungsleitung sind erste und zweite Rückschlagventile eingebaut.
Die Anforderung den Leckage-Ölstrom zu verhindern, erfordert getrennte Ventile sowohl für die Hauptpumpe als auch für die Zusatzpumpe, was kostenintensiv ist und den Bauraum, der benötigt wird, vergrößert. Der Aufwand ist für den Automobilhersteller damit größer, da er ein Ventil, z. B. ein Kugel-Feder-Ventil in der Zuleitung selbst vorsehen muss.
Aus der WO 2013/064 386 A2 ist eine zweihubige Flügelzellenpumpe mit einem Gehäuse bekannt. Es sind in dieser Ausführungsform Rückschlagventile im Gehäuse der Pumpe untergebracht. Allerdings stehen diese Rückschlagventile nicht in Verbindung über den Hauptdruckanschluss der Pumpe. Weiterhin ist keine Hilfspumpe vorhanden, deren Verbindung zum Hauptdruckanschluss über ein Rückschlagventil geregelt werden muss.
Aus der DE 28 35 816 A1 ist eine Pumpe mit einer Kaltstartdruckplatte bekannt. Auch hier gibt es keine Zusatzpumpe und damit keine Notwendigkeit über ein Rückschlagventil diese Zusatzpumpe zu verbinden.
Aus der DE 102 59 894 A1 ist eine Pumpe bekannt, die den Unterflügeldruck durch Trennung von unter Flügelnoten zwischen Saug- und Druckbereich herstellt. Es handelt sich hier nicht um einen Haupt- und eine Zusatzpumpe. Der Hauptdruckanschluss wird nicht direkt mit dem Druckraum der Pumpe verbunden, da die Druckkanäle der Pumpe über Rückschlagventile mit dem Ausgang verbunden sind.
Aus der WO 2009/121 471 A1 ist eine Flügelzellenpumpe mit einer Kaltstartplatte bekannt. Allerdings weist diese Pumpe kein integriertes Rückschlagventil auf, da diese Pumpe auch nicht mit einer Zusatzpumpe in Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, die mit einer Zusatzpumpe verbunden ist und ohne zusätzliches zweites Ventil für die Hauptpumpe auskommt und für den Endkunden bereits ein Ventil für die Zusatzpumpe integriert.
Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen einer Pumpe in einem Gehäuse mit einem Hubring, der eine axiale Ausnehmung aufweist, einem in der axialen Ausnehmung relativ zu dem Hubring drehbar aufgenommenen Rotor, wobei der Rotor Schlitze aufweist, in denen Flügel in radialer Richtung verlagerbar aufgenommen sind, mit einer die axiale Ausnehmung auf einer ersten Seite abschließenden Seitenplatte, mit einer die axiale Ausnehmung auf einer zweiten Seite abschließenden Druckplatte, wobei die Druckplatte mindestens eine Öffnung aufweist, und mit einer Kaltstartplatte, welche mittels eines Federelements gegen die Druckplatte so vorgespannt ist, dass sie zumindest bei einem Stillstand der Pumpe die mindestens eine Öffnung in der Druckplatte zu der äußeren Umgebung derselben verschließt, wobei, dass das Gehäuse der Pumpe einen Hauptdruckanschluss zum Verbraucher aufweist, wobei der Hauptdruckanschluss im Gehäuse direkt mit dem Druckraum der Pumpe sowie über ein Rückschlagventil mit einer Zusatzpumpe in Verbindung steht.
Um die Integration zu verbessern ist es notwendig, dass das Rückschlagventil der Zusatzpumpe im Gehäuse verbaut ist.
Das System zur Ölversorgung eines Verbrauchers ist mit einer erfindungsgemäßen Pumpe als Hauptpumpe und mit einer Zusatzpumpe besonders einfach und kostengünstig realisiert.
Dadurch, dass zwischen Hautdruckausgang der Pumpe am Gehäuse und Verbraucher kein Rückschlagventil angeordnet ist, spart man ein Ventil ein und kann den benötigten Bauraum verkleinern.
Das System zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Rückschlagventile die Kaltstartplatte und ein Im Gehäuse integriertes Rückschlagventil sind.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher beschrieben.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltplan
2 zeigt eine Außenansicht der Pumpe
3 zeigt einen Schnitt entlang der Rotationsachse der Pumpe G-G
4 zeigt Schnitte durch die Druckplatte (F-F) und durch die Innenteile (H-H)
Die erfindungsgemäße Lösung und das erfindungsgemäße System lässt sich in 1 nachvollziehen. Eine Pumpe 1 ist schematisch mit einem Rechteck angedeutet. Sie steht mit einem Pumpeneinlass 11 in Verbindung, der an die Saugseite der Pumpe angeschlossen ist. Druckseitig ist die Pumpe mit einer Rückschlagventilfunktion versehen die zwischen der Pumpe und einem Hauptdruckanschluss 8 zu einem Verbraucher 6 vorgesehen ist. Eine Zusatzpumpe 14 ist über ein Rückschlagventil 4 mit dem Hauptdruckanschluss 8 verbunden. Erfindungsgemäß ist die Rückschlagventilfunktion der Pumpe durch eine Kaltstartplatte 31 realisiert. Die Pumpe sowie beide Rückschlagventile befinden sich im Gehäuse 2.
In 4 ist ein Schnittbild der Pumpe 1 zu sehen, das im Bereich der Unterflügelebene der Druckplatte 17 dargestellt ist. Man erkennt eine Saugniere 40 sowie eine Druckniere 41. In 3 ist der Schnitt entlang der Ebenen G-G gezeigt. Die ansonsten konventionell aufgebaute Pumpe weist ein Gehäuse 2 auf das mehrere Anschlüsse 18 für Zulauf und Ablauf aufweist. Mit dem Druckraum 16 ist der Hauptdruckanschluss 8 verbunden. Senkrecht zu seinem Verlauf verläuft der Druckanschluss der Zusatzpumpe 15, in dem im Gehäuse 2 das Rückschlagventil 4 eingesetzt ist.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Gehäuse
3: Hubring
4: Rückschlagventil
5: Ausnehmung
6: Verbraucher
7: Rotor
8: Hauptdruckanschluss
9: Schlitz
10: Flügel
11: Pumpeneinlass
12: Ölrücklauf
13: Seitenplatte
14: Zusatzpumpe
15: Druckanschluss Zusatzpumpe
16: Druckraum
17: Druckplatte
18: Anschluss
31: Kaltstartplatte
33: Formfeder
39: Unterflügelnut
40: Saugniere
41: Druckniere

Claims

Pumpe in einem Gehäuse mit einem Hubring (3), der eine axiale Ausnehmung (5) aufweist, einem in der axialen Ausnehmung (5) relativ zu dem Hubring (3) drehbar aufgenommenen Rotor (7), wobei der Rotor (7) Schlitze aufweist, in denen Flügel (54) in radialer Richtung verlagerbar aufgenommen sind, mit einer die axiale Ausnehmung (5) auf einer ersten Seite abschließenden Seitenplatte (13), mit einer die axiale Ausnehmung (5) auf einer zweiten Seite abschließenden Druckplatte (17), wobei die Druckplatte (17) mindestens eine Öffnung aufweist, und mit einer Kaltstartplatte (31), welche mittels eines Federelements gegen die Druckplatte (17) so vorgespannt ist, dass sie zumindest bei einem Stillstand der Pumpe (1) die mindestens eine Öffnung in der Druckplatte (17) zu der äußeren Umgebung derselben verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Pumpe einen Hauptdruckanschluss (8) zum Verbraucher (6) aufweist, wobei der Hauptdruckanschluss (8) im Gehäuse (2) direkt mit dem Druckraum (16) der Pumpe verbunden ist, und wobei die Pumpe mit einer Rückschlagventilfunktion versehen ist, die durch die Kaltstartplatte (31) realisiert ist, und wobei der Hauptdruckanschluss (8) im Gehäuse (2) über ein Rückschlagventil (4), das im Gehäuse verbaut ist, mit dem Anschluss für eine Zusatzpumpe (14) in Verbindung steht.
System zur Ölversorgung eines Verbrauchers mit einer Pumpe nach Anspruch 1.