DE19646359C2 - Schmierölpumpe mit einem Verzahnungsrotorsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Schmierölpumpe mit einem Verzahungsrotorsatz, bestehend aus einem Außenring mit einer Innenverzahnung und einem darin exzentrisch aufgenommenen Zahnrad mit Außenverzahnung, wobei die Innenverzahnung durch im Außenring drehbar gelagerte Rollen gebildet wird und einen Zahn mehr als die Außenverzahnung aufweist.

Bei derartigen Zahnringpumpen wird der Druckraum vom Saugraum nicht durch ein sichelförmiges Füllstück getrennt, sondern eine besondere Ausbildung der Zähne - basierend auf der Tro­ choiden-Verzahnung - gewährleistet die Abdichtung zwischen Zahnring und außenverzahntem Ritzel. Der innenverzahnte Zahn­ ring besitzt einen Zahn mehr als das Ritzel (z₂ = z₁ + 1). Bei entsprechender Gestaltung der Zähne berühren sich die Zahn­ köpfe genau gegenüber dem Zahneingriffspunkt. Um ein Abrollen zu gewährleisten, muß zwischen dem Zahnkopf des Außenläufers und dem Zahnkopf des Innenläufers ein Kopfspiel vorhanden sein. Dieses Kopfspiel führt bei den Zahnringpumpen zu inne­ ren Leckagen und somit zu einem schlechten volumetrischen Wirkungsgrad.

Im Stand der Technik sind bereits verschiedene Versuche un­ ternommen worden, die inneren Leckagen zu reduzieren und den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern:
So wird in der DE 21 40 962 A vorgeschlagen, die Vertiefun­ gen des Außenringes, in denen je eine Rolle als Teil der In­ nenverzahnung aufgenommen ist, über einen Kanal mit der Druckseite der Maschine zu verbinden, so daß stets ein klei­ ner Teil des Hydrauliköls zwischen den Rollenmmantel und der Innenfläche der betreffenden Vertiefung zugeführt und damit dort einen Schmierfilm aufrechterhalten wird und somit für eine leichtgängige Rotation der betreffenden Rolle sorgt. Hierdurch kann zwar die Rollreibung dieser Elemente reduziert werden, in Anbetracht der Tatsache, daß diese Teile jedoch nicht kontinuierlich rotieren, sondern beim Vorbeilaufen ei­ nes Zahnes des inneren Zahnrads vom Stillstand oder gar von einer rückläufigen Drehrichtung bis zu einer maximalen Dre­ hung beschleunigt und sodann wieder stillgesetzt werden, ist diese Maßnahme nicht ausreichend, um einen Schlupf der Rollen gegenüber dem betreffenden Bereich der Zahnradoberfläche zu vermeiden, so daß innere Leckagen hierdurch nicht ausge­ schlossen werden können.

Bei der DE 43 11 166 C2 sind die Rollen mit zu ihrer Achse parallelen Ausnehmungen versehen, in die je ein Zahn des Zahnrades einzugreifen vermag. Die betreffende Vertiefung ist sehr gering, und die ineinandergreifenden Oberflächenbereiche verlaufen nahezu tangential in Bezug auf den Rollenumkreis. Hierdurch besteht die Gefahr, daß bereits durch eine erhöhte Reibung einer Rolle das übertragbare Drehmoment nicht mehr ausreicht, um dieselbe ordnungsgemäß weiterzudrehen. Ist dies der Fall, so können innere Spannungen in der Pumpe auftraten, die schnell zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung dersel­ ben führen können. Die Funktionszuverlässigkeit einer derar­ tigen Pumpe ist für die Praxis nicht ausreichend.

Die DE 43 11 169 A1 sieht vor, die Außenverzahnung des Zahn­ rades durch die Führung des Fräswerkzeuges entlang einer schleifbildenden Trochoide zu bilden, so daß eine Zahnform entsteht, die sich aus aneinandergesetzten, wechselweise nach außen und nach innen gewölbten Kurven zusammensetzt, die in scharfkantig geknickten Bereichen aneinanderstoßen. Sofern hierbei die Innenverzahnung des Zahnrings mit jeweils etwa halbzylindrischen Zähnen gebildet ist, ergibt sich dadurch ein gutes Abdichtungsverhalten. Allerdings werden die teilzy­ lindrischen Zähne des Außenrings von demselben entlang eines Winkels von jeweils weniger als 180° umschlossen, so daß es nicht möglich ist, hierbei Rollen zu verwenden. Demzufolge treten insbesondere in den Bereichen der Pumpe, welche der jeweils druckführenden Kammer diametral gegenüberliegen, er­ höhte Verschleißerscheinungen auf, so daß die Lebensdauer dieser Anordnung begrenzt ist.

In der US 3,506,383 wird vorgeschlagen, einen der aneinan­ dergleitenden Bereiche des Zahnrings oder des Zahnrades einer gattungsmäßigen Pumpe mit einer chemisch aufgetragenen Nic­ kelbeschichtung zu versehen. Hierdurch kann zwar der Rei­ bungskoeffezient gesenkt werden, während gleichzeitig Härte und Zugfestigkeit der betreffenden Oberfläche gesteigert sind, dies hat jedoch keinen Einfluß auf die inneren Lecka­ gen, so daß der volumetrische Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ungenügend ist.

Schließlich offenbart die US 3,123,012 eine Pumpe, bei der die Zähnezahl des Zahnrades weitaus größer ist als die Zahl der durch jeweils ein Zahnritzel gebildeten Zähne des Zahn­ rings. Demzufolge ist bei dieser Anordnung einer exzentrische Bewegung des Zahnrades nicht mehr möglich, wodurch das Kam­ mervolumen deutlich reduziert ist, was sich negativ auf den volumetrischen Wirkungsgrad auswirkt. Zwar wird bei dieser Anordnung der Versuch unternommen, innere Leckagen dadurch zu vermeiden, daß jeder zweite Zahn des zentralen Zahnrades ra­ dial beweglich angeordnet ist. Diese Konstruktion erfordert jedoch einen extrem hohen Aufwand, da zwecks Druckausgleich mit dem an der Rückseite des Zahnes betreffenden Hohlraum in dem betreffenden Zahn Kanäle vorgesehen sein müssen, die obendrein mit je einem Rückschlagventil versehen sind. Eine derartige Anordnung ist wirtschaftlich nicht herstellbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Pumpe mit einem Verzahnungsrotorsatz bestehend aus einem Außenring mit einer Innenverzahnung und einem darin exzentrisch aufgenomme­ nen Zahnrad mit Außenverzahnung, wobei die Innenverzahnung durch im Außenring drehbar gelagerte Rollen gebildet wird und einen Zahn mehr als die Außenverzahnung aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenverzahnung des Zahnrades eine Feinverzahnung mit einem wesentlich kleineren Modul überla­ gert ist und daß jede Rolle auf ihrem Umfang eine Feinverzah­ nung mit dem gleichen Modul aufweist, in die die Zähne des Zahnrades eingreifen.

Der Verzahnungsrotorsatz ist ähnlich einem Zahnringsatz. Die Funktion und Wirkungsweise eines Verzahungsrotorsatz in einem Pumpengehäuse entspricht genau der einer Zahnringpumpe.

Fig. 1 zeigt eine Schmierölpumpe mit Verzahnungsrotorsatz.

Der Verzahnungsrotor besteht aus einem Lagerring (1), einer Anzahl Zahnräder (2), die darin gelagert sind und einem ver­ zahnten Innenläufer (3). Die Zähne des Außenläufers werden in diesem Fall durch die Zahnräder, die im Lagering (1) posi­ tioniert sind, ersetzt. Bei den Zahnringpumpen wird der Druckraum vom Saugraum nicht durch ein sichelförmiges Füll­ stück getrennt, sondern eine besondere Ausformung der Zähne - basierend auf der Trochoidenverzahnung - gewährleistet die Abdichtung zwischen Zahnring und außenverzahntem Ritzel. Der innenverzahnte Zahnring besitzt einen Zahn mehr als das Rit­ zel (z2 = z1 + 1). Bei entsprechender Gestaltung der Zähne berühren sich die Zahnköpfe genau gegenüber dem Zahnein­ griffspunkt. Um ein Abrollen zu gewährleisten, muß zwischen dem Zahnkopf des Außenläufers und dem Zahnkopf des Innenläu­ fers ein Kopfspiel vorhanden sein. Dieses Kopfspiel führt bei den Zahnringpumpen zu inneren Leckagen und somit zu einem schlechten volumetrischen Wirkungsgrad.

Bei einem Verzahnungsrotor sind die Zähne des Innenläufers verzahnt und die Zähne des Außenläufers Zahnräder, die im La­ gerring (1) gelagert sind. Durch das Drehmoment, das durch die angetriebene Welle auf den Innenläufer (3) wirkt, werden die Zahnflanken des Innenläufers gegen die im Lagering (1) gelagerten Zahnräder gepreßt. Die Zahnräder werden durch die Fliehkraft gegen den Lagering (1) gedrückt; somit entstehen absolut dichte Verdrängerräume.

Die Abwälzvorgänge im Verzahnungsrotor bestehen zum größten Teil aus Rollreibung.

Der Vorteil dieser Erfindung ist ein Ölpumpenradsatz der sich durch einen sehr hohen volumetrischen Wirkungsgrad und eine geringen Reibewiderstand auszeichnet.

Durch diese Erfindung werden bis zu 25% der Aufnahmeleistung einer Schmierölpumpe in einem Kraftfahrzeug eingespart.

Claims (1)

1. Schmierölpumpe mit einem Verzahnungsrotorsatz, bestehend aus einem Außenring (1) mit einer Innenverzahnung und einem darin exzentrisch aufgenommenen Zahnrad mit Außenverzahnung, wobei die Innenverzahnung durch im Außenring (1) drehbar gelagerte Rollen (2) gebildet wird und einen Zahn mehr als die Außen­ verzahnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen­ verzahnung des Zahnrades (3) eine Feinverzahnung mit einem wesentlich kleineren Modul überlagert ist und daß jede Rolle (2) auf ihrem Umfang eine Feinverzahnung mit dem gleichen Mo­ dul aufweist, in die die Zähne des Zahnrades eingreifen.