DE102005015905A1

DE102005015905A1 - Anordnung mit einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine und mit einer dazu benachbarten hydrostatischen Pumpe

Info

Publication number: DE102005015905A1
Application number: DE102005015905A
Authority: DE
Inventors: Franz Forster
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: LHY Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Schwungrad (1) einer Brennkraftmaschine und mit einer dazu benachbarten hydrostatischen Pumpe, die zumindest teilweise räumlich in das Schwungrad (1) integriert ist. Um den Platzbedarf zu minimieren, ist erfindungsgemäß die Pumpe als zumindest einreihige Radialkolbenpumpe (4) ausgebildet. Hierbei kann die Radialkolbenpumpe (4) einen in einem drehstarren Gehäuse (5) angeordneten, rotierenden Zylinderblock (9) mit Radialbohrungen (8) und darin radialbeweglich angeordneten, außen abgestützten Kolben (7) aufweisen, die gegen die Innenseite eines statorseitigen, exzentrisch angeordneten Hubrings (6) anliegen, wobei das Gehäuse (5) in eine stirnseitige Ausnehmung (1a) des Schwungrades (1) hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine und mit einer dazu benachbarten hydrostatischen Pumpe, die zumindest teilweise räumlich in das Schwungrad integriert ist.

Eine gattungsgemäße Anordnung ist aus der DE 199 57 568 A1 bekannt. Hierbei ist die Pumpe als Axialkolbenpumpe ausgebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des Platzbedarfs weiter optimiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Pumpe als zumindest einreihige Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Gegenüber einer Axialkolbenpumpe benötigt eine Radialkolbenpumpe in Längsrichtung erheblich weniger Platz. Die vergrößerten Abmessungen in radialer Richtung stellen im Hinblick auf eine Integration/Teilintegration der Radialkolbenpumpe in das Schwungrad kein Problem dar, denn das Schwungrad verfügt in der Regel über einen hierzu ausreichend großen Durchmesser.

Darüber hinaus ist es durch die erfindungsgemäße Bauweise leicht möglich, dass das vorhandene Schwungrad neben seiner Funktion als Energiespeicher auch Funktionen der Radialkolbenpumpe übernimmt, was eine Einsparung von Bauteilen zur Folge hat und somit den Bau- und Montageaufwand verringert.

Gemäß einer vorteilhaften ersten Ausgestaltung der Erfindung weist die Radialkolbenpumpe einen in einem drehstarren Gehäuse angeordneten, rotierenden Zylinderblock mit Radialbohrungen und darin radialbeweglich angeordneten, außen abgestützten Kolben auf, die gegen die Innenseite eines statorseitigen, exzentrisch angeordneten Hubrings anliegen, wobei das Gehäuse in eine stirnseitige Ausnehmung des Schwungrades hineinragt.

Hierbei wird der vorhandene Bauraum geschickt ausgenutzt, indem Radialkolbenpumpe und Schwungrad gleichsam ineinander geschachtelt werden.

Zweckmäßigerweise ist der Zylinderblock beidseitig im Gehäuse gelagert und steht mittels einer Steckwelle in Antriebsverbindung mit dem Schwungrad und/oder einer das Schwungrad tragenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Der Aufwand für die erfindungsgemäße räumliche Integration/Teilintegration einer Radialkolbenpumpe in das Schwungrad der Brennkraftmaschine wird daher gering gehalten. Eine Nachrüstung ist leicht möglich, wobei es keiner Änderungen am Schwungrad bedarf.

Sofern der Hubring zur Drehachse der Radialkolbenpumpe abstandsverstellbar ist, kann die Exzentrizität des Hubringes zur Drehachse variiert und damit das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe verändert werden.

Selbstverständlich ist es grundsätzlich auch möglich, die Radialkolbenpumpe so auszubilden, dass der Zylinderblock als Stator und der Hubring als Rotor dient. Hierbei muss dann jedoch aufgrund der exzentrisch umlaufenden Massen des Hubrings ein Massen- und Momentenausgleich erfolgen. Dies kann beispielsweise durch eine zweireihige Ausführung der Radialkolbenpumpe erzielt werden.

Wie oben bereits angedeutet, ist es in Weiterbildung der Erfindung besonders günstig, wenn das Schwungrad als funktionales Bauteil der Radialkolbenpumpe ausgebildet ist.

Hierbei kann in Ausgestaltung dieses Gedankens das Schwungrad als rotierender Gehäuseabschnitt der Radialkolbenpumpe ausgebildet sein.

In diesem Zusamenhang erweist sich auch eine Ausgestaltung als günstig, bei der die Radialkolbenpumpe einen mit dem Schwungrad verbundenen Zylinderblock mit Radialbohrungen und darin radialbeweglich angeordneten, innen abgestützten Kolben aufweist, die gegen einen statorseitigen Hubzapfen anliegen. Das Schwungrad stellt somit nicht nur einen rotierenden Gehäuseabschnitt sondern auch einen Teil des Rotors der Radialkolbenpumpe dar. Hierbei können Schwungrad und Rotor getrennte, jedoch miteinander verbundene Bauteile darstellen oder einstückig miteinander ausgebildet sein.

Alternativ dazu ist es nicht minder vorteilhaft, wenn die Radialkolbenpumpe einen statorseitigen Zylinderblock mit Radialbohrungen und darin radialbeweglichen, außen abgestützten Kolben aufweist, die gegen die Innenseite eines rotorseitigen, mit dem Schwungrad verbundenen oder am Schwungrad angeformten Hubring anliegen. Auch hier bildet das Schwungrad einen rotierenden Gehäuseabschnitt und einen Teil des Rotors, nämlich eine Halterung für den drehenden Hubring. Der Massenausgleich erfolgt hier bevorzugt durch eine angepasste Massenverteilung am Schwungrad.

In allen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist eine Ausgestaltung von Vorteil, gemäß der die Radialkolbenpumpe einen rotierenden Mitnehmer und/oder eine zentrische Ausnehmung aufweist. Es kann dann von der Brennkraftmaschine ein zusätzliches Aggregat, beispielsweise eine Hilfspumpe, angetrieben werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäßen Anordnung,
2 einen Längsschnitt durch eine erste Variante der erfindungsgemäßen Anordnung mit im Fördervolumen verstellbarer Radialkolbenpumpe,
3 einen Längsschnitt durch eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Anordnung und
4 einen Längsschnitt durch eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Anordnung.
1 zeigt eine Anordnung mit einem Schwungrad 1, das an einer Kurbelwelle 2 einer Brennkraftmaschine befestigt und mit einem Anlasserzahnkranz 3 versehen ist. In eine stirnseitige Ausnehmung 1a des Schwungrads 1 erstreckt sich eine Radialkolbenpumpe 4 hinein. Diese ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Radialkolbenpumpe mit Außenabstützung ausgebildet und verfügt über ein als Statur dienendes, drehstarres Gehäuse 5, in dem ein statorseitiger Hubring 6 exzentrisch zur Drehachse D der Radialkolbenpumpe 4 befestigt ist. Auf der Innenseite des Hubrings 6 sind Kolben 7 über Gleitschuhe oder Wälzkörper abgestützt, die in Radialbohrungen 8 eines rotierenden Zylinderblocks 9 radial beweglich sind.
Der Zylinderblock 9 ist beidseitig im Gehäuse 5 drehbar gelagert. An einem axial gegen den Zylinderblock 9 anliegenden und drehfesten Steuerkörper 10 ist eine Steuerfläche S gebildet. Der Zylinderblock 9 ist über eine als Mitnehmer M wirksame Innenverzahnung mit einer Steckwelle 11 gekoppelt, die in einen Flansch 12 ragt, mit dessen Hilfe das Schwungrad 1 an der Kurbelwelle 2 befestigt und zugleich das Drehmoment und die Drehbewegung der Kurbelwelle 2 der Brennkraftmaschine in den Zylinderblock 9 der Radialkolbenpumpe 4 eingeleitet und dadurch Druckmittel gefördert wird.
Die der Kurbelwelle 2 entgegengesetzte Stirnseite des Gehäuses 5 der Radialkolbenpumpe 4 ist mit einem Deckel 14 versehen, so dass nach Entfernen des Deckels 14 ein weiteres Aggregat, beispielsweise eine Hilfspumpe, über die als Mitnehmer M dienende Innenverzahnung des Zylinderblocks 9 von der Brennkraftmaschine angetrieben werden kann.
Die in 2 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Anordnung lediglich dadurch, dass die Exzentrizität des Hubrings 6 zur Drehachse D einstellbar ist. Dies geschieht durch Stellkolben 15a, 15b, mit denen der Hubring 6 zwischen zwei Endstellungen e1 und e2 im Gehäuse 5 verschwenkbar ist (Abwälzbewegung). Auf diese Weise ist es möglich, das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe 4 zu verändern und auch die Förderrichtung zu wechseln.
Bei der in 3 dargestellten Anordnung ist das Schwungrad 1 mit dem Zylinderblock 9 der Radialkolbenpumpe 4 verbunden und bildet somit einen Teil des Rotors. Umgekehrt ausgedrückt bildet der Rotor einen Teil des Schwungrades 1. Damit kann das eigentliche Schwungrad 1 leichter sein, denn zur Schwungradmasse addiert sich die Masse des damit verbundenen Rotors. Wesenlich ist somit die Gesamtmasse beider Komponenten. Schwungrad und Rotor können – wie dargestellt – mehrteilig sein. Es ist jedoch auch möglich, beide Komponenten einstückig miteinander auszubilden.
Der Hubring 6 ist als statorseitiger Hubzapfen 16 (Exzenterzapfen) ausgebildet. Bei dieser Anordnung bedarf es keiner Steckwelle, um den Zylinderblock 9 anzutreiben.
Für etwaige Hilfsantriebe ist der Hubzapfen 16 mit einer zentrischen Ausnehmung A versehen, durch die eine drehmomentübertragende Verbindung zu dem Flansch 12 herstellbar ist.
Die Anordnung gemäß 4 stellt eine kinematische Umkehr des in 3 dargestellten Antriebsprinzips der Radialkolbenpumpe 4 dar. Hierbei ist der Hubring 6 mit dem Schwungrad 1 verbunden und wirkt als als Rotor. Das Schwungrad 1 bildet somit eine Halterung für den Hubring 6. Der Zylinderblock 9 wirkt als Stator. Um eine Relativbewegung zwischen dem Zylinderblock 9 und dem Steuerkörper 10 zu erzeugen, ist der Steuerkörper 10 mit einer Steuerwelle 17 verbunden. Zum Ausgleich von Axialtoleranzen ist der Steuerkörper 10 mit einem Kompensationselement 18 versehen.
Sowohl bei der Anordnung gemäß 3 als auch bei der Anordnung gemäß 4 übernimmt das Schwungrad 1 die Funktion eines rotierenden Gehäuseabschnitts der Radialkolbenpumpe 4.

Claims

Anordnung mit einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine und mit einer dazu benachbarten hydrostatischen Pumpe, die zumindest teilweise räumlich in das Schwungrad integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe als zumindest einreihige Radialkolbenpumpe (4) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe (4) einen in einem drehstarren Gehäuse (5) angeordneten, rotierenden Zylinderblock (9) mit Radialbohrungen (8) und darin radialbeweglich angeordneten, außen abgestützten Kolben (7) aufweist, die gegen die Innenseite eines statorseitigen, exzentrisch angeordneten Hubrings (6) anliegen, wobei das Gehäuse (5) in eine stirnseitige Ausnehmung (1a) des Schwungrades (1) hineinragt.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (9) beidseitig im Gehäuse (5) gelagert ist und mittels einer Steckwelle (11) in Antriebsverbindung mit dem Schwungrad (1) und/oder einer das Schwungrad (1) tragenden Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine steht.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubring (6) zur Drehachse (D) der Radialkolbenpumpe (4) abstandsverstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) als funktionales Bauteil der Radialkolbenpumpe (4) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) als rotierender Gehäuseabschnitt der Radialkolbenpumpe (4) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe (4) einen mit dem Schwungrad (1) verbundenen Zylinderblock (9) mit Radialbohrungen (8) und darin radialbeweglich angeordneten, innen abgestützten Kolben (7) aufweist, die gegen einen statorseitigen Hubzapfen (16) anliegen.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe (4) einen statorseitigen Zylinderblock (9) mit Radialbohrungen (8) und darin radialbeweglichen, außen abgestützten Kolben (7) aufweist, die gegen die Innenseite eines rotorseitigen, mit dem Schwungrad (1) verbundenen oder am Schwungrad (1) angeformten Hubring (6) anliegen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe (4) einen rotierenden Mitnehmer (M) und/oder eine zentrische Ausnehmung (A) aufweist.