DE10140066A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere Außenzahnrad-Regelölpumpe, insbesondere zur Schmierölversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer fördermengenverändernden Verschiebeeinheit (16) und einem Antriebszahnrad (10), welches mit einem ersten Abtriebszahnrad (12) kämmt. Hierbei ist wenigstens ein weiteres Abtriebszahnrad (14) derart vorgesehen, daß eines der Zahnräder (10, 12) mittig zwischen den anderen Zahnrädern (10, 12, 14) und mit diesen kämmend angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere volumenstromgeregelte Außenzahnradpumpe, insbesondere zur Schmierölversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug, mit einer fördermengenverändernden Verschiebeeinheit und einem Antriebszahnrad, welches mit einem ersten Abtriebszahnrad kämmt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus der DE 38 40 909 A1 ist eine Zahnradpumpe mit Fördermengenregelung bekannt. Derartige Zahnradpumpen kommen beispielsweise als für eine Motorschmierung von Kraftfahrzeugen erforderliche Ölpumpe zum Einsatz. Dabei ist es anzustreben, den Energieverbrauch (Kraftstoffverbrauch) derartiger Zahnradpumpen (Ölpumpen) zum Betreiben derselben möglichst zu reduzieren. Deshalb kommen insbesondere für Kraftfahrzeuge fördermengengeregelte Ölpumpen zum Einsatz, die möglichst die Bedarfsölmenge eines Verbrennungsmotors liefern und entsprechend geringe Antriebsleistungen benötigen. Derartige Ölpumpen mit Mengenregelung sind vorzugsweise als Außenzahnrad-Ölpumpen mit axialer Zahnradverschiebung ausgebildet. Bei Motoren mit sechs und mehr Zylindern ist jedoch das benötigte Fördervolumen derart groß, daß entsprechende Zahnradpumpen relativ breite Zahnräder und damit eine große Baulänge aufweisen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Außenzahnradpumpe der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei reduzierter Baulänge ein größeres Fördervolumen erzielt wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Außenzahnradpumpe der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens ein weiteres Abtriebszahnrad derart vorgesehen ist, daß eines der Zahnräder mittig zwischen den anderen Zahnrädern und mit diesen kämmend angeordnet ist.
• Dies hat den Vorteil, daß eine in einer Ebene bei kompakter Bauweise mindestens eine zweite Förder- bzw. Druckstufe zur Verfügung steht, so daß bei gleicher Förderleistung bzw. gleichem Regelbereich des Fördervolumens die Zahnradbreite verkleinert, insbesondere halbiert werden kann, so daß sich die Baulänge der Zahnradpumpe entsprechend reduziert. Ferner reduziert sich das Gewicht und durch eine symmetrische Druckbeaufschlagung der Volumenstromregelung ergibt sich eine Reduktion der Leistungsaufnahme.
• Zweckmäßigerweise sind von den Abtriebszahnrädern gebildete Druckseiten und Saugseiten jeweils miteinander in einem Pumpengehäuse verbunden.
• Um eine Phasenverschiebung der Druckpulsation der Pumpenstufen zu erzielen und damit eine Reduktion der Gesamtpulsation zu erreichen, liegen eine Drehachse des mittigen Zahnrades mit jeweiligen Drehachsen der mit diesem kämmenden Zahnräder auf jeweiligen Geraden, wobei die Geraden einen vorbestimmten Winkel α einschließen, welcher sich aus folgender Formel ergibt:
  
  
  
• In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das mittige Zahnrad das Antriebszahnrad, wobei alle Abtriebszahnräder mit dem Antriebszahnrad kämmen und mit jeweiligen Verschiebeeinheiten ausgestattet sind.
• In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist das mittige Zahnrad eines der Abtriebszahnräder, wobei nur das mittige Abtriebszahnrad mit einer Verschiebeeinheit ausgestattet ist.
• Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
• Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe in schematischer, perspektivischer Ansicht,
• Fig. 2 die Zahnradpumpe gemäß Fig. 1 in einer weiteren schematischer, perspektivischer Ansicht,
• Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe in schematischer, perspektivischer Ansicht,
• Fig. 4 die Zahnradpumpe gemäß Fig. 3 in einer weiteren schematischer, perspektivischer Ansicht,
• Fig. 5 eine schematische Darstellung der relativen Anordnung der Zahnräder zueinander und
• Fig. 6 ein schematisches Diagramm von Druckverläufen über die Zeit der beiden Druckstufen.
• Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mehrstufigen, volumenstromgeregelten Außenzahnradpumpe, wobei zur besseren Übersichtlichkeit das Gehäuse nicht dargestellt ist. Diese Zahnradpumpe umfaßt ein Antriebszahnrad 10, ein erstes Abtriebszahnrad 12 und ein zweites Abtriebszahnrad 14. Das Antriebszahnrad 10 ist mittig zwischen den beiden Abtriebszahnrädern 12 und 14 angeordnet, wobei jedes Abtriebszahnrad 12, 14 mit dem Antriebszahnrad 10 kämmt. Mit anderen Worten sind die Zahnräder 10, 12, 14 in einer Ebene angeordnet. Beide Abtriebszahnräder 12 bzw. 14 sind mit einer jeweiligen Verschiebeeinheit 16 zur Volumenstromregelung ausgestattet. Jede Verschiebeeinheit 16 umfaßt einen Druckkolben 18, einen Federkolben 20 und eine Feder 22. Das erste Abtriebszahnrad 12 bildet zusammen mit dem Antriebszahnrad 10 eine erste Saugseite 24 und eine erste Druckseite 26 aus. Das zweite Abtriebszahnrad 14 bildet zusammen mit dem Antriebszahnrad 10 eine zweite Saugseite 28 und eine zweite Druckseite 30 aus. In dem nicht dargestellten Gehäuse sind jeweils die beiden Druckseiten 26, 30 und die beiden Saugseiten 24, 28 miteinander verbunden. Im Ergebnis steht eine zweistufige Außenzahnradpumpe zur Verfügung, welche bei relative kurzen axialen Längen der Zahnräder 10, 12, 14 einen großen Regelbereich für den Volumenstrom aufweist, bei gleichzeitig stark reduzierter Baulänge. Die Regelung des Volumenstroms erfolgt durch Verschiebung der beiden äußeren Abtriebszahnräder 12 und 14.
• Bei der aus Fig. 3 und 4 ersichtlichen zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet, so daß zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen wird. In der zweiten Ausführungsform ist das erste Abtriebszahnrad 12 mittig zwischen dem Antriebszahnrad 10 und dem zweiten Abtriebszahnrad 14 angeordnet, so daß sowohl das Antriebszahnrad 10 als auch das zweite Abtriebszahnrad 14 mit dem ersten Abtriebszahnrad 12 kämmen. Lediglich das mittlere Abtriebszahnrad 12 weist eine Verschiebeeinheit 16 mit Druckkolben 18, Federkolben 20 und Feder 22 auf. Das erste Abtriebszahnrad 12 bildet mit dem Antriebszahnrad 10 die erste Saugseite 24 und die erste Druckseite 26 aus. Das zweite Abtriebszahnrad 14 bildet zusammen mit dem ersten Abtriebszahnrad 12 die zweite Saugseite 28 und die zweite Druckseite 30 aus. In dem nicht dargestellten Gehäuse sind jeweils die beiden Druckseiten 26, 30 und die beiden Saugseiten 24, 28 miteinander verbunden. Im Ergebnis steht eine zweistufige Außenzahnradpumpe zur Verfügung, welche bei relative kurzen axialen Längen der Zahnräder 10, 12, 14 einen großen Regelbereich für den Volumenstrom aufweist, bei gleichzeitig stark reduzierter Baulänge. Die Regelung des Volumenstroms erfolgt durch Verschiebung des mittleren, ersten Abtriebszahnrades 12.
• Fig. 5 zeigt die relative Anordnung der Zahnräder 10, 12, 14 zueinander. Wie unmittelbar ersichtlich, ist es besonders vorteilhaft, daß die Drehachsen der Zahnräder 10, 12, 14 nicht auf einer Geraden liegen. Vielmehr liegen die Drehachsen des Antriebszahnrades 10 und des ersten Abtriebszahnrades 12 auf einer ersten Geraden 32 sowie die Drehachsen des Antriebszahnrades 10 und des zweiten Abtriebszahnrades 14 auf einer zweiten Geraden 34. Beide Geraden 32, 34 liegen zwar in einer Ebene, sind jedoch um einen Winkel α gegeneinander verkippt. Hierdurch ergibt sich eine Phasenverschiebung der Druckpulsationen der beiden Druckstufe, wie aus Fig. 6 ersichtlich. Hier ist auf der vertikalen Achse 36 ein Druck über der Zeit auf der horizontalen Achse 38 aufgetragen. Es ergeben sich zwei Graphen für die beiden Druckstufen, die entsprechend der versetzten Anordnung der Zahnräder 10, 12, 14 gemäß Fig. 5 eine Phasenverschiebung 40 aufweisen. Der Winkel α ist dabei derart gewählt, daß die Phasenverschiebung eine halbe Wellenlänge beträgt, so daß die Gesamtpulsation, welche eine Summe der beiden Graphen in Fig. 6 ist, so weit wie möglich reduziert ist. Eine entsprechende Formel zum Bestimmen des Winkels α lautet dementsprechend:
  
  
  BEZUGSZEICHENLISTE 10 Antriebszahnrad
  12 erstes Abtriebszahnrad
  14 zweites Abtriebszahnrad
  16 Verschiebeeinheit
  18 Druckkolben
  20 Federkolben
  22 Feder
  24 erste Saugseite
  26 erste Druckseite
  28 zweite Saugseite
  30 zweite Druckseite
  32 erste Gerade
  34 zweite Gerade
  36 vertikale Achse
  38 horizontale Achse
  40 Phasenverschiebung
  

Claims (10)

1. Zahnradpumpe, insbesondere volumenstromgeregelte Außenzahnradpumpe, insbesondere zur Schmierölversorgung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug, mit einer fördermengenverändernden Verschiebeeinheit (16) und einem Antriebszahnrad (10), welches mit einem ersten Abtriebszahnrad (12) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Abtriebszahnrad (14) derart vorgesehen ist, daß eines der Zahnräder (10, 12) mittig zwischen den anderen Zahnrädern (10, 12, 14) und mit diesen kämmend angeordnet ist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Abtriebszahnrädern (12, 14) gebildete Druckseiten (26, 30) und Saugseiten (24, 28) miteinander in einem Pumpengehäuse verbunden ist.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zahnräder (10, 12, 14) in einer Ebene angeordnet sind, wobei immer jeweils zwei Zahnräder miteinander kämmen.

4. Zahnradpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehachse des mittigen Zahnrades mit jeweiligen Drehachsen der mit diesem kämmenden Zahnräder auf jeweiligen Geraden (32, 34) liegen, wobei die Geraden (32, 34) einen vorbestimmten Winkel α einschließen.

5. Zahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel α gemäß folgender Formel ergibt,

6. Zahnradpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abtriebszahnräder (12, 14) vorgesehen sind.

7. Zahnradpumpe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mittige Zahnrad das Antriebszahnrad (10) ist, wobei alle Abtriebszahnräder (12, 14) mit dem Antriebszahnrad (10) kämmen.

8. Zahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abtriebszahnrad (12, 14) mit einer Verschiebeeinheit (16) ausgestattet ist.

9. Zahnradpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mittige Zahnrad eines der Abtriebszahnräder (12) ist.

10. Zahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur das mittige Abtriebszahnrad (12) mit einer Verschiebeeinheit (16) ausgestattet ist.