DE10227313A1

DE10227313A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE10227313A1
Application number: DE2002127313
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Haupt; Rolf Dipl.-Ing. Braun; Jürgen Dipl.-Ing. Mittelberger; Ulrich Baum
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe für ein Automatgetriebe, mit einem Pumpengehäuse und mit mindestens einem Pumpenrad, welches in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und auf einer Antriebswelle der Pumpe gelagert ist. Die Werkstoffe von Pumpengehäuse und Pumpenrad weisen einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehungs-Koeffizienten auf. Es wird vorgeschlagen, daß der Werkstoff von Pumpengehäuse und/oder Pumpenrad überwiegend aus Rein-Aluminium mit vorzugsweise weniger als einem Gewichts-Prozent Silizium und drei bis fünf Gewichts-Prozent Kupfer sowie mit geringen Gewichtsanteilen an Magnesium und/oder Molybdän als zusätzliche Legierungsbestandteile besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe für ein Automatgetriebe, mit einem Pumpengehäuse und mit mindestens einem Pumpenrad, welches in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und auf einer Antriebswelle der Pumpe gelagert ist, wobei die Werkstoffe von Pumpengehäuse und Pumpenrad einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweisen.

Pumpen zur Ölversorgung von Getrieben sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 42 00 910 C2 eine Innenzahnradpumpe mit Mondsichel für die Ölversorgung eines Automatgetriebes. Dabei ist das Pumpenrad auf einem Wandlerhals eines Drehmomentenwandlers, über den das Pumpenrad angetrieben wird, gelagert. Der Wandlerhals selber ist in dem Pumpengehäuse gelagert. Zur Vermeidung eines Fressens des rotierenden Pumpenrades und des rotierenden Pumpenhohlrades im Pumpengehäuse ist ein Mindest-Axialspiel zwischen Pumpenrad bzw. Pumpenhohlrad und Pumpengehäuse und ein Mindest-Kopfspiel zwischen Pumpenrad und Mondsichel erforderlich, bei dessen Auslegung neben den entsprechenden Bauteil-Toleranzen auch die Wärmeausdehnungen von Pumpenrad, Pumpenhohlrad und Pumpengehäuse zu berücksichtigen sind.

Die US 5,338,168 offenbart eine Innenzahnradpumpe ohne Mondsichel mit einem Aluminium-Pumpengehäuse. Pumpenrad und Pumpenhohlrad sind als Sinter-Bauteile ebenfalls aus Aluminium gefertigt. Als pulvermetallurgisch zu verarbeitender Werkstoff für Pumpenrad und Pumpenhohlrad wird eine Aluminium/Silizium-Legierung vorgeschlagen, die neben fünf bis fünfundzwanzig Gewichts-Prozent Silizium bis zu fünfzehn Gewichts-Prozent andere Legierungsbestandteile aufweist. Als Elemente dieser zusätzlichen Legierungsbestandteile werden drei bis zehn Gewichts-Prozent Eisen, drei bis zehn Gewichts-Prozent Nickel und ein bis acht Gewichts-Prozent Chrom offenbart, in der Summe jedoch stets maximal fünfzehn Gewichts-Prozent.

Die DE 199 29 952 C1 offenbart alternative Leichtmetall-Werkstoffe für eine Außenzahnradpumpe zur Schmierölversorgung eines Verbrennungsmotors. Dabei ist das Pumpengehäuse in einem Motorblock des Verbrennungsmotors integriert und aus Aluminiumguß gefertigt. Zur Reduzierung der Spaltverluste wird vorgeschlagen, die Wärmeausdehnung der Pumpenzahnräder an diejenige des Pumpengehäuses anzupassen, unter Berücksichtigung der erforderlichen Festigkeit. Als pulvermetallurgisch zu verarbeitender Werkstoff für die Pumpenräder wird eine Aluminium/Silizium-Legierung mit etwa dreißig Gewichts-Prozent reinem Aluminiumpulver und einem Silizium-Gehalt zwischen dreiundzwanzig und achtundzwanzig Gewichts-Prozent vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik eine Pumpe hinsichtlich hoher Bauteilfestigkeit und guten Gleiteigenschaften der Werkstoffpaarungen bei möglichst geringem Gewicht weiterzuentwickeln.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende Pumpe. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Pumpe weist ein Pumpengehäuse und mindestens ein Pumpenrad auf, welches in dem Pumpengehäuse angeordnet und auf einer Antriebswelle der Pumpe gelagert ist. Beispielsweise als Innenzahnradpumpe zur Ölversorgung eines Automatgetriebes ausgebildet, ist in dem Pumpengehäuse zusätzlich mindestens ein rotierendes Pumpenhohlrad angeordnet, dessen Verzahnung mit der Verzahnung des Pumpenrades kämmt. Pumpengehäuse und Pumpenrad und ggf. Pumpenhohlrad weisen einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten auf, wodurch temperaturbedingte Leckageverluste der Pumpe minimiert werden. Zur Gewichtsreduzierung sind Pumpengehäuse, Pumpenrad und ggf. Pumpenhohlrad aus Leichtmetall gefertigt, vorzugsweise aus einem Aluminium-Werkstoff.

Erfindungsgemäß besteht der Werkstoff des Pumpengehäuses aus einer handelsüblichen Aluminium-Druckguß mit zusätzlichen Legierungsbestandteilen Silizium und Kupfer, beispielsweise aus GD-AlSi9Cu3, und der Werkstoff von Pumpenrad und/oder Pumpenhohlrad überwiegend aus Rein-Aluminium mit weniger als drei Gewichts-Prozent Silizium, ein bis sieben Gewichts-Prozent Kupfer, sowie weniger als drei Gewichts-Prozent Magnesium als zusätzliche Legierungsbestandteile.

In Versuchen hat sich eine Legierungszusammensetzung für Pumpenrad und/oder Pumpenhohlrad aus überwiegend Rein-Aluminium mit weniger als einem Gewichts-Prozent Silizium (insbesondere 0,3 bis 0,6 Gewichts-Prozent Silizium), drei bis fünf Gewichts-Prozent Kupfer, sowie weniger als ein Gewichts-Prozent Magnesium (insbesondere 0,4 bis 0,9 Gewichts-Prozent Magnesium) hinsichtlich Verschleißfestigkeit als besonders vorteilhaft erwiesen. Als besonders vorteil haft hat sich erwiesen, als weiteren Legierungsbestandteil oder als Ersatz-Legierungsbestandteil für den genannten Magnesium-Anteil weniger als zwei Gewichts-Prozent Molybdän (insbesondere bis etwa 0,5 Gewichts-Prozent Molybdän) als Verschleißschutz vorzusehen.

Infolge der sehr guten Übereinstimmung der Wärmeausdehnung-Koeffizienten der für Pumpengehäuse und Pumpenrad bzw. Pumpenhohlrad vorgeschlagenen Werkstoffe kann ein geringes Axialspaltmaß zwischen Pumpengehäuse und Pumpenrad bzw. Pumpenhohlrad realisiert werden, typischerweise zwischen zwanzig und fünfzig Mikrometer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind Pumpenrad und Pumpenhohlrad jeweils als Sinter-Bauteil ausgeführt, beispielsweise aus einem nach herkömmlichen Verfahren pulvermetallurgisch verarbeiteten Werkstoff PM-AlCu4, 5Mg0,5 oder Sint-F73. Beispielsweise kann die Aluminium/Silizium-Legierung durch Sprühkompatieren hergestellt werden, die Herstellung des Pumpenrades bzw. Pumpenhohlrades erfolgt dann durch Pressen und anschließendes Sintern.

In einer anderen Ausgestaltung können Pumpenrad und Pumpenhohlrad auch als spanend bearbeitetes Guß- oder Schmiede-Bauteil ausgeführt sein.

Claims

Pumpe, mit einem Pumpengehäuse und mit mindestens einem Pumpenrad, welches in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und auf einer Antriebswelle der Pumpe gelagert ist, wobei die Werkstoffe von Pumpengehäuse und Pumpenrad einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Pumpengehäuses eine Aluminium-Legierung mit zusätzlichen Legierungsbestandteilen Silizium und Kupfer ist, insbesondere ein Aluminium-Druckguß, und daß der Werkstoff des Pumpenrades überwiegend aus Rein-Aluminium mit weniger als drei Gewichts-Prozent Silizium, mit ein bis sieben Gewichts-Prozent Kupfer, sowie mit weniger als drei Gewichts-Prozent Magnesium und/oder mit weniger als zwei Gewichts-Prozent Molybdän als zusätzliche Legierungsbestandteile besteht.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe als Innenzahnradpumpe ausgebildet ist, mit mindestens einem Pumpenrad und mindestens einem in dem Pumpengehäuse angeordneten, rotierenden Pumpenhohlrad.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse aus einem Werkstoff GD-AlSi9Cu3 gefertigt ist.
Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Pumpenrades und/oder des Pumpenhohlrades überwiegend aus Rein-Aluminium besteht, mit weniger als ein Gewichts-Prozent Silizium, mit drei bis fünf Gewichts-Prozent Kupfer, sowie mit weniger als ein Gewichts-Prozent Magnesium als zusätzliche Legierungsbestandteile.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß Pumpenrad und/oder Pumpenhohlrad aus einem Werkstoff PM-AlCu4, 5Mg0,5 gefertigt sind.
Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Pumpenrades und/oder des Pumpenhohlrades überwiegend aus Rein-Aluminium besteht, mit weniger als ein Gewichts-Prozent Silizium, mit drei bis fünf Gewichts-Prozent Kupfer, sowie mit weniger als ein Gewichts-Prozent Molybdän als zusätzliche Legierungsbestandteile.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenrad und/oder Pumpenhohlrad aus einem Werkstoff Sint-F73 gefertigt sind.
Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad und/oder das Pumpenhohlrad zu dem Pumpengehäuse ein Axialspiel größer/gleich zwanzig und kleiner/gleich fünfzig Mikrometer aufweist.
Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad zu dem Pumpengehäuse einen Kopfspalt kleiner/gleich zwanzig Mikrometer aufweist.
Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad und/oder das Pumpenhohlrad als Sinter-Bauteil ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad und/oder das Pumpenhohlrad als Guß- oder Schmiede-Bauteil ausgebildet ist.