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Die Erfindung betrifft eine Gerotorpumpe mit einem Innenzahnrad und einem drehbar gelagerten Außenzahnrad, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden ist.
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Aus der japanischen Offenlegungsschrift
JP 2007 27 0678 A2 ist eine Gerotorpumpe mit einem Innenzahnrad und einem außen gelagerten Außenzahnrad bekannt, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden und mit Hilfe einer Kugellagereinrichtung radial gelagert ist. Aus der europäischen Offenlegungsschrift
EP 2 336 565 A1 ist eine elektrische Pumpeinheit mit einem Außenzahnrad und einem drehbar gelagerten Innenzahnrad bekannt, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gerotorpumpe mit einem Innenzahnrad und einem drehbar gelagerten Außenzahnrad, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden ist, zu schaffen, die einfach aufgebaut und/oder kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer eine Gerotorpumpe mit einem Innenzahnrad und einem drehbar gelagerten Außenzahnrad, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden ist, dadurch gelöst, dass das angetriebene Außenzahnrad in radialer Richtung nur über die Antriebswelle gelagert ist. Die Gerotorpumpe ist vorzugsweise als Getriebeölpumpe ausgeführt und wird vorzugsweise in Kraftfahrzeugen im Niederdruckbereich, insbesondere bis 6 bar, eingesetzt. Die Gerotorpumpe kann auch als Innenzahnradpumpe bezeichnet werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung erfolgt die Lagerung des angetriebenen Außenzahnrads in radialer Richtung nicht über das Außenzahnrad am Außenumfang im Gehäuse, wie es zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift
JP 2007 27 0678 A2 offenbart ist. In Abweichung von der bekannten Konstruktion wird das Außenzahnrad sozusagen fliegend nur über die Antriebswelle gelagert. Daraus ergeben sich zahlreiche konstruktive Vorteile, die für einen Fachmann nicht ohne weiteres auf der Hand liegen. Die radiale Lagerung über die Antriebswelle ermöglicht geringere Reibmomente und geringere Relativgeschwindigkeiten als am Außenumfang des Außenzahnrads.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle mit Hilfe einer Radiallagereinrichtung drehbar in einem Gehäuseflansch gelagert ist. Der Gehäuseflansch ist vorteilhaft ein Teil eines mehrteiligen Gehäuses. Dabei ermöglicht der Gehäuseflansch besonders vorteilhaft die Einleitung von Lagerkräften, die an der Antriebswelle auftreten, in das Gehäuse.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle mit Hilfe von zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten Radiallagereinrichtungen drehbar in dem Gehäuseflansch gelagert ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Antriebswelle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Antriebswelle. Analog bedeutet der Begriff radial quer zur Drehachse der Antriebswelle. Durch die beiden in axialer Richtung voneinander beabstandeten Radiallagereinrichtungen kann ein unerwünschtes Verkippen der Antriebswelle mit dem dadurch angetriebenen Außenzahnrad sicher verhindert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseflansch einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, der radial innen zur radialen Lagerung der Antriebswelle dient und der radial außen fest mit einem Stator einer elektrischen Maschine verbunden ist, die zum Antrieb der Gerotorpumpe dient. Die Radiallagereinrichtungen der Antriebswelle in dem hülsenartigen Grundkörper sind vorteilhaft als Gleitlager ausgeführt. Die Gleitlager sind verschleißarm und benötigen nur wenig Bauraum. Der Stator kann zum Beispiel durch eine kraftschlüssige Verbindung fest mit dem hülsenartigen Grundkörper des Gehäuseflanschs verbunden sein. Die Ausdehnung des hülsenartigen Grundkörpers in axialer Richtung ist vorzugsweise etwas größer als die axiale Ausdehnung des Stators in axialer Richtung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Radiallagereinrichtungen in axialer Richtung überlappend mit dem Stator angeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine der Radiallagereinrichtungen in axialer Richtung überlappend mit dem Stator angeordnet. Die andere der beiden Lagereinrichtungen ist vorteilhaft in axialer Richtung zwischen dem Stator und den beiden Rotoren der Gerotorpumpe angeordnet. Dabei ist die zweite Radiallagereinrichtung besonders vorteilhaft in der Nähe einer Mitnehmerscheibe angeordnet, die von dem den Rotoren der Pumpe zugewandten Ende der Antriebswelle ausgeht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle an einem aus dem hülsenartigen Grundkörper herausragenden Ende drehfest mit einem Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist. Das aus dem hülsenartigen Grundkörper herausragende Ende der Antriebswelle ist vorzugsweise entgegengesetzt zu der Mitnehmerscheibe angeordnet, die vorteilhaft drehfest mit dem Außenzahnrad der Gerotorpumpe verbunden ist. Somit ergibt sich auf einfache Art und Weise über die Antriebswelle eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem Außenzahnrad der Gerotorpumpe. Dadurch wird der Antrieb der Gerotorpumpe erheblich vereinfacht. Die erfindungsgemäße Anordnung der radialen Lagereinrichtungen liefert darüber hinaus den Vorteil, dass auf ein separate Lagerung für die elektrische Maschine, insbesondere für den Rotor der elektrischen Maschine, verzichtet werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor als Rotortopf ausgeführt ist, der den Stator mit einer Rotortopfwandung umgibt. Der Rotortopf umfasst vorteilhaft einen Rotortopfboden, von dem eine Rotortopfwandung ausgeht. Der Rotortopfboden ist vorteilhaft mit dem aus dem hülsenartigen Grundkörper herausragenden Ende der Antriebswelle verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseflansch einen Flanschkörper umfasst, der sich von dem hülsenartigen Grundkörper im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Über den Flanschkörper werden die Lagerkräfte der Antriebswelle auf einfache Art und Weise in das Gehäuse eingeleitet, das die Gerotorpumpe außen umgibt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkörper des Gehäuseflanschs zur Darstellung einer axialen Lagereinrichtung für die Antriebswelle und/oder das Außenzahnrad mit einer Mitnehmerscheibe dient. Zur Darstellung der axialen Lagereinrichtung ist der Flanschkörper des Gehäuseflanschs vorteilhaft mit einer axialen Anlauffläche für die Antriebswelle und/oder das Außenzahnrad mit der Mitnehmerscheibe versehen. Dadurch wird ein einfaches axiales Gleitlager mit einer geringen radialen Erstreckung und mit geringen Reibmomenten geschaffen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkörper des Gehäuseflanschs mit einem radial außen angeordneten Montagebereich zwischen einem Pumpengehäusekörper und einem Motorgehäusekörper angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann der Flanschkörper des Gehäuseflanschs auf einfache Art und Weise fest mit dem Gehäuse der Gerotorpumpe verbunden werden. Das Gehäuse der Gerotorpumpe ist vorteilhaft dreiteilig ausgeführt, um eine einfache Montage sowohl der Pumpe als auch der elektrischen Maschine zu ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpengehäusekörper und/oder der Motorgehäusekörper als Gehäusetopf ausgeführt sind/ist. Die beiden Gehäusetöpfe sind mit ihren beiden Öffnungen vorteilhaft so einander zugewandt, dass der Flanschkörper des Gehäuseflanschs radial außen zwischen den beiden Gehäusetöpfen angeordnet, zum Beispiel eingespannt, wird. Die beiden Topfböden der Gehäusetöpfe sind vorteilhaft in entgegengesetzten Richtungen angeordnet und begrenzen das Gehäuse der Gerotorpumpe in axialen Richtungen. Das mehrteilige, insbesondere dreiteilige, Gehäuse der Gerotorpumpe, hat außen im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle stoffschlüssig mit dem Außenzahnrad verbunden ist. Die Antriebswelle ist zum Beispiel über eine Mitnehmerscheibe fest mit dem Außenzahnrad verbunden. Dabei kann die Antriebswelle einstückig mit der Mitnehmerscheibe verbunden sein, zum Beispiel als Schmiedeteil ausgeführt sein. Die Mitnehmerscheibe wiederum kann stoffschlüssig, zum Beispiel durch Schweißen, fest mit dem Außenzahnrad verbunden sein. Die Mitnehmerscheibe kann aber auch als separates Bauteil ausgeführt und, zum Beispiel stoffschlüssig, mit der Antriebswelle verbunden sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle formschlüssig mit dem Außenzahnrad verbunden ist. Bei der Ausführung mit einer Mitnehmerscheibe kann die Antriebswelle einstückig mit der Mitnehmerscheibe ausgeführt sein. Die Befestigung des Außenzahnrads an der Mitnehmerscheibe kann zum Beispiel durch geeignete Formschlusselemente, wie Schraubbefestigungselemente, erfolgen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gerotorpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle einstückig mit dem Außenzahnrad verbunden ist. Je nach Ausführung kann die Antriebswelle zum Beispiel über die Mitnehmerscheibe einstückig mit dem Außenzahnrad verbunden sein.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls ein Außenzahnrad, eine Antriebswelle, eine Mitnehmerscheibe, einen Gehäuseflansch, einen Stator, einen Rotor, einen Rotortopf, einen Pumpengehäusekörper und/oder einen Motorgehäusekörper für eine vorab beschriebene Gerotorpumpe. Die genannten Teile sind separat handelbar. Durch die Erfindung wird insbesondere eine einfache Anordnung von zwei Radiallagern und einem Axiallager mit geringer Ausdehnung in radialer Richtung und entsprechend geringem Reibmoment geschaffen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
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In der einzigen beiliegenden Figur ist eine erfindungsgemäße Gerotorpumpe vereinfacht im Längsschnitt dargestellt.
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In der beiliegenden Figur ist die Gerotorpumpe 1 mit einem Gehäuse 5 vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. In dem Gehäuse 5 sind eine Verdrängereinheit 7 und eine Antriebseinheit 8 der Gerotorpumpe 1 untergebracht. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine kompakte Baueinheit geschaffen, die außen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist.
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Die Verdrängereinheit 7 der Gerotorpumpe 1 umfasst ein Innenzahnrad 9 und ein Außenzahnrad 10. Das Außenzahnrad 10 der Gerotorpumpe 1 wird auch als Zahnring bezeichnet und ist mit einer Innenverzahnung ausgestattet. Das Innenzahnrad 9 der Verdrängereinheit 7 ist mit einer Außenverzahnung versehen, die sich im Eingriff mit der Innenverzahnung des Außenzahnrads 10 befindet. Das Außenzahnrad 10 ist durch die Antriebseinheit 8 um eine Drehachse 11 drehbar angetrieben. Das Innenzahnrad 9 ist, exzentrisch zu dem Außenzahnrad 10 (im dargestellten Schnitt nicht erkennbar), auf einem Lagerstift 12 drehbar gelagert.
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Die Gerotorpumpe 1 dient vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug dazu, Getriebeöl von einem Verbrennungsmotor unabhängig zu fördern. Wenn das Außenzahnrad 10 über die Antriebseinheit 8 angetrieben wird, dann nimmt es über die ineinander greifenden Verzahnungen das Innenzahnrad 9 mit und es kommt in einem Saugraum der Gerotorpumpe 1 zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen eines Arbeitsmediums in den Saugraum bewirkt. Gleichzeitig kommt es in einem Druckraum der Gerotorpumpe 1 zu einer Volumenabnahme, die ein Fördern des Arbeitsmediums aus dem Druckraum bewirkt. Der Saugraum steht mit einem (nicht dargestellten) Sauganschluss im Gehäuse 5 der Gerotorpumpe 1 in Verbindung. Analog steht der Druckraum mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Druckanschluss im Gehäuse 5 der Gerotorpumpe 1 in Verbindung.
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Das Gehäuse 5 der Gerotorpumpe 1 ist dreiteilig mit einem Pumpengehäusekörper 14, einem Gehäuseflansch 15 und einem Motorgehäusekörper 16 für einen Elektromotor ausgeführt. Der Motorgehäusekörper 16 umfasst einen Motorgehäusetopf 18 mit einem Motorgehäusetopfboden und einer Motorgehäusetopfwandung. Der Pumpengehäusekörper 14 umfasst einen Pumpengehäusetopf 19 mit einem Pumpengehäusetopfboden und einer Pumpengehäusetopfwandung.
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Die beiden Gehäusetopfböden der Gehäusetöpfe 18 und 19 sind voneinander abgewandt und begrenzen das Gehäuse 5 der Gerotorpumpe 1 in axialen Richtungen. Dabei umgibt die Topfwandung des Motorgehäusetopfes 18 die Antriebseinheit 8. Die Topfwandung des Pumpengehäusetopfs 19 umgibt die Verdrängereinheit 7.
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Der Gehäuseflansch 15 umfasst einen Flanschkörper 21, der von einem hülsenartigen Grundkörper 23 ausgeht. Der Flanschkörper 21 des Gehäuseflanschs 15 ist radial außen in axialer Richtung zwischen den Topfwandungen des Motorgehäusetopfs 18 und des Pumpengehäusetopfs 19 eingespannt. Dabei können die Gehäusetöpfe 18 und 19 mit Hilfe von geeigneten Schraubverbindungen gegen den Flanschkörper 21 verspannt sein.
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Der hülsenartige Grundkörper 23 dient gemäß einem Aspekt der Erfindung zur Darstellung von zwei radialen Lagereinrichtungen 25, 26 für die Antriebseinheit 8 und das Außenzahnrad 10 der Verdrängereinheit 7. Dabei sind die radialen Lagereinrichtungen 25, 26 vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt. Der Flanschkörper 21 des Gehäuseflanschs 15 dient darüber hinaus zur Darstellung einer axialen Lagereinrichtung 28 für die Antriebseinheit 8 beziehungsweise das Außenzahnrad 10 der Verdrängereinheit 7 mittels einer Mitnehmerscheibe 30.
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Die Antriebseinheit 8 umfasst eine Antriebswelle 32, welche um die Drehachse 11 drehbar in dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15 gelagert ist. Die radialen Lagereinrichtungen 25, 26, die vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt sind, dienen zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle 32 in radialer Richtung.
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Von dem in der Figur rechten Ende der Antriebswelle 32 geht die Mitnehmerscheibe 30 aus. Die Mitnehmerscheibe 30 ist, zum Beispiel stoffschlüssig, drehfest mit dem Außenzahnrad 10 der Verdrängereinheit 7 verbunden. Dabei ist die Mitnehmerscheibe 30 zur Darstellung der axialen Lagereinrichtung 28 in axialer Richtung an einer axialen Anlauffläche des Flanschkörpers 21 des Gehäuseflanschs 15 abgestützt.
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Die Antriebswelle 32 ragt mit einem der Mitnehmerscheibe 30 abgewandten Ende 35 aus dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15 heraus. Das aus dem hülsenartigen Grundkörper 23 herausragende Ende 35 der Antriebswelle 32 ist drehfest, zum Beispiel stoffschlüssig, mit einem Rotor 37 der Antriebseinheit 8 verbunden. Der Rotor 37 ist als Rotorgehäusetopf mit einem Rotortopfboden 41 und einer Rotortopfwandung 42 ausgeführt. Der Rotortopfboden 41 ist drehfest mit dem Ende 35 der Antriebswelle 32 verbunden. Man nennt einen derartigen Rotor auch Außenläufer.
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Die Rotortopfwandung 42 erstreckt sich von dem Rotortopfboden 41 in der beigefügten Figur nach rechts und umgibt einen Stator 45. Der Stator 45 ist fest mit dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15 verbunden. Dabei ist der Stator 45 in einem Ringraum zwischen dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15 und der Topfwandung 42 des Rotorgehäusetopfs angeordnet. Die Rotortopfwandung 42 wiederum ist in einem Ringraum zwischen dem Stator und der Motortopfwandung des Motorgehäusetopfs 18 angeordnet. Durch diese verschachtelte Anordnung kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden. Man nennt einen derartigen Elektromotor auch Außenläufermotor.
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Die beiden Rotoren 9, 10 der Verdrängereinheit 7 sind in axialer Richtung zwischen der Mitnehmerscheibe 30 der Antriebseinheit 8 und dem Topfboden des Pumpengehäusetopfs 19 angeordnet. Die Mitnehmerscheibe 30 ist in axialer Richtung an dem Flanschkörper 21 des Gehäuseflanschs 15 abgestützt. Der Rotor 37 der Antriebseinheit 8 ist in axialer Richtung fest mit der Antriebswelle 32 verbunden. Der Stator 45 der Antriebseinheit 8 ist fest mit dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15 verbunden.
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Die radiale Lagerung des Rotors 37 der Antriebseinheit 8 und des Außenzahnrads 10 der Verdrängereinheit 7 erfolgt allein durch die beiden radialen Lagereinrichtungen 25, 26 an dem hülsenartigen Grundkörper 23 des Gehäuseflanschs 15. Die radiale Lagerung des Innenzahnrads 9 der Verdrängereinheit 7 erfolgt an dem Lagerstift 12. Diese Anordnung der Lagereinrichtung bewirkt eine einfache Konstruktion und Montage.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gerotorpumpe
- 5
- Gehäuse
- 7
- Verdrängereinheit
- 8
- Antriebseinheit
- 9
- Innenzahnrad
- 10
- Außenzahnrad
- 11
- Drehachse
- 12
- Lagerstift
- 14
- Pumpengehäusekörper
- 15
- Gehäuseflansch
- 16
- Motorgehäusekörper
- 18
- Motorgehäusetopf
- 19
- Pumpengehäusetopf
- 21
- Flanschkörper
- 23
- hülsenartiger Grundkörper
- 25
- radiale Lagereinrichtung
- 26
- radiale Lagereinrichtung
- 28
- axiale Lagereinrichtung
- 30
- Mitnehmerscheibe
- 32
- Antriebswelle
- 35
- Ende
- 37
- Rotor
- 41
- Rotortopfboden
- 42
- Rotortopfwandung
- 43
- Stator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007270678 A2 [0002, 0004]
- EP 2336565 A1 [0002]
