-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innenrotor einer Pendelschieberpumpe mit radial nach außen offenen Führungsnuten zur Aufnahme von Pendeln, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Pendelschieberpumpe mit einem solchen Innenrotor.
-
Pendelschieberpumpen werden bereits vielfältig in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere aufgrund ihrer exakten Steuerungsmöglichkeiten sowie den vergleichsweise geringen Pulsationen. Derartige Pendelschieberpumpen besitzen dabei üblicherweise eine Antriebswelle, welche drehfest mit einem Innenrotor gekoppelt ist. Der Innenrotor wiederum besitzt nach radial außen offene Führungsnuten, in welchen Pendel gleitend gelagert sind. Diese Pendel sind anderenends gelenkig mit einem Außenrotor verbunden.
-
Nachteilig bei heutigen Pendelschieberpumpen ist jedoch, dass diese einen vergleichsweise hohen Reibungswiderstand besitzen und dadurch vergleichsweise viel Energie zum Betrieb erfordern.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Innenrotor einer Pendelschieberpumpe eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen energieärmeren Betrieb einer Pendelschieberpumpe auszeichnet.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinem Gedanken, die Anzahl an Pendeln in einer Pendelschieberpumpe von derzeit sechs auf maximal drei oder vier zu verringern und dadurch den Reibungswiderstand eines derartigen Innenrotors bzw. einer derartigen Pendelschieberpumpe deutlich zu senken. Durch die völlig neuartige Idee der Reduzierung der Anzahl der Pendel in der Pendelschieberzellenpumpe und gleichzeitig durch eine Reduzierung der Anzahl der Führungsnuten am Innenrotor, werden im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Innenrotoren bzw. Pendelschieberpumpen größere Förderkammern geschaffen, die zudem eine höhere Leistungsfähigkeit einer derartigen Pendelschieberpumpe ermöglichen. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass der bislang für die zusätzlich vorgesehenen Pendel erforderliche Bauraum nun als Förderkammervolumen zur Verfügung steht. Der größte Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Innenrotor bzw. bei einer mit einem solchen erfindungsgemäßen Innenrotor ausgestatteten Pendelschieberpumpe ist jedoch die deutlich reduzierte Reibung, wodurch derartige Pendelschieberpumpen mit weniger Energie betrieben werden können. Durch die Reduzierung der Anzahl der Pendel kann darüber hinaus eine Gewichtsersparnis bei einer mit einem solchen Innenrotor ausgestatteten erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe erreicht werden, was insbesondere beim Einsatz derartiger Pendelschieberpumpen in modernen Kraftfahrzeugen zu einer Kraftstoffersparnis und dadurch zu einer Senkung von Emissionen führt.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der Innenrotor in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Führungsnuten jeweils eine Hohlkammer auf. Bislang wurde ein Bereich zwischen zwei benachbarten Führungsnuten an einem Innenrotor als Vollprofil ausgebildet, wodurch der Innenrotor vergleichsweise schwer war und dadurch auch höhere Massenträgheitskräfte aufwies. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Hohlkammern jedoch kann der Innenrotor leichter ausgebildet werden, was sich ebenfalls positiv auf den Energiebedarf zum Betrieb der mit einem solchen Innenrotor ausgebildeten Pendelschieberpumpe auswirkt.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Innenrotor als abgelängtes Strangpressprofil ausgebildet. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Innenrotors ist somit vergleichsweise einfach, qualitativ hochwertig aber dennoch kostengünstig möglich.
-
Zweckmäßig sind die Hohlkammern stirnseitig offen oder durch jeweils ein Kreissegmentelement verschlossen. Sowohl eine offene Ausführungsform als auch eine geschlossene Ausführungsform ist dabei denkbar, wobei bei einer geschlossenen Ausführungsform die Kreissegmentelemente mit dem Innenrotor verstemmt, verschweißt, verlötet oder verklebt sein können. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Fertigungsmethoden für den erfindungsgemäßen Innenrotor zur Verfügung stehen.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innenrotors weist dieser ausschließlich einen innen liegenden Ringabschnitt sowie außen an diesem angeordnete Führungsnuten auf, wobei diese Führungsnuten durch jeweils einen ersten Radialsteg und einen zweiten Radialsteg begrenzt bzw. gebildet sind. Hierdurch kann eine nochmals hinsichtlich des Gewichts reduzierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innenrotors geschaffen werden, wobei der innen liegende Ringabschnitt zur Anbindung an eine den Innenrotor antreibende Welle dient. In Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Führungsnuten ist bei dieser Ausführungsform des Innenrotors keinerlei Material mehr vorhanden, wodurch das Fördervolumen deutlich erhöht werden kann, da der bislang in diesem Bereich vorhandene Bauraum, der bislang vom Innenrotor belegt war, nun für die Förderkammer zur Verfügung steht.
-
Auch ein derartiger Innenrotor ohne zwischen zwei benachbarten Führungsnuten liegenden Hohlkammern kann dabei als abgelängtes Strangpressprofil und damit qualitativ hochwertig und kostengünstig hergestellt werden.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der erste Radialsteg in Drehrichtung des Innenrotors vorne angeordnet und weist einen sich nach außen verjüngenden Querschnitt auf. Dieser sich nach außen verjüngende Querschnitt ist dabei durch eine schräg zur Nutinnenseite verlaufende Außenseite des Radialsteges gebildet. Die Nutinnenseite verläuft dabei in Radialrichtung des Innenrotors, während die Außenseite des ersten Radialsteges schräg dazu verläuft. Ein Winkel α zwischen der Nutinnenseite und der Außenseite des ersten Radialsteges liegt dabei zwischen 10 und 20°, vorzugsweise bei ca. 15°. Durch den sich nach außen verjüngenden Querschnitt des ersten Radialsteges kann eine optimierte Strömung sowie eine optimierte Förderung des mit diesem Innenrotor zu fördernden Fluides erreicht werden, wodurch der Strömungswiderstand innerhalb einer mit diesem erfindungsgemäßen Innenrotor ausgestatteten erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe reduziert werden kann.
-
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 mit einem erfindungsgemäßen Innenrotor mit drei Führungsnuten,
-
2 einen erfindungsgemäßen Innenrotor als Vollprofil,
-
3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit Hohlkammern,
-
4 ein als Strangpressprofil ausgebildeter erfindungsgemäßer Innenrotor mit offenen Hohlkammern,
-
5, 6 Detailansicht auf weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Innenrotors,
-
7 einen erfindungsgemäßen Innenrotor mit vier Führungsnuten,
-
8 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe mit einem erfindungsgemäßen Innenrotor mit vier Führungsnuten.
-
Entsprechend den 1 bis 8, weist ein erfindungsgemäßer Innenrotor 1 einer Pendelschieberpumpe 2 radial nach außen offene Führungsnuten 3 zur Aufnahme von Pendeln 4 auf. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Innenrotor 1 drei über den Umfang gleichmäßig verteilte Führungsnuten 3 (vgl. 1 bis 6) oder maximal vier über den Umfang gleichmäßig verteilte Führungsnuten 3 (vgl. 7 und 8) aufweist. In den gezeichneten Beispielen gemäß den 1 bis 6, weist der erfindungsgemäße Innenrotor 1 jeweils drei um jeweils 120° im Umfang versetzt zueinander angeordnete Führungsnuten 3 auf. Durch die reduzierte Anzahl der Führungsnuten 3 sowie der darin geführten Pendel 4 kann eine deutliche Reduzierung des Reibwiderstands der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe 2 erreicht werden. Bislang wiesen derartige Pendelschieberpumpen üblicherweise sechs oder mehr derartige Pendel 4 auf, was zwangsweise zu einer deutlich erhöhten Reibung in den zugehörigen Führungsnuten und damit zu einem deutlich erhöhten Energiebedarf im Betrieb der Pendelschieberpumpe führte.
-
Betrachtet man dabei die unterschiedlichen möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Innenrotors 1, so ist beispielsweise gemäß den 1, 7 und 8 ein Innenrotor 1 dargestellt, bei welchem ein Übergang 14 zwischen zwei benachbarten Führungsnuten 3 konkav ausgebildet ist. Gemäß der 2 ist ein Innenrotor 1 mit drei Führungsnuten 3 dargestellt, wobei der Innenrotor 1 zugleich als Vollprofil ausgebildet sein und dadurch vergleichsweise kostengünstig als Strangpressprofil hergestellt werden kann. In gleicher Weise ist auch der vier Führungsnuten 3 aufweisende Innenrotor 1 gemäß den 7 und 8 herstellbar. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass, wie dies gemäß der 3 dargestellt ist, zwischen zwei benachbarten Führungsnuten 3 jeweils eine Hohlkammer 6 angeordnet ist, die von Kreissegmentelementen 7 stirnseitig verschlossen ist. Demzufolge könnte der gemäß der 2 dargestellte erfindungsgemäße Innenrotor 1 auch ein solcher mit Hohlkammern 6 sein, welche stirnseitig durch derartige Kreissegmentelemente 7 verschlossen sind, wie dies mit unterbrochen gezeichneter Linie angedeutet ist.
-
Um die Massenträgheitskräfte im Betrieb der Pendelschieberpumpe 2 reduzieren zu können, kann zudem vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Innenrotor 1 in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Führungsnuten 3 jeweils eine Hohlkammer 6 aufweist, wie dies gemäß den 3 und 4 dargestellt ist. Die Hohlkammern 6 können dabei stirnseitig offen ausgebildet sein, beispielsweise wie es bei dem Innenrotor 1 gemäß der 4 dargestellt ist, oder aber durch jeweils ein Kreissegmentelement 7 verschlossen sein. Hierdurch ist es möglich, den Innenrotor 1 ebenfalls als abgelängtes Strangpressprofil herzustellen und anschließend zum Verschließen der Hohlkammern 6 lediglich noch jeweils stirnseitig die Kreissegmentelemente 7 einzusetzen. Die Kreissegmentelemente 7 können dabei mit dem Innenrotor 1 verstemmt, verschweißt, verlötet oder verklebt sein.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innenrotors 1, weist dieser ausschließlich einen innen liegenden Ringabschnitt 8 sowie die außen an diesem angeordnete Führungsnuten 3 auf, wobei die Führungsnuten 3 durch jeweils einen ersten Radialsteg 9 und einen zweiten Radialsteg 10 gebildet sind. Diese Ausführungsform bietet den großen Vorteil, dass in Umfangsrichtung zwischen den Führungsnuten 3 nunmehr nahezu kein Material des Innenrotors 1 mehr vorhanden ist, wodurch das Volumen der Förderkammer 5 im Vergleich zu herkömmlichen Innenrotoren bzw. auch im Vergleich zu den gemäß den 2 bis 4 gezeigten Innenrotoren 1 deutlich vergrößert werden kann. Durch einen derartig ausgebildeten Innenrotor kann somit nicht nur die Reibung verringert, sondern zudem auch ein gesteigertes Fördervolumen erreicht werden.
-
Die gemäß den 5 und 6 dargestellten Innenrotoren 1 können dabei ebenfalls als kostengünstiges und zugleich qualitativ hochwertiges Strangpressprofil hergestellt werden, welches nach dem Strangpressen lediglich noch auf die gewünschte Länge abgelängt wird.
-
Betrachtet man den speziellen Innenrotor 1 gemäß der 6, so kann man erkennen, dass bei diesem der erste Radialsteg 9 in Drehrichtung 11 vorne angeordnet ist und zugleich einen sich nach radial außen verjüngenden Querschnitt aufweist. Dieser sich nach radial außen verjüngende Querschnitt ist dabei durch eine schräg zur Nutinnenseite 12 verlaufende Außenseite 13 gebildet, wobei ein Winkel α zwischen der Nutinnenseite 12 und der Außenseite 13 des ersten Radialsteges 9 vorzugsweise zwischen 10 und 20° liegt, besonders bevorzugt bei ca. 15°. Durch eine derartige Geometrie kann im Vergleich zu dem gemäß den 2 bis 4 gezeigten Innenrotor 1 ebenfalls ein deutlich gesteigertes Volumen der Förderkammer 5 erreicht werden und zudem eine besonders günstige Strömung in der Förderkammer 5 im Betrieb der Pendelschieberpumpe 1, da ein Anstellwinkel der Außenseite 13 zu einem Ölkanal 15 (vgl. 1), beispielsweise zu einem Einströmkanal und/oder zu einem Ausströmkanal flacher ist, als beispielsweise bei einem Rotor 1 gem. der 5.
-
Mit der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe 2 und dessen erfindungsgemäßen Innenrotor 1 lässt sich somit eine Pendelschieberpumpe 2 mit reduziertem Gewicht und reduziertem Reibwiderstand schaffen, was insbesondere bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug für einen reduzierten Energiebedarf und damit eine Kraftstoffeinsparung sowie eine Reduzierung der Emissionen führt. Die Pendelschieberpumpe 2 kann dabei beispielsweise als Ölpumpe ausgebildet sein.
