DE4441522A1 - Schmiermittelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine am Außenrotor angetriebene Schmier­ mittelpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrie­ benen Gattung.

Solche Schmiermittelpumpen sind bekannt und enthalten im all­ gemeinen ein Gehäuse, das als feststehendes Bauteil Einrichtun­ gen für die Schmiermittelzu- und -abfuhr aufweist und zusammen mit einem Deckel, der auf der Seite eines Antriebsrades aufge­ setzt wird, die Pumpe nach außen hin zu allen Seiten ab­ schließt. Nachteiligerweise haben solche Pumpen wegen der vor­ genannten Konstruktion des metallischen Gehäuses ein verhält­ nismäßig hohes Gewicht, das die sich mit der heutzutage ange­ strebten Leichtbauweise für Kraftfahrzeuge kaum vereinbaren läßt. Weiterhin nachteilig wirkt sich bei gattungsgemäßen Pum­ pen der Umstand aus, daß es oft nicht zu vermeiden ist, daß rotierende Bauteile der Pumpe im Gehäuse gelagert werden müs­ sen, wodurch Reibung und damit Energie bzw. Kraftstoffverbrauch ansteigen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 03 773 A1 ist eine am Außenrotor angetriebene Pumpe bekannt, die ein becherförmi­ ges innenverzahntes Antriebsrad aufweist, welches den Außen­ rotor der Pumpe ganz aufnimmt und zusammen mit einer an einem Gleitlager am Gehäuse der Pumpe gelagerten Flanschplatte ein­ schließt. Der Nachteil dieser Pumpe besteht wiederum darin, daß an den Lagerstellen des Endflansches Reibung am Gehäuse auf­ tritt und das, den Außenrotor völlig aufnehmende becherförmige Antriebsrad das Gesamtgewicht der Pumpe wesentlich erhöht.

Auch aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 32 43 067 A1 ist eine Innenläuferzahnradölpumpe für Kraftfahrzeugverbrennungs­ motoren bekannt, welche ein schweres, die beiden Rotoren völlig umschließendes Gehäuse aufweist.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 41 23 190 A1 beschreibt eine am Außenrotor angetriebene Pumpe, die in einem Antriebsrad oder in einer Umlenkrolle des Verbrennungsmotors angeordnet ist; der Außenrotor ist vom Antriebsrad bzw. der Umlenkrolle angetrieben. Wiederum zeigt sich bei der hier beschriebenen Pumpe der Nachteil, daß der Außenrotor völlig vom Antriebsrad umgeben ist, wobei er mittels einer Umlaufdichtung an einem feststehenden Teil gelagert ist, eine Konstruktion, die wieder­ um hohes Gewicht und große Reibungsverluste mit sich bringt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine am Außen­ rotor angetriebene Schmiermittelpumpe zur Verfügung zu stellen, welche die obigen Nachteile vermeidet und ein möglichst gerin­ ges Gewicht hat sowie Reibungsverluste minimiert.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Bei der erfindungsgemäßen Schmiermittelpumpe bildet der Außen­ rotor zusammen mit dem Antriebsrad den äußeren Abschluß des pumpseitigen Teils der Schmiermittelpumpe.

Durch diese Konstruktion wird die Ausbildung eines die Pumpe völlig umgebenden Gehäuses oder eines den Außenrotor aufnehmen­ den becherförmigen Antriebsrades unnötig, da der Außenrotor, der fest mit dem Antriebsrad verbunden ist, die Pumpe selbst nach außen begrenzt und damit in einer wesentlichen Eigenschaft die Funktion des Gehäuses selbst übernimmt.

Das Antriebsrad muß vorteilhafterweise nur noch so groß und aufwendig gestaltet werden, daß es zusammen mit dem Außenrotor einen dichten äußeren Abschluß der Pumpe bildet, was eine merk­ liche Gewichtsersparnis der Pumpe mit sich bringt.

Das gattungsgemäße Pumpen nach außen abschließende Gehäuse kann auf einen Schmiermittelführungsteil reduziert werden, der glei­ tend mit dem Außenrotor abdichtet, wodurch wiederum Gewicht eingespart werden kann.

Reibung tritt bei der erfindungsgemäßen Schmiermittelpumpe nicht mehr zwischen dem Antriebsrad und einem feststehenden Teil der Pumpe auf, sondern, was den Außenrotor betrifft, le­ diglich an dessen Gleitfläche am Schmiermittelführungsteil. Die lose Lagerung des Innenrotors auf einem Bund des Trägerab­ schnittes bewirkt, daß zwischen dem Antriebsrad und dem Innen­ rotor die Reibung auf den Wert, der bei Differenzdrehzahl ent­ steht, reduziert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schmiermittelpumpe können das Antriebsrad und der Außenrotor einteilig ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglich­ keit, das Antriebsrad und den Außenrotor zweiteilig auszubilden und reib- oder formschlüssig miteinander zu verbinden. Hierbei kann der Außenrotor im Preßsitz mit seiner Außenfläche in einem Innenabsatz des Antriebsrades gelagert werden. Ferner sind eine Schweißverbindung sowie Stift- oder Bolzenverbindungen zwischen Antriebsrad und Außenrotor denkbar.

Der Anschluß des Außenrotors an die Außenwand des Schmiermit­ telführungsteil kann vorteilhafterweise dadurch realisiert werden, daß der Außenrotor mit seiner von dem Antriebsrad abge­ wandten Stirnfläche an der dem Antriebsrad zugewandten Stirn­ fläche an der Außenwand des Schmiermittelführungsteils anliegt und damit sowohl den Schmiermittelzuführungsraum als auch den Schmiermittelabführungsraum gleitend nach außen abdichtet. Die Reibung zwischen den Stirnflächen kann durch geeignete Ausbil­ dung der Oberflächen gering gehalten werden, wobei die Dichtig­ keit an diesen Flächen für Pumpen ausreicht, die z. B. in einer Ölwanne angeordnet sind.

Um die Dichtigkeit an den oben genannten Flächen weiter zu erhöhen und somit Leckagen im Druckteil der Pumpe sowie Luft­ ansaugung im Saugteil der Pumpe zu vermeiden, besteht die Mög­ lichkeit, zwischen den Stirnflächen des Außenrotors und der Außenwand des Schmiermittelführungsteils eine umlaufende Dich­ tung anzuordnen, was den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Schmiermittelpumpe noch erweitert.

Ein Überdruckventil am Schmiermittelführungsteil der erfin­ dungsgemäßen Pumpe kann Betriebsstörungen durch zu großen Druck vermeiden.

Das Antriebsrad kann bei einer bevorzugten Ausführungsform mittels einer Befestigungsschraube auf der das Antriebsrad im Trägerabschnitt stützenden Welle zentriert sein, was eine leicht wieder zu lösende Gesamthalterung der Pumpe darstellt, wenn die Welle sich, wie es bevorzugt der Fall sein wird, an der dem Antriebsrad abgewandten Seite des Trägerteils an diesem abstützt. Die Welle, die bevorzugt an zwei äußeren Laufflächen gleitend im Trägerteil gelagert ist, stellt mittels der Ausge­ staltung und der axialen Abmessungen dieser abgesetzten Gleit­ lager das Axialspiel des Pumpteils ein. Zur Fein- oder Nachein­ stellung können hierbei auch Scheiben verwendet werden. Es sind auch weitere, dem Fachmann bekannte Möglichkeiten zur drehfe­ sten, reib- oder formschlüssigen Lagerung und Zentrierung des Antriebsrades auf der Welle möglich.

Die Schmiermittelpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie üblich aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Alu­ minium aufgebaut sein.

Die äußerst geringe auftretende Reibung bei einer erfindungs­ gemäß ausgestalteten Schmiermittelpumpe erlaubt aber vorzugs­ weise auch einen Aufbau des Schmiermittelführungsteils aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, wie . . .

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung besteht auch der Pumpteil aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast, wie . . .

Vorteilhaft hierbei ist die weitere Gewichtsreduktion der Schmiermittelpumpe sowie die Möglichkeit, den Außenrotor mit dem Antriebsrad auf einfache Weise einteilig aus Kunststoff herstellen zu können.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der beiliegenden Figur an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine in einer Ölwanne 40 angeordnete erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Schmiermittelpumpe mit einem Schmiermittelführungsteil 10 und einem Pumpteil 20. Die Pumpe pumpt Schmiermittel durch einen Ansaugstutzen 11 in eine Schmiermittelzuführungskammer 12 und mittels des Rotorsatzes 22, 23 in eine Schmiermittelabführungskammer 16 und von dort über einen Auslaßstutzen 14 zum Verwendungsort.

Der ortsfeste Schmiermittelführungsteil 10 weist im wesentli­ chen einen Trägerabschnitt 13 und eine den äußeren Abschluß bildende Außenwand 12 auf. Im unteren Teils des Schmiermittel­ führungsteils 10 ist zwischen der Außenwand 12 und dem Träger­ abschnitt 13 ein Schmiermittelzuführungsraum 15 ausgebildet, in den das Schmiermittel über den Ansaugstutzen 11 eingesaugt wird.

Im wesentlichen radial dem Schmiermittelzuführungsraum 15 ge­ genüber liegt, ein Schmiermittelabführungsraum 16, ebenfalls von der Außenwand 12 und dem Trägerabschnitt 13 begrenzt. Aus dem Schmiermittelabführungsraum 16 wird das unter Druck stehen­ de Schmiermittel in den Auslaßstutzen 14 abgepumpt werden.

Der Trägerabschnitt 13 weist eine zentrische Bohrung auf, durch die eine Welle 30 (in der Zeichnung von rechts) eingeschoben werden kann, bis ein Endabsatz 32 der Welle 30 am Trägerab­ schnitt 13 anliegt. Die Welle 30 weist zwei abgesetzte Gleit­ sitze auf, mit denen sie in der zentralen Bohrung des Träger­ abschnitts 13 zentriert ist.

Im Bereich des dem Endabsatz 32 gegenüberliegenden Endes der Welle 30 ist diese über eine kurze axiale Länge nochmals im Durchmesser abgesetzt. Auf den hierdurch entstehenden Sitz der Welle 30 kann ein mit einer Zentralbohrung versehenes Antriebs­ rad 21 aufgesetzt werden, nachdem der Innenrotor 23 lose auf einen antriebsradseitigen Bund des Trägerabschnitts 13, der seine Lagerstelle bildet, aufgesetzt wurde. An einem inneren Absatz des Antriebsrades 21 ist der Außenrotor 22 befestigt. Diese Befestigung kann z. B., wie in der Figur dargestellt, mittels eines Preßsitzes erfolgen, aber auch durch andere reib- oder formschlüssige Verbindungsmethoden realisiert werden. Beim Aufsetzen des mit dem Antriebsrad 21 verbundenen Außenrotors 22 auf den oben genannten Wellenabschnitt kommen die freien Stirn­ flächen des Außenrotors 22 auf den freien Stirnflächen der Außenwand 12 des Schmiermittelführungsteils 10 zu liegen und dichten, nachdem das Antriebsrad 21 mittels der Schraube 31 auf der Welle 30 befestigt und zentriert wurde, sowohl Schmiermit­ telzuführungsraum 15 als auch Schmiermittelabführungsraum 16 gegen die Umgebung ab.

Das Axialspiel des Rotorsatzes 22, 23 kann bei dieser Konstruk­ tion durch eine geeignete Wahl der axialen Längen der Wellen­ absätze eingestellt werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Stirnflächen des Außenrotors 22 und der Außenwand 12 des Schmiermittelfüh­ rungsteils 10 eine Umlaufdichtung 24 eingesetzt, welche zufüh­ rungsseitig dazu dient, zu verhindern, daß zwischen den aufein­ andertreffenden Stirnflächen Luft in den Schmiermittelzufüh­ rungsraum 15 eingesaugt wird. Abfuhrseitig verhindert die Um­ laufdichtung 24 die Leckage des auf dieser Seite unter Druck stehenden Schmiermittels.

Der Innenrotor 23 weist außen einen Zahn weniger auf als die innere Verzahnung des Außenrotors 22, und bei der Rotation des Antriebsrades 21 wird so über die übliche Zahnradpumpen-Technik ein Unterdruck im Schmiermittelzuführungsraum 15 erzeugt, wo­ durch Schmiermittel über den Ansaugstutzen 11 in diesen einge­ saugt wird. Dieses Schmiermittel wird unter Druckanstieg beim Wälzvorgang von Innen- und Außenrotor 23, 22 in den Schmiermit­ elabführungsraum 16 gepumpt, aus dem es über den Auslaßstutzen 14 seinem Bestimmungsort zugeführt werden kann.

Ein Überdruckventil 18 schützt die Pumpe vor zu hohen Innen­ drücken und kann damit z. B. einer Zerstörung der Dichtung 24 entgegenwirken.

Als bevorzugte Materialien für den Schmiermittelführungsteil 10 und den Pumpteil 20 sind metallische Werkstoffe, insbesondere Aluminium geeignet. Es besteht jedoch hier auch die Möglich­ keit, den Schmiermittelführungsteil 10 aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast wie PA 4.6, PPS oder PA 6.6 GF 30 auszubilden. Auch der Pumpteil 20 kann aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast ausgebildet sind. Als bevorzugte Materialien kommen hierfür zum Beispiel RX 655 von der Fa. Vyncolit oder Ridurit von der Fa. Ringsdorf in Frage.

Claims (9)

1. Am Außenroter angetriebene Schmiermittelpumpe mit

• a) einem Schmiermittelführungsteil mit
  • a1) einem Ansaugstutzen (11),
  • a2) einer Außenwand (12),
  • a3) einem Trägerabschnitt (13),
  • a4) einem Auslaßstutzen (14),
  • a5) einem zwischen dem Trägerabschnitt (13) und der Außenwand (12) angeordneten, mit dem Ansaugstut­ zen (11) verbundenen Schmiermittelzuführungsraum (15), und
  • a6) einem zwischen dem Trägerabschnitt (13) und der Außenwand (12) angeordneten mit dem Auslaßstut­ zen (16) verbundenen Schmiermittelabführungsraum (16), und
• b) einem Pumpteil (20) mit
  • b1) einem Antriebsrad (21),
  • b2) einem innenverzahnten Außenrotor (22), und
  • b3) einem außenverzahnten Innenrotor (23), der einen Zahn weniger als der Außenrotor (22) hat,
    wobei der Außenrotor (22) und der Innenrotor (23) beim Wälzvorgang das Schmiermittel vom Schmiermittel­ zuführungsraum (15) in den Schmiermittelabführungs­ raum (16) pumpen, und
• c) einer das Antriebsrad (21) im Trägerabschnitt (13) stützenden Welle (30),
  gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• d) das Antriebsrad (21) ist fest mit dem Außenrotor (22) verbunden,
• e) das Antriebsrad (21) bildet zusammen mit dem Außen­ rotor (21) den pumpteilseitigen äußeren Abschluß der Schmiermittelpumpe, und
• f) der Innenrotor (22) ist lose auf einem Bund (17) des Trägerabschnittes (13) gelagert.

2. Schmiermittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Antriebsrad (21) und der Außenrotor (22) einteilig ausgebildet sind.

3. Schmiermittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Antriebsrad (21) und der Außenrotor (22) zweiteilig ausgebildet und reib- oder formschlüssig fest miteinander verbunden sind.

4. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Außenrotor mit seiner dem Antriebsrad (21) abgewandten Stirnfläche an der dem An­ triebsrad zugewandten Stirnfläche der Außenwand (12) des Schmiermittelführungsteils anliegt und dabei sowohl den Schmiermittelzuführungsraum (15) als auch den Schmiermit­ telabführungsraum (16) gleitend abdichtet.

5. Schmiermittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Stirnflächen von Außenrotor (22) und Außenwand (12) eine umlaufende Dichtung angeordnet ist.

6. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß am Schmiermittelführungsteil ein Überdruckventil (18) angebracht ist.

7. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad mittels einer Befestigungsschraube (31) auf der Welle zentriert ist.

8. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelführungsteil (10) und der Pumpteil (20) aus einem metallischen Werk­ stoff, insbesondere Aluminium aufgebaut sind.

9. Schmiermittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelführungsteil (10) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Thermo­ plast wie PA 4.6, PPS oder PA 6.6 GF 30 und/oder der Pump­ teil (20) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast wie RX 655 (Fa. Vincolit) oder Ridurit V 1017 (Fa. Ringsdorf) aufgebaut sind.