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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Solche Innenzahnradpumpen werden anstelle von üblicherweise verwendeten Kolbenpumpen in schlupfgeregelten und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen eingesetzt und oft, auch wenn nicht unbedingt treffend, als Rückförderpumpen bezeichnet.
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Stand der Technik
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Innenzahnradpumpen sind bekannt. Sie weisen ein Hohlrad und ein im Hohlrad exzentrisch angeordnetes Ritzel auf, das auf einem Umfangsabschnitt mit dem Hohlrad kämmt. Die Hohlräder sind innenverzahnte Zahnräder, die Ritzel außenverzahnte Zahnräder, das Hohlrad und das Ritzel können auch als Zahnräder der Innenzahnradpumpen aufgefasst werden. Die Bezeichnung als Ritzel und als Hohlrad dient ihrer Unterscheidung. Dem Umfangsabschnitt, auf dem die Zahnräder kämmen, gegenüber besteht ein sichelförmiger Freiraum zwischen dem Hohlrad und dem Ritzel, der hier als Pumpenraum bezeichnet wird. Im Pumpenraum ist ein Trennstück angeordnet, an dem außen und innen Zahnköpfe der beiden Zahnräder anliegen und das den Pumpenraum in einen Saugraum und in einen Druckraum teilt. Das Trennstück wird aufgrund seiner typischen Form oft auch als Sichel oder Sichelstück bezeichnet. Eine weitere Bezeichnung für das Trennstück ist Füllstück. Durch Drehantrieb fördern die Zahnräder Fluid vom Saugraum in den Druckraum. Es sind auch Innenzahnradpumpen ohne Trennstück bekannt, die zur Unterscheidung als Zahnringpumpen bezeichnet werden können.
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Die Offenlegungsschrift
DE 43 22 239 A1 offenbart eine Innenzahnradpumpe, deren Ritzel starr auf einer Pumpenwelle angeordnet ist, die zu einem Drehantrieb des Ritzels und über das Ritzel des mit dem Ritzel kämmenden Hohlrads vorgesehen ist. Die Pumpenwelle ist beiderseits des Ritzels in Gleitlagern drehbar gelagert, die in ein Pumpengehäuse eingepresst sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein Hohlrad, ein mit dem Hohlrad kämmendes Ritzel und eine Pumpenwelle zu einem Drehantrieb des Ritzels und des Hohlrads auf. Erfindungsgemäß ist ein Lager zu einer Drehlagerung der Pumpenwelle innerhalb des Ritzels angeordnet, womit gemeint ist, dass sich das Lager in einer Ebene mit dem und nicht etwa seitlich neben dem Ritzel befindet. Allerdings kann das Lager axial länger sein als das Ritzel breit ist und auf einer oder beiden Seiten aus dem Ritzel vorstehen. Beispielsweise durchsetzt das Lager ein Mittelloch des Ritzels, insbesondere ist das Ritzel auf und/oder die Pumpenwelle in dem Lager drehbar gelagert, das beispielsweise als Lagerbuchse ausgeführt ist. Durch die Anordnung des Lagers innerhalb des Ritzels verkürzt sich eine Baulänge der Innenzahnradpumpe. Ein weiterer Vorteil ist eine radiale Abstützung des Ritzels durch das Lager in der Ebene des Ritzels, in der bei Betrieb der Innenzahnradpumpe eine nach innen gerichtete Kraft auf das Ritzel wirkt, die Fluid von außen auf das Ritzel ausübt, das von der Innenzahnradpumpe gefördert wird und im Druckraum zwischen dem Ritzel und dem Hohlrad unter Druck steht. Die auf das Ritzel wirkende Radialkraft wird ohne ein Moment um eine Achse quer zur Pumpenwelle von dem innerhalb des Ritzels angeordneten Lager abgestützt. Daraus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die Pumpenwelle nicht durch die auf das Ritzel wirkende Radialkraft auf Biegung beansprucht wird, was einen Pumpenlauf verbessert und einen Lagerverschleiß mindert. Weil die Pumpenwelle nicht auf Biegung beansprucht wird, entfällt ein Winkel- und Radialversatz eines Antriebsrads, üblicherweise eines Zahnrads, das zu einem Drehantrieb der Pumpenwelle drehfest auf der Pumpenwelle angebracht ist. Das verbessert einen Rundlauf der Innenzahnradpumpe und vermindert Verschleiß, Reibung und Geräuschentwicklung am Antriebsrad. Insgesamt sind eine Lagegenauigkeit und ein Rundlauf der Pumpenwelle durch die Erfindung verbessert. Die Erfindung ermöglicht größere Herstellungstoleranzen.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Der Anspruch 2 sieht ein mit einem Gehäuse der Innenzahnradpumpe einstückiges Lager vor, wodurch ein separates Lager und dessen Montage eingespart werden.
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Gegenstand des Anspruchs 3 ist ein Mitnehmer, der das Ritzel drehfest mit der Pumpenwelle verbindet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Drehlagerung des Ritzels außen auf dem und der Pumpenwelle im Lager. Der Mitnehmer kann seitlich am Ritzel und neben dem Lager angeordnet sein. Die Pumpenwelle kann den Mitnehmer durchsetzen oder der Mitnehmer kann an einem Ende der Pumpenwelle angeordnet sein.
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Für die mit dem Gehäuse der Innenzahnradpumpe einstückige Ausbildung des Lagers sieht Anspruch 4 ein Gehäuse aus Gusseisen, beispielsweise aus Grauguss vor. Dieser Werkstoff ist gut urformbar und spanend bearbeitbar und ein guter Lagerwerkstoff. Er kann im Bereich des Lagers mit einer Dauerschmierung versehen sein.
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Anspruch 5 sieht vor, dass das Ritzel nicht unmittelbar auf der Pumpenwelle angeordnet ist, sondern beispielsweise wie bereits beschrieben das Ritzel außen und die Pumpenwelle im Lager, so dass sich das Lager zwischen dem Ritzel und der Pumpenwelle befindet.
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe ist insbesondere als Hydropumpe für eine hydraulische, schlupfgeregelte und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage anstelle einer üblicherweise verwendeten Kolbenpumpe vorgesehen. In schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen werden Hydropumpen auch als Rückförderpumpen bezeichnet. Ein Gehäuse der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist in diesem Fall insbesondere zu einem Einbau, Einsetzen bzw. Einpressen in eine dafür vorgesehene Aufnahme eines Hydraulikblocks einer Schlupfregelung ausgebildet. Das Gehäuse der Innenzahnradpumpe kann in diesem Fall auch als Kartusche aufgefasst werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe in einer perspektivischen Achsschnittdarstellung.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 weist ein innenverzahntes, hier als Hohlrad 2 bezeichnetes Zahnrad und ein außenverzahntes, hier als Ritzel 3 bezeichnetes Zahnrad auf, das exzentrisch so im Hohlrad 2 angeordnet ist, dass es mit dem Hohlrad 2 kämmt. Die beiden Zahnräder 2, 3 weisen parallele Achsen auf, sind gleich breit und in gleicher Ebene angeordnet. Das Hohlrad 2 ist in einen Lagerring 4 eingepresst, der in einem Gehäuse 5 drehbar gleitgelagert ist. Das Ritzel 3 ist drehbar auf einem Lager 6 gleitgelagert, das in der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung hohlzylindrisch, d.h. rohrförmig ist und auch als Lagerring oder Lagerbuchse aufgefasst werden kann. Das Lager 6 ist einstückiger Bestandteil des Gehäuses 5 der Innenzahnradpumpe 1. Wegen der guten spanenden Bearbeitbarkeit und der Eignung als Lagerwerkstoff besteht das Gehäuse 5 und damit auch das mit dem Gehäuse 5 einstückige Lager 6 aus Grauguss und ist am Lager 6 innen und außen mit einer Dauerschmierung versehen. Grauguss für das Gehäuse 5 der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe 1 ist nicht zwingend, das Gehäuse 5 mit dem Lager 6 können auch aus einem anderen metallischen- oder nichtmetallischen Werkstoff bestehen.
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Ein Umfangsabschnitt, in dem die Zahnräder 2, 3 miteinander kämmen, ist in der gezeichneten Achsschnittdarstellung weggeschnitten und deswegen nicht sichtbar. Sichtbar ist ein Umfangsabschnitt der Zahnräder 2, 3, in dem die Zahnräder 2, 3 nicht miteinander kämmen. In diesem Umfangsabschnitt besteht ein sichelförmiger Zwischenraum zwischen dem Hohlrad 2 und dem Ritzel 3, der hier als Pumpenraum 7 bezeichnet wird. Im Pumpenraum 7 ist ein Trennstück 8 angeordnet, das den Pumpenraum 7 in einen Saugraum 9 und einen Druckraum 10 teilt. Das Trennstück 8 ist sichelförmig und wird deswegen auch als Sichel oder Sichelstück bezeichnet, eine andere Bezeichnung für das Trennstück 8 ist Füllstück. Das Trennstück 8 ist so breit wie die Zahnräder 2, 3 und seine Außen- und seine Innenseite ist konvex bzw. konkav zylinderförmig so gekrümmt, dass Zahnköpfe von Zähnen der Zahnräder 2, 3 außen und innen am Trennstück 8 anliegen. Bei einem Drehantrieb der Zahnräder 2, 3 gleiten die Zahnköpfe der Zähne der Zahnräder 2, 3 außen und innen am Trennstück 8 entlang und die Zahnräder 2, 3 fördern in an sich bekannter Weise Fluid, das sich in den Zahnzwischenräumen befindet, vom Saugraum 9 außen und innen am Trennstück 8 entlang in den Druckraum 10. Bei der Verwendung der Innenzahnradpumpe 1 als Hydropumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist das Fluid eine Flüssigkeit, nämlich Bremsflüssigkeit.
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Auf beiden Seiten der Zahnräder 2, 3 und des Trennstücks 8 sind drehfeste und axial bewegliche Axialscheiben 11 angeordnet, die an Stirnseiten der Zahnräder 2, 3 und des Trennstücks 8 anliegen und den Pumpenraum 7 zumindest im Bereich des Druckraums 10 und des Trennstücks 8 seitlich abdecken. Die obere Axialscheibe ist nicht gezeichnet, weil sie die Zahnräder 2, 3 und das Trennstück 8 der Innenzahnradpumpe 1 verdecken würde. Solche Axialscheiben 11 sind an sich bekannt und werden auch als Steuerscheiben oder Druckplatten bezeichnet.
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Die Innenzahnradpumpe 1 weist eine Pumpenwelle 12 auf, die drehbar in dem rohrförmigen Lager 6 gleitgelagert ist. Die Pumpenwelle 12 ist seitlich neben dem Ritzel 3 und der gezeichneten Axialscheibe 11 mit einem Wellendichtring 13 im Gehäuse 5 abgedichtet und auf einer dem Ritzel 3 abgewandten Seite des Wellendichtrings 13 mit einem weiteren Lager 14 drehbar im Gehäuse 5 gelagert. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das weitere Lager 14 ein Kugellager, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist. Zum Antrieb der Innenzahnradpumpe 1 ist auf einer Stirnseite des Gehäuses 5 ein Zahnrad als Antriebsrad 15 auf das Ende der Pumpenwelle 12 aufgepresst oder in sonstiger Weise drehfest an der Pumpenwelle 12 befestigt.
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Das Lager 6 befindet innerhalb des Ritzels 3, es durchsetzt ein Mittelloch des Ritzels 3, das hier als Lagerloch 20 bezeichnet wird und mit dem das Ritzel 3 drehbar auf dem Lager 6 gleitgelagert ist, wobei eine Gleitlagerung zwar bevorzugt jedoch nicht zwingend für die Erfindung ist. Durch die Drehlagerung des Ritzels 3 mit dem Lager 6 innerhalb des Ritzels 3, d.h. in einer Ebene mit dem Ritzel 3, wird das Ritzel 3 radial in der Ebene abgestützt, in der es sich befindet. Bei Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 herrscht im Druckraum 10 ein Druck, der das Ritzel 3 radial nach innen beaufschlagt. Gegen die radiale Druckbeaufschlagung wird das Ritzel 3 von dem innerhalb des Ritzels 3 angeordneten Lager 6 radial in derselben Ebene abgestützt, in der es druckbeaufschlagt wird. Die radiale Abstützung des Ritzels 3 ist somit momentenfrei, es wirkt insbesondere kein Kippmoment um eine gedachte Achse radial zu einer Achse des Ritzels 3. Eine Biegebeanspruchung der Pumpenwelle 12 wird ebenfalls vermieden.
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Um das Ritzel 3 zum Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 mit der Pumpenwelle 12 drehend antreiben zu können, weist die Innenzahnradpumpe 1 einen Mitnehmer 16 auf, der das Ritzel 3 drehfest mit der Pumpenwelle 12 verbindet. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Mitnehmer 16 an einem dem Antriebsrad 15 fernen Stirnende der Pumpenwelle 12 angeordnet. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Mitnehmer 16 ein dreieckiges oder die Form eines dreizackigen Sterns aufweisendes Blechstanz- und Biege- bzw. Tiefziehteil, das an seinen Ecken rechtwinklig abgewinkelte Laschen 17 aufweist, die in Taschen im Lagerloch 20 des Ritzels 3 eingreifen, wodurch der Mitnehmer 16 drehfest mit dem Ritzel 3 ist. Die Taschen sind flache Ausnehmungen im Lagerloch 16 des Ritzels 3. Der Mitnehmer 16 übergreift eine Ringstirnfläche des Lagers 6 und weist in seiner Mitte einen flachen, in axialer Richtung gesehen in etwa quadratischen, durch Tiefziehen geformten Bügel 18 auf, der in eine quadratische Ansenkung 19 in der Mitte der Stirnseite der Pumpenwelle 12 eingreift. Der mit dem Mitnehmer 16 einstückige Bügel 18 verbindet den Mitnehmer 16 drehfest durch Formschluss in der quadratischen Ansenkung 19 mit der Pumpenwelle 12.
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Zur Verwendung in einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage wird die Innenzahnradpumpe 1 mit ihrem zylindrischen Gehäuse 5, das auch als Kartusche aufgefasst werden kann, in eine komplementäre zylindrische Aufnahme eines nicht dargestellten Hydraulikblocks eingepresst. Solche Hydraulikblöcke sind von Schlupfregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen an sich bekannt. Sie sind typischerweise klotzförmige Teile aus Aluminium mit zwei Aufnahmen für zwei Innenzahnradpumpen 1 und weiteren Aufnahmen für hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung wie Magnetventile und Hydrospeicher. Durch Verbohrungen im Hydraulikblock sind die Aufnahmen bzw. die in sie eingesetzten hydraulischen Bauelemente hydraulisch miteinander verschaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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