Ölpumpen der eingangs genannten Art finden insbesondere Ver- wendung in Verbrennungskraftmaschinen, in welchen höhere Tem- peraturen vorherrschen. Übliche, im Stand der Technik bekann- te Ölpumpen weisen ein Gehäuse aus Gußeisen auf und in diesem Gehäuse angeordnete bewegliche Formteile, beispielsweise ei- nen Verzahnungsrotorsatz im Falle einer Innenzahnradpumpe.

Die beweglichen Formteile sind dabei aus eisenhaltigen Legie- rungen hergestellt, und zwar üblicherweise in einem sinterme- tallurgischen Herstellungsverfahren. Dabei werden Eisenkup- ferlegierungen verwendet. Die Verwendung von Gußeisen und Ei- senkupferlegierungen hat zur Folge, daß derartige Ölpumpen ein relativ hohes Gewicht aufweisen. Im Hinblick auf die all- gemeine Tendenz im Automobilbau, das Gewicht von Kraftfahr- zeugen zu vermindern, ist es daher erstrebenswert, Ölpumpen zur Verfügung zu stellen, welche ein geringeres Gewicht aufweisen.

Hierzu ist aus dem Stand der Technik bekannt, das Gehäuse von Ölpumpen nicht aus einem Gußeisen, sondern aus einer Alumini- umlegierung im Gußverfahren herzustellen. Auch hierbei finden als bewegbare Formteile, beispielsweise als Verzahnungsrotor- satz, angeordnet im Innern des Ölpumpengehäuses, Eisenkupfer- legierungen Anwendung. Problematisch bei derartigen Ölpumpen ist jedoch, daß aufgrund der Temperaturschwankungen und höhe- ren Temperaturen, denen die Ölpumpen insbesondere im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ausgesetzt sind, Spaltverlus- te aufweisen, welche üblicherweise durch eine größere Dimen- sionierung der Ölpumpe selbst kompensiert werden. Durch die größere Dimensionierung der Ölpumpe werden jedoch die ge-

wünschten Gewichtseinsparungen teilweise wieder zunichte ge- macht.

Es besteht daher ein Bedarf an Ölpumpen, welche einerseits ein geringes Gewicht, andererseits aber keine oder nur gerin- ge Spaltverluste aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Ölpumpen zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ölpumpe mit einem Gehäu- se, hergestellt aus einem Aluminium umfassenden Material, und in dem Gehäuse angeordneten beweglichen Formteilen vorge- schlagen, wobei die Ölpumpe dadurch gekennzeichnet ist, daß die beweglichen Formteile zumindest teilweise hergestellt sind aus einem sinterfähigen Material, umfassend mindestens eine austenitische Eisenbasislegierung, und einen Wärmeaus- dehnungskoeffizienten aufweisen, welcher mindestens 60% des- jenigen des Gehäuses der Ölpumpe beträgt. Bevorzugt beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient mindestens 70%, weiter bevor- zugt mindestens 74% desjenigen des Gehäuses der Ölpumpe. Die Ölpumpe kann beispielsweise als Außenzahnradpumpe mit Evol- ventenverzahnung, Innenzahnradpumpe mit Trochoidenverzahnung und Mondsichel, G-Rotor mit Zykloidenverzahnung, P-Rotor oder Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.

Unter gesinterten Formteilen im Sinne der vorliegenden Erfin- dung werden Formteile verstanden, welche vollständig aus ei- nem sinterfähigen Material hergestellt wurden, andererseits werden hierunter auch Verbundformteile verstanden, wobei der Grundkörper eines derartigen Verbundformteils beispielsweise aus einer aluminiumhaltigen Pulvermischung hergestellt sein kann und der mit dem Grundkörper weiter verbundene Körper aus einem weiteren sinterfähigen Material, umfassend mindestens eine austenitische Eisenbasislegierung. Der Grundkörper aus

einer aluminiumhaltigen Pulvermischung könnte dabei auch er- setzt werden durch einen solchen aus massivem Aluguß. Umge- kehrt kann das Verbundformteil auch beispielsweise lediglich auf den Stirnseiten oder seiner Oberfläche eine gesinterte Schicht aus einem sinterfähigen Material, umfassend mindes- tens eine austenitische Eisenbasislegierung, aufweisen, wo- hingegen der Grundkörper aus beispielsweise Stahl oder Gußei- sen, gesintert oder massiv, hergestellt ist.

Die erfindungsgemäße Ölpumpe weist insbesondere bei einem Be- trieb in einer Verbrennungskraftmaschine geringe Spaltverlus- te auf. Daher ist eine größere Dimensionierung nicht notwen- dig, und durch die Verwendung von Aluminium für das Ölpumpen- gehäuse ist das Gewicht der Ölpumpe deutlich verringert. Das Gehäuse der Ölpumpe kann entweder im Gußverfahren oder über sintermetallurgische Herstellungsverfahren hergestellt wer- den. Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus einer Aluminium- legierung gegossen.

Das sinterfähige Material, aus welchem die in dem Gehäuse der Ölpumpe angeordneten beweglichen Formteile hergestellt sind, ist vorteilhafterweise aus nur einer austenitischen Eisenba- sislegierung hergestellt. Jedoch sind auch Mischungen ver- schiedener austenitischer Eisenbasislegierungen möglich. Wei- terhin kann das sinterfähige Material übliche Schmierstoffe, Preßhilfsmittel, Gleitmittel o. ä. umfassen. Als Schmiermit- tel, welche in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew%, be- zogen auf die Gesamtmenge des sinterfähigen Materials, zuge- setzt werden, können selbstschmierende Mittel wie beispiels- weise MoS2 WS2, BN, MnS sowie Graphit und/oder andere Kohlen- stoffmodifikationen wie Koks, polarisierter Graphit o. ä. ver- wendet werden, welche den beweglichen Formteilen selbst- schmierende Eigenschaften vermitteln. Als Bindemittel und/oder Gleitmittel können Materialien ausgewählt werden aus einer Gruppe umfassend Polyvinylacetate, Wachse, insbesondere Amidwachse wie Ethylenbissteaorylamid, Schellack, Polyalkyle- noxide und/oder Polyglykole. Polyalkylenoxide und/oder

- glykole werden vorzugsweise als Polymere und/oder Copolymere mit mittlerem Molekulargewicht in einem Bereich von etwa 100 bis 50.000 g/mol, bevorzugt etwa 1. 000 bis 6.500 g/mol, ver- wendet. Binde-und/oder Gleitmittel werden vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich von etwa 0,01 bis 12 Gew%, be- vorzugt in einem Bereich von etwa 0,5 bis 5 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge des eingesetzten sinterfähigen Materials, verwendet.

Als austenitische Eisenbasislegierungen sind insbesondere ge- eignet die Legierungen 316L, 305,308, 317 L und 321 oder Mi- schungen derselben. Vorzugsweise umfassen die eingesetzten austenitischen Eisenbasislegierungen 0,005 bis 0,04 Gew% Koh- lenstoff, 0,1 bis 1,5 Gew% Silizium, 8 bis 18 Gew% Nickel, 0 bis 25 Gew% Chrom, 1 bis 4 Gew% Molybdän und 0,05 bis 1 Gew% Mangan neben Eisen.

Vorteilhafterweise weisen die aus dem sinterfähigen Material hergestellten beweglichen Formteile der Ölpumpe eine Brinell- Härte gemäß DIN EN 24498-1 von mindestens 100 HB, bevorzugt 120 HB, weiter bevorzugt mindestens 130 HB, weiter bevorzugt mindestens 140 HB, auf. Die Brinell-Härte wird hierbei ermit- telt mit einer gehärteten Stahlkugel als Eindringkörper mit einem Durchmesser von 2,5 cm und mit einer Last von 62,5 kg.

Durch derart harte bewegliche Formteile können lange Lebens- dauern der erfindungsgemäßen Ölpumpen erzielt werden. Denn es muß berücksichtigt werden, daß die Wärmeausdehnungskoeffi- zienten herkömmlicher Aluminiumgußlegierungen in einem Be- reich von etwa 20 bis 24 ppm liegen, diejenigen der als sin- terfähiges Material verwendeten austenitischen Eisenbasisle- gierungen jedoch darunter liegen.

Vorzugsweise liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus dem sinterfähigen Material hergestellten beweglichen Formtei- le in einem Bereich von etwa 12-21 ppm, bevorzugt 16-19 ppm. Durch derartige bewegliche Formteile ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Ölpumpe die an diese gestellten me-

chanischen tribologischen Anforderungen insbesondere bei Ver- wendung in einer Verbrennungskraftmaschine erfüllt. Vorzugs- weise umfassen die beweglichen Formteile der ölpumpe einen Rotorsatz, wobei das Axialspiel zwischen mindestens einem auf einer Welle angeordneten Rotor des Rotorsatzes und der Wand des Gehäuses der Ölpumpe, gegen welches der Rotor arbeitet, weniger als 50 pm, bevorzugt weniger als 40 ; um, beträgt. Die erfindungsgemäße Ölpumpe kann somit vorteilhafterweise sehr kompakt ausgebildet werden. Des weiteren wird durch das wie vorstehend definierte Axialspiel eine hohe Leistung der er- findungsgemäßen Ölpumpe erzielt.

Die Erfindung betrifft weiterhin Formteile, die in dem Gehäu- se der Ölpumpe angeordnet sind, sowie ein Verfahren zur Her- stellung dieser Formteile, wobei - in einem ersten Schritt ein sinterfähiges Material, umfas- send mindestens eine austenitische Eisenbasislegierung, in eine Preßform gefüllt wird ; - in einem zweiten Schritt bei einem Preßdruck von mindestens 500 MPa ein Grünling gepreßt wird mit einer Dichte gemäß DIN ISO 2738 von mindestens 6t5 g/cm3 ; und - in einem dritten Schritt der Grünling bei einer Temperatur von mindestens 1. 000°C in einer Gasatmosphäre, umfassend Stickstoff und/oder Wasserstoff, gesintert wird. Bei Vorse- hen einer Mischgasatmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff beträgt das Verhältnis der Anteile von Stickstoff und Was- serstoff mindestens 66 : 33 vorzugsweise mehr als 95 : 5.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden in den aus min- destens einer austenitischen Eisenbasislegierung hergestell- ten beweglichen Formteilen nitridische Phasen erzeugt, durch welche diese die für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Öl- pumpe notwendigen Anforderungen im Hinblick auf Härte und Festigkeit insbesondere in Verbrennungskraftmaschinen erfül-

len. Eine Alternative zu der Einbringung nitridischer Phasen über eine Mischgasatmosphäre gemäß dem erfindungsgemäßen Ver- fahren ist das sogenannte Plasmanitrieren, wobei dieses auch zusätzlich in einem weiteren Schritt mit dem erfindungsgemä- ßen Verfahren kombiniert werden kann.

Vorteilhafterweise wird im erfindungsgemäßen Verfahren in ei- nem - vierten Schritt das gesinterte Formteil bei einem Druck von mindestens 600 MPa, bevorzugt mindestens 750 MPa auf eine Dichte gemäß DIN ISO 2738 von mindestens 6,7 g/cm3 kalib- riert.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des nachfolgenden Beispiels und der Figur erläutert. Es zeigt : Fig. 1 einen Querschnitt durch eine schematische Darstel- lung einer erfindungsgemäßen Ölpumpe (Ausschnitt).

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeich- nete erfindungsgemäße Ölpumpe 1 vom Typ P-Rotor (wie er bei- spielsweise in DE 196 46 39 C2 offenbart ist) mit einem Ge- häuse 2, welches hier zweiteilig (2', 2") ausgebildet ist. In diesem Gehäuse 2 ist ein Verzahnungsrotorsatz 4 angeordnet mit einem auf einer Welle 5 in Richtung der Achse Z angeord- neten Innenrotor 6 und diesen umgebenden Planetenrädern 8.

Der Verzahnungsrotorsatz 4 besteht weiterhin aus einem dreh- baren Lagerring 9 mit hier nicht gezeigten Lagertaschen, in denen die drehbar gelagerten Planetenrotoren 8 angeordnet sind. Der Innenrotor 6 ist exzentrisch zum Lagerring 9 gela- gert und weist eine annährend sternförmige Außenkontur auf, die mit einer Außenverzahnung versehen ist. Der Verzahnungs- rotorsatz 4 weist wie üblich einen hier nicht näher bezeich- neten Saugbereich, einen Druckbereich und eine Verdrängungs- kammer auf. Über die Antriebswelle 5 wird ein Antriebsmoment auf den verzahnten Innenrotor 6 übertragen. Als, bewegliche

Formteile im Sinne der vorliegenden Erfindung sind gemäß der Fig. 1 der Lagerring 9, der Innenrotor 6, die Planetenrotoren 8 als auch die Welle 5 einschließlich der auf dieser angeord- neten Mitnahme (nicht gezeigt) anzusprechen.

Zwischen der Innenwand 3 des Gehäuseteils 2'der Ölpumpe 1 und der Stirnfläche 10 des Innenrotors 6 besteht ein Axial- spiel A, welches 40 pm beträgt.

Der in Fig. 1 gezeigte Verzahnungsrotorsatz 4 wurde herge- stellt aus einer Mischung, enthaltend 1 Gew% des Gleitmittels Licowax C, Firma Clariant GmbH, Frankfurt, welches ein Poly- amidwachs darstellt, und 99 Gew% der austenitischen Eisenba- sislegierung 316L, enthaltend 0,02 Gew% Kohlenstoff, 0,8 Gew% Silizium, 13 Gew% Nickel, 17 Gew% Chrom, 2,2 Gew% Molybdän und 0,2 Gew% Mangan, wobei der verbleibende Restbestandteil durch Eisen gebildet wird. Die austenitische Eisenbasislegie- rung 316L wurde bezogen von der Firma Hoeganaes AB, Stock- holm, Schweden.

Die vorstehend definierte Mischung wurde zunächst bei einem Druck von 600 MPa und Raumtemperatur ein Grünling mit einer Dichte in einem Bereich von 6,6 bis 6,7 g/cm3 gepreßt, wel- cher anschließend in einem zweiten Schritt in einem Hubbal- kenofen für 15 Minuten bei einer Temperatur von 1. 280°C unter einer Mischgasatmosphäre aus 70% Stickstoff und 30% Wasser- stoff gesintert wurde. Anschließend wurde in einem weiteren Schritt der derart gesinterte Rotorsatz unter einem Druck von 800 MPa kalibriert auf eine Dichte von 6,8 bis 7,0 g/cm3. Die Härte der solchermaßen herstellten beweglichen Formteile des Verzahnungsrotorsatzes betrug 141 HB, 62,5/2, 5 gemäß DIN EN 24498-1 (Brinell-Härte). Der Wärmeausdehnungskoeffizient, be- stimmt gemäß der Norm DIN 51045 (Temperaturbereich 25°C- 200°C) wurde mit 17 ppm bestimmt.

Der solchermaßen hergestellte Verzahnungsrotorsatz wurde in einem Aluminiumgußgehäuse aus GD-AlSigCu3 (Werkstoffnummer

3.2163. 05) eingesetzt, welches einen Wärmeausdehnungskoeffi- zienten von 23 ppm gemäß DIN 51405 (Temperaturbereich 25°C- 200°C) aufwies.

Die solchermaßen hergestellte Ölpumpe wies auch nach längeren Laufzeiten unter Last und erhöhten Temperaturen, wie diese in Verbrennungskraftmaschinen üblich sind, nur geringe Spaltver- luste auf. Im Unterschied zu im Stand der Technik üblichen Ölpumpen ist sie erheblich leichter.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, nicht nur einen vollständigen Verzahnungsrotorsatz, wie vorstehend beschrieben, aus einem mindestens eine austenitische Eisenba- sislegierung umfassenden Material herzustellen, sondern im Sinne der Erfindung kann auch lediglich der Innenrotor voll- ständig aus einem eine austenitische Eisenbasislegierung um- fassenden Material hergestellt sein. Es können jedoch auch die einzelnen Bestandteile eines Rotorsatzes, insbesondere das Innenrad, als Verbundformteil hergestellt werden, wobei dann entweder die Verzahnung beispielsweise des Innenrotors und/oder die der Wand 3 beispielsweise zugewandte Stirnfläche 10 des Innenrotors mit einer Beschichtung aus einem eine austenitische Eisenbasislegierung umfassenden Material herge- stellt ist. Des weiteren kann umgekehrt auch lediglich die Verzahnung von Rotorteilen eines Rotorsatzes aus einem ande- ren Material, beispielsweise einer Aluminiumbasislegierung, gefertigt sein, wohingegen der Grundkörper der betreffenden Rotoren aus einer austenitischen Eisenbasislegierung herge- stellt sein kann. Des weiteren ist es auch möglich, lediglich die Mitnahme des Innenrotors eines Verzahnungsrotorsatzes aus austenitischem Eisenbasislegierungsmaterial herzustellen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch keineswegs beschränkt auf die genannten Kombinationen, sondern erstreckt sich auf jedwede möglichen sonstigen Kombinationen der in ei- ner Ölpumpe angeordneten beweglichen Formteile.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, einer- seits sowohl kompakt gebaute als auch leichte Ölpumpen zur Verfügung zu stellen, welche Laufzeiten erreichen, die mit denjenigen ein Eisengußgehäuse aufweisenden Ölpumpen ver- gleichbar sind.