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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Innenzahnradpumpe ist insbesondere als Hydropumpe zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einer Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Weist die Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage eine Schlupfregelung auf, kann die Innenzahnradpumpe auch zum Fördern von Bremsflüssigkeit zu einem Bremsdruckaufbau und Bremsdruckabbau bei einer Schlupfregelung dienen. Die Innenzahnradpumpe ist auch als Hydropumpe für zur Schlupfregelung in anderen als hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen, beispielsweise in hydraulischen Muskel- oder Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlagen verwendbar. Hydropumpen zu einer Schlupfregelung werden auch als Rückförderpumpen gezeichnet. Die Verwendung einer Innenzahnradpumpe als Hydropumpe in einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mir einer Schlupfregelung anstelle einer Kolbenpumpe mit einem sog. Plungerkolben hat den Vorteil einer kontinuierlichen Förderung von Bremsflüssigkeit, wogegen ein Plungerkolben während einer Schlupfregelung wiederholt rückgestellt werden muss, um Bremsflüssigkeit anzusaugen, die er anschließend wieder verdrängt.
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Stand der Technik
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Eine Innenzahnradpumpe allgemein und nicht speziell für hydraulische Fahrzeugbremsanlagen ist bekannt aus dem Patent
DE 196 13 833 B4 . Die bekannte Innenzahnradpumpe weist Hohlrad und ein mit dem Hohlrad kämmendes Ritzel auf, das drehfest auf einer Pumpenwelle angeordnet ist und das bei einem Drehantrieb das mit ihm kämmende Hohlrad drehend mit antreibt. Bei einem Drehantrieb fördert die bekannte Innenzahnradpumpe in an sich bekannter Weise Fluid. Das Hohlrad ist ein innenverzahntes Zahnrad und das Ritzel ein außenverzahntes Zahnrad, die zu ihrer Unterscheidung hier als Hohlrad und als Ritzel bezeichnet werden und die zusammen auch als Zahnradpaar der oder allgemein einer Innenzahnradpumpe aufgefasst werden können.
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Das Patent
EP 2 078 859 B1 offenbart eine Elektro-Innenzahnradpumpe für Motoröl in beispielsweise einem Automotor. Die Elektro-Innenzahnradpumpe weist einen Hohlwellenmotor auf, in dem die Innenzahnradpumpe angeordnet ist, wobei ein Hohlrad der Innenzahnradpumpe als Rotor des Hohlwellenmotors Permanentmagnete an seinem Außenumfang aufweist. Statorspulen sind abgedichtet in einem eigenen Kunststoffgehäuse untergebracht.
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Ebenfalls Elektro-Innenzahnradpumpen mit einem Hohlwellenmotor, in dem die Innenzahnradpumpe angeordnet ist, deren Hohlrad als Rotor des Elektromotors ausgebildet ist, offenbaren die internationale Patentanmeldung
WO 2013/127 626 A2 und die Patentanmeldung
EP 1 933 033 A1 .
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Hohlwellen-Elektromotor zu ihrem Antrieb auf, der die Innenzahnradpumpe vorzugsweise umschließt. Ein rohrförmiger Rotor des Elektromotors ist drehfest mit einem Hohlrad der Innenzahnradpumpe und wird vorzugsweise von einem Stator des Elektromotors umschlossen. Das Hohlrad der Innenzahnradpumpe und der Rotor des Elektromotors können einstückig sein, d. h. das Hohlrad der Innenzahnradpumpe kann als Rotor des Elektromotors ausgebildet sein. Das Hohlrad und der Rotor können auch zwei- oder mehrstückig ausgeführt und drehfest verbunden sein, beispielsweise durch Einpressen des Hohlrads in den Rotor, was als gleichbedeutend mit einem Aufpressen des Rotors auf das Hohlrad anzusehen ist, oder durch Aufschrumpfen des Rotors des Elektromotors auf das Hohlrad der Innenzahnradpumpe. Andere Möglichkeiten zu einem drehfesten Zusammensetzen und Verbinden des rohrförmigen Rotors des Elektromotors mit dem Hohlrad der Innenzahnradpumpe sind nicht ausgeschlossen.
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Zu einer hydraulischen Trennung des Stators des Elektromotors von der Innenzahnradpumpe ist erfindungsgemäß eine Hülse aus nicht magnetischem Material zwischen dem Stator und dem Rotor des Elektromotors angeordnet.
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Die Erfindung ermöglicht eine kompakte und bauraumsparende Ausführung einer Innenzahnradpumpe mit einem Elektromotor zu ihrem Antrieb, wobei die Innenzahnradpumpe mit dem Elektromotor auch als Hydropumpenaggregat aufgefasst werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie eine gemeinsame Drehlagerung des Hohlrads der Innenzahnradpumpe und des Rotors des Elektromotors ermöglicht, wodurch im Vergleich mit separaten Drehlagerungen einer Innenzahnradpumpe und eines Elektromotors zu ihrem Antrieb eine Drehlagerung entfällt.
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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 vor, dass das Hohlrad der Innenzahnradpumpe oder der Rotor des Elektromotors einen Gleitlagerring aufweist, der drehfest mit dem Hohlrad und dem Rotor ist und der drehbar in einem Lagerloch beispielsweise eines Pumpengehäuses oder eines Hydraulikblocks, in dem die Innenzahnradpumpe angeordnet ist, gleitgelagert ist. Es können auch das Hohlrad oder der Rotor den Gleitlagerring bilden.
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Eine Weiterbildung gemäß Anspruch 3 sieht vor, dass der Gleitlagerring eine glatte, zylindrische Umfangsfläche als Gleitfläche mit bündigen Magneten oder Polen des Rotors des Elektromotors aufweist.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe an einem Hydraulikblock einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angebracht. Solche Hydraulikblöcke sind von Schlupfregelungen bekannt. Sie sind üblicherweise flache, quaderförmige Metallblöcke, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, die mit einer Verbohrung zur Ausbildung von Aufnahmen für hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung wie Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern, und mit Leitungen, die die Aufnahmen hydraulisch verschalten, versehen sind. Derartige Hydraulikblöcke sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen der Schlupfregelung oder auch einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage können solche Hydraulikblöcke auch als Hydraulikaggregate aufgefasst werden. Sie dienen der mechanischen Befestigung und hydraulischen Verschaltung hydraulischer Bauelemente einer Schlupfregelung und/oder einer Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage.
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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 einen Achsschnitt einer Innenzahnradpumpe gemäß der Erfindung.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 weist ein Hohlrad 2 und ein in dem Hohlrad 2 angeordnetes Ritzel 3 auf, das mit dem Hohlrad 2 kämmt. Das Hohlrad 2 ist ein innenverzahntes Zahnrad und das Ritzel 3 ist ein außenverzahntes Zahnrad, die hier zur eindeutigen Bezeichnung als Hohlrad 2 und als Ritzel 3 bezeichnet werden und auch als Zahnräder 2, 3 der Innenzahnradpumpe 1 aufgefasst werden können. Das Ritzel 3 ist auf einer drehbar gelagerten Welle 4 angeordnet, wobei auch eine Drehlagerung des Ritzels 3 auf einer feststehenden Welle möglich ist.
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Das Hohlrad 2 ist in einen Gleitlagerring 5 eingepresst, der auf beiden Seiten seitlich über das Hohlrad 2 übersteht. Der Gleitlagerring 5 bildet zugleich auch einen Rotor 6 eines Hohlwellen-Elektromotors 7, in dem die Innenzahnradpumpe 1 angeordnet ist. Zur Ausbildung als Rotor 6 weist der Gleitlagerring 5 Permanentmagnete 8 an seinem Umfang auf, die passgenau in Aussparungen am Umfang des Gleitlagerrings 5 angeordnet und bündig mit einer zylindrischen Umfangsfläche des Gleitlagerrings 5 sind. Der Gleitlagerring 5 weist damit eine glatte, zylindrische Umfangsfläche als Gleitfläche auf. Anstatt Permanentmagnete 8 kann der Rotor 6 auch Pole aufweisen, wobei in Zwischenräumen zwischen den Polen nicht magnetisches Material angeordnet ist, so dass der Rotor eine glatte Umfangsfläche als Gleitfläche aufweist (nicht dargestellt). Es ist auch möglich, das Hohlrad 2 der Innenzahnradpumpe 1 selbst als Rotor des Elektromotors 7 auszubilden und zu diesem Zweck mit Permanentmagneten am Umfang zu versehen oder mit Polen am Umfang auszubilden (nicht dargestellt).
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Der Gleitlagerring 5 bzw. Rotor 6 ist in einer Lagerbuchse 9 aus einem magnetisch nicht leitenden Material drehbar gleitgelagert, die in eine Hülse 10 aus ebenfalls magnetisch nicht leitendem Material eingepresst ist. Die Hülse 10 ist auf einer Stirnseite geschlossen und weist an einer offenen Stirnseite einen nach außen abstehenden Flansch 11 zu einer abdichtenden Befestigung an einem noch zu erläuternden Hydraulikblock 12 auf. Die Hülse 10 umschließt die Innenzahnradpumpe 1 einschließlich des Gleitlagerrings 5 des Hohlrads 12 der zugleich den Rotor 6 des Elektromotors 7 bildet, am Umfang und auf einer dem Hydraulikblock 12 abgewandten Stirnseite.
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Ein ringförmiger Stator 13 des Hohlwellen-Elektromotors 7 umschließt die Hülse 10 mit der in ihr angeordneten Innenzahnradpumpe 1 konzentrisch, Spulen 14 des Stators 13 sind über einen Umfang verteilt um die Hülse 10 herum angeordnet. Der Elektromotor 7 einschließlich seines Stators 13 und die Innenzahnradpumpe 1 sind von einer weiteren Hülse umschlossen, die ein Gehäuse 15 des Elektromotors 7 und der Innenzahnradpumpe 1 bildet. Das Gehäuse 15 ist ebenfalls an dem Hydraulikblock 12 angebracht und auf einer dem Hydraulikblock 12 abgewandten Seite geschlossen. Zusammen können der Elektromotor 7 und die Innenzahnradpumpe 1 auch als Pumpenaggregat aufgefasst werden. Die Hülse 10 trennt den Stator 13 hydraulisch von der Innenzahnradpumpe 1, d. h. die Hülse 10 verhindert, dass mit der Innnenzahnradpumpe 1 gefördertes Fluid, in der Ausführungsform Bremsflüssigkeit, zum Stator 13 gelangt.
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Die Innenzahnradpumpe 1 ist als Hydropumpe zu einer Bremsdruckerzeugung in einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, wobei sie in einer solchen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage oder auch in einer anderen, beispielsweise Muskel- oder Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlage zu einer Schlupfregelung Verwendung finden kann. In Schlupfregelungen werden Hydropumpen auch als Rückförderpumpen bezeichnet.
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An Seiten des Hohlrads 2 und des Ritzels 3 weist die Innenzahnradpumpe 1 axial bewegliche Druckplatten 16 auf. Die Druckplatten 16 weisen an ihren dem Hohlrad 3 und dem Ritzel 3 abgewandten Außenseiten Vertiefungen als Druckfelder 17 auf, die von einem Druck an einem Auslass der Innenzahnradpumpe 1 beaufschlagt sind. Dadurch werden die Druckplatten 16 in Anlage an die Seiten des Hohlrads 2 und des Ritzels 3 beaufschlagt und dichten das Hohlrad 2 und das Ritzel 3 seitlich ab. Die Druckplatten 16 liegen nach Art von Gleitlagern an den Seiten des Hohlrads 2 und des Ritzels 3 an, so dass das Hohlrad 2 und das Ritzel 3 zwischen den drehfesten Druckplatten 16 drehbar sind.
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Die Innenzahnradpumpe 1 und der Elektromotor 7 sind an einer Flachseite des Hydraulikblocks 12 angebracht, die hier als Motorseite 18 bezeichnet wird. Durch eine umlaufende Verstemmung 19 des Hydraulikblocks 12 ist die Hülse 10 abgedichtet am Hydraulikblock 12 befestigt.
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Der Hydraulikblock 12 ist ein flacher, quaderförmiger Klotz aus einer Aluminiumlegierung, der zu einer mechanischen Befestigung und hydraulischen Verschaltung, nicht dargestellter hydraulischer Bauelemente einer Bremskraft- und/oder Schlupfregelung wie Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern, Rückschlagventile und Drucksensoren dient. Er weist eine im Wesentlichen kartesische Verbohrung auf, durch die Aufnahmen zur mechanischen Befestigung der hydraulischen Bauelemente und Leitungen zu deren hydraulischer Verschaltung gebildet sind. Kartesisch bedeutet, dass die Bohrungen parallel oder rechtwinklig zueinander und zu Kanten und Flächen des Hydraulikblocks 12 verlaufen. Schrägbohrungen sind allerdings nicht ausgeschlossen. Die Aufnahmen für die hydraulischen Bauelemente sind typischerweise durchmessergestufte Sacklöcher. Solche Hydraulikblöcke 12 sind von Schlupfregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen bekannt und sollen hier nicht weiter erläutert werden. Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen der Schlupfregelung und der Innenzahnradpumpe 1 mit dem Elektromotor 7 kann der Hydraulikblock 12 auch als Hydraulikaggregat bezeichnet werden und bildet ein Kernstück einer Bremskraft- und/oder Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
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In der dargestellten Ausführungsform weist der Hydraulikblock 12 zwei Pumpenanschlussbohrungen 20 für die Innenzahnradpumpe 1 auf, die zwischen der Welle 4 und dem Gleitlagerring 5 an der Motorseite 18 des Hydraulikblocks 12 münden. Eine der beiden Pumpenanschlussbohrungen 20 mündet in das Druckfeld 17 der Druckplatte 16, die zwischen dem Hohlrad 2 und dem Ritzel 3 auf der einen und dem Hydraulikblock 12 auf der anderen Seite angeordnet ist. Vom Druckfeld 16 führt ein Durchgangsloch 21 durch die Druckplatte 16 in einen Pumpenraum 22 zwischen dem Hohlrad 2 und dem Ritzel 3 der Innenzahnradpumpe 1. Die in das Druckfeld 17 mündende Pumpenanschlussbohrung 20 im Hydraulikblock 12 bildet einen Pumpenauslass, sie kommuniziert mit einer Druckseite der Innenzahnradpumpe 1. Durch die andere Druckplatte 16 auf der dem Hydraulikblock 12 abgewandten Seite des Hohlrads 2 und des Ritzels 3 führt ebenfalls ein Durchgangsloch 21 in das Druckfeld 17, so dass auch dieses Druckfeld 17 druckbeaufschlagt ist.
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Die andere Pumpenanschlussbohrung im Hydraulikblock 12 befindet sich außerhalb der Schnittebene und ist deswegen in der Zeichnung nicht sichtbar.
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Sie führt entweder an der Druckplatte 16 vorbei zu einer Saugseite der Innenzahnradpumpe 1, wenn die Druckplatte 16 nur eine Teilkreisfläche einnimmt, oder die Druckplatte 16 weist auch für die den Pumpenauslass bildende Pumpenanschlussbohrung ein Durchgangsloch auf.
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In dem Hydraulikblock 12 ist eine Zylinderbohrung 23 für die Aufnahme eines nicht dargestellten Hauptbremszylinders angebracht. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird bzw. ist der Hauptbremszylinder also in den Hydraulikblock 12 integriert. Die Innenzahnradpumpe 1 mit dem Elektromotor 7 und der Hydraulikblock 12 sind für eine hydraulische, schlupfgeregelte Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Allerdings ist auch eine Verwendung für eine andere, beispielsweise Muskel- oder Hilfskraftfahrzeugbremsanlage möglich. Bei solchen Bremsanlagen ist der Hauptbremszylinder typischerweise nicht in den Hydraulikblock 12 integriert, sondern ein separates Bauteil, an das der Hydraulikblock 12 durch Bremsleitungen angeschlossen ist (nicht dargestellt).
