DE102013226110A1

DE102013226110A1 - Pendelschieberpumpe

Info

Publication number: DE102013226110A1
Application number: DE102013226110.1A
Authority: DE
Inventors: Dieter Höhn; Christian Richter; Mark Tepler; Michael Sahr
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CN204312319U; EP2884046A1; US20150167666A1; US9752573B2; JP2015117695A; JP6470950B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pendelschieberpumpe (1) mit einem Innenrotor (2), der über Pendel (3) mit einem Außenrotor (4) verbunden ist, wobei
– die Pendel (3) gelenkig am Außenrotor (4) gelagert und mit ihrem Pendelfuß (5) in radialen Nuten (6) im Innenrotor (2) geführt sind,
– der Außenrotor (4), der Innenrotor (2) und zwei in Umfangsrichtung benachbarte Pendel (3) jeweils eine Kammer (7) begrenzen.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Pendelfuß (5) zusammen mit zwei Nutwänden (8, 8') und einem Nutengrund (9) einen Pendelfußraum (10) begrenzt, der über zumindest einen Verbindungskanal (11) mit einer zugehörigen Kammer (7) verbunden ist, wobei der zumindest eine Verbindungskanal (11) im Bereich des Nutengrunds (9) in den Pendelfußraum (10) mündet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberpumpe mit einem Innenrotor, der über Pendel mit einem Außenrotor verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 103 34 672 B3 ist eine gattungsgemäße Pendelschieberpumpe bekannt, mit welcher aus einem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment mit einer exzentrischen Umlaufbewegung die Förderwirkung einer Verdrängerpumpe erzielt werden kann. In einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse ist ein zylindrischer Arbeitsraum angeordnet, an dessen Mantelfläche sich mindestens fünf über den Umfang verteilt angeordnete Pfannennuten befinden, in denen die Köpfe von Pendelstegen angeordnet sind. Auf dem Sitz des Exzenters ist ein mit Pendelnuten versehener Druckring drehbar angeordnet, wobei unterhalb der Pendelnuten des Druckrings im Fußbereich sowohl zur Saugniere als auch zur Druckniere hin gerichtete Durchströmöffnungen angeordnet sind. Hierdurch soll insbesondere die Steuerung eines Ein- und Auslasses in Arbeitskammern vereinfacht werden.
Aus der DE 195 32 703 C1 ist eine weitere Pendelschieberpumpe mit minimierter Masseträgheit bekannt, welche einen drehenden Innenrotor und einen über Pendel mitdrehenden, verschieblich gelagerten Außenrotor besitzt. Für die Drehmitnahme aus dem Innenrotor auf den exzentrisch verschieblichen Außenrotor ist stets nur ein Pendel mit seinem Mitnehmerkopf, Mitnehmerfuß und nur einer Gleitflanke in Gleitkontakt. Die Gegenkontur oder zweite Gleitflanke des Pendels wird in Nuten berührungslos geführt. Der Querschnitt eines Mitnehmerkopfes vom Pendel ist kleiner als der des Mitnehmerfußes, wodurch eine bisher ungünstige hohe radial außenliegende Masse nunmehr reduziert und dadurch die Masseträgheit ebenfalls verringert werden kann.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Pendelschieberpumpen ist indes, dass bei diesen ein Pendelfußraum, das heißt ein durch zwei Nutwände und einen Nutengrund des Innenrotors sowie den zugehörigen Pendelfuß begrenzter Raum nicht oder nur schwierig befüllt bzw. entleert werden kann. Hierdurch staut sich unter Umständen Fluid, insbesondere Öl, im Pendelfußraum, wodurch ein Staudruck aufgebaut wird, der die Exzentrizität des Außenrotors relativ zum Innenrotor verändert bzw. unkontrolliert beeinflusst und dadurch eine exakte Steuerung der Förderleistung der Pendelschieberpumpe erschwert.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Pendelschieberpumpe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, bei welcher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht auftreten.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Verbindungskanal zwischen einem Pendelfußraum und einer zugehörigen, außenliegenden Kammer bereitzustellen, der den Aufbau eines Staudrucks im Pendelfußraum zuverlässig verhindert und der zugleich so ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass er eine Führung des Pendels in einer zugehörigen radialen Nut eines Innenrotors der Pendelschieberpumpe nicht negativ beeinflusst. Die erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe besitzt dabei im besagten Innenrotor, der über Pendel mit einem Außenrotor verbunden ist. Die Pendel sind gelenkig am Außenrotor gelagert und zugleich mit ihrem Pendelfuß in radialen Nuten im Innenrotor geführt. Der Außenrotor, der Innenrotor sowie zwei in Umfangsrichtung benachbarte Pendel begrenzen dabei jeweils eine Druck-/Saugkammer (Druck-/Saugniere) der Pendelschieberpumpe. Des Weiteren begrenzt der Pendelfuß zusammen mit zwei Nutwänden und einem Nutengrund den zuvor beschriebenen Pendelfußraum, der erfindungsgemäß nun über den Verbindungskanal mit einer außenliegenden Kammer, beispielsweise der Saug-/Druckkammer, verbunden ist und der zugleich im Bereich des Nutengrunds in den Pendelfußraum mündet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Verbindungskanals kann ein einfaches Befüllen bzw. Entleeren des Pendelfußraumes mit Flüssigkeit, beispielsweise mit Öl, erfolgen, wodurch eine bisher in diesem Bereich auftretende und unerwünschte Staudruckbildung zuverlässig vermieden werden kann. Durch das Vermeiden des Staudrucks weicht auch die Exzentrizität des Außenrotors relativ zum Innenrotor nicht in unerwünschter Weise von einem Sollwert ab, so dass über die exakt steuerbare Exzentrizität auch das Fördervolumen der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe exakt einstellbar ist. Bei herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Pendelschieberpumpen führte nämlich der sich im Pendelfußraum aufbauende Staudruck dazu, dass die Pendel aufgrund der Inkompressibilität des sich im Pendelfußraum befindlichen Fluids in ihrer Einfahrbewegung in die Nut gehindert wurden, wodurch die Exzentrizität des Außenrotors relativ zum Innenrotor in diesem Winkelbereich vergrößert war. Hierdurch verändert sich das durch den Außenrotor, den Innenrotor und zwei in Umfangsrichtung benachbarte Pendel begrenzte Kammervolumen und damit auch die Fördermenge der Pendelschieberzellenpumpe. Zugleich muss ein die Pendelschieberpumpe antreibender Motor gegen den Staudruck ankämpfen, wodurch eine erhöhte Antriebsleistung erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäße im Bereich des Nutengrundes vorgesehene Mündung des Verbindungskanals in den Pendelfußraum kann zudem eine vorzugsweise vollständige Entleerung des Pendelfußraums gewährleistet werden, so dass die Pendel in ihrer Einfahrbewegung in keiner Weise behindert werden. Darüber hinaus bietet die bodenseitige Mündung des Verbindungskanals in den Pendelfußraum den großen Vorteil, dass die Nutwände der das jeweilige Pendel führenden Nut ansonsten nicht beeinträchtigt sind, wodurch eine reibungsarme und ungestörte Führung des jeweiligen Pendels möglich ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist je Pendelfußraum ein Verbindungskanal vorgesehen, der in Drehrichtung vor oder nach dem zugehörigen Pendel angeordnet ist. Durch die unterschiedliche Anordnung der Verbindungskanäle können die Kräfteverhältnisse in der Pumpe auf den spezifischen Anwendungsfall hin angepasst werden. So kann bei einer Anordnung vor dem zugehörigen Pendel die Neigung zu einem Abregeln, das heißt eine Verringerung der Exzentrizität des Innenrotors, verringert werden. Damit lässt sich ein vorteilhafter Betriebszustand erreichen, der sich durch eine besondere Stabilität auszeichnet. Auch lässt sich je nach Anwendungsfall vorstellen, gerade ein leichteres Abregeln der Pumpe zu ermöglichen, indem der Verbindungskanal nach dem zugehörigen Pendel angeordnet ist, um beispielsweise eine leichtere Verstellung der Exzentrizität zu erreichen.
Zweckmäßig sind je Pendelfußraum zwei Verbindungskanäle vorgesehen, die in Drehrichtung vor und nach dem zugehörigen Pendel angeordnet sind. Durch das Vorsehen zweier solcher Verbindungskanäle kann ein besonders effektives und leichtes Entleeren der Pendelfußräume erfolgen, da bei einer Einfahrbewegung des Pendels in die Nut das sich Pendelfußraum befindliche Fluidvolumen über zwei Verbindungskanäle ausgestoßen werden kann. Bei einer derartigen Pendelschieberpumpe hat darüber hinaus die Drehrichtung keinen Einfluss auf das Befüllen bzw. Entleeren der jeweiligen Pendelfußräume, so dass diese drehrichtungsunabhängig betrieben werden kann. Des Weiteren erhält man somit aus der Anordnung ein neutrales Verhalten auf das Kräfteverhältnis in der Pumpe.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der wenigstens eine Verbindungskanal als Bohrung ausgebildet oder aber als Nut und in diesem Fall durch einen stirnseitigen Deckel verschlossen. Die Ausbildungen des Verbindungskanals als Bohrung bieten den großen Vorteil, dass der Verbindungskanal nachträglich einfach und dennoch äußerst exakt in den Innenrotor einbringbar ist. In gleicher Weise kann der Verbindungskanal auch als stirnseitig an den jeweiligen Innenrotor angeordnete Nut ausgebildet sein, die über einen entsprechenden Verbindungsabschnitt mit dem Nutengrund des jeweiligen Pendelfußraumes kommuniziert. In diesem Fall ist die Nut im Innenrotor ausgebildet und der Verbindungskanal durch Abdecken dieser Nut mittels eines Deckels gebildet.
Alternativ kann der zumindest eine Verbindungskanal selbstverständlich auch durch Urformen, insbesondere durch Sintern oder durch einen entsprechenden Gießkern beim Gießen hergestellt werden. In letzterem Falle wird der Gießkern nach dem Gießen ausgewaschen und hinterlässt dadurch den Verbindungskanal. Auch Sinterverfahren sind dabei zur Herstellung des Innenrotors bzw. des Verbindungskanals denkbar. Auch Erodierverfahren sind zur Herstellung des Verbindungskanals grundsätzlich geeignet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Verbindungskanal geradlinig oder aber gebogen ausgeführt. Die geradlinige Ausführung bietet dabei den Vorteil, den Verbindungskanal beispielsweise mittels eines einfachen Bohrens herstellen zu können. Ein gebogener Verbindungskanal kann beispielsweise auf konstruktive Besonderheiten Rücksicht nehmen und durch Erodieren bzw. beim Gießen durch Einfügen eines entsprechenden Salz- oder Sandkerns hergestellt werden.
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 Pendelschieberpumpe,
2 eine Detaildarstellung der Pendelschieberpumpe mit einem gebogenen Verbindungskanal,
3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einem geradlinigen Verbindungskanal.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe 1, die beispielsweise als Ölpumpe in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann, einen Innenrotor 2 auf, der über Pendel 3 mit einem Außenrotor 4 verbunden ist. Die Pendel 3 sind dabei gelenkig am Außenrotor 4 gelagert und mit ihrem Pendelfuß 5 in Radialnuten 6 im Innenrotor 2 geführt. Zur gelenkigen Lagerung besitzen die Pendel 3 einen Pendelkopf, der in einer entsprechenden Gelenkpfanne am Außenrotor 4 gelagert ist. Der Außenrotor 4, der Innenrotor 2 sowie zwei in Umfangsrichtung benachbarte Pendel 3 begrenzen darüber hinaus eine Kammer 7, die je nach Drehstellung als Saugkammer bzw. als Druckkammer ausgebildet ist. Betrachtet man nun die Detaildarstellungen gemäß den 2 und 3, kann man an diesen besonders anschaulich erkennen, dass der Pendelfuß 5 zusammen mit zwei Nutwänden 8 und 8' und einem Nutengrund 9 einen Pendelfußraum 10 begrenzt, der über einen Verbindungskanal 11 (vgl. die 1 bis 3) mit einer zugehörigen Kammer 7 verbunden ist, wobei der Verbindungskanal 11 im Bereich des Nutengrundes 9 in den Pendelfußraum 10 mündet.
Bei den Pendelschieberpumpen 1 gemäß den 1 bis 3 ist jeder Pendelfußraum 10 über einen Verbindungskanal mit der zugehörigen Kammer 7 verbunden, wobei der Verbindungskanal 11 je nach Drehrichtung des Innenrotors 2 vor oder nach dem zugehörigen Pendel 3 angeordnet ist. Betrachtet man hingegen die 3, so kann man anhand dieser erkennen, dass auch prinzipiell zwei Verbindungskanäle 11 je Pendelfußraum 10 vorgesehen sein können, die in Drehrichtung vor und nach dem zugehörigen Pendel 3 angeordnet sind. Gemäß der 3 ist dabei einer der beiden Verbindungskanäle 11 mit durchgezogener Linie und der andere mit unterbrochener Linie gezeichnet.
Mit den erfindungsgemäßen Verbindungskanälen 11 ist ein besonders einfaches sowie schnelles Befüllen bzw. hauptsächlich Entleeren der Pendelfußräume 10 möglich, wodurch eine unerwünschte Staudruckbildung innerhalb des Pendelfußraumes 10 wirkungsvoll vermieden werden kann. Der Aufbau eines Staudruckes ist gerade deshalb zu vermeiden, da dieser erstens eine Einfahrbewegung des jeweiligen Pendels 3 in die zugehörige Nut 6 erschwert bzw. verhindert und dadurch die Exzentrizität des Außenrotors 4 relativ zum Innenrotor 2 unerwünschter Weise beeinflusst. Bei geänderten bzw. unerwünscht beeinflussten Exzentrizität wird auch Einfluss auf das Förderverhalten der Pendelschieberpumpe 1 genommen. Durch Vorsehen des zumindest einen Verbindungskanals 11 an jedem Pendelfußraum 10 kann der Aufbau dieses unerwünschten Staudrucks zuverlässig vermieden werden. Durch das Vorsehen der Mündung des Verbindungskanals 11 in den Bereich des Nutengrundes 9 wird zudem ein vollständiges und einfaches Entleeren des Pendelfußraumes 10 ermöglicht und darüber hinaus keine der beiden Nutwände 8, 8' derart beeinflusst, dass diese eine Führung des Pendels 3 nicht mehr in gewünschter Weise übernehmen könnten. Durch das Vorsehen von zwei Verbindungskanälen 11 je Pendelfußraum 10 lässt sich darüber hinaus der Entleerungs- bzw. Befüllungsvorgang noch schneller gestalten, wodurch eine besonders leichtgängige Pendelschieberpumpe 1 geschaffen werden kann.
Rein theoretisch kann der Verbindungskanal 11 als Nut ausgebildet sein und durch einen stirnseitigen, nicht gezeigten Deckel, verschlossen werden. Alternativ ist auch vorstellbar, dass der Verbindungskanal 11 als Bohrung ausgebildet ist, wie dies beispielsweise gemäß der 3 dargestellt ist. In diesem Fall ist der Verbindungskanal geradlinig ausgeführt. Alternativ kann der Verbindungskanal auch gebogen ausgeführt sein (vgl. die 1 und 2), wobei in diesem Fall der Verbindungskanal 11 beispielsweise durch Erodieren oder beim Gießen durch das Einfügen eines entsprechenden Gießkerns hergestellt wird.
Mit dem zumindest einen erfindungsgemäßen Verbindungskanal 11 je Pendelfußraum 10 wird ein gerichtetes Befüllen bzw. Entleeren der Pendelfußräume 10 ermöglicht, insbesondere sofern lediglich ein Verbindungskanal 11 je Pendelfußraum 10 vorgesehen ist. Durch den erfindungsgemäßen Verbindungskanal 11 kann auch eine Verschleißneigung reduziert werden, da die Pendelschieberpumpe 1 nicht mehr gegen hohe Staudrücke innerhalb der Pendelfußräume 10 ankämpfen muss. Durch die Mündung des Verbindungskanals 11 bodenseitig der jeweiligen Nut 6, das heißt in Bereich des Nutengrunds 9, wird auch keinerlei Reduzierung der Reibfläche des Pendels 3 am Innenrotor 2, das heißt konkret an den Nutwänden 8, 8' auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10334672 B3 [0002]
DE 19532703 C1 [0003]

Claims

Pendelschieberpumpe (1) mit einem Innenrotor (2), der über Pendel (3) mit einem Außenrotor (4) verbunden ist, wobei – die Pendel (3) gelenkig am Außenrotor (4) gelagert und mit ihrem Pendelfuß (5) in radialen Nuten (6) im Innenrotor (2) geführt sind, – der Außenrotor (4), der Innenrotor (2) und zwei in Umfangsrichtung benachbarte Pendel (3) jeweils eine Kammer (7) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelfuß (5) zusammen mit zwei Nutwänden (8, 8') und einem Nutengrund (9) einen Pendelfußraum (10) begrenzt, der über zumindest einen Verbindungskanal (11) mit einer zugehörigen Kammer (7) verbunden ist, wobei der zumindest eine Verbindungskanal (11) im Bereich des Nutengrunds (9) in den Pendelfußraum (10) mündet.
Pendelschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbindungskanal (11) in Drehrichtung vor oder nach dem zugehörigen Pendel (3) angeordnet ist.
Pendelschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Pendelfußraum (10) mindestens zwei Verbindungskanäle (11) vorgesehen sind, die in Drehrichtung vor und nach dem zugehörigen Pendel (3) angeordnet sind.
Pendelschieberpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungskanal (11) als Nut ausgebildet und durch einen stirnseitigen Deckel verschlossen ist oder dass der mindestens eine Verbindungskanal (11) als Bohrung ausgebildet ist.
Pendelschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungskanal (11) durch Urformen, insbesondere durch Sintern oder durch einen Kern beim Gießen hergestellt ist.
Pendelschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungskanal (11) durch Erodieren hergestellt ist.
Pendelschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungskanal (11) geradlinig oder gebogen ausgeführt ist.
Pendelschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelschieberpumpe (1) als Ölpumpe ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor mit mindestens einer Pendelschieberpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Versorgung des Verbrennungsmotors und/oder eines Getriebes mit Öl.