DE102011086435A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

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DE102011086435A1
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Josef Frank
Alexander Fuchs
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Abstract

Zahnradpumpe (55) zum Fördern eines Fluides, umfassend wenigstens ein Zahnrad (20) mit Zähnen (21) mit je einer axialen Lagerfläche (40), einen Arbeitsraum an dem wenigstens einen Zahnrad (20), ein Gehäuse (8), eine Saug-Portingöffnung (29) zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Arbeitsraum (47), eine Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47), wobei die axiale Lagerfläche (40) konvex ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
  • Stand der Technik
  • Pumpen mit Elektromotor werden für die verschiedensten technischen Anwendungen zum Fördern eines Fluides eingesetzt. Beispielsweise dienen Kraftstoffpumpen zum Fördern von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor. Der Elektromotor der Pumpe umfasst einen Stator sowie einen Rotor mit Permanentmagneten.
  • Zum Fördern von Kraftstoff werden dabei vorzugsweise Zahnradpumpen eingesetzt. Die Zahnradpumpen umfassen wenigstens ein Zahnrad mit Zähnen sowie ein Gehäuse. Innerhalb des Gehäuses ist das wenigstens eine Zahnrad angeordnet und mittels der Zähne als Förderelemente wird von einem Arbeitsraum innerhalb des Gehäuses der Kraftstoff durch eine Saug-Portingöffnung in den Arbeitsraum angesaugt und durch eine Druck-Portingöffnung aus dem Arbeitsraum herausgefördert. Das wenigstens eine Zahnrad weist dabei auf beiden Seiten axiale Lagerflächen auf. Diese axialen Lagerflächen der Zahnräder sind dabei eben bzw. plan geschliffen, senkrecht zu einer Rotationsachse des Zahnrades. Diese axiale Lagerfläche dient als Gleitlagerfläche des Zahnrades auf einem Gleitlager der Zahnradpumpe. Vorzugsweise wird dabei das Gleitlager von dem Gehäuse der Zahnradpumpe gebildet. Im Betrieb der Zahnradpumpe kommt es aufgrund hydraulischer Kräfte, Sinterschrägen in der Verzahnung sowie Fertigungstoleranzen, insbesondere auch an einem Radlager des Zahnrades, zu einer Schrägstellung des Zahnrades, das heißt, dass die axiale Lagerfläche des Zahnrades nicht mehr genau parallel zu einer ebenen Lagerfläche des Gleitlagers ausgerichtet ist. Dies führt dazu, dass die axiale Lagerfläche des Zahnrades nicht mehr großflächig an dem Gleitlager des Gehäuses aufliegt, sondern im Endbereich der axialen Lagerfläche nur noch punktuell bzw. mit einer sehr geringen Auflagefläche auf dem Gleitlager des Gehäuses aufliegt. Dies führt zu sehr hohen Druckkräften lokal an der axialen Lagerfläche mit der Folge, dass die Lebensdauer der axialen Lagerfläche des Zahnrades und des Gleitlagers an dem Gehäuse eingeschränkt ist. Es tritt hier ein hoher Verschleiß, insbesondere aufgrund von Reibung auf. Aufgrund der großen Druckkräfte ist auch im Wesentlichen keine Schmierung mehr der auf der Gleitlagerfläche des Gehäuses aufliegenden axialen Lagerfläche des Zahnrades möglich.
  • Die DE 10 2006 007 554 A1 zeigt eine Förderpumpe, insbesondere für harnstoffhaltige wässrige Lösungen, mit zwei Zahnrädern, dessen Förderung durch ein Ineinandergreifen der beiden zueinander exzentrisch angeordneten Zahnräder erfolgt, und mit einem Magnetfelderzeuger, wobei die rotierende Bewegung eines der Zahnräder kontaktlos durch die Induktion des sich verändernden Magnetfeldes des Magnetfelderzeugers ermöglicht wird.
  • Die US 2004/0265147 A1 zeigt eine Außenzahnradpumpe. Die Außenzahnradpumpe umfasst zwei Zahnräder mit Zähnen, die ineinandergreifen. Ein Gehäusekörper ist von einer Abdeckung abgeschlossen und ein Zahnrad weist Verstärkungsscheiben auf, um eine axiale Leckage innerhalb der Außenzahnradpumpe im Wesentlichen zu vermeiden.
  • Die DE 100 48 242 A1 zeigt eine Zahnradförderpumpe mit einem mehrteiligen Gehäuse, in dem zwischen einem Gehäuseteil und einem an diesem befestigten Deckelteil eine Pumpenkammer gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar von an ihrem Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder angeordnet ist, die einem Fördermedium entlang zwischen dem Außenumfang der Zahnräder und Umfangswänden der Pumpenkammer gebildeten Förderkanälen fördern, wobei durch eine Stirnseite des Deckelteils die Pumpenkammer in Richtung der Drehachsen der Zahnräder begrenzt wird, wobei das Deckelteil in einem Ausgangszustand vor Befestigung am Gehäuseteil an seiner Stirnseite zumindest bereichsweise eine konvexe Wölbung aufweist und dass die Stirnseite eine geschliffene Oberfläche aufweist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäße Zahnradpumpe zum Fördern eines Fluides, umfassend wenigstens ein Zahnrad mit Zähnen mit je einer axialen Lagerfläche, einen Arbeitsraum an dem wenigstens einen Zahnrad, ein Gehäuse, eine Saug-Portingöffnung zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Arbeitsraum, eine Druck-Portingöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum, wobei die axiale Lagerfläche konvex ausgebildet ist.
  • Die axiale Lagerfläche des wenigstens einen Zahnrades ist konvex ausgebildet, sodass auch bei einer Schräg- oder Schiefstellung aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, hydraulischen Kräften oder Sinterschrägen des wenigstens einen Zahnrades eine weiterhin ausreichend große Kontaktfläche der axialen Lagerfläche auf dem Gleitlager des Gehäuses vorhanden ist. Bei einer Schräg- bzw. Schiefstellung des wenigstens einen Zahnrades ist eine Rotationsachse des wenigstens einen Zahnrades nicht mit einem im Wesentlichen rechten Winkel zu einem ebenen bzw. planen Gleitlager, insbesondere an dem Gehäuse, ausgerichtet. Die konvexe bzw. gekrümmte Form der axialen Lagerfläche ermöglicht es somit, dass auch bei einer Schiefstellung des wenigstens einen Zahnrades eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen der axialen Lagerfläche und dem Gleitlager an dem Gehäuse vorhanden ist, sodass große Flächenpressungen oder Druckkräfte an der Kontaktfläche vermieden werden können. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Reibung zwischen dem wenigstens einen Zahnrad und dem Gleitlager verringert werden und dadurch tritt auch ein geringerer Verschleiß auf. Die Lebensdauer der Zahnradpumpe kann dadurch signifikant erhöht werden. Aufgrund der geringeren Druckkräfte an der Kontakt- bzw. Auflagefläche ist außerdem eine gute ausreichende hydrodynamische Schmierung mit dem zu fördernden Fluid, insbesondere Kraftstoff, möglich, sodass dadurch zusätzlich die Reibung zwischen der axialen Lagerfläche und dem Gleitlager verringert werden kann. Einerseits wird somit aufgrund der besseren hydrodynamischen Schmierung die Reibung verringert und andererseits tritt der Verschleiß aufgrund von Reibung an einer im Vergleich zum Stand der Technik größeren Kontaktfläche auf, sodass dadurch insgesamt die Lebensdauer der Zahnradpumpe erhöht werden kann.
  • In einer ergänzenden Ausgestaltung weist das wenigstens eine Zahnrad je zwei axiale Lagerflächen auf und beide axiale Lagerflächen sind konvex ausgebildet. Das wenigstens eine Zahnrad ist somit an beiden axialen Lagerflächen mittels der axialen Lagerfläche an einem Gleitlager, insbesondere am Gehäuse, gelagert.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine konvexe Lagerfläche im Wesentlichen sphärisch oder zylinderförmig ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung beträgt die maximale axiale Erhebung der nur einen konvexen Lagerfläche zwischen 5% und 0,05%, vorzugsweise zwischen 2% und 0,2%, insbesondere zwischen 1% und 0,1%, der maximalen axialen Ausdehnung des Zahnrades, d. h. es wird nur die maximale axiale Erhebung an nur einer konvexen Lagerfläche quantitativ definiert und betrachtet, obwohl das Zahnrad z. B. auch zwei konvexe Lagerflächen aufweist.
  • Zweckmäßig ist das wenigstens eine Zahnrad mit der konvexen axialen Lagerfläche an einem Gleitlager, insbesondere an dem Gehäuse, axial gelagert und/oder die konvexe axiale Lagerfläche ist auch an den Zähnen des wenigstens einen Zahnrades ausgebildet.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Zahnradpumpe eine Innenzahnradpumpe mit einem Innenzahnrad und einem Außenzahnrad.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung nimmt die axiale Ausdehnung des Innenzahnrades und/oder des Außenzahnrades mit zunehmender Entfernung von einer Rotationsachse des Innenzahnrades und/oder des Außenzahnrades, insbesondere stetig, ab oder zu.
  • Zweckmäßig tritt die maximale axiale Ausdehnung des wenigstens einen Zahnrades in radialer Richtung zwischen den Zähnen und einer radialen Lagerfläche, insbesondere im Wesentlichen mittig zwischen den Zähnen und der radialen Lagerfläche, des wenigstens einen Zahnrades auf. Im Wesentlichen mittig bedeutet, dass die maximale axiale Ausdehnung des wenigstens einen Zahnrades mit einer radialen Abweichung von weniger als 30%, 20%, 10% oder 5% der maximalen radialen Ausdehnung des wenigstens einen Zahnrades zu der radialen Mitte des wenigstens einen Zahnrades ausgerichtet ist. Die radiale Mitte ist vorzugsweise die Mitte zwischen dem äußersten und innersten radialen Ende des wenigstens einen Zahnrades.
  • In einer weiteren Variante umfasst die Zahnradpumpe einen Elektromotor und die Zahnradpumpe ist in den Elektromotor integriert oder umgekehrt, indem ein Rotor des Elektromotors von einem Zahnrad, insbesondere Außenzahnrad, gebildet ist.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung besteht das Gehäuse und/oder das wenigstens eine Zahnrad wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Aluminium oder Stahl.
  • In einer Variante ist die Zahnradpumpe eine Außenzahnradpumpe.
  • Erfindungsgemäßes Hochdruck-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruck-Rail, eine, vorzugsweise elektrische, Vorförderpumpe zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe, wobei die Vorförderpumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Zahnradpumpe ausgebildet ist.
  • Zweckmäßig umfasst der Stator einen weichmagnetischen Kern, insbesondere ein Blechpaket, Wicklungen als Elektromagnete und vorzugsweise elektrische Kontaktelemente.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform sind in das Zahnrad Permanentmagnete integriert, so dass der Rotor von dem Zahnrad gebildet ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung besteht der Rotor teilweise aus Blechplatten. Vorzugsweise sind die Blechplatten mit einer Isolierschicht umgegeben. Die Isolierung um die Blechplatten sowie die Ausbildung des übrigen Rotors aus Blechplatten hat die Aufgabe, dass im Rotor keine oder nur sehr geringe Wirbelströme auftreten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung besteht der Rotor wenigstens teilweise, insbesondere vollständig aus Sinterstahl.
  • Zweckmäßig umfasst die Pumpe mit, vorzugsweise integriertem, Elektromotor eine, vorzugsweise elektronische, Steuerungseinheit zur Steuerung der Bestromung der Elektromagnete.
  • Insbesondere ist die Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems,
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Vorförderpumpe ohne Gehäuse und eines Stators,
  • 3 eine Explosionsdarstellung der Vorförderpumpe gemäß 2,
  • 4 einen Teilschnitt des Gehäuses und eines Innen- und Außenzahnrades der Vorförderpumpe gemäß 2 ohne Schiefstellung des Innen- und Außenzahnrades,
  • 5 einen Teilschnitt des Gehäuses und des Innen- und Außenzahnrades der Vorförderpumpe gemäß 2 mit Schiefstellung des Innen- und Außenzahnrades und
  • 6 eine vergrößerte Ansicht eines Details aus 5.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist eine Pumpenanordnung 1 eines Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Eine elektrische Vorförderpumpe 3 fördert aus einem Kraftstofftank 41 durch eine Kraftstoffleitung 35 Kraftstoff. Anschließend wird der Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe 3 zu einer Hochdruckpumpe 7 gefördert. Die Hochdruckpumpe 7 ist von einem Verbrennungsmotor 39 mittels einer Antriebswelle 44 angetrieben.
  • Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist einen Elektromotor 4 und eine Pumpe 5 auf (2 und 3). Dabei ist der Elektromotor 4 der Pumpe 5 in die Pumpe 5 integriert und ferner ist die elektrische Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 7 unmittelbar angeordnet. Die Hochdruckpumpe 7 fördert Kraftstoff unter Hochdruck, beispielsweise einem Druck von 1000, 3000 oder 4000 bar, durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 36 zu einem Hochdruck-Rail 42. Von dem Hochdruck-Rail 42 wird der Kraftstoff unter Hochdruck von einem Injektor 43 einem nicht dargestellten Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 zugeführt. Der nicht für die Verbrennung benötigte Kraftstoff wird mittels einer Rücklaufkraftstoffleitung 37 wieder zu dem Kraftstofftank 41 zurückgeführt. Die Portingöffnungen 28 (2) der elektrischen Vorförderpumpe 3 sind ohne eine externe Verbindung mit der Hochdruckpumpe 7 verbunden. Die Anbauposition der elektrischen Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 7 ist dabei dahingehend gewählt, dass durch kurze hydraulische Verbindungen der Kraftstoff von der Druckseite der Vorförderpumpe 3 zu der Saugseite der Hochdruckpumpe 7 geleitet werden kann. In der Kraftstoffleitung 35 von dem Kraftstofftank 41 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 ist ein Kraftstofffilter 38 eingebaut. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kraftstoffleitung 35 vom Kraftstofftank 41 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 kostengünstig ausgebildet werden, da sie keinem Überdruck standhalten muss. Der Elektromotor 4 (2 und 3) der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird mit Drehstrom bzw. Wechselstrom betrieben und ist in der Leistung steuerbar und/oder regelbar. Der Drehstrom bzw. Wechselstrom für den Elektromotor 4 wird von einer nicht dargestellten Leistungselektronik aus einem Gleichspannungsnetz eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges 40 zur Verfügung gestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist damit eine elektronisch kummutierte Vorförderpumpe 3.
  • Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist ein Gehäuse 8 mit einem Gehäusetopf 10 und einem Gehäusedeckel 9 auf (3). Innerhalb des Gehäuses 8 der Vorförderpumpe 3 sind die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 bzw. Zahnradpumpe 26 und der Elektromotor 4 angeordnet. Der Gehäusetopf 10 ist mit einer Ausnehmung 48 versehen. Der Elektromotor 4 weist einen Stator 13 mit Wicklungen 14 als Elektromagnete 15 und einen Weicheisenkern 45 als weichmagnetischen Kern 32 auf, der als ein Blechpaket 33 ausgebildet ist. Innerhalb des Stators 13 ist die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 mit einem Innenzahnrad 22 mit einem Innenzahnring 23 und ein Außenzahnrad 24 mit einem Außenzahnring 25 positioniert. Das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 stellt damit ein Zahnrad 20 und ein Laufrad 18 dar und der Innen- und Außenzahnring 23, 25 weisen Zähne 21 als Förderelemente 19 auf. Zwischen dem Innen- und Außenzahnrad 22, 24 bildet sich ein Arbeitsraum 47 aus. In das Außenzahnrad 24 sind Permanentmagnete 17 eingebaut, so dass das Außenzahnrad 24 auch einen Rotor 16 des Elektromotors 4 bildet. Der Elektromotor 4 ist damit in die Pumpe 5 integriert bzw. umgekehrt. Die Elektromagnete 15 des Stators 13 werden abwechselnd bestromt, so dass aufgrund des sich an den Elektromagneten 15 entstehenden Magnetfeldes der Rotor 16 bzw. das Außenzahnrad 24 in eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse 27 versetzt wird. An dem Stator 13 sind elektrische Kontaktelemente 34 angeordnet, welcher zur Bestromung der Elektromagnete 15 dienen. Die Kontaktelemente 34 sind nach der Montage in der Ausnehmung 48 des Gehäusetopfes 10 angeordnet.
  • Der Gehäusedeckel 9 dient als Lager 11 bzw. Axiallager 11 bzw. Gleitlager 11 für das Innen- bzw. Außenzahnrad 22, 24. Ferner sind in den Gehäusedeckel 9 eine Saug-Portingöffnung 29 und eine Druck-Portingöffnung 30, jeweils als Portingöffnungen 28, eingearbeitet. Durch die Saug-Portingöffnung 29 strömt das zu fördernde Fluid, nämlich Kraftstoff, in die Vorförderpumpe 3 ein aus der Druck-Portingöffnung 30 strömt der Kraftstoff wieder aus der Vorförderpumpe 3 aus. Außerdem weist der Gehäusetopf 9 und der Gehäusedeckel 10 jeweils drei Bohrungen 46 auf, in denen nicht dargestellte Schrauben zum Zusammenschrauben des Gehäusetopfes 9 und des Gehäusedeckels 10 positioniert sind.
  • Das Innenzahnrad 22 und das Außenzahnrad 24 weisen zwei axiale Lagerflächen 40 auf (4 und 5). Mittels der beiden axialen Lagerflächen 40 sind das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 an dem Gleitlager 11 des Gehäuses 8 axial gelagert. Ferner weisen das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 radiale Lagerflächen 49 auf. Mittels der radialen Lagerfläche 49 des Innenzahnrades 22 ist das Innenzahnrad 22 an einem Lagerbolzen 50 des Gehäusedeckels 9 exzentrisch zu dem Außenzahnrad 24 gelagert. Das Außenzahnrad 24 weist ebenfalls eine radiale Lagerfläche 49 auf, mittels der das Außenzahnrad 24 an dem weichmagnetischen Kern 32 radial gelagert ist.
  • Die beiden axialen Lagerflächen 40 des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 sind konvex ausgebildet, dahingehend, dass mit zunehmender Entfernung von einer Rotationsachse 27 des Innen- bzw. Außenzahnrades 22, 24 die axiale Ausdehnung des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 abnimmt. Das Innenzahnrad 22 weist daher an der radialen Lagerfläche 49 die maximale axiale Ausdehnung 51 auf und am radialen Ende der Zähne 21 des Innenzahnrades 22 die minimale axiale Ausdehnung auf. Auch an den Zähnen 21 des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 ist die axiale Lagerfläche 40 ausgebildet. Die maximale axiale Erhebung 52 an nur einer axialen Lagerfläche 40 (4) entspricht somit der Hälfte der Differenz aus der maximalen axialen Ausdehnung 51 zu der minimalen axialen Ausdehnung am radialen Ende des Innenzahnrades 22, wobei die beiden axialen Lagerflächen 40 identisch ausgebildet sind.
  • Die maximale axiale Erhebung 52 des gesamten Innenzahnrades 22 entspricht somit der Differenz aus der maximalen axialen Ausdehnung 51 zu der minimalen axialen Ausdehnung. Die maximale axiale Erhebung 51 an nur einer axialen konvexen Lagerfläche 40 entspricht somit der axialen Differenz zwischen der axialen Lagerfläche 40 an der maximalen axialen Ausdehnung 51 (das heißt beim Innenzahnrad 22 an der radialen Lagerfläche 49) zu der axialen Lagerfläche 40 an der minimalen axialen Ausdehnung (das heißt bei dem Innenzahnrad 22 am radialen Ende der Zähne 21 des Innenzahnrades 22).
  • Das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 sind mittels eines axialen Spiels 54 innerhalb des Gehäuses 8 zwischen den beiden Gleitlagern 11 gelagert. Aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, hydraulischen Kräften oder Sinterschrägen an den Zähnen 21 kann es zu einer Schrägstellung des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 kommen. In 4 sind das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 nicht schräg gestellt, das heißt, die Rotationsachse 27 des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 ist senkrecht zu den beiden ebenen Gleitlagern 11 ausgerichtet. In 5 ist eine Schrägstellung des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 dargestellt. Bei einer derartigen Schrägstellung des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 im Betrieb der Innenzahnradpumpe 6 als Zahnradpumpe 55 liegen die axialen Lagerflächen 40 in 5 an dem Gleitlager 11 an einer Kontaktfläche 53 an dem Gleitlager 11 auf. Aufgrund der konvexen und gekrümmten Ausbildung der axialen Lagerfläche 40 liegt die axiale Lagerfläche 40 mit einer großen Kontaktfläche 53 (6) auf dem Gleitlager 11 auf. Bei einer ebenen Ausbildung der axialen Lagerfläche 40 würde das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 punktuell am Endbereich an dem Gleitlager 11 aufliegen. Aufgrund dieser konvexen und gekrümmten Ausbildung der axialen Lagerfläche 40 können dadurch hohe Druckkräfte an der großen Kontaktfläche 53 vermieden werden, sodass dadurch eine gute hydrodynamische Schmierung mit dem von der Innenzahnradpumpe 6 geförderten Kraftstoff möglich ist. Dadurch kann die Reibung wesentlich reduziert werden, sodass dadurch weniger mechanische Energie zum Betrieb der Zahnradpumpe 55 erforderlich ist und dadurch auch die Reibung und der Verschleiß in vorteilhafter Weise verringert werden kann.
  • Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 55 wesentliche Vorteile verbunden. Die axialen Lagerflächen 40 der Zahnradpumpe 55 sind konvex ausgebildet, sodass dadurch bei einer Schrägstellung der Zahnräder 20 eine geringe Druckkraft aufgrund der großen Kontaktfläche 53 an der Kontaktfläche 53 zwischen der axialen Lagerfläche 40 und dem Gleitlager 11 auftritt. Dadurch kann eine ausreichende hydrodynamische Schmierung auch bei einer Schräg- und Schiefstellung der Zahnräder 20 ermöglicht werden und dadurch in vorteilhafter Weise der mechanische Verschleiß und die Energieverluste durch Reibung wesentlich verringert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006007554 A1 [0004]
    • US 2004/0265147 A1 [0005]
    • DE 10048242 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Zahnradpumpe (55) zum Fördern eines Fluides, umfassend – wenigstens ein Zahnrad (20) mit Zähnen (21) mit je einer axialen Lagerfläche (40), – einen Arbeitsraum (47) an dem wenigstens einen Zahnrad (20), – ein Gehäuse (8), – eine Saug-Portingöffnung (29) zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Arbeitsraum (47), – eine Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47), dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lagerfläche (40) konvex ausgebildet ist.
  2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zahnrad (20) je zwei axiale Lagerflächen (40) aufweist und beide axiale Lagerflächen (40) konvex ausgebildet sind.
  3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine konvexe Lagerfläche (40) im Wesentlichen sphärisch oder zylinderförmig ausgebildet ist.
  4. Zahnradpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale axiale Erhebung (52) nur einer konvexen Lagerfläche (40) zwischen 5% und 0,05%, vorzugsweise zwischen 2% und 0,2%, insbesondere zwischen 1% und 0,1%, der maximalen axialen Ausdehnung (51) des Zahnrades (20) beträgt.
  5. Zahnradpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zahnrad (20) mit der konvexen axialen Lagerfläche (40) an einem Gleitlager (11), insbesondere an dem Gehäuse (8), axial gelagert ist und/oder die konvexe axiale Lagerfläche (40) auch an den Zähnen (21) des wenigstens einen Zahnrades (20) ausgebildet ist.
  6. Zahnradpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (55) eine Innenzahnradpumpe (6) mit einem Innenzahnrad (22) und einem Außenzahnrad (24) ist.
  7. Zahnradpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung (51) des Innenzahnrades (22) und/oder des Außenzahnrades (24) mit zunehmender Entfernung von einer Rotationsachse (27) des Innenzahnrades (22) und/oder des Außenzahnrades (24), insbesondere stetig, abnimmt oder zunimmt.
  8. Zahnradpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (55) einen Elektromotor (4) umfasst und die Zahnradpumpe (55) in den Elektromotor (4) integriert ist oder umgekehrt, indem ein Rotor (16) des Elektromotors (4) von einem Zahnrad (20), insbesondere Außenzahnrad (24), gebildet ist.
  9. Zahnradpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) und/oder das wenigstens eine Zahnrad (20) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Aluminium oder Stahl, besteht.
  10. Hochdruckeinspritzsystem (2) für einen Verbrennungsmotor (39), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (40), umfassend – eine Hochdruckpumpe (7), – ein Hochdruck-Rail (42), – eine, vorzugsweise elektrische, Vorförderpumpe (3) zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank (41) zu der Hochdruckpumpe (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (3) als eine Zahnradpumpe (5) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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