DE102022203867A1

DE102022203867A1 - Gerotorpumpe

Info

Publication number: DE102022203867A1
Application number: DE102022203867.3A
Authority: DE
Inventors: Thilo Mauser
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-10-26
Also published as: WO2023202752A1

Abstract

Eine Gerotorpumpe weist einen äußeren, drehbar gelagerten Gerotor (12) mit zumindest einem hohlen, durch eine Seitenplatte (14) und/oder eine Kappe verschlossenen Zahn (22) auf, dessen Innenraum (18) eine Fluidverbindung (20) nach radial innen aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Gerotorpumpe.
Stand der Technik
Insbesondere im Automobilbereich werden Gerotorpumpen umfangreich beispielsweise als Öl- und Kühlpumpen verwendet.
Aus der DE 100 27 990 A1 ist es für eine Flügelzellenpumpe bekannt, hydraulische Zwischenkapazitäten vorzusehen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gerotorpumpe im Hinblick auf die Geräuschentwicklung zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1.
Demzufolge weist die erfindungsgemäße Gerotorpumpe einen äußeren, drehbar gelagerten Gerotor mit zumindest einem hohlen, durch eine Seitenplatte und/oder eine Kappe verschlossenen Zahn auf, dessen Innenraum eine Fluidverbindung nach radial innen aufweist. Bevorzugt sind mehrere und besonders bevorzugt sind sämtliche Zähne des Gerotors entsprechend gestaltet. Durch die Fluidverbindung kann der Innenraum des Zahns als hydraulische Kapazität genutzt werden. Mit anderen Worten kann in den Innenraum zu gegebener Zeit das Fördermedium, beispielsweise Öl, einströmen, sodass Pulsationen, die für unerwünschte Geräuschentwicklung verantwortlich sind, gedämpft werden können.
Derartige Pulsationen treten beispielsweise dann auf, wenn sich eine bestimmte, von dem betreffenden Zahn begrenzte, mit Fluid gefüllte Zelle zwischen dem äußeren und inneren Gerotor von der Saug- zur Druckseite bewegt. Bei diesem „Umsteuern“ wird die betrachtete Zelle mit unter Druck gesetztem Fluid verbunden, was zu einem Druckstoß führt, der unerwünschte Geräusche verursachen kann.
Erfindungsgemäß kann dieser Druckstoß gedämpft und/oder abgemildert werden, indem Fluid durch die beschriebene Fluidverbindung in den hohl gestalteten Zahn eintreten kann. In vorteilhafter Weise wird es somit dem Dämpfungsvolumen im Rotorzahn zu dem Zeitpunkt der Umsteuerung, d.h. dem Zeitpunkt, in dem eine Zelle zwischen äußerem Gerotor und Innenrotor von Tankdruck auf Auslassdruck wechselt, ermöglicht, an diese Zelle hydraulisch angeschlossen zu sein.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Im Hinblick auf die konkrete Gestaltung der Fluidverbindung werden gute Ergebnisse für eine Ausnehmung, Kerbe, Öffnung oder Bohrung erwartet. Eine Bohrung verläuft typischerweise geradlinig und mit einem zylindrischen Querschnitt. Eine Öffnung kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen und kann geradlinig oder ein- oder mehrfach gekrümmt und/oder geknickt verlaufen. Eine Kerbe oder Ausnehmung kann, wie nachfolgend genauer beschrieben, an einem axialen Ende des Gerotors vorgesehen sein.
Die Fluidverbindung kann im Wesentlichen in der Radialrichtung des Gerotors verlaufen, sodass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt sowohl mit der Saug- als auch der Druckseite verbunden ist. Verbesserte Eigenschaften werden jedoch dann erwartet, wenn die Fluidverbindung zumindest teilweise außerhalb der Mitte des Zahns und/oder unter einem Winkel zur Radialrichtung und insbesondere von radial außen nach innen betrachtet in Rotationsrichtung geneigt verläuft. Der genannte Winkel und/oder die Neigung betrifft im Wesentlichen die Mittelachse der Fluidverbindung insbesondere am radial inneren Ende derselben, es kann jedoch auch lediglich die Öffnung der Fluidverbindung am radial inneren Ende unter einem Winkel bezüglich der Radialrichtung ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Fluidverbindung insbesondere in radial äußeren Bereichen anders ausgerichtet sein als radial innen, wie oben beschrieben.
Diese vorteilhafte Ausführung ermöglicht es somit zwei Dämpfungsvolumen, mit der umsteuernden Zelle in Verbindung zu stehen.
Hieraus ergibt sich bevorzugt ein Neigungswinkel von 5° - 15° bei einem Rotor mit fünf Zähnen und einem äußeren Gerotor mit sechs Zähnen. Bei Rotoren mit mehr oder weniger Zähnen ändern sich diese Winkel entsprechend.
Die Erfindung lässt sich besonders gut bei einem Gerotor aus Kunststoff implementieren, da hier ein oder mehrere Zähne in einfacher Art und Weise hohl ausgebildet werden können. Ferner kann die beschriebene Fluidverbindung mit geringem Aufwand, beispielsweise bereits beim Urformen des Gerotors, vorgesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe in einer ersten Ausführungsform;
2 einen Querschnitt durch wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe in einer zweiten Ausführungsform;
3 eine Draufsicht auf einen Gerotor der erfindungsgemäßen Gerotorpumpe in einer ersten Ausführungsform;
4 eine Draufsicht auf einen Gerotor der erfindungsgemäßen Gerotorpumpe in einer zweiten Ausführungsform;
5 im Wesentlichen den Ausschnitt gemäß 4 mit dem Innenrotor und angedeuteter Strömung; und
6 eine Draufsicht auf den Gerotor ähnlich der zweiten Ausführungsform, mit Innenrotor.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Wie in 1 und 2 zu erkennen ist, weist ein äußerer Gerotor 12 der erfindungsgemäßen Pumpe Zähne 22 (vergleiche auch 3 und 4) mit Hohlräumen 18 auf. Dieses sind in dem gezeigten Fall axial durch eine Seitenplatte 14 mit Fluiddurchgängen 16 verschlossen. Die Hohlräume 18 können jedoch alternativ oder zusätzlich durch (nicht gezeigte) Kappen verschlossen sein. Aus fertigungstechnischen Gründen können die Hohlräume 18 in axialer Richtung zu ihrer axialen Öffnung hin sich verbreiternd gestaltet sein.
In 1 ist mit 20 die erfindungsgemäße Fluidverbindung nach radial innen bezeichnet, die in diesem Fall als Öffnung oder Bohrung in der radial inneren Begrenzungswand des Zahnes 22 ausgebildet ist.
Gemäß 2 ist die Fluidverbindung 20 als Ausnehmung oder Kerbe gestaltet. Mit anderen Worten ist die radial innere Begrenzungswand lokal kürzer gestaltet. Der Durchmesser der Fluidverbindung 20 kann in beiden Fällen im Bereich der Wanddicke der inneren oder äußeren Begrenzungswand des Zahnes 22 liegen oder hiervon bspw. um bis zu +/-20% abweichen.
Ergänzend sei erwähnt, dass der Gerotor 12 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen U- oder topfförmig gestaltet ist, und die radial innere Begrenzungswand zur Ausbildung der Zähne 22, wie in 3 und 4 erkennbar, in der Draufsicht wellenförmig verläuft. Dies ist für eine kostengünstige Herstellung vorteilhaft. Der Gerotor selbst könnte jedoch auf beiden axialen Seiten offen sein.
Bei den gezeigten Beispielen weist sowohl die radial äußere als auch die radial innere Begrenzungswand eine im Wesentlichen gleichbleibende Dicke auf, und die Hohlräume sind kreissegmentförmig. Dies erleichtert die Herstellung durch Urformen aus Kunststoff.
In dem Ausführungsbeispiel von 3 verläuft die Fluidverbindung 20 in Form einer Bohrung im Wesentlichen in Radialrichtung, während sie gemäß 4 mit einem Winkel α von bspw. 20-40 Grad in Rotationsrichtung geneigt ausgerichtet ist.
Aus 5 geht ergänzend hervor, wie der bislang beschriebene und gezeigte äußere Gerotor 12 mit einem Innenrotor 24 zusammenwirkt, sodass Fluid gefördert werden kann. Die Strömung in den Hohlraum 18 eines Zahns 22 ist durch A angedeutet, und der Hohlraum 18 bildet gewissermaßen ein Ausgleichsvolumen, um Druckpulsationen erfindungsgemäß zu dämpfen.
6 zeigt eine Gestaltung ähnlich 4 mit dem Innenrotor 24, so dass insbesondere eine Zelle 26 auf Tankdruck/Saugdruck, eine umsteuernde Zelle 28 und eine Zelle 30 auf Auslassdruck zu erkennen sind. Anhand der umsteuernden Zelle 28 ist für die gezeigte Gestaltung zu erkennen, dass zwei Hohlräume 18 als Dämpfungsvolumina mit der Zelle 28 verbunden sind.
In dem gezeigten Fall ist die Fluidverbindung 20 im Hinblick auf ihre Mittelachse nicht nur von radial außen nach innen betrachtet in Rotationsrichtung geneigt, sondern auch außermittig angeordnet, d.h. die Verbindung zur Zelle 28 und zum Hohlraum 18 des Zahns 22 befindet sich nicht am höchsten Punkt des Zahns 22. Die Mittelachse kann jedoch den Außenumfang des Gerotors 12 an einer Stelle schneiden, die der höchsten Stelle des Zahns 22 entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10027990 A1 [0003]

Claims

Gerotorpumpe mit einem äußeren, drehbar gelagerten Gerotor (12) mit zumindest einem hohlen, durch eine Seitenplatte (14) und/oder eine Kappe verschlossenen Zahn (22), dessen Innenraum (18) eine Fluidverbindung (20) nach radial innen aufweist.
Gerotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindung (20) als Ausnehmung, Kerbe, Öffnung oder Bohrung ausgebildet ist.
Gerotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindung (20) unter einem Winkel zur Radialrichtung des äußeren Gerotors (12) und/oder zumindest teilweise außerhalb der Mitte des Zahns (22) verläuft.
Gerotorpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindung (20) von radial außen nach innen betrachtet in Rotationsrichtung geneigt ist.
Gerotorpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel 5 -15 Grad beträgt.
Gerotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gerotor (12) aus Kunststoff ausgeführt ist.