DE19747786A1

DE19747786A1 - Internal rotor gear oil pump

Info

Publication number: DE19747786A1
Application number: DE19747786A
Authority: DE
Inventors: Harald Dehmel; Bernd Schreiber; Robert Laux; Guenther Stuetzle
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1998-06-18
Also published as: DE59709504D1

Abstract

The invention relates to a gear pump with internal rotor designed to deliver fluids, preferably oil for gear systems, pumps or internal combustion engines. On the side opposite the reniform suction and pressure elements used to feed in and draw off the fluid to be delivered, the pump has extensions of said elements, with which the inlet and outlet channels for the fluid communicate only indirectly via the gaps between the teeth of the internal-rotor gear and via the reniform suction and pressure elements. The extension of the reniform pressure element is shorter in relation to the extension of the reniform suction element. According to an additional version of the invention, the gear pump has only an extension of the reniform pressure element but no extension of the reniform suction element. The design of the invention makes it possible to lower the cavitation, pressure pulsation and adsorbed power of the pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenläuferzahnradölpumpe mit den Merkmalen des Ober begriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an internal rotor gear oil pump with the features of the upper concept of claim 1.

Innenläufer-Zahnradpumpen werden vermehrt als Ölpumpen eingesetzt, zum Befüllen von Getrieben oder anderen Pumpen einerseits, zum Schmieren von Verbrennungs motoren andererseits. In allen Einsatzfällen bestehen u. a. die Anforderungen, einen möglichst gleichmäßigen pulsationsfreien Förderstrom zu erzeugen, die Auswirkungen der Kavitation in der Pumpe zu minimieren und die mit Kavitation und Pulsation ein hergehende Geräuschentwicklung zu reduzieren. Die Erfindung ist darauf gerichtet, Innenläufer-Zahnradpumpen für Ölförderung entsprechend dieser Anforderungen zu verbessern.Internal rotor gear pumps are increasingly used as oil pumps for filling of gearboxes or other pumps on the one hand, for lubricating combustion engines on the other hand. In all cases there are a. the requirements, one generate the most uniform possible pulsation-free flow, the effects to minimize cavitation in the pump and the one with cavitation and pulsation to reduce the resulting noise. The invention is directed to Internal rotor gear pumps for oil production according to these requirements improve.

Das zu fördernde Öl wird den bekannten Pumpen durch einen im Pumpengehäuse verlaufenden Saugkanal im wesentlichen in Höhe des Zahneingriffs zwischen Innen- und Außenläufer in einer sog. Saugniere möglichst tangential zugeführt, zwischen den Zähnen der beiden Läufer gefördert und über eine sog. Druckniere durch einen mög lichst tangential verlaufenden Druckkanal aus dem Gehäuse heraus den Verbrauchs stellen zugeführt. In den bekannten Ausführungen befinden sich Saug- und Druckka nal ausschließlich auf einer Seite, meist, aus Raumgründen, der Gehäuseseite, des Zahnradpaares, während die gegenüberliegende den Förderraum abschließende Seite des Gehäuses, meist der Deckel, zum Pumpeninneren hin eine glatte Oberfläche hat. Der Ölstrom tritt damit auf einer Seite des Zahnradläuferpaares in die Förderräume ein und verläßt diese wieder auf der gleichen Seite. Eine derartige Pumpe ist z. B. be schrieben in der DE-PS 34 10 015 oder der EP-PS 0 161 421. Innenzahnradölpumpen der beschriebenen Art erreichen bei hohen Drehzahlen häufig den Zustand der Kavita tion. Da die Förderräume zwischen den Zähnen des Läuferpaares bei sehr rascher Umdrehung nicht mehr völlig gefüllt werden, wird unter Unterdruck Luft im geförderten Öl gelöst und Öldampf gebildet. Die Gase implodieren bei zunehmendem Druck auf der Druckseite, wodurch der Geräuschpegel, die Druckpulsation und die Leistungsauf nahme ansteigen. In besonders negativen Fällen können durch diese Implosionen Pumpenteile mechanisch angegriffen und sogar zerstört werden. Die bisherigen Ver suche, diesen Folgen vorzubeugen, haben sich darauf beschränkt, die Konturen ins besondere des nierenförmig ausgebildeten Zuleitungskanals zu verändern, d. h. die sen zu verlängern oder zu verkürzen, auch z. B. in seinen Endbereichen in zwei Teil-Nieren aufzuteilen. Das Ergebnis dieser Bemühungen war bisher jedoch noch unbe friedigend. Vorteile, die erreicht wurden, ergaben Nachteile an anderer Stelle.The oil to be pumped is known pumps through one in the pump housing extending suction channel essentially at the level of the meshing between the inside and External runners in a so-called suction kidney fed as tangentially as possible between the Teeth of the two runners promoted and a so-called the most tangential pressure channel out of the housing the consumption put fed. In the known versions are suction and pressure ka nal only on one side, usually, for space reasons, the housing side, the Gear pair, while the opposite side closing the delivery chamber of the housing, usually the cover, has a smooth surface towards the inside of the pump. The oil flow thus enters the delivery chambers on one side of the gear rotor pair and leaves it on the same side again. Such a pump is e.g. B. be wrote in DE-PS 34 10 015 or EP-PS 0 161 421. Internal gear oil pumps of the type described often reach the condition of the Kavita at high speeds tion. Since the delivery spaces between the teeth of the pair of runners are very quick Rotation can no longer be completely filled, air is conveyed under negative pressure Oil dissolved and oil vapor formed. The gases implode with increasing pressure the pressure side, which reduces the noise level, the pressure pulsation and the power increase. In particularly negative cases, these implosions Pump parts are mechanically attacked and even destroyed. The previous ver seek to prevent these consequences have been limited to the contours ins to change particular of the kidney-shaped feed channel, d. H. the sen to lengthen or shorten, z. B. in its end areas in two Split kidneys. However, the result of these efforts has so far not been determined peaceful. Advantages that were achieved resulted in disadvantages elsewhere.

Die Erfindung verändert die für Saugen und Drücken in der Pumpe zur Verfügung ste henden Räume in der Weise, daß auf der der Einström- und Ausströmseite gegen überliegenden Seite, meist im Deckel, zusätzliche Nieren angeordnet werden, die im wesentlichen den Saug- und Drucknieren entsprechen, von diesen jedoch insbeson dere in ihrer radialen Erstreckung teilweise abweichen.The invention changes the available for suction and pressure in the pump existing spaces in such a way that on the upstream and downstream side overlying side, usually in the lid, additional kidneys can be arranged in the correspond essentially to the suction and pressure kidneys, but especially from these some of which differ in their radial extent.

Derartige Ausgestaltungen sind im Prinzip, soweit zusätzliche der Einström- und Ausströmseite gegenüberliegende Nieren angeordnet sind, ebenfalls bereits bekannt, z. B. aus der DE OS 22 49 395, der DE PS 35 06 928 C2 oder der DE OS 29 34 002 A1. Alle bisher bekannten Ausführungen dieser Art verfolgen jedoch ausschließlich den Zweck, zu förderndes Fluid auch auf die Gegenseite des Läuferpaares zu bringen, um so den seitlich gegen das Läuferpaar anstehenden Druck auf beiden Seiten wirken zu lassen und damit das Anlaufen der Läufer gegen eine Gehäusewandung mit den sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen für Leistung und Verschleiß der Pumpe zu verhindern. Die Aufgabe, durch eine unterschiedliche Gestaltung der Nieren auf der Einström-/Ausströmseite einerseits und der Gegenseite andererseits die Füllung der Hohlräume zwischen den Zähnen zu verbessern und die Kavitation zu verringern, liegt den Vorveröffentlichungen nicht zugrunde. Ebenso finden sich keine daraus abgeleite ten unterschiedlichen Nierengestaltungen.Such designs are in principle, as far as additional the inflow and Outflow side opposite kidneys are arranged, also already known, e.g. B. from DE OS 22 49 395, DE PS 35 06 928 C2 or DE OS 29 34 002 A1. However, all previously known designs of this type follow exclusively the purpose of bringing fluid to be conveyed to the opposite side of the rotor pair, so that the pressure applied laterally against the pair of runners acts on both sides to let and thus the running of the rotor against a housing wall with the resulting adverse consequences for the performance and wear of the pump to prevent. The task, through a different design of the kidneys on the The inflow / outflow side on the one hand and the opposite side the filling of the To improve cavities between the teeth and to reduce cavitation not based on the previous publications. Likewise, none are derived from it different kidney designs.

In der erfindungsgemäßen Ausführung sind die Saugnieren auf beiden Seiten des Läuferpaares im wesentlichen identisch gestaltet, die Druckniere auf der der Aus strömseite gegenüberliegenden Seite ist aber gegenüber dem Ende der Saugniere in Förderrichtung zurückgenommen. Vorzugsweise ist dabei der Abstand auf der Ein ström-/Ausströmseite so groß, daß ein Zahn des Läuferpaares ohne Niere abgedeckt ist, während der Abstand auf der gegenüberliegenden Seite 1,5 bis 2 Zähne des Läu ferpaares beträgt. Das in die Förderräume einströmende Öl hat auf diese Weise die Möglichkeit, mit fortschreitendem Aufbau des Förderdrucks teilweise in den zusätz lichen Nierenraum überzutreten, wodurch rückwärtswirkend auch die vollständige Be füllung der Zahnzwischenräume in dem Bereich erreicht wird, in dem die Druckniere nur einseitig vorhanden ist. Das Maß der Abdeckungen auf der der Einström-/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite wird dabei sinnvollerweise abhängig von der Drehzahl, unter der die Pumpe arbeiten soll, größer oder kleiner gewählt. Über raschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die relativ einfache zusätzliche Ausge staltung des Pumpengehäuses mit beidseitig unterschiedlich großen Nieren eine wesentliche Reduzierung der Kavitation und damit der daraus herrührenden Geräusche sowie der Pulsation erreicht werden kann.In the embodiment according to the invention, the suction kidneys are on both sides of the Pair of runners designed essentially identical, the pressure kidney on the Aus upstream side is opposite the end of the suction grille Direction of conveyance withdrawn. The distance is preferably on the one upstream / downstream side so large that one tooth of the rotor pair is covered without a kidney is, while the distance on the opposite side is 1.5 to 2 teeth of the lau ferpaares is. In this way, the oil flowing into the production rooms has the Possibility, with the progressive build-up of the delivery pressure, partly in the additional Lichen kidney space, which also has the full Be filling of the interdental spaces is achieved in the area in which the pressure kidney is only available on one side. The dimension of the covers on the the The inflow / outflow side is expediently dependent on the side The speed at which the pump is to work is selected to be larger or smaller. About Surprisingly, it has been shown that the relatively simple additional Ausge Design of the pump housing with kidneys of different sizes on both sides significant reduction in cavitation and thus the resulting Noises as well as the pulsation can be achieved.

Da die auf der der Einström-/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite angeordneten Nieren keine direkte Verbindung zu den Einström- bzw. Ausströmkanälen haben, können sie auch dann angeordnet werden, wenn es sich auf dieser Seite um die Deckelseite der Pumpe handelt. (Der Pumpendeckel kann nämlich aus Gründen des bei den verschiedenen Anordnungen der Pumpen häufig nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes meist nicht verbreitert werden, und läßt deshalb die Anordnung von Ein- oder Ausströmkanälen nicht zu.) Die erfindungsgemäße Pumpe kann damit auch eingesetzt werden als Ersatz für bereits vorhandene Pumpenausführungen, ohne daß in der Umgebung der Pumpe Änderungen vorgenommen werden müßten. Dies ist von besonderer Bedeutung z. B. beim Einsatz der Pumpen als Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, wo sich wegen des damit sonst verbun denen hohen Aufwandes Konstruktionsänderungen am Verbrennungsmotor verbieten.Because the side opposite the inflow / outflow side Kidneys have no direct connection to the inflow or outflow channels, can be arranged even if this page is about Cover side of the pump. (The pump cover can namely because of the with the different arrangements of the pumps often only available to a limited extent standing space are usually not widened, and therefore leaves the arrangement of inflow or outflow channels.) The pump according to the invention can thus can also be used as a replacement for existing pump designs, without that changes would have to be made in the vicinity of the pump. This is of particular importance z. B. when using the pumps as lubricating oil pumps for Internal combustion engines in motor vehicles, where otherwise associated with it prohibit those high costs of design changes to the internal combustion engine.

In einer vereinfachten Ausführung, die vorzugsweise geeignet ist für Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann auf die doppelte Anordnung der Saugniere verzichtet werden.In a simplified version, which is preferably suitable for pumps that running at lower speeds can double the arrangement of the suction kidney to be dispensed with.

Die Erfindung wird im folgenden an den Fig. 1 bis 5 beispielhaft beschrieben. Dabei stellen die Fig. 1 und 2 Gehäuse und Deckel einer Pumpe ohne Nierenerweiterung in Draufsicht dar, Fig. 3 und 4 die erfindungsgemäße Pumpenausführung ebenfalls in Draufsicht. Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Pumpe in einem Schnitt in der Ebene A-A der Fig. 3 und 4.The invention is described below by way of example with reference to FIGS. 1 to 5. Here, FIGS. 1 and 2, the housing and cover 4 also provide a pump without renal enlargement in plan view, Fig. 3 and the pump version of the invention in plan view. Fig. 5 shows the pump of the invention in a section in the plane AA of Fig. 3 and 4.

Fig. 1 zeigt einen Blick auf das Pumpengehäuse 1 mit Bohrungen für Befestigungs schrauben 2 und einer Zentralbohrung für die Antriebswelle 3. Im Gehäuse sind die Saugniere 4 und, im wesentlichen radial gegenüberliegend, die Druckniere 5 angeord net. Der Abstand zwischen dem Ende der Saugniere in Förderrichtung 6 und dem ge genüberliegenden Beginn der Druckniere 7 beträgt eine Zahnteilung des in der Pumpe angeordneten Innenläufer-Zahnradsatzes (nicht dargestellt). Fig. 1 shows a view of the pump housing 1 with holes for fastening screws 2 and a central hole for the drive shaft 3rd In the housing, the suction kidney 4 and, essentially radially opposite, the pressure kidney 5 are angeord net. The distance between the end of the suction kidney in the conveying direction 6 and the ge opposite start of the pressure kidney 7 is a tooth pitch of the inner rotor gear set arranged in the pump (not shown).

In der Ausführung gemäß dem Stand der Technik weist der in Fig. 2 dargestellte Deckel 8 der Pumpe lediglich die mit dem Gehäuse korrespondierenden Bohrungen für Befestigungsschrauben und Antriebswelle auf, jedoch keine Nieren zur Aufnahme des zu fördernden Öls.In the embodiment according to the prior art, the cover 8 of the pump shown in FIG. 2 only has the bores for fastening screws and drive shaft corresponding to the housing, but no kidneys for receiving the oil to be conveyed.

Fig. 3 läßt erkennen, daß im Gehäusebereich der Pumpe auch bei erfindungsgemäßer Ausführung keine Änderungen erforderlich sind. Die Gestaltung des Pumpengehäuses ist mit der des Standes der Technik identisch. Der Abstand zwischen Ende der Saug niere und Anfang der Druckniere beträgt auch hier eine Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes. Fig. 3 shows that no changes are required in the housing area of the pump even with the inventive design. The design of the pump housing is identical to that of the prior art. The distance between the end of the suction kidney and the beginning of the pressure kidney is also a tooth pitch of the internal rotor gear set.

In der erfindungsgemäßen Ausführung des Deckels 8 gemäß Zeichnung 4 befindet sich gegenüber der Saugniere 4 eine "blinde" Saugnierenerweiterung 9 und gegenüber der Druckniere 5 eine ebenfalls "blinde" Drucknierenerweiterung 10. Während die Saugnierenerweiterung 9 in ihren Konturen im wesentlichen der gegenüberliegenden Saugniere 4 entspricht und von dieser nur dadurch abweicht, daß es an einer Öffnung gegenüber dem Zuführkanal fehlt, ist die Drucknierenerweiterung 10 auf den Bereich der Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes beschränkt. Der Anfang der Druck nierenerweiterung in Drehrichtung 11 ist gegenüber dem Anfang der Druckniere 7 (vgl. Fig. 3) um 0,5 bis 1 Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes zurückgenommen, so daß der Abstand zwischen dem Anfang der Drucknierenerweiterung 11 und dem Ende der Saugnierenerweiterung 12 1,5 bis 2 Zahnteilungen beträgt. Das exakte Maß des Abstandes zwischen den beiden Begrenzungslinien ist in Abhängigkeit von dem zu fördernden Fluid und den Betriebsbedingungen der Pumpe so festzulegen, daß eine Minimierung der Kavitation und damit des Geräuschpegels, der Druckpulsation und der Leistungsaufnahme erreicht wird.In the embodiment of the cover 8 according to the invention according to drawing 4, there is a "blind" suction kidney extension 9 opposite the suction kidney 4 and also a "blind" pressure kidney extension 10 opposite the pressure kidney 5 . While the suction kidney extension 9 essentially corresponds in its contours to the opposite suction kidney 4 and differs from it only in that there is no opening opposite the feed channel, the pressure kidney extension 10 is limited to the area of the teeth of the inner rotor gear set. The beginning of the pressure kidney enlargement in the direction of rotation 11 is compared to the beginning of the pressure kidney 7 (see FIG. 3) by 0.5 to 1 tooth pitch of the internal rotor gear set, so that the distance between the beginning of the pressure kidney extension 11 and the end of the suction kidney extension 12 is 1.5 to 2 tooth pitches. The exact measure of the distance between the two boundary lines is to be determined depending on the fluid to be pumped and the operating conditions of the pump in such a way that the cavitation and thus the noise level, the pressure pulsation and the power consumption are minimized.

Fig. 5 zeigt in einem Schnitt durch die erfindungsgemäße Pumpenausführung auf der Ebene A-A der Fig. 3 und 4 die Anordnung der Saugnieren- und Drucknierenerwei terungen 9 und 10 im Deckel 8 der Pumpe. Es ist zugleich ersichtlich, daß die Druck nierenerweiterung im Ausströmbereich nur einen Teil des Förderraums zwischen den Zähnen des Innenläuferzahnradsatzes überdeckt und daß die Saugnieren- und Drucknierenerweiterungen 9 und 10, verglichen mit den Saug- und Drucknieren 4 und 5, eine verhältnismäßig geringere Tiefe aufweisen. Diese kann, abhängig von den Be triebscharakteristiken der Pumpe, ebenfalls zu Optimierung variiert werden. Fig. 5 shows a section through the pump design according to the invention on the plane AA of FIGS. 3 and 4, the arrangement of the suction and pressure kidney extensions 9 and 10 in the cover 8 of the pump. It can also be seen that the pressure kidney enlargement in the outflow area covers only a part of the delivery space between the teeth of the internal rotor gear set and that the suction kidney and pressure kidney extensions 9 and 10 have a relatively smaller depth compared to the suction and pressure kidneys 4 and 5 . Depending on the operating characteristics of the pump, this can also be varied for optimization.

Wie ausgeführt ist die Anordnung der Saugnierenerweiterung 9 nicht in allen Fällen des Einsatzes entsprechender Pumpen erforderlich. Bei Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann eine Saugnierenerweiterung entfallen. As stated, the arrangement of the suction kidney extension 9 is not necessary in all cases where appropriate pumps are used. A suction kidney extension can be omitted for pumps that run at lower speeds.

Reference list

11

Pumpengehäuse
Pump housing

22nd

Bohrung für Befestigungsschraube
Hole for fastening screw

33rd

Zentralbohrung für Antriebswelle
Central bore for drive shaft

44th

Saugniere
Suction kidney

55

Druckniere
Pressure kidney

66

Ende der Saugniere
End of the suction kidney

77

Anfang der Druckniere
Beginning of the pressure kidney

88th

Deckel
cover

99

Saugnierenerweiterung
Suction kidney extension

1010th

Drucknierenerweiterung
Print kidney extension

1111

Anfang der Drucknierenerweiterung
Beginning of the expansion of the kidney

1212th

Ende der Saugnierenerweiterung.
End of the suction kidney extension.

Claims

1. internal rotor gear pump for conveying fluids, preferably oil in gearboxes, pumps or internal combustion engines, with an internal rotor gear set, which is arranged in a pump housing ( 1 ) and is driven by a central shaft, the pump housing ( 1 ) by a on the pump housing and the inner rotor gear set adjacent cover ( 8 ) is completed, and with at least one in the pump housing running, in their end areas completely or partially covering the teeth of the inner rotor gear set supply (suction) and discharge (pressure -) Kidney ( 4 ) or ( 5 ), which are connected to the outflow or inflow to the consumer and are located in the lid ( 8 ) opposite the suction or pressure kidneys ( 4 ) or ( 5 ) suction - or pressure kidney extensions ( 9 ) or ( 10 ), with the outflow or inflow to the consumer only via the gaps between the teeth of the internal rotor gear set and the suction or pressure eren ( 4 ) or ( 5 ) are indirectly connected, characterized in that the pressure kidney extension ( 10 ) relative to the suction kidney extension ( 9 ) is reset in the direction of conveyance, so that the pressure kidney extension ( 10 ) covers the area of the teeth of the internal rotor gear set covered to a lesser extent than the opposing pressure kidney ( 5 ).

2. Internal rotor gear pump according to claim 1, characterized in that the pressure kidney extension ( 10 ) is designed increasingly narrowing in the conveying direction.

3. Internal rotor gear pump according to claim 1, characterized in that the distance between the end of the suction kidney extension ( 12 ) and the beginning of the pressure kidney extension ( 11 ) in the conveying direction is 0.5 to 1 times the tooth width of the inner rotor gear set more than that Distance between the end of the suction kidney ( 6 ) and the beginning of the pressure kidney ( 7 ) in the conveying direction.

4. internal rotor gear pump according to claim 1, characterized in that the pump in the cover ( 8 ) has only a pressure kidney extension ( 10 ), but no suction kidney extension ( 9 ).

5. internal rotor gear pump according to claims 1 to 4, characterized in that the suction and pressure kidneys ( 4 ) or ( 5 ), and the inflow and outflow channels to or from them in the cover ( 8 ) of the pump, the Suction and pressure kidney extensions ( 9 ) and ( 10 ), however, are in the pump housing ( 1 ).