DE10014548A1 - Zahnradförderpumpe - Google Patents

Abstract

Die Zahnradförderpumpe weist ein Gehäuse (10, 12) auf, in dem eine Pumpkammer (14) gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder (16, 18) angeordnet ist, die ein Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum (44) entlang zwischen der Umfangsfläche der Zahnräder (16, 18) und der Umfangswände der Pumpkammer (14) gebildeter Förderkanäle (48) in einen Druckraum (46) fördern. Die Zahnradförderpumpe weist eine Antriebswelle (30) auf, die über ein innerhalb des Gehäuses (10, 12) in einem Koppelraum (41) angeordnetes Koppelglied (40) drehschlüssig mit einem der Zahnräder (16) verbunden ist. Der Koppelraum (41) weist eine Verbindung (32, 54, 56) mit dem Druckraum (46) auf, so daß eine Schmierung des Koppelglieds (40) durch das Fördermedium erfolgt. Die Zahnradförderpumpe dient zum Fördern von Dieselkraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Kraftstoffeinspritzpumpe einer selbstzündenen Brennkraftmaschine.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradförderpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Zahnradförderpumpe ist durch die DE 196 38 332 A1 bekannt. Diese Zahnradförderpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem eine Pumpkammer gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder angeordnet ist, die ein Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum entlang einem zwischen der Umfangsfläche der Zahnräder und der Umfangswand der Pumpkammer gebildeten Förderkanal in einen Druckraum fördern. Die Zahnradförderpumpe weist außerdem eine Antriebswelle auf, die über ein innerhalb des Gehäuses in einem Koppelraum angeordnetes Koppelglied drehschlüssig mit einem der Zahnräder verbunden ist. Das Koppelglied weist keine Schmierung auf und unterliegt daher unter Umständen einem großen Verschleiß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zahnradförderpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Schmierung des Koppelglieds durch das Fördermedium erfolgt und somit der Verschleiß verringert ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zahnradförderpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist sichergestellt, daß nur ein geringer Teil der Fördermenge der Zahnradförderpumpe zur Schmierung in den Koppelraum abgezweigt wird. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ist sichergestellt, daß die Fördermenge der Zahnradförderpumpe bei deren Start nicht verringert wird und zur Schmierung in den Koppelraum erst ein Teil der Fördermenge abgezweigt wird, wenn ein ausreichender Förderdruck erzeugt wird. Die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 ermöglichen eine einfache Ausbildung des Druckventils.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Zahnradförderpumpe in einer Draufsicht in Pfeilrichtung I in Fig. 2, Fig. 2 die Zahnradförderpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt entlang Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 die Zahnradförderpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ausschnittsweise im Längsschnitt und Fig. 4 die Zahnradförderpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ausschnittsweise im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Zahnradförderpumpe ist in einer nicht dargestellte Förderleitung von einem Vorratstank zu einer Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine angeordnet. Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine und der Kraftstoff, der durch die Zahnradförderpumpe gefördert wird, ist Dieselkraftstoff. Die Zahnradförderpumpe weist ein Gehäuse auf, das aus einem Gehäuseteil 10 und einem Deckelteil 12 besteht. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 ist eine Pumpkammer 14 gebildet, in der ein Paar miteinander kämmender Zahnräder 16, 18 angeordnet ist. Das Gehäuseteil 10 weist zur Bildung der Pumpkammer 14 zwei Vertiefungen 20, 22 auf, von deren Grund jeweils ein Lagerzapfen 24, 26 absteht. Die Lagerzapfen 24, 26 sind einstückig mit dem Gehäuseteil 10 ausgebildet und verlaufen zumindest annähernd parallel zueinander. Das Zahnrad 16 weist eine Bohrung 17 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 24 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 18 weist eine Bohrung 19 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 26 drehbar gelagert ist. Das Deckelteil 12 liegt an der Stirnseite des Gehäuseteils 10 an und ist mit dem Gehäuseteil 10 fest verbunden, beispielsweise mittels mehrerer Schrauben, die durch Bohrungen 28 hindurchtreten. Die Zahnräder 16, 18 sind zwischen dem Deckelteil 12 und dem Grund der Vertiefungen 20, 22 in Richtung ihrer Längsachsen festgelegt. Die Lagerzapfen 24, 26 können hohl ausgeführt sein.

Die Zahnradförderpumpe weist außerdem eine Antriebswelle 30 auf, die im Gehäuseteil 10 und/oder im Deckelteil 12 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 30 ist zumindest annähernd koaxial zum Lagerzapfen 24 angeordnet, wobei der Lagerzapfen 24 eine Sackbohrung 32 aufweist, in die das Ende der Antriebswelle 30 hineinragt. Das Deckelteil 12 weist eine Bohrung 34 auf, durch die die Antriebswelle 30 hindurchtritt, wobei zwischen der Bohrung 34 und der Antriebswelle 30 ein Wellendichtring 36 eingebaut ist um das Gehäuse abzudichten. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 ist außerdem ein Dichtring 38 eingebaut.

Der Lagerzapfen 24 endet mit axialem Abstand vom Deckelteil 12, wobei mit der Antriebswelle 30 ein zwischen dem Stirnende des Lagerzapfens 24 und dem Deckelteil 12 angeordnetes Koppelglied 40 verbunden ist. Das Koppelglied 40 ist in Drehrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle 30 verbunden. Die Verbindung des Koppelglieds 40 mit der Antriebswelle 30 kann beispielsweise durch einen nicht kreisförmigen Querschnitt der Antriebswelle 30 erfolgen, der beispielsweise durch eine oder mehrere Abflachungen am Umfang der Antriebswelle 30 gebildet sein kann. Das Koppelglied 42 weist eine im Querschnitt ensprechend ausgeformte Öffnung auf. Bei dem Zahnrad 16, das auf dem Lagerzapfen 24 gelagert ist, ist dessen Bohrung 17 in axialer Richtung etwa entsprechend der Höhe des Lagerzapfens 24 ausgebildet. Zu seiner dem Deckelteil 12 zugewandten Seite hin weist das Zahnrad 16 eine Öffnung 42 auf, die im Querschnitt nicht kreisförmig ausgebildet ist und in die das Koppelglied 40 eingreift. Der Außenquerschnitt des Koppelglieds 40 und der Innenquerschnitt der Öffnung 42 sind derart komplementär zueinander, daß eine drehschlüssige Verbindung zwischen dem Koppelglied 40 und dem Zahnrad 16 vorhanden ist. Die Querschnitte des Koppelglieds 40 und der Öffnung 42 können beispielsweise eckig sein oder radiale Vorsprünge und entsprechende radiale Ausnehmungen aufweisen, in die die Vorsprünge eingreifen. Der Bereich in der axialen Fortsetzung zwischen dem Lagerzapfen 24 und dem Deckelteil 12, in dem das Koppelglied 40 angeordnet ist, bildet einen Koppelraum 41, der mit der Sackbohrung 32 verbunden ist.

Das Zahnrad 16 wird beim Betrieb der Zahnradförderpumpe über die Antriebswelle 30 rotierend angetrieben und überträgt diese Drehbewegung über eine Stirnverzahnung auf das ebenfalls mit einer Stirnverzahnung versehene, mit dem Zahnrad 16 kämmende Zahnrad 18. Die Zahnräder 16, 18 teilen dabei die Pumpkammer 14 durch ihren Zahneingriff in zwei Teilbereiche, von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum 44 und ein zweiter Teilbereich einen Druckraum 46 bilden. Der Ansaugraum 44 ist dabei über je einen zwischen den Zahnnuten an den Umfangsflächen der Zahnräder 16, 18 und der oberen und unteren Umfangswand der Pumpkammer 14 gebildeten Förderkanal 48 mit dem Druckraum 46 verbunden. Der Ansaugraum 44 und der Druckraum 46 weisen jeweils eine Anschlußöffnung in der Wand des Gehäuseteils 10 oder des Deckelteils 12 auf, über die der Ansaugraum 44 mit einer nicht dargestellten Ansaugleitung vom Vorratstank und der Druckraum 46 über eine ebenfalls nicht dargestellte Förderleitung mit dem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Die Anschlußöffnung in den Ansaugraum 44 bildet eine Einlaßöffnung 50 und die Anschlußöffnung in den Druckraum 46 bildet eine Auslaßöffnung 52.

In Fig. 2 ist die Zahnradförderpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Koppelraum 41, in dem das Koppelglied 40 angeordnet ist, weist eine Verbindung mit dem Druckraum 46 auf. Hierzu ist im Gehäuseteil 10 ein Bohrungsabschnitt 54 eingebracht, der vom Druckraum 46 abführt und der zu der Längsachse 31 der Antriebswelle 30 und der Sackbohrung 32 derart geneigt verläuft, daß sich der Bohrungsabschnitt 54 mit zunehmendem Abstand vom Deckelteil 12 der Längsachse 31 annähert. Im Gehäuseteil 10 ist ein weiterer Bohrungsabschnitt 56 eingebracht, der vom Bohrungsabschnitt 54 ausgeht und der in die Sackbohrung 32 mündet. Der Bohrungsabschnitt 56 verläuft derart geneigt zur Längsachse 31 der Antriebswelle 30 und der Sackbohrung 32, daß sich der Bohrungsabschnitt 56 zum Deckelteil 12 hin der Längsachse 31 annähert. Die Bohrungsabschnitte 54, 56 können beispielsweise etwa rechtwinklig zueinander verlaufen. Somit ist der Koppelraum 41 über die Sackbohrung 32 und die Bohrungsabschnitte 54, 56 mit dem Druckraum 46 verbunden. In einen der Bohrungsabschnitte 54, 56 kann eine Drosselstelle 58 mit verringertem Querschnitt eingebracht sein, um den Durchfluß zu begrenzen. Alternativ kann auch einer oder beide Bohrungsabschnitte 54, 56 mit derart kleinem Querschnitt ausgeführt sein, daß eine Drosselwirkung vorhanden ist und der Durchfluß begrenzt ist.

Die erfindungsgemäße Zahnradförderpumpe arbeitet in folgender Weise. Im Betrieb der Zahnradförderpumpe wird die Antriebswelle 30 vorzugsweise proportional zur Drehzahl der zu versorgenden Brennkraftmaschine angetrieben. Die Antriebswelle 30 überträgt die Drehbewegung über das Koppelglied 40 auf das Zahnrad 16, das seinerseits das mit diesem kämmende Zahnrad 18 rotierend antreibt. Durch die Drehbewegung der miteinander kämmenden Zahnräder 16, 18 wird der Kraftstoff aus dem Ansaugraum 44 entlang der Förderkanäle 48 in den Druckraum 46 gefördert. Dabei entsteht im Ansaugraum 44 ein Unterdruck, der ausreicht, um weiteren Kraftstoff über die Ansaugleitung aus dem Vorratstank anzusaugen. Der im Druckraum 46 aufgebaute Kraftstoffdruck bewirkt eine Kraftstofförderung über die Auslaßöffnung 52 in die Förderleitung zur Kraftstoffeinspritzpumpe.

Vom Druckraum 46 gelangt unter Druck stehender Kraftstoff durch die Bohrungsabschnitte 54, 56 in die Sackbohrung 32 und aus dieser in den Koppelraum 41. Durch den Kraftstoff wird eine Schmierung des Koppelglieds 40 im Koppelraum 41 erreicht, wobei sowohl die Kontaktstellen zwischen dem Koppelglied 40 und der Antriebswelle 30 als auch die Kontaktstellen zwischen dem Koppelglied 40 und dem Zahnrad 16 geschmiert werden. Dieselkraftstoff weist eine Viskosität auf, die eine Schmierung ermöglicht. Durch die Drosselstelle 58 in den Bohrungsabschnitten 54, 56 oder durch deren Ausführung mit geringem Querschnitt ist sichergestellt, daß vom Druckraum 46 nur eine geringe Kraftstoffmenge für die Schmierung in den Koppelraum 41 abgezweigt und die Fördermenge der Zahnradpumpe entsprechend verringert wird. Der Koppelraum 41 kann zusätzlich eine Verbindung mit dem Ansaugraum 44 aufweisen, durch die aus dem Koppelraum 41 Kraftstoff wieder in den Ansaugraum 44 zurückfließen kann.

In Fig. 3 ist die Zahnradförderpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie vorstehend beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zusätzlich ist ein Druckventil 60 vorgesehen, durch das die Verbindung des Koppelraums 41 mit dem Druckraum 46 abhängig vom Druck im Druckraum 46 gesteuert wird. Das Druckventil 60 gibt die Verbindung des Koppelraums 41 mit dem Druckraum 46 erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdrucks im Druckraum 46 frei. Beim zweiten Ausführungsbeispiel weist das Druckventil 60 eine in die Sackbohrung 32 eingesetzte Hülse 62 auf, die radial federnd ausgebildet ist. Die Hülse 62 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Um die radial federnde Ausbildung der Hülse 62 zu erreichen weist diese vorzugsweise wenigstens einen oder mehrere Längsschlitze 64 auf. Die Längsschlitze gehen von der der Antriebswelle 30 zugewandten Stirnseite der Hülse 62 aus und erstrecken sich über einen Teil der Länge der Hülse 62 zum Grund der Sackbohrung 32 hin. Der Bohrungsabschnitt 56 mündet in die Sackbohrung 32 in einem Bereich, in dem die Längsschlitze 64 in der Hülse 62 ausgebildet sind. In ihrem Ausgangszustand ist die Hülse 62 in der Sackbohrung 32 federnd radial verspannt, so daß diese die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 in die Sackbohrung 32 verschließt. Wenn der Druck im Druckraum 46 ansteigt, so wird die Hülse 62 infolge des auf diese über die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 wirkenden Druck federnd zusammengepresst, so daß diese die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 freigibt und Kraftstoff in die Sackbohrung 32 und den Koppelraum 41 strömen kann. Beim Start der Zahnradförderpumpe wird durch diese wegen der geringen Drehzahl noch nicht der volle Förderdruck erzeugt, so daß durch die Hülse 62 die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 verschlossen wird und kein Kraftstoff aus dem Druckraum 46 für die Schmierung im Koppelraum 41 abgezweigt wird, sondern die gesamte Fördermenge zur Kraftstoffeinspritzpumpe gefördert wird. Erst wenn der Öffnungsdruck im Druckraum 46 erreicht wird, gibt die Hülse 62 die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 frei, so daß Kraftstoff zur Schmierung in den Koppelrum 41 gelangt. Der Öffnungsdruck im Druckraum, bei dessen Überschreiten das Druckventil 60 öffnet, kann beispielsweise etwa 2 bar betragen. Zur Begrenzung des Durchflusses bei geöffnetem Druckventil 60 kann in den Bohrungsabschnitten 54, 56 wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Drosselstelle 58 vorgesehen sein oder deren Querschnitt entsprechend klein ausgeführt sein.

In Fig. 4 ist die Zahnradförderpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau wiederum gleich wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist, jedoch die Ausbildung des Druckventils 60 modifiziert ist. Das Druckventil 60 weist einen radial federnden Ring 72 auf, der unter Vorspannung in eine in der Sackbohrung 32 ausgebildete Ringnut 76 eingelegt ist. Der Ring 72 kann aus einem Draht mit rundem Querschnitt hergestellt sein, wobei die Ringnut 76 entsprechend ebenfalls einen angepassten runden Querschnitt aufweist, so daß der Ring 72 flächig in der Ringnut 76 einliegt. Der Ring 72 besteht vorzugsweise aus Stahl und weist zur Erzielung der radial federnden Eigenschaft einen Längsschlitz 74 auf. Der Bohrungsabschnitt 56 mündet in die Ringnut 76, wobei der Längsschlitz 74 des Rings 72 in Umfangsrichtung zum Bohrungsabschnitt 56 versetzt angeordnet ist. In die Sackbohrung 32 kann außerdem eine Hülse 78 eingepresst sein, die dazu dient, den Ring 72 in Richtung der Längsachse 31 zu sichern, so daß dieser nicht aus der Ringnut 76 austreten und in der Sackbohrung 32 zur Antriebswelle 30 hin bewegt werden kann. Bei geringem Kraftstoffdruck im Druckraum 46 liegt der Ring 72 infolge seiner Vorspannung am Umfang der Ringnut 76 an und verschließt die Mündung des Bohrungsabschnitts 56. Wenn der Kraftstoffdruck im Druckraum 46 den Öffnungsdruck überschreitet, so wird der Ring 72 federnd zusammengedrückt, so daß dieser die Mündung des Bohrungsabschnitts 56 freigibt und Kraftstoff in die Sackbohrung 32 und aus dieser durch die Hülse 78 in den Koppelraum 41 gelangt.

Claims (8)

1. Zahnradförderpumpe mit einem Gehäuse (10, 12), in dem eine Pumpkammer (14) gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder (16, 18) angeordnet ist, die ein Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum (44) entlang zwischen der Umfangsfläche der Zahnräder (16, 18) und der Umfangswände der Pumpkammer (14) gebildeter Förderkanäle (48) in einen Druckraum (46) fördern, wobei eine Antriebswelle (30) vorgesehen ist, die über ein innerhalb des Gehäuses (10, 12) in einem Koppelraum (41) angeordnetes Koppelglied (40) drehschlüssig mit einem der Zahnräder (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelraum (41) eine Verbindung (32, 54, 56) mit dem Druckraum (46) aufweist.

2. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (32, 54, 56) des Koppelraums (41) mit dem Druckraum (46) wenigstens eine Drosselstelle (56) aufweist.

3. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (32, 54, 56) des Koppelraums (41) mit dem Druckraum (46) ein Druckventil (60) angeordnet ist, das die Verbindung erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsdrucks im Druckraum (46) freigibt.

4. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (60) eine in einer Bohrung (32) eines Gehäuseteils (10) eingespannte, radial federnde Hülse (62) aufweist, wobei am Mantel der Hülse (62) in der Bohrung (32) eine Verbindungsbohrung (56) zum Druckraum (46) mündet.

5. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (62) wenigstens einen Längsschlitz (64) aufweist.

6. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (60) einen in einer Ringnut (76) in einer Bohrung (32) eines Gehäuseteils (10) eingespannten, radial federnden Ring (72) aufweist, wobei in die Ringnut (76) eine Verbindungsbohrung (56) zum Druckraum (46) mündet.

7. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrung (32) ein Stützelement (78) eingesetzt ist, durch das der Ring (72) gegen ein Austreten aus der Ringnut (76) in axialer Richtung gesichert wird.

8. Zahnradförderpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (32) eine Sackbohrung ist, in die ein Ende der Antriebswelle (30) ragt.