DE102006026631B4

DE102006026631B4 - Vorrichtung zum Antrieb einer Ölpumpe

Info

Publication number: DE102006026631B4
Application number: DE102006026631A
Authority: DE
Inventors: Lothar 88074 Barthel; Tobias Dipl.-Ing. 88074 Karstens
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: DE102006026631A1; US7837453B2; US20070286757A1

Abstract

Vorrichtung (1) zum Antrieb einer Ölpumpe (2) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Pumpengehäuse (4), ein Getriebegehäuse (3), eine Pumpenwelle (8), eine mit der Pumpenwelle (8) drehfest verbundene, ein Zahnrad (14) aufweisende Zahnradwelle (13), die im Getriebegehäuse (3) gelagert und Teil einer Zahnradstufe ist, wobei • die Zahnradwelle (13) beiderseits des Zahnrades (14) gelagert ist, • die Zahnradwelle (13) in einem ersten Lager (15) gegenüber dem Getriebegehäuse (3) gelagert ist, • die Zahnradwelle (13) in einem zweiten Lager (16) im Pumpengehäuse (4) gelagert ist, • das Pumpengehäuse (4) in das Getriebegehäuse (3) eingesetzt ist, • die Zahnradwelle (13) pumpenseitig als Hohlwelle (13a) ausgebildet ist, • die Pumpenwelle (8) in die Hohlwelle (13a) hineinragt, • das Pumpengehäuse (4) eine Lagerbohrung (4c) aufweist und das stirnseitige Ende (13a) der Zahnradwelle (13) in dieser Lagerbohrung (4c) aufgenommen ist, und • die Pumpenwelle (8,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb einer Ölpumpe für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges.
Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere Automatgetriebe benötigen mindestens eine Ölpumpe zur Förderung und zum Druckaufbau von Öl (ATF) in einem Ölkreislauf für die Schmierung von Zahnrädern sowie Lagerstellen, für die Betätigung von Schaltelementen und/oder zur Kühlung des Getriebes. Als Haupt- bzw. Primärpumpen für die Ölversorgung eines Automatgetriebes sind motorseitig angetriebene Zahnradpumpen oder Radialkolbenpumpen bekannt. Durch die DE 102 27 314 A1 der Anmelderin wurde eine so genannte Wandlerhalspumpe bekannt, welche als Innenzahnradpumpe (Mondsichelpumpe) ausgebildet ist und vom Wandlerhals des Drehmomentwandlers angetrieben wird. Zusätzlich zu derartigen Hauptpumpen werden für Automatgetriebe Sekundärpumpen eingesetzt, welche anstelle der Hauptpumpe oder zusätzlich zur Hauptpumpe weitere Funktionen der Ölversorgung übernehmen. Dies kann beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Allrad- oder Frontantrieb, wie es durch die DE 202 12 093 U1 der Anmelderin bekannt wurde, der Fall sein. Dort ist zusätzlich zum Zentralgetriebe ein Verteilergetriebe, welches ein Eingangsdrehmoment des Zentralgetriebes auf Vorder- und Hinterachse verteilt, mit Öl zu versorgen. In der Veröffentlichung „Sechsgang-Automatikgetriebe und Allradantrieb” von Henning und Magnussen in ATZ, Juli 2002, Sonderdruck VW Phaeton, Seite 60 bis 66, ist eine derartige Sekundärölpumpe für ein Verteilergetriebe offenbart. Die als Innenzahnradpumpe ausgebildete Ölpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, welches an ein Getriebegehäuse angeflanscht ist und über eine so genannte Seitenwelle des Getriebes angetrieben wird. Die Seitenwelle wird über eine Zahnradstufe, eine Stirnradstufe oder eine so genannte Beveloid-Verzahnung angetrieben. Dabei ist das Stirnrad auf der Seitenwelle fliegend gelagert. Für einen optimalen Zahneingriff der Zahnradstufe ist eine derartige fliegende Lagerung insofern ungünstig, als eine Durchbiegung und Verkippung am Ort des Zahneingriffes mit negativen Folgen auf das Verzahnungsgeräusch und die Lebensdauer auftreten können. Darüber hinaus ist es nachteilig, dass aufgrund der Durchbiegung der Stirnradwelle (Seitenwelle) ein relativ großes Spiel für die Mitnahmeverbindung zwischen Stirnradwelle und Pumpenantriebswelle erforderlich ist, was eine entsprechende Geräuschentwicklung und einen erhöhten Verschleiß zur Folge hat.
Aus der gattungsgemäßen DE 1959585 B2 ist ein Kegelrad-Planetengetriebe mit einer Schmierölpumpe bekannt, die von einer der beiden achsparallelen Ausgangswellen des Getriebes angetrieben wird und in einer Gehäusewand angeordnet ist, welche auch das Loslager der die Pumpe antreibenden Welle aufnimmt. Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung zum Antrieb einer Ölpumpe eines Kraftfahrzeuggetriebes ist aus der FR 2866685 A1 bekannt.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einen verbesserten Pumpenantrieb zu schaffen, welcher insbesondere geräuschärmer arbeitet und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die die Pumpe antreibende Zahnradwelle beiderseits des Zahnrades, welches sich im Eingriff mit einem weiteren Zahnrad befindet, gelagert ist. Damit wird der Vorteil einer geringeren Durchbiegung der Zahnradwelle, verbunden mit einem verbesserten Zahneingriff, einer Mitnahmeverbindung mit geringerem Spiel und geringerer Geräuschentwicklung, erreicht.
Das erste Lager der Zahnradwelle, vorzugsweise ein Wälzlager ist im Getriebegehäuse abgestützt, während das zweite Lager der Zahnradwelle im Pumpengehäuse angeordnet ist, welches für die Aufnahme des Lagers eine entsprechende Lagerbohrung aufweist. Das Pumpengehäuse selbst ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und in eine entsprechende Bohrung im Getriebegehäuse eingesetzt, sodass die aus dem zweiten Lager resultierenden Kräfte mittelbar in das Getriebegehäuse eingeleitet werden. Damit ergibt sich der Vorteil einer stabilen, biegesteifen Lagerung und einer Zentrierung der Zahnradwelle sowie ein Gewinn an axialem Bauraum. Letzteres wird auch dadurch erreicht, dass die Zahnradwelle im Bereich des Pumpengehäuses als Hohlwelle ausgebildet ist und einen Teil der Pumpenantriebswelle, insbesondere die Mitnahmeverbindung zwischen Zahnradwelle und Pumpenwelle in sich aufnimmt.
Die Mitnahmeverbindung zwischen Zahnradwelle und Pumpenwelle kann form- oder kraftschlüssig ausgebildet sein: vorzugsweise ist ein Mitnahmering mit einem Mitnahmeprofil stirnseitig in die Hohlwelle eingepresst und steht in formschlüssigen Eingriff mit der Pumpenwelle. Durch die erfindungsgemäße Lagerung des Stirnendes der Zahnradwelle kann die Mitnahmeverbindung zwischen Zahnradwelle und Pumpenwelle eng toleriert, d. h. mit einem geringen Radialspiel versehen werden. Daraus ergibt sich als Vorteil ein geräuscharmer Lauf und eine erhöhte Lebensdauer.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das Pumpengehäuse die Pumpenwelle, Pumpenrotoren, z. B. ein Innenzahnrad, welches mit einem Außenzahnrad kämmt, sowie entsprechende Saugräume in sich auf. Das Pumpengehäuse ist stirnseitig offen und liegt mit seiner Stirnseite an einer getriebeseitigen Planfläche an, in welche der Druck- und Saugraum der Pumpe eingearbeitet ist. Die Abdichtung des Pumpengehäuses gegenüber dem Getriebegehäuse erfolgt stirnseitig durch Verspannung des Pumpengehäuses mit dem Getriebegehäuse. Hierzu weist das Pumpengehäuse einen entsprechenden Flansch auf, welcher unter Belassung eines Axialspaltes mit dem Getriebegehäuse verschraubt wird. Damit wird eine definierte Anpressung zwischen der Stirnfläche des Pumpengehäuses und der Planfläche im Getriebegehäuse geschaffen.
Das Pumpengehäuse mit seinen Einzelteilen kann vorzugsweise als vormontierbare Baueinheit ausgebildet sein, welche auch separat (im ausgebauten Zustand) einer Funktionsprüfung unterzogen werden kann.
Vorzugsweise ist die Ölpumpe als Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnradpumpe ausgebildet, jedoch sind auch andere nach dem Stand der Technik bekannte Bauformen möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt in einer Schnittdarstellung eine Vorrichtung 1 zum Antrieb einer Ölpumpe 2, welche in einem Getriebegehäuse 3 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Die Ölpumpe 2 weist ein Pumpengehäuse 4 auf, welches außen zylindrisch ausgebildet ist und in eine entsprechende zylindrische Bohrung 5 im Getriebegehäuse 3 eingesetzt ist. Das Pumpengehäuse 4 weist einen Flansch 4a und eine Stirnfläche 4b auf, welche an einer entsprechenden Planfläche 6 im Getriebegehäuse 3 anliegt. Das Pumpengehäuse 4 wird über Befestigungsschrauben 7 derart gegenüber dem Getriebegehäuse 3 verspannt, dass die Stirnfläche 4b gegen die Planfläche 6 des Getriebegehäuses abgestützt ist – hierfür ist zwischen Flansch 4a und Getriebegehäuse 3 ein entsprechender Spalt s belassen. Das Pumpengehäuse 4 nimmt eine Pumpenwelle 8 auf, welche einen Innenrotor 9 antreibt, welcher mit einem Außenrotor 10 in Zahneingriff steht, z. B. nach Art einer Innenzahnrad- bzw. Mondsichelpumpe. Ein Saugraum 11 und ein Druckraum 12 sind im Getriebegehäuse 3 angeordnet. Saug- und Druckräume 11, 12 sind über entsprechende Kanäle mit einem nicht dargestellten Ölkreislauf, vorzugsweise zur Versorgung eines nicht dargestellten Verteilergetriebes des Kraftfahrzeuges, verbunden.
Im Getriebegehäuse 3 ist eine Zahnradwelle 13 angeordnet, welche drehfest mit einem Zahnrad 14 verbunden ist, das seinerseits mit einem nicht dargestellten weiteren Zahnrad einer Zahnradstufe kämmt. Die Zahnradwelle 13 ist Teil einer vollständig nicht dargestellten Seitenwelle (entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik), wobei die Seitenwelle über das Zahnrad 13 der Zahnradstufe angetrieben wird und ihrerseits die nicht dargestellte Vorderachse des Kraftfahrzeuges antreibt. Die Zahnradwelle 13 ist einerseits über ein erstes Lager 15 im Getriebegehäuse 3 und andererseits über ein zweites Lager 16 im Pumpengehäuse 4 gelagert, wobei das erste Lager 15 vorzugsweise als Rillenkugellager (Festlager) und das zweite Lager 16 als Nadellager (Loslager) ausgebildet sind. Das Pumpengehäuse 4 weist eine Lagerbohrung 4c auf, innerhalb welcher das Nadellager 16 und das stirnseitige Ende 13a der als Hohlwelle ausgebildeten Zahnradwelle 13 aufgenommen sind. Die radialen Lagerkräfte des zweiten Lagers 16 werden aufgrund dieser Anordnung über das Pumpengehäuse 4 direkt in das Getriebegehäuse 3 eingeleitet. Gleichzeitig ist die Zahnradwelle 13 gegenüber dem Getriebegehäuse 3 zentriert. In das stirnseitige Ende 13a der Zahnradwelle 13 ist ein Mitnahmering 17 eingepresst, d. h. drehfest mit der Zahnradwelle 13 verbunden. Der Mitnahmering 17 weist an seinem Innenumfang ein nicht dargestelltes Mitnahmeprofil auf, welches mit einem entsprechenden Mitnahmeprofil am Kopf 8a der Pumpenwelle 8 in Eingriff steht und somit eine Drehmomentverbindung zwischen Zahnradwelle 13 und Pumpenwelle 8 herstellt. Das Mitnahmeprofil kann ein Polygonprofil, ein Zahnprofil oder eine andere formschlüssige Drehmomentverbindung sein. Alternativ ist auch eine kraftschlüssige Übertragung des Antriebs von der Zahnradwelle 13 auf die Pumpenwelle 8 möglich.
Die oben beschriebenen Vorrichtung 1 wird vorzugsweise zur Ölversorgung eines nicht dargestellten Verteilergetriebes eines allradangetriebenen Kraftfahrzeuges verwendet, d. h. sie fungiert als Sekundärpumpe, zusätzlich zu einer nicht dargestellten Hauptpumpe für ein Zentralgetriebe des Kraftfahrzeuges. Dabei erfolgt der Antrieb der Sekundärpumpe über die Seitenwelle, welche ihrerseits über eine Stirnradstufe vom Zentralgetriebe angetrieben wird. Durch die erfindungsgemäße beidseitige Lagerung der Zahnradwelle 13, d. h. zu beiden Seiten des in Zahneingriff befindlichen Zahnrades 14 ergibt sich eine biegesteife Lagerung mit einem verbesserten Zahneingriff, einem geräuscharmen Lauf sowie einer erhöhten Lebensdauer. Durch die axiale Überschneidung des Pumpengehäuses 4 mit Bohrung 4c und stirnseitiger Hohlwelle 13a wird eine verkürzte axiale Bauweise erreicht. Darüber hinaus unterliegt das über das Lager 16 abgestützte Mitnahmeprofil zwischen Mitnahmering 17 und Pumpenwelle 8, 8a keiner Wellendurchbiegung oder Verkippung und kann somit eng toleriert werden, was ebenfalls zu einem geräuscharmen Lauf und einer erhöhten Lebensdauer führt.
Die Ölpumpe 2 ist vorzugsweise als vormontierbare Baueinheit ausgebildet, die auch separat – vor ihrem Einbau ins Getriebegehäuse 3 – auf ihre Funktion geprüft werden kann. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Druckräume auch im Pumpengehäuse oder Teile der Pumpe, z. B. die Rotoren im Getriebegehäuse angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Ölpumpe
3: Getriebegehäuse
4: Pumpengehäuse
4a: Flansch
4b: Stirnfläche
4c: Lagerbohrung
5: Getriebebohrung
6: Planfläche
7: Befestigungsschraube
8: Pumpenwelle
9: Innenrotor
10: Augenrotor
11: Saugraum
12: Druckraum
13: Zahnradwelle
14: Zahnrad
15: erstes Lager
16: zweites Lager
17: Mitnahmering
s: Spalt

Claims

Vorrichtung (1) zum Antrieb einer Ölpumpe (2) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Pumpengehäuse (4), ein Getriebegehäuse (3), eine Pumpenwelle (8), eine mit der Pumpenwelle (8) drehfest verbundene, ein Zahnrad (14) aufweisende Zahnradwelle (13), die im Getriebegehäuse (3) gelagert und Teil einer Zahnradstufe ist, wobei • die Zahnradwelle (13) beiderseits des Zahnrades (14) gelagert ist, • die Zahnradwelle (13) in einem ersten Lager (15) gegenüber dem Getriebegehäuse (3) gelagert ist, • die Zahnradwelle (13) in einem zweiten Lager (16) im Pumpengehäuse (4) gelagert ist, • das Pumpengehäuse (4) in das Getriebegehäuse (3) eingesetzt ist, • die Zahnradwelle (13) pumpenseitig als Hohlwelle (13a) ausgebildet ist, • die Pumpenwelle (8) in die Hohlwelle (13a) hineinragt, • das Pumpengehäuse (4) eine Lagerbohrung (4c) aufweist und das stirnseitige Ende (13a) der Zahnradwelle (13) in dieser Lagerbohrung (4c) aufgenommen ist, und • die Pumpenwelle (8, 8a) mit der Hohlwelle (13a) form- oder kraftschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradwelle (13, 13a) in der Lagerbohrung (4c) über ein Nadellager (16) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlwelle (13a) stirnseitig ein Mitnahmering (17) mit einem Mitnahmeprofil eingesetzt ist, in welches die Pumpenwelle (8, 8a) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (4) zylindrisch ausgebildet und in eine zylindrische Bohrung (5) des Getriebegehäuses (3) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (4) einen Flansch (4a) aufweist, mit welchem das Pumpengehäuse (4) am Getriebegehäuse (3) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (4) eine Stirnfläche (4b) aufweist, welche an einer Planfläche (6) des Getriebegehäuses (3) anliegt und abgedichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (2) einen Saugraum (11), Pumpenrotoren (9, 10) und einen Druckraum (12) aufweist, dass die Pumpenrotoren (9, 10) im Pumpengehäuse (4) angeordnet sind und dass der Saugraum (11) und der Druckraum (12) im Getriebegehäuse (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (2) als vormontierbare und separat prüfbare Baueinheit ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (2) als Zahnradpumpe ausgebildet ist.