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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe in einem Kraftfahrzeug, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen technischen Merkmalen.
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Im Bereich der Fahrzeugtechnik, insbesondere im Motorenbau, wird eine Vielzahl unterschiedlicher Pumpen eingesetzt, um die während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs benötigten Medien zum richtigen Zeitpunkt und in der benötigten Menge bereitzustellen. Hierbei kommt insbesondere Pumpen eine große Bedeutung zu, mit denen Öl zur Schmierung und Kühlung des Motors oder der Treibstoff, der in den Brennkammern der Zylinder verbrannt wird, gefördert wird.
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Aus der
DE 10 2008 057 699 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Öl und/oder Kraftstoffen für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die beschriebene Pumpe weist ein Gehäuse und eine zumindest teilweise im Gehäuse angeordnete Verdichtereinheit zur Hochdruckverdichtung auf. An die Verdichtereinheit sind einerseits eine Zulaufleitung und andererseits eine Hochdruckleitung angeschlossen. Wesentlich an der beschriebenen Lösung ist, dass das Gehäuse aus einem Kunststoff gefertigt wird, um Gewichtsreduzierungen für die Hochdruckpumpe zu erreichen. Der Kunststoff wird derart gewählt, dass er zwar einem Druck oberhalb des Druckes der Zulaufleitung hingegen nicht dem zumindest zeitweise in der Hochdruckleitung herrschenden Druck standhält.
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Die Verwendung eines derart dimensionierten Kunststoffes für das Gehäuse einer Hochdruckpumpe wird dadurch möglich, dass der Hochdruck erst in den Zylinderköpfen erzeugt wird, die außerhalb des eigentlichen Gehäuses angeordnet sind. Innerhalb des Gehäuses tritt somit kein Hochdruck auf. Die Zylinderköpfe werden über wenigstens eine Schraube mit einem in dem Gehäuse verliersicher eingespritzten Verbindungselement verbunden.
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Weiterhin sind so genannte Innenzahnradpumpen bekannt, die als Saugpumpe im Bereich des Motors eines Kraftfahrzeugs einsetzbar sind. Die Gehäuse der Innenzahnradpumpen werden üblicherweise aus Aluminium gefertigt und werden in der Regel mit Hilfe von Schrauben befestigt und verschlossen.
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Problematisch an den bekannten Pumpen ist somit vielfach, dass zum großen Teil metallische Werkstoffe verwendet werden, die mit Hilfe geeigneter Befestigungselemente, insbesondere mit Schraubverbindungen, fixiert werden müssen. Hierdurch entstehen oftmals lange Montagezeiten, da die Montage und Herstellung entsprechender Verschraubungen exakt ausgeführt und überwacht werden muss. Weiterhin sind Pumpen, die zum großen Teil über metallische Werkstoffe im Gehäusebereich verfügen, oftmals vergleichsweise schwer und werden akustisch als störend wahrgenommen.
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Ausgehend vom bekannten Stand der Technik und den geschilderten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe, derart weiterzubilden, dass der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt wird und auf Verschraubungen im Bereich des Gehäuses weitestgehend verzichtet werden soll. Weiterhin sollen sowohl das Gewicht als auch die Kosten einer Pumpe, insbesondere durch eine Minimierung der Montage- und Materialkosten, reduziert werden. Es soll somit eine kostengünstige Saugpumpe bereitgestellt werden, die leicht ist, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu montieren ist und gleichfalls den vorhandenen Bauraum optimal ausnutzt. Darüber hinaus soll eine Reduzierung von akustischen Störgeräuschen aus dem Bereich der Pumpe realisiert werden.
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Die vorstehende Aufgabe wird mit einer Innenzahnradpumpe, die die im geltenden Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist eine Innenzahnradpumpe eines Kraftfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen technischen Merkmalen derart weitergebildet worden, dass wenigstens zwei Pumpenstufengehäuse zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff gebildet sind und wenigstens jeweils ein Rastelement aufweisen, über das die wenigstens zwei Pumpenstufengehäuse mit einander verbindbar sind.
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Die Verwendung eines elastischen Kunststoffs für die einzelnen Pumpenstufengehäuse und des jeweiligen Rastelements, welches sich im Bereich des Kunststoffs befindet, stellt auf vorteilhafte Weise sicher, dass bei der Montage der Pumpe wenigstens zwei Pumpenstufen miteinander zu verbinden sind, ohne dass hierfür beispielsweise ein Werkzeug benötigt wird oder übermäßig Kraft eingesetzt werden muss. Mit Hilfe der Rastelemente lassen sich somit einfach Schnappverbindungen zwischen den Gehäusen unterschiedlicher Pumpenstufen realisieren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die unterschiedlichen Pumpenstufengehäuse verbindenden Rastelemente als Rastnase und als die Rastnase wenigstens teilweise umgreifende Rastöse gestaltet. Wird eine in geeigneter Weise ausgeführte Rastöse über die Rastnase geschoben, so kommt es zum Verrasten bzw. Einschnappen der entsprechenden Bauelemente. Vorzugsweise weisen die Pumpenstufengehäuse der wenigstens zwei Pumpenstufen zumindest eine Rastnase und eine in Längsrichtung auf einer gegenüberliegenden Seite des Pumpenstufengehäuses angeordnete Rastöse auf. Mit einer derartigen technischen Realisierung ist es möglich, eine Innenzahnradpumpe zu montieren, indem die einzelnen Pumpenstufen druckbeaufschlagt gegeneinander gedrückt werden und es quasi selbstständig zu einer Verrastung im Bereich der Rastelemente kommt. Um eine besonders einfache Montage der Pumpe gewährleisten zu können, sind im Bereich des Rastelements Führungsflächen vorgesehen, die eine einfache, passgenaue Montage ermöglichen.
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Gleichzeitig ist es denkbar, dass sämtliche Pumpenstufen, die während der Montage mit einander verbunden werden, einen gleichen Aufbau aufweisen und das eine Anpassung der Pumpe an die Betriebserfordernisse erfolgt, indem lediglich die Anzahl der zusammengebauten Pumpenstufen variiert wird. Trotz Verwendung gleicher Bauteile können so auf einfache Weise Pumpen unterschiedlicher Leistung bereitgestellt werden.
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In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zahnring in das Pumpenstufengehäuse eingelegt wird und somit auf weitere Befestigungsmittel verzichtet werden kann. Die Montage erfordert daher keinen Werkzeugeinsatz. Auf bevorzugte Weise ist daher auch hier als Befestigungsmittel ein Schnappverschluss vorgesehen.
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Als elastische Werkstoffe, die für die Herstellung der Pumpenstufengehäuse in Frage kommen, sind vor allem Kunststoffe geeignet, wobei sowohl Duroplasten als auch Thermoplasten verwendet werden. Gemäß einer speziellen Weiterbildung sind die verwendeten Kunststoffe bedarfsabhängig mit Kunststoff-, Glas- und/oder Kohlenstofffasern verstärkt.
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Ebenso ist es auf vorteilhafte Weise denkbar, dass auch der Zahnring und/oder das Zahnrad einen Kunststoff aufweist. In Bezug auf eine geeignete Materialauswahl gilt auch hier das im Zusammenhang mit der Herstellung der Pumpenstufengehäuse Gesagte.
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Die Zahnräder, die in Reihe innerhalb der Innenzahnradpumpe angeordnet sind, werden mit Hilfe einer Antriebswelle, die vorzugsweise aus Stahl gefertigt ist, angetrieben.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird der in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Fahrzeugmotor, vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt, da Innenzahnradpumpen bei einer hohen Förderleistung sehr kompakt ausgeführt sind. Durch die Verwendung eines elastischen Werkstoffes, vorzugsweise eines Kunststoffs, und geeigneter Rastelemente zur Verbindung der einzelnen Pumpenstufen, kann auf den Einsatz von Verschraubungen während der Montage vollkommen verzichtet werden. Auf diese Weise können sowohl das Gewicht als auch die Kosten, insbesondere aufgrund reduzierter Montagezeiten und Materialkosten, im Vergleich zu bekannten Pumpen erheblich reduziert werden. Insbesondere durch den Einsatz von Kunststoff, der im Vergleich zu Metall eine höhere Elastizität aufweist, werden gleichzeitig die oftmals als störend empfundenen Geräusche einer Pumpe mit Metallgehäuse minimiert oder sogar unterdrückt.
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Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Perspektivische Ansicht einer Innenzahnradpumpe;
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2 eine Schnittdarstellung einer Innenzahnradpumpe;
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3 eine Detailansicht des Rastelements einer erfindungsgemäß ausgeführten Innenzahnradpumpe in einer perspektivischen Schnittdarstellung; sowie
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4 eine Detailansicht des Rastelements einer Innenzahnradpumpe in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt eine Innenzahnradpumpe 1, deren wesentliche Bauteile aus Kunststoff gefertigt sind. Die dargestellte Innenzahnradpumpe 1 verfügt über fünf Pumpenstufen 2, wobei die Pumpstufengehäuse 3 der einzelnen Pumpenstufen 2 jeweils über einen Einlass 11 sowie einen Auslass 12 für das zu fördernde Fluid verfügen. Die Pumpenstufengehäuse 3 der einzelnen Pumpenstufen 2 sind aus Kunststoff gefertigt. In den Pumpenstufengehäusen 3 ist ferner jeweils ein Zahnring 4, der ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist, angeordnet. Der Zahnring 4 ist in das Pumpenstufengehäuse 3 eingelegt.
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Im Inneren des Zahnrings 4 ist ein Zahnrad 5 aus Kunststoff drehbar gelagert, durch dessen Rotation das zu fördernde Fluid, insbesondere ein Öl- oder ein Kraftstoff, zumindest zeitweise verdrängt und so in Strömungsrichtung fortbewegt wird. Das Zahnrad 5 wird mit Hilfe einer Antriebswelle 6, die aus einem Stahl gefertigt ist, angetrieben und so in eine Rotationsbewegung überführt. Die Antriebswelle 6 verfügt hierbei über eine Innenverzahnung, über die die Antriebswelle 6 formschlüssig mit einer Antriebseinrichtung verbindbar ist.
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Jedes der fünf Pumpenstufengehäuse 3 verfügt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Rastelemente 7, über die die einzelnen Pumpenstufen 2 mit einander verbunden sind. Die Rastelemente 7 sind derart ausgeführt, dass eine so genannte Schnappverbindung zwischen den Pumpenstufengehäusen 3 herstellbar ist. Eine derartige Schnappverbindung wird durch Aufdrücken einer Pumpenstufe 2 bzw. des Pumpenstufengehäuses 3 auf die nächste Pumpenstufe 2 hergestellt, wobei das Rastelement 7 hierbei über eine Rastnase 8 und eine Rastöse 9 verfügt, die bei der Montage mit einander verbunden werden.
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2 zeigt die Innenzahnradpumpe 1 gemäß 1 in einer Schnittansicht. Zu sehen sind vor allem die mit einander verbundenen Pumpenstufengehäuse 3 der verschiedenen Pumpenstufen 2, die Rastelemente 7 der Pumpenstufen 2 sowie die Antriebswelle 6, die sich in Längsrichtung durch das gesamte Pumpengehäuse erstreckt. Insbesondere sind im Bereich der Rastnasen 8 und der Rastösen 9 die jeweiligen Fügeflächen 13 vorgesehen, die während der Montage ein einfaches, passgenaues Verbinden der jeweils benachbarten Pumpenstufen 2 ermöglichen. Die einzelnen Pumpenstufen 2 können somit ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs auf verhältnismäßig einfache Weise, nämlich durch einfaches Zusammenstecken, miteinander verbunden werden.
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Da die Pumpenstufengehäuse 3 aus einem Kunststoff gefertigt sind und ein Kunststoff in gewissen Grenzen über eine Elastizität verfügt, kann so auf vorteilhafte Weise ein Verrasten von Rastnase 8 und Rastöse 9 realisiert werden. Bei der Montage der Innenzahnradpumpe 1 kann so auf eine aufwendige Verschraubung verzichtet werden. Auf diese Weise können erhebliche Kosten sowohl in der Montage als auch für das verwendete Material eingespart werden.
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Die kompakte Bauweise der Innenzahnradpumpe 1 ermöglicht hierbei, diese innerhalb des Motors zu positionieren. Hierdurch wird vor allem die Problematik möglicher Undichtigkeiten umgangen und der Motor als Gesamtes kann sehr kompakt gebaut werden. Durch die Verwendung von Kunststoff für die Pumpenstufengehäuse 3 der einzelnen Pumpenstufen 2 können darüber hinaus störende Geräusche der Pumpen 1 minimiert oder sogar vollständig unterdrückt werden.
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3a zeigt die bereits im Zusammenhang mit 2 erläuterte Schnittansicht des Pumpengehäuses mit der darin angeordneten Antriebswelle 6. Ergänzend hierzu ist in 3b in einer Detailansicht, die eine perspektivische Schnittdarstellung enthält, die Verrastung bzw. Schnappverbindung zwischen zwei der Pumpenstufengehäusen 3 unterschiedlicher Pumpenstufen 2 dargestellt.
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Durch eine an der Rastnase 8 vorgesehene Schräge 14 wird zunächst das aufgeschobene Pumpengehäuse 3 der einen Pumpenstufe 2 mit der Rastöse 9 in den Grenzen der Elastizität des verwendeten Kunststoffs nach außen aufgespreizt, die Rastöse 9 über die Rastnase 8 geführt und schließlich die Rastöse 9 hinter der Rastnase 8 verrastet. Im verrasteten Zustand liegt eine Anschlagfläche 15 im hinteren Bereich der Rastnase 8 an einer Anschlagfläche 16 der Rastöse 9 an und verhindert so zuverlässig ein ungewolltes Lösen der Verbindung.
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Ergänzend zeigt 4 nochmals in einer Detailansicht die an den Pumpenstufengehäusen 3 unterschiedlicher Pumpenstufen 2 einer Innenzahnradpumpe 1 vorgesehenen Rastelemente 7. Die beiden Pumpenstufengehäuse 3 der unterschiedlichen Pumpenstufen 2 befinden sich herbei in verrasteter Stellung, wobei ein ungewolltes Lösen der Verbindung durch die Form der dargestellten Rastnase 8 sowie der Rastöse 9 zuverlässig vermieden wird.
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Die erfindungsgemäße technische Lösung zeichnet sich somit dadurch aus, dass das Gehäuse einer Innenzahnradpumpe aus Kunststoff hergestellt wird. Die einzelnen Gehäuseteile der Pumpenstufen werden hierbei mit Hilfe eines Rastelementes, durch das eine Schnappverbindung realisierbar ist und ohne Verwendung zusätzlicher Schrauben miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauweise der Pumpe erreicht, so dass diese auf bevorzugte Weise innerhalb aber auch außerhalb des Motors eines Kraftfahrzeugs verbaut werden kann. Um die Gleiteigenschaften zu verbessern, kann weiterhin ein Metallring zwischen dem Kunststoffgehäuse und dem Zahnring vorgesehen sein. Aufgrund der Verwendung von Kunststoff, der eine gewisse Elastizität aufweist, werden auf vorteilhafte Weise mögliche Störgeräusche einer Pumpe reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenzahnradpumpe
- 2
- Pumpenstufe
- 3
- Pumpenstufengehäuse
- 4
- Zahnring
- 5
- Zahnrad
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Rastelement
- 8
- Rastnase
- 9
- Rastöse
- 10
- Zahnradsatz
- 11
- Pumpeneinlass
- 12
- Pumpenauslass
- 13
- Fügefläche
- 14
- Schräge
- 15
- Anschlagfläche der Rastnase
- 16
- Anschlagfläche der Rastöse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057699 A1 [0003]
