ZAHNRADPUMPE MIT OPTIMIERTEM AXIALSPIEL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Pumpengehäuse, wobei das Pumpengehäuse aus einem Pumpendeckel und einem Pumpenflansch besteht, wobei zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpenflansch wenigstens ein Zahnradsatz angeordnet ist und der Pumpendeckel und der Pumpenflansch über wenigstens ein Distanzelement verbunden sind, wie z.B. in den Druckschriften DE 199 22 792 A1 und US 5 876 192 offenbart.

[0002] Die Entwicklung von Automobilen mit niedrigen Kraftstoffverbräuchen erfordert die Optimierung von Fahrzeug- und Motorenkomponenten. Für den Kraftfahrzeugenergieverbrauch im häufig auftretenden Kurzstrecken- und Stadtverkehr sind hierbei die Verluste, die unter anderem durch den Antrieb von Nebenaggregaten bedingt sind, von besonderer Bedeutung. Die Antriebsleistung von unter anderem Ölpumpen, die die Motorschmierung sicherstellen, können zu einer Verringerung der eigentlichen Motorleistung führen, wodurch der Kraftstoffverbrauch stark ansteigt.

[0003] Bei bis zu minus 40°C muß die Funktion der Motorschmierung und eine ausreichend schnelle Motorschmierung gewährleistet werden und im heißen Leerlaufbetrieb bis zu 160°C darf die Ölversorgung keinen Mangel aufweisen. Der Heißleerlaufbetrieb ist gekennzeichnet durch hohe innere Leckagen der Ölpumpe und einen relativ hohen Ölbedarf des Motors. Der Heißleerlaufbetrieb ist ein wesentlicher Betriebspunkt für die Dimensionierung der Ölpumpe.

[0004] Im allgemeinen wird bei der klassischen Pumpenauslegung die Ölpumpe für diesen Betriebspunkt ausgelegt. Im normalen Fahrzeugbetrieb führt dies zu einer überdimensionierten Ölpumpe, da die Ölschlucklinie des Verbrennungsmotors degressiv über die Drehzahl verläuft, wobei die Förderkennlinie der Ölpumpe näherungsweise linear mit der Drehzahl ansteigt. Das hieraus resultierende Überangebot an Öl wird über ein Überdruckbegrenzungsventil energieverzehrend abgeblasen.

[0005] Die vorstehend beschriebene Problematik wird dadurch verstärkt, daß insbesondere die Automobilindustrie den Einsatz dünnflüssigerer Öle wünscht. Hierdurch wird zwar die Funktion von Pumpen bei Minustemperaturen verbessert, wobei der volumetrische Wirkungsgrad bei hohen Temperaturen verschlechtert wird.

[0006] Ein weiteres Problem besteht darin, daß fast alle Pumpengehäuse aus im Vergleich zu den eingesetzten Zahnradsätzen unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Eine Vielzahl von Pumpengehäusen wird beispielsweise aus Gründen der Gewichtsersparnis aus Aluminium Druckguß hergestellt, wohingegen die Zahnradsätze aus Stahl, insbesondere Sinterstahl hergestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Pumpengehäuses und der Zahnradsätze ergibt sich, daß das notwenige geplante Axialspiel zwischen Zahnradsatz und Pumpengehäuse sich bei Temperaturerhöhung und/oder -erniedrigung verändert. Bei einer Temperaturerhöhung erfolgt eine ungefähr lineare Erhöhung des Axialspiels, so daß weitere Verluste des volumetrischen Wirkungsgrades erfolgen, welche 50 bis 60 % betragen können. Der volumetrische Wirkungsgrad einer Pumpe sinkt ungefähr linear bei steigenden Temperaturen.

[0007] Die vorstehend beschriebene Problematik wird vertiefend am Beispiel einer Flügelzellenpumpe mit folgenden Kennwerten dargestellt:

Gehäuse :		Aluminium-Druckguß
Radsatz :		Sinterstahl
Radsatzhöhe :		46 mm
Temperaturbereich :		-40°C bis 150°C
Wärmeausdehnungskoeffizient	Aluminium-Gehäuse :	0.0000238 °C-1
	Sinterstahlradsatz :	0.000012 °C-1

[0008] Das Axialspiel der Pumpe wird auf 0,07 mm bei 20°C ausgelegt.

[0009] Temperaturdifferenz 130° C (20°C bis 150°C):

Ausdehnung Aluminium-Gehäuse:

Ausdehnung Sinterstahlradsatz:

[0010] Das ergibt ein Axialspiel von 0.143mm.

[0011] Temperaturdifferenz 60°C (-40°C bis 20°C):

Schrumpfung Aluminium-Gehäuse:

Schrumpfung Sinterstahlradsatz:

[0012] Das ergibt ein Axialspiel von 0.037 mm.

[0013] Durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Werkstoffe, vergrößert sich das Axialspiel bei 150°C auf 0.143 mm und verkleinert sich bei 40°C auf 0.037 mm. Eine Verdoppelung des Axialspiels und eine Verringerung der Viskosität des Mediums führt zu einem volumetrischen Wirkungsgradverlusten von 50 bis 60%. Bei niedrigen Temperaturen kann es durch die Verkleinerung des Axialspiels zu Funktionsstörungen und zu erheblicher Verschlechterung des mechanischen Wirkungsgrades kommen. 0.01 mm Axialspielzunahme bedeutet ca. 1Liter/min Förderstromabnahme bei 100°C, 5.5bar, 550 U/min (Aussage TV-H Nov. 98). Bei der Auslegung einer Ölpumpe müssen diese volumetrischen Verluste berücksichtigt werden und die Pumpe entsprechend größer ausgelegt werden. Durch die größer ausgelegte Pumpe kommt es bei höheren Drehzahlen zu einem Überangebot an Öl das leistungsverzehrend abgeführt werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe zu bilden, die ein im Temperaturbereich von minus 40°C bis 160°C sich gering änderndes Axialspiel aufweist und eine über diesen Temperaturbereich nur gering abfallenden volumetrischen Wirkungsgrad aufweist.

[0014] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch eine Pumpe, insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Pumpengehäuse, wobei das Pumpengehäuse aus einem Pumpendeckel und einem Pumpenflansch besteht, wobei zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpenflansch wenigstens ein Zahnradsatz angeordnet ist und der Pumpendeckel und der Pumpenflansch über wenigstens ein Distanzelement verbunden sind, wobei das Distanzelement einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Pumpendeckel, der Pumpenflansch und der Zahnradsatz.

[0015] Die erfindungsgemäß gestaltete Pumpe ermöglicht eine Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrads einer Pumpe um 40 bis 50% gegenüber Pumpen, die ein Pumpengehäuse aus Aluminium-Druckguß und einen Zahnradsatz aus Stahl aufweisen. Der volumetrische Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Pumpe ist um ca. 20 bis 25% höher gegenüber Pumpen, die ein Pumpengehäuse und einen Zahnradsatz aus Stahl aufweisen. Des weiteren wird bei niedrigen Temperaturen der mechanische Wirkungsgrad verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht bezüglich der Auswirkung auf die Pumpenauslegung, da die Pumpengröße reduziert werden kann. Ferner ist eine Reduzierung der Leistungsaufnahme und des Gewichtes der Pumpe möglich und vor allem eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Es läst sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Pumpe das optimale Axialspiel für fast alle Pumpenarten mit den bestmöglichen Wirkungsgraden berechnen. Bei vielen Pumpentypen ist diese Optimierung kostengünstig nachrüstbar.

[0016] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Gestaltung der Pumpe werden am Beispiel der im Stand der Technik gewürdigten Flügelzellenpumpe dargelegt:

Optimierte Flügelzellenpumpe:

Wärmeausdehnungskoeffizient Invar = 0.0000015°C^-1

Ausdehnung des Distanzelements aus Invar (Nickelstahl):

Ausdehnung Sinterstahlradsatz:

Hieraus ergibt sich ein Axialspiel von 0.026mm

Schrumpfung des Distanzelements aus Invar (Nickelstahl):

Schrumpfung Sinterstahlradsatz:

Hieraus ergibt sich ein Axialspiel von 0.119mm

[0017] Durch den Einbau eine Distanzelementes mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 0.0000015°C^-1 verkleinert sich das Axialspiel bei 150°C auf 0.026 mm und vergrößert sich bei - 40°C auf 0.119 mm. Es zeigt sich somit, daß durch den Einbau einer Distanzelementes in das Pumpengehäuse beispielsweise aus Nickelstahl (Invar) mit 36% Nickel (Wärmeausdehnungskoeffizient von 0.0000015), die negative Auswirkung der Wärmeausdehnung in positive umgekehrt, d. h., bei hohen Temperaturen verkleinert sich das Axialspiel und bei niedrigen Temperaturen vergrößert sich das Axialspiel.

[0018] Die Auswirkung der Wärmeausdehnung bezüglich der Veränderung des Axialspiels über die Temperatur ist in der Grafik in Figur 6 wiedergegeben.

[0019] Die Grafik zeigt, daß bei einer Kombination eines Pumpengehäuses aus Stahl mit einem Radsatz aus Stahl das geplante Axialspiel über die Temperatur konstant bleibt, da das Pumpengehäuse und der Radsatz einen identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ein hinsichtlich des Gewichtes optimiertes Pumpengehäuse aus Aluminium-Druckguß in Kombination mit einem Radsatz aus Sinterstahl zeigt das bei höheren Temperaturen steigende Axialspiel und die dadurch bedingten inneren Leckagen, die nicht gewünscht sind. Die erfindungsgemäße Kombination eines leichten Pumpengehäuses aus Aluminium-Druckguß mit einem Sinterstahlradsatz und Distanzelementen mit einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Radsatz und das Pumpengehäuse zeigt ein sich bei steigenden Temperaturen verringerndes Axialspiel.

[0020] Ferner wird durch die in Figur 7 wiedergegeben Grafik dargestellt, wie sich der volumetrische Wirkungsgrad bei steigendem Druck und steigenden Temperaturen verhält für eine nach dem Stand der Technik hergestellte Pumpe, wobei folgende Testbedingungen vorlagen:

Pumpengehäuse :	Grauguß
Radsatz :	Sinterstahl
Radsatztyp :	Planetenrotorsatz
Radsatzbreite :	18.00 mm
Hubvolumen :	5.40 cm3 /U
Medium :	ATF Getriebeöl
Drehzahl :	500 U/min

[0021] Es ist deutlich erkennbar, daß der volumetrische Wirkungsgrad einer nach dem Stand der Technik hergestellten Pumpe bei steigendem Druck bei 20°C um ungefähr 7% sinkt. Bei einer auf 80°C erhöhten Temperatur sinkt der volumetrische Wirkungsgrad um ungefähr 30%.

[0022] Demgegenüber zeigt die in Figur 8 wiedergegeben Grafik, wie sich der volumetrische Wirkungsgrad bei steigendem Druck und steigenden Temperaturen verhält bei einer erfindungsgemäßen Pumpe verhält, wobei folgende Testbedingungen vorlagen:

Pumpengehäuse :	Grauguß mit eingebauten Dinstanzbuchsen aus Invar (Nickelstahl mit 36% Nickel)
Radsatz :	Sinterstahl
Radsatztyp :	Planetenrotorsatz
Radsatzbreite :	18.00 mm
Hubvolumen :	5.40 cm3/U
Medium :	ATF Getriebeöl
Drehzahl :	500 U/min

[0023] Es ist erkennbar, daß der volumetrische Wirkungsgrad einer erfindungsgemäßen Pumpe bei steigendem Druck und nahezu unabhängig von der Temperatur um nur ungefähr 7% sinkt.

[0024] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpenflansch eine Pumpenringplatte angeordnet ist, in der wenigstens ein Zahnradsatz gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Distanzelement.

[0025] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Distanzelementes um wenigstens den Faktor 10 kleiner ist als der jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizient des Pumpendeckels, des Pumpenflansches, des Radsatzes und der Pumpenringplatte.

[0026] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Distanzelementes kleiner 0,00002 °C^-1 ist.

[0027] In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Distanzelement aus Nickelstahl besteht, vorzugsweise mit einem Anteil von 36% Nickel.

[0028] In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Distanzelemente ein Sinterteil ist. Das gesinterte metallische Bauteil kann mit entsprechenden Legierungselementen versehen sein, um ein Distanzelement mit einem auf den Anwendungsfall abgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erhalten.

[0029] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Pumpenringplatte ein Planetenrotorsatz exzentrisch gelagert ist, wobei der Innenrotor mit einer Antriebswelle verbunden ist und der Pumpendeckel, die Pumpenringplatte und der Pumpenflansch dichtend voneinander getrennt sind, wobei Distanzelemente vorgesehen sind, deren Höhe um den Betrag des geplanten Axialspiels größer ist als die Höhe des Planetenrotorsatzes und die Höhe der Pumpenringplatte ist um den Wärmeausdehnungsdifferenzbetrag kleiner als die Höhe des Distanzelements, wobei die zwischen Pumpendeckel, Pumpenringplatte und Pumpenflansch bestehende Dehnungsspalte durch Dichtelemente abgedichtet wird.

[0030] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pumpendeckel mit einem Bund versehen ist, der in die Pumpenringplatte hineinragt und in der Pumpenringplatte ein Planetenrotorsatz gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte von wenigstens einem Distanzelement durchsetzt ist, welches in Kontakt mit dem Pumpendeckel und dem Pumpenflansch steht.

[0031] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pumpendeckel und der Pumpenflansch mit einem Bund versehen sind, der in die Pumpenringplatte hineinragt und in der Pumpenringplatte ein Planetenrotorsatz gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte von wenigstens einem Distanzelement durchsetzt ist, welches in Kontakt mit dem Pumpendeckel und dem Pumpenflansch steht.

[0032] Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1.1

einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.2 einer erfindungsgemäße Pumpe in Plattenbauweise,

Fig. 1.2

eine Draufsicht zu Fig. 1.1,

Fig. 1.3

eine Einzelheit X1 gemäß Fig. 1.1,

Fig. 2.1

einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Variante,

Fig. 2.2

eine Einzelheit X2 gemäß Fig. 2.1,

Fig. 3.1

einen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Variante,

Fig. 3.2

eine Einzelheit X3 gemäß Fig. 3.1,

Fig. 4.1

einen Schnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Variante,

Fig. 4.2

eine Einzelheit X4 gemäß Fig. 4.1,

Fig. 5.1

einen Schnitt durch eine vierte erfindungsgemäße Variante,

Fig. 5.2

eine Einzelheit X5 gemäß Fig. 5.1,

Fig. 6

eine Grafik bezüglich der Veränderung des Axialspiels im Verhältnis zur Temperatur,

Fig. 7

eine Grafik bezüglich der Veränderung des volumetrischen Wirkungsgrades im Verhältnis zu Temperatur und Druck bei einer Pumpe nach dem Stand der Technik,

Fig. 8

eine Grafik bezüglich der Veränderung des volumetrischen Wirkungsgrades im Verhältnis zu Temperatur und Druck bei einer erfindungsgemäßen Pumpe.

[0033] Figur 1.1 zeigt ein einen Schnitt durch ein Pumpengehäuse in Plattenbauweise, das aus einem Pumpendeckel 2, einer Pumpenringplatte 6 und einem Pumpenflansch 3 besteht. In der Pumpenringplatte 6 ist ein Planetenrotorsatz 4, bestehend aus einem Außenrotor 16, Planetenrotoren 17 und einem Innenrotor 7, exzentrisch gelagert. Über die Antriebswelle 9 wird der Innenrotor 7 angetrieben. In der Pumpenringplatte 6 sind Lagerbohrungen 14 für die Distanzbuchsen 5 vorgesehen. In Pumpendeckel 2 und Pumpenflansch 3 ist eine O-Ringnut 12 eingearbeitet, in der ein Dichtring 11 (O-Ring) eingesetzt ist, der Leckage nach außen verhindert.

[0034] Die Distanzbuchsen 5 sind mit der Höhe des Planetenrotorsatzes so abgestimmt, daß die Distanzbuchsen 5 genau um den Betrag des geplanten Axialspiels 24 höher sind als die Höhe des Planetenrotorsatzes 4. Die Differenz der Höhe zwischen Distanzbuchsen 5 und Planetenrotorsatz 4 entspricht dem Axialspiel 24 bei Umgebungstemperatur.

[0035] Die Pumpenringplatte 6 ist mit den Distanzbuchsen 5 so abzustimmen, daß die Pumpenringplatte 6 um den wärmeausdehnungsbetrag (Wärmeausdehnungskoeffizient_{(Pumpenringplatte)}* Höhe_{(Pumpenringplatte)} * Temperatur) kleiner als die Distanzbuchsen 5 ist. Dies entspricht dem Dehnungsspalt 15.

[0036] Beim Zusammenschrauben der Pumpe 1 wird der Pumpendeckel 2 und der Pumpenflansch 3 auf die Distanzbuchsen 5 aufgepreßt. Es entsteht zwischen Pumpendeckel 2, Pumpenringplatte 6 und Pumpenflansch 3 ein Dehnungsspalte 15, der durch die elastischen O-Ringe 11.1 und 11.2 abgedichtet wird.

[0037] Der Werkstoff für die Distanzbuchsen 5 ist so gewählt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient immer kleiner ist als der des Radsatzes 4 und der Pumpenringplatte 6. Im vorliegenden Fall ist es vorteilhaft als Werkstoff für die Distanzbuchsen 5 einen Nickelstahl mit 36% Nickel einzusetzen (Invar). Dieser Werkstoff besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 0.0000015 °C^-1, welcher somit um den Faktur 10 kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Sinterstahl oder Stahl. Vorteilhaft ist es auch, wenn der Radsatz 4 aus Sinter-Alu Si 14 gebildet wird.

[0038] Figur 1.2 zeigt, daß in den Pumpendeckel 2 auf einem Teilkreis acht Durchgangsbohrungen 13 und in den Pumpenflansch 3 acht Gewindebohrungen für eine Verschraubung mittels Schrauben 14 eingebracht sind. In der Pumpenringplatte 6 sind auf demselben Teilkreis des Pumpendeckels 2 und in gleicher Position wie die Durchgangsbohrungen 13, die Lagerbohrungen 14 für die Distanzelemente vorgesehen, welche als Distanzbuchsen 5 ausgebildet sind.

[0039] Figur 1.3 zeigt eine Einzelheit gemäß Figur 1.1, wobei zwischen dem Pumpendeckel 2 und dem Pumpenflansch 3 eine Pumpenringplatte 6,ein Planetenrotorsatz 4, bestehend aus einem Außenrotor 16, Planetenrotoren 17 und einem Innenrotor 7, exzentrisch gelagert ist. In den Pumpendeckel 2 und den Pumpenflansch 3 ist eine O-Ringnut 12.1, 12.2 eingearbeitet, in der ein Dichtring 11.1, 11.2 (O-Ring) eingesetzt ist, der Leckage nach außen verhindert. Das Distanzelement 5 weist eine größere Höhe als die Pumpenringplatte 6, so daß sich ein Dehnungsspalt 15.1, 15.2 ergibt.

[0040] Bei der erfindungsgemäßen Pumpe gemäß Fig. 1.1, 1.2 und 1.3 ergeben sich bei einem Pumpentest folgende Werte:

Axialspiel bei 20°C:	0,05mm
Radsatz aus Sinterstahl:	20,00mm hoch
Distanzbuchsen aus Nickelstahl(36% Ni):	20,05mm hoch
Temperaturdifferenz 130°C	(20 bis 150°C)
Ausdehnung des Radsatzes auf:	20,0312mm
Ausdehnung der Distanzbuchsen auf:	20,0539mm

[0041] Somit würde bei 150°C ein Axialspiel von 0,0227mm entstehen.

Temperaturdifferenz 60°C:	(-40 bis 20°C)
Schrumpfung des Radsatzes auf:	19,9856mm
Schrumpfung der Distanzbuchse auf:	20,0482mm

[0042] Es entsteht bei minus 40°C somit ein Axialspiel von 0,0625mm.

ATF-Getriebeöl bei 150°C ca 3,4 mm²/s(cSt)

ATF-Getriebeöl bei -40°C ca 10000² /s(cSt)

[0043] Figur 2.1 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung, welche das gleiche Verhalten der Pumpe 1 gemäß Figur 1 erreicht. Diese Konstruktion ist optimal für schmale Radsätze. Der Pumpendeckel 2 ist mit einem Bund 18 versehen, der in die Pumpenringplatte 6 hineinragt. Der Bund 18 ist in die Pumpenringplatte 6 einzupassen. Da der Pumpendeckel 2 auf den Distanzbuchsen 5 aufsitzt, vergrößert sich die Bundlänge 19 bei einer Temperaturerhöhung in Richtung Radsatz 4 und beeinflußt das Axialspiel 24. Bei der Auslegung des Axialspiels 24 ist die Bundlänge 19 so anzulegen, daß sich über die Ausdehnung der Bundlänge 19 des Pumpendeckels 2 das benötigte Axialspiel 24 einstellt. Der Pumpendeckel 2 ist aus Aluminium Druckguß und der Zahnradsatz aus Stahl oder Sinterstahl. Die Pumpenringplatte 6 besteht aus Aluminium Druckguß und die Distanzbuchsen 5 aus Nickelstahl mit 36% Nickel (Invar). Der Werkstoff des Pumpenflansches 3 hat bei dieser Konstruktion keinen Einfluß auf die Ausdehnung. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Bundes 18 sollte möglichst hoch sein.

Figur 2.2 zeigt eine Einzelheit gemäß Figur 2.1

[0044] Es ergeben sich für die Erfindungsgemäße Konstruktion folgende Werte:

Axialspiel 20°C: =	0,04mm
Radsatzbreite: =	5,0mm
Bundlänge: =	7,0mm
Distanzbuchsenlänge: Radsatzbreite + Bundlänge + Axialspiel =	12,04
Temperaturdifferenz: =	130°C

Ausdehnung Distanzbuchsen (Invar):

Ausdehnung Radsatz (Sinterstahl)

Ausdehnung Alu-Bundlänge:

Bei 150°C entsteht somit ein Axialspiel von:

[0045] Eine weitere konstruktive Möglichkeit besteht darin, die Pumpenringplatte aus Nickelstahl mit 36% Nickel (Invar) zu fertigen. Alternativ kann die Pumpenringplatte auch aus Messing oder Rotguß gefertigt sein, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient ungefähr 0.000018°C^-1 betragen würde.

[0046] Figur 3.1 zeigt einen Schnitt durch eine ähnliche Konstruktion wie Figur 2.1, wobei bei dieser Konstruktion beide Pumpen deckel 2 und Pumpenflansch 3 mit einem Bund 18.1, 18.2 verse hen sind. Pumpendeckel 2 und Pumpenflansch 3 sollten aus Alu minium sein, oder einem Werkstoff mit einem ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Wärmeausdehnungs-koeffizient des Bundes 18 sollte möglichst hoch sein.

Figur 3.2 zeigt eine Einzelheit gemäß Figur 3.1

[0047] Figur 4.1 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Konstruktion bei der die Pumpenringplatte 6 und der Pumpenflansch 3 durch ein kompaktes Pumpengehäuse 20 ersetzt werden. Der Werkstoff des Pumpengehäuses 20 kann beispielsweise Grauguß oder Aluminium Druckguß sein. Die Tiefe der Lagerbohrungen 21 für die Distanzbuchsen 5 sollte der Radsatzbreite 22 entsprechen. Durch Variieren der Tiefe der Lagerbohrungen 21 und der entsprechenden Länge der Distanzbuchsen 5 kann man zusätzlich Einfluß auf das Axialspiel 24 nehmen.

Figur 4.2 zeigt eine Einzelheit gemäß Figur 4.1

[0048] Figur 5.1 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung zu Figur 4.1, wobei die Tiefe der Lagerbohrung 21 und dementsprechend die Höhe des Distanzelementes geringer ist als die Radsatzbreite 22. Insbesondere bei breiten Radsätzen 4, beispielsweise > 30mm, tritt das Problem auf, daß die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Material des Radsatzes 4 und des Distanzelementes 5 zu groß ist, wodurch das Axialspiel 24 gegen Null gehen würde. Eine Lösung ist, daß das Distanzelement 5 eine geringere Höhe aufweist als die Radsatzbreite 22. Die Ausdehnung des Distanzelementes 5 läßt sich berechnen als:

[0049] Figur 5.2 zeigt eine Einzelheit gemäß Figur 1.1

Ansprüche

1. Pumpe (1), insbesondere Ölpumpe für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Pumpengehäuse, wobei das Pumpengehäuse aus einem Pumpendeckel (2) und einem Pumpenflansch (3) besteht, wobei zwischen dem Pumpendeckel (2) und dem Pumpenflansch (3) wenigstens ein Zahnradsatz (4) angeordnet ist und der Pumpendeckel (2) und der Pumpenflansch (3) über wenigstens ein Distanzelement (5) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (5) einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Pumpendeckel (2), der Pumpenflansch (3) und der Zahnradsatz (4).

2. Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pumpendeckel (2)- und dem- Pumpenflansch (3) eine Pumpenringplatte (6) angeordnet ist, in der wenigstens ein Zahnradsatz (4) gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte (6) einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Distanzelement (5).

3. Pumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Distanzelementes (5) um wenigstens den Faktor 10 kleiner ist als der jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizient des Pumpendeckels (2), des Pumpenflansches (3), des Radsatzes (4) und der Pumpenringplatte (6).

4. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Distanzelementes (5) kleiner 0,00002 °C^-1 ist.

5. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (5) aus Nickelstahl besteht, vorzugsweise mit einem Anteil von 36% Nickel.

6. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (5) ein Sinterteil ist.

7. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpenringplatte (6) ein Planetenrotorsatz (4) exzentrisch gelagert ist, wobei der Innenrotor (7) mit einer Antriebswelle (9) verbunden ist und der Pumpendeckel (2), die Pumpenringplatte (6) und der Pumpenflansch (3) dichtend voneinander getrennt sind, wobei Distanzelemente (5) vorgesehen sind, deren Höhe um den Betrag des geplanten Axialspiels größer ist als die Höhe des Planetenrotorsatzes (4) und die Höhe der Pumpenringplatte (6) ist um den Wärmeausdehnungsdifferenzbetrag kleiner als die Höhe des Distanzelements (5), wobei die zwischen Pumpendeckel (2), Pumpenringplatte (6) und Pumpenflansch (3) bestehende Dehnungsspalte (10) durch Dichtelemente (11) abgedichtet wird.

8. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpendeckel (2) mit einem Bund (12) versehen ist, der in die Pumpenringplatte (6) hineinragt und in der Pumpenringplatte (6) ein Planetenrotorsatz (4) gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte (6) von wenigstens einem Distanzelement (5) durchsetzt ist, welches in Kontakt mit dem Pumpendeckel (2) und dem Pumpenflansch (3) steht.

9. Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpendeckel (2) und der Pumpenflansch (3) mit einem Bund (12) versehen sind, der in die Pumpenringplatte (6) hineinragt und in der Pumpenringplatte (6) ein Planetenrotorsatz (4) gelagert ist, wobei die Pumpenringplatte (6) von wenigstens einem Distanzelement (5) durchsetzt ist, welches in Kontakt mit dem Pumpendeckel (2) und dem Pumpenflansch (3) steht.

Claims

1. A pump (1), in particular oil pump for internal combustion engines, consisting of a pump housing, the pump housing consisting of a pump cover (2) and a pump flange (3), with at least one set of gear wheels (4) being located between the pump cover (2) and the pump flange (3) and the pump cover (2) and the pump flange (3) being connected by means of at least one spacer element (5), characterised in that the spacer element (5) has a lower coefficient of thermal expansion than the pump cover (2), the pump flange (3) and the set of gear wheels (4).

2. A pump (1) according to Claim 1, characterised in that a pump ring plate (6) is arranged between the pump cover (2) and the pump flange (3), in which plate at least one set of gear wheels (4) is mounted, the pump ring plate (6) having a greater coefficient of thermal expansion than the spacer element (5).

3. A pump (1) according to Claim 1 or 2, characterised in that the coefficient of thermal expansion of the spacer element (5) is smaller by at least a factor of 10 than the respective coefficient of thermal expansion of the pump cover (2), the pump flange (3), the set of wheels (4) and the pump ring plate (6).

4. A pump (1) according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the coefficient of thermal expansion of the spacer element (5) is less than 0.00002°C^-1.

5. A pump (1) according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the spacer element (5) is made of nickel steel, preferably having a content of 36% nickel.

6. A pump (1) according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the spacer element (5) is a sintered component.

7. A pump (1) according to one of Claims 1 to 6, characterised in that a set of planetary rotors (4) is eccentrically mounted in the pump ring plate (6), the inner rotor (7) being connected to a drive shaft (9) and the pump cover (2), the pump ring plate (6) and the pump flange (3) being hermetically separated from one another, with spacer elements (5) being provided, the height of which is greater by the amount of the planned axial clearance than the height of the set of planetary rotors (4) and the height of the pump ring plate (6) is smaller by the amount of the difference in thermal expansion than the height of the spacer element (5), the expansion gap (10) between the pump cover (2), pump ring plate (6) and pump flange (3) being sealed off by sealing elements (11).

8. A pump (1) according to one of Claims 1 to 7, characterised in that the pump cover (2) is provided with a collar (12) which protrudes into the pump ring plate (6), and a set of planetary rotors (4) is mounted in the pump ring plate (6), the pump ring plate (6) having at least one spacer element (5) passing through it, which element is in contact with the pump cover (2) and the pump flange (3).

9. A pump (1) according to one of Claims 1 to 8, characterised in that the pump cover (2) and the pump flange (3) are provided with a collar (12) which protrudes into the pump ring plate (6), and a set of planetary rotors (4) is mounted in the pump ring plate (6), the pump ring plate (6) having at least one spacer element (5) passing through it, which element is in contact with the pump cover (2) and the pump flange (3).

Revendications

1. Pompe (1), en particulier pompe à huile pour moteurs à combustion interne, composée d'un corps de pompe constitué d'un couvercle de pompe (2) et d'une bride de pompe (3), au moins un jeu d'engrenages (4) étant disposé entre le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3) et le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3) étant reliés par au moins un élément d'entretoise (5), caractérisée en ce que l'élément d'entretoise (5) présente un coefficient de dilatation thermique plus faible que le couvercle de pompe (2), la bride de pompe (3) et le jeu d'engrenages (4).

2. Pompe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3) est disposée une plaque annulaire de pompe (6) dans laquelle au moins un jeu d'engrenages (4) est logé, la plaque annulaire de pompe (6) présentant un coefficient de dilatation thermique supérieur à l'élément d'entretoise (5).

3. Pompe (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le coefficient de dilatation thermique de l'élément d'entretoise (5) est inférieur de l'ordre d'au moins le facteur 10 au coefficient de dilatation thermique respectif du couvercle de pompe (2), de la bride de pompe (3), du jeu de roues (4) et de la plaque annulaire de pompe (6).

4. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le coefficient de dilatation thermique de l'élément d'entretoise (5) est inférieur à 0,0002°C^-1.

5. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1, à 4, caractérisée en ce que l'élément d'entretoise (5) est constitué d'acier au nickel, de préférence avec une teneur en nickel de 36 %.

6. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1, à 5, caractérisée en ce que l'élément d'entretoise (5) est une pièce frittée.

7. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un jeu de rotors planétaires (4) est disposé excentriquement dans la plaque annulaire de pompe (6), le rotor intérieur (7) étant relié à un arbre d'entraînement (9) et le couvercle de pompe (2), la plaque annulaire de pompe (6) et la bride de pompe (3) étant séparés les uns des autres de manière étanche, dans laquelle des éléments d'entretoise (5) sont prévus dont la hauteur est supérieure à celle du jeu de rotors planétaires (4) de l'ordre du jeu axial prévu, en ce que la hauteur de la plaque annulaire de pompe (6) est inférieure à la hauteur de l'élément d'entretoise (5) de l'ordre du coefficient de dilatation thermique, et dans laquelle la fente de dilatation (10) présente entre le couvercle de pompe (2), la plaque annulaire de pompe (6) et la bride de pompe (3) est rendue étanche par des éléments d'étanchéité (11).

8. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le couvercle de pompe (2) est pourvu d'un épaulement (12) qui fait saillie à l'intérieur de la plaque annulaire de pompe (6) et en ce qu'un jeu de rotors planétaires (4) est logé dans la plaque annulaire de pompe (6), et dans laquelle la plaque annulaire de pompe (6) est traversée par au moins un élément d'entretoise (5) qui est en contact avec le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3).

9. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3) sont pourvus d'un épaulement (12) qui fait saillie à l'intérieur de la plaque annulaire de pompe (6) et en ce qu'un jeu de rotors planétaires (4) est logé dans la plaque annulaire de pompe (6), et dans laquelle la plaque annulaire de pompe (6) est traversée par au moins un élément d'entretoise (5) qui est en contact avec le couvercle de pompe (2) et la bride de pompe (3).

Zeichnung