DE10082684B4 - Device for conveying a gaseous or liquid medium - Google Patents
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Abstract
Pumpeneinheit (3), insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe, die mittels eines Elektromotors antreibbar ist und die ein Pumpengehäuse, einen einen Arbeitsraum einschließenden Konturring (5), einen im Arbeitsraum angeordneten, drehbar gelagerten Rotor (9) sowie den Arbeitsraum in axialer Richtung verschließende erste und zweite Druckplatten (17, 19) umfasst, wobei der Elektromotor eine mit dem Rotor (9) koppelbare Antriebswelle (31) aufweist, wobei der Rotor (9) mit Hilfe einer Zentriereinrichtung (21) an der ersten Druckplatte (17) zentriert ist, und wobei die Antriebswelle (31) über eine einen Achsversatz zwischen der Antriebswelle (31) und dem Rotor (9) ausgleichende Kupplung (33) mit dem Rotor (9) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (33) von einer Scheibe (35) gebildet ist, die mindestens eine mit einer Gegenfläche am Rotor (9) zur Übertragung eines Drehmoments zusammenwirkende Anlagefläche aufweist.Pump unit (3), in particular vane pump or roller cell pump, which is driven by an electric motor and a pump housing, a working space enclosing contour ring (5) arranged in the working space, rotatably mounted rotor (9) and the working space in the axial direction closing first and second pressure plates (17, 19), the electric motor having a coupling with the rotor (9) drive shaft (31), wherein the rotor (9) by means of a centering device (21) on the first pressure plate (17) is centered, and wherein the drive shaft (31) can be coupled to the rotor (9) via a coupling (33) compensating an axial offset between the drive shaft (31) and the rotor (9), characterized in that the coupling (33) is engaged by a disc (35 ) is formed, which has at least one bearing surface cooperating with a counter surface on the rotor (9) for transmitting a torque.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Förderung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Förderung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums gemäss Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a device for conveying a gaseous or liquid medium according to the preamble of
Fördereinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt und umfassen eine Pumpeneinheit und einen Elektromotor, die eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen, nämlich die des Elektromotors. Die Antriebswelle ist mit einem Rotor der beispielsweise von einer Flügelzellenpumpe gebildeten Pumpeneinheit mittels einer Wellen/Naben-Verbindung drehfest gekoppelt. Aufgrund der grossen Fertigungstoleranzen des Elektromotors besteht zwischen der Antriebswelle mit dem Rotor gegenüber dem Konturring eine hohe Aussermittigkeit. Dies hat zur Folge, dass die Ausrichtung des Rotors gegenüber einem den Rotor umgebenden, einen Arbeitsraum einschliessenden Konturring sehr ungenau ist. Ein grosser Achsversatz zwischen dem mit der Antriebswelle gekoppelten Rotor gegenüber dem Konturring führt zu einer hohen Druckpulsation der Pumpeneinheit, was wiederum zu einer unerwünschten grossen Geräuschentwicklung führt. Eine eigenständig gelagerte Antriebswelle für die Pumpeneinheit, die über eine Kupplung mit der Antriebswelle des Elektromotors gekoppelt wird, ist sehr aufwendig und beansprucht einen grossen Bauraum.Conveyors of the type discussed here are known. They are used for example in motor vehicles and comprise a pump unit and an electric motor having a common drive shaft, namely that of the electric motor. The drive shaft is rotatably coupled to a rotor of the pump unit formed for example by a vane pump by means of a shaft / hub connection. Due to the large manufacturing tolerances of the electric motor is between the drive shaft with the rotor relative to the contour ring a high Aussermittigkeit. This has the consequence that the orientation of the rotor relative to a surrounding the rotor, a working space enclosing contour ring is very inaccurate. A large axial offset between the coupled to the drive shaft rotor relative to the contour ring leads to a high pressure pulsation of the pump unit, which in turn leads to an undesirable large noise. An independently mounted drive shaft for the pump unit, which is coupled via a coupling with the drive shaft of the electric motor, is very expensive and requires a large amount of space.
Aus der
Aus der
Aus der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpeneinheit der eingangs genannten Art anzugeben, die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist und bei der eine genaue Ausrichtung des Konturrings gegenüber dem Rotor der Pumpeneinheit gewährleistet werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a pump unit of the type mentioned, which has a simple and compact structure and in which an accurate alignment of the contour ring relative to the rotor of the pump unit can be ensured.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Einrichtung zur Förderung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, beispielsweise Hydrauliköl, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese umfasst eine Pumpeneinheit, die beispielsweise als Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe ausgebildet ist, ein Pumpengehäuse, einen einen Arbeitsraum einschliessenden Konturring, einen im Arbeitsraum angeordneten, drehbar gelagerten Rotor sowie den Arbeitsraum in axialer Richtung verschliessende erste und zweite Druckplatten. Die Fördereinrichtung umfasst ferner einen Elektromotor, der eine mit dem Rotor koppelbare Antriebswelle aufweist. Die Fördereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor mit Hilfe einer Zentriereinrichtung an der ersten Druckplatte, die auf der dem Elektromotor abgewandten Seite der Pumpeneinheit angeordnet ist, zentriert ist und dass die Antriebswelle über eine einen Achsversatz zwischen der Antriebswelle und dem Rotor ausgleichende Kupplung mit dem Rotor koppelbar ist. Der Rotor ist also an der Pumpeneinheit zentriert, während die Antriebswelle beispielsweise mittels eines Kugellagers am Elektromotor gelagert ist. Einen Mittenversatz und gegebenenfalls eine Schiefstellung der Drehachsen des Rotors und der Antriebswelle wird durch die Kupplung ausgeglichen. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine exakte Ausrichtung des Konturrings gegenüber dem in der Pumpeneinheit drehbeweglich gelagerten Rotor möglich, so dass die Pumpeneinheit nur eine kleine Druckpulsation aufweist. Die Betriebsgeräusche der Fördereinrichtung sind daher nur gering, was insbesondere bei der Verwendung der Fördereinrichtung in einem Kraftfahrzeug gewünscht ist.To solve the problem, a device for conveying a gaseous or liquid medium, for example hydraulic oil, proposed with the features of
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zentriereinrichtung von einem an der ersten Druckplatte feststehend angeordneten Lagerbolzen gebildet ist, der in eine Lageröffnung im Rotor eingreift oder diese durchgreift. Der Lagerbolzen ist beispielsweise in eine Aufnahmebohrung in der ersten Druckplatte eingepresst, so dass er gegen ein Verdrehen gesichert ist. Es ist auch möglich, dass der Lagerbolzen stoffschlüssig oder einstückig mit der ersten Druckplatte verbunden ist. Die Zentriereinrichtung weist einen einfachen Aufbau auf.According to a development of the invention, it is provided that the centering device is formed by a bearing pin fixedly arranged on the first pressure plate, which engages in or engages through a bearing opening in the rotor. The bearing pin is for example pressed into a receiving bore in the first pressure plate, so that it is secured against rotation. It is also possible that the bearing pin is integrally or integrally connected to the first pressure plate. The centering device has a simple structure.
Der Rotor ist also über den Lagerbolzen zentriert und gleitgelagert, wobei das zwischen dem Lagerbolzen und der Lageröffnung im Rotor gebildete Gleitlager vorzugsweise als hydrodynamisches Radiallager ausgebildet ist, das vorzugsweise eine Verschiebung der Antriebswelle in Richtung ihrer Drehachse zulässt und radial zur Drehachse der Antriebswelle wirkende Kräfte aufnimmt beziehungsweise abstützt. Der zur Kühlung und Schmierung notwendige Schmierstoffdurchsatz erfolgt beispielsweise über das zu fördernde Medium über die ohnehin vorhandenen lokalen Druckunterschiede in der Pumpeneinheit, die mindestens einen Saugbereich und einen Druckbereich aufweist.The rotor is thus centered and slidably mounted on the bearing pin, wherein the sliding bearing formed between the bearing pin and the bearing opening in the rotor is preferably designed as a hydrodynamic radial bearing, which preferably allows a displacement of the drive shaft in the direction of its axis of rotation and radial forces acting on the axis of rotation of the drive shaft or supported. The necessary for cooling and lubrication lubricant throughput, for example, on the medium to be conveyed on the already existing local pressure differences in the Pump unit having at least one suction and a pressure range.
In bevorzugter Ausführungsform weist der Lagerbolzen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Damit der Rotor auf dem Lagerbolzen frei drehbar ist, weist die Lageröffnung des Rotors ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf, ist also als Bohrung ausgebildet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Fördereinrichtung sind der Rotor und der Lagerbolzen drehfest miteinander verbunden, wobei der Lagerbolzen in eine entsprechende Lagerbohrung in der ersten Druckplatte unter Ausbildung eines Gleitlagers drehbar gelagert ist. Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Rotor in der ersten Druckplatte zentriert und gelagert ist.In a preferred embodiment, the bearing pin has a circular cross-section. Thus, the rotor is freely rotatable on the bearing pin, the bearing opening of the rotor also has a circular cross section, so it is formed as a bore. In another embodiment of the conveyor, the rotor and the bearing pin are rotatably connected to each other, wherein the bearing pin is rotatably mounted in a corresponding bearing bore in the first pressure plate to form a sliding bearing. Both embodiments have in common that the rotor is centered and supported in the first pressure plate.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Pumpeneinheit ist die Kupplung von einer Scheibe gebildet, die mindestens eine mit einer Gegenfläche am Rotor zur Übertragung eines Drehmoments zusammenwirkende Anlagefläche aufweist. Die Scheibe ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie durch Stanzen hergestellt werden kann.In an advantageous embodiment of the pump unit, the coupling is formed by a disc which has at least one contact surface cooperating with a mating surface on the rotor for transmitting a torque. The disc is preferably designed such that it can be produced by punching.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Scheibe in einer Ausnehmung im Rotor angeordnet, derart, dass sie entlang einer radial zur Drehachse des Rotors verlaufende, gedachte erste Achse verschiebbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Scheibe ein Langloch auf, in das die Antriebswelle mit einem Antriebszapfen eingreift und gegebenenfalls durchgreift. In bevorzugter Ausführungsform ist das Langloch derart ausgebildet, dass die Scheibe bei eingestecktem Antriebszapfen in Richtung der Längsachse des Langlochs verschieblich ist. Die Scheibe ist also in mehrere radial zur Rotordrehachse verlaufenden Richtungen verschieblich. Bei einer weiteren Ausführungsform verlaufen die gedachte erste Längsachse und die Längsachse des Rotors senkrecht zueinander. Durch die Kupplung, die einen kompakten Aufbau der Fördereinrichtung ermöglicht, kann eine Drehungleichförmigkeit der Antriebswelle und ein Achsversatz zwischen dem Rotor und der Antriebswelle ausgeglichen werden.According to a development of the invention, the disc is arranged in a recess in the rotor, such that it is displaceable along a radially extending to the axis of rotation of the rotor, imaginary first axis. In an advantageous embodiment, the disc has a slot in which engages the drive shaft with a drive pin and optionally passes through. In a preferred embodiment, the slot is formed such that the disc is displaceable with plugged drive pin in the direction of the longitudinal axis of the slot. The disk is thus displaceable in a plurality of directions extending radially to the rotor axis of rotation. In a further embodiment, the imaginary first longitudinal axis and the longitudinal axis of the rotor are perpendicular to one another. By the coupling, which allows a compact construction of the conveyor, a rotational irregularity of the drive shaft and an axial offset between the rotor and the drive shaft can be compensated.
Schliesslich wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Pumpeneinheit bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Kupplung beziehungsweise die Scheibe anstelle eines Langlochs einen Antriebszapfen aufweist, der in einen entsprechend ausgebildeten Schlitz in der Antriebswelle eingreift. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Scheibe bei in den Schlitz in der Antriebswelle eingestecktem Antriebszapfen radial gegenüber der Rotordrehachse verlagerbar. Des weiteren ist die Scheibe vorzugsweise in einer Ausnehmung des Rotors angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass die Scheibe entlang mindestens einer radial zur Drehachse des Rotors verlaufenden ersten Achse verschieblich ist, wobei die erste Achse im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Schlitzes verläuft, so dass auch hier ein Mittenversatz und gegebenenfalls eine Schiefstellung zwischen dem Rotor und der Antriebswelle ausgeglichen werden kann.Finally, another embodiment of the pump unit is preferred, which is characterized in that the clutch or the disc instead of a slot has a drive pin which engages in a correspondingly formed slot in the drive shaft. Also in this embodiment, the disc is radially displaceable with respect to the rotor axis of rotation when plugged into the slot in the drive shaft drive pin. Furthermore, the disc is preferably arranged in a recess of the rotor, which is designed such that the disc along at least one radially to the axis of rotation of the rotor extending first axis is displaceable, wherein the first axis is substantially perpendicular to the longitudinal extent of the slot, so that Here also a center offset and possibly a misalignment between the rotor and the drive shaft can be compensated.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Pumpeneinheit ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the pump unit will become apparent from the remaining dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Pumpeneinheit vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 12 aufweist. Die Pumpeneinheit zeichnet sich dadurch aus, dass zur Zentrierung der ersten Druckplatte gegenüber der Antriebswelle eine erste Lagerung vorgesehen ist, die von einer Zapfen/Loch-Verbindung zwischen der ersten Druckplatte und der Antriebswelle gebildet ist, dass die ersten und zweiten Druckplatten und der Konturring mit Hilfe einer Zentriereinrichtung miteinander gekoppelt und gegenüber dem Pumpengehäuse radial zur Drehachse der Antriebswelle verlagerbar sind. Dadurch ist eine genaue Ausrichtung des Rotors gegenüber dem Konturring realisierbar, die auch dann bestehen bleibt, wenn ein Achsversatz zwischen Antriebswelle und Rotor vorliegt. Eine Kupplung zwischen Antriebswelle und Rotor ist daher nicht erforderlich.To solve the problem, a pump unit is proposed which has the features of
Nach einer Ausführungsform ist die Zapfen/Loch-Verbindung durch einen koaxial zur Antriebswelle angeordneten und mit dieser verbundenen Zapfen und einer in der ersten Druckplatte angeordneten Lagerbohrung, in der der Zapfen frei drehbar angeordnet ist, gebildet. Bei einer anderen Ausführungsvariante befindet sich der Zapfen an der ersten Druckplatte und die Lagerbohrung an einer Stirnfläche der Antriebswelle. Unabhängig von der Ausgestaltung der Zapfen/Loch-Verbindung erfolgt bei einem Mittenversatz zwischen Rotor und Pumpengehäuse oder einer Drehungleichförmigkeit der Antriebswelle eine Verschiebung der gesamten Pumpengruppe mit dem gleichen Mittenversatz oder der gleichen Drehungleichförmigkeit in radialer Richtung, wobei die ”Pumpengruppe” die auf beiden Seiten des Konturrings angeordneten Druckplatten, den Konturring selbst sowie der drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Rotor umfasst. Dadurch ist eine genaue Ausrichtung des Konturrings und des Rotors zueinander realisierbar, die auch dann bestehen bleibt, wenn sich beim Zusammenbauen der Fördereinrichtung zeigt, dass ein Versatz zwischen dem Rotor und der Antriebswelle des Elektromotors vorliegt.According to one embodiment, the pin / hole connection is formed by a pin arranged coaxially with the drive shaft and connected thereto and a bearing bore arranged in the first pressure plate, in which the pin is freely rotatably arranged. In another embodiment, the pin is located on the first pressure plate and the bearing bore on an end face of the drive shaft. Regardless of the configuration of the pin / hole connection occurs at a center offset between the rotor and the pump housing or a rotational nonuniformity of the drive shaft, a shift of the entire pump group with the same center offset or the same rotational nonuniformity in the radial direction, the "pump group" on both sides of the Contour rings arranged pressure plates, the contour ring itself and the rotatably connected to the drive shaft rotor comprises. As a result, an exact alignment of the contour ring and the rotor is realized to each other, which remains even if it shows during assembly of the conveyor that an offset between the rotor and the drive shaft of the electric motor is present.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine von einem Festlager gebildete zweite Lagerung für die Antriebswelle vorgesehen, die am Elektromotor angeordnet ist. Der Elektromotor ist hierbei ortsfest angeordnet, während die Pumpengruppe eine Radialbewegung zum Ausgleichen von Drehungleichförmigkeiten oder einem Achsversatz zwischen Rotor und Antriebswelle durchführen kann.According to a development of the invention, a second bearing formed by a fixed bearing is provided for the drive shaft, which is arranged on the electric motor. The electric motor is arranged stationary, while the pump group a radial movement to compensate for Rotationsgleichförmigkeiten or an axial offset between the rotor and drive shaft can perform.
Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung wird unter einem ”Festlager” eine Lagerung verstanden, die eine Drehung der Antriebswelle um ihre Längsmittelachse zulässt und sowohl Axialkräfte als auch Radialkräfte aufnehmen kann. Das Festlager kann beispielsweise von einem Kugellager oder Rollenlager gebildet sein. Unter einem ”Loslager” wird eine Lagerung verstanden, die lediglich Radialkräfte aufnehmen kann und eine Verlagerung der Antriebswelle in axialer Richtung, beispielsweise bei verschieden grosser Ausdehnung von Antriebswelle und Pumpengehäuse, ermöglicht. Das Loslager kann von einem Wälzlager oder einem Gleitlager gebildet sein.In the context of the present invention, a "fixed bearing" is understood to mean a bearing which permits rotation of the drive shaft about its longitudinal central axis and can absorb both axial forces and radial forces. The fixed bearing can be formed for example by a ball bearing or roller bearings. A "floating bearing" is understood to mean a bearing which can only absorb radial forces and permits a displacement of the drive shaft in the axial direction, for example in the case of differently sized expansion of the drive shaft and pump housing. The floating bearing can be formed by a rolling bearing or a sliding bearing.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Pumpeneinheit befindet sich die als Festlager ausgebildete zweite Lagerung am feststehend angeordneten Pumpengehäuse, während der Elektromotor radial zur Drehachse der Antriebswelle verlagerbar ist. Eine Zentrierung der Antriebswelle und somit der Pumpengruppe erfolgt also hier am Pumpengehäuse, wobei ein Achsversatz zwischen Rotor und Antriebswelle durch eine Radialbewegung des Elektromotors gegenüber dem Pumpengehäuse ausgeglichen wird. Auch hier ist eine genaue Ausrichtung des Konturrings und des Rotors gegeneinander möglich, so dass die Druckpulsation der Pumpeneinheit auf ein geringes Mass einstellbar ist.In a further embodiment of the pump unit, the second bearing formed as a fixed bearing is located on the stationary pump housing, while the electric motor is displaceable radially to the axis of rotation of the drive shaft. A centering of the drive shaft and thus the pump group is thus carried out here on the pump housing, wherein an axial offset between the rotor and the drive shaft is compensated by a radial movement of the electric motor relative to the pump housing. Again, a precise alignment of the contour ring and the rotor against each other is possible, so that the pressure pulsation of the pump unit is adjustable to a low level.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will be apparent from the remaining dependent claims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Showing:
Die im folgenden beschriebenen Einrichtung
Der Rotor
Die Fördereinrichtung
Im folgenden wird anhand der
Die Scheibe
Die Scheibe
In
Die in
Es wird deutlich, dass die Aussenkontur der Scheibe
Die ersten und zweiten Druckplatten
Der Innenraum des Pumpengehäuses
Wie aus
Die Pumpengruppe
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fördereinrichtung
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Fördereinrichtung
Allen anhand der
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: IXETIC BAD HOMBURG GMBH, 61352 BAD HOMBURG, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RAUSCH, GABRIELE, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MAGNA POWERTRAIN BAD HOMBURG GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: IXETIC BAD HOMBURG GMBH, 61352 BAD HOMBURG, DE Effective date: 20140910 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RAUSCH, GABRIELE, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE Effective date: 20140910 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN - EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PA, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HANON SYSTEMS EFP DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MAGNA POWERTRAIN BAD HOMBURG GMBH, 61352 BAD HOMBURG, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN - EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PA, DE |
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R071 | Expiry of right |