DE102015101490A1

DE102015101490A1 - Verdrängerpumpe mit einem oder mehreren Sintermetallteilen

Info

Publication number: DE102015101490A1
Application number: DE102015101490.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Maucher; Emin Ahmeti; Frank Arnhold; Alfred Bölstler; Eiberger Anton; Dieter Rieger; Heinrich Wiedemann
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: DE102015101490B4

Abstract

Verdrängerpumpe, umfassend: (a) ein Gehäuse (1) mit einer Förderkammer (2), die einen Einlass (3) und einen Auslass (4) für ein Fluid aufweist, (b) ein in der Förderkammer (2) um eine Drehachse (R1) drehbares Förderrad (10) mit einer Gleitfläche (14), (c) eine Stelleinrichtung (20), die das Förderrad (10) umgibt und an einem inneren Umfang dem Förderrad (10) zugewandt eine erste Gleitfläche (24) und an anderer Stelle eine zweite Gleitfläche (26) aufweist, an der sie zur Verstellung des spezifischen Fördervolumens der Verdrängerpumpe im Gehäuse (1) relativ zum Förderrad (10) in eine Stellrichtung (S) und eine Stellgegenrichtung in einem Gleitkontakt hin und her beweglich gelagert ist, (d) und ein Förderelement (11), das mit der Gleitfläche (14) des Förderrads (10) und der ersten Gleitfläche (24) der Stelleinrichtung (20) jeweils in einem Gleitkontakt ist, um die Förderkammer (2) in wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte Förderzellen (12) zu unterteilen, (e) wobei das Förderrad (10) oder die Stelleinrichtung (20) ein pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern hergestelltes Sintermetallteil umfasst, das die Gleitfläche (14) des Förderrads (10) oder wenigstens eine der Gleitflächen (24, 26) der Stelleinrichtung (20) bildet, (f) und das Sintermetallteil in einer die Gleitfläche (14; 24, 26) bildenden Oberflächenschicht von der Gleitfläche (14; 24, 26) bis in eine Tiefe von 0.1 mm oder tiefer eine durch Oberflächenverdichtung erhaltene Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm3 höher als eine Kerndichte eines unter der Oberflächenschicht liegenden Kernbereichs ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem Förderrad zur Förderung eines Fluids und einer Stelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens der Verdrängerpumpe. Die Verdrängerpumpe umfasst wenigstens ein Sintermetallteil, das Bestandteil entweder des Förderrads oder der Stelleinrichtung ist oder entweder das Förderrad oder die Stelleinrichtung alleine bereits bildet. Die Verdrängerpumpe kann insbesondere eine Schmierölpumpe für die Versorgung einer Brennkraftmaschine eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl sein. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Verdrängerpumpe.
Im Fahrzeugbau werden Verdrängerpumpen beispielsweise als Schmierölpumpen, Vakuumpumpen und dergleichen mehr eingesetzt, um ein Aggregat, beispielsweise den Antriebsmotor, ein Schalt- oder Automatikgetriebe, einen Bremskraftverstärker und dergleichen mehr mit einem Druckfluid oder Unterdruck zu versorgen. Um die Leistungsaufnahme der jeweiligen Pumpe und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken, werden im zunehmenden Maße Pumpen eingesetzt, die in Bezug auf die Fördermenge verstellbar sind. Verstellt wird das spezifische Fördervolumen, d. h. das von der jeweiligen Pumpe pro Pumpenumdrehung geförderte Volumen.
Beispiele für im Fördervolumen verstellbare Verdrängerpumpen, wie auch die Erfindung sie betrifft, werden in der DE 10 2011 086 175 und der DE 10 2009 037 277 A1 offenbart. Dabei handelt es sich insbesondere um ein- oder mehrflügelige Flügelzellenpumpen. Eine andere Ausführung einer innenachsigen Rotationsverdrängerpumpe offenbart die WO 2010/142 611 A1 . Hierbei handelt es sich um eine Pendelschieberpumpe. Die Erfindung betrifft auch Pumpen in Pendelschieberausführung. Diesen Bauarten ist gemein, dass in einer Förderkammer der jeweiligen Pumpe wenigstens ein Förderrad um eine Drehachse drehbar angeordnet ist und zur Verstellung des Fördervolumens über den äußeren Umfang von einer Stelleinrichtung umgeben wird, die in einem Gehäuse der Pumpe hin und her verstellbar gelagert ist, um durch Verstellung der Stelleinrichtung das Fördervolumen an den Bedarf des jeweils zu versorgenden Aggregats anpassen zu können.
Das Gehäuse erfindungsgegenständlicher Pumpen wird typischerweise in Metallguss, in jüngerer Zeit in Leichtmetallguss, und das Förderrad oder die Stelleinrichtung nicht zuletzt aus Kostengründen als Sinterbauteil, typischerweise in Sinterstahl, ausgeführt. Tribologisch beanspruchte Flächen der Sinterbauteile werden einer Wärmebehandlung wie etwa einer Dampfbehandlung, einem Einsatzhärten oder einer Nitrierung unterzogen, um die für den Pumpenbetrieb erforderliche Verschleißfestigkeit zu erhalten. Die Wärmebehandlung verursacht allerdings Kosten, die angesichts der hohen Stückzahl in Serienproduktionen erheblich zu Buche schlagen und daher einer rigorosen Kostenkontrolle unterworfen werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine im Fördervolumen verstellbare Rotationsverdrängerpumpe zu verringerten Herstellungskosten bereitzustellen, eine ausreichende Verschleißfertigkeit jedoch zu gewährleisten.
Die Erfindung geht von einer Verdrängerpumpe aus, die ein Gehäuse mit einer Förderkammer, wenigstens ein in der Förderkammer um eine Drehachse drehbares Förderrad mit einem oder mehren Förderelementen und eine Stelleinrichtung für die Verstellung des Fördervolumens der Verdrängerpumpe umfasst. Die Förderkammer weist auf einer Niederdruckseite einen Einlass und auf einer Hochdruckseite einen Auslass für ein von der Pumpe zu förderndes Fluid auf. Die Stelleinrichtung umgibt das Förderrad und kann insbesondere ringförmig, d. h. als Stellring ausgeführt sein. Die Stelleinrichtung weist an einem inneren Umfang, der dem Förderrad zugewandt ist, eine erste Gleitfläche und an einer anderen Stelle, vorzugsweise an einem vom Förderrad abgewandten äußeren Umfang, eine zweite Gleitfläche auf. Zur Verstellung des spezifischen Fördervolumens der Verdrängerpumpe ist die Stelleinrichtung an der zweiten Gleitfläche im Gehäuse relativ zum Förderrad in eine Stellrichtung und eine Stellgegenrichtung gleitbeweglich gelagert. Die Stelleinrichtung kann in einen Gleitkontakt mit einer unmittelbar vom Gehäuse gebildeten Lagerfläche oder einer Lagerfläche eines Einsatzteils, wie etwa einer eingesetzten Lagerbuchse oder eines eingesetzten Lagerpins, abgestützt sein. Einer gleitbeweglichen Abstützung an einer unmittelbar vom Gehäuse gebildeten Lagerfläche wird nicht zuletzt der Kosten wegen der Vorzug gegeben. Die Stelleinrichtung kann rein translatorisch oder insbesondere schwenkbeweglich gelagert sein. Das Förderelement, beispielsweise ein Flügel einer Flügelzellenpumpe oder ein Pendelmitnehmer einer Pendelschieberpumpe, ist mit der Gleitfläche des Förderrads und der ersten Gleitfläche der Stelleinrichtung jeweils in einem Gleitkontakt, um die Förderkammer in wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte Förderzellen zu unterteilen, in denen das Fluid vom Einlass zum Auslass der Förderkammer transportiert wird. Die am inneren Umfang der Stelleinrichtung befindliche erste Gleitfläche kann insbesondere eine um die Drehachse um 360° umlaufende Innenumfangsfläche sein, wie dies typischerweise bei Flügenzellenpumpen der Fall ist. Das Förderelement oder die mehren Förderelemente streichen in derartigen Ausführungen bei einem Drehantrieb der Pumpe im Gleitkontakt über die erste Gleitfläche. Grundsätzlich kann ein Förderelement oder können mehrere Förderelemente aber auch am inneren Umfang der Stelleinrichtung gleitbeweglich gelagert sein und über den zugewandt äußeren Umfang des Förderrads streichen oder in jeweils eine Ausnehmung am äußeren Umfang des Förderrads in einem Gleitkontakt eintauchen. Letzteres kann insbesondere bei Pendelschieberpumpen der Fall sein.
Das Förderrad oder die Stelleinrichtung umfasst oder umfassen jeweils ein pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern hergestelltes Sintermetallteil. Das Wort "oder" wird hier wie auch stets sonst von der Erfindung im üblichen logischen Sinne als "inklusiv oder’’ verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von "entweder ... oder" als auch die Bedeutung von "und", soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser beiden Bedeutungen ergeben kann. Dementsprechend umfasst in ersten Ausführungen nur das Förderrad und nicht die Stelleinrichtung und in zweiten Ausführungen nur die Stelleinrichtung und nicht das Förderrad ein Sintermetallteil. In dritten Ausführungen umfassen sowohl das Förderrad als auch die Stelleinrichtung jeweils wenigstens ein Sintermetallteil. Das Sintermetallteil kann entweder das Förderrad oder die Stelleinrichtung insbesondere im Ganzen bereits bilden oder aber nur ein Bestandteil entweder des Förderrads oder der Stelleinrichtung sein. Bildet das Sintermetallteil das Förderrad oder ist es Bestandteil des Förderrads, so weist es die genannte Gleitfläche des Förderrads auf. Bildet das Sintermetallteil die Stelleinrichtung oder ist es Bestandteil der Stelleinrichtung, weist es die erste oder die zweite Gleitfläche, vorzugsweise beide Gleitflächen, auf.
Nach der Erfindung wird die Gleitfläche in ausreichender Verschleißfestigkeit am Sintermetallteil durch Oberflächenverdichtung erzielt. Das Sintermetallteil wird hierfür nach dem Pressen und Sintern einer Oberflächenverdichtung unterzogen, die im Bereich der so erhaltenen Gleitfläche eine die Gleitfläche bildende Oberflächenschicht erzeugt. Die so verdichtete Oberflächenschicht weist von der Gleitfläche gemessen bis in eine Tiefe von 0.1 mm oder tiefer, bevorzugt bis in eine Tiefe von 0.2 mm oder tiefer, eine durch die Oberflächenverdichtung erhaltene Oberflächenschichtdicke auf, die um wenigstens 0.2 g/cm³, vorzugsweise um wenigstens 0.3 g/cm³, höher als eine unter der Oberflächenschicht gemessene Kerndichte ist. Das Sintermetallteil weist somit einen Kernbereich mit der Kerndichte und darüber eine Oberflächenschicht auf, an deren äußeren Oberfläche die jeweilige Gleitfläche liegt, wobei die Oberflächenschicht mit der gegenüber der Kerndichte erhöhten Oberflächenschichtdichte wenigstens 0.1 mm, vorzugsweise wenigstens 0.2 mm dick ist. Die Materialdichte kann sich in einem Schnitt orthogonal zur Gleitfläche zwar grundsätzlich sprungartig von der Kerndichte auf die Oberflächenschichtdichte erhöhen, bevorzugter erhöht sich die Dichte jedoch in allenfalls kleinen Sprüngen und besonders bevorzugt kontinuierlich. Der Kernbereich weist eine orthogonal zur Gleitfläche gemessene Dicke von wenigstens 1 mm, bevorzugt von wenigstens mehreren Millimetern auf.
Werden bislang Sintermetallteile gattungsgemäßer Verdrängerpumpen nach dem Sintern kalibriert und zur Erzielung der geforderten Verschleißfestigkeit einer Wärmebehandlung unterzogen, erzielt die Erfindung eine ausreichende Verschleißfestigkeit, indem die beiden Schritte des Kalibrierens und Wärmebehandelns durch die Oberflächenverdichtung ersetzt und dadurch die Herstellkosten reduziert werden. Wurden die Maßhaltigkeit bislang durch Kalibrierung und die Verschleißfestigkeit durch Wärmebehandlung separat voneinander erzielt, so erreicht die erfindungsgemäß im Bereich der Gleitfläche vorgenommene Oberflächenverdichtung eine ausreichende Maßhaltigkeit und ausreichende Verschleißfestigkeit im gleichen Verfahrensschritt.
Obgleich das Sintermetallteil grundsätzlich an seiner gesamten Oberfläche der Oberflächenverdichtung unterzogen werden kann, entspricht es bevorzugten Ausführungen, wenn die Oberflächenverdichtung nur lokal begrenzt, nämlich nur an einer einzigen, zusammenhängenden Gleitfläche oder an mehreren, voneinander räumlich getrennten Gleitflächen des Sintermetallteils vorgenommen wird.
In bevorzugten Ausführungen ist das Sintermetallteil ein Sinterstahlteil. Die Oberflächenschichtdicke kann vorteilhafterweise wenigstens 7.6 g/cm³ oder wenigstens 7.7 g/cm³ betragen. Bevorzugt beträgt sie wenigstens 99 % der theoretisch möglichen Materialdichte, die im Falle von Sinterstahl bei 7.87 g/cm³ liegt. Die Kerndichte, d. h. die Materialdichte im Kernbereich des Sinterstahlteils, beträgt in derartigen Ausführungen weniger als 7.7 g/cm³ bzw. weniger als 7.6 g/cm³. Die Kerndichte liegt unter 99 % der theoretisch möglichen Materialdichte.
Die Stelleinrichtung kann ein- oder mehrteilig sein. Bildet das Sintermetallteil eine einteilige Stelleinrichtung bereits im Ganzen oder ist es einer von mehreren Bestandteilen einer einteiligen, gefügten Stelleinrichtung, kann das Sintermetallteil am inneren Umfang eine durch die erfindungsgemäße Oberflächenverdichtung erhaltene erste Gleitfläche oder eine durch erfindungsgemäße Oberflächenverdichtung erhaltene zweite Gleitfläche aufweisen, die vorzugsweise an einem von der inneren Umfangsfläche abgewandten äußeren Umfang des Sintermetallteils angeordnet ist. In mehrteiliger Ausführung der Stelleinrichtung kann diese auch aus mehreren Teilen einschließlich wenigstens zweier Sintermetallteile gefügt sein, von denen eines die durch Oberflächenverdichtung erhaltene erste Gleitfläche oder ein anderes die durch Oberflächenverdichtung erhaltene zweite Gleitfläche aufweist. Die Stelleinrichtung kann auch mehrere relativ zueinander bewegliche Teile aufweisen, beispielsweise einen äußeren Stellring mit der zweiten Gleitfläche, an welcher die Stelleinrichtung für die Verstellung des Fördervolumens hin und her beweglich abgestützt ist, und einen inneren Laufring, der im äußeren Stellring drehbar ist und an einem inneren Umfang die erste Gleitfläche aufweist. Solch eine Stelleinrichtung kann beispielsweise bei Pendelschieberpumpen, grundsätzlich aber auch bei Flügelzellenpumpen zum Einsatz kommen, wenn das oder die als Pendelmitnehmer ausgeführten Förderelemente am inneren Stellring drehbar gelagert ist oder sind und in eine Ausnehmung des Förderrads eintaucht oder jeweils in eine von mehreren Ausnehmungen des Förderrads eintauchen. Die erste Gleitfläche kann in derartigen Ausführungen der Schwenklagerung des jeweiligen Förderelements dienen. Es kann entweder nur der äußere Stellring oder der innere Stellring oder es können beide Stellringe jeweils als Sintermetallteil ausgeführt sein. Einer erfindungsgemäßen Oberflächenverdichtung kann entweder nur die erste Gleitfläche am inneren oder nur die zweite Gleitfläche am äußeren Stellring oder es können sowohl die erste als auch die zweite Gleitfläche jeweils einer erfindungsgemäßen Oberflächenverdichtung unterzogen worden sein.
Weist die Stellrichtung im Bereich der zweiten Gleitfläche, der Lagerfläche, die erfindungsgemäß im Vergleich zur Kerndichte höhere Oberflächenschichtdichte am äußeren Umfang auf, wird es bevorzugt, wenn die Stelleinrichtung am äußeren Umfang nicht um die Drehachse des Förderrads umlaufend über 360° die hohe Oberflächenschichtdichte, sondern nur lokal im Bereich der zweiten Gleitfläche aufweist. Außerhalb der zweiten Gleitfläche kann bis jeweils zur Oberfläche die Materialdichte der Kerndichte oder einer durch Kalibrierung erhaltenen Dichte entsprechen, die dann geringer als die Oberflächenschichtdichte der Erfindung oder nur bis in eine vergleichsweise geringere Tiefe im genannten Ausmaß höher als die Kerndichte ist.
Das Förderrad weist in bevorzugten Ausführungen wenigstens eine Ausnehmung auf, in der die Gleitfläche des Förderads und dieser über einen Spalt zugewandt gegenüberliegend eine weitere Gleitfläche angeordnet sind. Zwischen den Gleitflächen wird das wenigstens eine Förderelement im Gleitkontakt beweglich geführt. Die Gleitflächen liegen einander vorzugsweise parallel gegenüber. Ragt das Förderrad oder ragen die mehreren Förderelemente vom Förderrad nach außen ab, erstrecken sich die Gleitflächen axial und radial, entweder exakt radial oder mit einer Neigung, d. h. einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung. Die Ausnehmung kann sich in einem Querschnitt des Förderrads gesehen durch das Förderrad erstrecken, insbesondere in Ausführungen, in denen die Rotationspumpe nur ein einziges Förderelement aufweist, wie dies beispielsweise bei einflügeligen Flügelzellenpumpen der Fall ist. Die Ausnehmung weist ferner einen Ausnehmungsgrund auf. Der Ausnehmungsgrund kann parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Förderrads oder, wie beispielsweise von Einflügelpumpen bekannt, quer zur Drehachse erstreckt sein.
Bildet das Sintermetallteil das Förderrad oder ist es Bestandteil eines aus mehreren Teilen gefügten Förderrads, bildet eine Oberflächenschicht mit der erfindungsgemäß erhöhten Oberflächenschichtdichte wenigstens eine der beiden genannten Gleitflächen. Bevorzugt sind beide Gleitflächen jeweils eine äußere Oberfläche solch einer Oberflächenschicht. Zusätzlich zu einer erfindungsgemäßen Erzeugung der Gleitfläche(n) kann das Förderrad auch im Bereich des Ausnehmungsgrunds einer Oberflächenverdichtung unterzogen werden, um auch den Ausnehmungsgrund von dessen Oberfläche aus gemessen bis in eine Tiefe von wenigstens 0.1 mm, vorzugsweise wenigstens 0.2 mm, mit einer Oberflächenschichtdichte zu erhalten, die wenigstens 0.2 g/cm³, vorzugsweise wenigstens 0.3 g/cm³, über der Kerndichte liegt. Auf diese Weise kann auch effektiv der Gefahr von Rissbildung entgegengewirkt werden.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann beispielsweise eine Schmierölpumpe für die Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Schmieröl oder für solch eine Verwendung vorgesehen sein. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich insbesondere um den Antriebsmotor eines Fahrzeugs handeln. Wird die Verdrängerpumpe wie bevorzugt in fester Drehzahlbeziehung von der Brennkraftmaschine angetrieben, erhöht sich das absolute Fördervolumen der Pumpe mit der Pumpendrehzahl, bei Ausführung als Verdrängerpumpe proportional mit der Pumpendrehzahl, und somit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Durch die Verstellbarkeit des spezifischen Fördervolumens, also des Fördervolumens pro Umdrehung des Förderrads, kann das absolute Fördervolumen der Pumpe an den tatsächlichen Bedarf der Brennkraftmaschine oder eines anderen mit dem Fluid zu versorgenden Aggregats, wie etwa eines Automatikgetriebes, angepasst werden.
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verdrängerpumpe mit einem Förderglied und einer Stelleinrichtung,
2 die Stelleinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels,
3 das Förderelement des ersten Ausführungsbeispiels,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verdrängerpumpe
5 das Förderrad des zweiten Ausführungsbeispiels, und
6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Verdrängerpumpe.
1 zeigt eine Verdrängerpumpe, beispielhaft in Flügelzellenbauart. Die Pumpe ist in einer Seitenansicht auf ein Gehäuse 1 der Pumpe dargestellt. Ein Deckel des Gehäuses 1 ist abgenommen, so dass die Funktionskomponenten der Pumpe erkennbar sind. Das Gehäuse 1 bildet eine Förderkammer 2, in der ein Förderrad 10 um eine Drehachse R₁ drehbar angeordnet ist. Das Gehäuse 1 weist einen Einlass mit einem Einlasskanal 3 und einen Auslass mit einem Auslasskanal 4 für das Fluid auf. Die Förderkammer 2 umfasst eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite. Bei einem Drehantrieb des Förderrads 10 in die eingezeichnete Drehrichtung, dem Uhrzeigersinn, strömt Fluid über den Einlasskanal 3 auf der Niederdruckseite in die Förderkammer 2 und wird unter Erhöhung des Drucks auf der Hochdruckseite ausgestoßen und über den Auslasskanal 4 abgefördert.
Das Förderrad 10 ist ein Flügelrad mit um die Drehachse R₁ verteilt angeordneten Förderelementen in Form von Flügeln 11. Das Förderrad 10 wird an seinem äußeren Umfang von einer Stelleinrichtung 20 umgeben, die beispielhaft in einem Stück als Stellring geformt ist. Beim Drehantrieb des Förderrads 10 gleiten dessen Flügel 11 jeweils in einem Gleitkontakt über eine Innenumfangsfläche der Stelleinrichtung 20. Die Drehachse R₁ ist zu einer parallelen zentralen Achse der Stelleinrichtung 14 exzentrisch angeordnet, so dass das Förderglied 10 mit der Stelleinrichtung 14 auf der Niederdruckseite der Förderkammer 2 sich in Drehrichtung vergrößernde Förderzellen 12 bildet, die sich auf der Hochdruckseite wieder verkleinern. Aufgrund dieser mit der Drehzahl des Förderrads 10 periodischen Vergrößerung und Verkleinerung der Förderzellen 12 wird das Fluid von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite und dort durch den Auslasskanal 4 gefördert.
Das pro Umdrehung des Förderrads 10 geförderte Fluidvolumen, das so genannte spezifische Fördervolumen, kann verstellt werden. Das spezifische Fördervolumen hängt von der Exzentrizität, also dem Abstand zwischen der zentralen Achse der Stelleinrichtung 20 und der Drehachse R₁ ab. Um diesen Achsabstand ändern zu können, ist die Stelleinrichtung 20 im Gehäuse 1 beweglich angeordnet, beispielhaft um eine Schwenkachse R₂ schwenkbeweglich. Für die Verstellung in eine Stellrichtung S, im Ausführungsbeispiel Schwenkrichtung S, wird die Stelleinrichtung 20 mit einem in die Stellrichtung S wirkenden Steuerfluiddruck beaufschlagt und diesem Steuerdruck entgegen in die Gegenstellrichtung mit einer Rückstellkraft. Die Rückstellkraft wird von einer Federeinrichtung mit einem oder mehreren mechanischen Federgliedern, im Ausführungsbeispiel einem einzigen Federglied 8, erzeugt. Das Federglied 8 ist als Schraubendruckfeder ausgeführt und angeordnet. Für die Druckbeaufschlagung mit dem Steuerfluid weist die Stelleinrichtung 20 an ihrer von der Schwenkachse R₂ aus über die Drehachse R₁ gesehen gegenüberliegenden Seite einen funktional als Stellkolben wirkenden Einwirkbereich 21 auf, der beispielhaft mit dem ringförmigen Teil der Stelleinrichtung 20 in einem Stück geformt ist. Zur einen Seite des Einwirkbereichs 21 ist im Gehäuse 1 eine Steuerdruckkammer 5 gebildet, in die das Steuerfluid einleitbar ist, um auf den Einwirkbereich 21 und über diesen auf die Stelleinrichtung 20 die in die Stellrichtung S wirkende Stellkraft auszuüben. Die Rückstellkraft wirkt beispielhaft ebenfalls unmittelbar auf den Einwirkbereich 21 der Stelleinrichtung 20.
Die Steuerdruckkammer 5 wird vom Gehäuse 1 und der Stelleinrichtung 20, insbesondere deren Einwirkbereich 16, begrenzt. Die Stelleinrichtung 20 bildet mit Axialgegenflächen 6 des Gehäuses 1, die den beiden Stirnseiten der Stelleinrichtung 20 axial gegenüberliegen, jeweils einen axialen Dichtspalt und an einem äußeren Umfangsbereich mit einer dort radial gegenüberliegenden Umfangsgegenfläche 7 des Gehäuses 1 einen radialen Dichtspalt, wobei die Begriffe "axial" und "radial" lediglich besagen sollen, dass die Spaltweite der axialen Dichtspalte axial, also parallel zur Drehachse R₁ gemessen werden und die Spaltweite des radialen Dichtspalts in eine zur Drehachse R₁ orthogonal weisende Richtung gemessen wird. Diese Richtung kann mit einer Radialen auf die Drehachse R₁ zusammenfallen oder die Drehachse R₁ in einem Abstand kreuzen. Die Dichtspalte trennen die Steuerdruckkammer 5 von der Niederdruckseite der Pumpe.
Die Steuerdruckkammer 5 wird mit dem von der Pumpe geförderten Druckfluid gespeist. Das Steuerfluid wird auf der Hochdruckseite der Pumpe abgezweigt, entweder noch innerhalb des Gehäuses 1 oder an einer Stelle zwischen dem Gehäuse 1 und einem stromabwärts nächstgelegenen Verbraucher, beispielsweise zwischen einem stromabwärts der Pumpe angeordneten Filter und dem nächsten Verbraucher, und von der Abzweigstelle in die Steuerdruckkammer 5 zurückgeführt, um die Stelleinrichtung 20 in die Stellrichtung S mit dem Steuerfluiddruck zu beaufschlagen. Die Stellrichtung S ist so gewählt, dass sich die Exzentrizität zwischen Förderrad 10 und Stelleinrichtung 20 und dadurch das spezifische Fördervolumen verkleinert, wenn sich die Stelleinrichtung 20 in die Stellrichtung S bewegt. Die Beaufschlagung kann so ausgeführt sein, dass die Steuerdruckkammer 5 ständig mit dem Steuerfluid beaufschlagt ist oder über ein optionales Steuerglied gesteuert beaufschlagt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist über den äußeren Umfang der Stelleinrichtung 20 verteilt nur eine einzige Steuerdruckkammer 5 gebildet, die sich vom Einwirkbereich 21 in Richtung auf eine Schwenklagerung der Stelleinrichtung 20 erstreckt. In Weiterbildungen kann die Steuerdruckkammer 5 in Umfangsrichtung eine geringere Erstreckung aufweisen, beispielsweise sich im Wesentlichen nur über den Einwirkbereich 21 erstrecken, und in Umfangsrichtung auf die Schwenklagerung der Stelleinrichtung 20 zu kann oder können beispielsweise eine oder zwei weitere Steuerdruckkammer(n) gebildet sein. Bei Ausbildung mehrerer Steuerdruckkammern kann die Druckbeaufschlagung beispielsweise so gestaltet sein, dass eine dieser Steuerdruckkammern ständig und eine andere über ein Steuerglied steuerbar wahlweise mit Steuerfluid beaufschlagt wird.
Im radialen Dichtspalt bei 7 ist ein Dichtelement 22 angeordnet, um über den radialen Dichtspalt gesehen die fluidische Trennung bzw. Abdichtung der Steuerdruckkammer 5 gegen die auf der anderen Seite des radialen Dichtspalts gelegene Niederdruckseite zu verbessern. Aufgrund von Fertigungstoleranzen, Verschleiß und Temperaturänderungen verändert sich zum einen von Pumpe zu Pumpe gesehen, zum anderen im Verlaufe der Zeit und schließlich auch in Abhängigkeit vom Betriebszustand der jeweiligen Pumpe die Spaltweite des radialen Dichtspalts. Mittels des Dichtelements 22 werden diese Spaltweitenänderungen im radialen Dichtspalt kompensiert. Das Dichtelement 22 ist im radialen Dichtspalt im Gleitkontakt mit der Umfangsgegenfläche 7 und wird zum Zwecke der Kompensation an seiner von der Umfangsgegenfläche 7 abgewandten Rückseite mit einer Anpresskraft beaufschlagt, die das Dichtelement 22 in dem Gleitkontakt drückt. Obgleich es grundsätzlich denkbar wäre, das Dichtelement 22 in sich elastisch auszubilden, um die Anpresskraft zu erzeugen, wird im Ausführungsbeispiel die Anpresskraft extern, auf das Dichtelement 22 wirkend, erzeugt. Dies könnte zwar mittels zusätzlicher Federglieder oder gegebenenfalls auch nur eines einzigen Federglieds bewerkstelligt werden, im Ausführungsbeispiel wird die Anpresskraft jedoch wie bevorzugt hydraulisch erzeugt. Zur Erzeugung der Anpresskraft wird Steuerfluid aus der Steuerdruckkammer 5 an die Rückseite des Dichtelements 22 geführt. Zu diesem Zweck ist die Stelleinrichtung 20 mit einem Verbindungskanal 23 versehen, der auf kurzem Wege von der Rückseite des Dichtelements 22 in die Steuerdruckkammer 5 führt.
Für die Schwenklagerung bilden das Gehäuse 1 und die Stelleinrichtung 20 miteinander ein Drehgelenk mit Gelenkelementen 9 und 25. Das Gelenkelement 9 wird vom Gehäuse 1 gebildet und ist das äußere Gelenkelement, nämlich die Gelenkbuchse des Drehgelenks 9, 25. Das Gelenkelement 25 wird von der Stelleinrichtung 20 gebildet und ist das innere Gelenkelement, nämlich die Gelenkwelle des Gelenkelements 9, 25.
Das äußere Gelenkelement 9 umgreift das innere Gelenkelement 25 am äußeren Umfang über einen Winkel von höchstens 180°, im Beispiel weniger als 180°, so dass die Stelleinrichtung 20 im Gelenk 9, 25 nur dann gehalten wird, wenn das Gelenkelement 25 in die vom Gelenkelement 9 gebildete Schale gedrückt wird. Andererseits wird im Gleitkontakt der Umfangsinnenfläche des Gelenkelements 9 und der zugewandten Gleitfläche 26 des Gelenkelements 25 die Schwenkachse R₂ vorgegeben. Der offenen Seite des vom Gelenkelement 9 gebildeten Lagerauges gegenüberliegend ist über den radialen Dichtspalt zwischen der Stelleinrichtung 20 und der Umfangsgegenfläche 7 ein Widerlager gebildet. Die Ausbildung des Gelenkelements 9 als ein zur Drehachse R₁ des Förderglieds 10 hin offenes Lagerauge ist vorteilhaft zum einen, um Überbestimmungen in der Lagerung der Stelleinrichtung 20 zu vermeiden und somit die Schwenklagerung zu verbessern, aber auch um die Montage zu erleichtern.
Das Drehgelenk 9, 25 ist als Hohlgelenk gebildet, durch das sich der Auslasskanal 4 erstreckt, der die Hochdruckseite der Förderkammer 2 mit dem Pumpenauslass verbindet. Im Hohlgelenk bildet das Gelenkelement 25 einen Teil des Querschnitts des Auslasskanals 4. Den Restquerschnitt bildet das Gehäuse 1. Das Gelenkelement 25 weist hierfür an seinem äußeren Umfang eine Vertiefung oder Mulde auf, ist also in Ausbildung des Drehgelenks 9, 25 nicht über seine gesamte äußere Umfangsfläche in einem Gleitkontakt mit dem Gelenkelement 9, sondern nur in links der Vertiefung und rechts der Vertiefung gelegenen Teilbereichen, die zusammen die Gleitfläche 26 bilden. Die Stelleinrichtung 20 weist mit anderen Worten für ihre Schwenklagerung und für die Bildung des Drehgelenks 9, 25 einen linken Gleitflächenbereich, einen rechten Gleitflächenbereich und für die Bildung des Auslasskanals 4 zwischen diesen beiden Gleitflächenbereichen 26 die muldenförmige Vertiefung auf.
2 zeigt die Stelleinrichtung 20 einzeln, vor dem Zusammenbau der Verdrängerpumpe. Die Stelleinrichtung 20 ist in einem Stück als Sintermetallteil ausgeführt. Sie wird aus einem Sinterstahlpulver, beispielsweise der Zusammensetzung 0.6 Vol. % C, 2 Vol. % Cu und der Rest Fe, pulvermetallurgisch hergestellt. Hierbei wird aus dem Metallpulver ein Grünling gepresst, der anschließend gesintert wird. Der so erhaltene Sintermetallrohling wird im Bereich der Gleitflächen 24 und 26 unmittelbar einer Oberflächenverdichtung unterzogen, wodurch die Gleitflächen 24 und 26 in einer für den späteren Betrieb der Verdrängerpumpe erforderlichen Verschleißfestigkeit erhalten werden. Durch die Oberflächenverdichtung, die insbesondere durch Kaltumformung bewirkt werden kann, wird der Sintermetallrohling im Bereich der ersten Gleitfläche 24 um die zentrale Achse der Stelleinrichtung 20 über 360° umlaufend und an dem von der zentralen Achse abgewandten äußeren Umfang nur lokal, nämlich an den der Dreh- bzw. Schwenkgleitlagerung dienenden Bereichen, der zweiten Gleitfläche 26, in solch einem Ausmaß verdichtet, dass über den inneren Umfang eine die Gleitfläche 24 bildende Oberflächenschicht und am äußeren Umfang lokal ebenfalls eine die beiden Bereiche der Gleitfläche 26 bildende Oberflächenschicht erhalten wird, die von der jeweiligen Gleitfläche 24 und 26 bis in jeweils eine Tiefe von wenigstens 0.1 mm, vorzugsweise wenigstens 0.2 mm, eine Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm³, vorzugsweise wenigstens 0.3 g/cm³, höher ist als die Kerndichte des unter der jeweiligen Oberflächenschicht liegenden Kernbereichs der Stelleinrichtung 20. Die Kerndichte entspricht zumindest im Wesentlichen der Dichte, die der Sintermetallrohling vor der Durchführung der Oberflächenverdichtung, vorzugsweise unmittelbar nach dem Sintern, aufweist.
Die Oberflächenverdichtung kann insbesondere in einer Presse mit einem äußeren Stempel, der bei dem Oberflächenverdichten axial längs des äußeren Umfangs des Sintermetallrohlings entlang fährt, und einem inneren Stempel, der bei dem Oberflächenverdichten zweckmäßigerweise synchron mit dem äußeren Stempel axial längs des inneren Umfangs des Sintermetallrohlings entlangfährt, durchgeführt werden. Anstelle oder zusätzlich zu den Stempeln kann auch der Sintermetallrohling in der Presse axial bewegt werden, um durch entsprechende axiale Relativbewegung von Rohling und Stempeln die Gleitflächen 24 und 26 zu verdichten. Die beiden Stempel weisen gegenüber dem Sintermetallrohling das für das Oberflächenverdichten erforderliche radiale Übermaß auf. Das Übermaß des inneren Stempels ist über den gesamten Innenumfang des Sintermetallrohlings für die Oberflächenverdichtung ausreichend groß, während der äußere Stempel das erforderlich große Übermaß nur lokal im Bereich der Gleitfläche 26 aufweist und über den verbleibenden Restbereich des äußeren Umfangs des Sintermetallrohlings nur ein geringeres Übermaß aufweist, das so gering sein kann, dass im Wesentlichen nur der bei dem Oberflächenverdichten auf den Sintermetallrohling radial ausgeübte Pressdruck aufgenommen wird. Bevorzugter weist der äußere Stempel im Umfangsbereich außerhalb der Gleitfläche 26 allerdings ein für eine Kalibrierung ausreichendes Übermaß auf, das geringer ist als das Übermaß im Bereich der Gleitfläche 26, so dass die Oberflächenverdichtung im Bereich der Gleitfläche 26 und im übrigen Umfangsbereich eine Kalibrierung in einem Arbeitsgang gemeinsam ausgeführt werden.
In 3 ist das Förderrad 10 einzeln, vor dem Zusammenbau der Verdrängerpumpe dargestellt. Das Förderrad 10 weist an seinem äußeren Umfang gleichmäßig verteilt mehrere Ausnehmungen 13 auf, die in der Stirnansicht der 3 gesehen von dem äußeren Umfang des Förderrads 10 aus radial nach innen in Richtung auf die Drehachse R₁ ragen. In den Ausnehmungen 13 ist jeweils einer der Flügel 11 (1) radial beweglich geführt. Die Ausnehmungen 13 sind in einem dem äußeren Umfang nahen Bereich schlitzförmig und werden dort jeweils von zwei parallel voneinander beabstandeten Gleitflächen 14 in Umfangsrichtung begrenzt. An die Gleitflächen 14 schließt sich jeweils ein Ausnehmungsgrund 15 an, in dessen Bereich die jeweilige Ausnehmung 13 gegenüber dem schlitzförmigen Bereich mit den Gleitflächen 14 verbreitert ist. Der Ausnehmungsgrund 15 ist im Querschnitt jeweils oval. Das Förderrad 10 weist einen zentralen Verbindungsquerschnitt auf, beispielhaft ein axialer Durchgang, mit dem es auf eine Antriebswelle der Verdrängerpumpe geschoben wird. Der Verbindungsquerschnitt 16 weist eine unrunde Form auf, im Beispiel ist er zahnförmig, um eine drehfeste Verbindung mit der Antriebswelle durch Formschluss herzustellen.
Das Förderrad 10 wird ebenfalls pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern eines Sintermetallpulvers hergestellt. Das Sintermetallpulver kann insbesondere ein Sinterstahlpulver sein, beispielsweise das gleiche Material, aus dem die Stelleinrichtung 20 hergestellt ist. Der durch das Sintern erhaltene Sintermetallrohling wird durch Kaltumformung an ausgewählten Oberflächen verdichtet, im Übrigen kann er vorteilhafterweise kalibriert sein. Diese ausgewählten Oberflächen sind die Gleitflächen 14 der Ausnehmungen 13. Die Gleitflächen 14 werden durch die Oberflächenverdichtung verschleißfest gemacht. Vorteilhafterweise können die Ausnehmungen 13 auch im jeweiligen Ausnehmungsgrund 15 einer Oberflächenverdichtung unterzogen werden, dort in erster Linie zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verringerung der Gefahr von Rissbildung.
Die Oberflächenverdichtung kann mit einem der Form nach an den Verbindungsquerschnitt 16 angepassten inneren Stempel und einem die Kontur des äußeren Umfangs des Förderrads 10 einschließlich der Ausnehmungen nachbildenden äußeren Stempel vorgenommen werden. Der innere Stempel oder der äußere Stempel kann oder können jeweils ein gewisses radiales Übermaß aufweisen, um den Sintermetallrohling bei dem Oberflächenverdichten auch gleichzeitig zu kalibrieren. Im Bereich der in einem höheren Ausmaß zu verdichtenden Oberflächenbereiche, nämlich im Bereich der Gleitflächen 14 und optional des jeweiligen Ausnehmungsgrunds 15, ist das Übermaß gegenüber dem restlichen Umfangsbereichs des äußeren Stempels erhöht. Lokal nur im Bereich der Gleitflächen 14 und vorzugsweise auch der den Ausnehmungsgrund 15 bildenden Oberfläche ist das Übermaß des Stempels so gewählt, dass sich dort lokal eine Oberflächenschicht mit einer Schichtdicke von wenigstens 0.1 mm, vorzugsweise wenigsten 0.2 mm bildet. Die Materialdichte bzw. Oberflächenschichtdichte ist in dieser Oberflächenschicht bis in die besagte Tiefe um wenigstens 0.2 g/cm³, vorzugsweise um wenigstens 0.3 g/cm³, höher als im Kernbereich des Förderrads 10. Der Kernbereich bildet den überwiegenden Teil des Materialvolumens wie auch der Masse des Förderrads 10. Das gleiche gilt auch für die Stelleinrichtung 20.
4 zeigt eine Verdrängerpumpe in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Es handelt sich ebenfalls um eine Verdrängerpumpe in Flügelzellenbauart, im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel allerdings mit nur einem einzigen Flügel 11. Funktionsgleiche Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Im Folgenden werden lediglich Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert, im Übrigen wird auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Das Förderrad 10, das einzeln in 5 dargestellt ist, weist eine einzige Ausnehmung 13 auf, die sich schlitzförmig in axialer Richtung erstreckt und von zwei einander gegenüberliegenden Gleitflächen 14 und einem in der Draufsicht der 4 unter dem Flügel 11 quer zur Achsrichtung erstreckten Ausnehmungsgrund 15 begrenzt wird. Der Flügel 11 erstreckt sich durch den zwischen den Gleitflächen 14 verbleibenden Spalt des Förderrads 10 und wird im Spalt von den Gleitflächen 14 im Gleitkontakt hin und her beweglich geführt. Bei einem Drehantrieb des Förderrads 10 streicht der Flügel 11 mit seinen beiden Enden jeweils im Gleitkontakt über die Gleitfläche 24 der Stelleinrichtung 20, so dass in der Förderkammer 2 wie im ersten Ausführungsbeispiel umlaufend auf der Niederdruckseite sich vergrößernde und auf der Hochdruckseite sich wieder verkleinernde Förderzellen 12 erhalten werden, in denen das Fluid vom Einlass 3 zum Auslass 4 transportiert wird.
Die Verstellung des Fördervolumens erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel im Zusammenspiel zwischen dem in der Steuerdruckkammer 5 herrschenden Druck des Steuerfluids und der Rückstellkraft des Federglieds 8. Die Stelleinrichtung 20 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel schwenkbeweglich gelagert, indem sich die Stelleinrichtung 20 mit der am äußeren Umfang gebildeten Gleitfläche 26 in einem Drehgleitkontakt an einer Lagerstelle des Gehäuses 1 abstützt.
Wenigstens eines aus Förderrad 10 und Stelleinrichtung 20 ist ein pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern hergestelltes Sintermetallteil mit wenigstens einer verdichteten Gleitfläche. Das jeweilige Sintermetallteil kann insbesondere aus Sinterstahl gefertigt sein. Auch diesbezüglich wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
Ist die Stelleinrichtung 20 ein Sintermetallteil, kann die am inneren Umfang gebildete Gleitfläche 24 oder stattdessen oder vorzugsweise zusätzlich die am äußeren Umfang gebildete Gleitfläche 26 in der erläuterten Weise durch Oberflächenverdichtung ihre Verschleißfestigkeit erhalten haben. Auf die diesbezüglichen Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls verwiesen.
Ist das Förderrad 10 ein Sintermetallteil, können beispielsweise nur die einander über die Ausnehmung 13 gegenüberliegenden Gleitflächen 14 oder zusätzlich auch der Ausnehmungsgrund 15 einer Oberflächenverdichtung unterzogen werden, um wie zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert die erforderliche Verschleißfestigkeit zu erhalten. Um die erhöhte Oberflächenschichtdichte im Bereich der einander gegenüberliegenden Gleitflächen 14 zu erhalten, kann ein Stempel in axialer Richtung in die Ausnehmung 13 des Sintermetallrohlings einfahren und das Sintermaterial oberflächennah wie geschildert verdichten. Stattdessen kann ein Stempel auch quer zur Achsrichtung, also quer zur Drehachse R₁ in die Ausnehmung 13 einfahren. Es kann auch der Stempel still stehen und der Sintermetallrohling entsprechend über den Stempel gezogen werden. Bei einer Relativbewegung quer zur Drehachse R₁ können in einem gemeinsamen Verdichtungsschritt sowohl die Gleitflächen 14 als auch der Ausnehmungsgrund 15 in der so gebildeten Oberflächenschicht auf die zur Erzielung der Verschleißfestigkeit erhöhte Oberflächenschichtdichte und eine für den Ausnehmungsgrund 15 erhöhte Festigkeit verdichtet werden.
6 zeigt eine Verdrängerpumpe eines dritten Ausführungsbeispiels, die sich vom zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Stelleinrichtung 20 nicht schwenkbeweglich, sondern rein translatorisch in und gegen die Stellrichtung S relativ zum Gehäuse 1 beweglich ist. Die Stelleinrichtung 20 wird in und gegen die Stellrichtung S mit ihren äußeren Gleitflächen 26 an Gegengleitflächen des Gehäuses 1 linear geführt. Die der Linearführung dienenden Gleitflächen 26 ersetzen die Gleitfläche 26 des zweiten Ausführungsbeispiels. Von diesem Unterschied abgesehen gelten für die Verdrängerpumpe des dritten Ausführungsbeispiels, insbesondere hinsichtlich des Förderrads 10 und der Stelleinrichtung 20 die Ausführungen zum zweiten Ausführungsbeispiel gleichermaßen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Förderkammer
3: Einlasskanal
4: Auslasskanal
5: Steuerdruckkammer
6: Axialgegenfläche
7: Umfangsgegenfläche
8: Federglied
9: Gelenkelement
10: Förderrad
11: Flügel
12: Förderzelle
13: Ausnehmung
14: Gleitfläche
15: Ausnehmungsgrund
16: Verbindungsquerschnitt
20: Stelleinrichtung
21: Einwirkbereich
22: Verbindungskanal
23: Dichtelement
24: Gleitfläche
25: Gelenkelement
26: Gleitfläche
R₁: Drehachse Förderrad
R₂: Schwenkachse Stellglied
S: Stellrichtung Stellglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011086175 [0003]
DE 102009037277 A1 [0003]
WO 2010/142611 A1 [0003]

Claims

Verdrängerpumpe, umfassend: (a) ein Gehäuse (1) mit einer Förderkammer (2), die einen Einlass (3) und einen Auslass (4) für ein Fluid aufweist, (b) ein in der Förderkammer (2) um eine Drehachse (R₁) drehbares Förderrad (10) mit einer Gleitfläche (14), (c) eine Stelleinrichtung (20), die das Förderrad (10) umgibt und an einem inneren Umfang dem Förderrad (10) zugewandt eine erste Gleitfläche (24) und an anderer Stelle eine zweite Gleitfläche (26) aufweist, an der sie zur Verstellung des spezifischen Fördervolumens der Verdrängerpumpe im Gehäuse (1) relativ zum Förderrad (10) in eine Stellrichtung (S) und eine Stellgegenrichtung in einem Gleitkontakt hin und her beweglich gelagert ist, (d) und ein Förderelement (11), das mit der Gleitfläche (14) des Förderrads (10) und der ersten Gleitfläche (24) der Stelleinrichtung (20) jeweils in einem Gleitkontakt ist, um die Förderkammer (2) in wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte Förderzellen (12) zu unterteilen, (e) wobei das Förderrad (10) oder die Stelleinrichtung (20) ein pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern hergestelltes Sintermetallteil umfasst, das die Gleitfläche (14) des Förderrads (10) oder wenigstens eine der Gleitflächen (24, 26) der Stelleinrichtung (20) bildet, (f) und das Sintermetallteil in einer die Gleitfläche (14; 24, 26) bildenden Oberflächenschicht von der Gleitfläche (14; 24, 26) bis in eine Tiefe von 0.1 mm oder tiefer eine durch Oberflächenverdichtung erhaltene Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm³ höher als eine Kerndichte eines unter der Oberflächenschicht liegenden Kernbereichs ist.
Verdrängerpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil im Bereich der Gleitfläche (14; 24, 26) bis in eine Tiefe von 0.2 mm oder tiefer eine durch Oberflächenverdichtung erhaltene Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm³ höher als die Kerndichte ist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichtdichte um wenigstens 0.3 g/cm³ höher als die Kerndichte ist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil ein Sinterstahlteil ist und die Kerndichte weniger als 7.7 g/cm³ beträgt.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil ein Sinterstahlteil ist und die Oberflächenschichtdichte wenigstens 7,7 g/cm³ beträgt.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete Oberflächenschicht die erste Gleitfläche (24) der Stelleinrichtung (20) bildet und sich um die Drehachse vorzugsweise über 360° umlaufend erstreckt.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil die zweite Gleitfläche (26) der Stelleinrichtung (20) bildet.
Verdrängerpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil einen vom Förderrad (10) abgewandten äußeren Umfang aufweist, der die zweite Gleitfläche (26) bildet, wobei das Sintermetallteil in einem die zweite Gleitfläche (26) enthaltenden lokalen Bereich des äußeren Umfangs die höhere Oberflächenschichtdichte und in einem anderen Bereich des äußeren Umfangs zumindest im Wesentlichen die Kerndichte aufweist.
Verdrängerpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrad (10) eine Ausnehmung (13) aufweist, in der die Gleitfläche (14) des Förderrads (10), dieser Gleitfläche (14) zugewandt gegenüberliegend eine weitere Gleitfläche (14) und ein Ausnehmungsgrund (15) gebildet sind, und das Förderelement (10) in der Ausnehmung (13) zwischen den Gleitflächen (14) im Gleitkontakt beweglich geführt ist.
Verdrängerpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil die Gleitflächen (14) und den Ausnehmungsgrund (15) der Ausnehmung (13) bildet und im Bereich wenigstens einer der Gleitflächen (14) oder des Ausnehmungsgrunds (15) die höhere Oberflächenschichtdichte aufweist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetallteil Bestandteil der Stelleinrichtung (20) ist oder die Stelleinrichtung (20) bildet, ein pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern hergestelltes weiteres Sintermetallteil Bestandteil des Förderrads (10) ist oder das Förderrad (10) bildet und das weitere Sintermetallteil in einer die Gleitfläche (14) des Förderrads (10) bildenden Oberflächenschicht bis in eine Tiefe von 0.1 mm oder tiefer, bevorzugt 0.2 mm oder tiefer, eine durch Oberflächenverdichtung erhaltene Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm³, vorzugsweise wenigstens 0.3 g/cm³, höher als eine Kerndichte eines unter der Oberflächenschicht liegenden Kernbereichs des weiteren Sintermetallteils ist
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20) in einem Gleitkontakt mit einer dem äußeren Umfang der Stelleinrichtung (20) zugewandten Umfangsgegenfläche (7) und mit axial zugewandten Axialgegenflächen (6) eine Steuerdruckkammer (5) begrenzt, in die zur Druckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (20) ein Steuerfluid einleitbar ist, um auf die Stelleinrichtung (20) eine Stellkraft in die Stellrichtung (S) auszuüben, und die Verdrängerpumpe eine Rückstelleinrichtung (8) zur Erzeugung einer auf die Stelleinrichtung (20) in die Stellgegenrichtung wirkenden Rückstellkraft umfasst.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20) für die Verstellung des spezifischen Fördervolumens in einem Drehgelenk (9, 25) um eine Schwenkachse (S) schwenkbeweglich gelagert ist, die Stelleinrichtung (20) ein Gelenkelement, vorzugsweise inneres Gelenkelement, und das Gehäuse (1) ein anderes Gelenkelement, vorzugsweise äußeres Gelenkelement, des Drehgelenks bilden und die zweite Gleitfläche (26) die Gleitfläche des Gelenkelements der Stellrichtung (20) ist, wobei die Gelenkelemente einander über vorzugsweise höchstens 180° umgeben.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) die Verdrängerpumpe ist eine Schmierölpumpe für die Versorgung einer als Antriebsmotor eines Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine mit Schmieröl oder ist für solch eine Verwendung vorgesehen; (ii) die Verdrängerpumpe wird von einem Motor, vorzugsweise Verbrennungsmotor, in fester Drehzahlbeziehung angetrieben und dient der Versorgung des Motors oder eines von dem Motor angetriebenen anderen Aggregats mit dem Druckfluid.
Verfahren zur Herstellung einer Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem (a) das Förderrad (10) mit einer Ausnehmung (13), die von der Gleitfläche (14) des Förderrads (10), dieser Gleitfläche (14) zugewandt gegenüberliegend einer weiteren Gleitfläche (14) und einem Ausnehmungsgrund (15) begrenzt wird, (b) oder die Stelleinrichtung (20) aus einem Sintermetallpulver zu einem Grünling gepresst, (b) der Grünling zu einem Sintermetallrohling gesintert (c) und der Sintermetallrohling an einer die Gleitfläche (14; 24, 26) bildenden Oberfläche durch Kaltumformung verdichtet wird, (d) so dass das Sintermetallteil mit der die Gleitfläche (14; 24, 26) bildenden Oberflächenschicht erhalten wird, die von der Gleitfläche (14; 24, 26) bis in eine Tiefe von 0.1 mm oder tiefer eine durch die Kaltumformung erhaltene Oberflächenschichtdichte aufweist, die um wenigstens 0.2 g/cm³ höher als eine Kerndichte eines unter der Oberflächenschicht liegenden Kernbereichs des Sintermetallteils ist.