DE102010023068A1

DE102010023068A1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102010023068A1
Application number: DE102010023068A
Authority: DE
Inventors: Marco Kirchner; Michael Langer; Christian Richter
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-08
Also published as: US9051933B2; US20110300015A1; KR101705907B1; KR20110134270A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe (1) insbesondere zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, beispielsweise mit Öl, mit einem in einem Käfig (5) rotierend gelagerten Innenrotor (3) und einer Vielzahl von Flügeln (4), die in im Wesentlichen radialen Schlitzen (12) im Innenrotor (3) radial verschieblich gelagert sind. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Schlitze (12) und damit auch die Flügel (4) asymmetrisch am Innenrotor (3) angeordnet sind. Hierdurch kann eine besonders hohe Laufruhe erreicht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, beispielsweise mit Öl.
Der Einsatz von mengengeregelten Flügelzellenpumpen bei Verbrennungsmotoren ist seit langem Stand der Technik, um beispielsweise eine Fördermenge und einen Druck an den Bedarf des Verbrennungsmotors leicht anpassen zu können. Eine derartige Anpassung erfolgt meist über das Beaufschlagen eines Schiebers innerhalb der Flügelzellenpumpe mit einem aus einer Hauptölgalerie des Verbrennungsmotors stammenden Öldruck.
Aus der DE 195 32 703 C1 ist eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, bekannt, mit einem Innenrotor und einem über Pendelmitnehmer mitdrehenden, verschieblichen Außenrotor. Für die Drehmitnahme aus dem Innenrotor auf den exzentrisch verschieblichen Außenrotor ist stets nur ein Pendelmitnehmer mit seinem Mitnehmerkopf, Mitnehmerfuß und nur einer Gleitflanke im Gleitkontakt. Zur Steuerung einer Förderleistung wird der Außenrotor verschoben.
Eine weitere Flügelzellenpumpe ist beispielsweise aus der EP 1 931 879 B1 bekannt.
Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen ist insbesondere eine nicht optimale Laufruhe und verbunden damit Vibrationen bzw. eine unerwünschte Geräuschentwicklung.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Flügelzellenpumpe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine höhere Laufruhe und dadurch einen leiseren Betrieb auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Flügelzellenpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, eine Energiestreuung hinsichtlich Pulsationen, Körper- und Luftschall zu erzielen, indem die Energie nicht nur auf Pumpenhauptordnungen, sondern auch auf Pumpennebenordnungen aufgeteilt wird. Die erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe weist hierzu einen in einem Käfig (Außenrotor) rotierend gelagerten Innenrotor mit einer Vielzahl von Flügeln auf, die in im Wesentlichen radialen Schlitzen im Innenrotor radial verschieblich gelagert sind. Erfindungsgemäß sind nun diese Schlitze und damit auch die Flügel selbst asymmetrisch am Innenrotor angeordnet, wodurch insbesondere Druckspitzen, Pulsationen, gestreut und damit in unterschiedliche Ordnungen aufgeteilt werden können. Die asymmetrische Anordnung der Schlitze und damit auch die asymmetrische Anordnung der Flügel am Innenrotor bietet darüber hinaus auch strukturtechnische Vorteile, da insbesondere die aus einem Drehmoment resultierenden Kräfte ungleichmäßig in die Strukturen der Flügelzellenpumpe eingeleitet werden und dadurch Schwingeffekte vermieden, zumindest aber reduziert werden können. Durch die asymmetrische Anordnung der Flügel am Innenrotor kann somit eine deutlich erhöhte Laufruhe erreicht werden, was insbesondere den Betrieb der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe deutlich geräuschärmer macht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist zumindest ein Flügel zu einem Nachbarn einen größeren Umfangsabstand auf, als zu seinem anderen Nachbarn. Eine asymmetrische Anordnung der einzelnen Flügel kann somit beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein oder mehrere Flügel einen engeren Abstand zueinander aufweisen als zu anderen Flügeln, so dass die Flügel in Umfangsrichtung unterschiedliche Winkel miteinander einschließen. Bei dem Vorsehen von beispielsweise sechs Flügeln, können beispielsweise drei Flügel in einem Winkel von jeweils 58° und drei weitere Flügel in einem Winkelabstand zueinander von ca. 62° angeordnet sein, wodurch die erfindungsgemäße asymmetrische Anordnung der einzelnen Flügel bewirkt werden kann. Bei einer Flügelzellenpumpe mit insgesamt sechs Kammern, das heißt mit sechs Flügeln, bestehen somit drei Hauptordnungen, nämlich 6, 12 und 18, wobei bei der asymmetrischen Anordnung dieser Flügel zusätzlich die jeweiligen Nebenordnungen +/–1, also z. B. 5,7 bei der Hauptordnung 6 und 11, 13 bei der Hauptordnung 12 energetisch angehoben und zugleich die genannten Hauptordnungen leicht abgesenkt werden können. Die energetische Streuung macht sich dabei insbesondere in einer erhöhten Laufruhe und einer geringeren Schwingungsneigung bemerkbar.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 1, die in diesem Fall als Pendelschieberpumpe ausgebildet ist, eine Welle 2 auf, an welcher ein Innenrotor 3 drehfest angeordnet ist. Der Innenrotor 3 ist dabei über einzelne Flügel 4, die in diesem Fall als Pendel 4 ausgebildet sind, mit einem Käfig 5, der die Funktion eines Außenrotors aufweist, wirkungsverbunden. Der Käfig 5 ist seinerseits in einem Schieber 6 gehalten, und über den Schieber 6 um einen Lagerstift 7 verschwenkbar. Eine Feder 8 bewirkt dabei eine Vorspannung des Schiebers 6 in eine vordefinierte Richtung. Die Feder 8, beispielsweise eine Regelfeder, stützt sich dabei einenends am Schieber 6 und anderenends an einer Federgegenanlage am Gehäuse 9 ab. Durch ein Verdrehen des Schiebers 6 um den Lagerstift 7 kann eine Förderleistung der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 1 reguliert werden, indem beispielsweise die Volumina eines Druckraums 10 und eines Saugraums 11 durch eine Veränderung der Exzentrizität des Innenrotors 3 zum Schieber 6 verändert werden. Die gemäß der 1 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 ist dabei als Pendelschieberpumpe ausgebildet.
Die Flügel/Pendel 4 sind in im Wesentlichen radialen Schlitzen 12 im Innenrotor 3 radial verschieblich gelagert, wobei die Schlitze 12 und damit auch die Flügel 4, respektive die Pendel 4, asymmetrisch am Innenrotor 3 angeordnet sind. Asymmetrisch bedeutet dabei, dass beispielsweise ein Winkel α zwischen zwei benachbarten Pendeln 4 bzw. zwei benachbarten Schlitzen 12 kleiner ist als ein Winkel β zwischen zwei anderen direkt benachbarten Schlitzen 12. In diesem Fall weist der Flügel 4 zu seinem einen Nachbarn, das heißt zum Flügel 4' einen geringeren Abstand in Umfangsrichtung auf, als zu seinem in anderer Richtung gesehenen Nachbarflügel 4''.
Die als Pendel ausgebildeten Flügel 4 sind dabei an dem den Innenrotor 3 umgebenden Käfig 5 schwenkbar gelagert. Insgesamt weist die gemäß der 1 dargestellte und als Pendelschieberpumpe ausgebildete Flügelzellenpumpe 1 sechs Flügel 4 bzw. sechs Pendel 4 auf, wobei selbstverständlich auch mehr oder weniger Pendel denkbar sind. Eine weitere asymmetrische Anordnung der Schlitze 12 bzw. Flügel 4 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Schlitze 12 am Innenrotor 3 und damit auch die Flügel 4 bzw. die Pendel 4 unterschiedliche Abmessungen, beispielsweise unterschiedliche Dicken aufweisen.
Durch die ungleichmäßige Winkelverteilung der Flügel 4 bzw. der Schlitze 12 werden bei Verdrängerpumpen systembedingt auftretenden Volumenstrom- und Druckschwankungen in ungleichmäßigen Zeitabständen emittiert, was hinsichtlich der Pulsationen (Druckspitzen) eine Streuung in unterschiedliche Ordnungen hervorruft. Durch eine derartige Streuung der Energie können insbesondere hinsichtlich Pulsation, Körper- und Luftschall Vorteile entstehen, da neben den schwächeren Pumpenhauptordnungen, welche im Wesentlichen der Flügelanzahl der Flügelzellenpumpe 1 entsprechen, auch die Nebenordnung Energie aufnehmen. Bei der gemäß der 1 dargestellten Flügelzellenpumpe 1, die beispielsweise die Hauptordnungen 6, 12 und 18 aufweist, können somit diese energetisch abgesenkt und zusätzlich die jeweiligen Nebenordnungen +/–1, also z. B. bei der Hauptordnung 6 die Nebenordnungen 5 und 7 und bei der Hauptordnung 12 die Nebenordnungen 11 und 13 energetisch angehoben werden. Hierzu können auch strukturtechnische Vorteile am Rotorsatz selbst, das heißt insbesondere am Innenrotor 3 auftreten, da die aus dem Drehmoment resultierenden Kräfte ungleichmäßig in die Strukturen, insbesondere ins Gehäuse 9 eingeleitet werden und dadurch Schwingeffekte vermieden bzw. zumindest reduziert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19532703 C1 [0003]
EP 1931879 B1 [0004]

Claims

Flügelzellenpumpe (1) insbesondere zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, beispielsweise mit Öl, mit einem in einem Käfig (5) rotierend gelagerten Innenrotor (3) und einer Vielzahl von Flügeln (4), die in im Wesentlichen radialen Schlitzen (12) im Innenrotor (3) radial verschieblich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12) und damit auch die Flügel (4) asymmetrisch am Innenrotor (3) angeordnet sind.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flügel (4) zu seinem einen Nachbarn (4'') einen größeren Umfangsabstand aufweist als zu seinem anderen Nachbarn (4').
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (1) als Pendelschieberpumpe ausgebildet ist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Pendel (4) ausgebildeten Flügel (4) der Pendelschieberpumpe an dem den Innenrotor umgebenden Käfig (5) schwenkbar gelagert sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt sechs Flügel (4) oder sechs Pendel (4) vorgesehen sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12) am Innenrotor (3) und damit auch die Flügel (4) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Käfig (5) und den Innenrotor (3) aufnehmender und von einer Feder (8) vorgespannter Schieber (6) vorgesehen ist, über welche eine Förderleistung der Flügelzellenpumpe (1) regelbar ist.