Fördereinrichtung zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter zu einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zur Förderung von Öl aus einem Vorratsbehälter zu einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer wahlweise von einem mechanischen Direktantrieb oder von einem zuschaltbaren Elektroantrieb antreibbaren Ölpumpe, welche zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile zur Förderung des Öls hat, dass der mechanische Direktantrieb mit einem der relativ zueinander beweglichen Bauteile und der zuschaltbare Elektroantrieb mit dem anderen der relativ zueinander beweglichen Bauteile verbunden ist, und dass die relativ zueinander bewegbaren Bauteile in einem Pumpstufengehäuse, bestehend aus zwei Steuerscheiben und ei ^¬ nem dazwischenliegenden Ring, angeordnet sind.

Solche Fördereinrichtungen werden insbesondere bei Kraftfahr- zeugen mit Hybridantrieb eingesetzt. Bei solchen Hybridan ^¬ trieben wird die Ölpumpe zur Versorgung eines Getriebes di ^¬ rekt von dem Getriebe angetrieben. Bei Stillstand des Getrie ^¬ bes soll dessen Funktion aufrechterhalten werden und daher die Ölpumpe in Betrieb bleiben.

Aus der DE 10 2011 084 542 AI ist eine eingangs genannte An ^¬ triebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe bekannt . Die Öl ^¬ pumpe kann je nach Ausbildung der relativ zueinander beweglichen Bauteile eine Flügelzellpumpe, Zahnradpumpe oder G-Ro- torpumpe sein. Das radial innere der relativ zueinander be ^¬ weglichen Bauteile ist auf einer Welle drehfest angeordnet und vom Direktantrieb antreibbar. Das Pumpstufengehäuse ist auf einer Hohlwelle drehfest angeordnet und von dem Elektro ^¬ antrieb antreibbar. Das Pumpstufengehäuse ist dazu in einer Ausnehmung des Gehäuses der Ölpumpe angeordnet, wobei zwi ^¬ schen Gehäuse und Pumpstufengehäuse eine Dichtung angeordnet ist. Diese Dichtung ist derart angeordnet, dass Öl über einen Einlass im Gehäuse und einen Einlasskanal in einer Steuer ^¬ scheibe angesaugt wird und nach dem Passieren der zueinander beweglichen Bauteile und der damit einhergehenden Druckerhöhung über einen Auslasskanal in der gegenüberliegenden Steuerscheibe und den Auslass im Gehäuse die Ölpumpe verlässt. Nachteilig hierbei ist zum einen, dass die Verschraubung der Steuerscheiben mit dem Ring radial außerhalb der relativ zueinander beweglichen Bauteile liegt, wodurch das Läuferteil einen großen Außendurchmesser besitzt. Zum anderen fördert der Druck in dem Läuferteil die Ausbildung eines Axialspal ^¬ tes, was sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fördereinrich ^¬ tung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie einen geringeren Bauraum bei besserem Wirkungsgrad besitzt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Pumpstufengehäuse in einem topfförmigen Bauteil angeordnet ist .

Mit dem Vorsehen eines topfförmigen Bauteils zur Aufnahme des Pumpstufengehäuses ist das topfformige Bauteil das Bauteil, welches für die Anordnung in dem Gehäuse der Ölpumpe anzupas ^¬ sen ist. Dadurch kann das Pumpstufengehäuse durch die Verwen ^¬ dung herkömmlicher Bauteile einfacher ausgestaltet sein. Die Fördereinrichtung ist dadurch kostengünstiger. Weiter ermöglicht das topfformige Bauteil eine einfachere Anordnung und Befestigung des Pumpstufengehäuses, so dass das Pumpstufenge ^¬ häuse und damit die Ölpumpe geringere radiale Abmessungen aufweist und dadurch weniger Bauraum beansprucht. Aufgrund der geringeren Abmessungen können Lager und Dichtungen mit geringerem Durchmesser zum Einsatz kommen, so dass infolge geringerer Reibwerte der Wirkungsgrad steigt. Schließlich be ^¬ wirkt das topfformige Gehäuse, dass die Außenseite der aus- lassseitigen Steuerscheibe mit dem erzeugten Druck beaufschlagt wird, was eine Verringerung des Axialspalts der Pump- stufe bewirkt und ebenfalls zu einer Erhöhung des Wirkungs ^¬ grades führt.

Eine einfache Befestigung des Pumpstufengehäuses ist gegeben, wenn diese axial in dem topfformigen Bauteil eingespannt ist.

In vorteilhafter Weise erfolgt eine derartige Befestigung mittels eines Sprengrings, der auf der Innenseite des topf ^¬ formigen Bauteils eingesetzt ist, und so das Pumpstufengehäu- se axial eingespannt.

Ein zusätzliches Sicherungselement zum Einspannen wird gemäß einer anderen Ausgestaltung dadurch vermieden, dass die offenen Seite des topfformigen Bauteils zum axialen Einspannen des Pumpstufengehäuses gebördelt oder verstemmt ist.

Zur Beaufschlagung der Außenseite der auslassseitigen Steuerscheibe mit dem erzeugten Druck kann der Boden des topfformigen Bauteils entsprechende Formelemente wie Absätze oder nach innen gerichtete Rillen aufweisen, die einen Abstand zwischen Boden und Pumpstufengehäuse erzeugen. Eine derartige Formge ^¬ staltung des Bodens wird vermieden, wenn das Pumpstufengehäu ^¬ se mit einem Dichtring gegen den Boden des topfformigen Gehäuses axial eingespannt ist. Diese Ausgestaltung hat zudem den Vorteil, dass über den Dichtring ein Toleranzausgleich erfolgt .

Die Zuführung des anzusaugenden Öls vom Einlass der Ölpumpe zu der Pumpstufe erfolgt in einfacher Weise dadurch, dass in der Mantelfläche des topfformigen Bauteils Öffnungen angeord ^¬ net sind, die mit den Einlasskanälen der Pumpstufe in Verbindung stehen.

Die Verdrehsicherheit des Pumpstufengehäuses mit dem topfför- migen Bauteil lässt sich weiter dadurch erhöhen, wenn an der Mantelfläche des topfformigen Bauteils Laschen zum Eingriff in das Pumpstufengehäuse angeordnet sind. Separate Aufnahmen im Pumpstufengehäuse für die Laschen werden in einer vorteil ^¬ haften Ausgestaltung dadurch vermieden, dass die Laschen in die Kanäle des Pumpstufengehäuses eingreifen. In einer weiteren Ausgestaltung geht der Boden des topfförmigen Bauteils in eine Hohlwelle über, deren Durchmesser klei ^¬ ner als die Mantelfläche des topfförmigen Bauteils ist. Über die Hohlwelle lässt sich das topfformige Bauteil im Gehäuse lagern, wobei infolge des geringen Durchmessers kein zusätz- licher Bauraum in radialer Richtung erforderlich ist. Die geringen Abmessungen wirken sich zudem vorteilhaft auf Gewicht und Wirkungsgrad der Ölpumpe aus .

Ein besonders einfaches Ableiten des geförderten Öls zum Aus- lass im Gehäuse wird dadurch erreicht, dass die Hohlwelle ra ^¬ dial angeordnete Öffnungen besitzt.

Zur Förderung des Öls hat die Ölpumpe zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile, wobei der mechanische Direktantrieb mit einem der relativ zueinander beweglichen Bauteile und der zuschaltbare Elektroantrieb mit dem anderen der relativ zuein ^¬ ander beweglichen Bauteile verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ermöglicht auch einen Parallelbetrieb des Direktantriebs und des Elektroantriebs, wenn beispielsweise der Elektroantrieb frühzeitig gestartet werden soll, bevor der Direktantrieb abgeschaltet wird. Eben ^¬ so kann die Förderleistung der Ölpumpe durch Zuschaltung des Elektroantriebs angehoben werden, wenn der Direktantrieb bei einem Betriebszustand mit zu geringer Drehzahl läuft.

Die Ölpumpe gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das topfformige Bauteil gegenüber einem feststehenden Gehäuse der Ölpumpe drehbar gelagert und mittels einer Radi ^¬ aldichtung abgedichtet ist, und wenn Einlass- und Auslassan- Schlüsse zum hydraulischen Anschluss der Ölpumpe an dem Ge ^¬ häuse angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung gestaltet sich beson- ders kompakt, wenn das Gehäuse eine gemeinsame Ausnehmung für einen Elektromotor des Elektroantriebs und das topfförmige Bauteil hat. Dadurch wird der Elektromotor von dem geförderten Öl gekühlt und dessen Geräusche gedämpft. Weiterhin kann hierdurch die Abdichtung einer Wellendurchführung für den Elektroantrieb entfallen.

Eine Beeinflussung des Elektroantriebs durch chemische oder physikalische Einflüsse des Öls lässt sich gemäß einer ande ^¬ ren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermei- den, wenn das Gehäuse eine erste Ausnehmung für das Läuferteil und den Rotor der Ölpumpe und eine zweite Ausnehmung für den Elektromotor des Elektroantriebs hat.

Ein vorgesehenes Antriebsmoment beim Betrieb der Ölpumpe durch den Elektroantrieb lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach einstellen, wenn der Elektroantrieb ein Untersetzungsgetriebe hat.

Das topfförmige Bauteil könnte beispielsweise einen umlaufen- den Zahnkranz an der Mantelfläche aufweisen, an dem der jeweilige Antrieb angelenkt ist. Dies führt jedoch zu großen Abmessungen und damit zu einem erhöhten baulichen Aufwand der Ölpumpe. Die Ölpumpe gestaltet sich gemäß einer anderen vor ^¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn der Rotor auf einer Welle des einen Antriebs befestigt ist und das topfförmige Bauteil im Bereich der am Boden ange ^¬ formten Hohlwelle mit dem anderen Antrieb verbunden ist.

Selbstverständlich können in kinematischer Umkehr die Antriebe auch mit dem jeweilig anderen Teil verbunden sein. Vor- zugsweise ist die Hohlwelle ausschließlich innerhalb des Ge ^¬ häuses geführt, so dass die Abdichtung einer Wellendurchführung vermieden wird. Die Ölpumpe besteht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus besonders wenigen zu montierenden Bauteilen, wenn der Ring oder die Steuerplatten die Ölzufuhr- elemente aufweisen.

Eine gegenseitige Beeinflussung der Antriebe untereinander lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der Direktantrieb und der Elektroantrieb selbsthemmend gestaltet sind.

Die Ölpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft von zwei unterschiedlichen Antrieben antreiben, wenn die Ölpumpe als Zahnringpumpe, als Flügelzellenpumpe oder als Außenzahnrad- pumpe ausgebildet ist. Bei solchen Pumpprinzipien wirken der entsprechend gestaltete Rotor und ein den Rotor umgebender Ring derart zusammen, dass auf besonders einfache Art wahl ^¬ weise der Ring oder der Rotor zur Förderung des Öls angetrie- ben werden kann.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrie- ben. Diese zeigt in:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung mit angrenzenden Bauteilen eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Fördereinrichtung mit zwei Antrieben aus Figur 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausfüh rungsform der Ölpumpe,

Fig. 4 das topfförmige Teil in perspektivischer Darstel lung . Figur 1 zeigt schematisch eine Fördereinrichtung 1 mit Bauteilen eines Hybridantriebs 2 eines schematisch dargestellten Kraftfahrzeuges 12. Der Hybridantrieb 2 hat eine Brennkraft- maschine 3, welche das Kraftfahrzeug 12 über ein Getriebe 4 antreibt, und eine elektrische Antriebseinheit 5 zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 12 unabhängig von dem Getriebe. Eine Kupplung trennt die Brennkraftmaschine 3 von dem Getriebe 4. Die Fördereinrichtung 1 hat eine Ölpumpe 7 zur Versorgung des Getriebes 4 mit Öl und einen als Ölwanne ausgebildeten Vor ^¬ ratsbehälter 8. Von der Ölpumpe 7 gefördertes Öl gelangt zu dem Getriebe 4 und von dort wieder zurück in den Vorratsbe ^¬ hälter 8. Das Getriebe 4 hat einen Direktantrieb 9 zum Antrieb der Öl ^¬ pumpe 7. Weiterhin ist ein Elektroantrieb 10 mit einem Elek ^¬ tromotor 11 mit der Ölpumpe 7 verbunden. Die Ölpumpe 7 lässt sich damit wahlweise über den Elektroantrieb 10 oder über den Direktantrieb 9 antreiben. Auch ein Parallelbetrieb des Di- rektantriebes 9 und des Elektroantriebes 10 ist denkbar, um beispielsweise den Elektroantrieb 10 frühzeitig vor dem Ab ^¬ schalten des Direktantriebes 9 hochzufahren. In einem Betriebsmodus des Kraftfahrzeuges 12 wird die elektrische An ^¬ triebseinheit 5 zugeschaltet und die Brennkraftmaschine 3 ab- geschaltet. In diesem Fall ist auch der Direktantrieb 9 des Getriebes 4 abgeschaltet. Die Ölpumpe 7 wird in diesem Be ^¬ triebsmodus des Kraftfahrzeuges 12 über den Elektroantrieb 10 angetrieben . Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Fördereinrichtung 1 mit einem Teilbereich der Ölpumpe 7, dem Elektroantrieb 10 und dem Direktantrieb 9 aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass die Ölpumpe 7 ein feststehendes Gehäuse 13 mit einer Ausnehmung 14 zur Aufnahme beweglicher Bauteile der Ölpumpe 7 und des Elektromotors 11 mit dem Elektroantrieb 10 hat. Der Direktantrieb 9 hat eine in die Ausnehmung 14 einge ^¬ führte Welle 15. Der Elektroantrieb 10 hat eine vollständig innerhalb der Ausnehmung 14 des Gehäuses 13 angeordnete, die Welle 15 konzentrisch umschließende Hohlwelle 16. Das Gehäuse 13 hat zudem einen Einlassanschluss 17 und einen Auslassan- schluss 18 der Ölpumpe 7. Auf der Welle 15 eines der relativ zueinander beweglichen Bauteile 19 der Ölpumpe 7 befestigt. Auf der Hohlwelle 16 ist ein gegenüber dem Bauteil 19 drehba ^¬ res Pumpstufengehäuse 20 befestigt. Das Pumpstufengehäuse 20 hat einen die Bauteile 19, 19a radial umschließenden Ring 21 und den Stirnseiten der Bauteile 19, 19a gegenüberstehende Steuerplatten 22, 23, sowie Ölzufuhrelemente 24, 25 für die

Bauteile 19, 19a. Die Ölzufuhrelemente 24, 25 sind als Kanäle ausgebildet und beispielhaft in den Steuerplatten 22, 23 an ^¬ geordnet. Alternativ dazu können die Ölzufuhrelemente bei entsprechend gestalteter Ölpumpe 7 in dem Ring 21 angeordnet sein oder sich auf Ring 21 und Steuerscheibe 22, 23 auftei ^¬ len. Das Pumpstufengehäuse 20 ist in einem topfförmigen Bau ^¬ teil 40 angeordnet. Zwischen dem Boden 41 des topfförmigen Bauteils 40 und der auslassseitigen Steuerscheibe 23 ist ein Dichtring 42 angeordnet. Über einen Sprengring 43 ist das Pumpstufengehäuse 20 gegen den Boden 41 des topfförmigen Bau ^¬ teils 40 axial eingespannt. Der Boden 41 geht in eine Hohl ^¬ welle 44 über. Über diese Hohlwelle 44 strömt das geförderte Öl zum Auslassanschluss der Ölpumpe 7. Radialdichtungen 28, 29 dichten die Welle 15 und die Hohlwelle 44 gegenüber dem Gehäuse 13 ab. Mehrere Lagerungen 30 - 33 ermöglichen die drehbare Lagerung der Hohlwellen 16, 44 gegenüber dem Gehäuse 13 und gegenüber der Welle 15. Der Direktantrieb 9 und der Elektroantrieb 10 sind selbsthemmend gestaltet, so dass das topfförmige Bauteil 40 feststeht, wenn der Elektroantrieb 10 abgeschaltet ist und das Bauteil 19 feststeht, wenn der Di ^¬ rektantrieb 9 abgeschaltet ist.

Dreht man die Welle 15 des Direktantriebs 9, wird das Bauteil 19 gegenüber dem Pumpstufengehäuse 20 verdreht. Dabei wird Öl über den Einlassanschluss 17 und die Einlassöffnung 26 ange ^¬ saugt und über die Auslassöffnung 27 zu dem Auslassanschluss 18 gefördert. Dreht man die Hohlwelle 16 über den Elektroan- trieb 10, wird ausschließlich das Pumpstufengehäuse 20 mit den Ölzufuhrelementen 24, 25 gegenüber dem Bauteil 19 verdreht. Damit wird ebenfalls Öl über den Einlassanschluss 17 angesaugt und zu dem Auslassanschluss 18 im Gehäuse 13 geför- dert .

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ölpumpe 7 mit dem Direktantrieb 9, der mit der Welle 15 verbunden ist, die wiederum mit dem Bauteil 19 in Verbindung steht. Die Bauteile 19, 19a sind vom Pumpstufengehäuse 20 mit den Steuerscheiben 22, 23 und dem Ring 21 umgeben. Das Pumpstufengehäuse 20 ist in dem topfförmigen Bauteil 40 angeordnet und mit dem nicht dargestellten Sprengring 43 axial gegen den Boden 41 über den Dichtring 42 eingespannt. An dem Boden 41 ist die Hohlwelle 44 angeformt, an deren dem Boden 41 abgewandten Ende ein

Zahnkranz 45 befestigt ist, der mit dem elektrischen Antrieb 10 verbunden ist. Die Hohlwelle 44 weist zwischen dem Boden 41 und dem Zahnkranz 45 radiale Öffnungen 46 auf, über die das Öl über den Auslass 18 das Gehäuse 13 verlassen kann.

Figur 4 zeigt das topfförmige Bauteil 40 mit dem Boden 41, der Hohlwelle 44 und den radialen Öffnungen 46. In der Mantelfläche des topfförmigen Bauteils 40 sind ebenfalls Öffnun ^¬ gen 47 vorgesehen, über die Öl vom Einlassanschluss 17, über den Ring 21 von der Pumpstufe angesaugt werden kann. In den

Öffnungen 47 ist jeweils eine hineinreichende Lasche 48 ange ^¬ ordnet, die durch Verbiegen nach radial innen das topfförmige Teil 40 verdrehsicher dem Pumpstufengehäuse 20 verbinden. Die Verbindung der Fördereinrichtung 1 mit dem Hybridantrieb 2 ist nur beispielhaft zu verstehen. Die Fördereinrichtung 1 eignet sich ebenfalls für Kraftfahrzeuge 12, welche aus ^¬ schließlich über die Brennkraftmaschine 3 angetrieben sind.