DE102006059131A1

DE102006059131A1 - Flüssigkeitspumpenanordnung

Info

Publication number: DE102006059131A1
Application number: DE102006059131A
Authority: DE
Inventors: Ralph W. Jr. Fort Wayne Baxter; Randy Monroeville Sommer; Stephen K. Grand Rapids Garlick
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-06-21
Also published as: JP2007170381A; US7438542B2; US20070140886A1

Abstract

Eine Flüssigkeitspumpenanordnung weist ein Pumpengehäuse und eine innerhalb des Pumpengehäuses angeordnete Flüssigkeitspumpe auf. Die Flüssigkeitspumpe hat axial gegenüberliegende erste und zweite Seitenflächen und enthält ein Flügelrad- und ein Rotorelement, die zusammenarbeiten. Die Flüssigkeitspumpenanordnung weist weiterhin einen Einlass- und einen Auslassanschluss auf, die benachbart zur ersten Seitenfläche angeordnet sind, eine Druckkammer, die innerhalb des Pumpengehäuses benachbart zur zweiten Seitenfläche ausgebildet ist, und eine Endplatte, die innerhalb der Druckkammer angeordnet und relativ zur Pumpe zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist. Die Endplatte hat axial gegenüberliegende innere und äußere Endoberflächen, die so ausgerichtet sind, dass die innere Endoberfläche in Richtung zur Flüssigkeitspumpe gerichtet ist, während die äußere Endoberfläche weg von der Pumpe gerichtet ist. Ein Bereich der äußeren Endoberfläche der Endplatte ist größer als der Bereich ihrer inneren Endoberfläche.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Flüssigkeitspumpenanordnungen und, genauer gesagt, Flüssigkeitspumpenanordnungen mit positiver Verdrängung.

Bei herkömmlichen integrierten mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitssystemen wird der Flüssigkeitsdruck normalerweise durch Pumpen mit positiver Verdrängung, wie beispielsweise Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor, Zahnradpumpen, etc. erzeugt. Die Hydraulik-Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor werden immer mehr zu einer alltäglichen Sache. Die Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor könnten bei vielen industriellen Anwendungen gefunden werden, wie beispielsweise bei Motorfahrzeugen, Robotern und einem mechanisierten Transportgerät. Die Hydraulik-Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor sind allgemein bei Anwendungen bevorzugt, die zu Fahrzeug-Drehmomentkupplungen gehören, einschließlich Differentialen mit beschränktem Schlupf. Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor werden manchmal in den Differentialmechanismus eingebaut und innerhalb des Differentialgehäuses untergebracht. Mit dieser größer werdenden Anzahl von Anwendungen gibt es eine immer größer werdende Notwendigkeit für anwenderspezifische Entwicklungen, wobei die Entwicklungen ausrückbare beziehungsweise auskuppelbare Antriebe enthalten. Da Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor Vorrichtungen mit hohem Drehmoment sind, bedeuten ausrückbare Antriebe teure Kupplungen und/oder Beschränkungen für ein Einkuppeln. Gegenwärtige Versuche, um diese Eigenschaften zu beheben, wie beispielsweise Mehrstapelkupplungen, Außenumlaufventile oder Einwegeantriebsmechanismen, sind bezüglich entweder der Kosten oder der Ausführbarkeit nicht effizient.

Daher existiert die Notwendigkeit, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, indem eine effizientere und kosteneffektive selektiv betriebene Flüssigkeitspumpenanordnung mit positiver Verdrängung zur Verfügung gestellt wird.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkeitspumpenanordnung zur Verwendung in einem mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitssystem zur Verfügung. Die Flüssigkeitspumpenanordnung der vorliegenden Erfindung weist ein Pumpengehäuse und eine innerhalb des Pumpengehäuses angeordnete Flüssigkeitspumpe auf. Die Flüssigkeitspumpe hat axial gegenüberliegende erste und zweite Seitenflächen und enthält ein Flügelradelement und ein Rotorelement, das mit dem Flügelradelement zusammenarbeitet und im Wesentlichen darin zur Drehung um eine zentrale Achse angeordnet ist. Die Flüssigkeitspumpenanordnung weist weiterhin Einlass- und Auslassanschlüsse auf, die benachbart zur ersten Seitenfläche der Flüssigkeitspumpe angeordnet sind, eine Druckkammer, die innerhalb des Pumpengehäuses benachbart zur zweiten Seitenfläche der Flüssigkeitspumpe ausgebildet ist, und eine Endplatte, die innerhalb der Druckkammer angeordnet und relativ zur Pumpe zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist. Die Endplatte hat axial gegenüberliegende innere und äußere Endoberflächen, die so ausgerichtet sind, dass die innere Endoberfläche zur Flüssigkeitspumpe gerichtet ist, während die äußere Endoberfläche weg von der Pumpe gerichtet ist. Ein Bereich der äußeren Endoberfläche der Endplatte ist größer als der Bereich ihrer inneren Endoberfläche.

Die Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine selektiv betreibbare Flüssigkeitspumpenanordnung zur Verfügung, die eine Flüssigkeit variablen Drucks für ein mit Druck beaufschlagtes Flüssigkeitssystem zur Verfügung stellt und die Pumpenanordnung selektiv deaktivieren kann und mit stark erhöhter Effizienz betrieben wird.

Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus einem Studieren der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, wenn sie im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentkupplungsanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Antriebszugs einer Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
3A eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welche Ansicht eine Endplatte in einer ersten Position zeigt;
3B eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welche Ansicht die Endplatte in einer zweiten Position zeigt;
3C eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ohne die Endplatte ist;
4 eine Schnittansicht entlang der in 3A gezeigten Linie 4-4 ist;
5 eine Schnittansicht entlang der in 3A gezeigten Linie 5-5 ist;
6A eine Vorderansicht der Endplatte der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
6B eine Schnittansicht der Endplatte der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welche Ansicht die Endplatte in einer zweiten Position zeigt;
6C eine Rückansicht der Endplatte der Flüssigkeitspumpenanordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
7 eine schematische Ansicht einer Hydraulikschaltung beziehungsweise eines Hydraulikkreises gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Zu Zwecken der folgenden Beschreibung wird in der folgenden Beschreibung eine bestimmte Terminologie nur der Annehmlichkeit halber verwendet und ist nicht beschränkend. Die Ausdrücke, wie beispielsweise "rechts" und "links" und "innere" und "äußere" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf welche Bezug genommen wird. Die Ausdrücke "kleiner" und "größer" beziehen sich auf eine relative Größe von Elementen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und bestimmte Teile davon. Die Terminologie enthält die Ausdrücke, die oben spezifisch angegeben sind, Ableitungen davon und Ausdrücke ähnlicher Bedeutung. Zusätzlich bedeutet der Ausdruck "ein", wie er in den Ansprüchen verwendet ist, "wenigstens ein".
Die 1 und 2 zeigen eine Differentialtyp-Drehmomentkupplungsanordnung 10 mit beschränktem Schlupf, die eine hydraulisch betätigte Drehmomentverteilungsvorrichtung 11 in der Form eines Differentials mit beschränktem Schlupf enthält, das in einem Drehmomentkupplungsgehäuse 16 angeordnet ist, und eine Kombination aus einer Fluid- bzw. Flüssigkeitspumpenanordnung 12 und einem Hydraulikakkumulator 14, die detailliert in den 3A und 3C gezeigt ist. Es wird erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung auch bei irgendeiner anderen mittels Fluid bzw. Flüssigkeit betätigten Drehmomentkupplung verwendet werden kann, die im Stand der Technik bekannt ist. Vorzugsweise ist die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 in der Form einer Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor. Alternative Pumpentypen können verwendet werden. Beispielsweise kann die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 eine Zahnradpumpe, eine Innenzahnradpumpe oder eine Drehkolbenpumpe sein. Die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 und der Hydraulikakkumulator 14 entwickeln einen Hydraulikdruck, der zum Betätigen der Drehmomentkupplungsanordnung 10 verwendet wird. Das Differential 11 mit beschränktem Schlupf der vorliegenden Erfindung ist im Stand der Technik wohlbekannt und enthält eine Mehrscheiben-Reibkupplung 24, die durch eine in 7 gezeigte Kolbenanordnung 25 variablen Drucks hydraulisch betätigt wird. Spezifischer wird der durch die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 erzeugte und/oder im Akkumulator 14 gespeicherte Hydraulikdruck zum selektiven Betätigen der Reibkupplung 24 verwendet. Die Reibkupplung 24 ist innerhalb eines Drehmomentkupplungsgehäuses 12 (das in 2 gezeigt ist) angeordnet, das innerhalb des Drehmomentkupplungsgehäuses 16 drehbar gelagert ist.
Wie es am besten in 1 gezeigt ist, sind die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 und der Akkumulator 14 außerhalb des Drehmomentkupplungsgehäuses 16 in einem gemeinsamen Pumpengehäuse vom modularen Typ 18 angebracht. Die Drehmomentkupplungsanordnung 10 empfängt ein Eingangsdrehmoment durch eine Eingangsgetriebewelle 20. Das Eingangsdrehmoment wird zur Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 12 über eine Getriebeanordnung kommuniziert, die in einem mittleren Teil 22 des Drehmomentkupplungsgehäuses 16 untergebracht ist. Das Differential 11 mit beschränktem Schlupf der Drehmomentkupplungsanordnung 10 ordnet das Eingangsdrehmoment selektiv zwischen einer ersten 21 und einer zweiten 23 Ausgangswelle zu, die sich von entgegengesetzten Seiten der Drehmomentkupplungsanordnung 10 erstrecken.
Die 3A und 3B zeigen eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpenanordnung 12 und des Akkumulators 14, die beide in dem gemeinsamen Pumpengehäuse 18 vom modularen Typ angeordnet sind. Wie es weiterhin in den 3A–3C dargestellt ist, weist die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 eine Flüssigkeitspumpe 30, eine stationäre Anschlussplatte 36, die an ein Ende der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 anstößt, und eine Endplatte 60, die benachbart zum anderen Ende der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 angeordnet ist, auf, welche alle innerhalb des Pumpengehäuses 18 angeordnet sind, das mit einem Abdeckelement 19 geschlossen ist.
Die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 enthält ein innenverzahntes Flügelradelement 32 und ein außenverzahntes Rotorelement 34, das mit dem Flügelradelement 32 zusammenarbeitet und im Wesentlichen darin zur Drehung um eine zentrale Achse 33 angeordnet ist. Das Flügelradelement 32 ist innerhalb des Pumpengehäuses 18 über eine Lagerbuchse 35 drehbar gelagert. Das Rotorelement 34 ist innerhalb des Pumpengehäuses 18 durch eine Lagerwelle 42 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor über eine Lagerbuchse 43 drehbar gelagert.
Wie es in 3C dargestellt ist, hat die Flüssigkeitspumpe 30 eine erste Seitenfläche 31a und eine zweite Seitenfläche 31b, die im Wesentlichen parallel zueinander sind und in axialer Richtung entgegengesetzt in der Richtung der zentralen Achse 33 ausgerichtet sind. Wie es am besten in den 2 und 4 gezeigt ist, treibt die Eingangswelle 20 einen zugehörigen Getriebekopf 26 vom Ritzeltyp an, der wiederum ein Zwischengetriebe 28 antreibt. Das Zwischengetriebe 28 kämmt mit Zähnen 32a, die an einer äußeren Umfangsfläche des Flügelradelements 32 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 vorgesehen sind. Somit treibt die Eingangswelle 20 die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 12 an. Wie es am besten in 4 gezeigt ist, sind der Getriebekopf 26 und ein Teil des Zwischengetriebes 28 im mittleren Teil 22 des Drehmomentkupplungsgehäuses 16 untergebracht und ist die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 im separaten Gehäuse 18 angeordnet.
Die Anschlussplatte 36 stößt an die erste Seitenfläche 31a der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 an und enthält einen Einlassanschluss 38, durch welchen Fluid bzw. Flüssigkeit in die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 gezogen wird, und einen Auslassanschluss 40, durch welchen mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit von der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 ausgestoßen wird. Anders ausgedrückt sind der Einlass- und der Auslassanschluss 38 und 40 jeweils benachbart zur ersten Seitenfläche der Flüssigkeitspumpe 30 angeordnet. Jeder des Einlass- und des Auslassanschlusses 38 und 40 enthält jeweils eine oder mehrere Öffnungen, wie es in 2 gezeigt ist. Vorzugsweise wird die Anschlussplatte 36 als "reversibel" bzw. "umkehrbar" angesehen, weil sich dann, wenn die Drehrichtung der Eingangs-Getriebewelle 20 umgekehrt wird, die Anschlussplatte 36 um 180° dreht, um die richtige Ausrichtung zwischen der Anschlussplatte 36 und den inneren Komponenten der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 beizubehalten. Darüber hinaus enthält das Pumpengehäuse 18 einen Flüssigkeitsbehälter 45, der darin ausgebildet ist. Hydraulikfluid bzw. Hydraulikflüssigkeit vom Fluid- bzw. Flüssigkeitsbehälter 45 wird durch den Einlassanschluss 38 in der Anschlussplatte 36 in die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 gezogen. Die mit Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeit tritt durch den Auslassanschluss 40 in der Anschlussplatte 36 aus der Pumpe 30 aus und wird in einen Verbindungsdurchgang 50 geführt.
Wie es weiterhin in 3C gezeigt ist, ist eine Druckkammer 44 innerhalb des Pumpengehäuses 18 benachbart zur zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 ausgebildet. Die Druckkammer 44 bringt die Endplatte 60 unter, die relativ zur zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 zwischen einer ersten Position (wie sie in 3A dargestellt ist) und einer zweiten Position (wie sie in 3B dargestellt ist) bewegbar ist. Spezifischer ist die Endplatte 60 bei der ersten Position in abdichtendem Kontakt mit der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30, während die Endplatte 60 bei der zweiten Position von der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 axial beabstandet ist.
Die Endplatte 60 hat jeweils axial gegenüberliegende innere und äußere Endoberflächen 62 und 64, die so ausgerichtet sind, dass die innere Endoberfläche 62 in Richtung zur zweiten Seitenfläche 31b der Flüssigkeitspumpe 30 gerichtet ist, während die äußere Endoberfläche 64 in Richtung weg von der Flüssigkeitspumpe 30 gerichtet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Endplatte 60 einen kleineren Endabschnitt 63, der durch die innere Endoberfläche 62 begrenzt ist, und einen größeren Endabschnitt 65, der durch die äußere Endoberfläche 64 begrenzt ist, so dass ein Bereich der äußeren Endoberfläche 64 der Endplatte 60 größer als der Bereich ihrer inneren Endoberfläche 62 ist. Vorzugsweise ist die Endplatte 60 in Form eines gestuften Kolbens, der detailliert in den 6A–6B dargestellt ist, mit einem durch die innere Endoberfläche 62 begrenzten im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 63 und einem durch die äußere Endoberfläche 64 begrenzten im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt mit größerem Durchmesser 65. Folglich hat der kleinere Endabschnitt 62 einen Durchmesser d, der kleiner als ein Durchmesser D des größeren Endabschnitts 64 ist. Somit ist ein Bereich der äußeren Endoberfläche 64 der Endplatte 60 größer als der Bereich ihrer inneren Endoberfläche 62. Jeder des Abschnitts mit kleinerem Durchmesser 63 und des Abschnitts mit größerem Durchmesser 65 des Kolbens 60 ist mit wenigstens einem elastischen Dichtring, wie beispielsweise einem O-Ring 61, versehen.
Nimmt man wieder Bezug auf 3C, ist die Druckkammer 44 innerhalb des Pumpengehäuses 18 durch eine gestufte Bohrung 27 definiert, die eine kleinere Bohrung 27a enthält, die den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 63 des Kolbens 60 gleitbar aufnimmt, und eine größere Bohrung 27b, die seinen Abschnitt mit größerem Durchmesser 65 gleitbar aufnimmt. Weiterhin teilt der Kolben 60, wie es detailliert in 3B gezeigt ist, die Druckkammer 44 abdichtend zu einem Umgehungshohlraum 44a benachbart zur inneren Endoberfläche 62 des Kolbens 60 und einem Betriebshohlraum benachbart zur äußeren Endoberfläche 64 des Kolbens 60. Anders ausgedrückt ist der Umgehungshohlraum 44a benachbart zur zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 ausgebildet und zwischen der Pumpe 30 und dem Kolben 60 definiert.
Wie es am besten in den 3A, 3B und 5 gezeigt ist, wird das Fluid bzw. die Flüssigkeit im Verbindungsdurchgang 46 durch ein in der Leitung liegendes Rückschlagventil 52 geführt. Das Rückschlagventil 52 stellt sicher, dass Hydraulikflüssigkeit nur weg von der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 fließt, da nicht zugelassen ist, dass sie in umgekehrter Richtung fließt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Rückschlagventil 52 mittels einer Feder angetrieben, so dass ein vorbestimmtes Ausmaß an Hydraulikdruck durch die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 erzeugt werden muss, um zuzulassen, dass Flüssigkeit durch den Verbindungsdurchgang 46 fließt.
Der Verbindungsdurchgang 46 verbindet den Auslassanschluss 40 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 fluidmäßig mit einem Akkumulatorbehälter 54 über eine Akkumulator-Einlass/Auslass-Öffnung 48. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der Akkumulator 14 eine allgemein zylindrische Form und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur zentralen Achse 33 der Lagerwelle 42 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor. Jedoch kann der Akkumulator 14 bei alternativen Ausführungsbeispielen von irgendeiner Form sein, die im Stand der Technik bekannt ist, und kann ausgerichtet und konfiguriert sein, wie es für eine spezifische Anwendung erforderlich ist. Wie es am besten in 3A gezeigt ist, enthält der Akkumulator 14 einen Kolben 55, der durch eine Krafterzeugungseinrichtung 56 angetrieben wird. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Krafterzeugungseinrichtung 56 aus einer Gasladung, jedoch kann die Krafterzeugungseinrichtung 56 aus irgend einer Einrichtung bestehen, die im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich einer Feder oder eines anderen elastischen bzw. federnden Elements. Wenn die Krafterzeugungseinrichtung 56 komprimiert wird (wie es in 4 gezeigt ist), übt der Kolben 55 einen Druck auf das Hydraulikfluid bzw. die Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Akkumulatorbehälters 54 aus. Eine entfernbare Akkumulatorkappe 15 ist gegenüberliegend zur Einlass/Auslass-Öffnung 48 positioniert und lässt zu, dass die Krafterzeugungsein richtung 56 auf einfache Weise eingestellt wird, um den auf die Flüssigkeit im Hydraulikbehälter 54 ausgeübten Druck zu variieren.
Darüber hinaus verbindet der Verbindungsdurchgang 46 den Auslassanschluss 40 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 fluidmäßig mit dem Betriebshohlraum 44b der Druckkammer 44 der Flüssigkeitspumpenanordnung 12. Spezifischer ist der Betriebshohlraum 44b der Druckkammer 44 mit einer Einlassöffnung 57 und einer Auslassöffnung 58 versehen. Wie es am besten in 5 gezeigt ist, verbindet der Verbindungsdurchgang 46 den Auslassanschluss 40 der Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 fluidmäßig mit der Einlassöffnung 57, um dadurch den Betriebshohlraum 44b der Druckkammer 44 fluidmäßig mit dem Auslassanschluss 40 der Pumpenanordnung 12 zu verbinden.
Ein Teil der Flüssigkeit bzw. des Fluids im Verbindungsdurchgang 46 wird dann hinter die Akkumulator-Einlass/Auslass-Öffnung 48 zu einem Kommunikationsdurchgang 50 (der am besten in 5 gezeigt ist) geführt. Der Kommunikationsdurchgang 50 verbindet die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 und den Betriebshohlraum 44b der Druckkammer 44 mit dem Übrigen der Flüssigkeitspumpenanordnung 12, die schematisch in 7 gezeigt ist, über eine Auslassöffnung 49. Der Betriebshohlraum 44b ist über die Auslassöffnung 58 fluidmäßig mit dem Kommunikationsdurchgang 50 verbunden.
7 zeigt einen Hydraulikkreis der vorliegenden Erfindung. Wie es dargestellt ist, ist die Pumpe 30 über das Rückschlagventil 52 fluidmäßig mit dem Akkumulator 14 verbunden. Wenigstens einen Teil der durch die Pumpe 30 erzeugten Flüssigkeit wird durch das Rückschlagventil 52 und in den Akkumulatorbehälter 54 geführt. Wenn sich das Volumen der Flüssigkeit im Behälter 54 ausdehnt, wird die Gasladung 58 durch den Kolben 56 des Akkumulatorbehälters 54 komprimiert. Der Hydraulikakkumulator 14 ist auch in Fluidkommunikation mit dem Übrigen des Hydrauliksystems, einschließlich der Druckkolbenanordnung 25, über den Kommunikationsdurchgang 50, die Auslassöffnung 49 (die in 5 gezeigt ist), ein selektiv betätigtes Magnetventil 64 und ein Reduzierungsventil 65, wie es in 7 gezeigt ist. Infolge davon betätigt bzw. aktiviert die Druckkolbenanordnung 25 die Reibkupplung 24, wenn es nötig ist, um die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten 21 und der zweiten 23 Ausgangswelle der Drehmomentkupplungsanordnung 10 zu beschränken.
Wenn die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 ausgeschaltet wird, übt die komprimierte Gasladung 58 eine Kraft auf die Flüssigkeit im Akkumulatorbehälter 54 aus. Wie es am besten in den 5 und 7 gezeigt ist, wird ein Hydraulikdruck vom Akkumulatorbehälter 54 durch den Akkumulator-Einlass/Auslass 48 zum Kommunikationsdurchgang 50 kommuniziert. Der Hydraulikdruck im Akkumulator 14 wird dann vom Kommunikationsdurchgang 50 aus der Öffnung 49 über das Magnetventil 64 und das Reduzierungsventil 65 zur Kolbenanordnung 25 kommuniziert. Anders ausgedrückt wird der Hydraulikdruck des Akkumulators 14 zum selektiven Betätigen der Reibkupplung 24 verwendet.
Andererseits kann die Reibkupplung 24 durch den Hydraulikdruck betätigt bzw. aktiviert werden, den die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 erzeugt, wenn der Hydraulikdruck innerhalb des Akkumulators 14 unter einem vorbestimmten minimalen Druck ist, der zum Aktivieren der Reibkupplung 24 erforderlich ist. In diesem Fall wird der durch die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 erzeugte Hydraulikdruck mit der Kolbenanordnung 25 durch ein Magnetventil 70 und ein Reduzierungsventil 72 zum selektiven Aktivieren der Reibkupplung 24 kommuniziert.
Daher lässt der Aufbau der vorliegenden Erfindung zu, dass das Fahrzeug-Hydrauliksystem durch entweder die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 oder den damit zusammen angeordneten Akkumulator 14 mit Druck beaufschlagt wird.
Weiterhin wird die Rotorpumpenanordnung mit innenverzahntem Rotor 12 durch den Kolben 60 selektiv betätigt und gesteuert, der als die Endplatte wirkt, um eine selektiv einstellbare Abdichtung zwischen der inneren Endoberfläche 62 des Kolbens 60 und der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 zu erzeugen. Die Bewegung des Kolbens 60 wird durch ein selektiv betätigtes Magnetpumpensteuerventil 66 und ein Reduzierungsventil 67 gesteuert, die am besten in 7 gezeigt sind. Somit lässt die vorliegende Erfindung zu, dass ein Bediener den durch die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 entwickelten Druck variiert bzw. verändert und die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 zwischen aktivierten und deaktivierten Moden selektiv betreibt.
Im Betrieb wird, wie es in den 3A–3C und 5 am besten gezeigt ist, Hydraulikflüssigkeit vom Behälter 45 der Hydraulikrotorpumpe mit innenverzahntem Rotor in die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30 von einer Behälteröffnung 67 über einen Zufuhrdurchgang 47 in den Einlassanschluss 38 in der Anschlussplatte 36 gezogen, wie es durch einen Pfeil F₁ dargestellt ist. Die Flüssigkeit läuft durch die Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 30, die den mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeitsfluss erzeugt. Die mit Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeit tritt aus der ersten Seitenfläche 31a der Pumpe 30 durch den Auslassanschluss 40 in der Anschlussplatte 36 unter Druck in den Verbindungsdurchgang 46 aus, wie es durch einen Pfeil F₂ dargestellt ist. Wenigstens ein Teil der mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit tritt aus der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 in den Umgebungshohlraum 44a aus und wirkt auf die innere Endoberfläche 62 des Kolbens 60 zu dem durch die Pumpe 30 erzeugten Druck.
Um die Pumpenanordnung 12 zu aktivieren (wenn Druck von der Pumpenanordnung 12 erforderlich ist), schließt eine elektronische Steuereinheit (ECU) 74 (die in 7 gezeigt ist) das Magnetpumpenventil 66. Folglich baut sich, da der Auslassanschluss 40 der Pumpenanordnung 12 fluidmäßig mit dem Betriebshohlraum 44b der Druckkammer 44 verbunden ist, der Hydraulikdruck im Betriebshohlraum 44b auf, um dadurch die äußere Endoberfläche 64 des Kolbens 60 demselben durch die Pumpe 30 erzeugten Hydraulikdruck wie die innere Endoberfläche 62 des Kolbens 60 auszusetzen. Es wird erkannt werden, dass, da der Bereich der äußeren Endoberfläche 64 des Kolbens 60 größer als der Bereich seiner inneren Endoberfläche 62 ist, die resultierende Kraft, die auf beide Endoberflächen 62, 64 des Kolbens 60 wirkt, in einer Richtung zur ersten Position des Kolbens 60 wirkt. Bei dieser ersten Position ist die innere Endoberfläche 62 des Kolbens 60 in abdichtendem Kontakt mit der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 (oder stößt an diese an). Anders ausgedrückt bildet der Kolben 60 bei der ersten Position eine Dichtung mit der Pumpe, was den Flüssigkeits- bzw. Fluidauslass zum Erzeugen von Druck begrenzt. Der beschränkte Fluid- bzw. Flüssigkeitsfluss erzeugt eine schnelle Druckerhöhung innerhalb der Pumpenanordnung 12, um dadurch die Pumpenanordnung 12 zu aktivieren.
Die obige Steuerung des Magnetpumpenventils 66 wird durch Beurteilen von Fahrzeugbetriebszuständen gemäß wenigstens einem Fahrzeugbetriebsparameter und/oder wenigstens einem Betriebsparameter der Drehmomentkupplungsan ordnung 10 ausgeführt, der von einem oder mehreren Fahrzeug- und/oder Drehmomentkupplungs-Betriebsparametersensoren in die ECU 74 eingegeben wird, die allgemein durch das Bezugszeichen 76 gezeigt sind (das in 7 gezeigt ist). Der wenigstens eine Fahrzeugparameter enthält, ist aber nicht darauf beschränkt, eine Fahrzeugbeschleunigung und ein Fahrzeug-Bremspedal, während der wenigstens eine Betriebsparameter der Drehmomentkupplungsanordnung 10 einen Hydraulikdruck innerhalb des Akkumulators 14 enthält, aber nicht darauf beschränkt ist.
Um die Pumpenanordnung 12 zu deaktivieren (wenn kein Druck von der Pumpenanordnung 12 erforderlich ist, wie beispielsweise dann, wenn der Akkumulator 14 vollständig geladen ist), öffnet die ECU 74 das Magnetpumpenventil 66 und das Proportionalventil 67. Folglich wird der Druck vom Betriebshohlraum 44b freigegeben, um dadurch nur die innere Endoberfläche 62 des Kolbens 60 dem durch die Pumpe 30 erzeugten Hydraulikdruck auszusetzen. Das Übermaß an durch die Pumpe 12 erzeugter mit Druck beaufschlagter Hydraulikflüssigkeit wird über das Magnetpumpensteuerventil 66, das Reduzierungsventil 67 und einen Flüssigkeitskühler 68 zu dem Sammelbehälter bzw. der Ölwanne 45 zurückgebracht, wie es in 7 gezeigt ist. Als Ergebnis bewegt sich der Kolben 60 zu seiner zweiten Position (oder wird dorthin gestoßen), wo der Kolben 60 weg (axial beabstandet) von der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 positioniert ist, wie es in 3B gezeigt ist. Diese Konfiguration lässt zu, dass Flüssigkeit in den Einlassanschluss 38 eintritt, durch die Pumpe 30 zirkuliert und aus der zweiten Seitenfläche 31b der Pumpe 30 austritt und sofort wieder in die Pumpe 30 eintritt, wie es durch Pfeile F₃ dargestellt ist, um dadurch zu verhindern, dass die Pumpe 30 Druck aufbaut. Bei dieser zweiten Position des Kolbens 30 wird kein Druck innerhalb der Pumpe 30 erzeugt. Anders ausgedrückt wird die Pumpenanordnung 12 deaktiviert und ist die Eingangsleistung, die zum Antreiben der Pumpenanordnung 12 erforderlich ist, sehr klein.
Daher kann das Magnetpumpenventil 66 die Flüssigkeitspumpenanordnung 12 zwischen aktivierten und deaktivierten Moden selektiv betreiben. Die Bewegung des Kolbens 60 zwischen der ersten und der zweiten Position stellt die Art einer Hin- und Herbewegung beziehungsweise die reziproke Art des Kolbens 60 dar.
Es wird erkannt werden, dass, während die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Drehmomentkupplungsanordnung für das Motorfahrzeug beschrieben ist, die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Merkmale beschränkt ist und irgendeine Flüssigkeitspumpenanordnung, die selektiv betreibbar ist, mit variablem Druck, der mittels eines Kolbens gesteuert wird, innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung ist.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist es klar, dass die vorliegende Erfindung eine neue selektiv betreibbare Flüssigkeitspumpenanordnung beschreibt, die eine Flüssigkeit mit variablem Druck für ein mit Druck beaufschlagtes Flüssigkeitssystem zur Verfügung stellt und die Pumpenanordnung selektiv deaktivieren kann und mit stark erhöhter Effizienz betrieben wird.
Die vorangehende Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist zum Zwecke einer Darstellung gemäß den Vorschriften des Patentgesetzes präsentiert worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend ist oder die Erfindung auf die genauen Formen beschränkt, die offenbart sind. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die hierin oben offenbarten Ausführungsbeispiele wurden gewählt, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten darzustellen, um dadurch Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit verschiedenen Modifikationen am besten zu verwenden, wie sie für die ausgedachte bestimmte Anwendung geeignet sind, solange den Prinzipien, die hierin beschrieben sind, gefolgt wird. Somit können Änderungen bei der oben beschriebenen Erfindung durchgeführt werden, ohne von der Absicht und dem Schutzumfang davon abzuweichen. Es ist auch beabsichtigt, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Flüssigkeitspumpenanordnung (12), die Folgendes aufweist: ein Pumpengehäuse (18) und eine innerhalb des Pumpengehäuses (18) angeordnete Flüssigkeitspumpe (30); wobei die Flüssigkeitspumpe (30) ein Flügelradelement (32) enthält, und ein Rotorelement (34), das mit dem Flügelradelement (32) zusammenarbeitet und im Wesentlichen darin zur Drehung um eine zentrale Achse (33) angeordnet ist, wobei die Flüssigkeitspumpe (30) axial gegenüberliegende erste (31a) und zweite (31b) Seitenflächen hat; einen Einlass- und Auslassanschlüsse (38, 40), die benachbart zur ersten Seitenfläche (31a) der Flüssigkeitspumpe (30) angeordnet sind; eine Druckkammer (44), die innerhalb des Pumpengehäuses (18) benachbart zur zweiten Seitenfläche (31b) der Pumpe (30) ausgebildet ist; und eine Endplatte (60), die innerhalb der Druckkammer (44) angeordnet ist und relativ zur Pumpe (30) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist; wobei die Endplatte (60) axial gegenüberliegende innere und äußere Endoberflächen (62, 64) hat, die so ausgerichtet sind, dass die innere Endoberfläche (62) in Richtung zur Flüssigkeitspumpe (30) gerichtet ist und die äußere Endoberfläche (64) in Richtung weg von der Flüssigkeitspumpe (30) gerichtet ist; wobei ein Bereich der äußeren Endoberfläche (64) der Endplatte (60) größer als der Bereich ihrer inneren Endoberfläche (62) ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Endplatte (60) bei der ersten Position in abdichtendem Kontakt mit der zweiten Sei tenfläche (31b) der Pumpe (30) ist und bei der zweiten Position axial beabstandet von der zweiten Seitenfläche (31b) der Pumpe (30) ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Endplatte (60) einen kleineren Endabschnitt (63) hat, der durch die innere Endoberfläche (62) begrenzt ist, und einen größeren Endabschnitt (65), der durch die äußere Endoberfläche (64) begrenzt ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Endplatte (60) in der Form eines gestuften Kolbens ist, der einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser (63) hat, der durch die innere Endoberfläche (62) begrenzt ist, und einen Abschnitt mit größerem Durchmesser (65), der durch die äußere Endoberfläche (64) begrenzt ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 4, wobei die Druckkammer (44) innerhalb des Pumpengehäuses (18) durch eine gestufte Bohrung (27) definiert ist, die eine Bohrung mit kleinerem Durchmesser (27a) enthält, die den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser (63) des Kolbens (60) gleitbar aufnimmt, und eine größere Bohrung (27b), die seinen Abschnitt mit größerem Durchmesser (65) gleitbar aufnimmt.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Endplatte (60) die Druckkammer (44) zu einem Umgehungshohlraum (44a) benachbart zur Flüssigkeitspumpe (30) und einem Betriebshohlraum, der fluidmäßig mit dem Auslassanschluss (40) der Flüssigkeitspumpenanordnung (12) verbunden ist, teilt.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 6, wobei der Betriebshohlraum fluidmäßig mit dem Auslassanschluss (40) der Flüssigkeitspumpenanordnung (12) verbunden ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 7, die weiterhin einen Flüssigkeitsbehälter (45) aufweist, der fluidmäßig mit dem Einlassanschluss (38) verbunden ist; wobei der Betriebshohlraum selektiv fluidmäßig mit dem Flüssigkeitsbehälter (45) verbunden ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 8, wobei der Flüssigkeitsbehälter (45) innerhalb des Pumpengehäuses (18) ausgebildet ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 8, wobei sich die Endplatte (60) zur ersten Position bewegt, wenn der Betriebshohlraum fluidmäßig vom Flüssigkeitsbehälter (45) getrennt ist, um einen Flüssigkeitsdruck im Betriebshohlraum aufzubauen, und wobei sich die Endplatte (60) zur zweiten Position bewegt, wenn der Betriebshohlraum fluidmäßig mit dem Flüssigkeitsbehälter (45) verbunden ist, um den Flüssigkeitsdruck im Betriebshohlraum freizugeben.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 8, die weiterhin ein Pumpensteuerventil (66) aufweist, das selektiv fluidmäßig den Betriebshohlraum mit dem Flüssigkeitsbehälter (45) verbindet.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 11, wobei das Pumpensteuerventil (66) ein Magnetventil enthält, das durch eine elektronische Steuereinheit (74) selektiv gesteuert wird.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 12, wobei die elektronische Steuereinheit (74) das Magnetventil (66) basierend auf einem Signal von wenigstens einem Sensor (76) steuert, der wenigstens einen Betriebsparameter einer Vorrichtung überwacht, die die Flüssigkeitspumpenanordnung (12) verwendet.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung eine hydraulisch betätigte Drehmomentkupplungsanordnung (10) in einem Motorfahrzeug ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, die weiterhin eine Anschlussplatte (36) aufweist, die im Pumpengehäuse (18) benachbart zur ersten Seitenfläche (31a) der Flüssigkeitspumpe (30) angeordnet ist; wobei der Einlassanschluss (38) und der Auslassanschluss (40) in der Anschlussplatte (36) ausgebildet sind.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 15, wobei die Anschlussplatte (36) reversibel ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Druckkammer (44) selektiv fluidmäßig mit dem Auslassanschluss (40) der Flüssigkeitspumpenanordnung (12) verbunden ist, so dass sowohl die innere (62) als auch die äußere (64) Endoberfläche der Endplatte (60) selektiv einem durch die Flüssigkeitspumpe (30) erzeugten Flüssigkeitsdruck ausgesetzt werden.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitspumpe (30) eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitspumpe (30) durch ein Eingangsgetriebe (20) angetrieben wird, das antreibend mit dem Flügelradelement (32) gekoppelt ist.
Flüssigkeitspumpenanordnung (12) nach Anspruch 19, wobei das Flügelradelement (32) eine Vielzahl von Getriebezähnen (32a) enthält, die an seiner äußeren Umfangsoberfläche in Eingriff mit komplementären Getriebezähnen (28, 26) des Eingangsgetriebes (20) vorgesehen sind.