DE102011104049A1 - pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem Gehäuse mit einem Ein- und einem Auslass für das zu fördernde Fluid, einem drehbar innerhalb des Gehäuses angeordneten ersten Förderrotor, der mit zumindest einem Abschnitt des Gehäuses einen Förderraum ausbildet, wobei der erste Förderrotor auf einem Trägerelement (28) gelagert ist, das zur Verstellung der Fördermenge der Pumpe in axialer Richtung des ersten Förderrotors verschiebbar innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Die Pumpe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (28) einen Kern (30) aus einem duroplastischen Kunststoff und eine Deckschicht (32) aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist.The invention relates to a pump with a housing with an inlet and an outlet for the fluid to be conveyed, a first conveying rotor which is rotatably arranged within the housing and which forms a conveying space with at least one section of the housing, the first conveying rotor on a carrier element (28 ) is mounted, which is mounted to adjust the delivery rate of the pump in the axial direction of the first feed rotor within the housing. According to the invention, the pump is characterized in that the carrier element (28) has a core (30) made of a thermosetting plastic and a cover layer (32) made of a thermoplastic plastic.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe und insbesondere eine Schmiermittelpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse mit einem Ein- und einem Auslass für das zu fördernde Fluid, einem drehbar innerhalb des Gehäuse angeordneten ersten Förderrotor, der mit zumindest einem Abschnitt des Gehäuses einen Pumpenraum ausbildet, wobei der erste Förderrotor auf einem Trägerelement gelagert ist, das zur Verstellung der Fördermenge der Rotationspumpe in axialer Richtung des ersten Förderrotors verschiebbar innerhalb des Gehäuses gelagert ist.The invention relates to a pump and in particular a lubricant pump for a motor vehicle having a housing with an inlet and an outlet for the fluid to be conveyed, a rotatably disposed within the housing first conveyor rotor, which forms a pump space with at least a portion of the housing, wherein the first conveyor rotor is mounted on a support element, which is mounted for adjusting the flow rate of the rotary pump in the axial direction of the first conveyor rotor displaceable within the housing.
Für die Ölversorgung von Hubkolben-Verbrennungsmotoren werden nach derzeitigem Stand der Technik als Verdrängerpumpen arbeitende Zahnradpumpen eingesetzt. Bei diesen Ölpumpen sind in der Regel zwei Förderrotoren vorgesehene, die zahnradförmig ausgebildet sind und miteinander kämmen. Zumindest einer der Förderrotoren wird dabei rotierend von einem Elektromotor angetrieben. Durch die rotatorische Bewegung der beiden Förderrotoren wird das Öl von einer mit einem Einlass verbundenen Niederdruckseite der Pumpe durch einen zwischen den beiden Förderrotoren ausgebildeten Förderspalt auf die Hochdruckseite befördert.For the oil supply of reciprocating internal combustion engines working as positive displacement gear pumps are used according to the current state of the art. In these oil pumps usually two conveyor rotors are provided, which are gear-shaped and mesh with each other. At least one of the conveyor rotors is driven in rotation by an electric motor. Due to the rotational movement of the two conveying rotors, the oil is conveyed from a low-pressure side of the pump connected to an inlet to the high-pressure side by a conveying gap formed between the two conveying rotors.
Ölpumpen von Kraftfahrzeugen werden in der Regel in Abhängigkeit von der Drehzahl des mit Schmieröl zu versorgenden Verbrennungsmotors angetrieben, üblicherweise direkt oder über ein mechanisches Getriebe vom Motor. Die Drehzahl der Pumpe steigt dementsprechend mit der Drehzahl der Motors. Da Zahnradpumpen ein konstantes spezifisches Fördervolumen haben, d. h. pro Umdrehung bei jeder Drehzahl im wesentlichen die gleiche Ölmenge fördern, steigt das Fördervolumen proportional mit der Pumpendrehzahl und somit mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Der Bedarf eines Hubkolben-Verbrennungsmotors steigt bis zu einer gewissen Grenzdrehzahl ebenfalls in etwa proportional zur Motordrehzahl; oberhalb dieser Grenzdrehzahl ist der Anstieg des Schmiermittelbedarfs dagegen deutlich geringer als der Anstieg der Motorendrehzahl. Demnach fördern solche Ölpumpen nach dem Überschreiten der Grenzdrehzahl regelmäßig über Bedarf. Überschüssiges Schmieröl wird dann über einen Bypass wieder in die Ölwanne zurückbefördert. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass das Fördern von nicht benötigtem Schmieröl eine Energieverschwendung darstellt, die den Verbrauch des Kraftfahrzeugs unnötig erhöht. Um ein Fördern des Schmieröls über Bedarf zu vermeiden, wurden verstellbare Pumpen entwickelt, die weiterhin direkt oder indirekt von dem mit Schmieröl zu versorgenden Verbrennungsmotor angetrieben werden, die aber eine zusätzliche (zu der von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängigen Förderdrehzahl) Beeinflussung der Fördermenge ermöglichen.Automotive oil pumps are typically driven in response to the speed of the engine to be supplied with lubricating oil, usually directly or via a mechanical transmission from the engine. The speed of the pump increases accordingly with the speed of the motor. Since gear pumps have a constant specific delivery volume, i. H. per revolution at each speed promote substantially the same amount of oil, the delivery volume increases proportionally with the pump speed and thus with the speed of the engine. The demand of a reciprocating internal combustion engine also rises up to a certain limit speed also approximately proportional to the engine speed; By contrast, above this limit speed, the increase in the lubricant requirement is significantly lower than the increase in the engine speed. Accordingly promote such oil pumps after exceeding the limit speed regularly on demand. Excess lubricating oil is then returned to the sump via a bypass. It will be readily apparent that the delivery of unneeded lubricating oil is a waste of energy that unnecessarily increases the consumption of the motor vehicle. In order to avoid a conveying of the lubricating oil on demand, adjustable pumps have been developed, which are further driven directly or indirectly by the engine to be supplied with lubricating oil, but allow an additional (depending on the speed of the internal combustion engine delivery speed) influencing the flow rate.
Eine verstellbare Zahnradpumpe ist beispielsweise aus der
Der zweite Förderrotor bei der Pumpe gemäß der
Die Anforderungen an das Stellglied sind somit vielfältig. Zum einen müssen die Umfangsflächen der Seitenelemente sowie die den Förderrotor tragenden Flächen möglichst exakt gearbeitet sein, um einen reibungs- und geräuscharmen Lauf des Förderrotors auf dem Trägerelement bzw. des Trägerelements in dem Gehäuse zu erreichen. Gleichzeitig soll das Trägerelement möglichst leicht sein, um ein gutes Regelverhalten der Pumpe durch ein schnelles Ansprechen auf Änderungen des Verstelldrucks zu gewährleisten. Und schließlich soll das Trägerelement kostengünstig herstellbar sein.The requirements for the actuator are thus diverse. On the one hand, the peripheral surfaces of the side elements and the surfaces carrying the conveying rotor must be worked as accurately as possible in order to achieve a smooth and silent running of the conveying rotor on the carrier element or of the carrier element in the housing. At the same time, the support element should be as light as possible in order to ensure a good control behavior of the pump by quickly responding to changes in the adjustment pressure. And finally, the support element should be inexpensive to produce.
Die
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte gattungsgemäße Pumpe anzugeben. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Pumpe eine einfache Herstellbarkeit mit einem geringen Bauteilgewicht kombinieren.Based on this prior art, the invention was based on the object to provide an improved generic pump. In particular, the pump according to the invention is intended to combine simple manufacturability with a low component weight.
Diese Aufgabe wird durch eine Pumps gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by a pump according to independent claim 1. Advantageous embodiments of the pump according to the invention are the subject of the dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine gattungsgemäße Pumpe, wie sie beispielsweise aus der
Eine erfindungsgemäße Pumps weist ein Gehäuse mit einem Ein- und einem Auslass für ein zu förderndes Fluid und mindestens einen drehbar innerhalb des Gehäuses angeordneten (ersten) Förderrotor, der mit zumindest einem Abschnitt des Gehäuses einen Förderraum ausbildet, wobei der Förderrotor auf einem Trägerelement gelagert ist, der zur Verstellung der Fördermenge der Rotationspumpe in axialer Richtung (des Förderrotors) verschiebbar innerhalb des ersten Gehäuses gelagert ist. Erfindungsgemäß ist das Trägerelement aus einem Kern aus einem duroplastischen Kunststoff und einer Deckschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet.A pump according to the invention has a housing with an inlet and an outlet for a fluid to be conveyed and at least one rotatable within the housing (first) conveying rotor, which forms a conveying space with at least a portion of the housing, wherein the conveying rotor is mounted on a support member , which is mounted for adjusting the delivery rate of the rotary pump in the axial direction (of the delivery rotor) displaceable within the first housing. According to the invention, the carrier element is formed from a core of a thermosetting plastic and a cover layer made of a thermoplastic material.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer gattungsgemäßen Pumpe können zum einen die positiven Eigenschaften von duroplastischen und thermoplastischen Kunststoffen kombiniert werden. Duroplastische Kunststoffe weisen regelmäßig ein äußerst geringes Schwindungsverhalten auf, so dass eine mechanische Nachbearbeitung nicht erforderlich ist, um ein Trägerelement mit ausreichend exakten Abmessungen herzustellen. Der negative. Einfluss des Schwindungsverhaltens des thermoplastischen Kunststoffs hält sich dadurch in tolerierbaren Grenzen, dass dieser nur für eine dünne, vorzugsweise nicht mehr als 1 mm Stärke aufweisende Deckschicht eingesetzt wird. Dadurch kann ein Trägerelement hergestellt werden, dass vollständig ohne mechanische Nachbearbeitung mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden kann. Duroplastische Kunststoffe sind zudem preiswert, thermisch stabil und weisen einen relativ geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Gleichzeitig können die Vorteile des thermoplastischen Kunststoffs, insbesondere der gute bzw. gut auf den jeweiligen Reibungspartner einstellbare Reibungskoeffizient ausgenutzt werden. Dadurch kann eine reibungsarme Lagerung des Trägerelements in dem Gehäuse der Pumpe erzielt werden. Und schließlich kann das erfindungsgemäße Trägerelement vollständig aus Kunststoff bestehen, wodurch ein relativ geringes Bauteilgewicht erreicht werden kann.The inventive design of a generic pump, on the one hand, the positive properties of thermosetting and thermoplastic plastics can be combined. Duroplastic plastics regularly have an extremely low shrinkage behavior, so that a mechanical post-processing is not required to produce a support element with sufficiently accurate dimensions. The negative. Influence of the shrinkage behavior of the thermoplastic material keeps within tolerable limits that this is used only for a thin, preferably not more than 1 mm thick top layer. Thereby, a carrier element can be produced that can be manufactured completely without mechanical post-processing with the required accuracy. Thermosetting plastics are also inexpensive, thermally stable and have a relatively low coefficient of thermal expansion. At the same time, the advantages of the thermoplastic material, in particular the good or easily adjustable friction coefficient to the respective friction partner, can be exploited. As a result, a low-friction mounting of the carrier element in the housing of the pump can be achieved. And finally, the carrier element according to the invention can be made entirely of plastic, whereby a relatively low component weight can be achieved.
Das Gehäuse der Pumpe besteht vorzugsweise aus Metall (insbesondere einem Leichtmetall, wie z. B. Aluminium bzw. einer Legierung daraus oder auch aus Stahl), so dass weiterhin bevorzugt vorgesehen sein kann, dass der Reibungskoeffizient der thermoplastischen Deckschicht auf diesen Reibungspartner angepasst ist. Dadurch kann der Bewegungswiderstand bei der Verstellung des Förderrotors innerhalb der Pumpe möglichst klein gehalten werden, um im Ergebnis ein gutes Regelverhalten der Pumpe zu erhalten.The housing of the pump is preferably made of metal (in particular a light metal, such as aluminum or an alloy thereof or steel), so that further may preferably be provided that the friction coefficient of the thermoplastic cover layer is adapted to this friction partner. As a result, the resistance to movement during the adjustment of the delivery rotor within the pump can be kept as small as possible in order to obtain a good control behavior of the pump as a result.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe weist diese einen zweiten, drehbar gelagerten Förderrotor auf, der mit dem ersten Förderrotor zusammenwirkt, um den Förderraum in einen Hochdruck- und in einen Niederdruckraum zu unterteilen. Durch eine derartige Ausbildung einer solchen Pumpe kann ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.In a preferred embodiment of the pump according to the invention, this has a second rotatably mounted conveying rotor, which cooperates with the first conveying rotor to divide the conveying space into a high-pressure and a low-pressure chamber. By such a design of such a pump, a high efficiency can be achieved.
Dem gleichen Ziel dient eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform, wonach der erste und der zweite Förderrotor zahnradförmig ausgebildet sind und miteinander kämmen. Zudem kann dadurch erreicht werden, dass lediglich einer der Förderrotoren angetrieben wird und dieser dann durch das Kämmen mit dem anderen Förderrotor den zweiten selbst antreibt.The same purpose is served by a further preferred embodiment, according to which the first and the second conveying rotor are gear-shaped and mesh with each other. In addition, it can be achieved that only one of the conveyor rotors is driven and this then drives the second self by combing with the other conveyor rotor.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, den zweiten Förderrotor drehangetrieben auszubilden. Dadurch kann vermieden werden, dass in die konstruktiv relativ aufwendige verstellbare Lagerung des ersten Förderrotors noch eine Welle für den Drehantrieb integriert werden muss. Preferably, it may be provided to form the second conveyor rotor rotationally driven. In this way, it can be avoided that a shaft for the rotary drive still has to be integrated into the structurally relatively complicated adjustable mounting of the first conveyor rotor.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement den ersten Förderrotor in axialer Richtung zumindest einseitig, und besonders bevorzugt beidseitig umschließt. Dadurch kann die Größe des Förderraums auf die Breite des Förderrotors begrenzt werden, wodurch im Ergebnis ein hoher Wirkungsgrad der Pumpe erzielt wird.Furthermore, it can be provided that the carrier element surrounds the first conveying rotor in the axial direction at least on one side, and particularly preferably on both sides. As a result, the size of the delivery chamber can be limited to the width of the delivery rotor, as a result of which a high efficiency of the pump is achieved.
Der Förderrotor selbst ist dabei als Zahnrad ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel Stahl oder Aluminium.The conveyor rotor itself is designed as a gear and is preferably made of a metallic material, for example steel or aluminum.
Weiterhin kann vorgesehen sein, das Trägerelement durch elastische Mittel in Richtung der größten Fördermenge zu beaufschlagen. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Pumpe bei einem Ausfall einer vorzugsweise hydraulisch wirkenden Verstellvorrichtung zur axialen Verstellung des Trägerelements selbsttätig in Richtung eines maximalen Fördervolumens verstellt. Dadurch kann auch bei einem Ausfall der Verstellvorrichtung eine ausreichende Fluidversorgung, beispielsweise Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmieröl sichergestellt werden.Furthermore, it can be provided to act on the carrier element by elastic means in the direction of the largest flow rate. It can thereby be achieved that the pump automatically adjusts in the direction of a maximum delivery volume in the event of failure of a preferably hydraulically acting adjusting device for the axial adjustment of the carrier element. As a result, a sufficient fluid supply, for example, supply of an internal combustion engine with lubricating oil can be ensured even in case of failure of the adjustment.
Um das Gewicht des Trägerelements und somit der gesamten Pumpe weiter zu reduzieren, kann vorzugsweise vorgesehen sein, den Kern des Trägerelements zumindest in einem Abschnitt hohl auszubilden.In order to further reduce the weight of the carrier element and thus of the entire pump, it can preferably be provided that the core of the carrier element is hollow at least in one section.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. In the drawings shows:
Die
Die Verschiebung des Trägerelements
Das Trägerelement
Ein erfindungsgemäßes Trägerelement
Das erfindungsgemäße Trägerelement
Bei dem erfindungsgemäßen Trägerelement
Durch die Deckschicht
Durch einen Verzicht auf einen metallischen Kern
Zuletzt liegen die Materialkosten von duroplastischem Kunststoff regelmäßig deutlich unter dem von thermoplastischem Kunststoff, so dass auch dadurch die Herstellungskosten für das Trägerelement und folglich auch für die erfindungsgemäße Pumpe gering gehalten werden können.Finally, the material costs of thermoset plastic are regularly significantly lower than that of thermoplastic material, so that also by the manufacturing cost of the support element and consequently also for the pump according to the invention can be kept low.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Gehäusecasing
- 1212
- erster Förderrotorfirst conveyor rotor
- 1414
- zweiter Förderrotorsecond conveyor rotor
- 1616
- Trägerelementsupport element
- 1818
- Verstellkammeradjusting chamber
- 2020
- Schraubenfedercoil spring
- 2222
- Kammerchamber
- 2424
- Kerncore
- 2626
- Hülleshell
- 2828
- Trägerelementsupport element
- 3030
- Kerncore
- 3232
- Deckschichttopcoat
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006018124 A1 [0004, 0005, 0007, 0010] DE 102006018124 A1 [0004, 0005, 0007, 0010]
Claims (10)
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-
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WO2012171608A3 (en) | 2013-08-08 |
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