DE102013223106A1

DE102013223106A1 - Verfahren zur Herstellung eines Steuerschiebers einer Pendelschieberzellenpumpe

Info

Publication number: DE102013223106A1
Application number: DE102013223106.7A
Authority: DE
Inventors: Swen-Juri Bauer; Andrea Teubner; Viktoria Vohrer
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Steuerschiebers (6) einer Pendelschieberzellenpumpe (1) zur Förderung eines Fluides, beispielsweise Schmieröl, bei dem – der Steuerschieber (6) in einer Kunststoffspritzgussform (7) gespritzt wird, die zumindest einen verstellbaren Schieber (8) für eine Negativkontur einer Dichtung (9) aufweist, wobei der Schieber (8) beim Spritzgießen des Steuerschiebers (6) in der Kunststoffspritzgussform (7) angeordnet ist, – der Schieber (8) nach dem Spritzgießen aus der Kunststoffspritzgussform (7) entfernt wird und so die Negativkontur der späteren Dichtung (9) freigibt, – während des Abkühlens des Steuerschiebers (6) in den vom Schieber (8) freigegebenen Raum die Dichtung (9) eingespritzt wird, – der Steuerschieber (6) samt Dichtung (9) aus der Kunststoffspritzgussform (7) entnommen wird. Hierdurch kann ein Steuerschieber (6) mit geringerem Gewicht kostengünstig und fertigungstechnisch einfach hergestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Steuerschiebers einer Pendelschieberzellenpumpe. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Steuerschieber sowie eine mit einem derartigen Steuerschieber ausgestattete Pendelschieberzellenpumpe.
Pendelschieberzellenpumpe gehören der Gattung der Verdrängerpumpen an und werden in modernen Kraftfahrzeugen beispielsweise zur Förderung von Schmierstoff, insbesondere von Öl, eingesetzt. Derartige Pendelschieberpumpen besitzen üblicherweise einen Innenrotor sowie einen damit über pendelverbundenen Außenrotor. Der Innenrotor wird üblicherweise mittels einer hinsichtlich ihrer Lage fixierten Welle angetrieben. Der Außenrotor ist in einem Steuerschieber gehalten und kann hinsichtlich der Exzentrizität relativ zum Innenrotor verstellt werden, wodurch die Fördermenge der Pendelschieberpumpe beeinflussbar ist. In gleicher Weise funktionieren auch sogenannte Flügelzellenpumpen, bei welchen die einzelnen Flügel radial verstellbar im Innenrotor gelagert sind und an einer Innenmantelfläche eines Stators entlang gleiten. Dieser Stator kann beispielsweise in der Art eines Stahlrings ebenfalls in einem Steuerschieber gelagert und zusammen mit diesem hinsichtlich seiner Exzentrizität relativ zum Innenrotor erstellt werden, um das Fördervolumen der Flügelzellenpumpe zu beeinflussen.
Die DE 10 2011 014 591 A1 zeigt einen solche Flügelzellenpumpe mit einem Steuerschieber, wobei zur Reduzierung des Gesamtgewichts der Flügelzellenpumpe der Steuerschieber aus Kunststoff ausgebildet ist. Zur Abdichtung des Steuerschiebers gegenüber einem Gehäuse der Flügelzellenpumpe ist eine Dichtung vorgesehen, die in einer dafür freigehaltenen Dichtungsaufnahmenut am Steuerschieber gehalten wird. In analoger Weise zu der bekannten Flügelzellenpumpe werden solche Dichtungen auch in zugehörigen Dichtungsaufnahmenuten bei Steuerschiebern von Pendelschieberpumpen gehalten.
Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpe ist, dass die Dichtung des Steuerschiebers als separates Bauteil zu diesem ausgebildet ist und dadurch extra montiert werden muss.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Verfahren zur Herstellung eines Steuerschiebers einer Pendelschieberzellenpumpe anzugeben, mittels welchem der Steuerschieber nicht nur wirtschaftlich, sondern auch mit kurzen Taktzeiten herzustellen ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Dichtung an einem Steuerschieber einer Pendelschieberzellenpumpe nicht mehr wie bisher als separates Bauteil auszubilden und dadurch extra montieren zu müssen, sondern dieses zusammen mit dem Steuerschieber herzustellen. Erfindungsgemäß wird hierzu zunächst der Steuerschieber in einer Kunststoffspritzgussform gespritzt, wobei diese Kunststoffspritzgussform zumindest einen verstellbaren Schieber für eine Negativkontur einer Dichtung aufweist und wobei der Schieber während des Spritzgießens des Steuerschiebers in der Kunststoffspritzgussform angeordnet ist. Der Schieber besitzt dabei die Negativkontur der Dichtung und gleichzeitig einer Dichtungsaufnahme im Steuerschieber. Während des Spritzgießens des Steuerschiebers dient der Schieber somit als Platzhalter für die später dort anzuordnende Dichtung und verhindert, dass der Kunststoff des Steuerschiebers in den Bereich der späteren Dichtung bzw. Dichtungsaufnahme gelangt. Nach dem Spritzgießen wird der Schieber aus der Spritzgussform entfernt und gibt dadurch die Kontur der späteren Dichtung frei. Das Entfernen des Schiebers aus der Kunststoffspritzgussform kann beispielsweise durch ein Herausziehen erfolgen. Anschließend wird der vom Schieber nun freigegebene Raum mit Kunststoff verfüllt und hierdurch die Dichtung eingespritzt. Das Einspritzen der Dichtung erfolgt dabei während des Abkühlens des Steuerschiebers noch in der Kunststoffspritzgussform, so dass die Restwärme des gespritzten Steuerschiebers genutzt werden kann, um den Kunststoff der Dichtung auszuhärten. Abschließend wird der Steuerschieber samt der Dichtung aus der Kunststoffspritzgussform entnommen. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere, dass die Zeit, während der Steuerschieber in der Spritzgussform abkühlen muss, genutzt werden kann, um die Dichtung herzustellen, wodurch die Taktzeit deutlich reduziert werden kann. Von weiterem großem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass nunmehr nicht in einen Steuerschieber eine separate Dichtung einlegt und hierfür Montageaufwand vorgehalten werden muss. Gleichzeitig ist die Dichtung auch verliersicher am Steuerschieber angeordnet, wozu selbstverständlich auch die Dichtungsaufnahme entsprechend ausgebildet werden kann, beispielsweise in der Form einer Hinterschnittverbindung (Schwalbenschwanz) oder aber durch eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Kunststoffmaterial des Steuerschiebers. Durch die nicht mehr separat vorzuhaltende und insbesondere zu lagernde Dichtung reduzieren sich zudem auch die Lager- und Logistikkosten.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird der Steuerschieber aus einem Duroplast gespritzt. Duroplaste, kurz auch Duromere genannt, sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können. Duroplaste sind harte, glasartige Polymerwerkstoffe, die über chemische Hauptvalenzverbindungen dreidimensional fest vernetzt sind. Im Vergleich zu bisher aus Metall ausgebildeten Steuerschieber besitzt ein derartiger Kunststoffsteuerschieber selbstverständlich ein deutlich reduziertes Gewicht, was Vorteile beispielsweise hinsichtlich eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs birgt.
Zweckmäßig wird der Kunststoff für die Dichtung über eine Stirnseite der Negativkontur der Dichtung in diese eingespritzt. Ein derartiges stirnseitiges Einspritzen erfordert jedoch unter Umständen ein Nachbearbeiten einer Stirnseite im Bereich des Angusses. Alternativ hierzu kann der Kunststoff für die Dichtung auch über einen Kanal der Kunststoffspritzgussform in die Negativkontur der Dichtung eingespritzt werden, was den großen Vorteil bietet, dass die Dichtung nicht mehr nachbearbeitet werden müsste, sondern der Steuerschieber samt fertig bearbeiteter Dichtung aus der Kunststoffspritzgussform entnommen werden kann. Bei dem Einspritzen über einen derartigen Kanal schließt die Dichtung stirnseitig jeweils sauber mit dem Steuerschieber ab. Entsprechende Entlüftungen, über welche die Luft während des Spritzens der Dichtung entweichen kann, müssen selbstverständlich vorgehalten werden.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Steuerschieber zu schaffen, der eine integral ausgebildete Dichtung mit zumindest zwei Dichtkonturen, insbesondere Dichtlippen, aufweist. Hergestellt wird dieser Steuerschieber nach dem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahren, wobei die Dichtung dem Herausziehen des Schiebers aus der Kunststoffspritzgussform noch während des Abkühlvorgangs des Steuerschiebers gespritzt und dadurch die Restwärme des Steuerschiebers zum Härten des Kunststoffmaterials der Dichtung genutzt werden kann. Die so eingespritzte Dichtung ist form- und/oder stoffschlüssig mit dem Steuerschieber verbunden, so dass dieser einteilig bzw. einstückig ausgebildet ist und damit die Dichtung verliersicher am Steuerschieber gehalten werden kann. Eine mit einem derartigen Steuerschieber ausgestattete Pendelschieberzellenpumpe lässt sich durch diesen Steuerschieber gewichts- und kostenoptimiert herstellen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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 Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Pendelschieberzellenpumpe,
2 einen Steuerschieber in einem Kunststoffspritzgusswerkzeug,
3 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Steuerschieber für eine Pendelschieberzellenpumpe,
4 eine Detailansicht des Steuerschiebers aus 3,
5, 6 unterschiedliche Ansichten bei unterschiedlich ausgebildeten Dichtungen des Steuerschiebers.
Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße Pendelschieberzellenpumpe 1 einen Innenrotor 2 auf, der über Pendel 3 mit einem Außenrotor 4 verbunden ist. Der Innenrotor 2 wird dabei über eine ortsfeste Welle 5 angetrieben. Der Außenrotor 4 ist in einem Steuerschieber 6 aufgenommen, wobei mit dem Steuerschieber 6 die Exzentrizität des Außenrotors 4 relativ zum Innenrotor 2 verstellt und damit die Förderleistung der Pendelschieberzellenpumpe 1 beeinflusst werden kann. Erfindungsgemäß ist nun dieser Steuerschieber 6 wie auch der gemäß den 2 bis 5 gezeigte Steuerschieber 6 aus Kunststoff ausgebildet und wird demzufolge in einer Kunststoffspritzgussform 7 gespritzt. Diese Kunststoffspritzgussform 7 wie sie gemäß der 2 dargestellt ist, weist zumindest einen verstellbaren Schieber 8 für eine Negativkontur einer Dichtung 9 auf, wobei der Schieber 8 beim Spritzgießen des Steuerschiebers 6 in der Kunststoffspritzgussform 7 angeordnet ist und dadurch den Raum für die spätere Dichtung 9 freihält. Der Schieber 8 wird nach dem Spritzgießen des Steuerschiebers 6 aus der Spritzgussform 7 entfernt, beispielsweise herausgezogen und gibt dadurch die Kontur der späteren Dichtung 9 frei. Der Steuerschieber 6 verbleibt zum Abkühlen noch eine gewisse Zeit in der Kunststoffspritzgussform 7, wobei während des Abkühlens des Steuerschiebers 6 in den vom Schieber 8 freigegebenen Raum die Dichtung 9 eingespritzt wird. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass die Wärme des soeben gespritzten Steuerschiebers 6 noch zum Aushärten der anschließend eingespritzten Dichtung 9 genutzt werden kann. Nach einer gewissen Zeit ist der Steuerschieber 6 samt der Dichtung 9 aus der Kunststoffspritzgussform 7 entnommen.
Eine derartige erfindungsgemäße Herstellungsweise bietet den großen Vorteil, dass die Dichtung 9 form- und/oder stoffschlüssige mit dem Steuerschieber 6 verbunden und damit verliersicher an diesem angeordnet ist. Die Verliersicherheit kann beispielsweise dadurch erhöht werden, dass der Schieber 8 schwalbenschwanzartig ausgebildet ist (vgl. 2) und dadurch eine Hinterschnittkontur für die Dichtung 9 bildet. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass nicht wie bisher eine separate Dichtung aufwendig mit dem Steuerschieber 6 verbunden, insbesondere an diesen montiert werden muss. Durch die einteilige bzw. einstückige Ausbildung des Steuerschiebers 6 samt Dichtung 9 kann auch die Taktzeit und damit die Herstellzeit des Steuerschiebers 6 reduziert werden, was sich ebenfalls positiv auf die Herstellkosten auswirkt.
Der Steuerschieber 6 wird üblicherweise aus einem anderen Kunststoffmaterial gespritzt als die Dichtung 9, wobei der Steuerschieber 6 beispielsweise aus einem Duroplast hergestellt werden kann. Die Dichtung 9 hingegen kann beispielsweise aus Elastomer, Silikon oder Kunststoffen, insbesondere aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), aus Polyethersulfon (PES), aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), Acrylkautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), aus Fluor-Polymer-Kautschuk (FPM) oder aus Polytertrafluorethylen (PTFE) gespritzt werden. Gemäß den 1 und 2 weist der erfindungsgemäße Steuerschieber 6 lediglich eine Dichtung 9 und damit die zugehörige Kunststoffspritzgussform 7 auch lediglich einen Schieber 8 auf. Wird jedoch ein Steuerschieber 6 hergestellt, wie dieser beispielsweise gemäß der 3 dargestellt ist, so müsste in diesem Fall die Kunststoffspritzgussform 7 zwei Schieber 8 aufweisen, da dieser Steuerschieber 6 zwei Dichtungen 9 besitzt.
Der Kunststoff für die Dichtung 9 wird dabei entweder über eine Stirnseite der Dichtung 9 hin den vom Schieber bisher freigehaltenen Raum eingespritzt oder aber über einen Kanal 10 (vgl. 3), wobei selbstverständlich stets für eine ausreichende Entlüftung zu sorgen ist. Wird die Dichtung 9 beispielsweise über einen derartigen Kanal 10 gespritzt, so schließt diese stirnseitig fluchtend mit der Oberfläche des Steuerschiebers 6 ab und muss nicht nachbearbeitet werden. Bei einem Einspritzen über die Stirnseite der Dichtung 9 ist ein Nacharbeiten erforderlich, zumindest von der Angussseite.
Betrachtet man die Detaildarstellung gemäß den 5 und 6 sowie die Darstellung in 2, so kann man erkennen, dass der Schieber 8 und damit später auch die Dichtungen 9 außenseitig zumindest zwei Dichtkonturen 11 aufweisen. Bei den gemäß den 5 und 6 dargestellten Dichtungen 9 ist kein Hinterschnitt vorgesehen, wobei in diesem Fall der Formschluss ausreichen kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass bei genügend heißem Kunststoffmaterial des Steuerschiebers 6 noch ein Stoffschluss zwischen Dichtung 9 und Steuerschieber 6 erzielt werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit ein völlig neuartiger Steuerschieber 6 mit integrierter Dichtung 9 kostengünstig, einfach und schnell herstellen, ohne dass die Dichtung 9 nachträglich aufwendig montiert werden müsste.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011014591 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Steuerschiebers (6) einer Pendelschieberzellenpumpe (1) zur Förderung eines Fluides, beispielsweise Schmieröl, bei dem – der Steuerschieber (6) in einer Kunststoffspritzgussform (7) gespritzt wird, die zumindest einen verstellbaren Schieber (8) für eine Negativkontur einer Dichtung (9) aufweist, wobei der Schieber (8) beim Spritzgießen des Steuerschiebers (6) in der Kunststoffspritzgussform (7) angeordnet ist, – der Schieber (8) nach dem Spritzgießen aus der Kunststoffspritzgussform (7) entfernt wird und so die Negativkontur der späteren Dichtung (9) freigibt, – während des Abkühlens des Steuerschiebers (6) in den vom Schieber (8) freigegebenen Raum die Dichtung (9) eingespritzt wird, – der Steuerschieber (6) samt Dichtung (9) aus der Kunststoffspritzgussform (7) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (6) aus einem Duroplast gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Dichtung (9) aus Elastomer, Silikon oder Kunststoff, insbesondere aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Polyethersulfon (PES), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), Acrylkautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Fluor-Polymer-Kautschuk (FPM) oder Polytertrafluorethylen (PTFE), gespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff für die Dichtung (9) über eine Stirnseite der Dichtung (9) in die Kunststoffspritzgussform (7) eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff für die Dichtung (9) über einen Kanal (10) der Kunststoffspritzgussform (7) eingespritzt wird.
Steuerschieber (6), hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer gespritzten Dichtung (9), die außenseitig zumindest zwei Dichtkonturen (11), insbesondere Dichtlippen, aufweist.
Steuerschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der Steuerschieber (6) aus einem Duroplast hergestellt ist, und/oder – die Dichtung (9) aus Elastomer, Silikon oder Kunststoff, insbesondere aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Polyethersulfon (PES), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), Acrylkautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Fluor-Polymer-Kautschuk (FPM) oder Polytertrafluorethylen (PTFE), hergestellt ist.
Steuerschieber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (6) aus einem anderen Kunststoff hergestellt ist als die Dichtung (9).
Pendelschieberzellenpumpe (1) mit einem Steuerschieber (6) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.