DE102015112664C5 - Zahnringpumpe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe mit einem in einem umgebenden, einen Fluideinlass (20) sowie einen Fluidauslass (22) für zu förderndes Fluid anbietenden Pumpengehäuse (10) bezogen auf eine Pumpenlängsachse exzentrisch gelagerten Zahnring (12) als innenverzahntes Hohlrad,der von einem bezogen auf die Pumpenlängsachse zentrisch gelagerten, im Inneren des Zahnrings abrollenden Zahnrads (16) angetrieben wird,wobei zwischen dem Zahnrad und dem Zahnring ein die Fluidförderung bewirkender veränderlicher Volumenraum (18) ausgebildet ist,wobei radial benachbart eines bezogen auf die Pumpenlängsachse querschnittlich aufgespannten Öffnungsbereichs des Fluidauslasses das den Zahnrad umschließende Pumpengehäuse eine sich entlang eines vorbestimmten Ringbogens erstreckende radiale Aufweitung (30), insbesondere einen entlang des Ringbogens umlaufenden Radialspalt, in einem Gleitlagerabschnitt (28) für den Zahnring ausbildet,wobei die Aufweitung (30) mit dem Fluidauslass (22) so Fluiddruck-Wirkverbindung steht, insbesondere zum Fluidauslass fluidflusswirksam geöffnet ist, dass Fluid in der Aufweitung eine Druckkraft auf den Zahnring im Bereich des Ringsbogens ausüben kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer derartigen Zahnringpumpe.
  • Gattungsgemäße Zahnringpumpen sind als aus dem Stand der Technik allgemein bekannt vorauszusetzen. Bei diesem Förderprinzip treibt ein inneres, mittig und auf einer Pumpenwelle (welche typischerweise entlang der Pumpenlängsachse verläuft) zentrisch gelagertes Zahnrad (auch: Zahnritzel) einen äußeren, exzentrisch gelagerten Zahnring an, welcher in der Art eines innenverzahnten Hohlrades ausgebildet ist und, gegenüber dem inneren Zahnrad, mindestens eine um 1 erhöhte Zahnzahl besitzt.
  • Ein Fluideinlass sowie ein Fluidauslass für durch die Zahnringpumpe zu förderndes Fluid werden beim Zusammenwirken von Zahnrad und Zahnring in Form eines variablen Druckraums miteinander verbunden, wobei die sich in der Pumpe durch das Zusammenwirken der Räder bildenden verkleinernden und vergrößernden Räume die Saug- bzw. Förderwirkung erzeugen.
  • Derartige, als allgemein und gattungsbildend bekannt vorausgesetzte Zahnringpumpen haben sich im praktischen Einsatz durch Laufruhe, geringe Geräuschentwicklung und hohe erzielbare Pumpendrücke bewährt, wobei insbesondere ein Einsatz im Kraftfahrzeugkontext als Getriebeölpumpe, insbesondere elektromotorisch angetriebene Getriebeöl-Zusatzpumpe, ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist.
  • Da gemäß der beschriebenen generischen Struktur einer Zahnringpumpe sowohl die (das innere Zahnrad tragende) Pumpenwelle, als auch der innenverzahnte Zahnring (Hohlrad) durch Gleitlagerung im Pumpengehäuse gelagert sind, bestimmt das Gleit- bzw. Reibverhalten dieser Gleitlager die hydraulisch-mechanischen Verluste bzw. das effizienzbegrenzende Reibmoment einer solchen Pumpe. Dabei sind diese Reibverluste eines Gleitlagers im Wesentlichen abhängig von Art und Dimension des Lagerspalts, einer Viskosität des geförderten Öls (als typischem zu förderndem Fluid) und einer Betriebsdrehzahl. Abhängig von diesen Parametern und einer jeweiligen Betriebssituation befindet sich ein Gleitlager in einer solchen Pumpe entweder im Bereich der sogenannten Festkörperreibung oder der sogenannten Flüssigkeitsreibung; möglich sind auch Mischformen dieser beiden Reibungszustände. Dabei neigen Gleitlagerungen im vorliegenden technischen Kontext insbesondere bei niedriger Drehzahl und hohen ÖItemperaturen sowie bei steigenden Drücken, wie sie typisch für den exemplarisch beschriebenen Einsatzkontext als Getriebeöl-(Hilfs-) Pumpe sind, eher zur Festkörperreibung, wobei hier das (effizienzsenkende und potenziell materialschädliche und damit verschleißfördernde) Reibverhalten von zusätzlichen Parametern wie Oberflächenrauheiten der zueinander gleitenden Oberflächen, Materialauswahl und Materialpaarung, Maßtoleranzen oder dgl. abhängt.
  • Ein solches Reibungsverhalten erfordert zusätzliche Pumpenleistung, im Wesentlichen bestimmt durch ein erforderliches stärkeres Drehmoment und verlangt dann nach größerer Dimensionierung einer gattungsgemäßen Zahnringpumpe für den vorgesehenen Einsatzzweck, was wiederum, etwa im exemplarischen Einsatzkontext der Kraftfahrzeugtechnologie, häufig an Grenzen in der Einbausituation und bei Fertigungskosten stößt.
  • Gerade im exemplarisch beschriebenen Einsatzgebiet als unterstützende Getriebeölpumpe, nämlich angetrieben durch einen eigens zugeordneten Elektromotor und damit unabhängig etwa von einem Kurbelwellen-/Zahnriemenantrieb eines zugeordneten Verbrennungsmotors, haben sich gattungemäße Pumpenprinzipien bewährt, auch vor dem technischen Hintergrund einer Sicherstellung der Getriebeölförderung, selbst wenn für die typischerweise zusätzlich vorhandene Hauptgetriebeölpumpe in einem Motorstillstand-Betriebszustand des Verbrennungsmotors mangels Antriebsmoment keine Antriebs- und Förderleistung mehr erreichbar ist. Hinzu kommt eine prinzipiell mögliche vorteilhafte Eigenschaft einer derartigen Konfiguration, dass eine elektrische Leistungsaufnahme des der gattungsgemäßen Zahnringpumpe zuzuordnenden Elektromotors im Idealfall der Pumpenleistung entspricht, mit anderen Worten, durch Messung etwa eines Elektromotor-Ankerstroms auf Leistungsparameter der Pumpe, eingeschlossen Drehmoment und (ausgangsseitiger Fluiddruck), geschlossen werden könnte. Allerdings überdecken die vorstehend diskutierten nachteiligen Reibeffekte der Festkörperreibung gerade bei den im Einsatzkontext der ergänzenden Getriebeölförderung herrschenden vergleichsweise niedrigen Zahnrad-Umdrehungszahlen diesen Effekt, so dass aufgrund dann einer schlecht beherrschbaren Komplexität der verschiedenen, die Reibung und damit die Pumpeneffizienz beeinflussenden Faktoren keine zuverlässige Feststellung aktueller Pumpenleistung lediglich durch Erfassung der elektrischen Betriebsdaten des Antriebsmotors möglich ist. Dies führt dann häufig dazu, dass, mit entsprechendem zusätzlichem Aufwand, ein ausgangsseitiger Drucksensor oder dgl. Aggregate der Zahnringpumpe zugeordnet und in den zugehörigen Teil des Getriebeölförderkreislaufs eingeschleift werden.
  • Aus der EP 0 231 429 B1 ist eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt, wobei diese Vorrichtung zusätzlich in einem den Zahnring umgebenden Exzenterring aus federfähigem Material Drucktaschen aufweist.
  • Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße, bekannte Zahnringpumpe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf ein verbessertes Gleitlagerungsverhalten der angetriebenen bzw. drehenden Baugruppen im Pumpengehäuse zu verbessern, dabei nachteilige Festkörperreibung zu verhindern bzw. zu vermindern, damit Verschleiß und Drehmoment zu verringern sowie Pumpenwirkungsgrad zu erhöhen, insbesondere mit dem Zweck, eine Zahnringpumpe für Anwendungen als Getriebeöl-Förderpumpe kompakter, störungsunempfindlicher und leistungsstärker zu gestalten. Dabei soll insbesondere die Voraussetzung dafür geschaffen werden, dass über einen weiten Pumpendrehzahlbereich (der dem Zahnrad zugeordneten Pumpenwelle) ein das Zahnrad bevorzugt antreibender Elektromotor mit seinen elektrischen Eigenschaften, insbesondere seiner elektrischen Antriebs-Stromaufnahme, eine zuverlässige Basis für ein Ableiten eines pumpendrehmoment- und/oder - leistungsproportionalen Signals der Zahnringspumpe anbietet, insbesondere mit dem Zweck, eine zusätzliche, gesonderte Drucksensorik, etwa für einen ausgangsseitigen Pumpendruck des geförderten Fluids, unnötig zu machen.
  • Die Aufgabe wird durch die Zahnringpumpe nach dem Hauptanspruch gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weiterhin wird Schutz im Rahmen der Erfindung für eine Verwendung einer solchen Zahnringpumpe als Getriebehilfspumpe für einen Getriebeschmiermittelkreislauf, ergänzend oder alternativ zur hydraulischen Druckerzeugung von Aggregaten wie einer mit dem Fluid zu befüllenden Kupplung oder Parkbremse, eines Verbrennungsmotorfahrzeuges beansprucht, wobei dieser Zahnringpumpe dann, wie auch im Rahmen eines erfindungsgemäß beanspruchten Systems mit der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe, ein Antriebs-Elektromotor zugeordnet wird, dem dann, vorteilhaft weiterbildend, Stromerfassungsmittel oder dgl. elektrische Leistungserfassungsmittel so zugeordnet bzw. vorgeschaltet sind, dass deren Ausgangssignal Grundlage für eine drehmoment- und/oder pumpendruckproportionale Signalerzeugung für das Betriebsverhalten der Zahnringpumpe sein kann.
  • In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist zunächst radial benachbart eines (bezogen auf die Pumpenlängsachse, also die Pumpenwelle) querschnittlich aufgespannten Öffnungsbereichs eines Fluidauslasses eine sich entlang eines vorbestimmten Ringbogens erstreckende radiale Aufweitung im Pumpengehäuse ausgebildet, genauer gesagt in einem den Zahnring umschließenden Teil des Gleitlagerungsbereichs im Pumpengehäuse. Diese radiale Aufweitung, welche insbesondere entlang eines vorbestimmten Ringbogens, insoweit entsprechend eines querschnittlichen, diesem Bogen entsprechenden Winkelbereichs, verläuft, ist bevorzugt in der Art eines entlang des Ringbogens umlaufenden Radialspaltes ausgestaltet, so dass entlang des Ringbogens das den Zahnring zum Ausbilden der Gleitlagerung umschließende Gehäuse partiell spaltartig aufgeweitet ist. Weiterhin erfindungsgemäß ist diese Aufweitung zum Fluidauslass fluiddruckwirksam geöffnet, mit der Wirkung, dass ein Fluiddruck im Fluidauslass der Zahnringpumpe in die Aufweitung und damit, entsprechend das Gleitlagerverhalten beeinflussend, randseitig auf den Zahnring gebracht wird.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft liegt dieser erfindungsgemäßen Maßnahme zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass für die aufgabengemäße Effizienzsteigerung und Reibungsveminderung der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe die Gleitlagerung zwischen dem Zahnring (Hohlrad) und dem diesen umgebenden Pumpengehäuse wesentlich kritischer ist als die Lagerung des innen abrollenden Zahnrades ist. Insoweit optimiert die erfindungsgemäße spaltartige Aufweitung das Gleitlagerverhalten des Zahnrings radial nach außen, durch eine konstruktiv einfache Öffnung zum (mit dem Pumpendruck zu beaufschlagenden bzw. einen Gegendruck für das Fluid anbietenden) Fluidauslass.
  • Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, dass sich diese Maßnahme besonders für den bevorzugten Einsatzkontext der (Getriebe-) Ölförderung von Getriebeöl als Fluid auf hohen Betriebstemperaturen anbietet; im bevorzugten Kraftfahrzeug- und Verbrennungsmotorkontext kann dabei ein maximaler bevorzugter Pumpendruck im Fluidauslass - relativ niedrige - 20bar als Maximaldruck erreichen, wobei weiter bevorzugt ein Betriebsbereich zwischen 3 und 20bar günstig ist, um die beschriebenen Vorteile der Erfindung zu realisieren. Gleichermaßen ermöglicht es die Erfindung, die Vorteile im Hinblick auf Effizienz, Reibungsverminderung und Betriebssicherheit bei - relativ niedrigen - Drehzahlen des Zahnrades von weniger als 2000 min zu realisieren, wiederum in Verbindung mit - relativ hohen - Fluidbetriebstemperaturen, insbesondere Öltemperaturen oberhalb von 60 °C, weiter bevorzugt oberhalb von 90 °C, als jeweils maximaler Betriebstemperatur.
  • Konstruktiv vorteilhaft und in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist zunächst die erfindungsgemäße, um den vorbestimmten Ringbogen radial umlaufende Aufweitung taschenartig in einem Gehäusematerial des Pumpengehäuses ausgebildet, etwa bevorzugt durch ein Aus- bzw. Auffräsen des Lagerbereichs für den Zahnring. Dabei hat es sich weiter bevorzugt als vorteilhaft herausgestellt, entlang des Ringbogens in radialer Richtung ein i.W. konstantes Spaltmaß (konstante radiale Erstreckung) als Taschentiefe vorzusehen. Im Rahmen praktisch relevanter Ausgestaltungen der Erfindung kann dabei der Ringbogen, also der querschnittliche Bogenbereich, entlang dessen die Aufweitung am Umfangsrand der Lagerung des Zahnrings im Gehäuse vorgesehen ist, zwischen 5° und 120° betragen, wobei bevorzugte Winkelbereichswerte zwischen 5° und 30° liegen.
  • Im Hinblick auf eine winkelmäßige Positionierung relativ zum Öffnungsbereich des Fluidauslasses im Pumpengehäuse ist es dabei bevorzugt, eine winkelmäßige Überdeckung zwischen dem Fluidauslass und dem Ringbogen von mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 80% des Ringbogens, vorzusehen.
  • Wiederum in herstellungstechnisch einfacher und damit in für eine mögliche Großserienfertigung günstiger Weise ist die erfindungsgemäße radiale Aufweitung durch einen nut- oder kanalartigen Durchbruch im Pumpengehäuse zum Fluidauslass geöffnet und damit mit diesem in der erfindungsgemäßen Weise fluid- und druckwirksam verbunden. Dabei liegt es im Rahmen des fachmännischen Gestaltens, die Dimensionen einer derartigen Nut bzw. eines solchen Kanals so zu wählen, dass kein signifikanter Druckabfall entlang dieser Verbindung auftritt, vielmehr, zum Zweck der Optimierung der hydrostatischen Entlastung der Gleitlagerung des Zahnrings durch die vorliegende Erfindung, eine möglichst weitgehende Druckankopplung und ein Druckausgleich an die Druckverhältnisse im Fluidauslass ermöglicht wird. Gleichwohl sind von der vorliegenden Erfindung technische Maßnahmen nicht ausgeschlossen, welche durch geeignete Ausgestaltung etwa des weiterbildungsgemäßen nut- oder kanalartigen Durchbruchs gezielt Druckabfälle oder dgl. Effekte für die in der erfindungsgemäßen Aufweitung herzustellenden Druckverhältnisse vorsehen.
  • Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (best mode) ist weiterbildungsgemäß radial benachbart eines bezogen auf die Pumpenlängsachse querschnittlich aufgespannten Öffnungsbereichs des Fluideinlasses ein bevorzugt als Bohrung ausgestalteter Durchbruch vorgesehen, welcher sich von einem dem Zahnrad umfangsseitig lagernden Innenwandabschnitt des Pumpengehäuses zum Fluideinlass erstreckt.
  • In der Art einer Spülbohrung ermöglicht dieser Durchbruch eine weitere Optimierung der Fluid- bzw. Druckverhältnisse im den Zahnring umgebenden Gleitlager, nämlich dadurch, dass ggf. überschüssiges Fluid durch diese Bohrung in den Fluideinlassbereich des Pumpengehäuses zurückgeführt bzw. ausgestoßen werden kann und die Gleitlagereigenschaften damit weiter optimiert.
  • Der Umstand, dass weiterbildungsgemäß dieser Durchbruch zum Fluideinlass ausgebildet ist, führt dann regelmäßig dazu, dass querschnittlich und damit in der Umfangsrichtung des Zahnrings bzw. des diesen umschließenden Lagers im Pumpengehäuse die weiterbildungsgemäße Spülbohrung von der radialen Aufweitung winkelmäßig beabstandet ist.
  • Ein entsprechend der Erfindung sowie der beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen anhand der Unteransprüche ausgebildete Zahnringpumpe reduziert signifikant die eingangs zum Stand der Technik diskutierte nachteilige Festkörperreibung; vielmehr erreicht die in der erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß weiterbildenden Weise ausgestaltete Zahnringpumpe selbst bei den weiterbildungsgemäßen niedrigen Pumpendrehzahlen und/oder weiterbildungsgemäßen hohen Fluid-(ÖI-) Temperaturen und/oder weiterbildungsgemäßem Pumpendruck den vorteilhaften Betriebsmodus der Flüssigkeitsreibung, mit den vorteilhaften Auswirkungen auf eine Verschleißarmut, damit verbunden hohe Systemlebensdauer und Betriebssicherheit.
  • Weitere vorteilhafte Konsequenz, welche Gegenstand des erfindungsgemäßen Systems bestehend aus erfindungsgemäßer Zahnringpumpe und den dieser zugeordneten elektromotorischen Antriebsmitteln für einen Antrieb des Zahnrades ist, dass elektrische Leistungsaufnahmegrößen dieser elektromotorischen Antriebsmittel, etwa ein anliegender Ankerstrom des Elektromotors, als einfach zu erfassende Messgröße zuverlässige Grundlage für eine Ableitung von Pumpenleistungs- bzw. Pumpenbetriebsparametern wie etwa eines ausgangsseitigen Pumpendrucks ist, ohne dass - gerade für den bevorzugten Anwendungskontext des Getriebeschmiermittelkreislaufs bzw. der hydraulischen Aktuierung von Aggregaten eines Verbrennungsmotorfahrzeugs günstig - zusätzlicher Aufwand für einen separaten Drucksensor oder dgl. betrieben werden muss. Damit eignet sich dann die vorliegende Erfindung in besonderer Weise für diesen bevorzugten Einsatzkontext, ist jedoch nicht auf dieses technische Anwendungsgebiet beschränkt. Vielmehr lässt sich die Zahnringpumpe der vorliegenden Erfindung auch in jedem anderen Einsatzkontext erfindungsgemäß nutzen, bei welchem vorteilhaft verminderte Verschleiß- und Reibungseigenschaften bereits bei niedrigen Pumpendrehzahlen, ggf. in Verbindung mit hohen Fluidtemperaturen und niedrigen Pumpendrücken, von Vorteil sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
    • 1 eine Perspektivansicht auf die Zahnringpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit teilweise geöffnetem Pumpengehäuse zum Ermöglichen einer Ansicht des innenliegend exzentrisch gelagerten Zahnrings im Zusammenwirken mit dem darin abrollenden Zahnrad;
    • 2 eine Draufsicht auf den ein Gleitlager für den Zahnring ausbildenden Abschnitt des Pumpengehäuses mit freigelegtem Fluideinlass sowie Fluidauslass;
    • 3 eine Perspektivansicht analog 1 des die Gleitlagerung anbietenden Pumpengehäuses mit entferntem Zahnring bzw. Zahnrad und
    • 4 und 5 eine schematische Draufsicht (4) bzw. eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 4 (5) der Gehäusegeometrie zum Illustrieren von Anordnung und Ausgestaltung des kanalartigen Verbindungsabschnitts zwischen Fluidauslass und radial umlaufender spaltartiger Gehäuseerweiterung einerseits und Spülöffnung zum Fluideinlass andererseits.
  • In ansonsten bekannter Weise zeigt die (mit abgenommenem Pumpengehäusedeckel und damit geöffnet gezeigte) Perspektivansicht der 1 ein Pumpengehäuse 10 einer Zahnringpumpe, in welchem, als Gleitlagerung, ein als innenverzahnter Hohlring ausgestalteter Zahnring 12 exzentrisch gelagert ist. Ein auf einer Pumpenwelle 14 (insoweit entsprechend einer Pumpenlängsachse) befestigtes Zahnrad 16 mit einer gegenüber der Innenverzahnung des Zahnrings 12 um 1 verringerten Zahnzahl läuft in der in 1 gezeigten Weise entlang der Innenverzahnung des Zahnrings ab, treibt diesen damit an und erzeugt so in ansonsten bekannter Weise entsprechend dem Prinzip der Zahnringpumpe umlaufende Druck- bzw. Fördervolumina 18 zwischen den Verzahnungen. Hierzu lässt die Stirnansicht der 2 mit entfernt gezeigtem Zahnring 18 bzw. Zahnrad 16 die Positionierung eines Fluideinlasses 20 bzw. Fluidauslasses 22 in einem in 2 freigelegt gezeigten Boden 24 des Gehäuses 10 erkennen, zwischen welchen dann die variablen, umlaufenden Volumina 18 die Fluidförderung bewirken.
  • Konkret handelt es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Getriebeölpumpe, die, in einer Funktion als Getriebeölhilfspumpe für einen Schmiermittelkreislauf in einem einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor zugeordneten Getriebe, separat von einer Kurbelwellen-/Keilriemen-Antriebsstruktur von einem eigens zugeordneten Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben ist und damit insbesondere auch von einem Verbrennungsmotorbetrieb bzw. dessen Drehzahl unabhängig ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel würde (wiederum in ansonsten bekannter Weise) der Elektromotor die Pumpenwelle 14 antreiben und dann eintretendes, zu förderndes Getriebeöl durch die beschriebene Anordnung bis zum Auslass 20 und einem nachgeordneten Auslassstutzen 26 gefördert und dann abgeleitet werden. Im beschriebenen Kontext ist dabei eine typische Drehzahl der Pumpenwelle 14 bzw. des darauf sitzenden Zahnrades im Bereich zwischen 50 und 5500 U/min, bei einem typischen auslassseitigen Pumpen- und Förderdruck von kleiner als 20bar. Der Außendurchmesser des Zahnrings 12 beträgt 38 mm. Ein bevorzugter maximaler Druckbereich für den vorliegenden bevorzugten Einsatz als Getriebeölpumpe liegt im Bereich zwischen 3,5 und 10bar, bei üblichen, maximalen Getriebeöltemperaturen, im Bereich zwischen 140° und 0°C.
  • Die 3 bis 5 verdeutlichen zusätzlich, wie insbesondere die Gleitlagerung zwischen dem Zahnring 12 und dem radial umgebenden Gehäuseabschnitt 10, in Form eines hohlzylindrischen Innenringabschnitts bzw. Innenwandabschnitts 28 ausgestaltet ist. Erkennbar ist, wie in etwa mittig gegenüberliegend des querschnittlichen Bogenverlaufs des Fluidauslasses 22 in 2 eine radiale Aufweitung 30 in Form einer in die Innenwand 28 eingebrachten, sich selbst entlang eines Bogenverlaufs erstreckenden Tasche vorgesehen ist, wobei diese Tasche 30 durch einen in den 2 bis 5 erkennbaren Kanalabschnitt 32, zum Pumpenauslass geöffnet ist, so dass ein dort herrschender Fluiddruck (bzw. Gegendruck) mittels des Kanalabschnitts 32 dafür sorgt, dass ausgangsseitiges Fluid im Auslass 22 in den Taschenabschnitt 30 eintritt und dort, entsprechend dem auslassseitgen Fluiddruck, einen die Gleitlagerung des Zahnrings im umgebenden Wandabschnitt 28 beeinflussende (Gegen-) Druckwirkung ausübt. Konkret wird durch diese Maßnahme erreicht, dass ein durch die Zahnring-Zahnrad-Anordnung und deren Geometrie relativ zum Fluid-Ein- und -Auslass bedingter Lagerdruck, insbesondere im Bereich der Tasche 32 ausgeglichen wird: Dieser führt nämlich ansonsten zu einem nachteiligen Festkörperreiben der beteiligen Oberflächen, was in der eingangs beschriebenen Art neben Verschleiß- und negativen Wirkungsgradeffekten, insbesondere auch eine unmittelbare Zuordnung eines die Pumpenwelle 14 antreibenden (Elektromotor-) Antriebsdrehmoments zu einem Pumpendruck bzw. Pumpendrehmoment erschwert. Die Erfindung in Form der exemplarisch gezeigten, radial aufgeweiteten Tasche, welche im beschriebenen Ausführungsbeispiel bei einem Innendurchmesser der Lagerwand von 38 mm typischerweise sich entlang des Taschenbogens von 5° bis 30°, erstreckend, um 0,5 mm aufgeweitet ist, bewirkt eine Veränderung des Gleitlagerverhaltens des Zahnrings hin zu einer gewünschten Flüssigkeitslagerung, mit den eingangs diskutierten vorteilhaften Effekten.
  • Zusätzlich zeigen die 2 bis 5 in Form einer querschnittlich in einem Winkel von ca. 120° bezogen auf den Kanal 32 bzw. die Tasche 30 angeordneten Bohrung 34, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine den inneren Mantelbereich 28 erreichende Spülbohrung realisiert ist, welche, vgl. insbesondere die Ansichten der 4, 5, einen Fluidausgleich zum Fluideinlass 20 schafft. Zweck dieser vorteilhaften weiterbildenden Maßnahme ist, dass sich im Bereich der Bohrung 34 im Pumpenbetrieb sammelndes Fluid einfach in den (Niederdruck-) Fluideinlass abfließen bzw. austreten kann.

Claims (10)

  1. Zahnringpumpe mit einem in einem umgebenden, einen Fluideinlass (20) sowie einen Fluidauslass (22) für zu förderndes Fluid anbietenden Pumpengehäuse (10) bezogen auf eine Pumpenlängsachse exzentrisch gelagerten Zahnring (12) als innenverzahntes Hohlrad, der von einem bezogen auf die Pumpenlängsachse zentrisch gelagerten, im Inneren des Zahnrings (12) abrollenden Zahnrad (16) angetrieben wird, wobei zwischen dem Zahnrad (16) und dem Zahnring (12) ein die Fluidförderung bewirkender veränderlicher Volumenraum (18) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial benachbart eines bezogen auf die Pumpenfängsachse querschnittlich aufgespannten Öffnungsbereichs des Fluidauslasses (22) das das Zahnrad (16) umschließende Pumpengehäuse (10) eine sich entlang eines vorbestimmten Ringbogens erstreckende radiale Aufweitung (30) in Form einer in eine Innenwand (28) des Pumpengehäuses (10) eingebrachten Tasche in einem Gehäusematerial des Pumpengehäuses (10), insbesondere einen entlang des Ringbogens umlaufenden Radialspalt, in einem Gleitlagerabschnitt (28) für den Zahnring (12) ausbildet, wobei die Aufweitung (30) mit dem Fluidauslass (22) durch einen nut- oder kanalartigen Durchbruch (32) im Pumpengehäuse (10) so in Fluiddruck-Wirkverbindung steht und zum Fluidauslass (22) fluidflusswirksam geöffnet ist, dass Fluid in der Aufweitung (30) eine Druckkraft auf den Zahnring (12) im Bereich des Ringbogens ausüben kann, wobei radial benachbart eines bezogen auf die Pumpenlängsachse querschnittlich aufgespannten Öffnungsbereichs des Fluideinlasses (20) in dem Pumpengehäuse (10) ein als Spülbohrung wirkender Durchbruch (34) von einem den Zahnring (12) umfangsseitig lagernden Innenwandabschnitt (28) des Pumpengehäuses (10) zum Fluideinlass (20) ausgebildet ist, so dass Fluid von dem Innenwandabschnitt (28) zu dem Fluideinlass (20) durch den als Spülbohrung wirkenden Durchbruch (34) zurückgeführt werden kann.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Aufweitung (30) als entlang des Ringbogens umlaufende Tasche (30) ausgebildet ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (30) entlang des Ringbogens eine i.W. konstante radiale Erstreckung als Taschentiefe aufweist.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbogen sich um einen Umfangswinkel zwischen 5° und 120°, bevorzugt zwischen 5° und 30° erstreckt, wobei der Öffnungsbereich des Fluidauslasses (22) parallel zum Ringbogen mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80% des Ringbogens überdeckt.
  5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nut- bzw. kanalartige Durchbruch (32) sich zumindest abschnittweise radial bezogen auf die Pumpenlängsachse erstreckt.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnringpumpe zum Fördern von Öl, insbesondere Getriebeöl für ein einem Verbrennungsmotor zugeordnetes Getriebe, ausgebildet ist und für einen maximalen Pumpendruck im Fluidauslass von weniger als 20bar, bevorzugt zwischen 3bar und weniger als 20bar, und/oder für eine Drehzahl des Zahnrads von weniger als 5500 U/min und/oder für eine maximale Öltemperatur oberhalb von 60 °C, insbesondere oberhalb von 90 °C, dimensioniert und bemessen ist.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnringpumpe mit elektromotorischen Antriebsmitteln für einen Antrieb des Zahnrades (16) versehen oder versehbar ist.
  8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass den elektromotorischen Antriebsmitteln Stromerfassungsmittel, insbesondere Ankerstromerfassungsmittel, für einen Betriebsstrom der Antriebsmittel so zugeordnet sind, dass aus einem von den Stromerfassungsmitteln erzeugten Stromerfassungssignal ein zumindest bereichsweise drehmoment- und/oder pumpendruckproportionales elektronische Drucksignal erzeugt wird oder erzeugbar ist.
  9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Drucksignal von einer der Zahnringpumpe zugeordneten Pumpendruckregeleinheit für den Fluiddruck im Fluidauslass verarbeitet wird.
  10. Verwendung der Zahnringpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Schmiermittelhilfspumpe für einen Getriebeschmiermittelkreislauf eines Verbrennungsmotorgetriebes oder ein mit Hydraulikdruck zu beaufschlagendes Aggregat eines Kraftfahrzeugs, wobei dem Getriebeschmiermittelkreislauf bzw. dem Aggregat keine gesonderten Schmiermitteldrucksensormittel zugeordnet sind.
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