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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberpumpe sowie einen Innenrotor und einen Außenrotor für eine solche Pendelschieberpumpe.
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Der Einsatz von mengengeregelten Pendelschieberpumpen bei Verbrennungsmotoren ist seit langem Stand der Technik, beispielsweise um eine Fördermenge und einen Druck eines zu fördernden Fluids, insbesondere Öl, auf einfache und dennoch effektive Weise an den Bedarf des Verbrennungsmotors anpassen zu können.
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Aus der
DE 195 32 703 C1 ist beispielsweise eine derartige Pendelschieberpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Öl bekannt.
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Nachteilig bei den bekannten Pendelschieberpumpen ist jedoch, dass Außen- und Innenrotor häufig aus Sinterbauteilen hergestellt sind, welche zum einen relativ teuer herzustellen sind, da sich mechanisch nachbearbeitet werden müssen, und zum anderen, wenn sie als Sinterbauteile hergestellt sind, eine geringere Festigkeit und ein hohes Gewicht aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Pendelschieberpumpe eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen kostengünstigen Herstellungsprozess und ein reduziertes Gewicht auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Innenrotor oder/und den Außenrotor einer erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe aus jeweils zumindest zwei Innenrotorscheiben bzw. Außenrotorscheiben aufzubauen. Dies ermöglicht den Aufbau des gesamten Innen- bzw. Außenrotors mittels stapelartig übereinander geschichteter Innenrotorscheiben bzw. Außenrotorscheiben, welche wiederum beispielsweise als Blechteile ausgebildet sein können. Auf diese Weise lässt sich der Innenrotor bzw. Außenrotor der Pendelschieberpumpe durch Stapelung derartiger Blechteile besonders leicht und kostengünstig herstellen. Insbesondere kann das Übereinanderschichten und Miteinanderverbinden der Innenrotor- bzw. Außenrotorscheiben auf einfache Weise automatisiert, beispielsweise mittels herkömmlicher Industrieroboter, erfolgen, was die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe weiter reduziert. Durch den erfindungsgemäßen stapelartigen Aufbau von Innenrotor oder/und Außenrotor aus zumindest zwei Innenrotorscheiben bzw. Außenrotorscheiben ist es zudem auf einfache Weise möglich, verschiedene Bauhöhen für den Innenrotor bzw. Außenrotor zu realisieren, so dass auf diese Weise technisch sehr einfach verschiedene Bauformen von Pendelschieberpumpen mit unterschiedlichen Bauhöhen realisiert werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können zwei benachbarte Innenrotorscheiben bzw. Außenrotorscheiben jeweils mittels Verschweißen, insbesondere Punkt Schweißen oder Laser-Schweißen oder Elektronenstrahl-Schweißen, Verpressen oder Verlöten aneinander befestigt sein. Auf diese Weise kann der Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe weiter automatisiert werden; somit können auch die Herstellungskosten der Pendelschieberpumpe weiter verringert werden.
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In einer weiterbildenden Ausführungsform können zumindest zwei unterschiedliche Innenrotorscheiben oder/und zumindest zwei unterschiedliche Außenrotorscheiben vorgesehen sein. Auf diese Weise kann zum einen das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe weiter reduziert werden, zum anderen können die Herstellungskosten einer mit einem derartigen Innenrotor bzw. Außenrotor versehenen Pendelschieberpumpe weiter verringert werden. Insbesondere kann daran gedacht sein, durch Kombination von unterschiedlichen Innenrotorscheiben oder/und zu unterschiedlichen Außenrotorscheiben Hinterschnitte und Hohlräume zu realisieren, sodass die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe benötigte Materialmenge und auch die damit verbundenen Herstellungskosten weiter verringert werden können.
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In einer besonders einfach und damit auch sehr kostengünstig herzustellenden Ausführungsform können die Innenrotorscheiben oder/und die Außenrotorscheiben als Blechstanzteile ausgebildet sein oder mittels Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden aus einem Stahlblech ausgeschnitten sein.
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In einer besonders leichten und damit kostengünstig herzustellenden Ausführungsform kann zwischen zumindest zwei Innenrotorscheiben oder/und zwischen zumindest zwei Außenrotorscheiben zumindest eine geschlossene Kavität oder zumindest eine offene Ausnehmung angeordnet sein, wodurch sich wiederum Gewichtsvorteile realisieren lassen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann zumindest eine geschlossene Kavität ganz oder teilweise mit einem Füllelement aus einem Füllelement-Material ausgefüllt sein, welches von einem Innenrotor-Material der Innenrotorscheiben verschieden ist. Vorzugsweise weist das Füllelement-Material eine andere Materialdichte auf als das Innenrotor-Material. Insbesondere kann das Füllelement-Material ein Kunststoff sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Pendelschieberpumpe gemäß dieser Ausführungsform auch zumindest zwei Durchgangsöffnungen zwischen den zumindest zwei Innenrotorscheiben aufweisen, welche relativ zueinander verschiedene Öffnungsquerschnitte aufweisen. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für zumindest zwei Außenrotorscheiben.
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Das Ausfüllen einer solchen Kavität mit einem von dem Innenrotor- bzw. Außenrotormaterial verschiedenen Füllelement-Material bietet sich insbesondere bei der Verwendung in sog. asymmetrischen Pumpen an, welche sich durch eine asymmetrische Verteilung von Pendelschlitzen in Umfangsrichtung des Gehäuses der Pendelschieberpumpe auszeichnen. Also nicht 6 × 60°, sondern z.B. 3·55° und 3·65°. Solche asymmetrischen Pendelschieberpumpen weisen eine gegenüber herkömmlichen, symmetrischen Pendelschieberpumpen eine reduzierte Geräuschentwicklung auf; nachteilig ist jedoch, dass aufgrund der o.g. asymmetrischen Verteilung der Pendelschlitze unerwünschte Unwuchten auftreten können. Durch eine geeignete Wahl des Füllelement-Materials (wie beispielsweise Kunststoff) kann auch in asymmetrischen Pumpen eine derartige Massenverteilung sichergestellt werden, so dass unerwünschte Unwuchten vermieden werden können. Ein solcher Ausgleichseffekt kann grundsätzlich auch durch die Bereitstellung von Durchgangsöffnungen mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten erzielt werden, wobei in diesem Fall sogar auf die Bereitstellung eines Füllelements verzichtet werden kann, was die Herstellung der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe vereinfacht.
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Um den aus zumindest zwei Innenrotorscheiben bzw. Außenrotorscheiben hergestellten Innenrotor bzw. Außenrotor der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe auf technisch einfach herzustellende Weise stirnseitig abzuschließen, können neben den Innenrotorscheiben und den Außenrotorscheiben zusätzlich jeweils stirnseitige Innenrotordeckscheiben bzw. Außenrotordeckscheiben vorgesehen sein. Zur Herstellung einer mechanisch besonders stabilen Pendelschieberpumpe kann ferner in einer besonders bevorzugten Ausführungsform daran gedacht sein, zwischen zwei benachbarten Innenrotorscheiben und/oder Außenrotorscheiben zusätzlich derartige Innenrotordeckscheiben bzw. Außenrotordeckscheiben zur Aussteifung vorzusehen.
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Um Rotoren mit unterschiedlichen Höhen sowie unterschiedlichen mechanischen Festigkeiten individuell herstellen zu können, können in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest zwei Innenrotorscheiben oder/und Außenrotorscheiben eine unterschiedliche axiale Dicke aufweisen.
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Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe in einem Kraftfahrzeug kann diese als Kühlmittelpumpe oder als Ölpumpe ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft ferner einen aus zumindest zwei Innenrotorscheiben zusammengesetzten Innenrotor mit radialen Nuten zur Führung eines Pendels oder/und einen aus zumindest zwei Außenrotorscheiben zusammengesetzten Außenrotor mit Aufnahmen zur gelenkigen Lagerung von Pendeln für eine Pendelschieberpumpe mit einem oder mehreren der vorhergehend genannten Merkmalen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe in einer Ansicht,
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2a eine erfindungsgemäße Innenrotor- und Außenrotorscheibe,
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2b jeweils einen erfindungsgemäßen Innenrotor und Außenrotor,
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3 eine erste Variante der Innenrotorscheiben bzw. des Innenrotors der 2,
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4 eine zweite Variante der Innenrotorscheiben bzw. des Innenrotors der 2,
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5 eine dritte Variante der Innenrotorscheiben bzw. des Innenrotors der 2,
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt und mit 1 bezeichnet. Die Pendelschieberpumpe 1 umfasst einen drehbar gelagerten Innenrotor 2, welcher über ein Pendel 3 mit einem Außenrotor 4 in Verbindung steht. Der Übersichtlichkeit halber sind dabei lediglich Ausschnitte des Außenrotors 4 und ein einziges Pendel 3 in der 1 dargestellt. Das in der 1 gezeigte Pendel 3 ist gelenkig am Außenrotor 4 gelagert und in radialer Richtung in einer am Innenrotor 2 vorgesehene Nut 5 geführt. Grundsätzlich weist das Pendel 3 einen Pendelkopf 6 und einen Pendelfuß 7 auf, wobei der Pendelkopf 6 drehbar am Außenrotor 4 gelagert sein kann und der Pendelfuß 7 in der Nut 5 am Außenrotor 2 translatorisch verstellbar gelagert ist. Es ist klar, dass in einer Variante auch eine umgekehrte Ausführungsform vorstellbar ist, bei welcher der Pendelkopf 6 des Pendels 3 drehbar am Innenrotor 2 gelagert ist und der Pendelfuß 7 in einer am Außenrotor 4 angeordneten Nut translatorisch verstellbar gelagert ist.
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Die Pendelschieberpumpe 1 kann beispielsweise zur Versorgung einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine mit Schmierstoff (wie beispielsweise Öl) verwendet werden. Alternativ ist auch vorstellbar, die Pendelschieberpumpe 1 als Kühlmittelpumpe auszubilden, so dass sie für andere zu fördernde Flüssigkeiten wie beispielsweise Kältemittel, Kühlmittel oder Wasser verwendet werden kann.
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In der 2a sind nun eine einzelne erfindungsgemäße Innenrotorscheibe sowie eine erfindungsgemäße einzelne Außenrotorscheibe dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 bzw. 11 bezeichnet. Demgegenüber zeigt die 2b den erfindungsgemäßen Innenrotor 2 sowie den erfindungsgemäßen Außenrotor 4, wobei diese aus einer Mehrzahl von Innenrotorscheiben 10 bzw. Außenrotorscheiben 11 aufgebaut sind, und wobei die Innenrotorscheiben 10 bzw. Außenrotorscheiben 11 in Axialrichtung A des Innenrotors 2 bzw. Außenrotors 4 stapelartig aufeinander angeordnet sind und auf diese Weise den Innenrotor 2 bzw. Außenrotor 4 bilden. Je nach Anzahl der verwendeten Innenrotor- bzw. Außenrotorscheiben 10, 11 lassen sich Pendelschieberpumpen 1 mit unterschiedlicher axialer Bauhöhe realisieren. Erfindungsgemäß sind dabei mindestens zwei Innenrotorscheiben 10 bzw. Außenrotorscheiben 11 in Axialrichtung A stapelartig aufeinander angeordnet. Zwei benachbarte Innenrotorscheiben 10 bzw. Außenrotorscheiben 11 können jeweils mittels Verschweißen, insbesondere Punkt-Schweißen oder Laser-Schweißen oder Elektronenstrahl-Schweißen sowie mittels Verpressen oder mittels Verlöten aneinander befestigt sein.
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In einer Variante können in der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe 1, wie in der 3 exemplarisch für den Innenrotor 2 gezeigt ist, zumindest zwei unterschiedliche Innenrotorscheiben 10’a, 10’b vorgesehen sein, welche, wie in der 3 gezeigt, beispielsweise abwechselnd in Axialrichtung A aufeinander angeordnet sind und den Innenrotor 2’ ausbilden. Die Innenrotorscheiben 10’a weisen dabei im Vergleich zu den Innenrotorscheiben 10'b zusätzliche radiale Ausnehmungen 14' auf. Auf diese Weise kann das Gesamtgewicht des Innenrotors 2’ deutlich reduziert werden.
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Es ist klar, dass in weiteren Varianten nicht nur zwei unterschiedliche Innenrotorscheiben 10’a, 10’b zur Ausbildung des Innenrotors 2’ verwendet werden können, sondern grundsätzlich eine beliebige Zahl von unterschiedlichen Innenrotorscheiben. Auch kann die Anordnung der verschiedenen Innenrotorscheiben 10 in der Axialrichtung A grundsätzlich beliebig variiert werden. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für die Außenrotorscheiben 11 bzw. den Außenrotor 4.
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In einer in der 4 gezeigten Variante können die Innenrotorscheiben 10’a, 10’b derart in der Axialrichtung A aufeinander angeordnet sein, dass zwischen jeweils mehreren Innenrotorscheiben 10’b eine Mehrzahl von Innenrotorscheiben 10’a angeordnet sind und dass zwischen den Innenrotorscheiben 10’b eine Ausnehmung 12 ausgebildet ist. Die in der 4 in der Axialrichtung A jeweils endseitig angeordneten Innenrotorscheiben 10’b sind in der 4 zusätzlich mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet und fungieren als Innenrotordeckscheiben, die den Innenrotor 2’ stirnseitig abschließen.
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In einer weiteren, in den 3 und 4 nicht gezeigten Variante können derartige Innenrotordeckscheiben 13 auch zusätzlich zwischen einzelnen Innenrotorscheiben 10'a in dem Innenrotor 2’ vorgesehen sein, um diesen mechanisch auszusteifen. Auch hier gilt entsprechendes mutatis mutandis für den Außenrotor 4 bzw. die den Außenrotor 4 bildenden Außenrotorscheiben 11 und Außenrotordeckscheiben.
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In der 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Innenrotors 2’’ gezeigt. Der Innenrotor 2’’ wird in Stapelrichtung aus einer Mehrzahl von Innenrotorscheiben 10’’a gebildet, welches sich den Innenrotorscheiben 10’a gemäß der 3 durch die Bereitstellung von Durchgangsöffnungen 14’’ anstelle von Ausnehmungen 14’ (vgl. 3) unterscheidet. Die Innenrotorscheiben 10’’a sind in der Axialrichtung A zwischen jeweils einer Mehrzahl von Innenrotorscheiben 10’’b angeordnet, welche identisch zu den Innenrotorscheiben 10’b der 3 sind.
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Auf diese Weise kann in dem Innenrotor 2’’ eine Mehrzahl von Kavitäten 15’’ realisiert werden, was das Gesamtgewicht des Innenrotors 2’’ weiter reduziert. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für entsprechend ausgebildete Außenrotorscheiben und den aus diesen gebildeten Außenrotor 4. Auch in dieser Variante keine die bezüglich der Axialrichtung A endseitigen Innenrotorscheiben 10’’b als Innenrotordeckscheiben 13’’ wirken.
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In einer Variante kann zumindest eine geschlossene Kavität 15'' ganz oder teilweise mit einem Füllelement aus einem Füllelement-Material ausgefüllt sein, welches von einem Innenrotor-Material der Innenrotorscheiben 10''a, 10''b verschieden ist. Das Füllelement-Material kann beispielsweise ein Kunststoff sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Pendelschieberpumpe 1 zumindest zwei Durchgangsöffnungen 14'' zwischen den zumindest zwei Innenrotorscheiben 10''a aufweisen, welche relativ zueinander verschiedene Öffnungsquerschnitte aufweisen. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für zumindest zwei Außenrotorscheiben 11.
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In einer weiteren Variante, welche mit den Ausführungsbeispielen gemäß der 3 bis 5 kombiniert werden kann, können zumindest zwei Innenrotorscheiben 10, 10’a, 10’b, 10’’a, 10’’b eine bezüglich der axialen Richtung A unterschiedliche axiale Dicke aufweisen. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für zumindest zwei Außenrotorscheiben 11.
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Grundsätzlich können alle in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Innenrotorscheiben 10, 10’a, 10’b, 10’’a, 10’’b sowie mutatis mutandis die entsprechenden Außenrotorscheiben 11 als Blechstanzteile ausgebildet sein oder mittels Laserschneiden oder mittels Wasserstrahlschneiden aus einem Stahlblech ausgeschnitten sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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