EP2642073A2 - Pendelschieberpumpe - Google Patents
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- EP2642073A2 EP2642073A2 EP13155506.2A EP13155506A EP2642073A2 EP 2642073 A2 EP2642073 A2 EP 2642073A2 EP 13155506 A EP13155506 A EP 13155506A EP 2642073 A2 EP2642073 A2 EP 2642073A2
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- F04C2250/00—Geometry
- F04C2250/20—Geometry of the rotor
Definitions
- the present invention relates to a pendulum slider pump with a rotatably mounted inner rotor, which is connected by pendulum with an outer rotor, according to the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a use of such pendulum slide pump in a motor vehicle, and an inner rotor for such pendulum slide pump.
- volume-controlled pendulum slide pumps in internal combustion engines has long been state of the art, for example, to be able to easily adapt a flow rate and pressure of a fluid to be conveyed to the needs of the internal combustion engine.
- a disadvantage of the known pendulum slide pumps is in particular the high load of the inner rotor at particularly sensitive points, namely at a transition from a groove wall to a groove base or in the groove base itself.
- the pendulum are articulated mounted on the outer rotor and guided radially in the previously described grooves in the inner rotor.
- the present invention therefore deals with the problem of providing an improved embodiment for a pendulum vane pump of the generic type, which is improved in particular by an improved Design and characterized an increased life and increased resilience.
- the present invention is based on the general idea of a groove geometry, that is to modify a geometry of the radial guidance of a pendulum in an inner rotor or an outer rotor such that compared to previous groove geometries the load, especially in a transition from a groove bottom in the lateral groove walls / Groove edges, that is in the rounding area, can be significantly reduced.
- the pendulum slide pump according to the invention has for this purpose a rotating inner rotor, which is connected via said pendulum with an outer rotor.
- the pendulums are articulated mounted on the outer rotor and guided radially in an associated groove in the inner rotor or vice versa, in which case the grooves would be arranged in the outer rotor.
- the grooves each have two groove walls or groove flanks, which pass over a respective rounding area into a common groove base.
- the rounding area has variable groove radii and thus passes into the groove base and the groove walls with no or at least reduced curvature jump.
- Variable groove radii means that these groove radii are larger in the transition to the groove walls and the groove bottom than in between. That is, the groove wall passes over a large Nutenradius and thus a small curvature in the rounding area. Subsequently, the groove radius decreases towards the center of the rounding area, so that there the curvature increases.
- the production of the modified Nutengeometrie is manufacturing technology simple, for example, by means of a modified sintering implement feasible, with changes to the feet of the individual pendulum are not required, so that they can be taken over unchanged. Also, a depth of the respective groove can remain unchanged compared to previous groove depths, so that the inventive advantage of the significantly increased wear resistance can be achieved by a simple replacement of the inner rotor / outer rotor.
- the increased wear resistance are particularly the increase in fatigue strength and thus the life and the increase in the performance of the composite between a drive shaft and the respective inner rotor and thus the transmittable torque.
- the transition from groove bottom over the rounding area in the associated groove wall is formed without change of direction of curvature.
- a uniform direction of curvature both in the region of the groove bottom and in the area given the transition to the rounding area or to the groove wall whereby the load can be further reduced and thus the life and wear resistance can be extended.
- the groove base has an elliptical shape, wherein a first radius of the elliptical groove base corresponds to approximately half of the groove width and a second radius to approximately 3/8 of the first radius. This also makes it possible to achieve significant increases in dynamic safety and durability.
- An inventive pendulum slide pump 1 has a rotatably mounted inner rotor 2, which is connected via pendulum 3 with an outer rotor 4 in connection.
- the drawn pendulum 3 is articulated mounted on the outer rotor 4 and guided in the radial direction in an associated groove 5 in the inner rotor 2.
- the pendulum 3 consists of a pendulum head 6 and a pendulum foot 7, wherein the pendulum head 6 is rotatably mounted on the outer rotor 4 and the pendulum foot 7 is mounted translationally adjustable in the groove 5 on the inner rotor 2.
- the pendulum head 6 of the pendulum 3 is rotatably mounted on the inner rotor 2 and the pendulum foot 7 can be translationally adjusted in a groove arranged on the outer rotor 4.
- the inner rotor 2 is produced as a part, in particular in one piece, for example in a sintering process.
- the in the Fig. 1 shown two colors has no meaning.
- the inner rotor 2 could also be constructed of several materials in layers.
- the pendulum slide pump 1 can be used, for example, to supply an internal combustion engine, not shown, with lubricant, for example oil, but alternatively it is also conceivable that it be used for other liquids to be conveyed, such as, for example, refrigerant, coolant or water.
- the groove 5 has two Nutenrow / Nutenflanken 8, which pass over rounding areas 9 in a common groove bottom 10. In a transition region groove wall 8, rounding area 9 and groove bottom 10, a locally existing curvature is shown as a striped plot. This goes from point A via B and C to point D. In the Fig. 2-5 are different Rotornutengeometrien and the respective curvature shown.
- the curvature is the derivative of the rolling curve, which results when the groove radii s and the groove bottom 10 as a curve.
- Derivation is the mathematical derivation of the rolling curve. This derivative corresponds to the curvature of the rolling curve. If the curvature is constant, as is the case for a circle with a fixed radius, the graph shows a constant long line s with envelope g, see Fig. 2b ). In points B and C according to the FIG. 2 the curvature jumps from a negative value to a positive one (or vice versa). Here, a curvature direction change 11 and a curvature jump 12 are present. The length of the stroke s indicates the size of the curve. at Fig.
- the envelope g at these two points B and C has a discontinuity in the form of a curvature jump 12. That is, the rolling curve is not curvature-continuous over the entire course of A over B and C to D. But in the subareas A to B, B to C and C to D, but not in the points B and C. At these points, Point B and C, the mechanical load of the inner rotor 2 is the largest during continuous operation, so that it can come here most likely to stress-induced fractures of the inner rotor 2. This represents the known state of the inner rotor 2.
- the local curvature can be measured by mechanical or optical measuring methods on each inner rotor 2 and can also be determined in most design programs. Complex calculations can be used to calculate possible load limits for different rolling curves. The findings gained lead to it Internal rotors 2 with new inventive geometry, which can expect a longer life of the pendulum slide pumps 1.
- the curvature direction change 11 has a negative effect, but the curvature jump 12, as the envelope g shows significantly smaller .
- the length of the stroke s 1 is significantly less than in Fig. 2b .
- the size s and thus the radius and the curvature here vary along the rolling curve, g is the envelope to it. It is noticeable that the region with the reverse curvature is significantly narrower and significantly smaller than in the Fig. 2 ,
- the rounding area 9 has variable Nutenradien s and these Nutenradien s in transition to the Nutencaren 8 and the Groove base 10 are larger than in between in the rounding region 9, this goes on without or with at least reduced curvature jump 12 in the groove base 10 and the groove walls 8 on.
- a first radius r 1 of the elliptical groove base 10 corresponds to approximately half of a groove width b (see FIG. Fig. 4 above), whereas a second radius r 2 corresponds to approximately half of the first radius r 1 .
- the first radius r 1 corresponds to approximately half of the groove width b and the second radius r 2 corresponds approximately to 3/8 of the first radius r 1 . This gives the elliptical shape a much flatter shape.
- the rounding areas 9 and the groove base 10 are formed curvature-continuous, such as in the embodiment in the Fig. 2 and 3 ,
- the rounding region 9 has variable groove radii s and is designed such that it merges into the groove base 10 and / or the groove walls 8 without or with at least a reduced curvature jump 12 and that the groove radii s in the transition to the groove walls 8 and the Groove bottom 10 are larger than in between.
- the groove base 10 also has an elliptical shape, that is also a curvature continuous contour, which in turn no change of direction of curvature 11 in the groove base 10 is present.
- no curvature jump 12 in the points B and C at the junction of the rounding 9 to the groove base 10 is present.
- the range of transition of the groove walls 8 to the rounding areas 9, that is, in the points A and D was not optimized with respect to the curvature continuity, but this is also possible there and possibly useful. In practice, not so high loads have occurred in points A and D, so that there is virtually no risk of breakage of the inner rotor 2 there. For these transitions, it is completely sufficient if the groove walls 8 pass so smoothly into the rounding areas 9 that the pendulums 3 of the pendulum slide pump 1 can slide over them almost without friction.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelschieberpumpe mit einem rotierend gelagerten Innenrotor, der über Pendel mit einem Außenrotor in Verbindung steht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung einer derartigen Pendelschieberpumpe in einem Kraftfahrzeug, sowie einen Innenrotor für eine solche Pendelschieberpumpe.
- Der Einsatz von mengengeregelten Pendelschieberpumpen bei Verbrennungsmotoren ist seit langem Stand der Technik, um beispielsweise eine Fördermenge und einen Druck eines zu fördernden Fluides an den Bedarf des Verbrennungsmotors leicht anpassen zu können.
- Aus der
DE 195 32 703 C1 ist beispielsweise eine derartige gattungsgemäße Pendelschieberpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, bekannt. - Nachteilig bei den bekannten Pendelschieberpumpen ist jedoch insbesondere die hohe Belastung des Innenrotors an besonders empfindlichen Stellen, nämlich an einem Übergang von einer Nutwand zu einem Nutengrund bzw. im Nutengrund selber. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind dabei die Pendel gelenkig am Außenrotor gelagert und radial in den zuvor beschriebenen Nuten im Innenrotor geführt.
- Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Pendelschieberpumpe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Konstruktion und dadurch eine erhöhte Lebensdauer sowie eine erhöhte Belastbarkeit auszeichnet.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken eine Nutengeometrie, das heißt eine Geometrie der radialen Führung eines Pendels in einem Innenrotor oder einem Außenrotor derart abzuändern, dass im Vergleich zu bisherigen Nutengeometrien die Belastung, insbesondere in einem Übergang von einem Nutengrund in die seitlichen Nutenwände/Nutenflanken, das heißt im Rundungsbereich, deutlich reduziert werden kann. Die erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe weist hierzu einen rotierend gelagerten Innenrotor auf, der über besagte Pendel mit einem Außenrotor in Verbindung steht. Die Pendel sind gelenkig am Außenrotor gelagert und radial in einer zugehörigen Nut im Innenrotor geführt oder umgekehrt, wobei dann die Nuten im Außenrotor angeordnet wären. Erfindungsgemäß weisen die Nuten jeweils zwei Nutenwände bzw. Nutenflanken auf, die über jeweils einen Rundungsbereich in einen gemeinsamen Nutengrund übergehen. Der Rundungsbereich besitzt variable Nutenradien und geht damit ohne oder mit zumindest reduziertem Krümmungssprung in den Nutengrund und die Nutenwände über. Variable Nutenradien bedeutet, dass diese Nutenradien im Übergang zu den Nutenwänden und zum Nutengrund größer sind als dazwischen. Das heißt die Nutenwand geht über einen großen Nutenradius und damit eine kleine Krümmung in den Rundungsbereich über. Anschließend verringert sich der Nutenradius zur Mitte des Rundungsbereichs hin, so dass dort die Krümmung ansteigt. Zum Nutengrund hin vergrößert sich der Nutenradius wieder, wodurch die Krümmung abnimmt und der Rundungsbereich ohne oder mit zumindest stark reduziertem Krümmungssprung in den Nutengrund übergeht. Vorzugsweise ist dabei kein Krümmungssprung im Übergang zwischen Nutengrund, Rundungsbereich und Nutenwand vorgesehen. Im Nutengrund selbst kann trotzdem noch ein, wenn auch reduzierter Krümmungsrichtungswechsel vorhanden sein, der sich jedoch nicht bis in den Rundungsbereich erstreckt. Durch das Vermeiden eines bisher im Übergang zwischen dem Nutengrund bzw. der Nutenwand und dem jeweiligen Rundungsbereich vorhandenen Krümmungssprungs kann die Belastung des Innenrotors bzw. des Außenrotors an besonders gefährdeten Stellen, das heißt insbesondere im Übergang vom Nutengrund/Nutenwand zum Rundungsbereich deutlich reduziert und dadurch die Lebensdauer des Innenrotors/Außenrotors und auch der Pendelschieberpumpe deutlich gesteigert werden. Die Herstellung der geänderten Nutengeometrie ist dabei fertigungstechnisch einfach, beispielsweise mittels eines geänderten Sinterwerkzeugs realisierbar, wobei Änderungen an den Füßen der einzelnen Pendel nicht erforderlich sind, so dass diese unverändert übernommen werden können. Auch eine Tiefe der jeweiligen Nut kann im Vergleich zu bisherigen Nutentiefen unverändert bleiben, so dass der erfindungsgemäße Vorteil der deutlich erhöhten Verschleißbeständigkeit durch einen einfachen Austausch des Innenrotors/Außenrotors erreicht werden kann. Von besonderem Vorteil neben der erhöhten Verschleißbeständigkeit sind besonders die Erhöhung der Dauerfestigkeit und damit der Lebensdauer sowie die Steigerung der Leistungsfähigkeit des Verbundes zwischen einer Antriebswelle und dem jeweiligen Innenrotor und damit dem übertragbaren Drehmoment.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Übergang von Nutengrund über den Rundungsbereich in die zugehörige Nutenwand ohne Krümmungsrichtungswechsel ausgebildet. In diesem Fall ist somit eine einheitlich Krümmungsrichtung sowohl im Bereich des Nutengrundes als auch im Bereich des Übergangs zum Rundungsbereich bzw. zur Nutenwand gegeben, wodurch die Belastung nochmals reduziert und damit die Lebensdauer und die Verschleißbeständigkeit verlängert werden können.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist der Nutengrund eine elliptische Form auf, wobei ein erster Radius des ellipsenförmigen Nutengrundes ca. der Hälfte der Nutenbreite und einer zweiter Radius ca. 3/8 des ersten Radius entspricht. Auch hierdurch lassen sich erhebliche Steigerungen der dynamischen Sicherheit bzw. der Lebensdauer erzielen.
- Mit der erfindungsgemäß abgeänderten Nutengeometrie ist es somit möglich, die Belastungen für einen Innenrotor einer Pendelschieberpumpe, insbesondere in dessen stark belasteten Bereichen signifikant zu reduzieren und dadurch die Lebenserwartung und die Verschleißbeständigkeit des Innenrotors deutlich zu erhöhen. Im übertragenen Sinne gilt das zuvor beschriebene sinngemäß selbstverständlich auch für Außenrotoren, bei denen die Pendel innen angelenkt sind.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
- Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe,
- Fig. 2a
- eine Nutengeometrie in einem Innenrotor der Pendelschieberpumpe nach dem Stand der Technik, mit lokal existierenden Krümmungen als Streifenplot,
- Fig. 2b
- ein Detail aus
Fig. 2a , - Fig. 3a
- eine Darstellung wie in
Fig. 2 , jedoch mit einer erfindungsgemäßen Nutengeometrie mit stark reduzierten Krümmungssprüngen am Übergang von Nutenwand/Nutengrund zum Rundungsbereich, - Fig. 3b
- ein Detail aus
Fig. 3a , - Fig. 4
- ein erfindungsgemäßer Innenrotor, bei dem der Nutengrund ohne Krümmungsrichtungswechsel mit sehr kleinem Krümmungssprung vom Nutengrund in den Rundungsbereich und mit reduziertem Krümmungssprung von der Nutenwand in den Rundungsbereich übergeht,
- Fig. 5
- eine alternative Ausführungsform zur
Fig. 4 ohne Krümmungsrichtungswechsel/Krümmungssprung im Bereich des Nutengrunds und des Rundungsbereichs, jedoch mit größerem Krümmungssprung von der Nutenwand zum Rundungsbereich. - Entsprechend der
Fig. 1 , weist eine erfindungsgemäße Pendelschieberpumpe 1 einen rotierend gelagerten Innenrotor 2 auf, der über Pendel 3 mit einem Außenrotor 4 in Verbindung steht. Der Übersichtlichkeitshalber sind dabei lediglich Ausschnitte des Außenrotors 4 und lediglich ein einziges Pendel 3 gezeichnet. Das gezeichnete Pendel 3 ist gelenkig am Außenrotor 4 gelagert und in radialer Richtung in einer zugehörigen Nut 5 im Innenrotor 2 geführt. Generell besteht das Pendel 3 aus einem Pendelkopf 6 und einem Pendelfuß 7, wobei der Pendelkopf 6 drehbar am Außenrotor 4 gelagert ist und der Pendelfuß 7 in der Nut 5 am Innenrotor 2 translatorisch verstellbar gelagert ist. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ausführungsform denkbar, bei welcher der Pendelkopf 6 des Pendels 3 drehbar am Innenrotor 2 gelagert ist und der Pendelfuß 7 in einer am Außenrotor 4 angeordneten Nut translatorisch verstellt werden kann. Der Innenrotor 2 wird als ein Teil, insbesondere einstückig, beispielsweise in einem Sinterverfahren hergestellt. Die in derFig. 1 dargestellte zwei Farbigkeit hat keine Bedeutung. Der Innenrotor 2 könnte allerdings auch aus mehreren Materialien in Schichten aufgebaut sein. - Die Pendelschieberpumpe 1 kann beispielsweise zur Versorgung eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors mit Schmierstoff, beispielsweise Öl verwendet werden, wobei alternativ auch vorstellbar ist, dass sie für andere zu fördernde Flüssigkeiten eingesetzt wird, wie beispielsweise Kältemittel, Kühlmittel oder Wasser. Die Nut 5 besitzt zwei Nutenwände/Nutenflanken 8, die über Rundungsbereiche 9 in einen gemeinsamen Nutengrund 10 übergehen. In einem Übergangsbereich Nutenwand 8, Rundungsbereich 9 und Nutengrund 10 ist eine lokal existierende Krümmung als Streifenplot dargestellt. Diese geht vom Punkt A über B und C zum Punkt D. In den
Fig. 2-5 sind dabei verschiedene Rotornutengeometrien und die jeweilige Krümmung dargestellt. Die Krümmung ist dabei die Ableitung der Abrollkurve, die sich ergibt wenn man die Nutenradien s und den Nutengrund 10 als eine Kurve auffasst. Bei der Ableitung handelt es sich um die mathematische Ableitung der Abrollkurve. Diese Ableitung entspricht der Krümmung der Abrollkurve. Ist die Krümmung konstant, wie dies bei einem Kreis mit festem Radius der Fall ist, so ist in dem Schaubild ein konstant langer Strich s mit Einhüllender g zu sehen, sieheFig. 2b ). In den Punkten B und C gemäß derFigur 2 springt die Krümmung von einem negativen Wert auf einen positiven (oder umgekehrt). Hier sind ein Krümmungsrichtungswechsel 11 und ein Krümmungssprung 12 vorhanden. Die Länge des Strichs s zeigt die Größe der Krümmung an. BeiFig. 2b springt im Punkt B, C die Krümmung, weil einfach an der Stelle der kreissegmentförmige Rundungsbereich in den kreissegmentförmigen Nutengrund 10 übergeht, wobei sich in den Punkten B und C die Krümmungsrichtung umkehrt. Daher weist die Einhüllende g an diesen beiden Punkten B und C eine Unstetigkeit in Form eines Krümmungssprungs 12 auf. D.h. die Abrollkurve ist nicht krümmungsstetig über den gesamten Verlauf von A über B und C nach D. Wohl aber in den Teilbereichen A bis B, B bis C und C bis D, aber eben nicht in den Punkten B und C. An diesen Stellen, Punkt B und C, ist bei Dauerbetrieb die mechanische Belastung des Innenrotors 2 am größten, so dass es hier am ehesten zu belastungsbedingten Brüchen des Innenrotors 2 kommen kann. Dies stellt den bekannten Zustand des Innenrotors 2 dar. - Die lokale Krümmung (Abrollkurve) kann durch mechanische oder optische Messverfahren an jedem Innenrotor 2 gemessen werden und sie kann ebenfalls in den meisten Konstruktionsprogrammen bestimmt werden. Durch aufwendige Berechnungen lassen sich mögliche Belastungsgrenzen für verschiedene Abrollkurven berechnen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse führen zu Innenrotoren 2 mit neuer erfinderischer Geometrie, die eine höhere Lebensdauer der Pendelschieberpumpen 1 erwarten lassen.
- Betrachtet man die Nutengeometrie der Nuten 5, wie diese gemäß dem Stand der Technik (Prior Art) gemäß der
Fig. 2 ausgebildet sind, so kann man erkennen, dass im Bereich des Nutengrundes 10 an den Punkten B und C ein Krümmungsrichtungswechsel 11 und ein Krümmungssprung 12 vorhanden ist, der sich negativ auf die Verschleißbeständigkeit und die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Innenrotors 2 bzw. der zugehörigen Pendelschieberpumpe 1 auswirkt. Gleiches gilt auch für die Punkte A und D, also im Übergang zwischen den Nutenwänden 8 und dem sich anschließenden Rundungsbereich 9. Die Nut 5 gemäß derFig. 2 besitzt dabei in den Rundungsbereichen 9 tangentenstetige Radien s, wobei der Nutengrund 10 selbst leicht konvex zum Nuteninneren gewölbt ist. - Um die Lebensdauer der Pendelschieberpumpe 1 erhöhen zu können, sind die Nuten 5 beim erfindungsgemäßen Innenrotor 2 nach der
Fig. 3 im Rundungsbereich 9 mit variablen Radien s und damit auch variablen Krümmungen ausgebildet und mit einem ebenen, nicht gekrümmten Nutengrund 10. Auch hier ist der sich an sich negativ auswirkende Krümmungsrichtungswechsel 11 vorhanden, jedoch ist der Krümmungssprung 12, wie dies die Einhüllende g zeigt deutlich kleiner. In den Punkten B' und C' ist die Länge des Striches s1 deutlich geringer als inFig. 2b . Die Größe s und damit der Radius und die Krümmung variieren hier entlang der Abrollkurve, g ist die Einhüllende dazu. Dabei fällt auf, dass der Bereich mit umgekehrter Krümmung deutlich schmäler und deutlich kleiner ausfällt als in derFig. 2 . - Durch den Umstand, dass der Rundungsbereich 9 variable Nutenradien s aufweist und diese Nutenradien s im Übergang zu den Nutenwänden 8 und zum Nutengrund 10 größer sind als dazwischen im Rundungsbereich 9, geht dieser ohne oder mit zumindest reduziertem Krümmungssprung 12 in den Nutengrund 10 und die Nutenwände 8 über.
- Betrachtet man den erfindungsgemäßen Innenrotor 2 gemäß der
Fig. 4 , so ist hier der Übergang zwischen dem Nutengrund 10 und den Rundungsbereichen 9 ohne Krümmungsrichtungswechsel 11, jedoch mit einem geringfügigen Krümmungssprung 12 ausgebildet. In den Übergangspunkten B, C zwischen Nutengrund 10 und Rundungsbereich 9 ist kein Krümmungsrichtungswechsel 11 vorhanden, wodurch eine Steigerung einer dynamischen Sicherheit und damit auch der Lebensdauer im Vergleich zu einem gemäß derFig. 1 dargestellten Innenrotor 2 erreicht werden kann. Die gesamte Abrollkurve von A über B, C zu D weist dabei keinen Krümmungsrichtungswechsel 11 auf, lediglich einen kleinen Krümmungssprung 12 in den Punkten B und C. Im Übergang zwischen dem Rundungsbereich 9 und den Nutenwänden 8 ist der Krümmungssprung 12 jedoch größer als beim Ausführungsbeispiel nachFig. 3 . Ein erster Radius r1 des ellipsenförmigen Nutengrunds 10 entspricht dabei ca. der Hälfte einer Nutenbreite b (vgl.Fig. 4 oben), wogegen ein zweiter Radius r2 in ca. der Hälfte des ersten Radius r1 entspricht. In einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elliptischen Nutengrundes 10 entspricht der erste Radius r1 ca. der Hälfte der Nutenbreite b und der zweite Radius r2 ca. 3/8 des ersten Radius r1. Hierdurch bekommt die elliptische Form eine deutliche flachere Gestalt. - Betrachtet man den erfindungsgemäßen Innenrotor 2 gemäß der
Fig. 5 , so ist hier der Übergang zwischen dem Nutengrund 10 und den Rundungsbereichen 9 ohne Krümmungsrichtungswechsel 11 und ohne Krümmungssprung 12 ausgebildet. In den Übergangspunkten B, C zwischen Nutengrund 10 und Rundungsbereich 9 ist kein Krümmungsrichtungswechsel 11 und auch kein Krümmungssprung 12 vorhanden, wodurch ebenfalls eine Steigerung einer dynamischen Sicherheit und damit auch der Lebensdauer im Vergleich zu einem gemäß derFig. 1 dargestellten Innenrotor 2 erreicht werden kann. Die gesamte Abrollkurve von A über B, C zu D weist dabei wiederum keinen Krümmungsrichtungswechsel 11 auf. Im Übergang zwischen dem Rundungsbereich 9 und den Nutenwänden 8 ist der Krümmungssprung 12 jedoch deutlich größer als beim Ausführungsbeispiel nachFig. 3 und4 . In allen Ausführungsbespielen sind die Rundungsbereiche 9 und der Nutengrund 10 dabei krümmungsstetig ausgebildet, wie beispielsweise bei den Ausführungsform in denFig. 2 und3 . Erfindungswesentlich ist jedoch, dass der Rundungsbereich 9 variable Nutenradien s aufweist und derart ausgebildet ist, dass er ohne oder mit zumindest reduziertem Krümmungssprung 12 in den Nutengrund 10 und/oder die Nutenwände 8 übergeht und dass die Nutenradien s im Übergang zu den Nutenwänden 8 und zum Nutengrund 10 größer sind als dazwischen. - Bei dem gemäß der
Fig. 5 dargestellten Innenrotor 2 weist der Nutengrund 10 ebenfalls eine elliptische Form auf, das heißt ebenfalls eine krümmungsstetige Kontur, wodurch wiederum kein Krümmungsrichtungswechsel 11 im Nutengrund 10 vorhanden ist. Zudem ist auch kein Krümmungssprung 12 in den Punkten B und C am Übergang der Rundungsbereiche 9 zum Nutengrund 10 vorhanden. - Betrachtet man die Ausführungsformen gemäß den
Fig. 3 bis 5 , so lässt sich eine deutliche Steigerung der statischen und dynamischen Sicherheit der Ausführungsformen in Bezug auf die Ausführungsform nachFig. 2 beobachten, wobeiFig. 2 die Basis darstellt. Die höchste Steigerung kann mit der Ausführungsform nach denFig. 4 und 5 erzielt werden. - In den dargestellten Figuren wurde der Bereich des Übergangs der Nutenwände 8 zu den Rundungsbereichen 9, das heißt in den Punkten A und D nicht in Bezug auf die Krümmungsstetigkeit optimiert, dies ist dort aber ebenso möglich und gegebenenfalls sinnvoll. In der Praxis sind in den Punkten A und D nicht so hohe Belastungen aufgetreten, so dass die Gefahr eines Bruchs des Innenrotors 2 dort quasi nicht gegeben ist. Für diese Übergänge reicht es vollkommen aus, wenn die Nutenwände 8 so glatt in die Rundungsbereiche 9 übergehen, dass die Pendel 3 der Pendelschieberpumpe 1 nahezu reibungslos darüber gleiten können.
- Alles in allem lässt sich somit feststellen, dass mittels der erfindungsgemäß abgeänderten Nutengeometrie eine deutlich erhöhte dynamische Sicherheit und damit eine deutlich erhöhte Lebensdauer der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe 1 erzielt werden kann, ohne dass hierfür andere Bauteile der erfindungsgemäßen Pendelschieberpumpe 1, beispielsweise Pendel 3, in irgendeiner Weise geändert werden müssten.
Claims (7)
- Pendelschieberpumpe (1) mit einem rotierend gelagerten Innenrotor (2), der über Pendel (3) mit einem Außenrotor (4) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Pendel (3) gelenkig am Außenrotor (4) gelagert und radial in einer zugehörigen Nut (5) im Innenrotor (2) geführt sind, oder umgekehrt,- dass die Nuten (5) jeweils zwei Nutenwände (8) aufweisen, die über jeweils einen Rundungsbereich (9) in einen gemeinsamen Nutengrund (10) übergehen,- dass der Rundungsbereich (9) variable Nutenradien (s) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er ohne oder mit zumindest reduziertem Krümmungssprung (12) in den Nutengrund (10) und/oder die Nutenwände (8) übergeht,- dass die Nutenradien (s) im Übergang zu den Nutenwänden (8) und zum Nutengrund (10) größer sind als dazwischen. - Pendelschieberpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Übergang vom Nutengrund (10) zur Nutenwand (8) ohne Krümmungsrichtungswechsel ausgebildet ist. - Pendelschieberpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nutengrund (10) eine elliptische Form aufweist. - Pendelschieberpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Radius (r1) des ellipsenförmigen Nutengrunds (10) ca. der Hälfte der Nutenbreite (b) und ein zweiter Radius (r2) ca. der Hälfte des ersten Radius (r1) entspricht. - Pendelschieberpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Radius (r1) des ellipsenförmigen Nutengrunds (10) ca. der Hälfte der Nutenbreite (b) und ein zweiter Radius (r2) ca. 0,375 des ersten Radius (r1) entspricht. - Innenrotor (2) oder Außenroter (4) für eine Pendelschieberpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nut (5) zwei Nutenwände (8) aufweist, die über jeweils einen Rundungsbereich (9) in einen gemeinsamen Nutengrund (10) übergehen, wobei der Rundungsbereich (9) variable Nutenradien (s) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er ohne oder mit zumindest reduziertem Krümmungssprung (12) in den Nutengrund (10) und/oder die Nutenwände (8) übergeht und wobei die Nutenradien (s) im Übergang zu den Nutenwänden (8) und zum Nutengrund (10) größer sind als dazwischen.
- Verwendung einer Pendelschieberpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor oder einem Hybridantrieb oder einem Elektroantrieb.
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