DE102014202199A1 - Pendulum slide cell pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pendelschieberzellenpumpe (1) zur Förderung eines Fluides, beispielsweise Schmieröl, umfassend
– ein Gehäuse (2),
– eine Welle (3) und einen Innenrotor (4), der über Pendelschieber (5) mit einem Außenrotor (6) verbunden ist, wobei der Außenrotor (6) in einem Steuerschieber (7) angeordnet ist.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Welle (3), der Innenrotor (4) und/oder der Außenrotor (6) über zumindest ein Wälzlager (8) gelagert sind.
Hierdurch kann eine verschleiß- und energiearme Lagerung erreicht werden. The invention relates to a pendulum slide cell pump (1) for conveying a fluid, for example lubricating oil
A housing (2),
- A shaft (3) and an inner rotor (4) which is connected via pendulum slide (5) with an outer rotor (6), wherein the outer rotor (6) in a spool (7) is arranged.
Essential to the invention is that the shaft (3), the inner rotor (4) and / or the outer rotor (6) via at least one roller bearing (8) are mounted.
This allows a low-wear and low-energy storage can be achieved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberzellenpumpe zur Förderung eines Fluides, beispielsweise Schmieröl, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a pendulum slide cell pump for conveying a fluid, for example lubricating oil, according to the preamble of
Gattungsgemäße Pendelschieberzellenpumpen werden insbesondere beispielsweise als Ölpumpen bereits vielfältig in modernen Kraftfahrzeugen eingesetzt, da Pendelschieberzellenpumpen nicht nur besonders exakt zu steuern sind, sondern auch eine pulsationsfreie Förderung des zu fördernden Fluides ermöglichen. Bekannte Pendelschieberzellenpumpen können dabei auch als Getriebeölpumpen, Hochdruckpumpen oder Druckölpumpen eingesetzt werden, wobei je nach Anzahl der eingesetzten Pendelschieberzellenpumpen ein nicht unbeachtlicher Anteil an Energie zum Betrieb derselben aufgewendet werden muss. Generic pendulum slide cell pumps are used in particular for example as oil pumps already diverse in modern motor vehicles, since pendulum slide cell pumps are not only very precise control, but also allow a pulsation-free promotion of the fluid to be delivered. Known pendulum slide cell pumps can also be used as gear oil pumps, high-pressure pumps or pressure oil pumps, depending on the number of pendulum slide cell pumps used a not inconsiderable proportion of energy to operate them must be spent.
Bei der Herstellung moderner Kraftfahrzeuge werden deshalb zunehmend Überlegungen angestellt, Nebenaggregate möglichst energiesparend und damit umweltschonend betreiben zu können und im gleichen Zuge die Leistungsfähigkeit der Systeme zu erhöhen. Ein nicht unbeachtlicher Teil der zum Betrieb des Kraftfahrzeugs aufzuwendenden Energie geht jedoch durch Reibung bzw. eine schwergängige Lagerung beweglicher Komponenten verloren und steht somit nicht mehr zum Antrieb des Kraftfahrzeuges zur Verfügung. Ziel ist es deshalb Kraftfahrzeuge bzw. einzelne Komponenten derselben möglichst leichtgängig zu lagern, um insbesondere den nicht direkt zum Antrieb des Kraftfahrzeugs aufgewendeten Anteil an Energie zu minimieren und dadurch generell das Kraftfahrzeug möglichst effizient betreiben zu können. Therefore, in the production of modern motor vehicles, consideration is increasingly being given to being able to operate ancillary units as energy-saving as possible and thus environmentally friendly, and at the same time to increase the efficiency of the systems. However, a not inconsiderable part of the energy to be expended for operating the motor vehicle is lost through friction or a stiff mounting of movable components and is thus no longer available for driving the motor vehicle. The aim is therefore to store motor vehicles or individual components thereof as smoothly as possible in order to minimize, in particular, the proportion of energy not used directly for driving the motor vehicle and thus generally to be able to operate the motor vehicle as efficiently as possible.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Pendelschieberzellenpumpe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen energiearmen Betrieb auszeichnet. The present invention therefore deals with the problem of providing an improved or at least one alternative embodiment of a pendulum slide cell pump of the generic type, which is characterized in particular by a low-energy operation.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer gattungsgemäßen Pendelschieberzellenpumpe bisher verwendete einfache Gleitlager zwischen Welle und Pumpengehäuse nunmehr durch Wälzlager oder speziell dafür ausgelegte Gleitlagerschalen zu ersetzen, wodurch eine deutlich verringerte Lagerreibung erreicht und damit die Pendelschieberzellenpumpe insgesamt energieärmer betrieben werden kann. Zudem sind durch solche speziellen Lagerungen höhere Leistungsanforderungen zu erfüllen, da z.B. beschichtete Gleitlagerschalen reibungsärmer sind und höhere Kräfte übertragen können. Die Pendelschieberzellenpumpe dient dabei in bekannter Weise zur Förderung eines Fluides, beispielsweise Schmier- oder Getriebeöl, und umfasst ein Gehäuse, eine Welle sowie einen Innenrotor, der über Pendelschieber mit einem Außenrotor verbunden ist. Der Außenrotor ist dabei zur Regulierung der Förderleistung der Pendelschieberzellenpumpe in einem Steuerschieber angeordnet. Erfindungsgemäß sind nun die Welle, der Innenrotor und/oder der Außenrotor über zumindest ein Wälzlager oder ein Gleitlager mit einer Gleitlagerschale gelagert. Wälzlager besitzen im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Gleitlagern, die einfach durch einen Spalt zwischen der Welle und dem Gehäuse gebildet werden, nicht nur eine deutlich reduzierte Reibung, sondern auch einen deutlich erhöhten Verschleißwiderstand, wodurch eine längere wartungsfreie Betriebsdauer erzielt werden kann. Generell sind derartige Wälzlager einerseits auch höher belastbar, besitzen jedoch andererseits einen deutlich reduzierten Bauraumbedarf, was sich insbesondere in modernen und beengten Motorräumen ebenfalls als Vorteil erweist. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass Wälzlager beim Anfahren ein deutlich kleineres zu überwindendes Moment aufweisen als vergleichbare Gleitlager, wodurch die erfindungsgemäßen Wälzlager auch ideal für sogenannten "Start-/Stoppanwendungen" mit häufigem Durchfahren des Misch- oder Festkörperreibungsgebiets sind. Einfache Gleitlagerungen haben den Nachteil, dass erst ein ausreichender Schmierfilm aufgebaut werden muss, um ausreichend reibungsarm betrieben werden zu können. Wälzlager stehen nicht vor diesem Problem und auch Gleitlager mit speziellen reibungsarmen Beschichtungen können dies großenteils kompensieren.The present invention is based on the general idea to replace in a generic pendulum slide cell pump previously used plain bearings between the shaft and pump housing now by rolling bearings or specially designed plain bearing shells, which achieves a significantly reduced bearing friction and thus the pendulum slide cell pump can be operated at a lower energy consumption. In addition, such special bearings require higher performance requirements, e.g. coated plain bearing shells are low friction and can transmit higher forces. The pendulum slide cell pump serves in a known manner for the promotion of a fluid, such as lubricating or gear oil, and includes a housing, a shaft and an inner rotor which is connected via pendulum slide with an outer rotor. The outer rotor is arranged to regulate the flow rate of the pendulum slide cell pump in a spool. According to the invention, the shaft, the inner rotor and / or the outer rotor are now mounted via at least one roller bearing or a plain bearing with a plain bearing shell. Bearings have compared to previously known from the prior art plain bearings, which are simply formed by a gap between the shaft and the housing, not only a significantly reduced friction, but also a significantly increased wear resistance, whereby a longer maintenance-free service life can be achieved , In general, such rolling bearings are on the one hand also more resilient, but on the other hand have a significantly reduced space requirement, which also proves to be an advantage, especially in modern and cramped engine compartments. In addition, it is particularly advantageous that rolling bearings have a significantly smaller moment to overcome than comparable sliding bearings, whereby the roller bearings according to the invention are also ideal for so-called "start / stop applications" with frequent passage through the mixed or solid friction region. Simple sliding bearings have the disadvantage that only a sufficient lubricating film must be constructed in order to operate sufficiently low friction can. Rolling bearings are not faced with this problem and plain bearings with special low-friction coatings can largely compensate for this.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest ein Wälzlager als Axial- und/oder Radiallager ausgebildet. Bei der Ausbildung als reinem Axial- oder Radiallager kann das entsprechende Wälzlager beispielsweise als Rollenlager bzw. als Nadellager ausgebildet sein, wogegen bei einem kombinierten Radial-/Axiallager das Wälzlager als Kugellager ausgebildet ist. Insbesondere Kugellager gewährleisten dabei eine äußerst leichtgängige und verschleißarme Lagerung bei zugleich äußerst kompaktem Bauraum, was mit herkömmlichen Gleitlagern in dieser Weise nicht realisierbar war. Selbstverständlich können die genannten Wälzlager, das heißt die Rollen- oder Kugellager, sowohl individuell als auch gemeinsam eingesetzt werden. In an advantageous development of the solution according to the invention, at least one roller bearing is designed as an axial and / or radial bearing. When forming a pure axial or radial bearing, the corresponding rolling bearing may be formed, for example, as a roller bearing or as a needle bearing, whereas in a combined radial / thrust bearing, the rolling bearing is designed as a ball bearing. In particular, ball bearings ensure an extremely smooth and low-wear storage at the same time extremely compact space, which was not feasible with conventional bearings in this way. Of course, the rolling bearings mentioned, that is, the roller or ball bearings, both individually and jointly used.
Zweckmäßig rollen die Rollen (Wälzkörper/Nadeln) eines Wälzlagers direkt auf der Welle ab. In diesem Fall ist beispielsweise die Welle im Bereich des Wälzlagers gehärtet, so dass ein üblicher Innenring für das Wälzlager entfallen kann. Alternativ können selbstverständlich die Rollen zumindest eines Wälzlagers auch auf einem auf der Welle aufgezogenen Lagerring abrollen. Suitably roll the rollers (rolling elements / needles) of a rolling bearing directly on the shaft. In this case, for example, the wave is in Hardened area of the bearing, so that a conventional inner ring for the rolling bearing can be omitted. Alternatively, of course, the rollers of at least one rolling bearing can also roll on a mounted on the shaft bearing ring.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Welle über ein Wälzlager und ein Gleitlager am Gehäuse gelagert. Dabei wird das Gleitlager durch eine spezielle Gleitlagerschale gebildet, die einen entsprechend reibungsarmen Betrieb erlaubt und durch die Ausführung höhere Kräfte aufnehmen kann. Da die Gleitlagerschale aus einem festen Werkstoff, insbesondere einem metallischen Werkstoff ausgebildet und idealerweise mit einer reibungs- und verschleißmindernden Beschichtung versehen ist, ist dies eine deutliche Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Gleitlagerungen. Insbesondere die Reibung, der Verschleiß und die Leistungsfähigkeit erhöhen sich damit deutlich. Diese Ausführungsform soll aufzeigen, dass nicht sämtliche bisher vorhandenen Gleitlager zwingend durch Wälzlager ersetzt werden müssen, sondern einzelne Gleitlager noch eingebaut bleiben können, wodurch ein Kompromiss zwischen leichtgängiger Lagerung und reduzierten Kosten erreicht werden kann, da Wälzlager üblicherweise teurer sind als vergleichbare Gleitlager. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the shaft is mounted on the housing via a roller bearing and a plain bearing. The plain bearing is formed by a special plain bearing shell, which allows a correspondingly low-friction operation and can absorb higher forces by the execution. Since the sliding bearing shell is formed of a solid material, in particular a metallic material and ideally provided with a friction and wear-reducing coating, this is a significant improvement over the conventional plain bearings. In particular, the friction, wear and performance increased significantly. This embodiment is intended to show that not all previously existing plain bearings must necessarily be replaced by bearings, but individual plain bearings can still remain installed, whereby a compromise between smooth storage and reduced costs can be achieved because rolling bearings are usually more expensive than comparable plain bearings.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Außenrotor über ein Wälzlager im Steuerschieber gelagert. Nicht nur die Welle kann somit über ein Wälzlager am Gehäuse gelagert sein, sondern zugleich auch der Außenrotor im zugehörigen Steuerschieber, wodurch auch das an dieser Stelle bisher eingesetzte Gleitlager entfallen und die Lagerreibung deutlich reduziert werden kann. Im besten Fall sind dabei sämtliche bisherigen Gleitlager durch Wälzlager ersetzt, wodurch das höchste Energieeinsparpotential im Betrieb der Pendelschieberzellenpumpe erreicht werden dürfte. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the outer rotor is mounted on a rolling bearing in the spool. Not only the shaft can thus be mounted on the housing via a rolling bearing, but at the same time also the outer rotor in the associated spool, which also eliminates the slide bearing used at this point and the bearing friction can be significantly reduced. In the best case, all previous plain bearings are replaced by rolling bearings, whereby the highest energy saving potential in the operation of the pendulum slide cell pump should be achieved.
Bei einer über den Außenrotor angetriebenen Pendelschieberzellenpumpe ist es auch denkbar, dass der Innenrotor über ein Wälzlager an der Welle gelagert ist. In a driven over the outer rotor pendulum slide cell pump, it is also conceivable that the inner rotor is mounted on the shaft via a rolling bearing.
Die Verwendung des Begriffs "Welle" ist in diesem Fall nicht ganz korrekt, da diese im vorliegenden Fall feststeht und sich nicht dreht. The use of the term "wave" in this case is not entirely correct, as it is fixed in this case and does not turn.
Generell kann die Welle auch direkt über entsprechende Wälzlager am Gehäuse gelagert sein oder indirekt über ein Antriebselemente, beispielsweise ein Zahn-/Riemenrad, wobei das Wälzlager in diesem Fall zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuse angeordnet ist und somit nicht nur die Welle sondern zugleich auch das Antriebselement am Gehäuse der Pendelschieberzellenpumpe lagert. Da insbesondere am Antriebselement vergleichsweise große Lagerkräfte aufzunehmen sind, bietet sich hier der Einsatz eines Wälzlagers zur Lagerung des Antriebselements gegenüber dem Gehäuse besonders an. In general, the shaft can also be mounted directly on the housing via corresponding rolling bearings or indirectly via a drive elements, such as a toothed / pulley, the rolling bearing is arranged in this case between the drive element and the housing and thus not only the shaft but at the same time Drive element on the housing of the pendulum slide cell pump stores. Since, in particular, relatively large bearing forces are to be accommodated on the drive element, the use of a roller bearing for mounting the drive element relative to the housing is particularly suitable here.
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 Bauteile 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.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
Entsprechend den
Die gemäß der
Bei dem linken Wälzlager
Durch die Anordnung des rechten Wälzlagers
Betrachtet man die Pendelschieberzellenpumpe
Betrachtet man die Pendelschieberzellenpumpe
Betrachtet man die Pendelschieberzellenpumpe
Im Unterschied zu den
Gemäß der
Mit der erfindungsgemäßen wälzgelagerten Pendelschieberzellenpumpe
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