DE102011011690A1

DE102011011690A1 - Verstellbare Flügelzellenpumpe mit einem Ausnehmungen aufweisenden Schieber

Info

Publication number: DE102011011690A1
Application number: DE102011011690A
Authority: DE
Inventors: Georg Zwickler; Herbert Schmitz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US20120213654A1; GB201201809D0; US8740592B2; CN102644590A; GB2488206A

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine verstellbare Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der sich in radialer Richtung erstreckende Lagernuten aufweist, in welchen relativ zu den Lagernuten verschiebbare Flügelplatten angeordnet sind, die Flügelzellenpumpe weiterhin aufweisend einen verstellbaren Schieber, der eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenfläche aufweist, wobei der Rotor dazu ausgestaltet ist, innerhalb des Schiebers um eine Rotationsachse antreibbar zu rotieren, wobei die Flügelplatten an der Innenfläche des Schiebers anliegen, wobei der Schieber weiterhin eine erste und eine zweite flächige Stirnfläche aufweist, sowie Ausnehmungen, welche sich außenumfänglich parallel zu den Stirnflächen erstrecken.

Description

Verstellbare Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der sich in radialer Richtung erstreckende Lagernuten aufweist, in welchen relativ zu den Lagernuten verschiebbare Flügelplatten angeordnet sind, die Flügelzellenpumpe weiterhin aufweisend einen verstellbaren Schieber, der eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenfläche aufweist, wobei der Rotor dazu ausgestaltet ist, innerhalb des Schiebers um eine Rotationsachse antreibbar zu rotieren, wobei die Flügelplatten an der Innenfläche des Schiebers anliegen.
Eine verstellbare Flügelzellenpumpe ist aus der DE 103 46 095 bekannt. Flügelzellenpumpen können als Förderpumpe für Kühl- bzw. Schmieröl in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Um die Förderleistung variieren zu können, kann bei verstellbaren Flügelzellenpumpen der Schieber verstellt werden. Dadurch wird die Exzentrizität des Rotors innerhalb des Schiebers verändert, wodurch ein pro Umdrehung gefördertes Volumen variiert werden kann.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, das Gewicht einer Flügelzellenpumpe zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß eine verstellbare Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der sich in radialer Richtung erstreckende Lagernuten aufweist, in welchen relativ zu den Lagernuten verschiebbare Flügelplatten angeordnet sind, die Flügelzellenpumpe weiterhin aufweisend einen verstellbaren Schieber, der eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenfläche aufweist, wobei der Rotor dazu ausgestaltet ist, innerhalb des Schiebers um eine Rotationsachse antreibbar zu rotieren, wobei die Flügelplatten an der Innenfläche des Schiebers anliegen, wobei der Schieber weiterhin eine erste und eine zweite flächige Stirnfläche aufweist, sowie Ausnehmungen, welche sich außenumfänglich parallel zu den Stirnflächen erstrecken.
Die Stirnflächen bilden eine axiale Begrenzung des Schiebers. Im montierten Zustand der Flügelzellenpumpe liegen die Stirnflächen flächig an Abdeckungen an. Die Ausnehmungen sind nutförmig an einer nach außen weisenden Seite des Schiebers angeordnet. Die Flügelplatten liegen mit einer außenliegenden, schmalen Kante an der Innenfläche des Schiebers an.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen an einem Stellhebel, an dem im montierten Zustand ein Verstellmittel zum Verstellen des Schiebers angreift, unterbrochen. Ein pro Umdrehung des Rotors gefördertes Volumen an Öl kann variiert werden, indem der Schieber verstellt wird. Die Lage des Rotors relativ zum Schieber bzw. zur Innenfläche des Schiebers wird dadurch verändert. Je größer die Exzentrizität des Rotors ist, desto größer werden die zwischen den Flügelplatten verbleibenden Freiräume, in denen Öl gefördert wird. Dadurch, dass die Ausnehmungen im Bereich des Stellhebels unterbrochen sind, kann der Stellhebel einteilig ausgebildet werden, so dass eine hohe Stabilität gewährleistet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen weiterhin an einem Anlenkpunkt, mit dem der Schieber verschwenkbar in einem Pumpengehäuse angeordnet werden kann, unterbrochen. Dadurch wird der Schieber im Bereich des Anlenkpunktes stabilisiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen an einem radial nach außen ragenden und zur Aufnahme einer Dichtleiste geeigneten Dichtsteg unterbrochen. Die Dichtwirkung der Dichtleiste kann dadurch nicht durch die Ausnehmungen beeinträchtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragt ein fluidleitender Pumpengehäuseabschnitt im montierten Zustand der Flügelzellenpumpe zumindest in einer Stellung des Schiebers in zumindest eine Ausnehmung hinein. Es wird durch die Ausnehmung Bauraum gewonnen, in den beispielsweise eine Ölleitung oder eine Befestigungseinrichtung angeordnet werden kann. Die Befestigungseinrichtung kann eine durch den Pumpengehäuseabschnitt hindurch geführte Schraube sein, die entsprechend den Ausnehmungen tangential an dem Schieber vorbei verläuft.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Flügelplatten radial innen über zumindest einen konzentrisch zum Schieber angeordneten Führungsring gehalten und gegen die Innenfläche des Schiebers gedrückt. Dadurch kann eine Flügelzellenpumpe geschaffen werden, in der die Flügelplatten reibungsarm und dennoch abdichtend an der Innenwand des Schiebers abgleiten. Der Führungsring kann relativ zum Schieber zwangsgeführt sein, er kann jedoch auch durch die Flügelplatten in Position gehalten werden.
Bevorzugt ist Verwendung der beschriebenen verstellbaren Flügelzellenpumpe zum Fördern von Öl in einem Verbrennungsmotor. In Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen kann die Drehzahl zwischen 300 Umdrehungen pro Minute und 8000 Umdrehungen pro Minute variieren. Der Bedarf an gefördertem Kühl- und Schmieröl steigt jedoch nicht linear mit der Drehzahl an. Es hat sich gezeigt, dass mit zunehmender Drehzahl der Volumenstrom an Öl bei ausreichender Kühl- und Schmierwirkung reduziert werden kann, wodurch Verluste vermieden werden können und somit Kraftstoff eingespart werden kann. Die Verstellung kann über die hier beschriebene Flügelzellenpumpe erfolgen.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der in einem Schieber rotierbar angeordnet ist,
2: in einer perspektivischen Darstellung einen Schieber mit außenumfänglich darin angeordneten Ausnehmungen, und
3: in einer schematischen Darstellung einen Schieber aus einer seitlichen Ansicht mit gestrichelt dargestellten Ausnehmungen.
In den Figuren sind gleiche oder funktionell gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist schematisch ein Ausschnitt einer Flügelzellenpumpe 1 mit einem in einem Pumpengehäuse 2 gelagerten Rotor 3 dargestellt. An dem Rotor 3 sind mehrere in Lagernuten 4 radial verschiebbar gelagerte Flügelplatten 5 angeordnet. Der Rotor 3 rotiert innerhalb eines Schiebers 6. Die Flügelplatten 5 werden über ober- und unterhalb des Rotors 3 angeordnete Führungsringe 16 dichtend an den Schieber 6 angedrückt. Dabei ist der Führungsring konzentrisch zu dem Schieber angeordnet. Der Schieber 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel um einen Anlenkpunkt 7 (siehe 2) drehbar gelagert. Der Schieber 6 kann über ein an einem Stellhebel 8 angreifendes, Verstellmittel 23 verstellt werden. Unter dem Rotor 3 und dem Schieber 6 ist eine Abdeckung 10 angeordnet, welche flächig am Rotor 3 bzw. am Schieber 6 anliegt. Im montierten Zustand ist das Pumpengehäuse 2 über eine nicht dargestellte obenliegende Abdeckung geschlossen. In der nicht dargestellten Abdeckung und der Abdeckungen 10 können Aussparungen zur axialen Zu- und Ableitung von Öl angeordnet sein. Durch das Verstellen des Schiebers 6 kann ein pro Umdrehung gefördertes Ölvolumen variiert werden.
2 zeigt einen Schieber 6 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Innenfläche 9. An der im Bild in die obere rechte Ecke weisenden Seite ist der Stellhebel 8 angeordnet. An der in die untere linke Ecke weisenden Seite ist ein als rundliche Aussparung ausgestalteter Anlenkpunkt 7 angeordnet. An dem Anlenkpunkt 7 kann ein in der Zeichnung nicht dargestellter, am Pumpengehäuse 2 angeordneter Bolzen eingreifen, wodurch eine Schwenkbarkeit des Schiebers 6 erreicht wird. Das Verschwenken kann über das am Stellhebel 8 angreifende Verstellmittel 23 gesteuert werden. An einer nach rechts weisenden Seite ist ein Dichtsteg 15 mit einer Dichtnut 17 angeordnet. In die Dichtnut 17 kann im montierten Zustand eine in 1 dargestellte Dichtleiste 18 angeordnet werden. Das Verstellmittel 23 kann auch eine einfache Feder sein, gegen die ein einstellbarer hydraulischer Steuerdruck wirkt.
An dem Schieber 6 sind außenumfänglich Ausnehmungen 11 angeordnet. Diese können nach einem Herstellungsprozess, beispielsweise einem Sinterprozess, in den Schieber 6 durch einen Fräsvorgang eingebracht werden. Dabei bleiben vorzugsweise wie in 2 dargestellt an einer ersten Stirnfläche 12 und an einer zweiten Stirnfläche 13 des Schiebers 6 Verdickungen 14 stehen. Die Verdickungen 14 sorgen für eine hohe Formstabilität des Schiebers 6 und erhöhen die Dichtbreite und somit den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe. Durch das Vorsehen von Ausnehmungen 11 am Schieber 6 wird das Gewicht des Schiebers 6 reduziert. Da Schieber 6 für Flügelzellenpumpen üblicherweise gesintert oder gegossen werden, ist das Erstellen von Hinterschneidungen (also nutartigen Ausnehmungen) in axialer Richtung erschwert. Aus diesem Grunde müssen die Ausnehmungen 11 in einem nachgeschalteten Fräsvorgang eingefräst werden.
Eine mögliche Werkzeugführungsbahn 15 für ein nicht dargestelltes Fräswerkzeug bezüglich eines Schiebers 6 zeigen gestrichelte Linien in 3. Entlang dieser Werkzeugführungsbahn kann ein die Ausnehmungen 11 erstellendes Fräswerkzeug geführt werden. Dabei kann das Fräswerkzeug die erwünschte Breite der Ausnehmung 11 in axialer Richtung aufweisen, so dass nur ein Arbeitsgang für jede Ausnehmung 11 notwendig ist. Die Ausnehmungen 11 sind ebenfalls gestrichelt dargestellt.
Weiterhin verdeutlicht 3, dass an dem Anlenkpunkt 7, an dem Stellhebel 8 und an einem Dichtsteg 15 die Ausnehmungen 11 in Umfangsrichtungen unterbrochen sind. Es hat sich gezeigt, dass das Gewicht des Schiebers 6 durch das Ausfräsen von Ausnehmungen 11 um 20 Prozent bis 30 Prozent reduziert werden kann, ohne die Stabilität und die Abdichtungseigenschaften des Schiebers 6 zu beeinträchtigen.
Noch einmal zurückverweisend auf 1 sei auf einen weiteren Aspekt der Erfindung hingewiesen. Durch die Ausnehmungen 11 kann eine platzsparende Anordnung umliegender funktioneller Elemente, wie beispielsweise eines Pumpengehäuseabschnitts 21 erreicht werden. Der Pumpengehäuseabschnitt 21 kann durch eine Außenwand 19 einer durch das Pumpengehäuse 2 verlaufenden Bohrung 20 gebildet sein. Die Bohrung 20 kann zur Aufnahme einer Befestigungseinrichtung für das Pumpengehäuse 2, aber auch zum Hindurchleiten von Öl dienen. Das Pumpengehäuse 2 kann dadurch kompakt aufgebaut werden.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als. Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Flügelzellenpumpe
2: Pumpengehäuse
3: Rotor
4: Lagernut
5: Flügelplatte
6: Schieber
7: Anlenkpunkt
8: Stellhebel
9: Innenfläche
10: Abdeckung
11: Ausnehmung
12: erste Stirnfläche
13: zweite Stirnfläche
14: Verdickungen
15: Dichtsteg
16: Führungsring
17: Dichtnut
18: Dichtleiste
19: Außenwand
20: Bohrung
21: Pumpengehäuseabschnitt
22: Pumpenrotationsachse
23: Verstellmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10346095 [0002]

Claims

Verstellbare Flügelzellenpumpe (1), mit einem Rotor (3), der sich in radialer Richtung erstreckende Lagernuten (4) aufweist, in welchen relativ zu den Lagernuten (4) verschiebbare Flügelplatten (5) angeordnet sind, die Flügelzellenpumpe (1) weiterhin aufweisend einen verstellbaren Schieber (6), der eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenfläche (9) aufweist, wobei der Rotor (3) dazu ausgestaltet ist, innerhalb des Schiebers (6) um eine Rotationsachse (22) antreibbar zu rotieren, wobei die Flügelplatten (5) an der Innenfläche (9) des Schiebers (6) anliegen, wobei der Schieber (6) weiterhin eine erste und eine zweite flächige Stirnfläche (12, 13) aufweist, sowie Ausnehmungen (11), welche sich außenumfänglich parallel zu den Stirnflächen (12, 13) erstrecken.
Verstellbare Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen (11) an einem Stellhebel (8), an dem im montierten Zustand ein Verstellmittel (23) zum Verstellen des Schiebers (6) angreift, unterbrochen sind.
Verstellbare Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen (11) an einem Anlenkpunkt (7), um welchen der Schieber (6) verschwenkbar in einem Pumpengehäuse (2) angeordnet werden kann, unterbrochen ist.
Verstellbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen (11) an einem radial nach außen ragenden und zur Aufnahme einer Dichtleiste (18) geeigneten Dichtsteg (15) unterbrochen sind.
Verstellbare Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei ein fluidleitender Pumpengehäuseabschnitt (21) im montierten Zustand des Schiebers (6) zumindest in einer Stellung der Flügelzellenpumpe (1) in zumindest eine Ausnehmung (11) hineinragt.
Verstellbare Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei ein Pumpengehäuseabschnitt (21) mit einer Bohrung (20) für eine Befestigungseinrichtung im montierten Zustand der Flügelzellenpumpe (1) zumindest in einer Stellung des Schiebers (6) in zumindest eine Ausnehmung (11) hineinragt.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Flügelplatten (5) radial innen mit zumindest einem konzentrisch zum Schieber (6) angeordneten Führungsring (16) gehalten und gegen die Innenfläche (9) des Schiebers (6) gedrückt werden.
Verwendung einer verstellbaren Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Fördern von Öl in einem Verbrennungsmotor.