DE102016224898A1

DE102016224898A1 - Pumping device for an automatic transmission

Info

Publication number: DE102016224898A1
Application number: DE102016224898.7A
Authority: DE
Inventors: Raphael Zwick
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Eine Pumpeneinrichtung (100) für ein Automatikgetriebe umfasst eine Innenzahnradpumpe (110), Magnete (141) und einen Stator (120) für einen Elektromotor. Die Innenzahnradpumpe (110) umfasst ein Pumpengehäuse, ein außenverzahntes Pumpenrad (111) und ein mit diesem in Eingriff befindliches innenverzahntes Hohlrad (112), wobei das Hohlrad elektrisch antreibbar ist, indem dieses mit den Magneten (141) drehfest verbunden ist und von dem Stator (120) radial umgeben ist. Die Magneten (141) sind radial außerhalb einer Verzahnung (114) des Hohlrades angeordnet und Hohlrad (112) ist mittels einer Lagervorrichtung (130) radial gegenüber dem Stator (120) gelagert.An automatic transmission pump device (100) includes an internal gear pump (110), magnets (141), and a stator (120) for an electric motor. The internal gear pump (110) comprises a pump housing, an externally toothed impeller (111) and an internally toothed ring gear (112) meshing therewith, the ring gear being electrically driven by being rotationally fixed to the magnets (141) and by the stator (120) is surrounded radially. The magnets (141) are arranged radially outside a toothing (114) of the ring gear and ring gear (112) is mounted by means of a bearing device (130) radially opposite to the stator (120).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung für ein Automatikgetriebe, welche sowohl elektrisch als auch mechanisch antreibbar ist.The invention relates to a pump device for an automatic transmission, which is both electrically and mechanically driven.

Aus der DE 197 50 675 C1 ist eine Innenzahnradpumpe mit einem Pumpenrad und einem Hohlrad für ein Automatikgetriebe bekannt, bei welcher das Pumpenrad mechanisch von dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs und das Hohlrad mittels eines Elektromotors antreibbar ist. Hierbei ist konzentrisch zum Hohlrad ein Käfigläufer um das Hohlrad herum angeordnet, so dass Hohlrad und Käfigläufer den Rotor eines Elektromotors bilden. Konzentrisch zu diesem Rotor ist wiederum ein Stator um den Rotor angeordnet, wobei der Stator fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.From the DE 197 50 675 C1 For example, an internal gear pump with an impeller and a ring gear for an automatic transmission is known, in which the impeller is mechanically drivable by the internal combustion engine of the vehicle and the ring gear by means of an electric motor. In this case, a squirrel cage is arranged concentrically around the ring gear around the ring gear, so that ring gear and squirrel cage rotor form the rotor of an electric motor. Concentric with this rotor, in turn, a stator is arranged around the rotor, wherein the stator is fixedly connected to the transmission housing.

Der Vorteil einer solchen Pumpeneinrichtung liegt darin, dass durch einen zuschaltbaren elektrischen Antrieb der Innenzahnradpumpe über das Hohlrad die Fördermenge der Innenzahnradpumpe angehoben werden kann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu gering ist um über den Antrieb des Pumpenrades einen ausreichenden Volumenstrom zu erzeugen. Zudem benötigt eine Pumpeneinrichtung mit dieser Bauweise nicht mehr Bauraum in axialer Richtung als eine rein mechanisch angetriebene Innenzahnradpumpe, denn die zusätzlichen elektrischen Komponenten sind alle in radialer Erstreckung der Pumpeneinrichtung angeordnet.The advantage of such a pump device is that by a switchable electric drive of the internal gear pump via the ring gear, the flow rate of the internal gear pump can be raised when the speed of the engine is too low to generate a sufficient volume flow over the drive of the impeller. In addition, a pump device with this design requires no more space in the axial direction than a purely mechanically driven internal gear pump, because the additional electrical components are all arranged in the radial extent of the pump device.

Nachteilig bei der Lösung ist die konstruktive Anordnung des Hohlrades mit dem Käfigläufer, da keine radiale Abdichtung zum Stator vorgesehen ist. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe nachteilige beeinflusst. Darüber hinaus ist keine ausreichende Lagerung des Hohlrades oder des Käfigläufers vorgesehen, so dass der Käfigläufer den Stator berühren kann. Die Folge hiervon kann ein Funktionsausfall der Pumpeneinrichtung mit Beschädigungen des Hohlrades, des Käfigläufers und des Stators sein.A disadvantage of the solution is the structural arrangement of the ring gear with the squirrel cage, since no radial seal is provided to the stator. As a result, the efficiency of the internal gear pump is adversely affected. In addition, no sufficient storage of the ring gear or the squirrel cage is provided so that the squirrel cage can touch the stator. The consequence of this may be a malfunction of the pump device with damage to the ring gear, the squirrel cage and the stator.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Pumpeneinrichtung mit einer Innenzahnradpumpe mit einem elektrisch angetriebenen, als Rotor eines Elektromotors wirksamen Hohlrades zu schaffen, wobei die Pumpeneinrichtung bei geringem axialen Bauraumbedarf betriebssicher ist und einen guten Wirkungsgrad aufweist.The object underlying the invention is to provide a pump device with an internal gear pump with an electrically driven, effective as a rotor of an electric ring gear, wherein the pump device is reliable with low axial space requirement and has a good efficiency.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Demnach umfasst eine Pumpeneinrichtung für ein Automatikgetriebe eine Innenzahnradpumpe, Magnete und einen Stator für einen Elektromotor. Die Innenzahnradpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, ein außenverzahntes Pumpenrad und ein mit diesem in Eingriff befindliches innenverzahntes Hohlrad, wobei das Hohlrad elektrisch antreibbar ist, indem dieses mit den Magneten drehfest verbunden ist und von dem Stator radial umgeben ist. Die Magneten sind radial außerhalb einer Verzahnung des Hohlrades angeordnet.Accordingly, an automatic transmission pump device includes an internal gear pump, magnets, and a stator for an electric motor. The internal gear pump comprises a pump housing, an externally toothed impeller and an internally toothed ring gear engaged therewith, wherein the ring gear is electrically driven by this is rotatably connected to the magnet and is radially surrounded by the stator. The magnets are arranged radially outside a toothing of the ring gear.

Erfindungsgemäß weist die Pumpeneinrichtung eine Lagervorrichtung auf, mittels welcher das Hohlrad radial gegenüber dem Stator gelagert ist. Der Vorteil hiervon ist eine definierte Lagerung des Hohlrades gegenüber dem Stator, welche zudem eine Leckage des Betriebsmediums, üblicherweise Getriebeöl, aus der Innenzahnradpumpe hinaus reduziert oder verhindert.According to the invention, the pump device has a bearing device, by means of which the ring gear is mounted radially relative to the stator. The advantage of this is a defined bearing of the ring gear relative to the stator, which also reduces or prevents leakage of the operating medium, usually gear oil, from the internal gear pump addition.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Pumpenrad mittels einer Welle mechanisch antreibbar. Hierdurch erhält man einen kombinierten oder wahlweisen elektrischen und mechanischen Antrieb mit den oben genannten Vorteilen einer nach dem Stand der Technik beschriebenen Pumpeneinrichtung.In a preferred embodiment, the impeller is mechanically driven by means of a shaft. This results in a combined or optional electric and mechanical drive with the above-mentioned advantages of a pump device described in the prior art.

Vorteilhafterweise ist es möglich, dass die Magnete in Aussparungen im Hohlradmaterial angeordnet sind, wodurch das Hohlrad gleichzeitig in bauraumsparender Weise als Rotor eines Elektromotors wirksam ist. Zudem ist konzentrisch zum Hohlrad zwischen diesem und dem Stator als Lagervorrichtung eine hohlzylindrische Hülse aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff angeordnet ist, wobei das Hohlrad mit dessen zylindrischer Außenmantelfläche und die Hülse mit deren zylindrischer Innenmantelfläche ein hydrodynamisches Gleitlager bilden. Hierdurch wird zum einen durch eine definierte Lagerung des Hohlrades eine zuverlässige, betriebssichere Funktion erreicht und zum anderen wird die Leckage des Betriebsmediums insbesondere in radialer Richtung verhindert, so dass der Wirkungsgrad sich nicht gegenüber einer rein mechanisch angetriebenen Innenzahnradpumpe verringert.Advantageously, it is possible that the magnets are arranged in recesses in Hohlradmaterial, whereby the ring gear is effective at the same time in space-saving manner as a rotor of an electric motor. In addition, a hollow cylindrical sleeve made of a non-ferromagnetic material is arranged concentrically to the ring gear between this and the stator as a bearing device, wherein the ring gear with its cylindrical outer circumferential surface and the sleeve with its cylindrical inner circumferential surface form a hydrodynamic sliding bearing. As a result, on the one hand by a defined bearing of the ring gear a reliable, reliable operation is achieved and on the other hand, the leakage of the operating medium is prevented, in particular in the radial direction, so that the efficiency is not reduced compared to a purely mechanically driven internal gear pump.

Bevorzugt ist der Werkstoff der Hülse Aluminium oder ein Kunststoff. Ein zusätzlicher Effekt neben den nicht-ferromagnetischen Eigenschaften ist die geringe Dichte der Werkstoffe. Alternativ wäre auch die Verwendung von Edelstahl möglich, insbesondere bei korrosiven Medien.Preferably, the material of the sleeve is aluminum or a plastic. An additional effect in addition to the non-ferromagnetic properties is the low density of the materials. Alternatively, the use of stainless steel would be possible, especially for corrosive media.

Alternativ zu der Ausgestaltung mit der Hülse ist es bevorzugt möglich, dass die Magnete in einem hohlzylindrischen Magnetring angeordnet sind, wobei der Magnetring mehrere Magnete und einen Trägerring zur Aufnahme der Magnete umfasst. Die Magnete sind fest mit dem Trägerring verbunden. Das Hohlrad ist innerhalb des Magnetrings konzentrisch zu diesem angeordnet und drehfest mit diesem verbunden.As an alternative to the configuration with the sleeve, it is preferably possible for the magnets to be arranged in a hollow-cylindrical magnetic ring, wherein the magnetic ring comprises a plurality of magnets and a carrier ring for receiving the magnets. The magnets are firmly connected to the carrier ring. The Ring gear is disposed concentrically within the magnet ring to this and rotatably connected thereto.

Der Magnetring ist breiter als das Hohlrad und geht axial, d.h. in Richtung der Drehachsen des Pumpen- oder Hohlrades, auf beiden Seiten über die Breite des Hohlrades hinaus, wobei eine zylindrische Innenmantelfläche des Magnetrings auf jeder Seite des Hohlrades mit jeweils einer als Lagerabsatz ausgebildeten zylindrischen Außenmantelfläche des Pumpengehäuses ein hydrodynamisches Gleitlager bildet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch die entfallende Hülse ein Luftspalt zwischen dem Magnetring und dem Stator minimal sein kann, wodurch das Moment des Elektromotors höher ist als bei größerem Luftspalt. Zudem ist das Hohlrad über den Magnetring breit und solide gelagert.The magnetic ring is wider than the ring gear and is axially, i. in the direction of the axes of rotation of the pump or ring gear, on both sides beyond the width of the ring gear, wherein a cylindrical inner surface of the magnet ring on each side of the ring gear forms a hydrodynamic sliding bearing each with a designed as a bearing shoulder cylindrical outer surface of the pump housing. The advantage of this embodiment is that an air gap between the magnetic ring and the stator can be minimal due to the omitted sleeve, whereby the moment of the electric motor is higher than at a larger air gap. In addition, the ring gear on the magnetic ring is wide and solid.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass der Magnetring und das Hohlrad mittels einer Presspassung miteinander drehfest verbunden sind. Dies erfordert keine zusätzlichen Befestigungsmittel, ist verzugsfrei und betriebssicher. Alternativ oder zusätzlich hierzu wäre noch eine Klebeverbindung zwischen Magnetring und Hohlrad.In this context, it is provided that the magnetic ring and the ring gear are rotatably connected to each other by means of a press fit. This requires no additional fasteners, is distortion-free and reliable. Alternatively or in addition to this, there would still be an adhesive connection between magnet ring and ring gear.

Es ist außerdem möglich, dass der Magnetring so breit ist wie der Stator. Hierdurch wird das ganze mögliche Potenzial des Motormoments des Elektromotors genutztIt is also possible that the magnetic ring is as wide as the stator. As a result, the entire potential potential of the engine torque of the electric motor is used

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Magnete als ebene Platten ausgebildet und tangential um das Hohlrad herum angeordnet. Hierdurch erreicht man eine möglichst geringe radiale Ausdehnung des benötigten Bauraumes.In a preferred embodiment, the magnets are formed as flat plates and arranged tangentially around the ring gear. This achieves the lowest possible radial extent of the required installation space.

Alternativ hierzu ist es denkbar, die plattenförmigen Magnete sternförmig, d.h. radial anzuordnen. Hierdurch würde sich bei einem höheren radialen Bauraumbedarf das Motormoment erhöhen.Alternatively, it is conceivable that the plate-shaped magnets are star-shaped, i. to arrange radially. This would increase the engine torque at a higher radial space requirement.

Die Innenzahnradpumpe der Pumpeneinrichtung kann in zwei alternativen Ausgestaltungen entweder eine Sichel aufweisen oder als sichellose Innenzahnradpumpe, auch als Gerotorpumpe bezeichnet, ausgestaltet sein. So bietet die Innenzahnradpumpe mit Sichel Vorteile hinsichtlich Pulsation und Geräusch sowie Wirkungsgrad. Die Gerotorpumpe ist vorteilhaft hinsichtlich geringem radialem Bauraum und geringerem Fertigungsaufwand.The internal gear pump of the pump device can either have a sickle in two alternative embodiments or be designed as a sickle-free internal gear pump, also referred to as a gerotor pump. Thus, the internal gear pump with sickle offers advantages in terms of pulsation and noise as well as efficiency. The gerotor pump is advantageous in terms of small radial space and lower manufacturing costs.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Pumpengehäuse eine Bodenplatte und eine Deckelplatte, was Vorteile bezüglich der Montage bietet.In a further embodiment, the pump housing comprises a bottom plate and a cover plate, which offers advantages in terms of assembly.

Hierbei ist es möglich, dass die Deckelplatte und die Bodenplatte mittels eines Bolzens verbunden sind, wobei der Bolzen als feststehende Lagerwelle für das Pumpenrad ausgebildet ist. Somit sind zwei Funktionen in dem Lagerbolzen vereint, was eine geringere Teilezahl der Pumpeneinrichtung zum Vorteil hat.It is possible that the cover plate and the bottom plate are connected by a bolt, wherein the bolt is designed as a fixed bearing shaft for the impeller. Thus, two functions are combined in the bearing pin, which has a smaller number of parts of the pump device to the advantage.

Bevorzugt weist ein Automatikgetriebe eine oben beschriebene Pumpeneinrichtung auf, was Vorteile hinsichtlich Kosten, Bauraum, Getriebewirkungsgrad und Kraftstoffverbrauch hat. So ist es zum Beispiel möglich, dass das Getriebe mit nur einer Pumpe für einen Start-Stopp-Betrieb geeignet ist, da ein Druckaufbau bei Stillstand durch den elektrischen Antrieb der Innenzahnradpumpe über das Hohlrad erfolgen kann.Preferably, an automatic transmission to a pump device described above, which has advantages in terms of cost, space, transmission efficiency and fuel consumption. It is thus possible, for example, for the transmission to be suitable for start-stop operation with only one pump, since pressure build-up at standstill can be effected by the electric drive of the internal gear pump via the ring gear.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpenerrichtung werden anhand von Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the pumping device according to the invention will be illustrated with reference to drawings and described in more detail below.

Es zeigen

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung,
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung und
3 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung.

Show it

1 a schematic cross section through a first embodiment of a pump device according to the invention,
2 a schematic longitudinal section through a first embodiment of a pump device according to the invention and
3 a schematic longitudinal section through a second embodiment of a pump device according to the invention.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine Pumpeneinrichtung 100 als erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung. Unter einem Querschnitt ist eine Darstellung einer Schnittebene zu verstehen, auf welcher eine Drehachse einer Pumpe senkrecht steht. Die Pumpeneinrichtung 100 umfasst eine Pumpe, welche als Innenzahnradpumpe 110 ausgebildet ist, einen elektrischen Stator 120 für einen Elektromotor und eine Hülse 130. 1 shows a schematic representation of a cross section through a pump device 100 as the first embodiment of a pump device according to the invention. A cross section is to be understood as an illustration of a sectional plane on which an axis of rotation of a pump is perpendicular. The pump device 100 includes a pump which serves as an internal gear pump 110 is formed, an electric stator 120 for an electric motor and a sleeve 130 ,

Die Innenzahnradpumpe 110 umfasst ein Pumpenrad 111, welches um eine Drehachse A_P drehbar ist, und ein Hohlrad 112, welches um eine Drehachse A_H drehbar ist. Die Drehachsen A_H und A_P sind parallel angeordnet und um eine Exzentrizität e voneinander beabstandet. Eine Schnittlinie A-A für die Schnittdarstellung in 2 verläuft durch beide Drehachsen A_H und A_P. Das Pumpenrad 111 ist außenverzahnt bzw. weist eine Außenverzahnung 113 auf, und das Hohlrad 112 ist innenverzahnt, bzw. weist eine Innenverzahnung 114 auf. Die Innenverzahnung 114 und die Außenverzahnung 113 sind als Trochoidenverzahnungen oder solche Verzahnungen ausgebildet, bei welchen sich im zusammengebauten Zustand Dichtspalte zwischen Pumpenrad 111 und Hohlrad 112 an allen Zahnköpfen ausbilden und so eine Sichel entfallen kann, so dass die gezeigte Innenzahnradpumpe 110 als sichellose Innenzahnradpumpe ausgebildet ist. Eine sichellose Innenzahnradpumpe wird auch als Gerotorpumpe bezeichnet. Theoretisch kann die Innenzahnradpumpe aber auch als Sichelpumpe mit beispielsweise Evolventen-oder Zykloidenverzahnungen ausgebildet sein.The internal gear pump 110 includes an impeller 111 which is about a rotation axis A_P is rotatable, and a ring gear 112 which is about a rotation axis AH is rotatable. The axes of rotation AH and A_P are arranged in parallel and around an eccentricity e spaced apart. A cutting line AA for the sectional view in 2 passes through both axes of rotation AH and A_P , The impeller 111 is externally toothed or has an external toothing 113 on, and the ring gear 112 is internally toothed, or has an internal toothing 114 on. The internal toothing 114 and the external teeth 113 are designed as Trochoidenverzahnungen or such teeth in which in the assembled state sealing gaps between impeller 111 and ring gear 112 training on all tooth heads and so a sickle can be omitted, so that the shown internal gear pump 110 is designed as a sickle-free internal gear pump. A circleless internal gear pump is also referred to as a gerotor pump. Theoretically, the internal gear pump can also be designed as a sickle pump with, for example, involute or cycloid gears.

Das Hohlrad 112 ist konzentrisch zu dessen Drehachse A_H von dem elektrischen Stator 120 umschlossen. In dem Hohlrad 112 sind radial außerhalb der Innenverzahnung 114 in Aussparungen auf dem ganzen Umfang des Hohlrades 112 mehrere Magnete 141 angeordnet und zumindest drehfest mit diesem verbunden. In Verbindung mit den Magneten 141 bildet das Hohlrad 112 einen Rotor für den elektrischen Stator 120, so dass das Hohlrad 112 und der Stator 120 einen Elektromotor bilden und das Hohlrad 112 über den Stator 120 mit elektrischer Energie angetrieben werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde nur ein Magnet 141 mit einem Bezugszeichen versehen. In dem ausgeführten Beispiel bilden der Stator 120 und das mit den Magneten 141 bestückte und daher Rotorwirksame Hohlrad 112 einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor).The ring gear 112 is concentric with its axis of rotation AH from the electric stator 120 enclosed. In the ring gear 112 are radially outside the internal teeth 114 in recesses on the entire circumference of the ring gear 112 several magnets 141 arranged and at least rotatably connected thereto. In conjunction with the magnets 141 forms the ring gear 112 a rotor for the electric stator 120 so that the ring gear 112 and the stator 120 form an electric motor and the ring gear 112 over the stator 120 can be powered by electrical energy. For clarity, only a magnet 141 provided with a reference numeral. In the example performed form the stator 120 and that with the magnets 141 fitted and therefore rotor effective ring gear 112 a brushless DC motor (BLDC motor).

Konzentrisch zur Drehachse A_H ist zwischen dem Hohlrad 122 und dem Stator 120 eine Hülse 130 angeordnet. Der Außendurchmesser des Hohlrades 112 bzw. der Außenmantelfläche 117 des Hohlrades und der Innendurchmesser der Hülse 130 bzw. der Innenmantelfläche 131, sind hierbei so gewählt, dass ein dem Radialspiel entsprechender Gleitlagerspalt 132 ausreichend dimensioniert ist, um im Betrieb den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zu gewährleisten. Damit ist das Hohlrad 112 betriebssicher gelagert und ein Abfluss des Betriebsmediums in radialer Richtung nach außen wird verhindert. Aus der Fachliteratur bekannt ist ein Radialspiel, welches sich als Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Hohlrades und dem Innendurchmesser der Hülse errechnet und welches beispielsweise für eine Stahl-Aluminium-Paarung im Bereich vom 0,001- bis 0,0025-fachen des Außendurchmessers des Hohlrades betragen soll. Der Außendurchmesser der Hülse 130 kann so gewählt werden, dass diese in einer Presspassung in den Stator 120 eingesetzt wird, so dass die Hülse 130 innerhalb des Stators 120 an diesem befestigt ist. Alternativ hierzu ist es möglich, die Hülse 130 mit einem Befestigungsmittel, z.B. Kleben, Schrauben, am Stator 120 zu befestigen.Concentric to the axis of rotation AH is between the ring gear 122 and the stator 120 a sleeve 130 arranged. The outer diameter of the ring gear 112 or the outer circumferential surface 117 the ring gear and the inner diameter of the sleeve 130 or the inner circumferential surface 131 , Here are chosen so that a radial clearance corresponding slide bearing gap 132 Sufficiently dimensioned to ensure the construction of a hydrodynamic lubricating film during operation. This is the ring gear 112 stored reliable and drainage of the operating medium in the radial direction to the outside is prevented. From the specialist literature is known a radial clearance, which is calculated as the difference between the outer diameter of the ring gear and the inner diameter of the sleeve and which should be, for example, for a steel-aluminum pairing in the range of 0.001 to 0.0025 times the outer diameter of the ring gear , The outer diameter of the sleeve 130 can be chosen so that these in a press fit into the stator 120 is inserted so that the sleeve 130 inside the stator 120 attached to this. Alternatively, it is possible the sleeve 130 with a fastener, eg gluing, screws, on the stator 120 to fix.

Die Wandstärke der Hülse 130, die sich als Hälfte der Differenz zwischen deren Außen- und Innendurchmesser errechnet, bestimmt den Abstand zwischen dem als Rotor wirksamen Hohlrad 112 und dem Stator 120 und ist mit einer möglichst geringen Wandstärke ausgeführt, um den magnetischen Kreis zwischen Rotor bzw. Hohlrad 112 und Stator 120 so wenig wie möglich zu schwächen.The wall thickness of the sleeve 130 , which calculates as half of the difference between its outer and inner diameter, determines the distance between the ring gear acting as a rotor 112 and the stator 120 and is designed with the smallest possible wall thickness to the magnetic circuit between the rotor and ring gear 112 and stator 120 to weaken as little as possible.

Aufgrund besagten magnetischen Kreises in dem von Stator 120 und Hohlrad 112 gebildeten Elektromotor ist die Hülse 130 aus einem nicht-magnetischen Werkstoff hergestellt, wie beispielsweise Kunststoff oder ein nicht - ferromagnetisches Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Edelstahl.Due to said magnetic circuit in the stator 120 and ring gear 112 formed electric motor is the sleeve 130 made of a non-magnetic material, such as plastic or a non-ferromagnetic metal, such as aluminum or stainless steel.

Das Pumpenrad 111 ist um einen Lagerbolzen 157 drehbar gelagert und mittels einer nicht gezeigten Welle mechanisch antreibbar. Alternativ hierzu kann das Pumpenrad 111 auch auf der nicht gezeigten Welle angeordnet und mit dieser drehbar gelagert sein. Somit ist die Innenzahnradpumpe 110 elektrisch oder mechanisch antreibbar. Um ein Blockieren bei einem elektrischen Antrieb des Hohlrades 112 zu vermeiden ist hierbei ein Freilauf zwischen der Welle und dem Pumpenrad 111 vorzusehen. Es ist aber auch denkbar die Innenzahnradpumpe 110 bzw. das Hohlrad 112 ausschließlich elektrisch anzutreiben, was eine freie räumliche Anordnung der Innenzahnradpumpe in einem Automatikgetriebe erlauben würde. Der Vorteil dieses konzentrischen Antriebs ist ein geringer Bauraumbedarf in axialer Richtung.The impeller 111 is about a bearing pin 157 rotatably mounted and mechanically driven by a shaft, not shown. Alternatively, the impeller 111 Also be arranged on the shaft, not shown, and rotatably supported therewith. Thus, the internal gear pump 110 electrically or mechanically drivable. To block in an electric drive of the ring gear 112 To avoid this is a freewheel between the shaft and the impeller 111 provided. But it is also conceivable the internal gear pump 110 or the ring gear 112 exclusively to drive electrically, which would allow a free spatial arrangement of the internal gear pump in an automatic transmission. The advantage of this concentric drive is a small space requirement in the axial direction.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt A-A durch die erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung 100, wobei in dieser Ansicht auch ein Pumpengehäuse 150 gezeigt ist. Das Pumpengehäuse 150 umfasst eine Deckelplatte 151 und eine Bodenplatte 154. Die Deckelplatte 151 weist eine Anlauffläche 161 und die Bodenplatte 154 eine Anlauffläche 162 auf, wobei die beiden Anlaufflächen 161 und 162 im zusammengebauten Zustand der Pumpeneinrichtung 100 dem Hohlrad 112 zugewandt sind. In der Anlauffläche 161 sind als Vertiefungen eine Saugniere 153 und eine Druckniere 152 ausgebildet. Gegenüberliegend, auf der anderen Seite des Hohlrades 112 und des nicht gezeigten Pumpenrades sind in der Anlauffläche 162 als Vertiefungen eine Saugniere 156 und eine Druckniere 155 ausgebildet. 2 shows a schematic representation of a longitudinal section AA by the pump device according to the invention 100 , in this view also a pump housing 150 is shown. The pump housing 150 includes a cover plate 151 and a bottom plate 154 , The cover plate 151 has a contact surface 161 and the bottom plate 154 a contact surface 162 on, with the two contact surfaces 161 and 162 in the assembled state of the pump device 100 the ring gear 112 are facing. In the run-up area 161 are as depressions a Saugniere 153 and a print kidney 152 educated. Opposite, on the other side of the ring gear 112 and the impeller not shown are in the contact surface 162 as wells a Saugniere 156 and a print kidney 155 educated.

Zentrisch zur Drehachse A_H des Hohlrades 112 ist an der Deckelplatte 151 auf der Seite der Anlauffläche 161 ein kreis- bzw. zylinderförmiger Zentrierabsatz 158 ausgebildet. An der Bodenplatte 154 ist zentrisch zur Drehachse A_H auf der Seite der Anlauffläche 162 ein kreis- bzw. zylinderförmiger Zentrierabsatz 159 ausgebildet. Hierdurch sind beide Anlaufflächen 162 und 162 kreisförmig gestaltet. Im zusammengebauten Zustand der Pumpeneinrichtung 100 ist die Hülse 130 über beide Zentrierabsätze 158 und 159 geschoben, wodurch Deckelplatte 151 und Bodenplatte 154 voneinander parallel beabstandet sind. Die Breite der Hülse 130 ist unter Berücksichtigung der Längen der Zentrierabsätze 158 und 159 so gewählt, dass sich ein Abstand der Anlaufflächen 161 und 162 ergibt, welcher um das Maß eines Axialspalts 164 größer ist als die Hohlradbreite b_H. In bekannten Gerotorpumpen beträgt eine Breite b_A des Axialspalts 164 0,02 bis 0,06 Millimeter. Die Hülse 130 hat neben ihrer Funktion als Teil eines hydrodynamischen Gleitlagers eine Dichtwirkung gegen einen Verlust des Betriebsmediums in radialer Richtung. Die Deckelplatte 151 und die Bodenplatte 162 haben eine Dichtwirkung gegen einen Verlust des Betriebsmediums in axialer Richtung.Centric to the axis of rotation AH of the ring gear 112 is on the cover plate 151 on the side of the contact surface 161 a circular or cylindrical centering shoulder 158 educated. At the bottom plate 154 is centric to the axis of rotation AH on the side of the contact surface 162 a circular or cylindrical centering shoulder 159 educated. As a result, both contact surfaces 162 and 162 designed circular. In the assembled state of the pump device 100 is the sleeve 130 over both centering heels 158 and 159 pushed, creating cover plate 151 and bottom plate 154 spaced apart from each other in parallel. The width of the sleeve 130 is taking into account the lengths of the centering heels 158 and 159 chosen so that a distance of contact surfaces 161 and 162 results, which by the measure of an axial gap 164 is greater than the ring gear width bra , In known gerotor pumps is a width B_a of the axial gap 164 0.02 to 0.06 millimeters. The sleeve 130 In addition to its function as part of a hydrodynamic sliding bearing has a sealing effect against a loss of the operating medium in the radial direction. The cover plate 151 and the bottom plate 162 have a sealing effect against a loss of the operating medium in the axial direction.

In der Deckelplatte 151 und der Bodenplatte 154 ist ein Lagerbolzen 157 angeordnet, auf dem das Pumpenrad drehbar gelagert sein kann. Zusätzlich ist es möglich, dass mittels des Lagerbolzens 157 die Deckelplatte 151 und die Bodenplatte 154 gegen die Hülse 130 gespannt werden, wodurch das Pumpengehäuse 150 zusammengehalten wird. Der Stator 120 ist mittelbar oder unmittelbar drehfest mit dem Pumpengehäuse 150 verbunden.In the cover plate 151 and the bottom plate 154 is a bearing pin 157 arranged on which the impeller can be rotatably mounted. In addition, it is possible that by means of the bearing pin 157 the cover plate 151 and the bottom plate 154 against the sleeve 130 be stretched, causing the pump housing 150 is held together. The stator 120 is indirectly or directly against rotation with the pump housing 150 connected.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt durch eine Pumpeneinrichtung 200 als zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung. Die Pumpeneinrichtung 200 umfasst eine Innenzahnradpumpe 210, einen Magnetring 240 und einen Stator 220. Die Innenzahnradpumpe 210 umfasst ein Pumpengehäuse 250, ein Hohlrad 212 und ein nicht in dieser Darstellung sichtbares Pumpenrad. 3 shows a schematic representation of a longitudinal section through a pump device 200 as a second embodiment of a pump device according to the invention. The pump device 200 includes an internal gear pump 210 , a magnetic ring 240 and a stator 220 , The internal gear pump 210 includes a pump housing 250 , a ring gear 212 and an impeller not visible in this illustration.

Das Pumpengehäuse 250 umfasst eine Deckelplatte 251 und eine Bodenplatte 254. An ihrer dem Hohlrad 212 zugewandten Seite weist die Deckelplatte 251 einen zylindrischen Lagerzapfen 258 auf, an dessen Ende eine kreisförmige Anlauffläche 261 ausgebildet ist. In der Anlauffläche 261sind als Vertiefungen eine Druckniere 252 und eine Saugniere 253 ausgebildet. Die Bodenplatte 254 weist an ihrer dem Hohlrad 212 zugewandten Seite einen zylindrischen Lagerzapfen 259 auf, an dessen Ende eine kreisförmige Anlauffläche 262 ausgebildet ist. In der Anlauffläche 262sind als Vertiefungen eine Druckniere 255 und eine Saugniere 256 ausgebildet. Die Drucknieren 252 und 255 und die Saugnieren 253 und 256 sind beiderseits des Hohlrades 212 gegenüberliegend angeordnet. Deckelplatte 251 und Bodenplatte 254 sind mittels nicht dargestellten Befestigungsmitteln wie beispielsweise Schrauben miteinander fest verbunden. Der Stator 220 ist zumindest drehfest mit mindestens der Bodenplatte 252 oder der Deckelplatte 251 verbunden. Ein nicht gezeigter Lagerbolzen als Lagerung für ein Pumpenrad ist auch hier optional möglich.The pump housing 250 includes a cover plate 251 and a bottom plate 254 , At her the ring gear 212 facing side, the cover plate 251 a cylindrical bearing journal 258 on, at the end of a circular approach surface 261 is trained. In the contact surface 261 are depressions as a pressure kidney 252 and a suckling kidney 253 educated. The bottom plate 254 has at its the ring gear 212 facing side a cylindrical bearing journal 259 on, at the end of a circular approach surface 262 is trained. In the contact surface 262 are depressions as a pressure kidney 255 and a suckling kidney 256 educated. The print kidneys 252 and 255 and the sucklings 253 and 256 are on both sides of the ring gear 212 arranged opposite. cover plate 251 and bottom plate 254 are firmly connected by means not shown fastening means such as screws. The stator 220 is at least rotationally fixed with at least the bottom plate 252 or the cover plate 251 connected. A bearing pin, not shown, as a bearing for a pump wheel is also optionally possible here.

Analog zu der Anordnung in der Pumpeneinrichtung 100 in 1 und 2 ist der Stator 220 konzentrisch zu einer Drehachse A_H des Hohlrades 212 und damit konzentrisch zum Hohlrad 212 selbst um dieses herum angeordnet. Ebenfalls konzentrisch zur Drehachse A_H ist der Magnetring 240 radial zwischen dem Hohlrad 212 und dem Stator 220 angeordnet. Der Magnetring 240 umfasst einen Trägerring 242, in welchem mehrere Magnete 241 angeordnet sind, welche fest mit dem Trägerring 242 verbunden sind. Der Magnetring 240 ist zumindest drehfest mit dem Hohlrad 212 verbunden, im gezeigten Beispiel ist der Magnetring 240 auf das Hohlrad aufgeschrumpft. Alternativ könnte der Magnetring auch mit dem Hohlrad verschweißt oder verklebt sein. Eine weitere Variante wäre eine einstückige Ausführung von Magnetring und Hohlrad.Analogous to the arrangement in the pump device 100 in 1 and 2 is the stator 220 concentric to a rotation axis AH of the ring gear 212 and thus concentric with the ring gear 212 even arranged around this. Also concentric to the axis of rotation AH is the magnet ring 240 radially between the ring gear 212 and the stator 220 arranged. The magnetic ring 240 includes a carrier ring 242 in which several magnets 241 are arranged, which firmly with the carrier ring 242 are connected. The magnetic ring 240 is at least rotationally fixed with the ring gear 212 connected, in the example shown is the magnetic ring 240 shrunk onto the ring gear. Alternatively, the magnetic ring could also be welded or glued to the ring gear. Another variant would be a one-piece design of magnetic ring and ring gear.

Der Magnetring 240 weist eine Magnetringbreite b_MR auf, welche größer ist als eine Hohlradbreite b_H und steht beidseitig über das Hohlrad 212 hervor. Der Innendurchmesser des Magnetrings 240 und der Außendurchmesser der Lagerzapfen 258 und 259 sind so gewählt, dass ein sich aus deren Differenz ergebender Gleitlagerspalt 231 bzw. 232 so dimensioniert ist, dass im Betrieb der Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zu gewährleistet ist. Somit ist das Hohlrad 212 über den mit diesem fest verbundene Magnetring 240 an Deckelplatte 251 und Bodenplatte 252 gleitgelagert. Der Gleitlagerspalt 231 bzw. 232 stellt einen hydraulischen Widerstand und damit eine dynamische Dichtung für das in der Pumpe unter Druck stehende Betriebsmedium dar, auch wenn prinzipbedingt ein gewisser Volumenstrom des Betriebsmediums durch den Gleitlagerspalt 231 bzw. 232 entweichen kann. Durch diese beidseitige Lagerung kann eine Hülse wie bei der Pumpeneinrichtung 100 entfallen, so dass ein Luftspalt 225 zwischen einer Innenkontur 222 des Stators 220 und einer Außenmantelfläche 244 möglichst klein ist, wodurch das Motormoment der den Stator 220 und einen als Rotor wirksamen Magnetring 240 umfassenden elektrischen Maschine erhöht wird. Die Größe des Gleitlagerspalts wird wie unter 1 beschreiben berechnet.The magnetic ring 240 has a magnetic ring width b_MR which is larger than a ring gear width bra and is on both sides of the ring gear 212 out. The inner diameter of the magnet ring 240 and the outer diameter of the journals 258 and 259 are chosen so that a resulting from their difference sliding bearing gap 231 and 232 is dimensioned so that during operation, the structure of a hydrodynamic lubricant film is ensured. Thus, the ring gear 212 over the fixed with this magnetic ring 240 on cover plate 251 and bottom plate 252 plain bearing. The sliding bearing gap 231 or 232 represents a hydraulic resistance and thus a dynamic seal for the operating medium in the pump under pressure, even if, in principle, a certain volume flow of the operating medium through the sliding bearing gap 231 and 232 can escape. Through this two-sided storage, a sleeve as in the pump device 100 omitted, leaving an air gap 225 between an inner contour 222 of the stator 220 and an outer circumferential surface 244 as small as possible, causing the engine torque of the stator 220 and a magnetic ring acting as a rotor 240 comprehensive electrical machine is increased. The size of the sliding bearing gap is as below 1 describe calculated.

Die Ausgestaltung mit einem Magnetring 240 bietet zudem den Vorteil, dass bei einer Magnetringbreite b_MR über die Hohlradbreite b_H hinaus durch die mögliche Vergrößerung der Masse an Magneten 241 bei gleichzeitiger Anpassung der Breite des Stators 220 an die Magnetringbreite b_MR das Motormoment der elektrischen Maschine ebenfalls gesteigert werden kann.The design with a magnetic ring 240 also offers the advantage that with a magnetic ring width b_MR over the ring gear width bra beyond the possible increase in the mass of magnets 241 while adjusting the width of the stator 220 to the magnetic ring width b_MR The engine torque of the electric machine can also be increased.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Pumpeneinrichtungpump means
110110: InnenzahnradpumpeInternal gear pump
111111: Pumpenradimpeller
112112: Hohlradring gear
113113: Außenverzahnung PumpenradExternal toothing impeller
114114: Innenverzahnung HohlradInternal toothed ring gear
117 117: Außenmantelfläche HohlradOuter shell surface ring gear
120120: Statorstator
130130: Hülseshell
131131: Innenmantelfläche HülseInner circumferential surface sleeve
132132: Gleitlagerspaltslide bearing
141141: Magnetmagnet
150150: Pumpengehäusepump housing
151151: Deckelplattecover plate
152152: Drucknierepressure kidney
153153: Saugnieresuction kidney
154154: Bodenplattebaseplate
155155: Drucknierepressure kidney
156156: Saugnieresuction kidney
157157: Lagerbolzenbearing bolt
158158: Zentrierabsatzcentering
159159: Zentrierabsatzcentering
161161: Anlaufflächeapproach surface
162162: Anlaufflächeapproach surface
164164: Axialspaltaxial gap
200200: Pumpeneinrichtungpump means
210210: InnenzahnradpumpeInternal gear pump
212212: Hohlradring gear
220220: Statorstator
222222: Innenkontur StatorInner contour of the stator
225225: Luftspaltair gap
232232: Gleitlagerspaltslide bearing
233233: Gleitlagerspaltslide bearing
240240: Magnetringmagnetic ring
241241: Magnetmagnet
242242: Trägerringsupport ring
243243: Innenmantelfläche MagnetringInner lateral surface magnetic ring
244244: Außenmantelfläche MagnetringOuter jacket surface magnetic ring
250250: Pumpengehäusepump housing
251251: Deckelplattecover plate
252252: Drucknierepressure kidney
253253: Saugnieresuction kidney
254254: Bodenplattebaseplate
255255: Drucknierepressure kidney
256256: Saugnieresuction kidney
258258: Lagerzapfenpivot
259259: Lagerzapfenpivot
261261: Anlaufflächeapproach surface
262262: Anlauffläche approach surface
A-AA-A: Schnittlinieintersection
A_HAH: Drehachse HohlradRotary shaft ring gear
A_PA_P: Drehachse PumpenradRotary axis impeller
b_AB_a: Axialspaltaxial gap
b_Hbra: HohlradbreiteHohlradbreite
b_MRb_MR: MagnetringbreiteMagnetic ring width
ee: Exzentrizitäteccentricity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19750675 C1 [0002]

Claims

An automatic transmission pump device (100, 200) comprising a pump gear (110, 210), magnets (141, 241) and a stator (120) for an electric motor, the internal gear pump comprising a pump housing (150, 250), an external gear Impeller (111) and an internally toothed ring gear (112, 212) in engagement therewith, wherein the ring gear is electrically driven by this is rotatably connected to the magnets (141, 241) and radially surrounded by the stator (120, 220) is, wherein the magnets (141, 241) are arranged radially outside of a toothing (114) of the ring gear, characterized in that the pump device (100, 200) has a bearing device (130, 240), by means of which the ring gear (112, 212 ) is mounted radially relative to the stator (120, 220).

Pump device after Claim 1 , characterized in that the impeller (111) is mechanically driven by means of a shaft.

Pump device after Claim 1 or 2 , characterized in that the magnets (141) are arranged in recesses in the Hohlradmaterial and concentric with the ring gear (112) between this and the stator (120) as a bearing device, a hollow cylindrical sleeve (130) made of a non-ferromagnetic material is arranged the ring gear (112) with its cylindrical outer lateral surface (117) and the sleeve (130) with its cylindrical inner lateral surface (131) form a hydrodynamic sliding bearing.

Pump device after Claim 3 , characterized in that the material of the sleeve (130) is aluminum or a plastic.

Pump device after Claim 1 or 2 , characterized in that the magnets (241) in a hollow cylindrical magnet ring (240) are arranged, the magnetic ring (240) comprising a plurality of magnets (241) and a support ring (242) for receiving the magnets, wherein the ring gear (212) within the Magnet ring (240) arranged concentrically therewith, being connected to it in a rotationally fixed manner, wherein the bearing device is formed such that the magnetic ring (240) is wider than the ring gear (212) and extends axially on both sides across the width of the ring gear (212), wherein a cylindrical inner lateral surface (243) of the magnetic ring (240) forms a hydrodynamic sliding bearing on each side of the ring gear (212), each with a cylindrical outer lateral surface of the pump housing (250) designed as a bearing shoulder (258, 259).

Pump device after Claim 5 , characterized in that the magnetic ring (240) and the ring gear (212) are rotatably connected to each other by means of a press fit.

Pump device after Claim 5 or 6 , characterized in that the magnetic ring (240) is as wide as the stator (220).

Pump device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnets (141, 241) are formed as flat plates and are arranged tangentially around the ring gear (112, 212).

Pump device according to one of the preceding claims, characterized in that the internal gear pump (110, 210) has a sickle or is designed as a gerotor pump.

Pump device after Claim 9 , characterized in that the pump housing (250) comprises a bottom plate (254) and a cover plate (251).

Pump device after Claim 10 , characterized in that the cover plate (151) and the bottom plate (154) by means of a bolt (157) are connected, wherein the bolt (157) is designed as a fixed bearing shaft for the impeller (111).

Automatic transmission with a pump device (100, 200) according to one of the preceding claims.