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Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Zahnradpumpe ist zur Verwendung anstelle einer ansonsten üblichen Kolbenpumpe in einer schlupfgeregelten- oder einer elektrohydraulischen; d. h. Fremdenergie-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. In schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen werden solche Pumpen oft als Rückförderpumpen bezeichnet.
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Stand der Technik
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Die Offenlegungsschrift
DE 199 18 390 A1 offenbart eine Doppel-Innenzahnradpumpe mit zwei Zahnradpumpen, die eine gemeinsame Pumpenwelle zu ihrem Antrieb aufweisen. Ein Stirnende der Pumpenwelle ist mit Fluid aus einem Pumpeneinlass beaufschlagt. Am anderen Ende tritt die Pumpenwelle aus einem Pumpengehäuse aus und ist am Austritt aus dem Pumpengehäuse mit einem Dichtring abgedichtet. Das außerhalb des Pumpengehäuses befindliche Stirnende der Pumpenwelle ist nicht mit dem Fluid aus der Pumpe beaufschlagt, weswegen die beiden Stirnenden der Pumpenwelle mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt sein können, die eine resultierende Axialkraft auf die Pumpenwelle bewirken, die eine axiale Abstützung der Pumpenwelle erfordert und Reibungs- und Verschleiß verursachend wirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sind Stirnenden der Pumpenwelle mit demselben Druck beaufschlagt, d. h. Fluid an beiden Stirnenden der Pumpenwelle kommuniziert miteinander. Dadurch ist die Pumpenwelle axialkraftfrei, was eine Axialabstützung der Pumpenwelle entbehrlich macht und Reibung und Verschleiß mindert.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Anspruch 2 sieht eine Drehlagerung der Pumpenwelle mit Gleitlagern beiderseits der Zahnradpumpe vor. Eine Schmierung der Gleitlager erfolgt mit der von der Zahnradpumpe zu fördernden bzw. geförderten Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit drucklos sein, beispielsweise von einem Pumpeneinlass der Zahnradpumpe stammen kann. Die Gleitlager stehen also in Kontakt mit der Flüssigkeit, die die Zahnradpumpe fördert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flüssigkeit aus der Zahnradpumpe, die die Gleitlager der Pumpenwelle schmiert, auch an die Stirnenden der Pumpenwelle gelangt.
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Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe kann zwar eine Außenzahnradpumpe sein, vorzugsweise ist eine Innenzahnradpumpe vorgesehen (Anspruch 4).
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Anspruch 5 sieht vor, dass ein Zahnrad der Zahnradpumpe axial verschieblich auf der Pumpenwelle ist. Das vermeidet eine Axialkraftübertragung zwischen der Pumpenwelle und dem auf ihr drehfesten Zahnrad. Bei einem Drehantrieb zentriert sich das Zahnrad axial von selbst in einem Pumpengehäuse und es wird ein axiales Andrücken des Zahnrads an eine Innenstirnwandung eines Pumpengehäuses, beispielsweise gegen eine sog. Axialscheibe oder einen Gehäusedeckel des Pumpengehäuses, vermieden.
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Gemäß Anspruch 6 ist die Pumpenwelle drehfest und axial beweglich mit einer Antriebswelle verbunden, wobei sich axial beweglich darauf bezieht, dass die Pumpenwelle axial gegenüber der Antriebswelle beweglich ist, wobei ein geringen Maß an Beweglichkeit genügt. Die Antriebswelle kann eine Motorwelle eines Antriebsmotors oder eine Zwischenwelle sein. Eine Abdichtung am Austritt aus einem Pumpengehäuse erfolgt nicht an der Pumpenwelle, sondern an der Antriebswelle. Durch diese Konstruktion ist die erfindungsgemäße Beaufschlagung beider Stirnenden der Pumpenwelle mit demselben Druck möglich. Die Antriebswelle wird an ihrem der Pumpenwelle zugewandten Stirnende mit demselben Druck wie die Stirnenden der Pumpenwelle beaufschlagt und weist eine axiale Abstützung gegen eine mögliche unterschiedliche Druckbeaufschlagung an ihren beiden Stirnenden auf.
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Anspruch 6 sieht eine Formschlusskupplung der Pumpenwelle und der Antriebswelle vor, die ein Drehmoment durch Formschluss überträgt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Zahnradpumpe ist eine Innenzahnradpumpe 1, die für eine hydraulische, schlupfgeregelte- oder Fremdenergie-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist. Die Innenzahnradpumpe 1 weist eine Pumpenwelle 2 auf, auf der ein Ritzel 3 angeordnet ist, das an einer Umfangsstelle bzw. in einem Umfangsabschnitt mit einem Hohlrad 4 kämmt. Das Ritzel 3 ist ein außenverzahntes Zahnrad, es ist mit einem radial in die Pumpenwelle 2 eingesetzten Passstift 5 drehfest und axialverschieblich auf der Pumpenwelle 2 gehalten. Der Passstift 5 steht ein kurzes Stück aus der Pumpenwelle 2 vor und greift in eine Axialnut 6 eines Mittellochs 7 des Ritzels 3 ein. Das Hohlrad 4 ist ein innenverzahntes Zahnrad, es umschließt die Pumpenwelle 2 und das Ritzel 3 achsparallel und exzentrisch, so dass es wie bereits gesagt in einem Umfangsabschnitt mit dem Ritzel 3 kämmt. Durch Drehantrieb der Pumpenwelle 2 wird das Ritzel 3 drehend angetrieben und treibt das Hohlrad 4 drehend an, wodurch in an sich bekannter Weise eine Förderung von Fluid, in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage von Bremsflüssigkeit, erfolgt.
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Der Stelle gegenüber, an der das Ritzel 3 und das Hohlrad 4 kämmen, weist die Innenzahnradpumpe 1 ein Füllstück 8 auf, das aufgrund seiner Form auch als Sichel bezeichnet wird. Das Füllstück 8 ist schwenkbar auf einen Stift 28 gelagert, der das Füllstück 8 achsparallel durchgreift und in Sacklöchern in einem Pumpengehäuse gehalten ist. Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels 3 und des Hohlrads 4 liegen innen bzw. außen am Füllstück 8 an bzw. gleiten bei Drehantrieb der Innenzahnradpumpe 1 an einer Innen- bzw. Außenseite des Füllstücks 8 entlang. Das Füllstück 8 schließt Zahnzwischenräume zwischen den Zähnen des Ritzels 3 und zwischen den Zähnen des Hohlrads 4 am Umfang ab, so dass der Drehantrieb des Ritzels 3 und des Hohlrads 4 Bremsflüssigkeit fördert.
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An Stirnseiten sind das Ritzel 3 und das Hohlrad 4 mit dichtend an ihnen anliegenden, drehfesten Axialscheiben 9 abgedichtet.
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Die Innenzahnradpumpe 1 ist in einem gestuften Sackloch 10 eines Hydraulikblocks 11 der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angeordnet, der als Pumpengehäuse aufgefasst werden kann. Solche Hydraulikblöcke 11 sind bei schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen bekannt, in sie sind außer Hydropumpen, im vorliegenden Fall der Innenzahnradpumpe 1, weitere hydraulische Bauteile wie Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher eingebaut und durch Bohrungen hydraulisch miteinander verschaltet.
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Das Hohlrad 4 ist in einen (Gleit-)Lagerring 12 eingepresst, der drehbar im Sackloch 10 des das Pumpengehäuse bildenden Hydraulikblocks 11 gelagert ist. Der Lagerring 12 erstreckt sich axial über beide Axialscheiben 9 und das Hohlrad 4. Das Sackloch 10 ist mit einem Gehäusedeckel 13 verschlossen, an den anschließend ein Lagerschild 14 in das Sackloch 10 eingesetzt ist.
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Beiderseits des Ritzels 3 ist die Pumpenwelle 2 mit Gleitlagern 15 drehbar gelagert, deren eines in einem Abschnitt des gestuften Sacklochs 10 in dem das Pumpengehäuse bildenden Hydraulikblock 11 und deren anderes in einer Lagerbohrung 16 im Gehäusedeckel 10 eingepresst sind. Beide Gleitlager 15 ragen axial in Mittellöcher 17 der Axialscheiben 9 hinein. Beide Gleitlager 15 erhalten Bremsflüssigkeit aus der Innenzahnradpumpe 1, die die Gleitlager 15 schmiert. Die Bremsflüssigkeit strömt von einem Pumpeneinlass, der sich ausserhalb der Schnittebene befindet und deswegen in der Zeichnung nicht sichtbar ist, durch Schmierkanäle 29, die in dem Ritzel 3 und dem Hohlrad 4 abgewandten Außenseiten der Axialscheiben 9 nach innen führen, und durch Schmierkanäle 30, die achsparall auf Aussenseiten der Gleitlager 15 im Sackloch 10 des das Pumpengehäuse bildenden Hydraulikblocks 11 und in der Lagerbohrung 16 des Gehäusedeckels 13 angebracht sind. Durch radiale Schmierlöcher 31 in den Gleitlagern 15 gelangt die Bremsflüssigkeit als Schmierfilm zwischen die Gleitlager 15 und die Pumpenwelle 2. Ausserdem tritt die Bremsflüssigkeit an dem Ritzel 3 fernen Enden aus den achsparallelen Schmierkanälen 30 auf den Aussenseiten der Gleitlager 15 aus und beaufschlagt beide Stirnenden 18 der Pumpenwelle 2. Da beide Gleitlager 15 mit der selben Bremsflüssigkeit unter demselben Druck beaufschlagt sind, herrscht an den Stirnenden 18 der Pumpenwelle 2 derselbe Druck, die Stirnenden 18 der Pumpenwelle 2 werden mit dem selben Druck beaufschlagt. Axialkräfte, die die Druckbeaufschlagung der Stirnenden 18 der Pumpenwelle 2 bewirkt, heben sich aufgrund des gleichen Drucks an den beiden Stirnenden 18 der Pumpenwelle 2 gegenseitig auf, so dass die Pumpenwelle 2 axialkraftfrei ist, sie muss axial nicht abgestützt sein.
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Durch die Axialverschiebbarkeit des Ritzels 3 auf der Pumpenwelle 2 wird eine Axialkraftübertragung zwischen dem Ritzel 3 und der Pumpenwelle 2 vermieden. Das Ritzel 3 zentriert sich selbst zwischen den Axialscheiben 9, ein axiales Andrücken des Ritzels 3 gegen eine der beiden Axialscheiben 9 wird vermieden.
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Die Pumpenwelle 2 ist durch eine Formschlusskupplung 19 drehfest mit einer Antriebswelle 20 verbunden. Die Formschlusskupplung 19 ermöglicht eine Axialbewegung zwischen der Antriebswelle 20 und der Pumpenwelle 2, so dass keine Axialkraft zwischen den beiden Wellen 2, 20 übertragen wird. Als Formschlusskupplung 9 weist die Antriebswelle 20 einen Vierkantzapfen 21 auf, der in einen Innenvierkant 22 der Pumpenwelle 2 eingreift. Diese Bauform der Formschlusskupplung 19 ist nicht zwingend für die Erfindung.
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Die Antriebswelle 20 ist im Lagerschild 14 mit einem Kugellager 23 drehbar gelagert und mit einem Sicherungsring 24 axial gehalten. Die Pumpenwelle 20 stützt sich mit einem Sicherungsring 25 axial an einem Innenring des Kugellagers 23 ab. Eine axiale Druckbeaufschlagung des Stirnendes der Antriebswelle 20, dass der Pumpenwelle 2 zugewandt ist, wird also über die Sicherungsringe 24, 25, das Kugellager 23 und den Lagerschild 14 axial abgestützt. Abgedichtet ist die Antriebswelle 20 mit einem Dichtring 26, der in den Gehäusedeckel 13 eingesetzt ist. Denkbar ist, dass die Antriebswelle 20 eine Motorwelle eines Elektro- oder sonstigen, nicht dargestellten Antriebsmotors für die Innenzahnradpumpe 1 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe 1 ist die Antriebswelle 20 eine Zwischenwelle zur Übertragung eines Drehmoments von dem nicht dargestellten Antriebsmotor auf die Pumpenwelle 2. Zum Antrieb weist die Antriebswelle 20 einen Quersteg 27 an ihrem der Innenzahnradpumpe 1 abgewandten Stirnende auf.
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Der Dichtring 26 kann als Abdichtung der Antriebswelle 20 aufgefasst werden. Die Sicherungsringe 24, 25, das Kugellager 23 und der Lagerschild 14 bilden eine axiale Abstützung der Antriebswelle 20 gegen einen Druck, der ein der Pumpenwelle 2 und der Zahnradpumpe 1 zugewandtes Stirnende der Antriebswelle 20 beaufschlagt.
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Das Füllstück 8 befindet sich in einem sichelförmigen Freiraum zwischen dem Ritzel 3 und dem Hohlrad 4 der Umfangsstelle bzw. dem Umfangsabschnitt gegenüber, in dem das Ritzel 3 und das Hohlrad 4 kämmen. Der Freiraum wird auch als Pumpenraum bezeichnet, in ihm erfolgt eine Förderung von Fluid in den Zahnzwischenräumen zwischen den Zähnen des Ritzels 3 und des Hohlrads 4 in Umfangsrichtung innen und außen am Füllstück 8 vorbei von einem Pumpeneinlass zu einem Pumpenauslass. Der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass münden achsparallel durch eine der Axialscheiben 9. Der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass befinden sich vor bzw. hinter der Schnittebene der Zeichnung und sind deswegen in der Zeichnung nicht zu sehen. Pumpeneinlass, Pumpenauslass und Pumpenraum sind bei Innenzahnradpumpen an sich bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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