DE102006012868B4

DE102006012868B4 - Verdrängerpumpe

Info

Publication number: DE102006012868B4
Application number: DE102006012868.0A
Authority: DE
Inventors: Günter Draskovits; Reiner Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Pump Technology Solutions Ps De GmbH
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: DE102006012868A1

Abstract

Verdrängerpumpe (10), insbesondere verstellbare Verdrängerpumpe (10), mit einem auf einer Welle (12) angeordneten Läufer (11), wobei der Läufer (11) eine Bohrung (20) zur Aufnahme der Welle (12) aufweist und zwischen der Welle (12) und dem Läufer (11) eine Verzahnung (13, 21) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Verzahnung (13, 21) der Welle (12) und des Läufers (11) unterschiedlich lang ist;dass sich die Verzahnung (13, 21) des Läufers (11) wenigstens annähernd über die gesamte Länge der Bohrung (20) erstreckt;dass zu beiden Seiten der kürzeren Verzahnung (13, 21) ein Passsitz zwischen dem Läufer (11) und der Welle (12) vorgesehen ist;dass die Welle (12) zu beiden Seiten ihrer Verzahnung Bereiche (14, 15) mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist;dass der Kopfkreis der Verzahnung (21) des Läufers (11) und die Welle (12) in den Bereichen (14, 15) ihres kreisförmigen Querschnitts wenigstens annähernd den gleichen Durchmesser aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine verstellbare Verdrängerpumpe, mit einem auf einer Welle angeordneten Läufer, wobei der Läufer eine Bohrung zur Aufnahme der Welle aufweist und zwischen der Welle und dem Läufer eine Verzahnung vorgesehen ist.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verdrängerpumpen unterscheidet man zwei Ausführungsformen bezüglich der Verzahnung. Bei der ersten Ausführungsform besteht eine Kerbverzahnung zwischen der Welle und dem Läufer. Hierbei kann sich die Verzahnung des Läufers über die gesamte Länge des Läufers erstrecken, wobei es auch möglich ist, dass die Verzahnung der Welle kürzer ist als die Verzahnung des Läufers. Dann besteht ein Spalt zwischen dem Kopfkreis der Verzahnung des Läufers und einem nicht verzahnten Bereich der Welle. Bei dieser Ausführungsform müssen von der Verzahnung hohe Querkräfte aufgenommen werden, die während des Pumpvorgangs entstehen. Da bei der Kerbverzahnung nur relativ wenige Zähne ineinander eingreifen, wirkt eine hohe Flächenpressung auf die Verzahnung, die zu einem unerwünscht hohen und schnellen Verschleiß der Verzahnung führt. Außerdem existiert bei dieser Ausführungsform ein relativ hohes, fertigungsbedingtes Spiel zwischen der Verzahnung des Läufers und der Verzahnung der Welle. Dieses Spiel fördert ebenso den Verschleiß und erzeugt außerdem störende Geräusche.
Bei der zweiten Ausführungsform erstreckt sich die Verzahnung des Läufers nicht über seine gesamte Breite. Ein auf einer Seite der Verzahnung des Läufers vorhandener nicht verzahnter Bereich dient als Passsitz zur Aufnahme der Querkräfte. Beispielsweise seien hierzu die DE 37 32 223 C2 und die DE 27 60 391 C2 genannt. Die Teilverzahnung des Läufers ist jedoch relativ aufwändig herzustellen. Durch den einseitigen Passsitz kann es infolge der Querkräfte zu auf den Läufer wirkenden Kippmomenten kommen, weshalb die Längsachsen von Welle und Läufer nicht parallel verlaufen. Daraus resultieren ein erhöhter Verschleiß der Verzahnung und ein erhöhter Verschleiß an der Stirnseite des Läufers und einer daran anliegenden Steuerplatte. Ferner erzeugen die Rundlaufabweichungen störende Geräusche in der Verdrängerpumpe.
Die Erfindung hat die Aufgabe die Konzentrizität des Läufers und der Welle zu optimieren.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Verdrängerpumpe der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß die Verzahnung der Welle und des Läufers unterschiedlich lang ist, und sich die Verzahnung des Läufers oder der Welle wenigstens annähernd über die gesamte Länge der Bohrung erstreckt, und zu beiden Seiten der kürzeren Verzahnung ein Passsitz zwischen dem Läufer und der Welle vorgesehen ist. Da die kürzere Verzahnung zwischen den beiden Passsitzen angeordnet ist, wird die Konzentrizität der Welle und des Läufers deutlich verbessert. Die Querkräfte werden durch den Passsitz übertragen, wohingegen das Drehmoment über die ineinander eingreifenden Zähne der Verzahnung übertragen werden. Die Querkraft- und die Drehmomentenübertragung sind also voneinander getrennt. Die Belastung auf die Zahnflanken der Verzahnung resultiert aus der Drehmomentenübertragung und ist dadurch minimal, wodurch der Verschleiß der Verzahnung deutlich reduziert wird. Außerdem werden durch die Konzentrizität der Welle und des Läufers zukünftig störende Geräusche aus der Verdrängerpumpe minimiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Länge der Verzahnung des Läufers wenigstens annähernd über die gesamte Länge der Bohrung, wobei die Welle zu beiden Seiten ihrer Verzahnung Bereiche mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist. Somit ist die Verzahnung des Läufers mit deutlich weniger Aufwand herzustellen als bisher, da das Räumen zur Herstellung der Verzahnung sehr leicht möglich ist. Ferner kann der Kopfkreis der Verzahnung des Läufers mit den den kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Bereichen der Welle den Passsitz bilden, um die Querkräfte vom Läufer auf die Welle zu übertragen.
Besonders gute Ergebnisse bezüglich der Drehmomenten- und der Querkraftübertragung werden erzielt, wenn die Verzahnung der Welle ein Drittel der Länge der Verzahnung des Laufers beträgt.
Für eine optimale Übertragung des Drehmomentes und der Querkräfte ist es günstig, wenn die Verzahnung der Welle in axialer Richtung wenigstens annähernd in der Mitte der Bohrung des Läufers platziert ist.
Um einen zuverlässigen Passsitz herstellen zu können, können der Kopfkreis der Verzahnung des Läufers und die Welle in den Bereichen ihres kreisförmigen Querschnitts wenigstens annähernd den gleichen Durchmesser aufweisen.
Die Verzahnung des Läufers kann in ihrem Kopfbereich abgeflacht und an die Oberfläche der Welle angepasst sein. Auf diese Weise realisiert man eine optimale Konzentrizität zwischen der Welle und dem Laufer.
Damit bei der Montage der Verdrängerpumpe die Welle mit der Hand in die Bohrung des Läufers eingeschoben werden kann, kann zwischen dem Läufer und der Welle ein Schiebesitz vorgesehen sein.
Der Läufer kann gehärtet werden, um den Verschleiß zu minimieren.
Für einen möglichst minimalen Verschleiß der Verzahnung ist es ebenso wichtig, dass die Längsachse der Welle und die Längsachse des Läufers parallel zueinander verlaufen. Zu diesem Zweck kann der Kopfkreis der Verzahnung des Läufers nach dem Härtungsvorgang des Läufers im rechten Winkel zur Stirnseite des Läufers geschliffen sein. Rundlaufabweichungen sind dadurch deutlich reduziert.
Vorteilhafterweise kann die Verzahnung eine Kerbverzahnung, eine Evolventenverzahnung oder eine andere Verzahnungsart sein.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Welle im Bereich ihrer Verzahnung als Keilwelle ausgebildet ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verdrängerpumpe, bei der erfindungsgemäß die Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine Schnittansicht durch eine Verdrängerpumpe;
2 eine perspektivische Ansicht auf einen Läufer;
3 eine Detailansicht der Verzahnung;
4 eine weitere Detailansicht der Verzahnung.

1 zeigt eine Verdrängerpumpe 10 mit einem Läufer 11 und einer Welle 12. Der Läufer 11 weist eine Bohrung 20 auf (siehe 2), in welche die Welle 12 eingeschoben werden kann.
Die Bohrung 20 ist mit einer Verzahnung 21 versehen (siehe 1 und 2) und die Welle 12 mit einer Verzahnung 13 (siehe 1). Die Verzahnung 21 des Läufers 11 erstreckt sich über die gesamte Länge der Bohrung 20, so dass die Verzahnung 21 mit relativ wenig Aufwand zu fertigen ist, da das Räumen zur Herstellung der Verzahnung 21 sehr einfach möglich ist.
Die Verzahnung 13 der Welle 12 beträgt etwa ein Drittel der Länge der Verzahnung 21 des Läufers 11 (siehe 1). Die Verzahnung 13 der Welle 12 ist in der Mitte der Bohrung 20 angeordnet.
Die Welle 12 weist zu beiden Seiten ihrer Verzahnung 13 Bereiche 14 und 15 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf (siehe 1 und 4). Die Bereiche 14 und 15 bilden zusammen mit der Verzahnung 21 des Läufers 11 einen Passsitz, der die Querkräfte, die während des Pumpvorgangs entstehen, aufnimmt.
Die Verzahnung 21 des Läufers 11 ist in ihrem Kopfbereich abgeflacht und an die Oberfläche der Welle 12 angepasst (siehe 3 und 4). Dadurch wird eine optimale Konzentrizität zwischen der Welle 12 und dem Läufer 11 erreicht.
Damit der Passsitz die Querkräfte optimal aufnehmen kann, weisen der Kopfkreis der Verzahnung 21 des Läufers 11 und die Bereiche 14 und 15 der Welle 12 wenigstens annähernd den gleichen Durchmesser auf (siehe 1, 3 und 4).
Der Passsitz zwischen dem Läufer 11 und der Welle 12 ist als Schiebesitz ausgeführt, um bei der Montage der Verdrängerpumpe 10 die Welle 12 mit der Hand in die Bohrung 20 des Läufers 11 einschieben zu können.
Um den Verschleiß der Verzahnungen 13 und 21 zu minimieren, werden sie gehärtet. Nach dem Härtungsvorgang des Läufers 11 wird der Läufer 11 im rechten Winkel zu seiner Stirnseite geschliffen. Dadurch sind Rundlaufabweichungen, beispielsweise durch Härteverzug, kaum noch möglich.
Bezugszeichenliste

10: Verdrängerpumpe
11: Läufer
12: Welle
13: Verzahnung
14: Bereich mit kreisförmigem Querschnitt
15: Bereich mit kreisförmigem Querschnitt
20: Bohrung
21: Verzahnung

Claims

Verdrängerpumpe (10), insbesondere verstellbare Verdrängerpumpe (10), mit einem auf einer Welle (12) angeordneten Läufer (11), wobei der Läufer (11) eine Bohrung (20) zur Aufnahme der Welle (12) aufweist und zwischen der Welle (12) und dem Läufer (11) eine Verzahnung (13, 21) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13, 21) der Welle (12) und des Läufers (11) unterschiedlich lang ist; dass sich die Verzahnung (13, 21) des Läufers (11) wenigstens annähernd über die gesamte Länge der Bohrung (20) erstreckt; dass zu beiden Seiten der kürzeren Verzahnung (13, 21) ein Passsitz zwischen dem Läufer (11) und der Welle (12) vorgesehen ist; dass die Welle (12) zu beiden Seiten ihrer Verzahnung Bereiche (14, 15) mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist; dass der Kopfkreis der Verzahnung (21) des Läufers (11) und die Welle (12) in den Bereichen (14, 15) ihres kreisförmigen Querschnitts wenigstens annähernd den gleichen Durchmesser aufweisen.
Verdrängerpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Verzahnung (13) der Welle (12) ein Drittel der Länge der Verzahnung (21) des Läufers (11) beträgt.
Verdrängerpumpe (10) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13) der Welle (12) in axialer Richtung wenigstens annähernd in der Mitte der Bohrung (20) platziert ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (21) des Läufers (11) in ihrem Kopfbereich abgeflacht und an die Oberfläche der Welle (12) angepasst ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Läufer (11) und der Welle (12) ein Schiebesitz vorgesehen ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (11) gehärtet ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfkreis der Verzahnung (21) des Läufers (11) im rechten Winkel zur Stirnseite des Läufers (11) geschliffen ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13, 21) eine Kerbverzahnung, eine Evolventenverzahnung oder eine andere Verzahnungsart ist.
Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) im Bereich ihrer Verzahnung (13) als Keilwelle ausgebildet ist.
Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verdrängerpumpe (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.