DE102012210781A1 - Pendulum slide cell pump - Google Patents

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Christian Richter
André Maeder
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberzellenpumpe (1) zum Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere zur Schmierstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stator (2), einem im Stator (2) angeordneten und daran drehbar angeordneten Außenrotor (3) und einem im Außenrotor (3) angeordneten Innenrotor (4), der über Pendelschieber (5) mit dem Außenrotor (3) antriebsverbunden ist. Eine reduzierte Temperaturabhängigkeit der radialen Lagerung des Außenrotors (3) am Stator (2) ergibt sich, wenn der Außenrotor (3) über eine Innenlagerung (9) am Stator (2) drehbar gelagert ist.The invention relates to a pendulum slide cell pump (1) for conveying a liquid, in particular for supplying lubricant to an internal combustion engine, with a stator (2), an outer rotor (3) arranged in the stator (2) and rotatably arranged thereon, and one in the outer rotor (3) Inner rotor (4), which is connected to the outer rotor (3) by a pendulum slide (5). A reduced temperature dependency of the radial mounting of the outer rotor (3) on the stator (2) results if the outer rotor (3) is rotatably mounted on the stator (2) via an inner bearing (9).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberzellenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The present invention relates to a pendulum slide cell pump having the features of the preamble of claim 1.
  • Aus der DE 10 2010 041 550 A1 ist eine Pendelschieberzellenpumpe bekannt, die einen Stator, einen im Stator angeordneten und daran drehbar gelagerten Außenrotor und einen im Außenrotor angeordneten Innenrotor aufweist, der über Pendelschieber mit dem Außenrotor antriebsverbunden ist. Bei der bekannten Pendelschieberzellenpumpe weist der Stator einen den Außenrotor umschließenden Lagerring auf, an dessen Innenseite der Außenrotor mit seiner Außenseite drehbar gelagert ist. From the DE 10 2010 041 550 A1 a pendulum slide cell pump is known which comprises a stator, an arranged in the stator and rotatably mounted thereto outer rotor and a rotor arranged in the inner rotor, which is drivingly connected via pendulum slide with the outer rotor. In the known pendulum slide cell pump, the stator has a bearing ring enclosing the outer rotor, on the inside of which the outer rotor is rotatably mounted with its outer side.
  • Aus der DE 10 2006 021 252 A1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei der ein Rotor in einem Stator drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor radial verlaufende Schlitze zur Aufnahme von Flügeln aufweist, die in den Schlitzen ausschließlich radial verstellbar angeordnet sind. Die Flügel sind radial außen mit Gleitschuhen gekoppelt, die radial außen an einer Innenumfangsfläche des Stators in der Umfangsrichtung abgleiten. Axial stirnseitig ist der Stator mit Führungsringen ausgestattet, die aneinander zugewandten Seiten jeweils eine axial offene, in der Umfangsrichtung geschlossen umlaufende Führungsnut aufweisen, in welche ein in der Umfangsrichtung geschlossen umlaufender, die Innenumfangsfläche aufweisender Mantel des Stators und die Gleitschuhe axial eingreifen. Bei der bekannten Flügelzellenpumpe sind die Gleitschuhe radial außen am Statormantel abgestützt.From the DE 10 2006 021 252 A1 a vane pump is known in which a rotor is rotatably arranged in a stator, wherein the rotor has radially extending slots for receiving wings, which are arranged in the slots only radially adjustable. The wings are radially outwardly coupled with sliding shoes that slide radially outward on an inner peripheral surface of the stator in the circumferential direction. Axially end face of the stator is equipped with guide rings, the sides facing each other each having an axially open, closed in the circumferential direction guide groove, in which a circumferentially closed circumferential, the inner peripheral surface exhibiting coat of the stator and the sliding shoes engage axially. In the known vane pump, the sliding blocks are supported radially on the outside of the stator shell.
  • Bei einer Pendelschieberzellenpumpe der eingangs genannten Art, die einen Stator, einen Außenrotor und einen Innenrotor umfasst, besteht der Wunsch, den Stator aus einem Leichtmetall bzw. aus einer Leichtmetalllegierung herzustellen, während der Außenrotor aus Eisen bzw. aus einer Eisenlegierung hergestellt werden soll. Ein typisches Leichtmetall, wie zum Aluminium, besitzt jedoch einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der etwa doppelt so groß ist wie der thermische Ausdehnungskoeffizient von Eisen. Bei der bekannten Pendelschieberzellenpumpe, bei welcher der Außenrotor am Stator außengelagert ist, sich also radial nach außen am Stator abstützt, führt eine zunehmende Temperatur zu einer Vergrößerung des Lagerspalts, der sich radial zwischen der Außenseite des Außenrotors und der Innenseite des Stators befindet und in dem zweckmäßigerweise ein Schmiermittelfilm vorhanden ist. Mit zunehmender Temperatur nimmt jedoch die Viskosität des verwendeten Schmiermittels, üblicherweise ein Öl, ab. Hierdurch wird die Belastbarkeit der Lagerung hinsichtlich der abstützbaren Kräfte und der realisierbaren Drehzahlen begrenzt. Wird dagegen die bekannte Pendelschieberzellenpumpe so ausgelegt, dass in einem vorgesehenen Betriebstemperaturfenster ein optimaler Lagerspalt zwischen Außenrotor und Stator herrscht, ist dieser Lagerspalt bei kalter Pendelschieberzellenpumpe deutlich zu klein. Insbesondere kann es dabei sogar zu einem Presssitz zwischen Stator und Außenrotor kommen.In a pendulum slide cell pump of the type mentioned, which comprises a stator, an outer rotor and an inner rotor, there is a desire to produce the stator of a light metal or a light metal alloy, while the outer rotor is to be made of iron or of an iron alloy. However, a typical light metal, such as aluminum, has a coefficient of thermal expansion about twice the thermal expansion coefficient of iron. In the known pendulum slide cell pump, in which the outer rotor is externally mounted on the stator, that is supported radially outward on the stator, an increasing temperature leads to an enlargement of the bearing gap, which is located radially between the outer side of the outer rotor and the inside of the stator and in the expediently a lubricant film is present. As the temperature increases, however, the viscosity of the lubricant used, usually an oil, decreases. As a result, the capacity of the bearing with respect to the supportable forces and the realizable speeds is limited. If, however, the known pendulum slide cell pump designed so that in an intended operating temperature window, an optimum bearing gap between outer rotor and stator prevails, this bearing gap is clearly too small with cold pendulum slide cell pump. In particular, it may even come to a press fit between the stator and outer rotor.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Pendelschieberzellenpumpe der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vergleichsweise hohe Belastbarkeit und/oder durch eine reduzierte Temperaturabhängigkeit auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing an improved embodiment for a pendulum slide cell pump of the type mentioned, which is characterized in particular by a comparatively high load capacity and / or by a reduced temperature dependence.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Außenrotor nicht außengelagert, sondern innengelagert zu konzipieren. Das bedeutet, dass der Außenrotor am Stator radial nur nach innen abgestützt ist, insbesondere über einen Lagerspalt, vorzugsweise mit Ölfilm. Durch die Innenlagerung des Außenrotors am Stator wird erreicht, dass der Lagerspalt für den Fall, dass sich der Stator beim Erwärmen der Pendelschieberzellenpumpe stärker ausdehnt als der Außenrotor kleiner wird. Da sich mit dem Erwärmen der Pendelschieberzellenpumpe gleichzeitig auch das jeweilige Schmiermittel erwärmt, nimmt dessen Viskosität ab, wodurch die Lagerwirkung trotz reduziertem Lagerspalt gewährleistet werden kann. Dabei ist für einen Kaltzustand, bei dem die Pendelschieberzellenpumpe beispielsweise Umgebungstemperatur aufweist, der Lagerspalt zwar größer als erforderlich, jedoch ist im Kaltzustand auch die Viskosität des Schmiermittels vergleichsweise groß, wodurch die Lagerwirkung auch in einem großen Lagerspalt hinreichend ist. Der erfindungsgemäße Vorschlag, den Außenrotor über eine Innenlagerung am Stator zu lagern, reduziert die Temperaturabhängigkeit der radialen Lagerung und erleichtert es somit, für Stator und Außenrotor unterschiedliche Materialien zu verwenden.The invention is based on the general idea, the outer rotor not outsourced, but to design internally stored. This means that the outer rotor is supported radially on the stator only to the inside, in particular via a bearing gap, preferably with oil film. By the inner bearing of the outer rotor on the stator is achieved that the bearing gap in the event that the stator when heating the pendulum slide cell pump expands more than the outer rotor is smaller. Since heating of the pendulum slide cell pump also heats the respective lubricant at the same time, its viscosity decreases, as a result of which the bearing effect can be ensured despite the reduced bearing gap. In this case, for a cold state in which the pendulum slide cell pump has, for example, ambient temperature, the bearing gap is larger than required, but in the cold state, the viscosity of the lubricant is comparatively large, whereby the bearing effect is sufficient even in a large bearing gap. The inventive proposal to store the outer rotor via an inner bearing on the stator, reduces the temperature dependence of the radial bearing and thus makes it easier to use different materials for the stator and outer rotor.
  • Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform schlägt die Erfindung vor, den Außenrotor zur Realisierung der Innenlagerung an seinen axialen Stirnseiten jeweils mit einem axial abstehenden, in der Umfangsrichtung umlaufenden Ringkragen auszustatten. Komplementär dazu kann der Stator für jeden Ringkragen mit einer axial zum Außenrotor hin offenen, in der Umfangsrichtung umlaufenden Ringnut ausgestattet werden, in die der jeweilige Ringkragen axial hineinragt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine die jeweilige Ringnut radial nach innen begrenzende Innenwand des Stators radial außen eine Außengleitlagerfläche aufweist. Des Weiteren kann komplementär dazu vorgesehen sein, dass der jeweilige Ringkragen in der jeweiligen Ringnut radial innen eine Innengleitlagerfläche des Außenrotors aufweist, die zur Gleitlagerung des Außenrotors am Stator mit der jeweiligen Außengleitlagerfläche zusammenwirkt. Die miteinander zusammenwirkenden Innengleitlagerflächen und Außengleitlagerflächen bilden somit die Innenlagerung des Außenrotors am Stator. Die vorgeschlagene Bauweise führt außerdem dazu, dass die Lagerflächen in der Axialrichtung vergleichsweise klein gebaut werden können, was die Erzeugung eines vollständigen Schmierfilms im jeweiligen Lagerspalt vereinfacht und die Gefahr eines Trockenlaufens reduziert.According to a particularly advantageous embodiment, the invention proposes to equip the outer rotor for realizing the inner bearing at its axial end faces in each case with an axially projecting, circumferential in the circumferential ring collar. Complementarily, the stator for each ring collar can be equipped with an axially open towards the outer rotor, circumferential in the circumferential direction of the annular groove in which the respective annular collar projects axially. Furthermore, it can be provided that the inner wall of the inner wall bounding the respective annular groove radially inwardly Stators radially outside a outer sliding bearing surface. Furthermore, it can be provided complementary to the fact that the respective annular collar in the respective annular groove radially inner has an inner sliding bearing surface of the outer rotor, which cooperates for sliding bearing of the outer rotor on the stator with the respective outer sliding bearing surface. The cooperating inner sliding bearing surfaces and outer sliding bearing surfaces thus form the inner bearing of the outer rotor on the stator. The proposed construction also means that the bearing surfaces in the axial direction can be made relatively small, which simplifies the production of a complete lubricating film in the respective bearing gap and reduces the risk of dry running.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann radial zwischen dem Außenrotor und dem Stator ein in der Umfangsrichtung umlaufender Ringspalt ausgebildet sein, der sich von der einen Ringnut bis zur anderen Ringnut erstreckt. Somit ist sichergestellt, dass sich der Außenrotor radial außen nicht am Stator abstützen kann. Der Außenrotor ist somit radial außen kontaktlos zum Stator angeordnet. According to an advantageous development may be formed radially between the outer rotor and the stator circumferential in the circumferential direction an annular gap extending from one annular groove to the other annular groove. This ensures that the outer rotor can not be supported radially on the outside of the stator. The outer rotor is thus arranged radially outside contactless to the stator.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann radial zwischen der jeweiligen Innengleitlagerfläche und der zugehörigen Außengleitlagerfläche jeweils ein in der Umfangsrichtung umlaufender Schmierstoffspalt ausgebildet sein. Ein derartiger Schmierstoffspalt ist ein Lagerspalt, der mit einem geeigneten Schmierstoff, vorzugsweise ein Schmieröl, gefüllt ist. Durch die Bereitstellung eines derartigen Schmierstoffspalts erfolgt die Abstützung zwischen Außenrotor und Stator in der Radialrichtung nicht direkt, sondern indirekt über einen Schmierstofffilm. According to another advantageous embodiment can be formed radially between the respective inner sliding bearing surface and the associated outer sliding bearing surface in each case a circumferential in the circumferential direction lubricant gap. Such a lubricant gap is a bearing gap which is filled with a suitable lubricant, preferably a lubricating oil. By providing such a lubricant gap, the support between outer rotor and stator in the radial direction is not directly, but indirectly via a lubricant film.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können der Stator und der Außenrotor aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein, wobei der Statorwerkstoff einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als der Außenrotorwerkstoff. Diese Bauweise führt dazu, dass sich bei einer Temperaturzunahme der Stator stärker ausdehnt als der Außenrotor. Aufgrund der hier vorgeschlagenen Innenlagerung des Außenrotors am Stator kommt es bei einer derartigen Temperaturzunahme zu einer Reduzierung des Lagerspalts zwischen Außenrotor und Stator, was im Falle eines Schmierstoffspaltes jedoch weitgehend unkritisch ist, da eine Zunahme der Lagerreibung aufgrund der Reduzierung der Spaltbreite durch die Reduzierung der Viskosität des verwendeten Schmierstoffs im Wesentlichen kompensiert wird.In another advantageous embodiment, the stator and the outer rotor can be made of different materials, wherein the stator material has a greater coefficient of thermal expansion than the outer rotor material. This design causes the stator to expand more than the outer rotor when the temperature increases. Due to the here proposed inner bearing of the outer rotor on the stator, such a temperature increase leads to a reduction of the bearing gap between outer rotor and stator, which is largely uncritical in the case of a lubricant gap, since an increase in bearing friction due to the reduction of the gap width by reducing the viscosity of the lubricant used is substantially compensated.
  • Bevorzugt kann der Statorwerkstoff ein Leichtmetallwerkstoff sein, während der Außenrotorwerkstoff bevorzugt ein Eisenwerkstoff ist. Preferably, the stator material may be a light metal material, while the outer rotor material is preferably an iron material.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Außengleitlagerflächen und die Innengleitlagerflächen hinsichtlich ihrer radialen Abmessungen auf eine im Betrieb der Pendelschieberzellenpumpe zu erwartende Maximaltemperatur ausgelegt sind. Im Allgemeinen wird hier vorgeschlagen, die Innenlagerung des Außenrotors am Stator auf eine im Betrieb der Pendelschieberzellenpumpe zu erwartenden Maximaltemperatur auszulegen, derart, dass bei der Maximaltemperatur eine optimale Lagerung hinsichtlich hoher übertragbarer Kräfte sowie hinsichtlich hoher Drehzahlen realisierbar ist. Die Innenlagerung hat dabei zur Folge, dass bei kleineren Temperaturen die Spaltbreite zunimmt, falls der Statorwerkstoff einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Außenrotorwerkstoff. Niedrigere Temperaturen erhöhen jedoch die Viskosität des Schmierstoffs, wodurch weiterhin eine ausreichende Lagerwirkung realisierbar ist.Particularly advantageous is an embodiment in which the outer sliding bearing surfaces and the inner sliding bearing surfaces are designed with respect to their radial dimensions to be expected during operation of the pendulum slide cell pump maximum temperature. In general, it is proposed here to design the inner bearing of the outer rotor on the stator to be expected during operation of the pendulum slide cell pump maximum temperature, such that at the maximum temperature optimum storage in terms of high transferable forces and high speeds can be realized. The inner bearing has the consequence that at smaller temperatures, the gap width increases, if the stator material has a larger thermal expansion coefficient than the outer rotor material. Lower temperatures, however, increase the viscosity of the lubricant, whereby further sufficient bearing action can be realized.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Außenrotor mehrere, in der Umfangsrichtung verteilt angeordnete Magnete aufweisen. Zweckmäßig kann dann der Stator mit mehreren, in der Umfangsrichtung verteilt angeordeten Spulen ausgestattet sein. Insgesamt kann dadurch ein Elektromotor und/oder ein Generator realisiert werden, wodurch die Pendelschieberzellenpumpe eine erhöhte Funktionsdichte besitzt. Beispielsweise kann über den integrierten Elektromotor der Außenrotor angetrieben werden, um die Pumpfunktion der Pendelschieberzellenpumpe zu erzeugen. Falls dagegen ein externer Antrieb der Pendelschieberzellenpumpe, der über eine Antriebswelle den Innenrotor antreibt, vorgesehen ist und überschüssige Energie besitzt, kann über den Generator elektrische Energie gewonnen werden. In another advantageous embodiment, the outer rotor may have a plurality of magnets arranged distributed in the circumferential direction. Appropriately, the stator can then be equipped with a plurality of coils distributed in the circumferential direction. Overall, an electric motor and / or a generator can be realized thereby, whereby the pendulum slide cell pump has an increased functional density. For example, can be driven via the integrated electric motor, the outer rotor to produce the pumping function of the pendulum slide cell pump. In contrast, if an external drive of the pendulum slide cell pump, which drives the inner rotor via a drive shaft, is provided and has excess energy, electrical energy can be obtained via the generator.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Stator in einer sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckenden Trennebene in zwei Statorteile geteilt sein, die aneinander befestigt sind und jeweils eine der Ringnuten aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich der Zusammenbau der Pendelschieberzellenpumpe. According to another advantageous embodiment, the stator may be divided in a perpendicular to the axial direction extending separation plane into two stator parts, which are fixed to each other and each having one of the annular grooves. This simplifies the assembly of the pendulum slide cell pump.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das eine Statorteil ein axial offenes Statorgehäuse bilden, in das der Außenrotor axial eingesetzt ist, während das andere Statorteil einen Statorring bildet, der die axial offene Seite des Statorgehäuses verschließt. Auch diese Bauform vereinfacht den Zusammenbau der Pendelschieberzellenpumpe.According to an advantageous development, the one stator part can form an axially open stator housing into which the outer rotor is inserted axially, while the other stator part forms a stator ring which closes the axially open side of the stator housing. This design also simplifies the assembly of the pendulum slide cell pump.
  • Entsprechend einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass sich der Statorring axial im Wesentlichen nur im Bereich der zugehörigen Ringnut erstreckt. Somit können komplexe Einbauten im Statorgehäuse untergebracht werden, während der Statorring einen einfachen Aufbau besitzt. Insgesamt lässt sich auch hierdurch der Zusammenbau der Pendelschieberzellenpumpe vereinfachen.According to another development, it can be provided that the stator ring extends axially substantially only in the region of the associated annular groove. Thus, complex internals can be accommodated in the stator housing, while the stator has a simple structure. Overall, this also simplifies the assembly of the pendulum slide cell pump.
  • Vorteilhaft kann der Außenrotor ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil sein. Beispielsweise handelt es sich beim Außenrotor um ein einziges Gussteil oder Sinterteil.Advantageously, the outer rotor can be a one-piece integral part. For example, the outer rotor is a single casting or sintered part.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Innenrotor ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil sein, wie zum Beispiel ein einziges Gussteil oder Sinterteil.Additionally or alternatively, the inner rotor may be an integral part made of one piece, such as a single casting or sintered part.
  • Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Pendelschieber radial innen in axialen Außennuten des Innenrotors, die sich bezüglich der Rotationsachse des Innenrotors radial erstrecken, pendelbar angeordnet sind. Zusätzlich können die Pendelschieber radial außen in axialen Innennuten des Außenrotors, die sich radial zur Rotationsachse des Außenrotors erstrecken, pendelbar angeordnet sein.According to another advantageous embodiment it can be provided that the pendulum slides are arranged radially inward in axial outer grooves of the inner rotor, which extend radially with respect to the axis of rotation of the inner rotor, pendulum. In addition, the pendulum slide can be arranged radially outside in axial inner grooves of the outer rotor, which extend radially to the axis of rotation of the outer rotor, pendulum.
  • Zum Erzeugen einer Pumpwirkung sind die Drehachsen von Innenrotor und Außenrotor exzentrisch zueinander angeordnet. Um nun die Pumpwirkung bei konstanter Drehzahl verändern zu können, kann die Pendelschieberzellenpumpe mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen der Exzentrizität zwischen den Drehachsen von Innenrotor und Außenrotor ausgestattet sein. For generating a pumping action, the axes of rotation of inner rotor and outer rotor are arranged eccentrically to one another. In order to be able to change the pumping action at a constant speed, the pendulum slide cell pump can be equipped with an adjusting device for adjusting the eccentricity between the axes of rotation of the inner rotor and the outer rotor.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
  • 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
  • 1 eine isometrische Schnittansicht einer Pendelschieberzellenpumpe, 1 an isometric sectional view of a pendulum slide cell pump,
  • 2 eine axiale Ansicht der Pendelschieberzellenpumpe. 2 an axial view of the pendulum slide cell pump.
  • Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine Pendelschieberzellenpumpe 1, mit deren Hilfe eine Flüssigkeit, insbesondere ein Schmierstoff, vorzugsweise ein Schmieröl, gefördert werden kann, einen Stator 2, einen Außenrotor 3 und einen Innenrotor 4, der über mehrere Pendelschieber 5 mit dem Außenrotor 3 antriebsverbunden ist. Der Außenrotor 3 ist bezüglich seiner Drehachse 6 koaxial im Stator 2 angeordnet und daran drehbar gelagert. Der Innenrotor 4 ist dagegen im Außenrotor 3 angeordnet, wobei eine Drehachse 7 des Innenrotors 4, zwar parallel zur Drehachse 6 des Außenrotors 3 verläuft, jedoch dazu exzentrisch angeordnet ist. Eine entsprechende Exzentrizität ist in den 1 und 2 mit 8 bezeichnet. According to the 1 and 2 includes a pendulum slide cell pump 1 , with the aid of which a liquid, in particular a lubricant, preferably a lubricating oil, can be conveyed, a stator 2 , an outer rotor 3 and an inner rotor 4 , which has several pendulum slides 5 with the outer rotor 3 is drive connected. The outer rotor 3 is with respect to its axis of rotation 6 coaxial in the stator 2 arranged and rotatably supported thereon. The inner rotor 4 is in the outer rotor 3 arranged, with a rotation axis 7 of the inner rotor 4 , although parallel to the axis of rotation 6 of the outer rotor 3 runs, but is arranged eccentrically to it. A corresponding eccentricity is in the 1 and 2 With 8th designated.
  • Der Außenrotor 3 ist am Stator 2 über eine Innenlagerung 9 gelagert, in der sich der Außenrotor 3 radial nach innen am Stator 2 abstützt. Zur radialen Lagerung des Außenrotors 3 am Stator 2 ist ausschließlich diese Innenlagerung 9 vorgesehen, also insbesondere keine Außenlagerung.The outer rotor 3 is on the stator 2 via an inner storage 9 stored, in which the outer rotor 3 radially inward on the stator 2 supported. For radial mounting of the outer rotor 3 at the stator 2 is exclusively this inner storage 9 provided, so in particular no external storage.
  • Zur Realisierung der Innenlagerung 9 besitzt der Außenrotor 3 an seinen axialen Stirnseiten 10 jeweils einen Ringkragen 11, der axial von der übrigen Stirnseite 10 absteht und in der Umfangsrichtung, die in den 1 und 2 durch einen Doppelpfeil 12 angedeutet ist, geschlossen umläuft. Der Stator 2 besitzt nun für jeden Ringkragen 11 eine zum Außenrotor 3, also axial nach innen offene Ringnut 13, die ebenfalls in der Umfangsrichtung 12 vollständig umläuft. Dabei ragt der jeweilige Ringkragen 11 in die jeweils zugeordnete Ringnut 13 axial hinein. Ferner weist die jeweilige Ringnut 13 eine Innenwand 14 auf, welche die jeweilige Ringnut 13 radial nach innen begrenzt und welche radial außen eine Außengleitlagerfläche 15 besitzt. Der jeweilige Ringkragen 11 besitzt nun innerhalb der jeweiligen Ringnut 13 radial innen eine Innengleitlagerfläche 16. Die jeweilige Innengleitlagerfläche 16 wirkt nun mit der jeweiligen Außengleitfläche 15 zur Gleitlagerung des Außenrotors 3 am Stator 2 zusammen. Die beiden Innengleitlagerflächen 16 bilden zusammen mit den beiden Außengleitlagerflächen 15 somit die Innenlagerung 9 des Außenrotors 3 am Stator 2.For the realization of the inner storage 9 owns the outer rotor 3 at its axial end faces 10 one ring collar each 11 which is axially from the other end side 10 protrudes and in the circumferential direction, in the 1 and 2 by a double arrow 12 is indicated, closed circumscribes. The stator 2 now owns each ring collar 11 one to the outer rotor 3 , So axially inwardly open annular groove 13 also in the circumferential direction 12 completely revolves. The respective ring collar protrudes 11 in the respective associated annular groove 13 axially into it. Furthermore, the respective annular groove 13 an inner wall 14 on which the respective annular groove 13 bounded radially inwardly and which radially outwardly an outer sliding bearing surface 15 has. The respective ring collar 11 now owns within the respective ring groove 13 radially inside an inner sliding bearing surface 16 , The respective inner sliding bearing surface 16 now works with the respective outer sliding surface 15 for sliding bearing of the outer rotor 3 at the stator 2 together. The two inner sliding bearing surfaces 16 form together with the two outer sliding bearing surfaces 15 thus the inner storage 9 of the outer rotor 3 at the stator 2 ,
  • Radial zwischen dem Außenrotor 3 und dem Stator 2 ist ein Ringspalt 17 ausgebildet, der in der Umfangsrichtung 12 geschlossen umläuft. Dieser Ringspalt 17 erstreckt sich in der Axialrichtung von der einen Ringnut 13 bis zur anderen Ringnut 13. Die Axialrichtung verläuft parallel zu den Drehachsen 6, 7. Radial between the outer rotor 3 and the stator 2 is an annular gap 17 formed in the circumferential direction 12 closed circumscribes. This annular gap 17 extends in the axial direction of the one annular groove 13 until the other ring groove 13 , The axial direction is parallel to the axes of rotation 6 . 7 ,
  • Radial zwischen der jeweiligen Innengleitlagerfläche 16 und der zugehörigen Außengleitlagerfläche 15 ist ein Schmierstoffspalt 18 ausgebildet, der in der Umfangsrichtung 12 geschlossen umläuft. Der jeweilige Schmierstoffspalt 18 ist dabei ein Lagerspalt, in dem sich ein Schmierstoff, insbesondere Schmieröl befindet. Im jeweiligen Schmierstoffspalt 18 wirken die jeweilige Innengleitlagerfläche 16 und die zugehörige Außengleitlagerfläche 15 somit über einen Schmierstofffilm zusammen, um die jeweilige Gleitlagerung des Außenrotors 3 am Stator 2 zu realisieren. Eine radiale Spaltbreite des Schmierstoffspalts 18 ist kleiner als eine radiale Breite des Ringspaltes 17.Radial between the respective inner sliding bearing surface 16 and the associated outer sliding bearing surface 15 is a lubricant gap 18 formed in the circumferential direction 12 closed circumscribes. The respective lubricant gap 18 is a bearing gap in which there is a lubricant, especially lubricating oil. In the respective lubricant gap 18 the respective inner sliding bearing surface act 16 and the associated outer sliding bearing surface 15 thus via a lubricant film together to the respective sliding bearing of the outer rotor 3 at the stator 2 to realize. A radial gap width of the lubricant gap 18 is smaller than a radial width of the annular gap 17 ,
  • Der Stator 2 ist zweckmäßig aus einem anderen Werkstoff hergestellt als der Außenrotor 3. Beispielsweise besteht der Stator 2 aus einem Statorwerkstoff, bei dem es sich beispielsweise um einen Leichtmetallwerkstoff, insbesondere auf Aluminiumbasis, handeln kann, während der Außenrotor 3 aus einem Außenrotorwerkstoff besteht, bei dem es sich beispielsweise um einen Eisenwerkstoff handeln kann. Somit besitzen Stator 2 und Außenrotor 3 unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten, wobei der Ausdehnungskoeffizient des Stators 2 in der Regel größer ist als derjenige des Außenrotors 3. Die radialen Abmessungen der Außengleitlagerflächen 15 und der zugehörigen Innengleitlagerflächen 16 sind vorzugsweise auf eine Maximaltemperatur ausgelegt, die im Betrieb der Pendelschieberzellenpumpe 1 erwartet wird. Bei der hier vorgestellten Materialkombination führt die Innenlagerung 9 dazu, dass mit zunehmender Temperatur der Pendelschieberzellenpumpe 1 der Schmierstoffspalt 18 in der Radialrichtung kleiner wird. Gleichzeitig nimmt dabei die Viskosität des verwendeten Schmierstoffs ab, wodurch ein hocheffizienter, enger Schmierstoffspalt 18 für den Warmbetriebszustand der Pendelschieberzellenpumpe 1 erreicht werden kann. Für den Kaltbetriebszustand der Pendelschieberzellenpumpe 1 liegt dann ein entsprechend größerer Schmierstoffspalt 18 vor, in dem jedoch der Schmierstoff eine entsprechend größere Viskosität besitzt, um auch im Kaltbetriebszustand eine ausreichend stabile Lagerung zwischen Außenrotor 3 und Stator 2 gewährleisten zu können.The stator 2 is suitably made of a different material than the outer rotor 3 , For example, there is the stator 2 from a stator material, which may be, for example, a light metal material, in particular based on aluminum, while the outer rotor 3 consists of an outer rotor material, which may be, for example, a ferrous material. Thus possess stator 2 and outer rotor 3 different thermal expansion coefficients, wherein the coefficient of expansion of the stator 2 usually larger than that of the outer rotor 3 , The radial dimensions of the outer sliding bearing surfaces 15 and the associated inner sliding bearing surfaces 16 are preferably designed for a maximum temperature during operation of the pendulum slide cell pump 1 is expected. In the material combination presented here leads the inner storage 9 to that with increasing temperature of the pendulum slide cell pump 1 the lubricant gap 18 becomes smaller in the radial direction. At the same time decreases the viscosity of the lubricant used, creating a highly efficient, narrow lubricant gap 18 for the hot operating state of the pendulum slide cell pump 1 can be achieved. For the cold operating condition of the pendulum slide cell pump 1 then there is a correspondingly larger lubricant gap 18 before, however, in which the lubricant has a correspondingly higher viscosity in order to ensure a sufficiently stable storage between outer rotor even in the cold operating condition 3 and stator 2 to be able to guarantee.
  • Gemäß 1 kann der Außenrotor 3 mehrere, in der Umfangsrichtung 12 verteilt angeordnete Magnete 19 tragen. Der Stator 2 kann passend dazu mehrere, hier nicht dargestellte elektromagnetische Spulen aufweisen, um so einen Elektromotor bzw. einen Generator zu erzeugen. Bei einem Elektromotor-Betrieb kann die Pendelschieberzellenpumpe 1 über den Außenrotor 3 angetrieben werden. Bei einem Generator-Betrieb kann eine in 2 angedeutete, drehfest mit dem Innenrotor 4 verbundene Antriebswelle 20 die Pendelschieberzellenpumpe 1 über den Innenrotor 4 antreiben. According to 1 can the outer rotor 3 several, in the circumferential direction 12 distributed magnets arranged 19 wear. The stator 2 may suitably have a plurality of electromagnetic coils, not shown here, so as to produce an electric motor or a generator. In an electric motor operation, the pendulum slide cell pump 1 over the outer rotor 3 are driven. In a generator mode, an in 2 indicated, rotatably with the inner rotor 4 connected drive shaft 20 the pendulum pusher cell pump 1 over the inner rotor 4 drive.
  • Im Beispiel der 1 ist der Stator 2 in einer Trennebene 21 in zwei Statorteile 22, 23 geteilt. Die Trennebene 21 erstreckt sich dabei senkrecht zur Axialrichtung, also senkrecht zu den Drehachsen 6, 7. Die Statorteile 22, 23 sind aneinander befestigt und weisen jeweils eine der Ringnuten 13 auf. Das eine Statorteil 22 bildet ein axial offenes Statorgehäuse 24, in das der Außenrotor 3 axial einsetzbar ist. Das andere Statorteil 23 bildet einen Statorring 25, der die axial offene Seite des Statorgehäuses 24 verschließt. Im Beispiel erstreckt sich der Statorring 25 in der Axialrichtung im Wesentlichen nur im Bereich der zugehörigen Ringnut 13.In the example of 1 is the stator 2 in a dividing plane 21 in two stator parts 22 . 23 divided. The dividing plane 21 extends perpendicular to the axial direction, that is perpendicular to the axes of rotation 6 . 7 , The stator parts 22 . 23 are attached to each other and each have one of the annular grooves 13 on. The one stator part 22 forms an axially open stator housing 24 into which the outer rotor 3 is axially usable. The other stator part 23 forms a stator ring 25 , which is the axially open side of the stator housing 24 closes. In the example, the stator ring extends 25 in the axial direction substantially only in the region of the associated annular groove 13 ,
  • Vorzugsweise handelt es sich beim Außenrotor 3 um ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil. Bevorzugt ist der Außenrotor 3 als Sinterteil oder als Gussteil konzipiert. Auch der Innenrotor 4 kann ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil sein, das bevorzugt ein Sinterteil oder Gussteil ist. Preferably, it is the outer rotor 3 around an integral part made of one piece. The outer rotor is preferred 3 designed as a sintered part or as a casting. Also the inner rotor 4 may be an integral part made of one piece, which is preferably a sintered part or casting.
  • Wie sich insbesondere 2 entnehmen lässt, besitzt der Innenrotor 4 axiale Außennuten 26, die bezüglich der Drehachse 7 des Innenrotors 4 radial orientiert sind. Der Außenrotor 3 weist axiale Innennuten 27 auf, die bezüglich der Drehachse 6 des Außenrotors 3 radial orientiert sind. Die Pendelschieber 5 sind nun jeweils radial innen in eine der Außennuten 26 des Innenrotors 4 und radial außen in eine der Innennuten 27 des Außenrotors 3 radial eingesteckt und darin jeweils pendelbar angeordnet.How, in particular 2 can be seen, owns the inner rotor 4 axial outside grooves 26 related to the axis of rotation 7 of the inner rotor 4 are radially oriented. The outer rotor 3 has axial internal grooves 27 on, with respect to the axis of rotation 6 of the outer rotor 3 are radially oriented. The pendulum slides 5 are now each radially inward into one of the outer grooves 26 of the inner rotor 4 and radially outward into one of the internal grooves 27 of the outer rotor 3 inserted radially and arranged in each case pendulum.
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    • DE 102006021252 A1 [0003] DE 102006021252 A1 [0003]

Claims (14)

  1. Pendelschieberzellenpumpe zum Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere zur Schmierstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stator (2), einem im Stator (2) angeordneten und daran drehbar angeordneten Außenrotor (3) und einem im Außenrotor (3) angeordneten Innenrotor (4), der über Pendelschieber (5) mit dem Außenrotor (3) antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (3) über eine Innenlagerung (9) am Stator (2) drehbar gelagert ist.Pendulum slide cell pump for conveying a liquid, in particular for supplying lubricant to an internal combustion engine, with a stator ( 2 ), one in the stator ( 2 ) and rotatably disposed thereon outer rotor ( 3 ) and one in the outer rotor ( 3 ) arranged inner rotor ( 4 ), which has pendulum slides ( 5 ) with the outer rotor ( 3 ) is drivingly connected, characterized in that the outer rotor ( 3 ) via an inner bearing ( 9 ) on the stator ( 2 ) is rotatably mounted.
  2. Pumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, – dass der Außenrotor (3) an seinen axialen Stirnseiten jeweils einen axial abstehenden, in der Umfangsrichtung (12) umlaufenden Ringkragen (11) aufweist, – dass der Stator (2) für jeden Ringkragen (11) eine zum Außenrotor (3) offene, in der Umfangsrichtung (12) umlaufende Ringnut (13) aufweist, in die der jeweilige Ringkragen (11) axial hineinragt, – dass eine die jeweilige Ringnut (13) radial nach innen begrenzende Innenwand (14) radial außen eine Außengleitlagerfläche (15) aufweist, – dass der jeweilige Ringkragen (11) in der jeweiligen Ringnut (13) radial innen eine Innengleitlagerfläche (16) aufweist, die zur Gleitlagerung des Außenrotors (3) am Stator (2) mit der jeweiligen Außengleitlagerfläche (15) zusammenwirkt. Pump according to claim 1, characterized in that - the outer rotor ( 3 ) at its axial end faces in each case an axially projecting, in the circumferential direction ( 12 ) circumferential ring collar ( 11 ), - that the stator ( 2 ) for each ring collar ( 11 ) one to the outer rotor ( 3 ) open, in the circumferential direction ( 12 ) circumferential annular groove ( 13 ), in which the respective annular collar ( 11 ) projects axially, - that the respective annular groove ( 13 ) radially inwardly delimiting inner wall ( 14 ) radially outward an outer sliding bearing surface ( 15 ), - that the respective annular collar ( 11 ) in the respective annular groove ( 13 ) radially inside an inner sliding bearing surface ( 16 ), which for the sliding bearing of the outer rotor ( 3 ) on the stator ( 2 ) with the respective outer sliding bearing surface ( 15 ) cooperates.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Außenrotor (3) und dem Stator (2) ein in der Umfangsrichtung (12) umlaufender Ringspalt (17) ausgebildet ist, der sich von der einen Ringnut (1) bis zur anderen RIngnut (13) erstreckt.Pump according to claim 1 or 2, characterized in that radially between the outer rotor ( 3 ) and the stator ( 2 ) in the circumferential direction ( 12 ) circumferential annular gap ( 17 ) is formed, which differs from the one annular groove ( 1 ) to the other RIngnut ( 13 ).
  4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen der jeweiligen Innengleitlagerfläche (16) und der zugehörigen Außengleitlagerfläche (15) ein in der Umfangsrichtung (12) umlaufender Schmierstoffspalt (18) ausgebildet ist.Pump according to claim 2 or 3, characterized in that radially between the respective inner sliding bearing surface ( 16 ) and the associated outer sliding bearing surface ( 15 ) in the circumferential direction ( 12 ) circumferential lubricant gap ( 18 ) is trained.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) und der Außenrotor (3) aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sind, wobei der Statorwerkstoff einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als der Außenrotorwerkstoff.Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the stator ( 2 ) and the outer rotor ( 3 ) are made of different materials, wherein the stator material has a larger thermal expansion coefficient than the outer rotor material.
  6. Pumpe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Statorwerkstoff ein Leichtmetallwerkstoff ist, während der Außenrotorwerkstoff ein Eisenwerkstoff ist.Pump according to claim 5, characterized in that the stator material is a light metal material, while the outer rotor material is an iron material.
  7. Pumpe zumindest nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Außengleitlagerflächen (15) und die Innengleitlagerflächen (16) hinsichtlich ihrer radialen Abmessungen auf eine im Betrieb der Pendelschieberzellenpumpe (1) zu erwartende Maximaltemperatur ausgelegt sind. Pump according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the outer sliding bearing surfaces ( 15 ) and the inner sliding bearing surfaces ( 16 ) in terms of their radial dimensions to a in the operation of the pendulum slide cell pump ( 1 ) are expected to be expected maximum temperature.
  8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (3) mehrere, in der Umfangsrichtung (12) verteilt angeordnete Magnete (19) trägt.Pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer rotor ( 3 ) several, in the circumferential direction ( 12 ) distributed magnets ( 19 ) wearing.
  9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) in einer sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckenden Trennebene (21) in zwei Statorteile (22, 23) geteilt ist, die aneinander befestigt sind und jeweils eine der Ringnuten (13) aufweisen.Pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stator ( 2 ) in a plane perpendicular to the axial direction extending separating plane ( 21 ) in two stator parts ( 22 . 23 ), which are attached to each other and each one of the annular grooves ( 13 ) exhibit.
  10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Statorteil (22) ein axial offenes Statorgehäuse (24) bildet, in das der Außenrotor (3) axial eingesetzt ist, während das andere Statorteil (23) einen Statorring (25) bildet, der die axial offene Seite des Statorgehäuses (24) verschließt.Pump according to claim 9, characterized in that the one stator part ( 22 ) an axially open stator housing ( 24 ) into which the outer rotor ( 3 ) is inserted axially, while the other stator ( 23 ) a stator ring ( 25 ) forming the axially open side of the stator housing ( 24 ) closes.
  11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Statorring (25) axial im Wesentlichen nur im Bereich der zugehörigen Ringnut (1) erstreckt.Pump according to claim 10, characterized in that the stator ring ( 25 ) axially substantially only in the region of the associated annular groove ( 1 ).
  12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (3) ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil ist.Pump according to one of claims 1 to 11, characterized in that the outer rotor ( 3 ) is an integral part made of one piece.
  13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor (4) ein aus einem Stück hergestelltes Integralteil ist.Pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that the inner rotor ( 4 ) is an integral part made of one piece.
  14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelschieber (5) radial innen in axialen Außennuten (26) des Innenrotors (4) und radial außen in axialen Innennuten (27) des Außenrotors (3) jeweils pendelbar angeordnet sind.Pump according to one of claims 1 to 13, characterized in that the pendulum slides ( 5 ) radially inward in axial outer grooves ( 26 ) of the inner rotor ( 4 ) and radially outward in axial internal grooves ( 27 ) of the outer rotor ( 3 ) are each arranged pendulum.
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