(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータリーポンプの製造コストを減少し、それでもなお、ロータリーポンプの技術的要求を満たすこと。【解決手段】ロータリーポンプ、好ましくはベーンポンプであって、流入口（３）および流出口（４）に接続された搬送チャンバ（２）を含むハウジング（１）と、搬送チャンバ（２）内で回転軸線（Ｒ１０）を中心に回転できるロータ構造（１１）を含む搬送ロータ（１０）と、搬送ロータ（１０）を囲むセッティング構造（２０）とを含む。セッティング構造（２０）および／またはロータ構造（１１）は、材料複合構造であり、プラスチックから作製されたモールド領域およびモールド領域に固定されて接続され、モールド領域のプラスチックとは異なる化学的組成物を有す機能性材料から作製されたた機能領域を含む。【選択図】図１
2016027248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーポンプ、好ましくはベーンポンプであって、
（ａ）流体のための流入口（３）および流出口（４）と、前記流入口および前記流出口に接続される搬送チャンバ（２）とを含むハウジング（１）と、
（ｂ）前記搬送チャンバ（２）内において回転軸線（Ｒ１０）について回転でき、回転軸線（Ｒ１０）に対して中央にあるロータ構造（１１）を含む搬送ロータ（１０）と、
（ｃ）前記搬送ロータ（１０）を囲み、流体を前記流入口（３）から前記流出口（４）に搬送するために、前記搬送ロータ（１０）とともに搬送セル（９）を形成し、ロータリーポンプの特定の吐出量を調整できるように、好ましくは前記回転軸線（Ｒ１０）を横断する方向に、前記搬送ロータ（１０）に対して往復移動が可能であるセッティング構造（２０）とを備え、
（ｄ）構造（１１、２０）のうちの少なくとも１つ、すなわち前記セッティング構造（２０）および／または前記ロータ構造（１１）は、材料複合構造であり、プラスチックから作製されたモールド領域（１５、２５）と、前記モールド領域（１５、２５）に固定的に接続され、前記モールド領域（１５、２５）のプラスチックとは異なる化学的組成を有する機能性材料から作製された機能領域（１６、２６）とを含む。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーポンプであって、
前記機能領域（１６、２６）は、材料複合構造（１１、２０）を補強し、および／または、剛性を与え、および／または、前記材料複合構造（１１、２０）のスライディング表面（１７、２７）および／またはベアリングあるいは接合領域（１９）を形成する。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロータリーポンプであって、
前記機能領域（１６、２６）は、前記モールド領域（１５、２５）とは別個に製造され、
前記モールド領域（１５、２５）は、オリジナルな成形方法において、好ましくは射出成形によって、前記機能領域（１６、２６）の上に、あるいは周りに成形され、これによって、
領域（１５、１６、２５、２６）は、互いに、好ましくはポジティブフィットで固定的に接続される。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記機能領域（１６、２６）および前記モールド領域（１５、２５）は、互いにポジティブフィットによって接続され、１つあるいはそれ以上の点（１８、２８、２９、３０）において、これらの領域のうちの一方の領域が他方に突出し、および／または、
前記機能領域（１６、２６）および前記モールド領域（１５、２５）は、互いにアンカー固定され、１つあるいはそれ以上の点で（１８、３０）、これらの領域のうちの一方が、他方を裏側でグリップし、および／または、
前記機能領域（１６）の周面は、隆起、および／または、たとえばフルーティングといった凹部を備える巨視的表面構造を含み、前記モールド領域および前記機能領域は、表面構造の領域において互いに放射状に突出する。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記機能領域（１６、２６）は、材料複合構造（１１、２０）の内側領域を形成し、
前記モールド領域（１５、２５）は、その周の一部にわたって、あるいはその全周にわたって外側で前記機能領域（１６、２６）を囲む。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記機能性材料は、好ましくは静摩擦および／または動摩擦に関し前記モールド領域（１５、２５）のプラスチックより低い摩擦係数を示し、および／または、高い耐摩耗性を示すスライディング材料であり、前記材料複合構造（１１、２０）の前記スライディング表面（２７、２２）を形成する。
【請求項７】
請求項６に記載のロータリーポンプであって、
前記機能性材料は、潤滑され、および／または、繊維あるいは粒子で強化された熱可塑性プラスチックである。
【請求項８】
請求項６または７に記載のロータリーポンプであって、
前記機能性材料は、プラスチックであり、
プラスチックのベース材料は、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン類（ＰＡＥＫ、ＰＥＫ、ＰＥＥＫ）、たとえばＰＡ４．６といったポリアミド類（ＰＡ）、およびポリフタルアミド（ＰＰＡ）からなる群からの、共重合体、ポリマー混合物、あるいはポリマー配合物を含むポリマーである。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記材料複合構造（２０）は、前記モールド領域（２５）に固定して接続され、前記モールド領域（２５）のプラスチックとは異なる化学的組成を有する機能性材料から作製され、別の機能領域（３１）を含み、前記機能領域（２６、３１）の機能性材料もまた、互いに異なり、
少なくとも１つの機能性材料は、スライディング材料であり、スライディング材料により形成された前記機能領域（２６）は、前記材料複合構造（２０）のスライディング表面（２７）、好ましくは内側あるいは外側の周面を形成し、および／または、
他の前記機能領域（３１）は、好ましくは、前記モールド領域（２５）および／または前記スライディング表面（２７）を形成する前記機能領域（２６）を支持し、および／または、剛性を与える。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記セッティング構造（２０）は、搬送ロータ（１０）に直接対向し、スライディング表面として供される内周面（２７）を含み、
前記機能領域（２６）は、そのもので、あるいは前記モールド領域（２５）とともに内周面を形成し、および／または、全周にわたって前記内周面（２７）を囲む。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記機能領域（１６、２６、３１）は、好ましくは環状または管状である空洞の輪郭であるか、好ましくは環状あるいは管状である空洞の輪郭を含み、その周にわたって一定であるか変動の厚みであって、好ましくは、少なくとも３の約数によって、前記空洞の輪郭の内径より小さい厚みを示す。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって
前記機能領域（１６）は、好ましくは環状あるいは管状である、空洞の輪郭を含み、その周にわたって一定であるか変動の厚みを示し、
突出部は、前記モールド領域（１５）を安定させるために、空洞の輪郭から外側に突出し、モールド領域（１５）に入り込む。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記ロータリーポンプは、ベーンポンプであり、
前記搬送ロータ（１０）は、ベーンホイールであり、
前記ベーンホイールは、前記ロータ構造（１１）から外側に突出し、フレキシブルであるか、移動できるように前記ロータ構造（１１）により搭載されており、前記搬送ロータ（１０）が回転したときに、セッティング構造（２０）の内周面（２７）に触れる、１つあるいはそれ以上のベーン（１２）を含む。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロータリーポンプであって、
前記ベーンまたは前記複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、前記ロータ構造（１１）に対して移動されることができるように、前記ロータ構造（１１）の割り当てられたスロット（１３）に搭載され、
それぞれの割り当てられたスロット（１３）は、互いに対向し、周方向において前記各スロット（１３）を区切る対向スロット壁を含み、
前記ベーンまたは前記複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、前記割り当てられたスロット（１３）における少なくとも１つの前記スロット壁にすべり接触し、
前記モールド領域（１５）は、前記各ベーン（１２）とすべり接触する、スライディング表面（１４）としての前記スロット表面を形成し、
前記機能領域（１６）は、それぞれ、周方向において隣接するスロット（１３）の間で突出し、これにより、前記モールド領域（１５）を安定させるか、あるいは、前記機能領域（１６、２６）は、スライディング材料からなり、前記各ベーン（１２）とすべり接触する前記スロット表面を、スライディング表面（１７）として形成する。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記材料複合構造（１１）、好ましくは前記ロータ構造は、周面（１９）の領域、好ましくは内周面において、前記ロータリーポンプの別のコンポーネントに固定されるか、あるいは移動可能に搭載され、
前記機能領域（１６）は、前記材料複合構造（１１）の前記周面（１９）を形成し、前記機能領域（１６）は、好ましくは、請求項１４に記載の前記機能領域も形成する。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のロータリーポンプであって、
前記ロータリーポンプは、ユニットに潤滑油を供給する潤滑油ポンプであって、好ましくは、車両のドライブモーターのエンジンオイルポンプ、あるいは、ガスを搬送するガスポンプ、好ましくは、モーター車両の真空ポンプであり、および／または、モーター車両に配置されるように設計され、かつ、前記搬送ロータ（１０）が前記車両のドライブモーターによって前記ドライブモーターに対して固定された回転速度で駆動されるように、設計される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体が、あるいは領域のみがプラスチックからなる少なくとも１つのポンプコンポーネントを含むロータリーポンプに関する。
本発明は、容量形ポンプといった非圧縮性流体のためのロータリーポンプ、そして特に真空ポンプ等のガスポンプといった圧縮性流体のためのロータリーポンプの両方において有利に実現できる。ロータリーポンプは、特定の吐出量を、すなわち、搬送ロータの回転毎の吐出量を、調整、好ましくは制御することができる。ポンプは、たとえば内接歯車ポンプ、あるいは往復動ピストンバルブポンプとなり得る。しかし好ましくは、ポンプは、単一のベーンあるいは複数のベーンを有する、ベーンポンプである。
【背景技術】
【０００２】
車両製造においては、特に発明の好ましい適用エリアである自動車製造においては、重量、そしてまた、特に車両コンポーネントのコストを減少するための努力が常にある。それにもかかわらず、たとえば機械強度、耐摩耗性、および疲労強度についての高い要求も満たす必要がある。大量生産にかかわるユニットの数が多いため、そして関連した規模の経済のため、製造ランについて考えると、極めて少しの単位原価の減少でさえ、大幅なコスト節約を達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ロータリーポンプの製造コストを減少し、それでもなお、ロータリーポンプの技術的要求を満たすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ロータリーポンプ、好ましくはベーンポンプに由来する。ベーンポンプは、：搬送される流体のための流入口および流出口を含み、流入口および流出口に接続された搬送チャンバを含むハウジングと、；搬送チャンバ内で回転軸線について回転されることができる搬送ロータと、；搬送ロータを囲むセッティング構造とを含む。搬送チャンバは、ハウジングおよびセッティング構造のみによって、境界され、よって、区画される。しかし、原則として、搬送チャンバは、単数のその他の構造、あるいは適用に応じて複数のその他の構造の手段によって区切ることも考えられる。搬送ロータおよびセッティング構造は、搬送ロータを回転することにより、搬送セルにおいて流体を流入口から流出口に搬送できる搬送セルを形成する。搬送セルは、内接歯車ポンプおよび往復動ピストンバルブポンプ、特にベーンポンプで周知の通り、搬送チャンバの低圧側でサイズを増加し、搬送チャンバの高圧側でサイズを減少する。特定の吐出量を調整できるようにするために、セッティング構造は、搬送ロータに対して、好ましくは、搬送ロータの回転軸線を横切る方向に往復移動が可能である。セッティング構造は、特定の吐出量を調節できるように、特に回動あるいは直線移動ができるように、ハウジング内に配置できる。
【０００５】
搬送ロータは、ロータ構造を含む。ロータ構造は、そのものが搬送ロータを形成でき、そのような実施形態においては、１つのパーツからなる。内接歯車ポンプ内の搬送ロータは、たとえば、１つのパーツで形成されている。原則として、ベーンポンプが１つのパーツからなる搬送ロータを含むことも考えられ、この場合は「搬送ロータ」と「ロータ構造」の用語が同じパーツを指す。１つのパーツからなるベーンホイールとして形成される搬送ロータは、たとえば、サイズを増加し、また減少する搬送セルを形成できるように、伸縮自在な材料からなる伸縮自在にフレキシブルなベーンを含む。より好ましくは、しかし、ベーンホイールとして形成された搬送ロータは、複数のパーツからなり、そのような実施態様において中心的なロータ構造、および、ロータ構造から外側に突出し、（それぞれ）、ロータ構造に対して移動可能であり、好ましくは全体的にスライド可能である１つあるいはそれ以上のベーンを含む。単一のベーンおよび複数のベーンのロータリーポンプの例は、ＤＥ  １０  ２０１１  ０８６  １７５  Ｂ３およびＤＥ  １０  ２００８  ０３６  ２７３  Ｂ４に記載されている。
【０００６】
本発明により、セッティング構造および／またはロータ構造は、材料複合構造である。それぞれの材料複合構造は、プラスチックで作製されたモールド領域と、モールド領域に固定的に動かないように接続され、モールド領域のプラスチックとは異なる化学的組成を有する機能性材料から作製された機能領域とを含む。少なくとも２つの異なる材料は、たとえば密度、あるいは追加の物質等、その他の点でも互いに異なっていてもよい。たとえば、埋設された補強ファイバー、あるいはその他の補強または機能体は、使用される場合、各材料に少なくとも実質的に均一に大量に分散される。機能性材料は、特に、金属材料とすることができ、たとえば、軽金属あるいは軽金属の合金あるいは好ましくは鋼鉄とすることができる。金属の機能性材料は、特に、それぞれ鋳物構造あるいは焼結体構造を示す鋳物あるいは焼結体とすることができる。機能性材料は、同様に、プラスチックとすることもできる。
【０００７】
好ましい実施態様において、モールド領域は、体積および／または質量という点で、機能領域より大きい。機能領域は、便宜上、材料複合構造が、たとえば動摩擦といった、特定の応力にさらされるか、あるいは、その他の点で摩耗にさらされる領域である。そのような機能の場合、スライディング材料は、機能性材料として選択される。良好なスライド性の代わりに、あるいは良好なスライド性とともに、機能性材料は、材料複合構造の剛性を増加させる、あるいは材料複合構造の他の特性を向上するという観点で選択することもできる。
【０００８】
材料複合構造は、特に、１つの継続したモールド領域、および、１つの継続した機能領域からなる。しかし、各ケースにおいて同じ機能性材料、あるいは異なる機能性材料のいずれかから作製された複数の機能領域も含むことができる。また、同じプラスチックから作製された２つあるいはそれ以上のモールド領域を含むこともできる。複数のモールド領域は、継続的ではなく、特に機能領域によって、あるいは複数の機能領域のうちの１つによって、互いに分離されている。
【０００９】
機能性材料が同様にプラスチックである場合には、モールド領域および機能領域は、たとえば射出成形、たとえば共射出成形といった、オリジナルの成形の接合方法によって製造できる。材料複合構造がモールド領域と複数の機能領域とから構成されるか、あるいはお互いに分離されている複数のモールド領域を含む場合には、そのような変形例において、同じことが２つ以上の構造領域に適用される。
【００１０】
しかし、好ましい実施態様においては、機能領域あるいは任意で複数の機能領域は、モールド領域あるいは任意で複数のモールド領域とは別個に製造され、そのモールド領域または複数のモールド領域が成形（モールド）されるときに、永久的に、そして好ましくはポジティブフィットによりモールド領域あるいは適用に応じて複数のモールド領域に固定的に、接続される。モールド領域のプラスチックは、特にモールド領域が製造されているときに、全体あるいは少なくとも部分的に機能領域の周りに射出成形することができる。モールド領域および機能領域は、摩擦フィットおよび／または材料フィットおよび／またはポジティブフィットで互いに接続することができる。好ましい実施態様において、接続は、少なくともポジティブフィットを含む。異なる領域は、原則として接合（ｊｏｉｎ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の手段によって、互いに別個に製造し、接続することができる。しかし、より好ましくは、すでに言及された通り、事前に生産された機能領域を、たとえばプラスチック射出成形ダイ等のダイに位置させ、好ましくは、射出成形で成形することによって、モールド領域のプラスチックを全体的に、あるいは少なくとも部分的にその周りに、モールド領域をオリジナル成形でする方法により、固定された接続を確立する。
【００１１】
コスト節約の目的において、モールド領域のプラスチックとして使用されるプラスチックは、マス（質量）単位、および／または体積（ボリューム）単位で機能性材料よりも安価なものが好ましい。
【００１２】
有益な特徴は、サブクレームおよびサブクレームの組み合わせにも記載されている。
【００１３】
本発明の特徴は、以下に述べられる特徴にも記載されている。特徴は、クレーム（請求項）の形式で表現されており、代替が可能である。特徴に開示された特徴は、クレーム（請求項）を補足および／または修飾し、個々の特徴における選択肢を示し、および／またはクレームの特徴を広げる。括弧で示された参照符号は、以下の図に示された実施形態についてのものである。これらは特徴に記載された特徴を文字通りに限定するものではないが、各特徴を実現するのに好ましい方法が示されている。
【００１４】
特徴１  ロータリーポンプ、好ましくはベーンポンプであって、
（ａ）流体のための流入口（３）および流出口（４）と、流入口および流出口に接続される搬送チャンバ（２）とを含むハウジング（１）と、
（ｂ）搬送チャンバ（２）内において回転軸線（Ｒ１０）について回転でき、回転軸線（Ｒ１０）に対して中央にあるロータ構造（１１）を含む搬送ロータ（１０）と、
（ｃ）搬送ロータ（１０）を囲み、流体を流入口（３）から流出口（４）に搬送するために、搬送ロータ（１０）とともに搬送セル（９）を形成し、ロータリーポンプの特定の吐出量を調整できるように、好ましくは回転軸線（Ｒ１０）を横断する方向に、搬送ロータ（１０）に対して往復移動が可能であるセッティング構造（２０）とを備え、
（ｄ）構造（１１、２０）のうちの少なくとも１つ、すなわちセッティング構造（２０）および／またはロータ構造（１１）は、材料複合構造であり、プラスチックから作製されたモールド領域（１５、２５）と、モールド領域（１５、２５）に固定的に接続され、モールド領域（１５、２５）のプラスチックとは異なる化学的組成を有する機能性材料から作製された機能領域（１６、２６）とを含む。
【００１５】
特徴２  特徴１のロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、材料複合構造（１１、２０）を補強し、および／または、剛性を与え、および／または、材料複合構造（１１、２０）のスライディング表面（１７、２７）および／またはベアリングあるいは接合領域（１９）を形成する。
【００１６】
特徴３  特徴１または２によるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、モールド領域（１５、２５）とは別個に製造され、モールド領域（１５、２５）は、オリジナルの成形方法において、好ましくは、鋳込成形、そして特に射出成形によって、機能領域（１６、２６）の上に、あるいは周りに成形され、これによって、領域（１５、１６、２５、２６）は、互いに固定的に接続される。
【００１７】
特徴４  特徴１〜３のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、ポジティブフィットおよび／または摩擦フィットおよび／または材料フィットによって、モールド領域（１５、２５）に接続される。
【００１８】
特徴５  特徴１〜４のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、モールド領域（１５、２５）に全体あるいは部分的に埋設され、機能領域（１６、２６）がモールド領域（１５、２５）に剛性を与え、および／または補強し、あるいは、モールド領域（１５、２５）が機能領域（１６、２６）に剛性を与え、および／または補強する。
【００１９】
特徴６  特徴１〜５のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、ポンプの運転中に、剛性を与えられたおよび／または補強されたモールド領域の寸法安定性を向上するために、モールド領域（１５、２５）に剛性を与え、および／または補強する。
【００２０】
特徴７  特徴１〜６のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（２６、３１）は、回転軸線（Ｒ１０）について周るように、搬送ロータ（１０）を囲むセッティング構造（２０）の内周面（２７）を形成し、および／またはとり囲む。
【００２１】
特徴８  特徴１〜７のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）およびモールド領域（１５、２５）は、互いにポジティブフィットによって接続され、１つあるいはそれ以上の点（１８、２８、２９、３０）で、これらの領域のうちの一方の領域が他方に突出する。
【００２２】
特徴９  特徴１〜８のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）およびモールド領域（１５、２５）は、お互いにアンカー固定され、１つあるいはそれ以上の点で（１８、３０）、これらの領域のうちの一方が、他方を裏側でグリップする。
【００２３】
特徴１０  特徴１〜９のいずれか１つによるロータリーポンプであって、領域のうちの少なくとも１つ、好ましくは、機能領域（１６、２６）は、１つあるいはそれ以上の凹部（１８、２８、３０）、好ましくは１つあるいはそれ以上のパッセージ（３０）を含み、この中に他方の領域の材料が突出し、および／または他方の領域の材料が入り込む。
【００２４】
特徴１１  特徴１０によるロータリーポンプであって、他方の領域の材料は、材料複合構造（１１、２０）が成形（モールド）されるときに、流体の形態で、凹部内に入り込み、および／またはパッセージを貫通する。
【００２５】
特徴１２  特徴１〜１１のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６）は、材料複合構造（１１、２０）の内側領域を形成し、モールド領域（１５、２５）は、その周の一部にわたって、あるいはその全周にわたって、外側において機能領域（１６、２６）を囲む。
【００２６】
特徴１３  特徴１〜１２のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能性材料は、スライディング材料であり、材料複合構造（１１、２０）のスライディング表面（１７、２７）を形成する。
【００２７】
特徴１４  特徴１３のロータリーポンプであって、スライディング表面（１７、２７）上の機能性材料は、静摩擦および／または動摩擦に関し、モールド領域（１５、２５）のプラスチックより低い摩擦係数を示し、および／または高い耐摩耗性を示す。
【００２８】
特徴１５  特徴１３または１４によるロータリーポンプであって、機能性材料は、潤滑された熱可塑性プラスチックである。
【００２９】
特徴１６  特徴１３〜１５のいずれか１つのロータリーポンプであって、機能性材料は、繊維状材料を充填された少なくとも１つの耐熱性ポリマー、および、スライディング性を付与する添加物のポリマー化合物である。
【００３０】
特徴１７  特徴１６、および、以下の特徴（ｉ）および（ｉｉ）のうちの少なくとも１つによるロータリーポンプであって、：スライディング性を付与する添加物が、グラファイトおよびフルオロポリマーのうちの少なくとも１つ、好ましくはＰＴＦＥを含む；繊維状材料が、カーボンファイバーを含むか、または、カーボンファイバーからなる。
【００３１】
特徴１８  特徴１６または１７によるロータリーポンプであって、スライディング材料は、以下の特徴（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの少なくとも１つを満たす：ポリマーの割合が、少なくとも６０重量％、最大で８０重量％；スライディング性を付与する添加物の割合が、少なくとも１０重量％、最大で３０重量％；繊維状材料の割合が、少なくとも５重量％、最大で１５重量％。
【００３２】
特徴１９  特徴１〜１８のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能性材料は、プラスチックであり、プラスチックのベース材料は、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン類（ＰＡＥＫ、ＰＥＫ、ＰＥＥＫ）、たとえばＰＡ４．６といったポリアミド類（ＰＡ）、およびポリフタルアミド（ＰＰＡ）からなる群からの、共重合体、ポリマー混合物、あるいはポリマー配合物を含むポリマーである。
【００３３】
特徴２０  特徴１〜１９のいずれか１つによるロータリーポンプであって、材料複合構造（２０）は、モールド領域（２５）に固定的に接続され、モールド領域（２５）のプラスチックとは異なる化学的組成を有する機能性材料から作製された別の機能領域（３１）を含み、機能領域（２６、３１）の機能性材料もまた、互いに異なる。
【００３４】
特徴２１  特徴２０のロータリーポンプであって、少なくとも１つの機能性材料は、スライディング材料であり、スライディング材料により形成された機能領域（２６）は、材料複合構造（２０）のスライディング表面（２７）好ましくは内側あるいは外側の周面を形成する。
【００３５】
特徴２２  特徴２０または２１によるロータリーポンプであって、少なくとも１つの機能領域（３１）は、モールド領域（２５）、および／または、特徴２０のスライディング表面（２７）を形成する機能領域（２６）を支持し、および／または剛性を与える。
【００３６】
特徴２３  特徴２０〜２２のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（２６、３１）の一方は、全周にわたって、あるいはその周の少なくとも主な部分にわたって、好ましくは直接の接触により、外側において他方を囲む。
【００３７】
特徴２４  特徴１〜２３のいずれか１つによるロータリーポンプであって、支持する、および／または剛性を与える機能領域（３１）は、凹部、好ましくは、パッセージとして形成することができる放射状の凹部を含み、機能性材料は、凹部、好ましくはパッセージとして形成された凹部内に入り込むか、凹部を貫通する。
【００３８】
特徴２５  特徴１〜２４のいずれか１つによるロータリーポンプであって、セッティング構造（２０）は、搬送ロータ（１０）に直接対向し、スライディング表面として供される内周面（２７）を含み、機能領域（２６）は、そのもので、あるいはモールド領域（２５）とともに、内周面を形成する。
【００３９】
特徴２６  特徴１〜２５のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６、３１）は、好ましくは、環状、管状あるいはスリーブ状である空洞の輪郭であるか、または、好ましくは、環状、管状あるいはスリーブ状である空洞の輪郭を含み、その周にわたって一定であるか変動の厚みであって、好ましくは、少なくとも３の約数によって空洞の輪郭の内径より小さい厚みを示す。
【００４０】
特徴２７  特徴１〜２６のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６）は、好ましくは環状あるいは管状である空洞の輪郭を含み、その円周にわたって一定であるか変動の厚みを示し、突出部は、モールド領域（１５）を安定させるために、空洞の輪郭から外側に突出し、モールド領域（１５）内に突き出る。
【００４１】
特徴２８  特徴１〜２７のいずれか１つによるロータリーポンプであって、モールド領域のプラスチックは、粒子、好ましくはガラスおよび／または鉱物および／またはカーボンから作製された繊維で充填された熱可塑性プラスチックである。
【００４２】
特徴２９  特徴１〜２８のいずれか１つによるロータリーポンプであって、モールド領域のプラスチックは、ヴィンコリット（Ｖｙｎｃｏｌｉｔ（登録商標））、特にヴィンコリット  Ｘ６３２０（ＶｙｎｃｏｌｉｔＸ６３２０）あるいはフォートロン（Ｆｏｒｔｒｏｎ（登録商標））である。
【００４３】
特徴３０  特徴１〜２９のいずれか１つによるロータリーポンプであって、ロータリーポンプは、ベーンポンプであり、搬送ロータ（１０）は、ベーンホイールであり、ベーンホイールは、ロータ構造（１１）から外側に突出し、フレキシブルであるか、移動できるようにロータ構造（１１）により搭載されており、搬送ロータ（１０）が回転したときに、セッティング構造（２０）の内周面（２７）に触れる、１つあるいはそれ以上のベーン（１２）を含む。
【００４４】
特徴３１  特徴３０によるロータリーポンプであって、：ベーンまたは複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、ロータ構造（１１）に対して移動されることができるように、ロータ構造（１１）の割り当てられたスロット（１３）に搭載され、；それぞれの割り当てられたスロット（１３）は、互いに対向し、周方向において各スロット（１３）を区切る対向スロット壁を含み、；ベーンまたは複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、割り当てられたスロット（１３）における少なくとも１つのスロット壁にすべり接触し、；スライディング材料からなる、好ましくは態様１３による機能領域（１６、２６）は、各ベーン（１２）とすべり接触するスロット表面を、スライディング表面（１７）として形成する。
【００４５】
特徴３２  特徴３０によるロータリーポンプであって、：ベーンまたは複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、ロータ構造（１１）に対して移動されることができるように、ロータ構造（１１）の割り当てられたスロット（１３）に搭載され、；それぞれの割り当てられたスロット（１３）は、互いに対向し、周方向において各スロット（１３）を区切る対向スロット壁を含み、
；ベーンまたは複数のベーン（１２）は、（それぞれ）、割り当てられたスロット（１３）における少なくとも１つのスロット壁にすべり接触し、
；モールド領域（１５）は、各ベーン（１２）とすべり接触する、スライディング表面（１４）としてのスロット表面を形成し、機能領域（１６）は、それぞれ、周方向において隣接するスロット（１３）の間で突出し、これにより、モールド領域（１５）を安定させる。
【００４６】
特徴３３  特徴１〜３２のいずれか１つによるロータリーポンプであって、材料複合構造（１１）、好ましくはロータ構造は、周面（１９）の領域、好ましくは内周面において、ロータリーポンプの別のコンポーネントに固定されるか、あるいは移動可能に搭載され、機能領域（１６）は、材料複合構造（１１）の周面（１９）を形成し、機能領域（１６）は、好ましくは、特徴３２の機能領域も形成する。
【００４７】
特徴３４  特徴３３によるロータリーポンプであって、周面（１９）は、材料複合構造（１１）をシャフトに対して非回転的に接続するために、少なくとも軸方向の部分において、非円形の、好ましくは歯が立っている形状の断面を示す。
【００４８】
特徴３５  特徴１〜３４のいずれか１つによるロータリーポンプであって、ロータ構造（１１）は、周面として形成される結合面（１９）を含み、結合面（１９）を介して、ポジティブフィット、好ましくは解放可能な結合により、搬送ロータ（１０）の回転軸線（Ｒ１０）について回転可能であるシャフトに対して非回転的に接続され、機能領域（１６）は、ロータ構造（１１）の結合面（１９）を形成する。
【００４９】
特徴３６  特徴１〜３５のいずれか１つによるロータリーポンプであって、ロータリーポンプは、ユニットに潤滑油を供給する潤滑油ポンプであって、好ましくは、車両のドライブモーターのエンジンオイルポンプ、あるいはガスを搬送するガスポンプ、好ましくは、モーター車両の真空ポンプである。
【００５０】
特徴３７  特徴１〜３６のいずれか１つによるロータリーポンプであって、ロータリーポンプは、モーター車両に配置されるように設計され、かつ、搬送ロータ（１０）が、車両のドライブモーターによって、ドライブモーターに対して固定された回転速度で駆動されるように、設計される。
【００５１】
特徴３８  特徴１〜３７のいずれか１つによるロータリーポンプであって、機能領域（１６、２６、３１）は、空洞の輪郭であるか、空洞の輪郭を含み、モールド領域（１５）は、軸方向端部に面する側で、好ましくは軸方向端部に面する両側で、空洞の輪郭を包囲し、これによって、機能領域（１６）でそれを軸方向に固定する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
以下、発明の実施形態を図に基づいて説明する。実施形態により開示された特徴は、個々の特徴であっても、特徴の組み合わせであっても、クレームの主題ならびに上述の実施形態および特徴を有利に発展させる。
【図１】図１は、ロータ構造およびセッティング構造を含むロータリーポンプを示し、これらのうち少なくとも１つは、材料複合構造として、本発明に基づいて形成される。
【図２】図２は、材料複合構造として形成されたセッティング構造の第１実施形態の側面図を示す。
【図３】図３は、図２に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図４】図４は、第１実施形態のセッティング構造の等角図を示す。
【図５】図５は、材料複合構造として形成されたセッティング構造の第２実施形態の側面図を示す。
【図６】図６は、図５に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図７】図７は、材料複合構造として形成されたセッティング構造の第３実施形態の側面図を示す。
【図８】図８は、図７に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図９】図９は、材料複合構造として形成されたセッティング構造の第４実施形態の側面図を示す。
【図１０】図１０は、図９に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図１１】図１１は、第４実施形態の機能性インサートの等角図を示す。
【図１２】図１２は、材料複合構造として形成されたセッティング構造の第５実施形態の側面図を示す。
【図１３】図１３は、図１２に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図１４】図１４は、第５実施形態の機能性インサートの等角図を示す。
【図１５】図１５は、材料複合構造として形成された第６実施形態のセッティング構造の側面図を示す。
【図１６】図１６は、図１５に示すＡ−Ａ断面図を示す。
【図１７】図１７は、材料複合構造として形成された第７実施形態のロータ構造の等角図を示す。
【図１８】図１８は、第７実施形態の材料複合構造を、図１７からの断面図で示す。
【図１９】図１９は、材料複合構造として形成された第８実施形態のロータ構造を等角図で示す。
【図２０】図２０は、第８実施形態の材料複合構造を、図１９からの断面図で示す。
【図２１】図２１は、材料複合構造として形成された第９実施形態のロータ構造を軸方向に見た図で示す。
【図２２】図２２は、第９実施形態における機能性インサートを軸方向に見た図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、例としてベーンセル設計のロータリーポンプを示す。ロータリーポンプは、側面図において、ハウジング１の上に示されている。ハウジング１のカバーは、ロータリーポンプの機能コンポーネントが見えるように、取り除かれている。ハウジング１は、搬送チャンバ２の側壁を形成する。搬送チャンバ２の中には、搬送ロータ１０が、回転軸線Ｒ１０について回転し得るようにロータ配置される、ハウジング１は、搬送される流体（たとえば、エンジン潤滑油）のための流入口３および流出口４を含む。搬送チャンバ２は、低圧側および高圧側を含む。搬送ロータ１０が示された回転方向、すなわち時計回りに回転駆動されると、流体は、低圧側において流入口３を介して搬送チャンバ２に流れ込み、圧力増加により高圧側に追い出され、流出口４を通じて吐出される。
【００５４】
搬送ロータ１０は、回転軸線Ｒ１０に対して中央にあるロータ構造１１と、ロータ構造１１の周囲にわたって分布して配置されたベーン１２とを含むベーンホイールである。ベーン１２は、ロータ構造１１の外周に向けて開放される、ロータ構造１１のスロット１３において、半径方向あるいは少なくとも実質的に半径方向に、シフト、スライドができるようにガイドされる。
【００５５】
ロータ構造１１は、回転軸線Ｒ１０について回転可能なシャフトに対して、ポジティブフィットに基づく結合において非回転的に接続される。それは、結合のために、非円形の内周面、すなわち、特に歯車のかみ合わせの方法で形成された結合面を含む。結合面は、好ましくはロータ構造１１が結合面を介して軸方向にシャフトに押し付けられることができるように、形成される。
【００５６】
搬送ロータ１０の外周は、例としてセッティングリングとして形成されるセッティング構造２０により、包囲される。搬送ロータ１０が回転駆動されると、そのベーン１２は、セッティング構造２０の内周面２７に接してスライドする。搬送ロータ１０の回転軸線Ｒ１０は、セッティング構造２０の平行な中心軸線に対して偏心して配置されている。搬送ロータ１０およびセッティングリング２０により形成される搬送セルは、搬送ロータ１０が回転されたときに、搬送チャンバ２の低圧側で、回転方向においてそのサイズを増加でき、そして、再度高圧側でサイズを減少できる。搬送ロータ１０の回転速度によって周期的である搬送セルのサイズの増減に基づいて、流体は、低圧側から高圧側に搬送され、流出口４を通じて、増加された圧力で搬送される。
【００５７】
搬送ロータ１０の回転あたりの搬送される流体の体積、いわゆる特定の吐出量は、調整可能である。流体が液体であり、よって（推定して）圧縮されない場合、絶対的な吐出量は、搬送ロータ１０の回転速度に正比例する。圧縮性流体、たとえば空気の場合は、搬送された量と回転速度の関係は直線的ではないが、絶対的な搬送された量および／または質量は、同様に回転速度と共に増加する。
【００５８】
特定の吐出量は、偏心に依存する。すなわち、セッティング構造２０の中心軸線と搬送ロータ１０の回転軸線Ｒ１０の間の距離に依存する。この軸間距離を変更するために、セッティング構造２０は、ハウジング１内で移動することができるように、たとえば回動軸線Ｒ２０を中心に回動できるように配置される。変形例においては、変形されたセッティング構造は、ハウジング１内で直線移動されることができるように配置されることもできる。特定の吐出量および／または偏心を調整するために、搬送ロータ１０の回転軸線Ｒ１０を横断する方向に移動可能であることが好ましい。原則として、搬送セルの軸方向の幅が調整できることを利用して軸方向の調整も考えられる。
【００５９】
セッティング構造２０の回動ベアリング領域が２１で示されている。回動ベアリングは、セッティング構造２０の回動ベアリング領域２１がハウジング１の協働表面と直接すべり接触する、スライドベアリングとして実現される。
【００６０】
セッティング方向Ｓ（実施形態では、回動方向Ｓ）における調整のために、セッティング方向Ｓに作用する調整流体圧力は、セッティング構造２０にかけられる。復元力は、セッティング方向の反対において、この調整圧力に反して作用する。復元力は、１つあるいはそれ以上の機械的なばね部材を含むばねデバイス（実施形態では、１つのばね部材５）により発生される。ばね部材５は、コイル圧力ばねとして実現され、配置されている。調整流体を使用して圧力をかけるために、搬送ロータ１０の回転軸線Ｒ１０を横切って回動軸線Ｒ２０から見たときに、セッティング構造２０の反対側は、セッティングピストンとしての機能を果たし、たとえばセッティング構造２０の環状部分と一体的に形成されるセッティング構造２０の作用領域２３を含む。ハウジング１内には、セッティング構造２０の作用領域２３の一方側に、調整圧力チャンバ６が形成され、セッティング方向Ｓに作用するセッティング力を、セッティング構造２０の作用領域２３に、そして作用領域２３を通じてセッティング構造２０に働かせるために、調整流体は、調整圧力チャンバ６に導入されることができる。復元力は同様に、たとえばセッティング構造２０の作用領域２３に直接作用する。
【００６１】
調整圧力チャンバ６には、セッティング方向Ｓにおいて調整流体圧力をセッティング構造２０に加えるために、ロータリーポンプにより搬送された圧力流体が供給される。セッティング方向Ｓは、セッティング構造２０がセッティング方向Ｓに移動されるときに、搬送ロータ１０とセッティング構造２０との間の偏心と、これによって特定の吐出量とがサイズにおいて減少するように、選択される。
【００６２】
セッティング構造２０およびハウジング１は共に、調整圧力チャンバ６を低圧力領域からセッティング方向Ｓに分離する、シーリングギャップを形成する。シーリング要素は、シーリングギャップをより良く封じるために、径方向におけるシーリングギャップに配置されている。シーリング要素は、セッティング構造２０のレセプタクル２４に配置されている。
【００６３】
記載されたように調整流体圧力を加えることにより吐出量を制御あるいは規制する事項については、ＤＥ  １０  ２０１１  ０８６  １７５  Ｂ３に言及する。言及することにより、この事項、および、ロータリーポンプの機能についてのその他の詳細について、ＤＥ  １０  ２０１１  ０８６  １７５  Ｂ３が本明細書に組み込まれる。
【００６４】
セッティング構造２０および／またはロータ構造１１は（それぞれ）全体的にあるいは少なくとも領域において、プラスチックからなる材料複合構造である。これらはしかし、化学的組成について、そして任意で添加された物質について異なる少なくとも２つの材料から生産される。
【００６５】
図２〜４は、第１実施態様の材料複合構造を示す。セッティング構造２０は、材料複合構造である。セッティング構造２０は、プラスチックで製造されたモールド領域２５と、モールド領域２５のプラスチックとは化学的組成が異なる機能性材料から製造された機能領域２６とを含む。機能性材料は、別のプラスチックあるいは特に金属または合金となり得る。好ましくは、鋼鉄である。機能領域２６は、有利には鋳物あるいは焼結体となり得る。機能領域２６は、環状、管状、あるいはスリーブ状である。それは、少なくとも実質的になめらかな表面、特になめらかな内周面を示す。
【００６６】
機能領域２６は、モールド領域２５に埋設される。モールド領域２５もまた、外周全体にわたって機能領域２６を囲む。モールド領域２５は、軸方向の両端部において機能領域２６を取り囲む。この目的において、機能領域２６は、モールド領域２５の内周を一周する溝状あるいはくぼみ状の凹部２８に埋設される。対応して、モールド領域２５は、その外周にわたって、そして軸方向両側において機能領域２６を包囲している。モールド領域２５および機能領域２６は、ポジティブフィットで固定的に接続されている。それらは、互いに対して軸方向に動くことができない。周方向への相対的な動きは、機能領域２６が固定的に取り囲まれることにより防がれる。モールド領域２５および機能領域２６は、ともに、スライディング表面として、セッティング構造２０のスムーズな内周面２７を形成する。
【００６７】
有利には、完成したセッティング構造２０は、モールド領域２５および機能領域２６のみだけで形成される。
【００６８】
機能領域２６は、材料複合構造２０においてインサートを形成する。すでに言及した通り、機能領域２６は、鋼鉄インサート、あるいはその他の金属インサート、あるいはまた、プラスチックインサートとなり得る。好ましくは、機能領域２６は、十分に剛性を有する。それは、セッティング構造２０内で、モールド領域２５の支持体および／または剛性体として供することができる。すなわち、モールド領域２５は、機能領域２６に支持されることができ、および／またはポンプ作動中のセッティング構造２０の寸法安定性を向上することができる。支持機能および／または剛性を与える機能の代わりに、あるいはこれと共に、機能領域２６は、スライディング材料から生産でき、あるいはスライディング材料でコートでき、スライディング材料は、同じあるいは好ましくはモールド領域２５のプラスチックよりも力学的摩擦および好ましくは静止摩擦について低い摩擦係数を示すことができる。
【００６９】
図５および６は、第２実施態様の材料複合構造を示す。第２実施形態において、セッティング構造２０は、また材料複合構造である。セッティング構造２０は、機能領域２６がセッティング構造２０の軸方向の幅全体にわたって延びており、よって搬送ロータ１０が回転駆動されたときに搬送ロータ１０のベーン１２が触れる内周面２７を単独で形成するという点において、第１実施形態とは異なる。上記第１実施形態と同様、機能領域２６は環状、管状、あるいはスリーブ状であり、内径より薄い壁の厚みを示す。
【００７０】
第３実施態様の材料複合構造２０もセッティング構造２０であり、図７および８に示す。第２実施形態と同様、第３実施形態も機能領域２６がセッティング構造２０の軸方向の幅全体にわたって延びている。機能領域２６は、外周に設けられ、モールド領域２５の溝状凹部２８に係合するラジアル突出部２９、そしてこれにより、モールド領域２５により固定的に包囲されることに加えて、機能領域２６をモールド領域２５に軸方向に固定しているという点において、第２実施形態のものと異なる。第３実施形態における機能領域２６は、その他の点においては、第２実施形態における機能領域２６に対応している。凹部２８および突出部２９は、完全に、あるいは部分的にのみ周方向に形成されることができ、お互いに係合することができる。
【００７１】
図９および１０は、材料複合構造として形成された第４実施態様のセッティング構造２０を示す。第４実施形態において、機能領域２６は、モールド領域２５を軸方向両側に包囲する。実質的に薄壁チューブとして形成された機能領域２６の２つの軸方向端部は、それぞれ、外側に突出し、有利には全周にわたって延びるフランジ２９を含む。対応して、機能領域２６は、軸方向において２つのフランジ２９の間に凹部２８を形成する。モールド領域２５は、凹部２８と係合して好ましくは凹部２８を埋める。２つのフランジ２９は、軸方向に機能領域２６を安定させる。モールド領域２５は、さらに、フォースフィットによりフランジ２９の間に延びる機能領域２６の軸部を取り囲む。他の実施形態においても、好ましくは、モールド領域のプラスチックは、モールド領域２５のプラスチックを固めることによって、機能性インサート２６の周りに成形（モールド）されるときに、フォースフィットを作ることができる。これまでの実施形態と同様に、機能領域２６は、モールド領域２５のための支持構造および／または剛性を与える構造として供することができる。機能領域２６は、さらに、内周面２７を形成し、よって、好ましくは良好なスライド性およびポンプの運転に求められる耐摩耗性を示すスライディング材料から製造される。記載された相違点とは別に、その他の実施形態について述べられた事柄が、同様に第４実施形態にも適用される。機能領域２６は、よって、特にインサートとして設けられることができ、モールド領域のプラスチックは、その周りに成形、好ましくは射出成形されることができる。
【００７２】
図１１は、材料複合構造２０から分離された、機能領域２６そのものを示す。上述の実施形態と同様、機能領域２６は材料複合構造２０の中に、特に金属あるいはプラスチックインサート、好ましくは鋼鉄インサートを形成することができる。
【００７３】
図１２および１３は、材料複合構造として形成された第５実施形態のセッティング構造２０を示す。第５実施形態のセッティング構造２０もまた、２つの領域のみ、すなわち、プラスチックから作られたモールド領域２５と、機能性材料から作られた機能領域２６とから構成される。上述の実施形態と同様、機能領域２６は環状、管状、あるいはスリーブ状であり、内径より薄い壁厚みを示す。それは、周にわたって分布された多数のパッセージ３０を含む。機能領域２６は、穴あき空洞構造としても称される。モールド領域２５のプラスチックは、パッセージ３０を貫通する。モールド領域２５および機能領域２６は、互いにアンカー固定され、そして特にきついポジティブフィットが得られる。
【００７４】
図１４において、材料複合構造２０中で機能領域２６を形成する環状、管状、あるいはスリーブ状インサート２６そのものが、材料複合構造から分離されて示されている。この製造前状態で、機能領域２６あるいは機能部分および／またはそれを形成するインサートは、それぞれ、ダイに置かれることができ、モールド領域２５のプラスチックは、その周りに成形、好ましくは射出成形されることができる。このようなオリジナルな成形方法において、モールド領域２５のプラスチックは、好ましくはパッセージ３０に入り込み、これによって機能領域２６をモールド領域２５にアンカー固定する。
【００７５】
機能領域２６は、モールド領域２５を支持し、および／または剛性を与えることができる。支持機能および／または剛性を与える機能の代わりに、あるいはこれに加えて、機能領域２６は、（それを形成する機能性材料が十分に良好なスライド性および耐摩耗性を有するスライディング材料である場合）、そのものによって、あるいはモールド領域２５のプラスチックが完全にパッセージ３０に入り込んでいる場合、モールド領域２５のプラスチックと共に内周面２７を形成することができる。
【００７６】
変形例において、第１〜第５実施形態における機能領域２６は、モールド領域２５のプラスチックによってその外側と内側を包囲することができるか、あるいはモールド領域２５のプラスチックに完全に埋設することができる。それらは、変形例において、スライディング機能を有さないが、材料複合構造２０に対する支持機能および／または剛性を与える機能のみを有する。スライディング表面として機能する内周面２７は、変形例においてモールド領域２５のプラスチックで形成することができる。
【００７７】
その他の変形例において、第１〜第４実施形態における機能領域２６は、各実施形態に存在するポジティブフィットに加えて領域２５および２６をお互いにアンカー固定するために、追加として、たとえばパッセージ３０等の、パッセージを含むことができる。全ての実施例において、機能領域２６は、同様に、セッティング構造２０の全体の軸方向長さを延長する代わりに、たとえば第１実施形態のように、一方あるいは両方の軸方向端部で外側に突出するフィンあるいは突出するフランジ、および／または、軸方向に埋設される機能領域２６を含むことができる。
【００７８】
図１５および１６は、材料複合構造として形成された第６実施形態のセッティング構造２０を示す。このセッティング構造２０は、上述の通り実施形態では、スライドベアリング表面２２と、反対側に作用領域２３とを一体的に含むベアリング領域２１を形成するモールド領域２５を含む。セッティング構造２０は、また、第１機能性材料で作製された第１機能領域２６とまた別の第２機能性材料から製造される第２機能領域３１とを含む。第１機能性材料および第２機能性材料は、少なくともこれらの化学的組成という点について、モールド領域２５のプラスチックと異なる。好ましい実施態様において、それらは、また、互いにこれらの化学的組成が異なる。
【００７９】
機能性材料がプラスチックである場合は、これらは、少なくともこれらに添加された物質について、互いに異なる。一方の機能性材料が、たとえば、繊維強化プラスチックであり、もう一方の機能性材料が、繊維強化無しのプラスチックか、あるいは異なるタイプの繊維のプラスチックとすることができる。両方の機能性材料がプラスチックとして形成される場合は、機能領域２６を形成するプラスチックは、スライディング表面として供され、機能領域２６のみであるいは少なくとも部分的に機能領域２６で形成される内周面２７に良好なスライド性を与えるために、たとえばカーボンファイバーを含むことができる。
【００８０】
機能領域３１の機能性材料は、たとえばファイバーグラスで強化されたものか、あるいは機能領域２６の機能性材料より寸法安定性があるプラスチックからなる。好ましい材料の組み合わせにおいて、機能領域２６は、良好なスライド性と十分な耐摩耗性を示すプラスチックあるいは金属からなり、第２機能領域３１は、金属、好ましくは鋼鉄からなる。
【００８１】
第１機能領域２６および／または第２機能領域３１は、（それぞれ）好ましくは、事前に製造されたインサートとして供され、有利には、金属材料あるいはプラスチックから製造される。好ましい実施態様において、第２機能領域３１は、支持構造および／または剛性を与える構造として供され、特にこのような実施態様において、金属材料、好ましくは鋼鉄からなる。それは、たとえば、事前に製造された焼結体あるいは鋳物として供されることができる。第１機能領域２６および／または特に第２機能領域３１は、（それぞれ）たとえばこれまでの実施形態のパッセージ３０のようなパッセージを含むことができ、モールド領域２５のプラスチック材料は、きついポジティブフィットを得るために、モールド領域２５がオリジナル成形（モールド）されるときに、パッセージを貫通することができる。
【００８２】
材料複合構造２０を製造するにおいて、特にインサートとして供される２つの機能領域２６および３１は、たとえばプラスチック射出成形ダイ等のダイに位置されることができ、モールド領域２５のプラスチックは、これらの周りに成形（好ましくは射出成形）されることができる。
【００８３】
それぞれの実施形態で詳細が記載されていない場合は、あるいは第１〜第６実施形態について図に示されていない場合は、それぞれの実施形態で述べられた事柄は、その他の実施形態にもそれぞれ適用される。
【００８４】
実施形態において、機能領域２６そしてまたその他の機能領域３１は、それぞれ、少なくとも実質的に空洞の輪郭の構造として形成されており、解放され、内部に搬送ロータ１０が配置されるセッティング構造２０の内側断面を取り囲む。これらの実施態様は、特に有利であるが、記載されたように、モールド領域２５のプラスチックとは異なる材料で作製された機能領域は、代わりにセッティング構造２０の異なる領域を形成することもできる。そのような機能領域として、ベアリング領域２１のスライディング表面２２、あるいはベアリング領域２１の全体は、たとえば、機能性材料から形成することができる。そのような機能領域の機能性材料は、好ましくは、良好なスライド性と、セッティング構造２０の回動ベアリングで起こる力学的摩擦応力のための十分な耐摩耗性とを示すスライディング材料である。機能領域は、追加で設けるか、あるいは、原則として記載された機能領域２６および３１の代わりに設けることができる。
【００８５】
図１７および１８は、ロータリーポンプ中のロータ構造１１を形成することができ、対応して参照符号１１で示す第７実施形態の材料複合構造を示す。ロータ構造１１の中央領域は、内周面により包囲されるパッセージを含む。内周面は、ロータリーポンプのドライブシャフトへの非回転接続を確立するための、結合面１９として形成される。周面および／または結合面１９は、よって、非円形である。実施形態においては、それは、内側に歯を立てることにより形成されている。放射状あるいは少なくとも実質的に放射状にシフトできるようにこの中でベーン１２（図１）がガイドされるスロット１３は、各スロットの基部に向かって、ポケットの形状で広がっている。外形については、ロータ構造１１は、通例のベーンポンプのロータ構造のように形成されることができる。
【００８６】
しかし、通例のロータ構造とは異なり、ロータ構造１１は、材料複合構造として実現され、プラスチックで作製されたモールド領域１５と、モールド領域１５のプラスチックとは異なる化学的組成の機能性材料で作製された機能領域１６とを含む。材料複合構造２０の領域２５および２６の材料について述べられた事柄は、同様に、領域１５および１６の材料について適用される。機能性材料は、特に、プラスチック、あるいは金属材料、好ましくは鋼鉄とすることができる。これらの製造についてこれまでに言及された事柄もまた、適用される。よって、機能領域１６は、有利には事前に製造されたインサートとして設けることができ、モールド領域１５のプラスチックは、その周りに成形、好ましくは鋳込、特に射出成形する。
【００８７】
第７実施形態において、機能領域１６は、結合面１９を形成し、よって、接合領域として供され、モールド領域１５を支持し、および剛性を与える。機能領域１６は、周にわたって分布された凹部１８を含み、モールド領域１５のプラスチックは、モールド領域１５がオリジナル成形（モールド）されるときに、凹部１８に入り込む。凹部１８は、ポケットの形状で内側に放射状に広がり、好ましくは、モールド領域１５のプラスチックは、外側において機能領域１６をその周にわたって囲むのみならず、外周から見てポケットおよび／または凹部１８の開口部において裏側でグリップし、これによりアンカー効果を達成する。
【００８８】
出入りする時、ベーン１２（図１）は、これに対応して、ベーン１２のためのスライディング表面１４を形成する側部スロット壁のスロット１３にスライドして入る。スロット１３は、モールド領域１５のプラスチックがスライディング表面１４を形成するように、モールド領域１５に形成される。機能領域１６は、その内周面が結合面１９であり、中央が空洞である輪郭を含む。機能領域１６は、また、空洞の輪郭から放射状に外側に向かって突出し、スロットの各ベースの領域においてスロット１３を包囲する突出部を含む。凹部１８は、それぞれ隣接の突出部の間に形成される。
【００８９】
図１９および２０は、材料複合構造の第８実施形態を、ここでもロータ構造１１の実施例を挙げて示す。外形という点において、第８実施形態におけるロータ構造１１は、第７実施形態のそれに対応する。第７実施形態と同様、ロータ構造１１は、ドライブシャフトに接続されるポジティブフィットのための結合面１９を形成し、モールド領域１５を支持し、剛性を与える。第７実施形態とは異なり、機能領域１６も、ベーン１２のためのスロット１３の側壁であって、円周方向へのリーディングおよびトレーリング側壁であるスロット１３の側壁を、スライディング表面１７の形式で形成する。機能領域１６を形成する機能性材料は、よって、便宜的には、良好なスライド性および十分な耐摩耗性を示すスライディング材料である。外周のスロット１３の位置において、機能領域１６は、周方向に延びる短い突出部を含む。スロット１３間に残る機能領域１６の凹部に入り込んだモールド領域１５のプラスチックは、機能領域１６の突出部を裏側でグリップし、これによってアンカー効果を向上する。
【００９０】
第８実施形態において、機能領域１６は、ロータ構造１１の外周まで延びる。図１９からわかるように、モールド領域１５は、軸方向において機能領域１６を超えて突出する。第７実施形態のモールド領域１５、そしてまたセッティング構造２０のモールド領域２５は、単一の連続した領域として形成される。
【００９１】
図２１および２２は、材料複合構造の第９実施形態を、ロータ構造１１の実施例を挙げて示す。外形という点において、第９実施形態におけるロータ構造１１は、第７実施態様および第８実施形態のそれらに対応する。第７および第８実施形態と同様、ロータ構造１１は、ドライブシャフトへのポジティブフィット結合のための結合面１９を形成し、モールド領域１５を支持し、剛性を与える。第７実施形態と同様、モールド領域１５は、ベーン１２のためのスロット１３の側壁であって、周方向へのリーディングおよびトレーリング側壁であるスロット１３の側壁を、スライディング表面１４の形式で形成する。第７実施態様および第８実施形態と同様、機能領域１６は、内周面として形成される、結合面１９を有する空洞の輪郭を含む。これらの２つの実施形態と同様、突出部は、空洞の輪郭から外側に突出し、モールド領域１５のプラスチック内に突き出ている。これによって、径方向に延び、トルクを伝送するための大きな圧力表面を与える。
【００９２】
２つの先行する実施形態とは異なり、機能性材料は、スロット１３に、そして第７実施形態では沿わされているスロットのベースにさえも、沿っていない。突出部は、スロット１３に対して周方向にオフセットしている。これらはそれぞれ、機能領域１６を囲むモールド領域１５内に、隣接するスロット１３の間で突出する。突出部は、マッシュルームの形状で外側に放射状に広がる。外周から見て、そして結合面１９から見て、モールド領域１５および機能領域１６は、互いに裏側でグリップする。モールド領域１５のプラスチックは、外周の突出部、また、回転中にリーディングおよびトレーリング側面である側面を囲む。突出部は、モールド領域を安定させ、より小さいサブ領域に再分割し、これによって、作業温度範囲にわたってロータ構造１１の寸法安定性を向上させる。
【００９３】
第８および第９実施形態においても、機能領域１６は、有利には、事前に製造されたインサートとして設けることができ、好ましくは、金属あるいはプラスチック、特に好ましくは、鋼鉄から作製され、モールド領域１５のプラスチックは、その周りに成形、有利には鋳込、特に射出成形する。
【００９４】
実施形態のロータ構造１１について、詳細が記載されていなかったり、図に示されていない場合は、セッティング構造２０について述べられた事柄が、材料について、そしてそれぞれのモールド領域１５のプラスチックをそれらの周りに成形することについて、類似して適用される。
【符号の説明】
【００９５】
１    ハウジング
２    搬送チャンバ
３    流入口
４    流出口
５    ばね部材
６    調整圧力チャンバ
１０    搬送ロータ
１１    ロータ構造、材料複合構造
１２    ベーン
１３    スロット
１４    スロット壁、スライディング表面
１５    モールド領域
１６    機能領域
１７    スロット壁、スライディング表面
１８    凹部
１９    結合面
２０    セッティング構造、材料複合構造
２１    ベアリング領域
２２    ベアリング表面、スライディング表面
２３    セッティング構造の作用領域
２４    シーリング要素レセプタクル
２５    モールド領域
２６    機能領域
２７    内周面、スライディング表面
２８    凹部
２９    突出部
３０    パッセージ
３１    機能領域
Ｒ１０    搬送ロータの回転軸線
Ｒ２０    セッティング構造の回動軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【外国語明細書】
Rotary Pump with a Plastic Composite Structure
The invention relates to a rotary pump comprising at least one pump component which consists entirely or only in regions of plastic. The invention can advantageously be realised both in a rotary pump for an incompressible fluid, i.e. a displacement pump, and in a rotary pump for a compressible fluid, i.e. a gas pump such as in particular a vacuum pump. The rotary pump can be adjusted, preferably regulated, in terms of its specific delivery volume, i.e. in terms of the delivery volume per revolution of a delivery rotor. The pump can for example be an internal toothed ring pump or a reciprocating piston valve pump; preferably, however, the pump is a single-vane or multi-vane vane pump.
In vehicle manufacturing, in particular automobile manufacturing which is a preferred area of application for the invention, there is a constant endeavour to reduce the weight and in particular also the cost of vehicle components. The high demands made with respect to for example mechanical strength, wear resistance and fatigue strength must nonetheless be met. Due to the high numbers of units involved in mass production and the associated economies of scale, even minimal reductions in unit cost achieve significant cost savings when considered over the production run.
It is an object of the invention to reduce the manufacturing costs of a rotary pump but still meet the technical demands made on the rotary pump.
The invention proceeds from a rotary pump, preferably a vane pump, comprising: a housing which comprises an inlet and an outlet for a fluid to be delivered and comprises a delivery chamber which is connected to the inlet and the outlet; a delivery rotor which can be rotated in the delivery chamber about a rotational axis; and a setting structure which surrounds the delivery rotor. The delivery chamber can be bounded and therefore defined just by the housing and setting structure alone. It is however conceivable in principle for the delivery chamber to also (and only then) be delimited by means of another structure or as applicable also multiple other structures. The delivery rotor and the setting structure form delivery cells in which the fluid can be delivered from the inlet to the outlet by rotating the delivery rotor, in that the delivery cells increase in size on a low-pressure side of the delivery chamber and decrease again in size on a high-pressure side of the delivery chamber, as is known from internal toothed ring pumps and reciprocating piston valve pumps and in particular vane pumps. In order to be able to adjust the specific delivery volume, the setting structure can be moved back and forth relative to the delivery rotor, preferably transverse to the rotational axis of the delivery rotor. The setting structure can be arranged in the housing such that it can in particular be pivoted or linearly moved, in order to be able to adjust the specific delivery volume.
The delivery rotor comprises a rotor structure. The rotor structure can itself form the delivery rotor, which would consist of one part in such embodiments. The delivery rotor in internal toothed ring pumps, for example, is formed in one part. It is also conceivable in principle for a vane pump to comprise a delivery rotor which consists of one part, such that the terms "delivery rotor" and "rotor structure" can refer to the same part. A delivery rotor which is formed as a vane wheel which consists of one part can for example comprise elastically flexible vanes which yield material-elastically in order to be able to form the delivery cells which increase in size and decrease again in size. More preferably, however, a delivery rotor formed as a vane wheel consists of multiple parts and comprises the rotor structure, which is central in such embodiments, and one or more vanes which project outwards from the rotor structure and can (each) be moved, preferably slid, in its/their entirety relative to the rotor structure. Examples of single-vane and multi-vane rotary pumps are to be found in DE 10 2011 086 175 B3 and DE 10 2008 036 273 B4.
In accordance with the invention, the setting structure and/or the rotor structure is/are a material composite structure. The respective material composite structure comprises a moulded region made of plastic and a functional region which is fixedly and immovably connected to the moulded region and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region. The at least two different materials can also differ from each other in other respects, for example in terms of their density or in terms of added substances such as for example embedded reinforcing fibres or other reinforcing or functional bodies which, if present, are dispersed at least substantially homogenously in the respective material in large numbers. The functional material can in particular be a metallic material such as for example a light metal or a light-metal alloy or preferably a steel. The metallic functional material can in particular be a cast body or sintered body which correspondingly exhibits a cast structure or sintered structure. Instead, however, the functional material can also likewise be a plastic.
In preferred embodiments, the moulded region is larger than the functional region in terms of its volume and/or mass. The functional region is expediently a region in which the material composite structure is subject to a particular stress, such as for example dynamic friction, or is otherwise exposed to wear. In the case of such a function, a sliding material is correspondingly selected as the functional material. Instead of or in combination with its good sliding properties, however, the functional material can also be selected with a view to increasing the rigidity of the material composite structure or improving another property of the material composite structure.
The material composite structure can in particular consist of a single continuous moulded region and a single continuous functional region. It can however also comprise multiple functional regions made of either the same functional material in each case or of different functional materials. It can also comprise two or more moulded regions made of the same plastic, wherein the multiple moulded regions are not continuous but rather separated from each other, in particular by the functional region or by one of multiple functional regions.
The moulded region and the functional region can be manufactured in a joint method of original moulding, such as for example injection moulding, for example by co-injection, if the functional material is likewise a plastic. If the material composite structure is composed of a moulded region and multiple functional regions or comprises multiple moulded regions which are separated from each other, the same applies to the more than two structural regions in such variants.
In preferred embodiments, however, the functional region or optionally the multiple functional regions is/are manufactured separately from the moulded region or optionally the multiple moulded regions and permanently and fixedly connected, preferably in a positive fit, to the moulded region or as applicable the multiple moulded regions, as the moulded region or regions is/are moulded. The plastic of the moulded region can then be entirely or at least partially injected around a functional region, in particular as the moulded region is being manufactured. The moulded region and the functional region can be connected to each other in a frictional fit and/or material fit and/or positive fit. In preferred embodiments, the connection includes at least a positive fit. The different regions can in principle be manufactured separately from each other and connected to each other by means of a join connection; more preferably, however, a fixed connection is established in a method of originally moulding the moulded region, as already mentioned, by placing the functional region - produced beforehand - into a die, such as for example a plastic injection-moulding die, and moulding - preferably, injecting - the plastic of the moulded region entirely or at least partially around it.
In the interests of making cost savings, the plastic used as the plastic of the moulded region is preferably one which is cheaper per unit mass and/or unit volume than the functional material.
Advantageous features are also described in the sub-claims and combinations of the sub-claims.
Features of the invention are also described in the aspects formulated below. The aspects are worded in the manner of claims and can be substituted for them. Features disclosed in the aspects can also supplement and/or qualify the claims, indicate alternatives to individual features and/or broaden features of claims. Bracketed reference signs refer to an example embodiment which is illustrated in figures below. They do not restrict the features described in the aspects to their literal sense as such, but do conversely indicate preferred ways of realising the respective feature.
Aspect 1. A rotary pump, preferably a vane pump, comprising:
(a) a housing (1) which comprises an inlet (3) and an outlet (4) for a fluid and comprises a delivery chamber (2) which is connected to the inlet and the outlet;
(b) a delivery rotor (10) which can be rotated in the delivery chamber (2) about a rotational axis (R10) and comprises a rotor structure (11) which is central in relation to the rotational axis (R10);
(c) and a setting structure (20) which surrounds the delivery rotor (10) and together with the delivery rotor (10) forms delivery cells (9), in order to deliver the fluid from the inlet (3) to the outlet (4), and can be moved back and forth relative to the delivery rotor (10), preferably transverse to the rotational axis (R10), in order to be able to adjust a specific delivery volume of the rotary pump;
(d) wherein at least one of the structures (11, 20), i.e. the setting structure (20) and/or the rotor structure (11), is a material composite structure and comprises a moulded region (15; 25) made of plastic and a functional region (16; 26) which is fixedly connected to the moulded region (15; 25) and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region (15; 25).
Aspect 2. The rotary pump according to Aspect 1, wherein the functional region (16; 26) reinforces and/or rigidifies the material composite structure (11; 20) and/or forms a sliding surface (17; 27) and/or a bearing or joining region (19) of the material composite structure (11; 20).
Aspect 3. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) is manufactured separately from the moulded region (15; 25), and the moulded region (15; 25) is moulded on or around the functional region (16; 26) in a method of original moulding, preferably casting and in particular injection moulding, whereby the regions (15, 16; 25, 26) are fixedly connected to each other.
Aspect 4. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) is connected to the moulded region (15; 25) in a positive fit and/or frictional fit and/or material fit.
Aspect 5. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) is entirely or partially embedded in the moulded region (15; 25), and the functional region (16; 26) rigidifies and/or reinforces the moulded region (15; 25) or the moulded region (15; 25) rigidifies and/or reinforces the functional region (16; 26).
Aspect 6. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) rigidifies and/or reinforces the moulded region (15; 25) in order to improve the dimensional stability of the rigidified and/or reinforced moulded region during pump operations.
Aspect 7. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (26; 31) forms and/or surrounds, circumferentially about the rotational axis (R10), an inner circumferential surface (27) of the setting structure (20) which surrounds the delivery rotor (10).
Aspect 8. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) and the moulded region (15; 25) are connected to each other in a positive fit, in that one of these regions protrudes into the other at one or more points (18; 28; 29; 30).
Aspect 9. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) and the moulded region (15; 25) are anchored to each other, in that one of these regions grips behind the other at one or more points (18; 30).
Aspect 10. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein at least one of the regions, preferably the functional region (16; 26), comprises one or more recesses (18; 28; 30), preferably one or more passages (30), into which material of the other region can protrude and/or which is/are penetrated by the material of the other region.
Aspect 11. The rotary pump according to the preceding aspect, wherein the material of the other region has penetrated into the recess(es) and/or through the passages in a fluid form as the material composite structure (11; 20) is moulded.
Aspect 12. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26) forms an inner region of the material composite structure (11; 20), and the moulded region (15; 25) surrounds the functional region (16; 26) on the outside over a portion of its circumference or over its entire circumference.
Aspect 13. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional material is a sliding material and forms a sliding surface (17; 27) of the material composite structure (11; 20).
Aspect 14. The rotary pump according to the preceding aspect, wherein the functional material on the sliding surface (17; 27) exhibits a coefficient of friction which is lower than the plastic of the moulded region (15; 25) in relation to static and/or dynamic friction and/or exhibits greater wear resistance.
Aspect 15. The rotary pump according to any one of the preceding two aspects, wherein the functional material is a lubricated thermoplastic.
Aspect 16. The rotary pump according to any one of the preceding three aspects, wherein the functional material is a polymer compound of at least one heat-resistant polymer filled with fibrous material and a sliding additive.
Aspect 17. The rotary pump according to the preceding aspect and at least one of the following Features (i) and (ii): the sliding additive comprises at least one of graphite and fluoropolymer, preferably PTFE; the fibrous material comprises or consists of carbon fibres.
Aspect 18. The rotary pump according to any one of the preceding two aspects, wherein the sliding material fulfils at least one of the following Features (i) to (iii): the proportion of polymer is at least 60% by weight and at most 80% by weight; the proportion of sliding additive is at least 10% by weight and at most 30% by weight; the proportion of fibrous material is at least 5% by weight and at most 15% by weight.
Aspect 19. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional material is a plastic, and a base material of the plastic is a polymer including co-polymer, a mixture of polymers or a polymer blend from the group consisting of polyethersulphone (PES), polysulphone (PSU), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherketones (PAEK, PEK, PEEK), polyamides (PA) such as for example PA4.6, and polyphthalamide (PPA).
Aspect 20. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the material composite structure (20) comprises another functional region (31) which is fixedly connected to the moulded region (25) and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region (25), and the functional materials of the functional regions (26, 31) also differ from each other.
Aspect 21. The rotary pump according to the preceding aspect, wherein at least one of the functional materials is a sliding material, and the functional region (26) formed by the sliding material forms a sliding surface (27), preferably an inner or outer circumferential surface, of the material composite structure (20).
Aspect 22. The rotary pump according to any one of the preceding two aspects, wherein at least one of the functional regions (31) supports and/or rigidifies the moulded region (25) and/or the functional region (26) which forms the sliding surface (27) of Aspect 20.
Aspect 23. The rotary pump according to any one of the preceding three aspects, wherein one of the functional regions (26, 31) surrounds the other on the outside over its entire circumference or at least over a predominant portion of its circumference, preferably in direct contact.
Aspect 24. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the supporting and/or rigidifying functional region (31) comprises recesses, preferably radial recesses, which can be formed as passages, and the functional material has penetrated into the recesses or penetrated through the recesses which are preferably formed as passages.
Aspect 25. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the setting structure (20) comprises an inner circumferential surface (27) which directly faces the delivery rotor (10) and serves as a sliding surface, and the functional region (26) forms the inner circumferential surface by itself or in combination with the moulded region (25).
Aspect 26. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26; 31) is or comprises a hollow profile which is preferably annular, tubular or sleeve-shaped and exhibits a thickness which is constant or varying over its circumference and which is smaller, preferably by at least a factor of three, than an inner diameter of the hollow profile.
Aspect 27. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16) comprises a hollow profile which is preferably annular or tubular and exhibits a thickness which is constant or varying over its circumference, and projections project outwards from the hollow profile and protrude into the moulded region (15), in order to stabilise the moulded region (15).
Aspect 28. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the plastic of the moulded region is a thermoplastic filled with particles, preferably fibres, made of glass and/or mineral and/or carbon.
Aspect 29. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the plastic of the moulded region is Vyncolit(R), in particular Vyncolit(R)X6320, or Fortron(R).
Aspect 30. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the rotary pump is a vane pump, and the delivery rotor (10) is a vane wheel comprising one or more vanes (12) which project outwards from the rotor structure (11) and are flexible or mounted by the rotor structure (11) such that they can be moved and which sweep over an inner circumferential surface (27) of the setting structure (20) when the delivery rotor (10) is rotated.
Aspect 31. The rotary pump according to the preceding aspect, wherein: the vane or vanes (12) is/are (each) mounted in an assigned slot (13) of the rotor structure (11) such that it/they can be moved relative to the rotor structure (11); each assigned slot (13) comprises opposing slot walls which face each other and delimit the respective slot (13) in the circumferential direction; and the vane or vanes (12) is/are (each) in sliding contact with at least one of the slot walls in the assigned slot (13); and wherein the functional region (16; 26) which consists of a sliding material, preferably in accordance with Aspect 13, forms the slot surface, which is in sliding contact with the respective vane (12), as a sliding surface (17).
Aspect 32. The rotary pump according to Aspect 30, wherein: the vane or vanes (12) is/are (each) mounted in an assigned slot (13) of the rotor structure (11) such that it/they can be moved relative to the rotor structure (11); each assigned slot (13) comprises opposing slot walls which face each other and delimit the respective slot (13) in the circumferential direction; and the vane or vanes (12) is/are (each) in sliding contact with at least one of the slot walls in the assigned slot (13); and wherein the moulded region (15) forms the slot surface, which is in sliding contact with the respective vane (12), as a sliding surface (14) and the functional region (16) respectively protrudes between slots (13) which are adjacent in the circumferential direction and thus stabilises the moulded region (15).
Aspect 33. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the material composite structure (11), preferably the rotor structure, is fixed or movably mounted on another component of the rotary pump in the region of a circumferential surface (19), preferably an inner circumferential surface, and the functional region (16) forms the circumferential surface (19) of the material composite structure (11), wherein the functional region (16) preferably also forms the functional region of the preceding aspect.
Aspect 34. The rotary pump according to the preceding aspect, wherein the circumferential surface (19) exhibits a non-circular cross-section, preferably in the form of a toothing, at least in an axial portion, in order to non-rotationally connect the material composite structure (11) to a shaft.
Aspect 35. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the rotor structure (11) comprises a joining surface (19), which is formed as a circumferential surface, and is non-rotationally connected via the joining surface (19) to a shaft, which can be rotated about the rotational axis (R10) of the delivery rotor (10), in a positive fit in a preferably releasable joining engagement, and the functional region (16) forms the joining surface (19) of the rotor structure (11).
Aspect 36. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the rotary pump is a lubricating oil pump for supplying a unit with lubricating oil, preferably an engine oil pump for a drive motor of a vehicle, or a gas pump for delivering a gas, preferably a vacuum pump of a motor vehicle.
Aspect 37. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the rotary pump is designed to be arranged in a motor vehicle and is designed for the delivery rotor (10) to be driven by a drive motor of the vehicle in a fixed rotational speed relationship to the drive motor.
Aspect 38. The rotary pump according to any one of the preceding aspects, wherein the functional region (16; 26; 31) is or comprises a hollow profile, and the moulded region (15) encloses the hollow profile on an axial end-facing side, preferably on both axial end-facing sides, and thus fixes it axially on the functional region (16).
Example embodiments of the invention are described below on the basis of figures. Features disclosed by the example embodiments, each individually and in any combination of features, advantageously develop the subject-matter of the claims and aspects and also the embodiments described above. There is shown:
Figure 1. A rotary pump comprising a rotor structure and a setting structure, at least one of which is formed in accordance with the invention as a material composite structure;
Figure 2. A first example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 3. The section A-A from Figure 2;
Figure 4.The setting structure of the first example embodiment, in an isometric representation;
Figure 5. A second example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 6. The section A-A from Figure 5;
Figure 7. A third example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 8. The section A-A from Figure 7;
Figure 9. A fourth example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 10. The section A-A from Figure 9;
Figure 11. A functional insert of the fourth example embodiment, in an isometric representation;
Figure 12. A fifth example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 13. The section A-A from Figure 12;
Figure 14. A functional insert of the fifth example embodiment, in an isometric representation;
Figure 15. A sixth example embodiment of the setting structure formed as a material composite structure, in a lateral view;
Figure 16. The section A-A from Figure 15;
Figure 17. The rotor structure formed as a material composite structure of a seventh example embodiment, in an isometric representation;
Figure 18. The material composite structure of the seventh example embodiment, in a cross-section from Figure 17;
Figure 19. A rotor structure formed as a material composite structure of an eighth example embodiment, in an isometric representation;
Figure 20. The material composite structure of the eighth example embodiment, in a cross-section from Figure 19;
Figure 21. A rotor structure formed as a material composite structure of a ninth example embodiment, in an axial facing view; and
Figure 22. A functional insert of the ninth example embodiment, in an axial facing view.
Figure 1 shows a rotary pump in a vane cell design by way of example. The rotary pump is shown in a lateral view onto a housing 1 of the pump. A cover of the housing 1 has been removed, such that the functional components of the rotary pump can be seen. The housing 1 forms side walls of a delivery chamber 2 in which a delivery rotor 10 is arranged such that it can be rotated about a rotational axis R10. The housing 1 comprises an inlet 3 and an outlet 4 for a fluid to be delivered, for example an engine lubricating oil. The delivery chamber 2 comprises a low-pressure side and a high-pressure side. When the delivery rotor 10 is rotary-driven in the rotational direction indicated, i.e. clockwise, fluid flows into the delivery chamber 2 via the inlet 3 on the low-pressure side and is expelled at an increased pressure on the high-pressure side and discharged via the outlet 4.
The delivery rotor 10 is a vane wheel comprising a rotor structure 11, which is central in relation to the rotational axis R10, and vanes 12 which are arranged in a distribution over the circumference of the rotor structure 11. The vanes 12 are guided in slots 13 of the rotor structure 11, which are open towards the outer circumference of the rotor structure 11, such that they can be shifted, sliding, in a radial or at least substantially radial direction.
The rotor structure 11 is non-rotationally connected to a shaft, which can be rotated about the rotational axis R10, in a joining engagement which is based on a positive fit. For the joining engagement, it comprises a non-circular inner circumferential surface, i.e. a joining surface which can in particular be formed in the manner of a toothing. The joining surface is preferably formed such that the rotor structure 11 can be pushed axially onto the shaft via its joining surface.
The outer circumference of the delivery rotor 10 is surrounded by a setting structure 20 which is formed as a setting ring by way of example. When the delivery rotor 10 is rotary-driven, its vanes 12 slide over an inner circumferential surface 27 of the setting structure 20. The rotational axis R10 of the delivery rotor 10 is arranged eccentrically with respect to a parallel central axis of the setting structure 20, such that delivery cells formed by the delivery rotor 10 and the setting ring 20 increase in size in the rotational direction on the low-pressure side of the delivery chamber 2 and decrease in size again on the high-pressure side when the delivery rotor 10 is rotated. Due to this increase and decrease in the size of the delivery cells which is periodic with the rotational speed of the delivery rotor 10, the fluid is delivered from the low-pressure side to the high-pressure side, where it is delivered at an increased pressure through the outlet 4.
The volume of fluid which is delivered per revolution of the delivery rotor 10, the so-called specific delivery volume, can be adjusted. If the fluid is a liquid and therefore - in a good approximation - incompressible, the absolute delivery volume is directly proportional to the rotational speed of the delivery rotor 10. In the case of compressible fluids, for example air, the relationship between the delivered amount and the rotational speed is not linear, but the absolute delivered amount and/or mass does likewise increase with the rotational speed.
The specific delivery volume depends on the eccentricity, i.e. the distance between the central axis of the setting structure 20 and the rotational axis R10 of the delivery rotor 10. In order to be able to change this axial distance, the setting structure 20 is arranged such that it can be moved in the housing 1, for example such that it can be pivoted about a pivot axis R20. In variations, a modified setting structure can also be arranged such that it can be linearly moved in the housing 1. In order to adjust the specific delivery volume and/or eccentricity, an ability to move transverse to the rotational axis R10 of the delivery rotor 10 is preferred. An axial adjustability would also be conceivable in principle, using which an axial width of the delivery cells can be adjusted.
A pivot bearing region of the setting structure 20 is indicated by 21. The pivot bearing is embodied as a slide bearing, in that the pivot bearing region 21 of the setting structure 20 is in direct sliding contact with a co-operating surface of the housing 1.
For adjusting in a setting direction S - in the example embodiment, the pivoting direction S - a control fluid pressure which acts in the setting direction S is applied to the setting structure 20. A restoring force acts in the opposite setting direction, counter to this control pressure. The restoring force is generated by a spring device comprising one or more mechanical spring members - in the example embodiment, a single spring member 5. The spring member 5 is embodied and arranged as a helical pressure spring. For applying pressure using the control fluid, the opposing side of the setting structure 20 as viewed from the pivot axis R20 across the rotational axis R10 of the delivery rotor 10 comprises an acting region 23 of the setting structure 20 which functionally acts as a setting piston and is for example formed in one piece with an annular part of the setting structure 20. A control pressure chamber 6 is formed in the housing 1, to one side of the acting region 23 of the setting structure 20, wherein the control fluid can be introduced into the control pressure chamber 6 in order to exert a setting force, which acts in the setting direction S, on the acting region 23 of the setting structure 20 and, via the acting region 23, on the setting structure 20. The restoring force likewise for example acts directly on the acting region 23 of the setting structure 20.
The control pressure chamber 6 is fed with the pressure fluid delivered by the rotary pump, in order to apply the control fluid pressure to the setting structure 20 in the setting direction S. The setting direction S is selected such that the eccentricity between the delivery rotor 10 and the setting structure 20 and therefore the specific delivery volume decreases in size when the setting structure 20 is moved in the setting direction S.
The setting structure 20 and the housing 1 together form a sealing gap which separates the control pressure chamber 6 from the low-pressure region in the setting direction S. A sealing element is arranged in the radial sealing gap in order to better seal off the sealing gap. The sealing element is arranged in a receptacle 24 of the setting structure 20.
With respect to controlling or regulating the delivery volume by applying the control fluid pressure as described, reference is made to DE 10 2011 086 175 B3, which is incorporated by reference in this respect and also with respect to other details of the functionality of the rotary pump.
The setting structure 20 and/or the rotor structure 11 is/are (each) material composite structures which consist entirely or at least in regions of plastic. They are however produced from at least two materials which differ from each other in terms of their chemical composition and optionally also in terms of added substances.
Figures 2 to 4 show a material composite structure of a first example embodiment. The setting structure 20 is the material composite structure. The setting structure 20 comprises a moulded region 25 made of plastic and a functional region 26 made of a functional material which differs in its chemical composition from the plastic of the moulded region 25. The functional material can be another plastic or in particular a metal or metal alloy. It is preferably steel. The functional region 26 can advantageously be a cast body or a sintered body. The functional region 26 is annular, tubular or sleeve-shaped. It can exhibit an at least substantially smooth surface, in particular a smooth inner circumferential surface.
The functional region 26 is embedded in the moulded region 25. The moulded region 25 also surrounds the functional region 26 over its entire outer circumference. The moulded region 25 encompasses the functional region 26 at both axial ends. For this purpose, the functional region 26 is embedded in a groove-shaped or hollow-shaped recess 28 which encircles the inner circumference of the moulded region 25. The moulded region 25 correspondingly encloses the functional region 26 over its outer circumference and axially on both sides, such that the moulded region 25 and the functional region 26 are fixedly connected in a positive fit, such that they cannot move axially relative to each other. A relative movement in the circumferential direction is prevented by the functional region 26 being encompassed correspondingly fixedly. The moulded region 25 and the functional region 26 together form the smooth inner circumferential surface 27 of the setting structure 20 as a sliding surface.
The complete setting structure 20 is advantageously formed by just the moulded region 25 and the functional region 26 alone.
The functional region 26 forms an insert in the material composite structure 20. As already mentioned, the functional region 26 can be a steel insert or other metallic insert or also a plastic insert. Preferably, the functional region 26 is sufficiently rigid, such that it can serve as a supporting and/or rigidifying body for the moulded region 25 within the setting structure 20, i.e. the moulded region 25 can be supported on the functional region 26 and/or the dimensional stability of the setting structure 20 during pump operations can be improved. Instead of or in combination with a supporting and/or rigidifying function, the functional region 26 can be produced from or coated with a sliding material, wherein the sliding material can exhibit the same or preferably a lower coefficient of friction than the plastic of the moulded region 25 in relation to dynamic friction and preferably also in relation to static friction.
Figures 5 and 6 show a material composite structure of a second example embodiment. In the second example embodiment, the setting structure 20 is again the material composite structure. The setting structure 20 differs from the first example embodiment merely in that the functional region 26 extends over the entire axial width of the setting structure 20 and therefore solely forms the inner circumferential surface 27 over which the vanes 12 of the delivery rotor 10 sweep when the delivery rotor 10 is rotary-driven. As in the first example embodiment above, the functional region 26 is annular, tubular or sleeve-shaped and exhibits a wall thickness which is smaller than the inner diameter.
A third example embodiment of a material composite structure 20, again the setting structure 20, is shown in Figures 7 and 8. As in the second example embodiment, the functional region 26 again extends over the entire axial width of the setting structure 20 in the third example embodiment. The functional region 26 differs from that of the second example embodiment by a radial projection 29 which is provided on the outer circumference and engages with a groove-shaped recess 28 of the moulded region 25 and thus axially secures the functional region 26 to the moulded region 25 in addition to being fixedly encompassed by the moulded region 25. The functional region 26 in the third example embodiment otherwise corresponds to the functional region 26 of the second example embodiment. The recess 28 and the projection 29 can be completely or only partially formed circumferentially and can engage with each other.
Figures 9 and 10 show a fourth example embodiment of a setting structure 20 formed as a material composite structure. In the fourth example embodiment, the functional region 26 encloses the moulded region 25 axially on both sides, in that the two axial ends of the functional region 26, which is formed substantially as a thin-walled tube, each comprise a flange 29 which projects outwards and can advantageously extend over the entire circumference. The functional region 26 correspondingly forms a recess 28 axially between the two flanges 29, wherein the moulded region 25 engages with the recess 28 and fills in the recess 28, as is preferred. The two flanges 29 axially secure the functional region 26. The moulded region 25 additionally encompasses, in a force fit, the axial portion of the functional region 26 which extends between the flanges 29. As preferably also in the other example embodiments, a force fit can be created when the plastic of the moulded region is moulded around the functional insert 26 by the solidifying of the plastic of the moulded region 25. As in the previous example embodiments, the functional region 26 can serve as a supporting and/or rigidifying structure for the moulded region 25. The functional region 26 additionally forms the inner circumferential surface 27 and is therefore preferably produced from a sliding material which exhibits the good sliding properties and wear resistance required for pump operations. Aside from the differences described, the statements made with respect to the other example embodiments apply similarly to the fourth example embodiment. The functional region 26 can thus in particular have been provided as an insert and the plastic of the moulded region can have been moulded, preferably injected, around it.
Figure 11 shows the functional region 26 by itself, isolated from the material composite structure 20. As in the example embodiments described above, the functional region 26 can in particular form a metal or plastic insert, preferably a steel insert, within the material composite structure 20.
Figures 12 and 13 illustrate a fifth example embodiment of a setting structure 20 formed as a material composite structure. The setting structure 20 of the fifth example embodiment is also composed of two regions only, namely the moulded region 25 made of plastic and the functional region 26 made of a functional material. As in the example embodiments described above, the functional region 26 is annular, tubular or sleeve-shaped and exhibits a wall thickness which is smaller than the inner diameter. It comprises a multitude of passages 30 in a distribution over its circumference. The functional region 26 can also be referred to as a perforated hollow structure. The plastic of the moulded region 25 has penetrated through the passages 30, such that the moulded region 25 and the functional region 26 are anchored to each other and a particularly tight positive fit is obtained.
The annular, tubular or sleeve-shaped insert 26, which forms the functional region 26 in the material composite structure 20, is shown by itself, isolated from the material composite structure, in Figure 14. In this prefabricated state, the functional region 26 or the structural part and/or insert which forms it, respectively, can be placed into a die, and the plastic of the moulded region 25 can be moulded, preferably injected, around it. In such a method of original moulding, the plastic of the moulded region 25 preferably penetrates into the passages 30 and thus anchors the functional region 26 to the moulded region 25.
The functional region 26 can support and/or rigidify the moulded region 25. As an alternative to or in addition to the supporting and/or rigidifying function, the functional region 26 can - if the functional material forming it is a sliding material with sufficiently good sliding properties and wear resistance - form the inner circumferential surface 27, either by itself or, if the plastic of the moulded region 25 has completely penetrated through the passages 30, together with the plastic of the moulded region 25.
In modifications, the functional regions 26 of the first to fifth example embodiment can be surrounded on the outside and inside by the plastic of the moulded region 25 or can also be completely embedded in the plastic of the moulded region 25, such that they do not have a sliding function in the modifications but rather only a supporting and/or rigidifying function for the material composite structure 20. The inner circumferential surface 27 which serves as a sliding surface is formed by the plastic of the moulded region 25 in the modifications.
In other modifications, the functional regions 26 of the first to fourth example embodiment can additionally comprise passages, such as for example the passages 30, in order to anchor the regions 25 and 26 to each other in addition to the positive fit existing in the respective example embodiment. In all the examples, the functional region 26 can similarly comprise a fin which protrudes outwards or a protruding flange at one or both axial ends and/or the functional region 26 there can be axially embedded, as for example in the first example embodiment, instead of extending over the entire axial length of the setting structure 20.
Figures 15 and 16 show a sixth example embodiment of a setting structure 20 formed as a material composite structure. This setting structure 20 comprises a moulded region 25 which, as in the example embodiments described above, forms the bearing region 21 comprising the slide bearing surface 22 and, on the opposing side, the acting region 23 in one piece. The setting structure 20 also comprises a first functional region 26 made of a first functional material and another, second functional region 31 made of a second functional material. The first and also the second functional material differ from the plastic of the moulded region 25 at least with regard to their chemical composition. In preferred embodiments, they also differ from each other in their chemical composition.
If the functional materials are plastics, they can differ from each other at least with regard to their added substances. One functional material can thus for example be a fibre-reinforced plastic and the other can be a plastic with no fibre reinforcement or a plastic with a different type of fibres. If both functional materials are formed as plastics, then the plastic forming the functional region 26 can for example contain carbon fibres, in order to obtain good sliding properties for the inner circumferential surface 27 which serves as a sliding surface and is formed solely or at least in part by the functional region 26.
The functional material of the functional region 31 can for example be fibreglass-reinforced or can consist of a plastic which is more dimensionally stable than the functional material of the functional region 26. In a preferred combination of materials, the functional region 26 consists of plastic or metal exhibiting good sliding properties and sufficient wear resistance, and the second functional region 31 consists of metal, preferably steel.
The first functional region 26 and/or the second functional region 31 is/are (each) preferably provided as a prefabricated insert, advantageously made of a metallic material or a plastic. In preferred embodiments, the second functional region 31 serves as a supporting and/or rigidifying structure and can in particular consist of a metallic material, preferably steel, in such embodiments. It can for example be provided as a prefabricated sintered body or cast body. The first functional region 26 and/or in particular the second functional region 31 can (each) comprise passages, for example passages such as the passages 30 of the previous example embodiment, wherein the plastic material of the moulded region 25 can correspondingly penetrate through the passages as the moulded region 25 is originally moulded, in order to obtain a tight positive fit.
When manufacturing the material composite structure 20, the two functional regions 26 and 31, which are in particular provided as inserts, can be placed into a die, for example a plastic injection-moulding die, and the plastic of the moulded region 25 can be moulded, preferably injected, around them.
Wherever no particularities of the respective example embodiment have been described or can be seen from the figures with respect to the first to sixth example embodiment, the statements made with respect to each of the respective example embodiments also apply to each of the other respective example embodiments.
In the example embodiments, the functional region 26 and also the other functional region 31 are each formed at least substantially as a hollow profile structure and surround the inner cross-section of the setting structure 20 which remains free and in which the delivery rotor 10 is arranged. Although these embodiments are particularly advantageous, a functional region made of a material which differs from the plastic of the moulded region 25 as described can instead also form a different region of the setting structure 20. The sliding surface 22 of the bearing region 21, or the entire bearing region 21 as such a functional region, can thus for example be formed from a functional material. The functional material of such a functional region is preferably a sliding material which exhibits good sliding properties and sufficient wear resistance for the dynamic friction stresses which occur in the pivot bearing of the setting structure 20. Such a functional region can be provided additionally or in principle also instead of the functional regions 26 and 31 described.
Figures 17 and 18 show a material composite structure of a seventh example embodiment which can form the rotor structure 11 in the rotary pump and which is correspondingly provided with the reference sign "11". The central region of the rotor structure 11 comprises a passage which is enclosed by an inner circumferential surface. The inner circumferential surface is formed as a joining surface 19 for establishing a non-rotational connection to a drive shaft of the rotary pump. The circumferential surface and/or  joining surface 19 is therefore non-circular. In the example embodiment, it is formed in the manner of an inner toothing. The slots 13, in which the vanes 12 (Figure 1) are guided such that they can be shifted radially or at least substantially radially, are broadened towards the base of the respective slot, in the shape of a pocket. In terms of its exterior shape, the rotor structure 11 can be formed like conventional rotor structures of vane pumps.
Unlike conventional rotor structures, however, the rotor structure 11 is embodied as a material composite structure and correspondingly comprises a moulded region 15 made of a plastic and a functional region 16 made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region 15. That which has already been said with respect to the materials of the regions 25 and 26 of the material composite structure 20 applies similarly with regard to the materials of the regions 15 and 16. Thus, the functional material can in particular be a plastic or a metallic material, preferably a steel. That which has already been said with respect to their manufacture also applies. Thus, the functional region 16 can advantageously be provided as a prefabricated insert, and the plastic of the moulded region 15 can be moulded, preferably cast and in particular injected, around it.
In the seventh example embodiment, the functional region 16 forms the joining surface 19, and therefore serves as a joining region, and supports and rigidifies the moulded region 15. The functional region 16 comprises recesses 18 in a distribution over its circumference, wherein the plastic of the moulded region 15 has penetrated into the recesses 18 as the moulded region 15 is originally moulded. The recesses 18 are widened radially inwards in the shape of pockets, as is preferred, such that the plastic of the moulded region 15 not only surrounds the functional region 16 over its circumference on the outside but also grips behind at the openings of the pockets and/or recesses 18 as viewed from the outer circumference, thus achieving an anchoring effect.
When entering and exiting, the vanes 12 (Figure 1) slide in the slots 13 on the lateral slot walls which correspondingly form sliding surfaces 14 for the vanes 12. The slots 13 are formed in the moulded region 15 such that the plastic of the moulded region 15 forms the sliding surfaces 14. The functional region 16 comprises a central hollow profile, the inner circumferential surface of which is the joining surface 19. The functional region 16 also comprises projections which project radially outwards from the hollow profile and enclose the slots 13 in the region of the respective base of the slot. The recesses 18 are formed between respectively adjacent projections.
Figures 19 and 20 show an eighth example embodiment of a material composite structure, again taking the example of the rotor structure 11. In terms of its exterior shape, the rotor structure 11 of the eighth example embodiment corresponds to that of the seventh example embodiment. As in the seventh example embodiment, the rotor structure 11 forms the joining surface 19 for the positive-fit join connection to the drive shaft and supports and rigidifies the moulded region 15. Unlike the seventh example embodiment, the functional region 16 also forms the side walls of the slots 13 for the vanes 12, which are leading and trailing side walls in the circumferential direction, in the form of the sliding surfaces 17. The functional material which forms the functional region 16 is therefore expediently a sliding material which exhibits good sliding properties and sufficient wear resistance. At the location of the slots 13 on the outer circumference, the functional region 16 comprises short projections which extend in the circumferential direction, such that the plastic of the moulded region 15 - which has penetrated into the recesses of the functional region 16 which remain between the slots 13 - grips behind the projections of the functional region 16 and thus improves anchoring.
In the eighth example embodiment, the functional region 16 extends as far as the outer circumference of the rotor structure 11. As can be seen in Figure 19, the moulded region 15 protrudes beyond the functional region 16 in the axial direction, such that the moulded region 15, as in the seventh example embodiment, and otherwise also the moulded region 25 of the setting structures 20 is formed as a single continuous region.
Figures 21 and 22 show a ninth example embodiment of a material composite structure, taking the example of the rotor structure 11. In terms of its exterior shape, the rotor structure 11 of the ninth example embodiment corresponds to those of the seventh and eighth example embodiment. As in the seventh and eighth example embodiment, the rotor structure 11 forms the joining surface 19 for the positive-fit join connection to the drive shaft and supports and rigidifies the moulded region 15. As in the seventh example embodiment, the moulded region 15 forms the side walls of the slots 13 for the vanes 12, which are leading and trailing side walls in the circumferential direction, in the form of the sliding surfaces 14. As in the seventh and eighth example embodiment, the functional region 16 comprises a hollow profile featuring a joining surface 19 which is formed as an inner circumferential surface. As in these two example embodiments, projections project outwards from the hollow profile and protrude into the plastic of the moulded region 15, thus providing large pressure surfaces, which extend in a radial direction, for transmitting the torque.
Unlike the two preceding example embodiments, the functional material does not line the slots 13, not even the base of the slots as it still does in the seventh example embodiment. The projections are offset in the circumferential direction with respect to the slots 13. They respectively protrude between adjacent slots 13, into the moulded region 15 which surrounds the functional region 16. The projections are widened radially on the outside in a mushroom shape, such that the moulded region 15 and the functional region 16 grip behind each other as viewed from the outer circumference and from the joining surface 19. The plastic of the moulded region 15 surrounds the projections on the outer circumference and also on the sides which are leading and trailing sides during rotation. The projections stabilise the moulded region and sub-divide it into smaller sub-regions, which improves the dimensional stability of the rotor structure 11 over its working temperature range.
In the eighth and ninth example embodiment, the functional region 16 can again advantageously be provided as a prefabricated insert, preferably made of metal or plastic and particularly preferably made of steel, and the plastic of the moulded region 15 can be moulded, advantageously cast and in particular injected, around it.
Wherever no particularities have been described or can be seen from the figures with respect to the rotor structures 11 of the example embodiments, the statements made with respect to the setting structures 20 apply similarly with regard to the materials and to moulding the plastic of the respective moulded region 15 around them.
Reference signs:
1. housing
2. delivery chamber
3. inlet
4. outlet
5. spring member
6. control pressure chamber
7. -
8. -
9. -
10. delivery rotor
11. rotor structure, material composite structure
12. vane
13. slot
14. slot wall, sliding surface
15. moulded region
16. functional region
17. slot wall, sliding surface
18. recess
19. joining surface
20. setting structure, material composite structure
21. bearing region
22. bearing surface, sliding surface
23. acting region of the setting structure
24. sealing element receptacle
25. moulded region
26. functional region
27. inner circumferential surface, sliding surface
28. recess
29. projection
30. passage
31. functional region
R10. rotational axis of the delivery rotor
R20. pivot axis of the setting structure
1. A rotary pump, preferably a vane pump, comprising:
(a) a housing (1) which comprises an inlet (3) and an outlet (4) for a fluid and comprises a delivery chamber (2) which is connected to the inlet and the outlet;
(b) a delivery rotor (10) which can be rotated in the delivery chamber (2) about a rotational axis (R10) and comprises a rotor structure (11) which is central in relation to the rotational axis (R10);
(c) and a setting structure (20) which surrounds the delivery rotor (10) and together with the delivery rotor (10) forms delivery cells (9), in order to deliver the fluid from the inlet (3) to the outlet (4), and can be moved back and forth relative to the delivery rotor (10), preferably transverse to the rotational axis (R10), in order to be able to adjust a specific delivery volume of the rotary pump;
(d) wherein at least one of the structures (11, 20), i.e. the setting structure (20) and/or the rotor structure (11), is a material composite structure and comprises a moulded region (15; 25) made of plastic and a functional region (16; 26) which is fixedly connected to the moulded region (15; 25) and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region (15; 25).
2. The rotary pump according to Claim 1, wherein the functional region (16; 26) reinforces and/or rigidifies the material composite structure (11; 20) and/or forms a sliding surface (17; 27) and/or a bearing or joining region (19) of the material composite structure (11; 20).
3. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional region (16; 26) is manufactured separately from the moulded region (15; 25), and the moulded region (15; 25) is moulded on or around the functional region (16; 26) in a method of original moulding, preferably injection moulding, whereby the regions (15, 16; 25, 26) are fixedly connected to each other, preferably in a positive fit.
4. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional region (16; 26) and the moulded region (15; 25) are connected to each other in a positive fit, in that one of these regions protrudes into the other at one or more points (18; 28; 29; 30), and/or the functional region (16; 26) and the moulded region (15; 25) are anchored to each other, in that one of these regions grips behind the other at one or more points (18; 30), and/or a circumferential surface of the functional region (16) comprises a macroscopic surface structuring featuring elevations and/or recesses, such as for example fluting, such that the moulded region and the functional region protrude radially into each other in the region of the surface structuring.
5. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional region (16; 26) forms an inner region of the material composite structure (11; 20), and the moulded region (15; 25) surrounds the functional region (16; 26) on the outside over a portion of its circumference or over its entire circumference.
6. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional material is a sliding material, preferably exhibiting a coefficient of friction which is lower than the plastic of the moulded region (15; 25) in relation to static and/or dynamic friction and/or exhibiting greater wear resistance, and forms a sliding surface (27; 22) of the material composite structure (11; 20).
7. The rotary pump according to the preceding claim, wherein the functional material is a thermoplastic which is lubricated and/or reinforced with fibres or particles.
8. The rotary pump according to any one of the preceding two claims, wherein the functional material is a plastic, and a base material of the plastic is a polymer including co-polymer, a mixture of polymers or a polymer blend from the group consisting of polyethersulphone (PES), polysulphone (PSU), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherketones (PAEK, PEK, PEEK), polyamides (PA) such as for example PA4.6, and polyphthalamide (PPA).
9. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the material composite structure (20) comprises another functional region (31) which is fixedly connected to the moulded region (25) and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region (25), and the functional materials of the functional regions (26, 31) also differ from each other, wherein at least one of the functional materials is a sliding material, and the functional region (26) formed by the sliding material forms a sliding surface (27), preferably an inner or outer circumferential surface, of the material composite structure (20), and/or the other functional region (31) preferably supports and/or rigidifies the moulded region (25) and/or the functional region (26) which forms the sliding surface (27).
10. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the setting structure (20) comprises an inner circumferential surface (27) which directly faces the delivery rotor (10) and serves as a sliding surface, and the functional region (26) forms the inner circumferential surface by itself or in combination with the moulded region (25) and/or surrounds the inner circumferential surface (27) over its entire circumference.
11. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional region (16; 26; 31) is or comprises a hollow profile which is preferably annular or tubular and exhibits a thickness which is constant or varying over its circumference and which is smaller, preferably by at least a factor of three, than an inner diameter of the hollow profile.
12. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the functional region (16) comprises a hollow profile which is preferably annular or tubular and exhibits a thickness which is constant or varying over its circumference, and projections project outwards from the hollow profile and protrude into the moulded region (15), in order to stabilise the moulded region (15).
13. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the rotary pump is a vane pump, and the delivery rotor (10) is a vane wheel comprising one or more vanes (12) which project outwards from the rotor structure (11) and are flexible or mounted by the rotor structure (11) such that they can be moved and which sweep over an inner circumferential surface (27) of the setting structure (20) when the delivery rotor (10) is rotated.
14. The rotary pump according to the preceding claim, wherein: the vane or vanes (12) is/are (each) mounted in an assigned slot (13) of the rotor structure (11) such that it/they can be moved relative to the rotor structure (11); each assigned slot (13) comprises opposing slot walls which face each other and delimit the respective slot (13) in the circumferential direction; the vane or vanes (12) is/are (each) in sliding contact with at least one of the slot walls in the assigned slot (13); and the moulded region (15) forms the slot surface, which is in sliding contact with the respective vane (12), as a sliding surface (14) and the functional region (16) respectively protrudes between slots (13) which are adjacent in the circumferential direction and thus stabilises the moulded region (15), or the functional region (16; 26) consists of a sliding material and forms the slot surface, which is in sliding contact with the respective vane (12), as a sliding surface (17).
15. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the material composite structure (11), preferably the rotor structure, is fixed or movably mounted on another component of the rotary pump in the region of a circumferential surface (19), preferably an inner circumferential surface, and the functional region (16) forms the circumferential surface (19) of the material composite structure (11), wherein the functional region (16) preferably also forms the functional region of the preceding claim.
16. The rotary pump according to any one of the preceding claims, wherein the rotary pump is a lubricating oil pump for supplying a unit with lubricating oil, preferably an engine oil pump for a drive motor of a vehicle, or a gas pump for delivering a gas, preferably a vacuum pump of a motor vehicle, and/or is designed to be arranged in a motor vehicle and is designed for the delivery rotor (10) to be driven by a drive motor of the vehicle in a fixed rotational speed relationship to the drive motor.
1. Abstract
A rotary pump, preferably a vane pump, comprising:
(a) a housing (1) which comprises an inlet (3) and an outlet (4) for a fluid and comprises a delivery chamber (2) which is connected to the inlet and the outlet;
(b) a delivery rotor (10) which can be rotated in the delivery chamber (2) about a rotational axis (R10) and comprises a rotor structure (11) which is central in relation to the rotational axis (R10);
(c) and a setting structure (20) which surrounds the delivery rotor (10) and together with the delivery rotor (10) forms delivery cells (9), in order to deliver the fluid from the inlet (3) to the outlet (4), and can be moved back and forth relative to the delivery rotor (10), preferably transverse to the rotational axis (R10), in order to be able to adjust a specific delivery volume of the rotary pump;
(d) wherein at least one of the structures (11, 20), i.e. the setting structure (20) and/or the rotor structure (11), is a material composite structure and comprises a moulded region (15; 25) made of plastic and a functional region (16; 26) which is fixedly connected to the moulded region (15; 25) and made of a functional material which has a different chemical composition to the plastic of the moulded region (15; 25).
2. Representative Drawing
Fig. 1
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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