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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Förderaggregat nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Zahnradpumpe.
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Aus
der
DE 10 2006
056 843 A1 ist ein Förderaggregat bekannt, mit
einem dreiteiligen Gehäuse, das durch Durchgangsschrauben
zusammengehalten ist, welche als Dehnschrauben ausgebildet sein
können.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Förderaggregat zu
schaffen, welches in einem weiten Temperaturbereich von der Temperatur
des Förderaggregats zumindest weitestgehend unbeeinflusste
Fördereigenschaften aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Förderaggregat mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige
Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung,
wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können,
ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die
erfindungsgemäße Krafterzeugungseinrichtung ermöglicht
es, eine zwischen den Gehäuseteilen wirkende Gehäuseschließkraft
zu erzeugen, welche einer Ausdehnung des Gehäuses bei dessen Erwärmung
entgegenwirkt. Somit kann unabhängig von einer mit Hilfe
einer Verbindungseinrichtung erzeugen Kraft wird, eine zusätzliche
Gehäuseschließkraft erzeugt werden.
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Im
Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass sich bei einer Erwärmung
des Förderaggregats die Gehäuseteile des Gehäuses
ausdehnen und dass diese Erwärmung einen Einfluss auf zwischen den
Gehäuseteilen vorhandene Spaltmaße und/oder auf
zwischen den Gehäuseteilen und dem mindestens einen Förderelement
vorhandene Spaltmaße hat. Diese Spaltmaße wiederum
haben einen unmittelbaren Einfluss auf den volumetrischen und den mechanischen
Wirkungsgrad eines Förderaggregats. Eine Vergrößerung
des Spaltmaßes kann zu einer Erhöhung eines Leckstroms
beitragen, so dass sich der volumetrische Wirkungsgrad des Förderaggregats
verschlechtert. Eine Verkleinerung eines Spaltmaßes zwischen
dem mindestens einen Förderelement und mindestens einem
der Gehäuseteile kann zu einer Erhöhung der Reibkraft
zwischen diesen Bauteilen führen, so dass sich der mechanische Wirkungsgrad
des Förderaggregats verschlechtert. Mit Hilfe der durch
die Krafterzeugungseinrichtung bereitgestellten Gehäuseschließkraft
wird erreicht, dass sich die genannten Spaltmaße nicht
oder nur unwesentlich verändern. Hierdurch bleibt der volumetrische
und mechanische Wirkungsgrad des Förderaggregats innerhalb
eines weiten Temperaturbereichs zumindest weitestgehend konstant.
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Bei
der aus der
DE
10 2006 056 843 A1 bekannten Verbindungseinrichtung können
Dehnschrauben vorgesehen sein, die der Ausdehnung eines Gehäuses
entsprechend ebenfalls gedehnt werden. Im Unterschied hierzu wird
mit Hilfe der erfindungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung
unabhängig von der Verbindungseinrichtung eine Gehäuseschließkraft
erzeugt, welche der Ausdehnung der Gehäuseteile und einer
wesentlichen Veränderung der oben genannten Spaltmaße
in einen weiten Temperaturbereich zumindest weitestgehend verhindert.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Kraftstoff-Förderaggregat
für ein Kraftfahrzeug. Solche Förderaggregate
werden in einem weiten Temperaturbereich betrieben, der von der
Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs sowie von dem Druck und der
Menge des zu fördernden beziehungsweise geförderten
Kraftstoffs abhängig ist.
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Eine
Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Gehäuseteile
entlang einer Gehäuseachse angeordnet sind und dass die
Gehäuseschließkraft zumindest anteilig in einer
zu der Gehäuseachse parallelen Richtung wirkt. Dies ermöglicht eine
besonders einfache Übertragung der Gehäuseschließkraft
auf die Gehäuseteile.
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Vorzugsweise
ist die Gehäuseschließkraft eine Druckkraft, welche
das erste Gehäuseteil gegen das zweite Gehäuseteil
drückt. Dies ermöglicht eine besonders einfache
Erzeugung der Gehäuseschließkraft und einen einfachen
Aufbau des Förderaggregats.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Druckkraft auf einer dem zweiten Gehäuseteil
abgewandten Gehäusefläche des ersten Gehäuseteils
angreift. Dies ermöglicht eine besonders einfache Einleitung
der Gehäuseschließkraft in das Gehäuse.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Krafterzeugungseinrichtung einen Speicherraum
zur Aufnahme eines druckbeaufschlagten oder druckbeaufschlagbaren
Fluids umfasst, mit welchem die Gehäuseschließkraft
zumindest anteilig erzeugbar ist. Mit Hilfe eines Fluids können
besonders hohe Gehäuseschließkräfte erzeugt
werden. Je nach Druckbeaufschlagung des Fluids kann die Gehäuseschließkraft auch
variabel sein.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Fluid durch ein von dem Förderaggregat
zu förderndes Medium gebildet ist. In diesem Fall kann
mit Hilfe des zu fördernden Mediums selbst und mit Hilfe
des Förderaggregats eine Gehäuseschließkraft
erzeugt werden. Die Verwendung eines weiteren Mediums und/oder einer
weiteren Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Fluids ist somit
nicht erforderlich.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn der Speicherraum mit einem Druckbereich des
Förderaggregats fluidwirksam verbunden oder mit diesem
Integral ausgebildet ist. Hierdurch kann ein besonders einfach aufgebautes
Förderaggregat geschaffen werden.
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Alternativ
oder zusätzlich zu einer mit Hilfe eines druckbeaufschlagten
Fluids erzeugten Gehäuseschließkraft kann ein
mechanisches Krafterzeugungselement vorgesehen sein, mit welchem
die Gehäuseschließkraft zumindest anteilig er zeugbar
ist. Ein solches mechanisches Krafterzeugungselement ermöglicht
eine vom Betriebszustand des Förderaggregats unabhängige
Erzeugung einer Gehäuseschließkraft.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein mechanisches Krafterzeugungselement in Form einer
Feder ausgebildet, insbesondere in Form einer Druckfeder zur Erzeugung
einer Druckkraft.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
mindestens ein Krafterzeugungselement durch ein von der Verbindungseinrichtung
separates Bauteil gebildet ist. Ein solches Bauteil ermöglicht
eine von einem Ausdehnungszustand der Verbindungseinrichtung unabhängige
Erzeugung einer Gehäuseschließkraft.
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Wenn
mindestens ein mechanisches Krafterzeugungselement mit einem Verbindungselement der
Verbindungseinrichtung einstückig ist, kann die Teilezahl
des Förderaggregats reduziert werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines Förderaggregats
längs einer in 2 mit I-I bezeichneten Schnittlinie;
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2 eine
Seitenansicht des Förderaggregats längs einer
in 1 mit II-II bezeichneten Schnittlinie; und
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3 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Förderaggregats
entsprechend einer in 1 mit III-III bezeichneten Schnittlinie.
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Eine
Ausführungsform eines in 1 und 2 als
Ganzes mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Förderaggregats
ist als Innenzahnradpumpe ausgebildet. Das Förderaggragat 10 umfasst ein
Gehäuse 12, welches sich entlang einer Gehäuseachse 14 zwischen
einer Antriebsseite 16 und einer Deckelseite 18 erstreckt.
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Das
Gehäuse 12 weist ein deckelseitig angeordnetes
erstes Gehäuseteil 20 sowie ein hierzu benachbart
angeordnetes zweites Gehäuseteil 22 auf. Bei der
dargestellten Ausführungsform umfasst das Gehäuse 12 ferner
ein drittes Gehäuseteil 24, welches benachbart
zu dem zweiten Gehäuseteil 22 und auf der dem
ersten Gehäuseteil 20 gegenüberliegenden
Seite des zweiten Gehäuseteils 22 angeordnet ist.
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Das
erste Gehäuseteil 20 und das zweite Gehäuseteil 22 begrenzen
gemeinsam einen Aufnahmeraum 26, in welchem Förderelemente 28, 30 aufgenommen
sind. Ein erstes Förderelement 28 ist in Form
eines Zahnrads 32 ausgebildet, welches mit einem zweiten
Förderelement 30 in Form eines Zahnrads kämmt,
das als Hohlrad 34 ausgebildet ist. Während des
Betriebs des Förderaggregats 10 rotiert das Zahnrad 32 um
eine Antriebsachse 36, welche parallel zu der Gehäuseachse 14 verläuft.
Das Hohlrad 34 rotiert während des Betriebs des
Förderaggregats 10 um die Gehäuseachse 14,
welche zu der Antriebsachse 36 versetzt ist.
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Das
Zahnrad 32 ist drehfest mit einer Antriebswelle 38 verbunden.
Die Antriebswelle 38 ist in einer Lagerhülse 40 gelagert,
welche insbesondere einstückig mit dem zweiten Gehäuseteil 22 ausgebildet
ist. Die Lagerhülse 40 wiederum ist in einem zylindermantelförmigen
Lagerabschnitt 41 aufgenommen, welcher vorzugsweise einstückig
mit dem dritten Gehäuseteil 24 ausgebildet ist.
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Die
Antriebswelle 38 ist mit Hilfe eines endseitig angeordneten
Antriebsabschnitts 42 antreibbar. Der Antriebsabschnitt 42 ist
beispielsweise in Form einer Innensechskantfläche 44 ausgebildet.
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Ein
endseitiger Abschnitt der Antriebswelle 38 ist gegenüber
dem dritten Gehäuseteil 24 mit Hilfe einer antriebsseitigen
Dichtungseinrichtung 46 abgedichtet.
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Das
dritte Gehäuseteil 24 weist einen einstückig
mit diesem ausgebildeten Flansch 48 auf, mit welchem das
Förderaggregat 10 an einem nicht dargestellten
Träger, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, befestigbar
ist.
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Das
dritte Gehäuseteil 24 weist einen saugseitigen
Eingang 50 sowie einen druckseitigen Ausgang 52 für
ein zu förderndes Medium, insbesondere für Öl
oder Kraftstoff, auf. Der Eingang 50 ist insbesondere in
Form einer Bohrung 50 ausgebildet, welche an einer Saugniere 54 mündet,
die in dem dritten Gehäuseteil 24 ausgebildet
ist. Die Saugniere 54 steht über eine in dem zweiten
Gehäuseteil 22 ausgebildete Öffnung 56 fluidwirksam
mit einem Saugbereich 58 des Förderaggregats 10 in
Verbindung.
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Der
Ausgang 52 ist fluidwirksam mit einer Druckniere 60 verbunden,
welche in dem dritten Gehäuseteil 24 ausgebildet
ist. Die Druckniere 60 ist mit Hilfe einer in dem zweiten
Gehäuseteil 22 ausgebildeten Öffnung 62 fluidwirksam
mit einem Druckbereich 64 des Förderaggregats 10 verbunden.
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Zur
Trennung des Saugbereichs 58 und des Druckbereichs 64 umfasst
das Förderaggregat 10 einen in dem Aufnahmeraum 26 angeordneten
sichelförmigen Abschnitt 66, welcher vorzugsweise
einstückig mit dem zweiten Gehäuseteil 22 ausgebildet
ist.
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Die Öffnungen 56 und 62 des
zweiten Gehäuseteils 22 sind der Form des Saugbereichs 58 beziehungsweise
des Druckbereichs 64 entsprechend nierenförmig
ausgestaltet. In dem ersten Gehäuseteil 20 sind
benachbart zu den Förderelementen 28, 30 in Form
des Zahnrads 32 und des Hohlrads 34 nierenförmige
Ausnehmungen 68 und 70 vorgesehen. Die Ausnehmungen 68, 70 sind
bezogen auf eine Rotationsebene 72 des Zahnrads 32 spiegelsymmetrisch zu
den Öffnungen 56 beziehungsweise 62 angeordnet
und geformt. Mit Hilfe der nierenförmigen Ausnehmungen 68 und 70 wird
erreicht, dass die Förderelemente 28 und 30 in
Form des Zahnrads 32 und des Hohlrads 34 während
des Betriebs des Förderaggregats 10 in axialer
Richtung von der Antriebsseite 16 her mit dem selben Druck
belastet werden wie von der Deckelseite 18 her.
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Zur
Verbindung der Gehäuseteile 20, 22 und 24 umfasst
das Förderaggregat 10 eine insgesamt mit 74 bezeichnete
Verbindungseinrichtung. Die Verbindungseinrichtung 74 weist
ein Verbindungselement 76 auf, welches insbesondere topfförmig
ausgebildet ist und mindestens zwei Gehäuseteile 20, 22 umschließt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement 76 einen
Deckelabschnitt 78, einen sich hieran anschließenden, zylindermantelförmigen
Seitenabschnitt 80 sowie einen hierzu abgewinkelten Randabschnitt 82 auf.
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Der
Randabschnitt 82 hintergreift einen schulterförmigen
Abschnitt 84 des dritten Gehäuseteils 24.
Auf diese Weise sind das erste Gehäuseteil 20,
das zweite Gehäuseteil 22 sowie der Abschnitt 84 des
dritten Gehäuseteils 24 formschlüssig
innerhalb des Verbindungselements 76 aufgenommen. Zur Abdichtung
nach außen ist zwischen dem zweiten Gehäuseteil 22 und
dem Seitenabschnitt 80 des Verbindungselements 76 eine
ringförmige Dichtung 86 angeordnet.
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Die
nierenförmige Ausnehmung 70 ist auf einer dem
Aufnahmeraum 26 zugewandten Seite des ersten Gehäuseteils 20 angeordnet.
Die Ausnehmung 70 ist (beispielsweise mit Hilfe einer Leitung 88)
fluidwirksam mit einem Speicherraum 90 verbunden. Der Speicherraum 90 ist
im Wesentlichen durch eine nach außen weisende Gehäusefläche 92 des ersten
Gehäuseteils 20 sowie durch eine nach innen weisende
Deckelfläche 94 des Verbindungselements 76 begrenzt.
Mit Hilfe der Ausnehmung 70 und der Leitung 88 ist
der Speicherraum 90 fluidwirksam mit dem Druckbereich 64 des
Förderaggregats 10 verbunden.
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Zur
Abdichtung des Speicherraums 90 zum Saugbereich 58 hin
ist eine ringförmige Dichtung 95, insbesondere
in Form eines O-Rings, vorgesehen. Die Dichtung 95 ist
zwischen dem ersten Gehäuseteil 20 und dem Übergang
zwischen dem Deckelabschnitt 78 und dem Seitenabschnitt 80 des
Verbindungselements 76 angeordnet.
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Während
des Betriebs des Förderaggregats 10, beispielsweise
während der Förderung eines Kraftstoffs oder Öls,
erwärmen sich die Bauteile des Förderaggregats.
In Abhängigkeit der für die Verbindungseinrichtung 74 und
für die Gehäuseteile 20, 22, 24 gewählten
Materialien kann es bei einer Erwärmung des Förderaggregats 10 vorkommen,
dass sich durch unterschiedliche Ausdehnung der genannten Bauteile
zwischen den Gehäuseteilen 20 und 22 beziehungsweise 22 und 24 vorhandene
Axialspalte vergrößern. Hierdurch wird der volumetrische
Wirkungsgrad des Förderaggregats verschlechtert. Um dies
zu verhindern, umfasst das Förderaggregat 10 eine
Krafterzeugungseinrichtung 96.
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Die
Krafterzeugungseinrichtung 96 erzeugt eine Gehäuseschließkraft 98,
welche insbesondere in Form einer Druckkraft ausgebildet ist. Die
Gehäuseschließkraft 98 drückt
das erste Gehäuseteil 20 auf das zweite Gehäuseteil 22.
Die Gehäuseschließkraft 98 greift an
der Gehäusefläche 92 des ersten Gehäuseteils 20 an.
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Hierdurch
wird einer Vergrößerung eines in axialer Richtung
anliegenden Spalts zwischen dem ersten Gehäuseteil 20 und
dem zweiten Gehäuseteil 22 entgegengewirkt.
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Zur
Erzeugung der Gehäuseschließkraft 98 kann
ein in dem Speicherraum 90 angeordnetes, druckbeaufschlagtes
Fluid verwendet werden. Vorzugsweise ist dieses Fluid ein Medium,
welches mit Hilfe des Förderaggregats 10 gefördert
wird, insbesondere Kraftstoff oder Öl. Durch die fluidwirksame Verbindung
zwischen dem Druckbereich 64 und dem Speicherraums 90 ist
sowohl eine Füllung des Speicherraums 90 mit dem
zu fördernden Medium gewährleistet als auch eine
Druckbeaufschlagung dieses Mediums. Hierbei entsteht zwischen dem
Deckelabschnitt 80 des Verbindungselements 76 und der
Gehäusefläche 92 des ersten Gehäuseteils 20 ein
Druckpolster, welches das erste Gehäuseteil 20 in
Richtung auf das zweite Gehäuseteil 22 drückt.
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Zusätzlich
oder alternativ zu einer Erzeugung der Gehäuseschließkraft 98 mit
Hilfe eines druckbeaufschlagten Fluids ist es möglich,
die Gehäuseschließkraft 98 mit Hilfe
eines mechanischen Krafterzeugungselements 100 zu erzeugen.
Das Krafterzeugungselement 100 ist vorzugsweise in Form
einer Feder 102, insbesondere einer Tellerfeder, ausgebildet.
Das Krafterzeugungselement 100 stützt sich deckelseitig
an dem Deckelabschnitt 78 des Verbindungselements 76 ab
und drückt gegen die Gehäusefläche 92 des
ersten Gehäuseteils 20. Auf diese Weise wird das
erste Gehäuseteil 20 gegen das zweite Gehäuseteil 22 gedrückt.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das mechanische Krafterzeugungselement 100,
wie in 2 dargestellt, in dem Speicherraum 90 angeordnet
ist. Auf diese Weise kann die Gehäuseschließkraft 98 jeweils
anteilig durch Druckbeaufschlagung eines Fluids und mit Hilfe eines
mechanischen Krafterzeugungselements 100 erzeugt werden.
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Mit
Hilfe der Gehäuseschließkraft 98 wird nicht
nur das erste Gehäuseteil 20 auf das zweite Gehäuseteil 22 gedrückt,
sondern es wird auch das zweite Gehäuseteil 22 auf
das dritte Gehäuseteil 24 gedrückt, so
dass das Entstehen eines Axialspalts zwischen den Gehäuseteilen 22 und 24 bei
Erwärmung des Förderaggregats verhindert wird.
Dies trägt auch zu einer Entlastung der ringförmigen
Dichtung 86 bei.
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In
der 3 ist eine weitere Ausführungsform eines
Förderaggregats 10 dargestellt. Dieses Förderaggregat
unterscheidet sich von dem vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsform eines Förderaggregats 10 durch
den Aufbau der Krafterzeugungseinrichtung 96.
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Diese
Krafterzeugungseinrichtung 96 umfasst ebenfalls eine Feder 102.
Diese ist jedoch nicht separat von dem Verbindungselement 76 der
Verbindungseinrichtung 74 vorgesehen, sondern einstückig mit
dem Deckelabschnitt 78 des Verbindungselements 76 ausgebildet.
Die Feder 102 ist bezogen auf die Gehäuseachse 14 zentral
angeordnet und erzeugt eine Gehäuseschließkraft 98,
welche das erste Gehäuseteil 20 auf das zweite
Gehäuseteil 22 drückt. Mit Hilfe der
Feder 102 ist gewährleistet, dass der Deckelabschnitt 78 stets
unter Vorspannung an der nach außen gewandten Gehäusefläche 92 des
ersten Gehäuseteils 20 anliegt.
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Im Übrigen
wird hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des in der 3 dargestellten Förderaggregats 10 auf
die vorstehende Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise
des in den 1 und 2 dargestellten
Förderaggregats 10 Bezug genommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006056843
A1 [0002, 0008]