DE3013595A1

DE3013595A1 - Mechanische drehpumpe

Info

Publication number: DE3013595A1
Application number: DE19803013595
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Gilardini SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1980-10-23
Also published as: ES490517A0; ES8102644A1; FR2454003A1; GB2047349B; IT7967780A0; IT1118556B; GB2047349A

Description

DlPL-ING. HORST RÖSE -3- DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

Unsere Akten-Nr. 2969/3 Bad Gandersheim, 8. April 1980 GILARDINI S.p.Ä.

Mechanische Drehpumpe

Die Erfindung betrifft eine mechanische Drehpumpe ait zwei sich drehenden Elementen, die miteinander im Zustand gegenseitiger Berührung in Eingriff gelangen, wobei eines im Inneren des anderen angeordnet ist, bei der das äußere sich drehende Element und das andere sich drehende Element eine Vielzahl von Teilen aufweisen, die gegen die Innenseite bzw. gegen die Außenseite hinweisen, um den gegenseitigen Eingriff zu erzeugen, und in der die Anzahl der Teile des inneren Elementes wenigstens um eines kleiner ist als die Anzahl der Teile auf dem äußeren Element. Sie betrifft gleichzeitig auch ein Verfahren zur Herstellung der Pumpe.

Bei Pumpen der eingangs genannten Art besitzt das äußere sich drehende Element im allgemeinen einen inneren mit Zähnen versehenen Rand, der wenigstens einen Zahn mehr als die Anzahl der Zähne eines äußeren, mit Zähnen versehenen Rades aufweist, mit dem er in Eingriff steht, der einen Teil des inneren, sich drehenden Elementes bildet. Die Mittelpunkte der beiden sich drehenden Elemente fallen nicht zusammen, und das innere, sich drehende Element ist im allgemeinen koaxial mit einer Antriebswelle verbunden, die daher das innere Element und demzufolge auch das äußere Element mit einem Übersetzungsverhältnis in Drehung versetzt, welches eine Funktion des Unterschiedes der Anzahl der Zähne ist. Auf diese Weise werden zwischen den Zähnen des inneren und des äußeren Elementes Kammern gebildet, wobei diese Kammern in ihrem Volumen sich verändern, indem das Volumen sich progressiv vergrößert und dann verringert, und progressiv vor Ansaug- und Auslaßöffnungen vorbeilaufen, und so die Pumpwirkung ausführen. 030043/0847 ^

Um eine lange Lebensdauer der Pumpe zu erhalten, insbesondere im Hinblick auf die Oberflächen der beiden Elemente, die miteinander während der Drehung in Berührung stehen, werden die beiden Elemente durch ein Sinterverfahren hergestellt. Dies hat jedoch den Nachteil ziemlich hoher Herstellungskosten.

Dieser Nachteil ist besonders groß bei einer Massenproduktion, bei der die Pumpe relativ niedrige Gestehungskosten haben muß, und insbesondere bei der Ver-Wendung im Kraftfahrzeugwesen, bei dem auch eine relativ leise Betriebsweise wichtig ist, da dies den Grad des Komforts des Fahrzeugs erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Drehpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Nachteile bezüglich der Kosten vermieden sind und die insbesondere vorteilhaft auf dem Kraftfahrzeugsektor eingesetzt werden kann. Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Pumpe geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teile auf den sich drehenden Elementen gekrümmt nockenförmig ausgebildet sind und daß die sich drehenden Elemente mittels eines Stanzschrittes hergestellt sind.

Das Verfahren, mit dem eine derartige Pumpe vorteilhaft hergestellt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehenden Elemente durch Ausstanzen hergestellt werden und daß dem Stanzvorgang ein Schleifvorgang wenigstens einer Seitenfläche der rotierenden Elemente folgt.

JO Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere Verbesserungen sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die verschiedenen Stufen des Herstellungs- und Montageverfahrens und eine

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Ausgestaltung der damit erhaltenen Pumpe, die die Erfindung verkörpern, näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe.

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie U-II der Pumpe der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Anordnung der Pumpe gemäß der Fig. 2 in einem Kraftfahrzeugmotor in schematischer Darstellung.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1 und 2: Die erfindungsgemäße Pumpe umfaßt ein im wesentlichen becher- bzw. topfförmiges Hauptgehäuse 10 (vgl. Fig. 2), das vorzugsweise aus Spritzguß- oder Druckgußaluminium hergestellt ist und einea ringförmigen Rand 11 aufweist, der eine Vielzahl von Bohrungen 12 zur Befestigung des Gehäuses besitzt. Das Gehäuse besitzt ferner im Inneren eine kreisförmige Wand 13 mit ihrem Mittelpunkt bei Die äußere ringförmige Wand eines ersten sich drehenden Elementes 15 ruht drehbar auf der Wand 13 und besitzt die Form eines Ringes, wobei seine innere ringförmige Fläche von einer Vielzahl von alternierenden gleichen Abschnitten 17 mit dem Mittelpunkt ihres Umfanges bei 14 und von Abschnitten 18 bestimmt ist, welche Abschnitte 18 einen Umfang mit wesentlich kleinerem Radius und eine entgegengesetzt gerichtete Konvexität aufweisen, d. h. daß sie zum Mittelpunkt des Elementes 15 hingerichtet sind, wobei dieses eine im wesentlichen nockenförmig gekrümmte Form mit einer Vielzahl (bei dieser besonderen Ausgestaltung sieben) von Nocken 19 aufweist, welche Nocken durch jeweils einen zugehörigen Abschnitt 18 bestimmt sind. In dem Bereich, der innerhalb des ersten sich drehenden Elements 15 liegt, ist ein zweites sich drehendes Element 21 angeordnet, welches im wesentlichen radförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von nach außen verlaufenden Nocken 22 aufweist, die wenigstens um eines geringer in der Anzahl sind als die Anzahl der Nocken 19 (in diesem Falle sechs), wobei jede von

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einem Abschnitt 23 bestimmt ist, der einen Umfang mit einem geringeren Radius als der Radius der Abschnitte 18 und eine in entgegengesetzter Richtung weisende Wölbung besitzt, d. h., daß er von dem sich drehenden Element 21 nach außen weist. Die Nocken 22 haben entlang dem Umfang des sich drehenden Elementes den gleichen Abstand, und die Abschnitte 23 sind miteinander durch zugehörige Abschnitte 24 verbunden, die einen Umfang mit größeren Radius als der Radius der Abschnitte 23 und mit entgegengesetzt gerichteter Wölbung aufweisen, d. h., daß sie zur Innenseite des rotierenden bzw. sich drehenden Elementes 21 gerichtet sind. Die Nocken 22 sind paarweise auf einem maximalen Durchmesser des sich drehenden Elementes 21 angeordnet, und dieser Durchmesser ist im wesentlichen gleich der minimalen Entfernung in einer diametralen Ebene zwischen den einander gegenüberliegenden Abschnitten 17 und 18 des ersten sich drehenden Elementes 15. Die Abschnitte 23 der Nocken des zweiten sich drehenden Elementes 21 stehen in Verbindung mit den einander gegenüberliegenden Abschnitten 18 und 17 und mit anderen Abschnitten 18 des ersten sich drehenden Elementes 15, so daß zwischen dem ersten und dem zweiten sich drehenden Element 15 und 21 eine Vielzahl von Räumen 25 gebildet ist, die sich in ihrem Volumen ändern, wie im folgenden beschrieben wird.

In seinem mittleren Bereich besitzt das zweite Element 21 eine Öffnung 26, die einen nicht vollständig kreisförmigen Querschnitt besitzt insoweit, daß sie zwei Abschnitte 27 mit entgegengesetzter konkaver Ausformung besitzt, die mit entsprechenden Bereichen 28 mit gleichem Profil auf einer Antriebswelle 29, die in die öffnung 26 eingesetzt ist, in Eingriff stehen, welche öffnung 26 koaxial zu dem sich drehenden Element liegt (das sich drehende Element 21 und die Welle 29 besitzen die gleiche Achse, und dies ist durch das Bezugszeichen 30 markiert; sie liegt in einem Abstand von dem Mittelpunkt 14 des sich drehenden Elementes 15.

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Die sich drehenden Elemente 15 und 21 sind in ihrer Stellung in dem Hauptgehäuse 10 mittels einer Platte gehalten, die an dem Gehäuse 10 mittels Schrauben 33 befestigt ist und eine kreisförmige Öffnung 34 für den Durchtritt der Welle 29 besitzt. Im Zentrum der Grundplatte des Hauptgehäuses 10 ist eine Durchgangsöffnung 35 für den Durchtritt eines Abschnittes 36 der Welle mit größerem Durchmesser und in der Öffnung 35 auf dem Abschnitt 36 ist eine Verschlußdichtung 37 angeordnet. Auf der Seite bzw. zu der Seite der Durchgangsöffnung 35 in der Grundplatte des Hauptgehäuses 10 hin sind zwei Räume 39 und 40 gebildet, die in einer im wesentlichen spiegelbildlich angeordneten bzw. gespiegelten Lage bezogen auf eine diametrale Ebene durch das Gehäuse 10 angeordnet sind und einen Querschnitt aufweisen, der progressiv über einen Bogen von ungefähr 130° Grad sich verändert, und seitlich von einem ersten äußeren Abschnitt 41 mit einem Umfang, der einen etwas geringeren Radius als der Radius der Abschnitte 17 aufweist und koaxial dazu angeordnet ist, und von einem zweiten inneren Abschnitt 42 eines ümfanges, der nicht koaxial zu dem ersten Abschnitt 41 ausgerichtet ist, begrenzt bzw. bestimmt sind. Die Räume 39 und 40, die mit den Räumen 25 unterschiedlichen bzw. variablen Volumens (wie noch beschrieben wird) in Verbindung stehen, stehen Jeweils mit einer Einlaßöffnung bzw. Einlaßleitung 43 und einer Auslaßöffnung bzw. Auslaßleitung 44 in Verbindung, welche in dem Hauptgehäuse 10 gebildet sind und einen Endflansch 45 bzw. 46 aufweisen.

Das Verfahren zur Herstellung bzw. Montage der beschriebenen mechanischen Drehpumpe wird wie folgt ausgeführt:

Das erste und das zweite sich drehende Element 15 und 21 sind aus Streifen einer Platte einer geeigneten Länge, z. B« 4 bis 5 m, einer geeigneten Breite, z.B.

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leicht größer als der maximale Durchmesser der ersten und zweiten Elemente 15 und 21 und einer geeigneten Dicke, z. B. ca. 10 mm gebildet bzw. hergestellt. Diese Streifen werden dann automatisch durch Pressen gefördert, die mittels geeigneter Stanzwerkzeuge direkt das erste oder das zweite sich drehende Element 15 bzw. 21 ausstanzen. Die beiden Seitenflächen der Elemente 15 und 21 werden dann beschliffen, um die Seitenkanten zu schärfen, die von dem Stanzvorgang leicht abgerundet erzeugt sein können, Die sich drehenden Elemente 15 und 21 werden in das Gehäuse 10 eingesetzt, welches vorzugsweise durch Spritzguß in einem einzelnen Stück mit den Abteilungen bzw. Abschnitten oder Räumen 39 und 40 und den Leitungen 43 und 44 hergestellt werden kann, und werden axial von der Platte 32, die durch Schrauben 33 befestigt ist, verspannt. Die Pumpenanordnung kann dann auf der Welle 29 angebracht werden, so daß die Abschnitte 27 mit den Bereichen 28 der Welle 29 in Eingriff gelangen, wobei die Abschnitte 28 ebenfalls als Anschlagschultern für Positionierzwecke wirken. Das Gehäuse 10 wird dann mittels Halterungselementen, die durch die Bohrungen 12 eingesetzt sind, fixiert, und Ansaug- und Ausgangsleitungen (nicht gezeigt) werden dann an den Flanschen 45 und 46 für das zu befördernde Fluid bzw. die zu pumpende Flüssigkeit (vorzugsweise Öl) angeschlossen.

Wenn die Hauptwelle 29 in die Drehung versetzt wird, wird dadurch das Element 21 gedreht, welches ferner dafür sorgt, daß sich das Element 15 mit einem relativen Gleiten bzw. Schlupf zwischen den Elementen 15 und 21 dreht, so daß eine vollständige Umdrehung des Elementes 21 dafür sorgt, daß das Element 15 eine kleinere Drehung ausführt, und zwar entsprechend der Gleichung

(L-I) . 360° , L

worin L die Anzahl der Nocken 19 auf dem Element 15 und 1 die Anzahl der Nocken 22 auf dem Element 21 bedeuten.

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Λ.

Wenn eine Drehung der beiden Elemente 15 und 21 im Uhrzeigersinn mit ihrem relativen Schlupf betrachtet wird, dann entsteht, beginnend von dem unteren Bereich, ein progressiver Anstieg im Volumen der Räume 25 zwischen den Elementen 15 und 20, die, wenn sie vor dem Raum 29 durchwandern, ein Vakuum bzw. einen Unterdruck zum Ansaugen der Flüssigkeit aus der Leitung 43 erzeugen. Nachdem der obere Abschnitt durchlaufen ist, entsteht eine progressive Verringerung des Volumens der Abschnitte 25, die dann, wenn sie vor dem Raum 40 vorbeiwandern, einen Druckanstieg zur Förderung der Flüssigkeit hin zur Leitung 44 erzeugen.

Die beschriebene, gemäß dem Verfahren bzw. der Ausgestaltung der Erfindung konstruierte Pumpe besitzt verschiedene Vorteile. Da die beiden sich drehenden Elemente 15 und 21 aus einer gestanzten Platte hergestellt werden, werden zunächst sehr niedrige Herstellungskosten erreicht, und die Pumpe arbeitet auch sehr leise.

Im Hinblick hierauf führt der beschriebene Stanzschritt zu einer Oberflächenhärtung der seitlichen Kanten der sich drehenden Elemente 15 und 21, so daß keine weitere Wärmebehandlung erforderlich ist. Weil darüber hinaus diese Teile der Elemente 15 und 21, die miteinander periodisch in Eingriff gelangen, eine Nocken- oder Keulen- oder gekrümmte Form anstatt einer gezahnten Form haben, werden Räume 25 erreicht, die ein proportional größeres Volumen besitzen, so daß sie einen größeren Pumpendurchfluß bei gleichen äußeren Abmessungen bieten.

Diese aufgeführten Vorteile sind insbesondere und speziell wichtig bei einer Massenproduktion bzw. bei Anwendungen in Massenproduktionen, wie beispielsweise bei Anwendungen in Kraftfahrzeugen, und die Fig. 3 zeigt die Anwendung der Pumpe bei einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor 50. Die erfindungsgemäße Pumpe kann daher die Schmierölpumpe darstellen, und es ist in der Fig. 3 ge-

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-"/To-

zeigt, wie sie am vorderen Ende der Antriebswelle 51 angebracht ist, die damit die Pumpenantriebswelle 29 darstellt. Das Hauptgehäuse 10 wird dann an dem Motorblock 50 mittels Schrauben 52 befestigt, und der vom Gehäuse 10 vorstehende Teil 36 kann eine bekannte Riemenscheibe 53 für einen bekannten Antriebsriemen 54 für andere Elemente des Motors tragen. Die beschriebene Anordnung des Hauptpumpengehäuses 10 auf dem Motor 50 ist ferner besonders vorteilhaft insoweit, als sie eine direkte Kupplung der Pumpe mit der Antriebswelle 51 ermöglicht, ohne daß man Getriebe zur Steuerung der Verteilerwelle benötigt, auf der die Schmieröldruckpumpen der bekannten Art normalerweise festgekeilt sind. Die Verteilerwelle kann direkt an der Nockenwelle angekuppelt sein.

Das Hauptgehäuse 10 der erfindungsgemäßen Pumpe kann auf der Maschine 50 durch Austauschen einer Abdeckung angebracht oder eingesetzt werden, die normalerweise schon vorhanden ist und im wesentlichen die gleichen Abmessungen besitzt, so daß die Anwendung bzw. der Einbau nicht zu wesentlich höheren Gesamtabmessungen führt.

Selbstverständlich können Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

PatentanwäUe DIpl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

DlPL-ING. HORST RUSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE Unsere Akten-Nr. 2969/3 Bad Gandersheim, 8. April 1980 GILARDINI S.p.A. PATENTANSPRÜCHE

1. Mechanische Drehpumpe mit zwei sich drehenden Elementen, die miteinander im Zustand gegenseitiger Berührung in Eingriff gelangen, wobei eines im Inneren des anderen angeordnet ist, bei der das äußere sich drehende Element und das andere sich drehende Element eine Vielzahl von Teilen aufweisen, die gegen die Innenseite bzw· gegen die Außenseite hinweisen, um den gegenseitigen Eingriff zu erzeugen, und in der die Anzahl der Teile des inneren Elementes wenigstens um eines kleiner ist als die Anzahl der Teile auf dem äußeren Element, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile auf den sich drehenden Elementen (15,21) gekrümmt nockenförmig ausgebildet sind und daß die sich drehenden Elemente mittels eines Stanzschrittes hergestellt sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (19) des äußeren Elementes (15) durch erste Abschnitte eines Umfanges bestimmt sind, die aus zweiten Abschnitten eines inneren Umfanges des äußeren Elementes hervorgehen.

3. Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (22) auf dem inneren Element (21) durch erste Abschnitte eines Umfanges gebildet bzw. bestimmt sind, die aus zweiten Abschnitten eines Umfanges mit einer entgegengesetzten Krümmung hervorgehen.

4. Pumpe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Kraftfahrzeugmotor (50) eingesetzt ist.

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5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Hauptwelle (51) des Kraftfahrzeuges angreift.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Ende der Hauptwelle (51) angeordnet ist und einen äußeren, an der Außenseite des Motors (50) befestigten Körper aufweist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an Ansaug- und Auslaßleitungen zur Umwälzung des Schmieröls des Motors (50) angeschlossen ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehenden Elemente (15,21) durch Ausstanzen hergestellt werden und dem Stanzvorgang ein Schleifvorgang wenigstens einer Seitenfläche der rotierenden Elemente folgt.

Patentanwälte Dipl.-lng. Horst Rose Dipj.-Ing. Peter* KosqI

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