DE19914167C2

DE19914167C2 - Innenzahnradpumpe mit Spielausgleich im Antriebsbereich

Info

Publication number: DE19914167C2
Application number: DE1999114167
Authority: DE
Inventors: Frank Lantermann
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: GB2349425A; DE19914167A1; GB2349425B; GB0007130D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten mit einem auf einer Antriebswelle sitzenden Innenrotor, wobei in der Antriebswelle eingelassene Mitnehmer an Flanken des Innenrotors anliegen und diesen antreiben.

Aus "Die Verbrennungskraftmaschine", Springer-Verlag, Wien, 1964, Band 11, S. 95, 96 ist eine Innenzahnradpumpe oder auch Eaton- Pumpe bekannt. Diese Pumpe arbeitet nach dem Verdrängerprinzip und besteht aus einem Außen- und Innenrotor. Der Außenrotor ist innen mit kreisförmigen Zahnflanken verzahnt, welche die Erzeugen den für die Zahnform des Innenrotors bilden. Der Innenrotor, der auf der Antriebswelle sitzt, hat einen Zahn weniger als der Außenrotor. Die beiden Rotoren berühren sich mit allen Zähnen dauernd im Wälzpunkt. Der Mittelpunkt des Innenrotors ist mit der halben Zahn tiefe exzentrisch zum Außenrotor versetzt. Bei der Bewegung der Rotoren werden auf der Saugseite die Pumpräume kontinuierlich ver größert, während auf der Druckseite der Vorgang umgekehrt verläuft.

Bei modernen selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmoto ren) ist es bekannt, Innenzahnradpumpen als Schmierölpumpen zu verwenden. Die Schmierölpumpe wird direkt von der Kurbelwelle an getrieben. Hierzu sind auf der Antriebswelle der Innenzahnradpumpe Mitnehmer eingelassen, die an Flanken des Innenrotors anliegen und diesen antreiben.

Aus Toleranz- und Montagegründen beträgt das radiale Kurbelwellen- Mitnehmer-Spiel etwa 1,5°. Aufgrund von Drehschwingungen der Kur belwelle und Zündschlag des der Ölpumpe nächsten Zylinders heben die Mitnehmer im Betrieb von der treibenden Flanke der Kurbelwellen- Ausfräsungen ab und stoßen an der rückwärtigen Flanke an, durchlaufen also das vorhandene Spiel. Als Folge der Rotor-Relativbewegung kommt es zu scheppernden, metallischen Geräuschen, Mitnehmerverschleiß und in Einzelfällen (abhängig von der Drehschwingungs-Resonanzlage) auch zu Rotorbrüchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit Spielausgleich im An triebsbereich zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Antriebswelle und dem Innenrotor zumindest ein in Drehrichtung an den Mitnehmern im Stillstand der Innenzahnradpumpe mit Spiel anliegendes Element angeordnet ist und daß das Spiel geringer als die Längenausdehnung des Elementes im Betrieb der Innenzahnrad pumpe ist.

Dies hat den Vorteil, daß im Stillstand, d. h. im kalten Zustand der In nenzahnradpumpe durch das Spiel eine einfache Montage möglich ist. Im Betrieb der Innenzahnradpumpe erwärmt sich das Element und führt dabei eine Längenausdehnung durch, wodurch automatisch das vorhandene Spiel kompensiert ist. Dabei ist die mit der Innenzahnrad pumpe geförderte Flüssigkeit ein Öl, insbesondere Schmieröl, und die Innenzahnradpumpe wird insbesondere als Schmierölpumpe für eine selbstzündende Brennkraftmaschine verwendet.

In bevorzugter Ausführungsform ist das Element ein Kunststoffele ment und es liegen zwei Kunststoffelemente im Stillstand der Innen zahnradpumpe beidseitig an den Mitnehmern mit Spiel an, d. h. die Mitnehmer sind von den Kunststoffelementen in Umfangsrichtung ein geschlossen. Selbstverständlich können auch entsprechend den je weiligen Anforderungen mehr als zwei Kunststoffelement und damit zusammenwirkende Mitnehmer vorgesehen sein. Die Anzahl hängt von der zu übertragenden Leistung (Moment) und der Längenaus dehnung ab, d. h. es muß eine ausreichende Fläche für den Spiel ausgleich vorhanden sein.

Vorteilhafterweise decken die Kunststoffelemente die Antriebswelle bis auf die Mitnehmer vollständig ab.

Zweckmäßigerweise sind zwei Mitnehmer diametral auf der Antriebs welle angeordnet und grenzen an zwei im Querschnitt halbkreisför mige Kunststoffelemente an.

Die Kunststoffelemente bestehen vorteilhafterweise aus PA (Poly amid) oder PE (Polyethylen). Es kann jedoch jeder Kunststoff oder auch andere nicht Kunststoffwerkstoff verwendet werden, der einen deutlich größeren Längenausdehnungskoeffizienten hat als Stahl.

Aus Montagegründen sind die Kunststoffelemente bevorzugt am In nenrotor befestigt, z. B. anvulkanisiert.

In bevorzugter Ausführungsform sind die Mitnehmer Scheibenfedern.

Dabei ist bevorzugt die Antriebswelle die Kurbelwelle der Brennkraft maschine.

Die nachfolgend beschriebene einzige Figur zeigt im Schnitt die Antriebswelle 1 mit aufgesetztem Innenrotor 2 einer Innenzahnradpumpe, die als Schmierölpumpe für eine selbstzündende Brennkraftmaschine verwendet wird. Die An triebswelle 1 ist dabei die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Die Drehrichtung ist mit dem Bezugszeichen 5 verdeutlicht.

Auf der Antriebswelle 1 ist konzentrisch der Innenrotor 2 aufgescho ben, der von der Antriebswelle 1 angetrieben wird. Die weiteren Teile der Innenzahnradpumpe, wie Außenrotor, Gehäuse etc. sind nicht gezeigt, entsprechen jedoch dem Stand der Technik.

Zum Antreiben des Innenrotors 2 (oder auch mehrerer Innenrotoren) sind auf der Antriebswelle 1 diametral zwei oder mehrere Mitnehmer 3 eingelassen und liegen jeweils an einer Flanke 4 des Innenrotors 2 an. Diese Mitnehmer 3 sind Scheibenfedern, die in Ausfräsungen der Antriebswelle 1 eingelassen sind. Zwischen der Antriebswelle 1 und dem Innenrotor 2 sind zwei im Querschnitt halbkreisförmige Kunst stoffelemente 6 angeordnet, die am Innenrotor 2 anvulkanisiert sind. Zwei Stellen, an denen die Kunststoffelemente 6 anvulkanisiert sind, sind beispielhaft mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Selbst verständlich können auch andere Befestigungsverfahren zur Anwen dung kommen.

Nicht gezeigt ist, daß die Kunststoffelemente 6 im Stillstand der Schmierölpumpe, d. h. bei kaltem Schmieröl, mit Spiel an den Mit nehmern 3 anliegen. Dieses Kaltspiel ist zur Montage des Innenrotors 2 auf der Antriebswelle 1 erforderlich.

Beim Start der Brennkraftmaschine ist das Schmieröl dickflüssiger, d. h. hat eine höhere Viskosität als im heißen Betriebszustand. Hier durch wird ein Abheben der Mitnehmer 3 von der Flanke 4 verhindert. Dies ist ungefähr bis zu einer Öltemperatur von 115°C der Fall.

Da die Kunststoffelemente (z. B. PA oder PE) einen größeren Län genausdehnungskoeffizienten haben als der umgebende Stahl der Antriebswelle 1 und des Innenrotors 2, erfolgt mit ansteigender Öl temperatur zunehmend ein Spielausgleich, bis bei Betriebstemperatur ein vollständiger Spielausgleich stattgefunden hat. Bei hohen Öl- und damit Bauteiltemperaturen können sich so die Mitnehmer 3 nicht mehr von der Flanke 4 lösen. Ein rückseitiges Anschlagen an der Gegenflanke ist ebenfalls unterbunden, wodurch ein automatischer Spielausgleich erfolgt ist.

Claims

1. Innenzahnradpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Schmierölpumpe für eine selbstzündende Brenn kraftmaschine, mit einem auf einer Antriebswelle (1) sitzenden Innenrotor (2), wobei in der Antriebswelle (1) eingelassene Mitnehmer (3) an Flanken (4) des Innenrotors (2) anliegen und diesen antreiben, dadurch Gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebswelle (1) und dem Innenrotor (2) zumindest ein in Drehrichtung (5) an den Mitneh mern (3) im Stillstand der Innenzahnradpumpe mit Spiel anliegendes Element angeordnet ist und daß das Spiel geringer als die Längen ausdehnung des Elementes im Betrieb der Innenzahnradpumpe ist.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Kunststoffelement (6) ist und daß zwei Kunststoffelemente (6) im Stillstand der Innenzahn radpumpe beidseitig an den Mitnehmern (3) mit Spiel anliegen.

3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffelemente (6) die An triebswelle (1) bis auf die Mitnehmer (3) vollständig abdecken.

4. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mitnehmer (3) diametral auf der Antriebswelle (1) angeordnet sind und an zwei im Querschnitt halb kreisförmigen Kunststoffelementen (6) angrenzen.

5. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffelemente (6) am Innen rotor (2) befestigt, z. B. anvulkanisiert sind.

6. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (3) Scheibenfedern sind.

7. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist.