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Die
Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
der Patentschrift
US 3,627,455 ist
eine Außenzahnradpumpe
bekannt, die sieben Zahnräder aufweist.
Diese sieben Zahnräder
sind entlang eines Kreisbogens angeordnet und werden von einem zentralen
Antriebsrad angetrieben. Sechs Ölpumpeneinheiten
werden zwischen den sieben äußeren Zahnrädern gebildet,
wobei abwechselnd von Innenbereich zum Außenbereich und vom Außenbereich
zum Innenbereich gefördert
wird. Die Pumpe dient als Flüssigkeitspumpe.
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Aus
der Patentschrift
DE
35 42 184 C2 ist ein Planeten-Differentialgetriebe bekannt, bei der
ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder mit ihrem jeweiligen Zahneingriffspartner
als Zahnradpumpe wirken.
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Aus
der Gebrauchsmusterschrift
DE
76 36 854 ist eine Planetengetriebe-Zahnradpumpe bekannt,
bei der um ein Sonnenrad vier Planetenräder angeordnet sind und jeweils
mit dem Sonnenrad eine Ölpumpe
bilden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, eine
Zahnradpumpe zur Verfügung
zu stellen, die mit wenigen Zahnrädern möglichst viele Zahnradpaarungen
und somit möglichst
viele Pumpeneinheiten bildet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Außenzahnradpumpe
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe
zeichnet sich durch eine Anordnung einer Anzahl 2N Zahnräder in einem
2N-Eck aus. Eine gerade Anzahl Zahnräder lässt sich so in einem 2N-Eck
anordnen, dass jeweils zwei benachbarte Zahnräder zusammen eine Pumpeneinheit
mit einer Saug- oder Druckseite bilden. Bei einer üblichen
Außenzahnradpumpe
bilden zwei miteinander kämmende
Zahnräder
eine zweifache Pumpeneinheit mit einer Saug- und einer Druckseite.
In diesem Falle hätte
N den Wert eins. Erfindungsgemäß beträgt der Wert
von N mindestens zwei und ist ganzzahlig, womit sich Außenzahnradpumpen
mit 4, 6, 8, und so weiter Zahnrädern und
genauso vielen Pumpeneinheiten zwischen zwei benachbarten Zahnrädern ergeben.
Mit jeweils zwei weiteren Zahnrädern
mehr kommen zwei weiteren Pumpeneinheiten dazu. Die Anzahl der Zahnräder muss
ganzzahlig und gerade sein, um an jeder Pumpeneinheit zwischen den
Zahnrädern zueinander
passende Drehrichtungen zu gewährleisten.
Bei einer ungeraden Anzahl von Zahnrädern würde der gesamte Rädertrieb
klemmen.
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Wenn
bei der Außenzahnradpumpe
in einem Innenbereich des 2N-Ecks,
der durch die Zahnräder begrenzt
ist, ein Innengehäuse
angeordnet ist, dessen Kontur durch Kopf kreise der Zahnräder bestimmt
ist, sind die einzelnen Pumpeneinheiten gegeneinander abgedichtet
und die Verluste der Außenzahnradpumpe
durch Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen werden minimiert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist das Innengehäuse Strömungsverbindungen auf, die
jeweils Saug- und Druckseiten im Innenbereich der Pumpeneinheiten
verbinden. Bei einer Anzahl von 2N Zahnrädern und demzufolge einer Anzahl
von 2N Pumpeneinheiten liegen jeweils die gleiche Anzahl N Saugseiten
und eine Anzahl N Druckseiten im Innenbereich der Außenzahnradpumpe.
Auf diese Weise ist es einfach möglich
gemeinsame Saugleitungen und gemeinsame Druckleitungen zu den einzelnen Pumpeneinheiten
in einem Bauteil zu vereinigen. Des Weiteren lassen sich durch entsprechende
Verbindung der Saug- und
Druckseiten im Innengehäuse
mehrstufige Flüssigkeitspumpen
verwirklichen.
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Wenn
bei einer erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe
das Innengehäuse
in Richtung einer Längsachse
der Zahnräder
verschiebbar ist, lässt sich
auf diese Weise einfach eine Druck- und/oder Volumenregelung der
Außenzahnradpumpe
verwirklichen, indem durch das Verschieben des Innengehäuses veränderbare
Spaltflächen
zum Gehäuse entstehen,
durch die ein Leck- oder Absteuerflüssigkeitsstrom eingestellt
werden kann.
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Wenn
bei einer Außenzahnradpumpe
die Anzahl 2N der Zahnräder
vier beträgt,
die Zahnräder in
einem Viereck angeordnet sind und dabei vier Pumpeneinheiten bilden,
ist bei einem vorhandenen Zahnrädertrieb
mit bereits drei Zahnrädern
durch hinzufügen
eines vierten Zahnrades zu einem Viereck auf einfache Weise eine
vierfache Zahnradpumpe geschaffen. Bei Zahnrädertrieben mit drei Zahnrädern sind
die Zahnräder
oft nicht in einer geraden Linie angeordnet, so dass es meist mit
einem vierten Zahnrad möglich
ist, mit diesen dann insgesamt vier Zahnrädern ein Viereck zu bilden.
Beim Übergang von
einer üblichen
zweiachsigen Außenzahnradpumpe
auf eine Außenzahnradpumpe
mit vier Zahnrädern
und vier Pumpeneinheiten ist das Verhältnis der Vergrößerung der
Anzahl der Pumpeneinheiten zur Vergrößerung der Anzahl der Zahnräder besonders günstig.
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Wenn
die einzelnen Zahnräder
bei gleicher Radbreite und gleichem Modul unterschiedliche Zähnezahlen
aufweisen, bilden die Mitten der Zahnräder kein symmetrisches Viereck
mehr und lassen sich so besonders Platz sparend anordnen. Bei Verwendung von
beispielsweise einem kleinen und drei großen Zahnrädern ragt das kleine Zahnrad
nur unwesentlich über
eine vom Umfang der großen
Zahnräder
bestimmte Gehäusekontur
hinaus.
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Bei
der Anordnung eines Zahnrädertriebs
in einer Brennkraftmaschine ist es besonders einfach mittels eines
oder mehrerer zusätzlicher
Zahnräder im
Zahnrädertrieb
eine erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe
zur Verfügung
zu stellen. Eine derartige Pumpe ist als Schmiermittelpumpe verwendbar.
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Besonders
Platz sparend und einfach im Aufbau ist eine Außenzahnradpumpe, wenn das Gehäuse der
Außenzahnradpumpe
durch ein Gehäuse
der Brennkraftmaschine gebildet ist. Vorteilhaft wird das Gehäuse der
Außenzahnradpumpe
durch ein Kurbelgehäuse
und ein Steuergehäuse
gebildet, die die Stirnseiten und die äußere Umrandung der Außenzahnradpumpe
bilden. Da das Kurbelgehäuse
und das Steuergehäuse
im Allgemeinen zweiteilig ausgeführt
sind, ist eine besonders einfache Montage ohne zusätzliche
Deckel oder dergleichen möglich.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht auf einen Rädertrieb
einer Brennkraftmaschine und
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1 mit einer Außenzahnradpumpe mit einem Innengehäuse.
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In 1 ist
eine Vorderansicht auf eine Brennkraftmaschine 1 gezeigt.
Die Brennkraftmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem
sich nicht gezeigte Kolben, Pleuelstangen, eine Kurbelwelle, Nockenwellen
und Ausgleichswellen bewegen. Die Brennkraftmaschine 1 ist
in einer Vorderansicht gezeigt, bei der ein nicht gezeigtes Steuergehäuse einen
Rädertrieb 3 im
Gehäuse 2 abdeckt.
Des Weiteren sind in oder an der Brennkraftmaschine 1 nicht gezeigte
Nebenaggregate zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 oder
zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Dies können beispielsweise
Pumpen für
Kraftstoff, Schmierflüssigkeit,
Kühlmittel
oder eine hydraulische oder pneumatische Vorrichtung im Kraftfahrzeug
sein.
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Diese
Wellen und Nebenaggregate werden durch einen Rädertrieb 3 von einem
Zahnrad 4 auf der Kurbelwelle angetrieben. Dieses Zahnrad 4 auf der
Kurbelwelle treibt über
ein erstes Zwischenrad 5 und ein zweites Zwischenrad 6 ein
erstes Antriebsrad 7 einer nicht gezeigten ersten Ausgleichswelle
einer Massenausgleichsvorrichtung an. Weiterhin wird vom ersten
Zwischenrad 5 ein zweites Antriebsrad 8 einer
nicht gezeigten Kraftstoffpumpe angetrieben. Rechts unterhalb des
Zahnrades 4 auf der Kurbelwelle ist in 1 noch
ein drittes Zwischenrad 9 und ein drittes Antriebsrad 10 einer
nicht gezeigten zweiten Ausgleichswelle der Massenausgleichsvorrichtung gezeigt.
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Zwischen
dem zweiten Zwischenrad 6 und dem zweiten Antriebsrad 8 einer
nicht gezeigten Pumpe ist ein Zusatzzahnrad 11 angeordnet,
das sowohl mit dem zweiten Zwischenrad 6 als auch mit dem
zweiten Antriebsrad 8 einer nicht gezeigten Kraftstoffpumpe
in Eingriff steht. Um die Außenkontur 12 des
Gehäuses 2 nicht
zu vergrößern, ist
die Zähnezahl
und damit der Durchmesser des Zusatzzahnrades 11 möglichst
klein gewählt.
Ein Verklemmen der Zahnräder 5, 6, 8, 11 findet
nicht statt, da die Zahnräder
alle den selben Modul aufweisen und sich mit der selben Teilkreisgeschwindigkeit
drehen. Die Drehrichtung der vier Zahnräder 5, 6, 8, 11 ist
durch Pfeile gekennzeichnet. Die vier Zahnräder 5, 6, 8, 11 bilden
mit ihren Mitten 5', 6', 8', 11' ein Viereck 19. Die
Außendurchmesser
der Zahnräder 5, 6, 8, 11 bilden
innerhalb des Vierecks 19 einen Innenbereich 13,
der zum größten Teil
von einem Innengehäuse 14 ausgefüllt ist.
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In 2 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
aus 1 mit einem Rädertrieb 3 und
einem Innengehäuse 14 gezeigt,
die eine Außenzahnradpumpe 15 bilden.
Das Innengehäuse 14 ist
vom ersten Zwischenrad 5, vom zweiten Zwischenrad 6,
vom zweiten Antriebsrad 8 einer Kraftstoffpumpe und vom
Zusatzzahnrad 11 begrenzt. Die sich in Richtung Innenbereich 13 auseinander
bewegenden Zahnräderpaare
des zweiten Antriebsrades 8 und des Zusatzzahnrades 11 sowie
des ersten Zwischenrades 5 und des zweiten Zwischenrades 6 bilden
zusammen mit dem Innengehäuse 14 jeweils
eine Saugstelle 16 für
die einen Schmiermittelzufluss. Das Innengehäuse 14 ist an den
Saugstellen 16 mit einem Abstand zu den vier Zahnrädern 5, 6, 8, 11 versehen,
um einen Schmiermittelzufluss in Zahnlücken der Zahnräder nicht
zu behindern. Am restlichen Umfang des Innengehäuses 14 ist das Innengehäuse 14 so
nahe an einem Kopfkreis der vier Zahnräder 5, 6, 8, 11 angeordnet, dass
ein nahezu flüssigkeitsdichter
Spalt zwischen Innengehäuse 14 und
den vier Zahnrädern 5, 6, 8, 11 besteht.
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Das
durch eine Zuführleitung 17 aus
einem nicht gezeigten Schmiermittelvorratsbehälter zu den Saugstellen 16 strömende Schmiermittel
wird von den vier Zahnrädern 5, 6, 8, 11 in
ihren Zahnlücken wie
in einer üblichen
Außenzahnradpumpe
mitgenommen. Das Innengehäuse 14 bildet
den dichtenden Abschnitt gegenüber
den Zähnen
der vier Zahnräder 5, 6, 8, 11.
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Das
erste Zwischenrad 5 und das zweite Antriebsrad 8 für eine Kraftstoffpumpe
sowie das zweite Zwischenrad 6 und das Zusatzzahnrad kämmen jeweils
gemeinsam und bilden zusammen mit dem Innengehäuse 14 zwei druckseitige
Abflüsse 18.
Das Schmiermittel, das an den Saugstellen 16 von den Zahnlücken der
vier Zahnräder 5, 6, 8, 11 aufgenommen
wird, wird an den druckseitigen Abflüssen 18 von den kämmenden
Zahnrädern
aus den Zahnlücken
gedrückt
und über
nicht gezeigte Druckleitungen einem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine
zugeführt.
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Aus
jeder Saugstelle 16 werden die Zahnlücken von jeweils zwei der vier
Zahnräder 5, 6, 8, 11 mit
Schmiermittel versorgt. Genauso wird aus den Zahnlücken von
jeweils zwei der vier Zahnräder 5, 6, 8, 11 das
Schmiermittel in den druckseitigen Abfluss 18 gepumpt.
Durch Zufügen
des Zusatzzahnrades 11 in den in der Brennkraftmaschine 1 vorhandenen
Rädertrieb 3 ist
auf diese Weise eine Außenzahnradpumpe 15 entstanden,
die vier Pumpeneinheiten aufweist. Eine weitere separate Schmiermittelpumpe
ist nicht notwendig. Da die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe 15 nur
wenig zusätzlichen
Bauraum in und an der Brennkraftmaschine 1 benötigt, jedoch eine
bisher übliche
Schmiermittelpumpe entfallen kann, bietet die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe 15 wesentliche
Vorteile beim Auslegen der Architektur der Brennkraftmaschine 1 und
später beim
Einbau in ein Kraftfahrzeug.
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Die
Stirnseiten der Außenzahnradpumpe 15 werden
einerseits durch das Gehäuse 2 der
Brennkraftmaschine 1 und andererseits durch ein nicht gezeigtes
Steuergehäuse
gebildet. Diese beiden Bauteile werden bei der Herstellung und Montage
beispielsweise wegen der Lagerung der Zahnräder und Abdichtung der Kurbelwelle
sehr eng zueinander toleriert. Somit ist es kein wesentlich erhöhter Fertigungsaufwand,
zusätzlich
die Außenzahnradpumpe 15 zwischen
die beiden Gehäuseteile
zu integrieren. Im nicht gezeigten Steuergehäuse ist eine Verbindungsleitung
zwischen den beiden druckseitigen Abflüssen 18 angeordnet,
von wo aus das Schmiermittel dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird.
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Falls
das Innengehäuse 14 senkrecht
zur Zeichenebene in 2 verschiebbar angeordnet ist, ist über die
damit möglichen
veränderbaren
Spaltflächen
zwischen einerseits dem Innengehäuse 14 und andererseits
dem Gehäuse 2 und
dem nicht gezeigten Steuergehäuse
eine Regelung des Schmiermitteldrucks und/oder der Fördermenge
der Außenzahnradpumpe 15 möglich.