DE102007055911A1 - Rotationspumpe - Google Patents

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    • F04C2270/13Noise

Abstract

Zumindest eine von einer Außenumfangsfläche (13b) eines Außenrotors (13) und einer Innenumfangsfläche (14d) eines Gehäuses (14) ist mit einer Nut (13c) versehen, um einen Raum dazwischen auszubilden. Ein Differenzdruck spannt den Außenrotor (13) in Richtung Gehäuse (14) vor, wodurch eine Abweichung in einem Zwischenraum dazwischen erzeugt wird. Der Zwischenraum in der Nähe eines Kontaktpunkts des Außenrotors (13) und des Gehäuses (14) verengt sich wie ein Keil. Die Nut (13c) reduziert den keilförmigen Bereich. Da eine Fluidkraft durch eine Keilwirkung begrenzt wird, kann eine Abnutzung und eine Beschädigung der Außenverzahnung (12a) und der Innenverzahnung (13a) begrenzt werden und kann ein Klopfgeräusch dazwischen begrenzt werden. Eine Haltbarkeit der Rotationspumpe (10) kann verbessert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradrotationspumpe.
  • Die JP-64-32083A zeigt eine Innenzahnradpumpe der Trochoidart. Eine derartige Trochoidpumpe hat einen Innenrotor mit Außenverzahnungselementen an seiner Außenumfangsfläche, einen Außenrotor mit Innenverzahnungselementen an seiner Innenumfangsfläche und ein Gehäuse, das den Innenrotor und den Außenrotor in solch einer Art und Weise unterbringt, dass die äußeren Zähne in die inneren Zähne eingreifen. Eine Antriebswelle ist mit dem Innenrotor verbunden.
  • Wenn sich der Innenrotor und der Außenrotor drehen, variieren eine Vielzahl von Kammern ihre Volumina. Die Kammern werden zwischen den Innenverzahnungselementen und den Außenverzahnungselementen definiert. Das Fluid wird durch eine Einlassöffnung in die Kammer eingeführt und wird durch eine Auslassöffnung aus der Kammer abgegeben. Ein Differenzdruck wird zwischen der Kammer, die mit der Einlassöffnung in Verbindung steht, und der Kammer erzeugt, die mit der Auslassöffnung in Verbindung steht.
  • Dieser Druckunterschied spannt den Außenrotor an das Gehäuse vor, so dass eine Abweichung in einem Zwischenraum zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor erzeugt wird. Eine derartige Abweichung erhöht eine Kontaktlast bei einem Abschnitt eines Kontaktabschnitts zwischen den Innenverzahnungselementen und den Außenverzahnungselementen, die Abnutzungen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung und Geräusche hervorruft.
  • Bei der in der JP-64-32083A gezeigten Trochoidpumpe ist zumindest eine von der Innenverzahnung und der Außenverzahnung in einer links-rechts-asymmetrischen Form ausgebildet. In der Kammer auf der Einlassöffnungsseite sind Innenverzahnungselemente und Außenverzahnungselemente miteinander in Kontakt. In der Kammer auf der Auslassöffnungsseite sind Innenverzahnungselemente und Außenverzahnungselemente in solch einer Art und Weise angeordnet, dass sie voneinander entfernt sind, so dass benachbarte Kammern miteinander in Verbindung stehen, um den Differenzdruck zu reduzieren.
  • Die asymmetrische Innenverzahnung oder Außenverzahnung verschlechtern ihre Bearbeitbarkeit relativ zu einer symmetrischen Innenverzahnung oder Außenverzahnung. Des Weiteren ist eine Drehrichtung, in der der Innenrotor und der Außenrotor die Pumptätigkeit durchführen können, begrenzt, sodass eine Anbringbarkeit der Trochoidpumpe verschlechtert ist.
  • Gemäß einem Studium durch die Erfinder der Erfindung ist es, selbst wenn die Innenverzahnung und die Außenverzahnung in der asymmetrischen Form ausgebildet sind, schwierig, die Abnutzung und das Geräusch ausreichend gut zu begrenzen.
  • Wenn der Außenrotor zu dem Gehäuse vorgespannt wird, wird ein Zwischenraum, der sich wie ein Keil verengt, zwischen einer Außenumfangsfläche des Außenrotors und einer Innenumfangsfläche des Gehäuses ausgeformt, wie es in 5 gezeigt ist.
  • 5 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht des Außenrotors 13 und des Gehäuses 14. Eine Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 und eine Innenumfangsfläche 14d des Gehäuses 14 definieren zwischen sich keilförmige Zwischenräume WSC. Um den keilförmigen Zwischenraum klar darzustellen ist ein Außendurchmesser des Außenrotors 13 in 5 übertriebener Maßen kleiner gezeigt, als er es einer in der Praxis ist.
  • Allgemein wird bei einem Fall, dass sich ein Zwischenraum zwischen zwei Objekten, die eine relative Bewegung durchführen, in einer Bewegungsrichtung verengt wie ein Keil, eine Keilwirkung erzeugt, so dass ein Fluid aufgrund dessen Viskosität in den Keilabschnitt gezogen wird. Der Außenrotor wird durch eine andere Fluidkraft als dem vorstehend beschriebenen Differenzdruck in den Innenrotor gedrückt.
  • Diese Fluidkraft bewirkt eine Abnutzung der Innen- und Außenverzahnung und ein Geräusch. Bei einem Fall, das Luft in den Zwischenraum gemischt ist, schwankt die Fluidkraft und eine Stoßbelastung wird bei einem Berührungsabschnitt der Innenverzahnung und der Außenverzahnung erzeugt. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung werden beschädigt und ein Stoßklopfgeräusch wird erzeugt.
  • Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Tatsachen gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Rotationspumpe vorzusehen, die eine hohe Dauerhaltbarkeit ohne einem Verschlechtern einer Bearbeitbarkeit und Anbringbarkeit hat.
  • Erfindungsgemäß hat eine Rotationspumpe einen Innenrotor mit einer Außenverzahnung an seiner Außenumfangsfläche, einen Außenrotor mit einer Innenverzahnung, die mit der Außenverzahnung in Eingriff ist, an seiner Innenumfangsfläche, und ein Gehäuse, dass den Innenrotor und den Außenrotor drehbar aufnimmt. Der Innenrotor und der Außenrotor drehen sich so, dass ein Volumen einer Kammer geändert wird, die zwischen Außenverzahnungselementen und Innenverzahnungselementen ausgebildet wird, um ein Fluid anzusaugen und abzugeben. Eine Außenumfangsfläche des Außenrotors ist gleitbar in Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Gehäuses. Zumindest eine von der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche ist mit einem konkaven Abschnitt versehen, um einen Raum dazwischen auszubilden.
  • Mit diesem Aufbau, selbst wenn der Differenzdruck den Außenrotor in Richtung Gehäuse vorspannt, was eine Abweichung in einem Zwischenraum dazwischen erzeugt, reduziert der konkave Abschnitt einen Zwischenraumbereich, der keilförmig ist. Dadurch, da die Fluidkraft begrenzt wird, können eine Abnutzung und eine Beschädigung der Außenverzahnung und der Innenverzahnung begrenzt werden, und ein Klopfgeräusch zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung kann begrenzt werden. Eine Dauerhaltbarkeit der Rotationspumpe kann verbessert werden.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wird, in denen:
  • 1 ist eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2A ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie II-II in 1 und 2B ist eine Seitenansicht eines Außenrotors,
  • 3A ist eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 3B ist eine Seitenansicht eines Außenrotors,
  • 4A ist eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und 4B ist eine Seitenansicht eines Außenrotors, und
  • 5 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen keilförmigen Zwischenraum zeigt.
  • [Erstes Ausführungsbeispiel]
  • Bezugnehmend auf die 1 und 2 wird nachstehend ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung bei einer Ölpumpe 10 angewandt, die ein Schmiermittel zu Gleitabschnitten einer Brennkraftmaschine für ein Automobil zuführt. Die Ölpumpe 10 ist an einer Seitenfläche eines Zylinderblocks der Maschine angebracht.
  • Die Ölpumpe 10 ist eine Innenzahnradpumpe der Trochoidart. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Ölpumpe 10 mit einer Antriebswelle 11, einem Innenrotor 12, einem Außenrotor 13 und einem Gehäuse 14 versehen.
  • 1 ist eine axiale Querschnittansicht der Ölpumpe 10, 2A ist eine Querschnittansicht entlang Linie II-II in 1 und 2B ist eine Seitenansicht des Außenrotors 13.
  • Eine Antriebskraft wird durch die Antriebswelle 11 von der Maschine zu dem Innenrotor 12 übertragen. Ein Ende der Antriebswelle 11 ist in eine Verbindungsöffnung 12b des Innenrotors 12 eingeführt. Insbesondere ist die Antriebswelle 11 mit einer Passfedernut 11a versehen und ist die Verbindungsöffnung 12b mit einer Passfedernut 12c versehen. Eine Passfeder 15 ist zwischen die Passfedernuten 11a und 12c eingesetzt, um die Antriebswelle 11 mit dem Innenrotor 12 zu verbinden.
  • Eine Vielzahl von Außenverzahnungselementen 12a ist an einem Außenumfang des Innenrotors 12 ausgeformt und eine Vielzahl von Innenverzahnungselementen 13a ist an einem Innenumfang des Außenrotors 13 ausgeformt. Der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 sind in einem Gehäuse 14 untergebracht, wobei Außenverzahnungselemente 12a und Innenverzahnungselemente 13a miteinander in Eingriff stehen.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind sechs Außenverzahnungselemente 12a vorgesehen und sieben Innenverzahnungselemente 13a vorgesehen. Die Anzahl der Außenverzahnungselemente 12a und der Innenverzahnungselemente 13a kann entsprechend einer erforderlichen Ausstoßmenge der Pumpe 10 geändert werden. In jedem Fall ist die Anzahl der Innenverzahnungselemente 13a um eins größer als diejenige der Außenverzahnungselemente 12a.
  • Wenn Außenverzahnungselemente 12a und Innenverzahnungselemente 13 miteinander in Eingriff sind, wird eine Vielzahl von Kammern B dazwischen definiert. Jede der Kammern B ist jeweils unabhängig durch den Innenrotor 12, den Außenrotor 13 und das Gehäuse 14 definiert.
  • Der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 sind in solch einer Art und Weise angeordnet, das ein Rotationsmittelpunkt X des Innenrotors 12 von einem Rotationsmittelpunkt Y des Außenrotors 13 um einen vorbestimmten Abstand abweicht. Wenn sich der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 drehen, indem sie eine Antriebskraft von der Antriebswelle 11 aufnehmen, wird eine Eingriffsanzahl der Außenverzahnungselemente 12a und der Innenverzahnungselemente 13a fortlaufend geändert, sodass ein Volumen der Kammer B fortlaufend geändert wird.
  • Eine Nut 13c ist an einer gesamten Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 ausgeformt. Die Nut 13c entspricht einem konkaven Abschnitt.
  • Das Gehäuse 14 hat eine obere Platte 14a und eine untere Platte 14b, die an beiden Seiten des Innenrotors 12 und des Außenrotors 13 in einer axialen Richtung angeordnet sind. Das Gehäuse 14 hat ferner eine Mittelplatte 14c, die sich radial außerhalb des Außenrotors 13 und des Innenrotors 12 befindet.
  • Die obere Platte 14a, die untere Platte 14b und die Mittelplatte 14c sind durch Schrauben befestigt, um einen Unterbringungsraum auszubilden, um den Innenrotor 12 und den Außenrotor 13 drehbar aufzunehmen.
  • Die Mittelplatte 14c hat eine Innenumfangsfläche 14d, auf der die Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 gleitet. Zwischen der Außenumfangsfläche 13b und der Mittelplatte 14c bildet die Nut 13c einen Raum, um die vorstehende Fluidkraft zu begrenzen.
  • Die untere Platte 14b ist mit einer Einlassöffnung 14e zum Ansaugen des Öls und mit einer Auslassöffnung 14f zum Abgeben des Öls versehen. Die Einlassöffnung 14e ist Bogenförmig, um mit der Kammer B in Verbindung zu stehen, wobei ihr Volumen mit einer Drehung der Antriebswelle 11 in einer Richtung zunimmt, die durch einen Pfeil „C" gezeigt ist. Die Auslassöffnung 14f ist ebenfalls bogenförmig, um mit der Kammer B in Verbindung zu stehen, wobei ihr Volumen mit der Drehung der Antriebswelle 11 abnimmt.
  • Der Innenrotor 12, der Außenrotor 13 und das Gehäuse 14 sind aus einem Material hergestellt, wie beispielsweise gesintertes Metall aus Eisen, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit aufweist. Die Gleitfläche des Gehäuses 14, des Außenrotors 13 und des Innenrotors 12 kann mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein, um einen Gleitwiderstand zu reduzieren.
  • Ein Betrieb des Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Die Antriebskraft der Maschine wird durch die Antriebswelle 11 zu dem Innenrotor 12 übertragen, die sich in der Richtung dreht, die durch den Pfeil „C" angezeigt ist. Die Drehung des Innenrotors 12 bewirkt eine Drehung des Außenrotors 13 in der Richtung, die durch den Pfeil „C" angezeigt ist, während Außenverzahnungselemente 12a und Innenverzahnungselemente 13 miteinander in Eingriff stehen.
  • Das Volumen der Kammer B nimmt zu und ab, während der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 eine Umdrehung ausführen. Das Öl wird in die Kammer B eingeführt, deren Volumen sich durch die Einlassöffnung 14e vergrößert, und das Öl wird aus der Kammer B ausgelassen, deren Volumen sich durch die Auslassöffnung 14f verkleinert.
  • Hier, während die Ölpumpe 10 betrieben wird, wirkt ein Ölansaugdruck auf die Kammer B, die mit der Einlassöffnung 14e in Verbindung steht, und wirkt ein Ölausstoßdruck auf die Kammer B, die mit der Auslassöffnung 14f in Verbindung steht. Daher gibt es einen Differenzdruck zwischen der Kammer B, die mit der Einlassöffnung 14e in Verbindung steht, und der Kammer B die mit der Auslassöffnung 14f in Verbindung steht.
  • Dieser Druckunterschied spannt den Außenrotor 13 in Richtung Gehäuse 14 vor, was eine Abweichung in einem Zwischenraum dazwischen erzeugt. Ein Zwischenraum in der Nähe eines Kontaktpunkts des Außenrotors 13 und des Gehäuses 14 wird eng wie ein Keil. Gemäß dem Ausführungsbeispiel reduziert die Nut 13c den Bereich, der keilförmig ist.
  • Dadurch, da die Fluidkraft begrenzt ist, können eine Abnutzung und eine Beschädigung der Außenverzahnungselemente 12a und der Innenverzahnungselemente 13a begrenzt werden, und ein Klopfgeräusch zwischen den Außenverzahnungselementen 12a und den Innenverzahnungselementen 13a kann begrenzt werden. Eine Haltbarkeit der Rotationspumpe 10 kann verbessert werden.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 mit einer Vielzahl von Nuten 13d versehen, die dem konkaven Abschnitt entsprechen.
  • 3A ist eine Querschnittansicht entsprechend 2A und 3B ist eine Seitenansicht des Außenrotors 13. Wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, erstrecken sich die Nuten 13d in einer axialen Richtung des Außenrotors 13 und befinden sich in der Umfangsrichtung bei regelmäßigen Abständen.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Nuten 13d den Bereich reduzieren, der Keilförmig ist, sodass der gleiche Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden kann.
  • [Drittes Ausführungsbeispiel]
  • 4A ist eine Querschnittansicht entsprechend 2A und 4B ist eine Seitenansicht des Außenrotors 13.
  • Wie es in den 4A und 4B gezeigt ist, ist die Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 mit einer Vielzahl von ebenen Flächen 13e versehen, die dem konkaven Abschnitt entsprechen. Die ebenen Flächen befinden sich bei regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung.
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel können die ebenen Flächen 13e den Bereich reduzieren, der keilförmig ist, so dass der gleiche Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden kann.
  • (Andere Ausführungsbeispiele)
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele begrenzt und kann bei verschiedenen Ausführungsbeispielen angewandt werden.
    • (1) Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen sind die Nut 13c, 14d und die ebenen Flächen 13e an der Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 ausgeformt. Alternativ kann der konkave Abschnitt an einer Innenumfangsfläche 14d der Mittelplatte 14c des Gehäuses 14 ausgeformt sein. Alternativ kann der konkave Abschnitt an der Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 und der Innenumfangsfläche 14d der Mittelplatte 14c ausgeformt sein. Die Vorspannkraft, die basierend auf dem Differenzdruck auf den Außenrotor 13 aufgebracht wird, wirkt von der Kammer B, die ihr Volumen verkleinert, zu der Kammer B, die ihr Volumen vergrößert. Daher kann der Abschnitt identifiziert werden, bei dem der Außenrotor 13 in Kontakt mit dem Gehäuse 14 ist. Bei einem Fall, dass der konkave Abschnitt an der Innenumfangsfläche 14d der Mitteplatte 14c ausgeformt ist, kann der konkave Abschnitt nur an dem Abschnitt ausgeformt sein, bei dem sich der Außenrotor 13 in Kontakt mit dem Gehäuse 14 befindet.
    • (2) Die Rotationspumpe des Ausführungsbeispiels kann bei einer Kraftstoffpumpe angewandt werden, die Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu der Maschine zuführt, oder bei einer Bremsfluidpumpe, die verwendet wird, um einen Bremsfluiddruck in einem Antiblockiersystem für ein Automobil zu steuern.
    • (3) Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Nuten 13d axial von einer Seitenfläche zu der anderen Seitenfläche des Außenrotors 13. Die Nuten können sich nicht von der einen Seitenfläche zu der anderen Seitenfläche erstrecken. Die Nuten 13d können bezüglich der axialen Richtung des Rotors 13 geneigt sein.
    • (4) Die obere Platte 14a und die Mittelplatte 14c oder die Mittelplatte 14c und die untere Platte 14b können in einer einzelnen Einheit ausgeformt sein. Die obere Platte 14a und die mittlere Platte 14c können in einem Körper der Kraftstoffpumpe ausgeformt sein.
    • (5) Die Antriebskraft kann von der Antriebswelle 11 zu dem Innenrotor 13 durch eine Oldham Kupplung oder eine Keilverzahnung übertragen werden.
  • Zumindest eine von einer Außenumfangsfläche (13b) eines Außenrotors (13) und einer Innenumfangsfläche (14d) eines Gehäuses (14) ist mit einer Nut (13c) versehen, um einen Raum dazwischen auszubilden. Ein Differenzdruck spannt den Außenrotor (13) in Richtung Gehäuse (14) vor, wodurch eine Abweichung in einem Zwischenraum dazwischen erzeugt wird. Der Zwischenraum in der Nähe eines Kontaktpunkts des Außenrotors (13) und des Gehäuses (14) verengt sich wie ein Keil. Die Nut (13c) reduziert den keilförmigen Bereich. Da eine Fluidkraft durch eine Keilwirkung begrenzt wird, kann eine Abnutzung und eine Beschädigung der Außenverzahnung (12a) und der Innenverzahnung (13a) begrenzt werden und kann ein Klopfgeräusch dazwischen begrenzt werden. Eine Haltbarkeit der Rotationspumpe (10) kann verbessert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 64-32083 A [0002, 0005]

Claims (6)

  1. Rotationspumpe mit: einem Innenrotor (12) mit Außenverzahnungselementen (12a) an seiner Außenumfangsfläche; einem Außenrotor (13) mit Innenverzahnungselementen (13a) an seiner Innenumfangsfläche, die mit Außenverzahnungselementen (12a) in Eingriff sind; und einem Gehäuse (14), das den Innenrotor (12) und den Außenrotor (13) drehbar beherbergt; wobei sich der Innenrotor (12) und der Außenrotor (13) so drehen, dass ein Volumen einer Kammer (B), die zwischen den Außenverzahnungselementen (12a) und den Innenverzahnungselementen (13a) ausgebildet ist, verändert wird, um ein Fluid anzusaugen und auszustoßen, eine Außenumfangsfläche (13b) des Außenrotors (13) in Gleitkontakt mit einer Innenumfangsfläche (14d) des Gehäuses (14) ist, und zumindest eine von der Außenumfangsfläche (13b) und der Innenumfangsfläche (14d) mit einem konkaven Abschnitt (13c, 13d, 13e) versehen ist, um einen Raum zwischen diesen auszubilden.
  2. Rotationspumpe gemäß Anspruch 1, wobei der konkave Abschnitt eine Nut (13c, 13d) ist, die an der Außenumfangsfläche (13b) ausgebildet ist.
  3. Rotationspumpe gemäß Anspruch 2, wobei die Nut (13c) an einer gesamten Außenumfangsfläche (13b) des Außenrotors (13) ausgebildet ist.
  4. Rotationspumpe gemäß Anspruch 2, wobei eine Vielzahl von Nuten (13d) an der Außenumfangsfläche (13b) in einer axialen Richtung des Außenrotors (13) ausgebildet ist.
  5. Rotationspumpe gemäß Anspruch 1, wobei der konkave Abschnitt aus einer Vielzahl von ebenen Flächen (13e) besteht, die an der Außenumfangsfläche (13b) ausgebildet sind.
  6. Rotationspumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der konkave Abschnitt an der Innenumfangsfläche (14d) des Gehäuses (14) ausgebildet ist.
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