WO2000039465A1

WO2000039465A1 - Pumpenanordnung mit zwei hydropumpen

Info

Publication number: WO2000039465A1
Application number: PCT/EP1999/009995
Authority: WO
Inventors: Egon Birkenmaier; Günter Fischer
Original assignee: Mannesmann Rexroth Ag
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2000-07-06
Also published as: EP1141551B1; US6579070B1; ATE226283T1; EP1141551A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, die eine Flügelzellenpumpe und eine gemeinsam mit dieser angetriebene zweite Hydropumpe umfaßt. Die Flügelzellenpumpe besitzt einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume zwischen den Flügeln und zweite, rückwärtige Druckräume hinter den Flügeln vergrößern, und einen Druckbereich, in dem sich die Druckräume verkleinern und in dem die Druckräume fluidisch mit einem Druckausgang verbunden sind. Diese Flügelzellenpumpe ist insbesondere dafür vorgesehen, um Stellzylinder eines hydromechanischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit Druckfluid unter verhältnismäßig hohem Druck zu versorgen. Die zweite Hydropumpe besitzt zwangsgeführte Verdrängerelemente und ist zur Druckfluidversogung eines Kreislaufs mit einem verhältnismäßig niedrigen Systemdruck, insbesondere eines Schmierölkreislaufes des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Damit die Flügelzellenpumpe auch bei niedrigen Außentemperaturen und hochviskosem Druckfluid schon bei niedrigen Antriebsdrehzahlen zu fördern beginnt, sind gemäß der Erfindung die rückwärtigen Druckräume der Flügelzellenpumpe im Saugbereich mit dem Druckausgang der zweiten Hydropumpe verbunden.

Description

Beschreibung

Pumpenanordnung mit zwei Hydropumpen

5 Die Erfindung geht aus von einer Pumpenanordnung, die gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Flugelzellenpumpe, die insbesondere für die Versorgung von Stelizylindern eines hydromechanischen Getπebes eines Kraftfahrzeugs mit einer Druckfluid unter hohem Druck dienen soll, und eine zweite Hydropumpe umfaßt, deren Verdrängerelemente zwangsgeführt sind und die zur Versorgung

I O eines Kreislaufes mit einem niedrigen Systemdruck, insbesondere eines

Schmierölkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mit dem Druckfluid dient. Die beiden Hydropumpen arbeiten also mit demselben Betriebsmedium.

Eine Pumpenanordnung, die eine Flugelzellenpumpe und eine zweite Hydropum- 15 pe umfaßt, deren Verdrängerelemente zwangsgeführt sind, ist schon aus der EP 0 128 969 A1 bekannt. Dort dient der Ölstrom der Flugelzellenpumpe zur Druckmittelversorgung einer Servolenkung. Die zweite Hydropumpe ist eine Radialkolbenpumpe, deren Ölstrom für eine Einrichtung zur Niveauregulierung des Fahrzeugs dient. Die beiden Hydropumpen der bekannten Pumpenanordnung be- 20 finden sich in zwei Druckfiuidkreisläufen, die nur den Olvorratsbehälter gemeinsam haben.

Eine Flugelzellenpumpe besitzt ganz allgemein einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume zwischen den Flügeln und zweite, rückwärtige Druckräume 25 hinter den Flügeln vergrößern und dabei Druckfluid aufnehmen. In einem Druckbereich verkleinern sich die Druckräume, wodurch Druckfluid zu einem Druckausgang verdrängt wird. Für eine einwandfreie Funktion einer Flugelzellenpumpe ist es notwendig, daß die in radialen Schlitzen eines Rotors geführten Flügel außen an einem Hubring anliegen. Für eine solche Anlage werden Fliehkräfte ausge- nutzt, die an den Flügeln angreifen und für deren Wirkung ein weitgehender Druckausgleich zwischen der am Hubring anliegenden Vorderseite und der Rückseite der Flügel in den Schlitzen Voraussetzung ist. Durch die Verbindung auch der rückwärtigen Druckräume im Druckbereich mit dem Druckausgang der Pumpe ist diese Voraussetzung gegeben. Im Saugbereich sind üblicherweise sowohl die ersten Druckräume als auch die zweiten Druckräume mit dem Saugeingang der Flugelzellenpumpe verbunden, so daß in ihnen wiederum gleiche Drücke herrschen.

Die für das Anlegen der Flügel an den Hubring notwendigen Fliehkräfte sind um so größer, je höher die mit sinkender Temperatur zunehmende Viskosität des Druckfluids ist. Dies bedeutet, daß eine Flugelzellenpumpe üblicher Bauart erst bei einer um so höheren Drehzahl zu fördern beginnt, je tiefer die Temperatur des Druckfluids ist. Insbesondere kann das Motoren- und Getriebeöl eines Kraftfahr- zeugs, insbesondere eines Ackerschleppers, bei tiefen Umgebungstemperaturen so zähflüssig werden, daß die Flugelzellenpumpe erst bei nicht akzeptablen hohen Drehzahlen zu arbeiten beginnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen und damit hoher Viskosität des Druckfluids ein einwandfreier Betrieb möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Pumpenanordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die rückwärtigen Druckräume der Flugelzellenpumpe im Saugbereich mit dem Druckausgang der zweiten Hydropumpe verbunden sind. Da die Verdrängerelemente der zweiten Hydropumpe zwangsgeführt sind, beginnt die zweite Hydropumpe unabhängig von der Viskosität des Druckfluids zu fördern, wenn sie angetrieben wird. Der sich an ihrem Druckausgang aufbauende Druck steht dann auch in den rückwärtigen Druckräumen der Flugelzellenpumpe an und erzeugt an den Flügeln eine Kraft, die die Flügel zusätzlich zur Fliehkraft radial nach außen an den Hubring drückt. Der Systemdruck in dem Kreislauf, der von der zweiten Hydro- pumpe versorgt wird, ist relativ niedrig, kann z.B. im Bereich von 5 bar liegen. Die Reibkraft zwischen den Flügeln und dem Hubring erhöht sich deshalb im Saugbereich der Flugelzellenpumpe nur wenig, so daß der Verschleiß an diesen Teilen weiterhin gering bleibt.

Aus der DE-AS 17 28 276 ist zwar schon eine zwei Hydropumpen umfassende Pumpenanordnung bekannt, bei der die rückwärtigen Druckräume an den Flügeln einer ersten, als Flugelzellenpumpe ausgebildeten Hydropumpe in deren Saugbereich mit dem Druckausgang der zweiten Hydropumpe verbunden sind. Allerdings ist hier auch die zweite Hydropumpe eine Flugelzellenpumpe, die bei hochvisko- sem Druckfluid versagt, so daß bei der aus der DE-AS 17 28 276 bekannten Pumpenanordnung das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht beseitigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So ist die Flugelzellenpumpe bevorzugt eine solche mit einem variablen Verdrängungsvolumen, da dadurch der Verbrauch an nicht nutzbarer Energie im Vergleich zu einer Flugelzellenpumpe mit einem konstanten Verdrängungsvolumen redu- ziert werden kann. Da es insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen neben dem sparsamen Umgang mit der Primärenergie in hohem Maße auch darauf ankommt, daß die Einzelkomponenten preisgünstig sind, ist die Flugelzellenpumpe gemäß Patentanspruch 3 vorteilhafterweise direktgesteuert und geht bei Erreichen eines eingestellten Maximaldrucks mit ihrem Verdrängungsvolumen so weit zurück, daß bei dem Maximaldruck nur noch die geringe, durch interne Leckage verlorengehende Menge ersetzt wird. Die Verlustleistung, die dann durch das Produkt aus dem Maximaldruck und der Leckagemenge gegeben ist, ist gering, weil die Leckagemenge gering ist.

Die zweite Hydropumpe ist vorteilhafterweise eine Zahnradpumpe, insbesondere eine füllstücklose Innenzahnradpumpe, die leise arbeitet, in der Herstellung günstig ist und die sich auch von ihrem Aufbau her so gestalten läßt, daß sie ohne großen Aufwand mit der Flugelzellenpumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden kann, wie dies im Patentanspruch 6 angegeben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Baueinheit finden sich in den weiteren untergeordneten Patentansprüchen.

Drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel in mehr schaltplanmäßiger Form,

Figur 2 einen die Achse der Antriebswelle einschließenden Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem die Flugelzellenpumpe und die zweite als Innenzahnradpumpe ausgebildete Hydropumpe zu einer Baueinheit mit einem gemeinsamen gehäusefesten Steuerteil zusammengefaßt sind,

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie lll-lll aus Figur 2,

Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Figur 2,

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Figur 2,

Figur 6 einen die Achse der Antriebswelle einschließenden Längsschnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel, das sich vom zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen in der Ausbildung der Steuernuten und in der Anordnung der Druckanschlüsse im Steuerteil unterscheidet, Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie Vll-Vll aus Figur 6, 5 Figur 8 einen Längschnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel entlang der Linie

VIM-VMI der Figur 7, Figur 9 eine Ansicht auf die flügeizellenpumpenseitige Stirnseite des Steuerteils und Figur 10 eine Ansicht des Steuerteiis in Richtung der beiden parallelen Druckan- I O Schlüsse.

Gemäß Figur 1 saugen eine Flugelzellenpumpe 10 über einen Saugeingang 11 und eine zweite Hydropumpe 12, die z.B. als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist, deren Radialkolben unter Federdruck an einem Exzenter anliegen, über einen

15 Saugeingang 13 Druckfluid aus einem Tank 14 an, der durch das Gehäuse des Getriebes eines Kraftfahrzeugs, z.B. eines Ackerschleppers, gebildet ist. Weil die Radialkolben der Radialkolbenpumpe 12 durch Federn an den Exzenter angedrückt werden, kann man die Radialkolben als zwangsgeführte Verdrängerelemente bezeichnen. Die Radialkolbenpumpe gibt über einen Druckausgang 15

20 Druckfluid in einen Schmierölkreislauf 16 des Kraftfahrzeuggetriebes ab, wobei der Druck im Druckausgang 15 4 bar bis 5 bar beträgt, wenn das Druckfluid Betriebstemperatur erreicht hat. Aus dem Schmierölkreislauf 16 fließt das Getriebeöl zurück in den Tank 14. Ein Druckbegrenzungsventil 19 sichert den Druckausgang 15 der Hydropumpe 12 ab.

25

Von der Flugelzellenpumpe 10 werden über einen Druckausgang 17 verschiedene hydraulische Verbraucher 18 mit Druckfluid versorgt, wobei es sich bei diesen z.B. um Stellzylinder eines zum Getriebe des Kraftfahrzeugs gehörenden Hydrostaten und um hydraulische Betätiger von Kupplungen handelt. Die Flugelzellenpumpe 10 und die zweite Hydropumpe 12 werden über eine ihnen gemeinsame Antriebswelle 20 angetrieben, die eine Achse 21 hat und auf der drehsicher ein Rotor 22 befestigt ist. Über den Umfang des Rotors sind gleich-

5 mäßig radiale Schlitze 23 verteilt, in denen Flügel 24 geführt sind. Diese ragen radial über den Umfang des Rotors 22 hinaus und liegen an einem Hubring 25 mit kreiszylindrischer Hubkurve an, deren Achse einen zwischen null und einem Maximalwert veränderbaren Abstand E zur Achse 21 der Antriebswelle 20 hat. Die Flugelzellenpumpe 10 ist also eine Flugelzellenpumpe mit einem veränderlichen

I O Verdrängungsvolumen. Die Flügel 24 bilden zwischen sich erste Druckräume 27 und an ihrer dem Boden der Schlitze 23 zugewandten Rückseite zweite, rückwärtige Druckräume 28 in den Schlitzen 23.

Seitlich liegt an dem Hubring 25 und am Rotor 22 eine Steuerscheibe 32 an, die 15 insgesamt vier zum Rotor 22 hin offene Steuernuten aufweist. Eine radial außenliegende Saugnut 33 ist mit dem Saugeingang 11 fluidisch verbunden und so in der Steuerscheibe 32 angebracht, daß die ersten Druckräume 27 mit ihr in Überdeckung sind, während sie sich vergrößern. Dabei ist zu beachten, daß in der Ansicht nach Figur 1 der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird. 20 Radial weiter innen als die Saugnut 33 befindet sich eine weitere Saugnut 34, mit der die zweiten Druckräume 28 in Überdeckung sind, während sie sich vergrößern. Wesentlich ist nun, daß die Saugnut 34 nicht mit dem Saugeingang 11 der Flugelzellenpumpe 10, sondern mit dem Druckausgang 15 der Radialkolbenpumpe 12 verbunden ist. Somit werden die Druckräume 28 im Saugbereich der Flü- 25 gelzellenpumpe 10, in dem sich ihr Volumen vergrößert, von dem am Druckausgang 15 der Radialkolbenpumpe 12 herrschenden Druck beaufschlagt und nach außen an den Hubring 25 gedrückt. Im Druckbereich der Flugelzellenpumpe 10, in dem sich die Druckräume 27 und 28 verkleinern, liegen diese in Überdeckung mit einer radial außenliegenden Drucknut 35 und mit einer radial innenliegenden Drucknut 36. Diese beiden Drucknuten sind miteinander und mit dem Druckausgang 17 fluidisch verbunden, so daß die Flügel 24 im Druckbereich an ihrer Vorderseite und an ihrer Rückseite mit dem gleichen Druck beaufschlagt sind.

5 Bei längerem Stillstand des Fahrzeugs, in dem sich die Hydropumpen 10 und 12 sowie die hydraulischen Verbraucher 16 und 18 befinden, und bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist das Druckfluid, mit dem gearbeitet wird, hochviskos. Weil die Verdrängerelemente der Hydropumpe 12 zwangsgeführt sind, fängt diese Pumpe sofort an, das hochviskose Druckfluid zu fördern, wenn sich die Antriebs-

I O welle 20 zu drehen beginnt. Im Druckausgang 15 baut sich Druck auf, durch den die Flügel 24 der Flugelzellenpumpe 10 im Saugbereich radial nach außen gedrückt werden, so daß die Flugelzellenpumpe auch schon bei niedrigen Drehzahlen der Antriebswelle 20 ebenfalls das Druckfluid fördert. Dabei sei noch darauf verwiesen, daß der Druck am Druckausgang 15 der Hydropumpe 12 um so höher

15 ist, je höher die Viskosität des Druckfluids ist. Denn die hydraulischen Widerstände des Schmierölkreislaufs verursachen einen um so höheren Lastdruck, je höher die Viskosität des Druckfluids ist. Andererseits ist auch die neben der Fliehkraft notwendige Zusatzkraft, die ein sicheres Anliegen der Flügel 24 der Flugelzellenpumpe 10 am Hubring 25 gewährleistet, um so größer, je größer die Viskosität

20 des Druckfluids ist. Somit erhält man ohne weitere Maßnahmen eine im richtigen Sinne von der Viskosität des Druckfluids abhängige Zusatzkraft auf die Flügel 24 der Flugelzellenpumpe 10.

Bei der Ausführung nach den Figuren 2 bis 5 sind eine Flugelzellenpumpe 10 und 25 eine als füllstücklose Innenzahnradpumpe 40 ausgebildete zweite Hydropumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die sich in einem mehrteiligen gemeinsamen Gehäuse 41 befinden und über eine einzige Antriebswelle 42 angetrieben werden. Das Gehäuse setzt sich aus einem topfförmigen Gehäuseteil 43 und einem dek- kelförmigen Gehäuseteil 44 zusammen. Im Boden des Gehäuseteils 43 befindet sich ein Kugellager 45, in dem die Antriebswelle 42 gelagert ist. Diese ragt mit einem Ende über den Boden des Gehäuseteils 43 hinaus und ist an diesem Ende mit einer Kerbverzahnung versehen. Auf dieses Ende kann ein nicht näher dargestelltes Zahnrad für den Antrieb der Doppelpumpe aufgeschoben werden. Auf

5 der Antriebswelle 42 sind in einem axialen Abstand voneinander verdrehsicher der Rotor 22 der Flugelzellenpumpe 10 und ein außenverzahntes Zahnrad 47 der Innenzahnradpumpe 40 befestigt. Das Zahnrad 47 befindet sich in einem kreiszylin- drischen Pumpenraum, der zwischen einer auf den Boden des Gehäuseteils 43 aufliegenden Seiteπscheibe 48 und einem wie die Seitenscheibe 48 fest im Ge-

I O häuse angeordneten Steuerteil 49, das im wesentlichen den Raum zwischen Rotor 22 und Zahnrad 47 einnimmt und das mit einem ringzylindrischen Bund bis zur Seitenscheibe 48 reicht, ausgebildet ist. Der Rotor 22 der Flugelzellenpumpe 10 befindet sich in einem weiteren kreiszylindrischen Pumpenraum, der zwischen dem Deckel 44 und dem Steuerteil 49 ausgebildet ist, das mit einem kreiszylindri-

I5 sehen Fortsatz bis zum Deckel 44 reicht und einen Zentrierbund an diesem übergreift. In dem Pumpenraum der Flugelzellenpumpe 10 befindet sich auch der Hubring 25, der im normalen Betrieb von einer Druckfeder 50, die sich über einen ersten Federteller 51 am Hubring 25 und über einen zweiten Federteller 52 an einer Einstellschraube 53 für den maximalen Betriebsdruck abstützt, gegen eine der

20 Druckfeder 50 diametral gegenüberliegende Verstellschraube 54 für das maximale Hubvolumen gedrückt wird. Im Betrieb dreht sich der Rotor in Richtung des Pfeiles A aus Figur 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei der Druckbereich, in Drehrichtung fortlaufend betrachtet, zwischen der Verstellschraube 54 und der Druckfeder 50 liegt. Die durch den Druck erzeugte und senkrecht zu der Verbin-

25 dungslinie zwischen der Verstellschraube 54 und der Druckfeder 50 wirkende Kraftkomponente wird von der Höhenverstellschraube 55 aufgenommen, die die Lage des Hubrings senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der Verstellschraube 54 und der Druckfeder 50 bestimmt. Innen liegen am Hubring die in den Schlitzen 23 des Rotors 22 radial geführten Flügel 24 an. In Figur 3 erkennt man zwischen den Flügeln die Druckräume 27 und auf der Rückseite der Flügel die Druckräume 28.

Eine radial offene großräumige Aussparung 60 im Steuerteil 49, über der auch

5 das Gehäuseteil 43 eine Öffnung 61 besitzt, bildet den Saugeingang sowohl für die Flugelzellenpumpe 10 als auch die Innenzahnradpumpe 40. Axial zwischen der Aussparung 60 und der dem Rotor 22 zugewandten Stirnseite des Steuerteils 49 erstreckt sich die äußere Saugnut 33 der Flugelzellenpumpe 10. Und zwar befindet sich die Saugnut 33 etwa am Außenumfang des Rotors 22. Weiter innen,

I O nämlich im Bereich des Bodens der Schlitze 23 öffnet sich in den Pumpenraum der Flugelzellenpumpe 10 die innere Saugnut 34, die, in axialer Richtung gesehen, bis über die Mitte der Aussparung 60 in das Steuerteil 49 hineinreicht. Die Aussparung 60 geht radial nicht bis zur Saugnut 34. Es besteht als keine fluidi- sche Verbindung zwischen der Saugnut 34 und der Aussparung 60, also dem

15 Saugeingang der beiden Pumpen. In etwa den Saugnuten 33 und 34 gegenüberliegend sind die innere Drucknut 36, über die die rückwärtigen Druckräume 28 hinwegfahren, und die äußere Drucknut 35, zu der hin sich die Druckräume 27 öffnen, in das Steuerteil 49 eingebracht. Auch die beiden Drucknuten reichen tief in das Steuerteil 49 hinein. Im Steuerteil 49 befindet sich in derselben Radialebe-

20 ne, in der auch die Aussparung 60 liegt, eine Radialbohrung 62, die nach außen durch eine entsprechende Bohrung 63 im Gehäuseteil 43 fortgesetzt ist und innen nahe an deren einem Ende die beiden Drucknuten 35 und 36 anschneidet. Die Bohrungen 62 und 63 bilden den Druckausgang der Flugelzellenpumpe 10, mit dem somit beide Drucknuten 35 und 36 fluidisch verbunden sind.

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Das außenverzahnte Zahnrad 47 der Innenzahnradpumpe 40 ist außen von einem innenverzahnten Hohlrad 64 umgeben, das an seiner äußeren Umfangsflä- che exzentrisch zum Zahnrad 47 drehbar im Steuerteil 49 gelagert ist. Es besitzt einen Zahn 65 mehr als das Zahnrad 47. Dessen Zähne 66 und die Zähne 65 des Zahnrades 64 gleiten aneinander entlang und bilden als die zwangsgeführten Verdrängerelemente der Zahnradpumpe 40 zwischen sich Druckräume, die sich im Betrieb im Saugbereich vergrößern und im Druckbereich verkleinern. Im Saugbereich sind die Druckräume zu einer Saugnut 67 hin offen, die eine sich zwi-

5 sehen der Pumpenkammer der Innenzahnradpumpe 40 und der Aussparung 60 befindliche Wand des Steuerteils 49 durchbricht. Der Saugnut 67 in etwa gegenüberliegend ist in das Steuerteil radial außerhalb der Drucknuten 35 und 36 der Flugelzellenpumpe 10 eine Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 eingebracht. Axial reicht die Drucknut 68 bis über die Radialebene, in der die Radialbohrung 62

I O und die Aussparung 60 des Steuerteils 49 liegen, in dieses hinein. Eine in der genannten Radialebene liegende Radialbohrung 69 im Steuerteil 49, die innen zur Drucknut 68 offen ist, und eine Radialbohrung im Gehäuseteil 43, die mit der Radialbohrung 69 fluchtet, bilden den Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40. Wie insbesondere aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, endet die Drucknut 68 in

15 peripheraler Richtung im Abstand zu der Radialbohrung 62 des Steuerteils 49, damit keine fluidische Verbindung zwischen den Druckausgängen der beiden Pumpen besteht.

In der Nähe des anderen Endes der Drucknut 68 geht von dieser eine Bohrung 71 20 aus, die von außen tangential in das Steuerteil 49 eingebracht ist, die an den

Drucknuten 35 und 36 der Flugelzellenpumpe vorbeiführt und die tangential in das eine Ende der Saugnut 34 der Flugelzellenpumpe 10 mündet. Dadurch ist diese Saugnut 34 der Flugelzellenpumpe 10 fluidisch mit der Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 verbunden. Die rückwärtigen Druckräume 28 der Flügelzellen- 25 pumpe 10 werden also im Saugbereich vom Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40 her mit Fluid gefüllt, so daß in ihnen wenigstens annähernd derselbe Druck wie im Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40 herrscht. Die Art der Einmündung der Bohrung 71 in die Saugnut 34 trägt dazu bei, daß ein eventueller Druckverlust zwischen der Drucknut 68 und der Saugnut 34 nur gering ist. Die Bohrung 71 liegt in einer Radialebene, die mittig durch die Aussparung 60 sowie die Bohrungen 62 und 69 des Steuerteils 49 geht. Sie trifft auf die Saugnut 34, weil diese axial bis über diese Radialebene in das Steuerteil 49 hineinreicht. Es ist jedoch auch denkbar, die Saugnut 34 weniger tief zu machen und die Bohrung 71

5 in einer näher an der Pumpenkammer der Flugelzellenpumpe liegenden Radialebene anzuordnen oder auch derart schräg bezüglich einer Radialebene verlaufen zu lassen, daß ihr Ausgangspunkt an der Drucknut 68 einen größeren Abstand von der Pumpenkammer der Flugelzellenpumpe 10 hat als ihre Mündungsstelle in die Saugnut 34. Wie aus den Figuren 4 und 5 anhand der Lage der verschiede-

I O nen Saug- und Drucknuten erkennbar, sind Saug- und Druckbereich der Flugelzellenpumpe 10 gegenüber dem Saug- und Druckbereich der Innenzahnradpumpe 40 etwas verdreht. Dadurch ist einerseits die Saugnut 34 in eine etwas günstigere Lage gekommen, um den Verbindungskanal zwischen ihr und der Drucknut 68 zu schaffen. Andererseits sind die Drucknuten 35 und 36 der Flugelzellenpumpe 10

15 etwas von dem einen Ende der Drucknut 68 weggewandert, so daß zwischen ihnen und der Aussparung 60 genügend Material am Steuerteil 49 vorhanden ist, um in dem Material den Verbindungskanal 71 zwischen Saugnut 34 und Drucknut 68 hineinzulegen.

20 Auch bei der Ausführung nach den Figuren 6 bis 10 sind eine verstellbare Flugelzellenpumpe 10 und eine als füllstücklose Innenzahnradpumpe 40 ausgebildete zweite Hydropumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Beide Pumpen werden über eine einzige Antriebswelle 42 angetrieben. Etwas anders als bei der zweiten Ausführung wird das Gehäuse 41 durch das mittlere Steuerteil 49, das in der ei-

25 nen Stirnseite den Pumpenraum für den Rotor 22 mit den in Schlitzen 23 befindlichen Flügeln 24 und für den Hubring 25 der Flugelzellenpumpe 10 und in der gegenüberliegenden Stirnseite den Pumpenraum für das außenverzahnte Zahnrad 47 und das innenverzahnte Zahnrad 64 der Innenzahnradpumpe 40 aufweist, sowie dem Deckel 44, mit dem der Pumpenraum der Flugelzellenpumpe ver- schlössen ist, und einem weiteren Deckel 74, mit dem der Pumpenraum der Innenzahnradpumpe verschlossen ist. Der weitere Deckel 74 erfüllt die beiden Funktionen, die bei beim zweiten Ausführungsbeispiel die Seitenscheibe 48 und der Boden des Gehäusetopfes 43 haben. In ihn ist demgemäß ein Kugellager 45

5 eingesetzt, in dem die Antriebswelle 42 gelagert ist. Außer in dem Kugellager 45 ist die Antriebswelle 42 wie auch beim zweiten Ausführungsbeispiel noch in einem Gleitlager 75, das in eine zentrale Bohrung 76 des Steuerteils 49 eingesetzt ist und sich vom flügelzellenpumpenseitigen Ende der Bohrung 76 eine gewisse Strecke in das Steuerteil hineinerstreckt. Die beiden Deckel 44 und 74 und das

I O Steuerteil 49 sind in nicht näher dargestellter Weise durch lange Maschinenschrauben zusammengehalten.

Der Verstellmechanismus der Flugelzellenpumpe 10 des dritten Ausführungsbeispiels ist derselbe wie im zweiten Ausführungsbeispiel, so daß darauf nicht näher 15 eingegangen werden muß. Der Zahnradsatz 47, 64, der im dritten Ausführungsbeispiel für die Innenzahnradpumpe 40 verwendet wird, ist im Durchmesser kleiner als der Zahnradsatz des zweiten Ausführungsbeipiels.

Im Betrieb dreht sich die Antriebswelle 42, nach Figur 7 betrachtet, im Uhrzeiger- 20 sinn und, nach Figur 9 betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn.

Außer in der Ausbildung des Deckels 74 vor dem Pumpenraum der Innenzahnradpumpe 40 unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel vom zweiten Ausführungsbeispiel in der Gestaltung der Hohlräume im Steuerteil wesentlich 25 vom zweiten Ausführungsbeispiel. Der Saugeingang für die beiden Pumpen 10 und 40 wird zwar wie beim zweiten Ausführungsbeispiel wiederum durch eine radial offene großräumige Aussparung 60 im Steuerteil 49 gebildet. Diese hat nun jedoch in dem Schnitt nach Figur 7 eine starke Asymmetrie, so daß in einem Bereich, in dem eine von drei Maschinenschrauben durch das Steuerteil hindurchge- hen soll, Material für eine Bohrung 77 ohne Unterbrechung vorhanden ist. Axial zwischen der Aussparung 60 und der dem Rotor 22 zugewandten Stirnseite des Steuerteils 49 erstreckt sich die äußere Saugnut 33 der Flugelzellenpumpe 10, die im wesentlichen gleich wie im zweiten Ausführungsbeispiel aussieht und sich, wiederum etwa am Außenumfang des Rotors 22 befindet. Weiter innen, nämlich im Bereich des Bodens der Schlitze 23 öffnet sich in den Pumpenraum der Flugelzellenpumpe 10 die innere Saugnut 34. Die Aussparung 60 geht radial nicht bis zur Saugnut 34. Es besteht als keine fluidische Verbindung zwischen der Saugnut 34 und der Aussparung 60, also dem Saugeingang der beiden Pumpen. Wie ins- besondere aus Figur 8 hervorgeht, in der die innere Saugnut 34 gestrichelt eingezeichnet ist, reicht die innere Saugnut beim dritten Ausführungsbeispiel nicht über ihre gesamte Länge in axialer Richtung bis über die Mitte der Aussparung 60 in das Steuerteil 49 hinein. Vielmehr besitzt die innere Saugnut 34 einen Bereich 78 geringere Tiefe und einen , in Drehrichtung des Rotors gesehen, hinteren Bereich 79 größerer Tiefe. Nur dieser Bereich größerer Tiefe reicht in axialer Richtung bis über die Mitte der Aussparung 60 in das Steuerteil 49 hinein und ist in dem Schnitt nach Figur 7 sichtbar. Im Vergleich zu einer Ausbildung mit großer Tiefe der inneren Saugnut über ihre gesamte Länge ist das Steuerteil 49 des dritten Ausführungsbeispiels stabiler.

In etwa den Saugnuten 33 und 34 gegenüberliegend sind die innere Drucknut 36 der Flugelzellenpumpe 10, über die die rückwärtigen Druckräume 28 hinwegfahren, und die äußere Drucknut 35, zu der hin sich die Druckräume 27 öffnen, in das Steuerteil 49 eingebracht. Auch die beiden Drucknuten haben jeweils einen Be- reich 82 bzw. 83 geringer Tiefe und einen, in Drehrichtung des Rotors gesehen, hinteren Bereich 84 bzw. 85 größerer Tiefe, in dem sie tief bis über eine in der Mitte des Saugeingangs verlaufenden Radialebene, die mit der Schnittebene nach Figur 7 identisch ist, in das Steuerteil 49 hineinragen. In Figur 10 ist die innere Drucknut 36 mit dem flacheren Bereich 83 und dem tieferen Bereich 85 einge- zeichnet. Im Steuerteil 49 befindet sich in der genannten Radialebene eine tangential zur Achse der Antriebswelle 42 verlaufende gestufte Anschlußbohrung 62, die in ihrer Funktion der mit derselben Bezugszahl versehenen Bohrung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht und die innen die beiden Drucknuten 35 5 und 36 in deren Bereich 84, 85 größerer Tiefe anschneidet.

Wie beim zweiten so gleiten auch beim dritten Ausführungsbeispiel die Zähne der Zahnräder 47 und 64 der Innenzahnradpumpe 40 aneinander entlang und bilden als zwangsgeführte Verdrängerelemente zwischen sich Druckräume, die sich im

I O Betrieb im Saugbereich vergrößern und im Druckbereich verkleinern. Im Saugbereich sind die Druckräume zu einer Saugnut 67 hin offen, die eine sich zwischen der Pumpenkammer der Innenzahnradpumpe 40 und der Aussparung 60 befindliche Wand des Steuerteils 49 durchbricht. Der Saugnut 67 in etwa gegenüberliegend ist etwa in demselben Winkelbereich, in dem auch die Drucknuten 35 und 36

15 der Flugelzellenpumpe 10 liegen, in das Steuerteil eine Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 eingebracht. Diese Drucknut 68 befindet sich nun nicht radial außerhalb der Drucknut 35, sondern liegt zumindest teilweise auf demselben Durchmesser wie die Drucknuten 35 und 36. Wie die Drucknuten 35 und 36 besitzt auch die Drucknut 68 einen Bereich 86 geringer Tiefe, der den tieferen Berei-

20 chen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberliegt, und einen Bereich 87 großer Tiefe, der axial bis über die oben erwähnte Radialebene hinausgeht und der den flacheren Bereichen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberliegt. Eine in der genannten Radialebene liegende und parallel zur Anschlußbohrung 62 der Flugelzellenpumpe 10 verlaufende Anschlußbohrung 69 im Steuerteil 49, die in

25 ihrer Funktion der mit der derselben Bezugszahl versehenen Bohrung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht, ist innen zum tieferen Bereich 87 der Drucknut 68 offen. Im den tieferen Bereichen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberliegenden flacheren Bereich 86 der Drucknut 68 besteht natürlich keine fluidische Verbindung zur Anschlußbohrung 62 oder zu einer der Drucknuten 35, 36. Somit wird, wenn die beiden Anschlußbohrungen 62 und 69 in derselben Radialebene nahe beieinander angeordnet sind, durch das Vorhandensein eines flachen und eines tiefen Bereichs in den Drucknuten 35, 36 und 68 erreicht, daß einerseits die richtigen fluidischen Verbindungen zwischen den Drucknuten 35, 36 und 68 einer- seits und den Anschlußbohrungen 62 und 69 andererseits hergestellt sind und daß andererseits die Drucknut 68 auf dem Durchmesser der Drucknut 35 und 36 liegen kann, so daß in radialer Richtung wenig Bauraum beansprucht wird.

Befindet sich, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel die Drucknut 68 radial au- ßerhalb der Drucknut 35, so müßte bei einer Anordnung der Anschlußbohrungen 62 und 69 wie beim dritten Ausführungsbeispiel an sich nur die Drucknut 68 Bereiche unterschiedlicher Tiefe haben. Die Drucknuten 35 und 36 könnten auf ihrer gesamten Länge bis über die betrachtete Radialebene hinausgehen. Es erscheinen jedoch auch dann unterschiedlich tiefe Bereiche der Drucknuten 35 und 36 vorteilhaft, da dann eine verbesserte Stabilität des Steuerteils 49 erwartet werden kann.

Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel geht auch beim dritten Ausführungsbeispiel von der Drucknut 68 eine Bohrung 71 aus, die durch die Anschlußbohrung 69 hindurch und parallel zu dieser verlaufend und in der erwähnten Radialebene liegend in das Steuerteil 49 eingebracht ist, die somit an den flachen Bereichen 8-2 und 83 der Drucknuten 35 und 36 der Flugelzellenpumpe vorbeiführt und die in den tieferen Bereich 79 am einen Ende der Saugnut 34 der Flugelzellenpumpe 10 mündet. Dadurch ist diese Saugnut 34 der Flugelzellenpumpe 10 fluidisch mit der Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 verbunden. Die rückwärtigen Druckräume 28 der Flugelzellenpumpe 10 werden also im Saugbereich vom Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40 her mit Fluid gefüllt, so daß in ihnen wenigstens annähernd derselbe Druck wie im Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40 herrscht. Dadurch daß die Verbindungsbohrung 71 durch die Anschlußbohrung 69 hindurch hergestellt wird, ist die Bearbeitungslänge kürzer. Es erübrigt sich, die Bohrung nachträglich zu verschließen und ein für das Einschrauben eines Stopfens notwendiges Gewinde zu schneiden.

Claims

Patentansprüche

1. Pumpenanordnung umfassend eine Flugelzellenpumpe (10), die für die Versorgung eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher (18), ins- besondere von Stelizylindern eines hydromechanischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckfluid unter hohem Druck vorgesehen ist, die einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume (27) zwischen den Flügeln (24) und zweite, rückwärtige Druckräume (28) hinter den Flügeln (24) vergrößern, und einen Druckbereich aufweist, in dem sich die Druckräume (27, 28) verkleinern und in dem die Druckräume (27, 28) fluidisch mit einem Druckausgang (62, 63) verbunden sind, und eine gemeinsam mit der Flugelzellenpumpe (10) angetriebene, zweite Hydropumpe (40), deren Verdrängerelemente (65, 66) zwangsgeführt sind und die zur Versorgung eines Kreislaufes mit einem niedrigen Systemdruck, insbesondere ei- nes Schmierölkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mit dem Druckfluid über einen zweiten Druckausgang (69, 70) dient, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtigen Druckräume (28) der Flugelzellenpumpe (10) im Saugbereich mit dem Druckausgang (69, 70) der zweiten Hydropumpe (40) verbunden sind.

2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Flugelzellenpumpe (10) eine solche mit einem variablen Verdrängungsvolumen ist.

3. Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugelzellenpumpe (10) direktgesteuert mit Nullhubfunktion bei Erreichen eines eingestellten Maximaldruckes ist.

4. Pumpenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hydropumpe (40) eine Pumpe mit zwei Zahnrädern (47, 64) ist.

5 5. Pumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hydropumpe (40) eine füllstücklose Innenzahnradpumpe ist.

6. Pumpenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugelzellenpumpe (10) und die zweite Hydropumpe (40)

I O zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind und axial hintereinander angeordnet sind.

7. Pumpenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen dem Rotor (22) der Flugelzellenpumpe (10) und den Verdrängerelemen-

15 ten (65, 66) der zweiten Hydropumpe (40) ein gehäusefestes Steuerteil (49) angeordnet ist, das einen beiden Hydropumpen (10, 40) gemeinsamen Saugeingang (60), einen ersten, der Flugelzellenpumpe (10) zugeordneten Druckausgang (62) und einen zweiten, der zweiten Hydropumpe (40) zugeordneten Druckausgang (69), eine zum Rotor (22) der Flugelzellenpumpe (10) hin offene, radial außenlie-

20 gende Saugnut (33), die fluidisch mit dem Saugeingang (60) verbunden ist und mit der die ersten Druckraume (27) der Flugelzellenpumpe (10) in Überdeckung kommen, und eine zum Rotor (22) der Flugelzellenpumpe (10) hin offene, radial innenliegende Saugnut (34), mit der die zweiten Druckräume (28) der Flugelzellenpumpe (10) in Überdeckung kommen, sowie einen Verbindungskanal (71) auf-

25 weist, über den die radial innenliegende Saugnut (34) mit dem Druckausgang (69) der zweiten Hydropumpe (40) verbunden ist.

8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zweiten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist und daß sich als Verbindungskanal (71) zwischen dieser Drucknut (68) und der innenliegenden Saugnut (34) eine gerade Bohrung erstreckt.

9. Pumpenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (71) derart angeordnet ist, daß er durch den Druckausgang (69) der zweiten Hydropumpe (40) unmittelbar zugänglich ist.

10. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeich- net, daß die innenliegende Saugnut (34) kreisbogenförmig ausgebildet ist und der

Verbindungskanal (71 ) am einen Ende der Saugnut (34) im wesentlichen tangential in diese mündet.

1 1 . Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, daß die radial innenliegende Saugnut (34) der Flugelzellenpumpe

(10) einen Bereich (79) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (78) kleinerer axialer Tiefe aufweist und daß der Verbindungskanals (71 ) in dem Bereich (79) größerer axialer Tiefe in die radial innenliegende Saugnut (34) mündet.

12. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (71) im wesentlichen in einer senkrecht auf den Achsen der beiden Pumpen (10, 40) stehenden Radialebene verläuft.

13. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zweiten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich radial außerhalb zweier Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) befindet und sich großenteils über einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) vorhanden sind, und daß der Verbindungskanal (71 ) zur radial innenliegenden Saugnut (34) der Flugelzellenpumpe (10) in der Nähe des einen Endes von der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) ausgeht und sich an den einen Enden der Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) vorbei zu der Saugnut (34) erstreckt.

5

14. Pumpenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) an ihren anderen Enden zu einem Druckkanal (62) offen sind, der an der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) vorbei zu einem Druckausgang der Flugelzellenpumpe (10) an der

I O radialen Außenfläche des Steuerteils (49) führt.

15. Pumpenanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) und die Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40), radial gesehen, axial überlappen.

15

16. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zweiten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich großenteils über einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der Flügelzel-

20 lenpumpe (10) vorhanden sind, daß die Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) einen Bereich (84, 85) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (82, 83) kleinerer axialer Tiefe aufweisen und daß sich die Drucknuten (35, 36) und der Druckausgang (62) der Flugelzellenpumpe (10) in dem Bereich (84, 85) größerer axialer Tiefe der Drucknuten (35, 36) anschneiden.

25

17. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zweiten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich großenteils über einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der Flügelzel- lenpumpe (10) vorhanden sind, daß die Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) einen Bereich (87) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (86) kleinerer axialer Tiefe aufweist und daß sich die Drucknut (68) und der Druckausgang (69) der zweiten Hydropumpe (40) in dem Bereich (87) größerer axialer Tiefe der Drucknut (68) anschneiden.

18. Pumpenanordnung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefere Bereich (87) der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) dem flacheren Bereich (82) zumindest der radial außenliegenden Drucknut (35) der Flugelzellenpumpe (10) axial gegenüberliegt.

19. Pumpenanordnung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefere Bereich (84) zumindest der radial außenliegenden Drucknut (35) der Flugelzellenpumpe (10) dem flacheren Bereich (86) der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) axial gegenüberliegt.

20. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (71) von dem tieferen Bereich (87) der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) aus über die flacheren Bereiche (82, 83) der Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) hinweg zur radial innenliegenden Saugnut (34) der Flugelzellenpumpe (10) verläuft. •