DE102017112699A1

DE102017112699A1 - Außenzahnradpumpe

Info

Publication number: DE102017112699A1
Application number: DE102017112699.6A
Authority: DE
Inventors: Sven Peters; Andreas Scheidemann; Thomas Wahl; Fabian Eisele; Lothar Preisler
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Zahnradpumpe, insbesondere eine Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Pumpengehäuse, einer von dem Pumpengehäuse gebildeten oder umgebenen Zahnradkammer, einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe und einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe. Die Zahnradpumpe umfasst weiterhin ein erstes und wenigstens ein zweites Zahnrad, die drehbar in der Zahnradkammer angeordnet sind und die miteinander kämmen. Zumindest eine Stirnwand der Zahnradkammer, die einer Stirnwand eines der Zahnräder zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit diesem Zahnrad einen axialen Dichtspalt bildet, weist eine Einlassvertiefung an der Saugseite und eine Auslassvertiefung an der Druckseite auf. Die Stirnwand kann weiterhin einen Trennsteg umfassen, der zumindest die Einlassvertiefung von der Auslassvertiefung trennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere eine Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Pumpengehäuse, einer von dem Pumpengehäuse gebildeten oder umgebenen Zahnradkammer, einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe und einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe. Die Zahnradpumpe umfasst weiterhin ein erstes und wenigstens ein zweites Zahnrad, die drehbar in der Zahnradkammer angeordnet sind und die miteinander kämmen. Zumindest eine Stirnwand der Zahnradkammer, die einer Stirnwand eines der Zahnräder zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit diesem Zahnrad einen axialen Dichtspalt bildet, weist eine Einlassvertiefung an der Saugseite und eine Auslassvertiefung an der Druckseite auf.
Aus der US 2,884,864 ist eine Zahnradpumpe mit zwei Zahnrädern bekannt, die in einer Zahnradkammer angeordnet sind und miteinander kämmen. Ein Einlass auf einer Saugseite der Pumpe und ein Auslass auf einer Druckseite der Pumpe sind durch einen Trennsteg voneinander getrennt, so dass ein zu pumpendes Fluid nicht auf direktem Weg vom Einlass zum Auslass fließen kann. Die Einlass- und Auslassgeometrie ist so gewählt, dass im Bereich des Auslasses die Förderzellen möglichst vollständig entleert werden. Die US 6,283,735 B1 betrifft eine volumenverstellbare Förderpumpe mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung in einer dem Zahnrad oder den Zahnrädern zugewandten Stirnseite des Gehäuses.
Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung eine Zahnradpumpe zur Verfügung zu stellen, die weniger anfällig für das Auftreten von Kavitation ist und geräuscharm läuft.
Diese Aufgabe wird durch die Zahnradpumpen der Ansprüche 1, 8 und 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Pumpe.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug, die im Folgenden auch einfach als Pumpe bezeichnet wird, mit einem Pumpengehäuse, einer von dem Pumpengehäuse gebildeten oder umgebenen Zahnradkammer, einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe und einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe. Des Weiteren umfasst die Pumpe ein erstes Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist, und wenigstens ein zweites Zahnrad, das in der Zahnradkammer drehbar angeordnet ist, wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen.
Als Kämmbereich wird insbesondere der Bereich bezeichnet, in dem Zähne des ersten Zahnrads zwischen Zähne des wenigstens einen zweiten Zahnrads eingreifen und Zähne des wenigstens einen zweiten Zahnrads zwischen Zähne des ersten Zahnrads eingreifen, vorzugsweise so dass eine Drehbewegung eines der Zahnräder auf das andere Zahnrad übertragen werden kann. Im Regelfall verlaufen die Drehachsen der beiden Zahnräder parallel zueinander, so dass der Kämmbereich auch als Schnittfläche des Umfangskreises des ersten Zahnrads mit dem Umgangskreis des wenigstens einen zweiten Zahnrads definiert werden kann, insbesondere wenn die Achse des ersten Zahnrads zu der Achse des wenigstens einen zweiten Zahnrads einen Abstand aufweist, der kleiner ist, als die Summe aus dem Radius des Umfangskreises des ersten Zahnrads und dem Radius des Umfangskreises des wenigstens einen zweiten Zahnrads.
Die miteinander kämmenden Zahnräder bilden gemeinsam mit der Zahnradkammer, respektive einer Innenumfangswand der Zahnradkammer, Förderzellen aus, die das zu pumpende Fluid in bekannter Weise vom Einlass zum Auslass transportieren und dabei zum Beispiel einen Druck des Fluids erhöhen können.
Die Außenzahnradpumpe umfasst weiterhin eine Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad einen axialen Dichtspalt bildet, wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung an der Saugseite der Pumpe und eine Auslassvertiefung an einer Druckseite des Pumpe aufweist. Die Stirnwand kann durch das Gehäuse oder ein Gehäuseteil der Außenzahnradpumpe, respektive die Zahnradkammer, die einen Boden oder einen Deckel der Zahnradkammer bilden kann, und/oder durch einen Kolben der Außenzahnradpumpe, insbesondere einen Verstellkolben einer Regeleinheit der Außenzahnradpumpe, falls diese verstellbar ausgeführt ist, gebildet sein.
Die Einlassvertiefung umfasst einen ersten Einlassbereich und einen sich in Drehrichtung der Pumpe daran anschließenden zweiten Einlassbereich, wobei der erste Einlassbereich eine Radialerstreckung aufweist, die größer ist, als eine Radialerstreckung des zweiten Einlassbereichs. Als Radialerstreckung wird vorzugsweise eine Breite der Einlassvertiefung bezeichnet, gemessen quer zu der Drehachse und zur Drehrichtung des der Stirnwand axial zugewandten Zahnrads. Das heißt vorzugsweise, die maximale Radialerstreckung in diesem Sinne würde sich von einer an die Stirnwand in Richtung des Zahnrads anschließenden Innenumfangswand der Zahnradkammer oder einer radial äußeren Kante der Stirnwand bis zu einer Welle, die mit dem Zahnrad drehfest verbunden oder einstückig gebildet ist oder auf der sich das Zahnrad drehbewegen kann, erstrecken. Insbesondere soll unter einer „Radialerstreckung“ eine Erstreckung eines betrachtenden Bereichs entlang oder parallel zu einer Radialrichtung verstanden werden. Unter einer „Radialrichtung“ oder unter dem Begriff „radial“ soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die senkrecht zur Drehachse des Zahnrads orientiert ist oder verläuft, wobei die Richtung vorzugsweise entlang einer gedachten Geraden verläuft, die die Drehachse und den betrachtenden Bereich schneidet. Unter einer „Axialrichtung“ oder unter dem Begriff „axial“ soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die parallel oder koaxial zur Drehachse des Zahnrads orientiert ist oder verläuft. Unter einer „Umfangsrichtung“ soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die um die Drehachse des Zahnrads orientiert ist oder verläuft.
Die Auslassvertiefung umfasst einen ersten Auslassbereich und einen in Drehrichtung des die Auslassvertiefung überlaufenden Zahnrads daran anschließenden zweiten Auslassbereich, wobei der erste Auslassbereich eine Radialerstreckung aufweist, die kleiner ist, als die Radialerstreckung des zweiten Auslassbereichs. Für die Radialerstreckung gilt die für die Einlassvertiefung gegebene Erklärung.
Bevorzugt ist der erste Einlassbereich in Radialrichtung offen, während der zweite Einlassbereich in Radialrichtung begrenzt oder geschlossen ist. Das bedeutet, dass im ersten Einlassbereich Fluid der Zahnradkammer oder der den Einlassbereich überlaufenden Förderzelle von der Seite, das heißt radial, und axial über zum Beispiel die maximale Radialerstreckung zugeführt werden kann. Die Radialerstreckung des ersten Einlassbereichs kann sich in Richtung der Welle auch nur bis zum Kreis der Zahnfüße des der Stirnwand axial zugewandten Zahnrads erstrecken. Vorzugsweise können die Förderzellen in dem ersten Einlassbereich radial und axial mit dem zu fördernden Fluid befüllt werden. In dem zweiten Einlassbereich können die Förderzellen vorzugsweise lediglich axial mit dem zu fördernden Fluid befüllt werden.
Der erste Einlassbereich, der auch als radialer Einlassbereich bezeichnet werden kann, ist an einer Umfangsseite offen, so dass das Fluid im Bereich des ersten Einlassbereichs von Einlass ohne Richtungsänderung von der Seite in die Zahnradkammer bzw. die ersten Einlassbereich überlaufende Förderzelle einfließen kann. Dies ermöglicht unter anderem ein schnelleres und vollständigeres Befüllen der Förderzellen mit Fluid. Der zweite Einlassbereich, der auch als axialer Einlassbereich bezeichnet werden kann, ist dagegen vorzugsweise an der Umfangsseite geschlossen. Vorteilhaft sind der erste Einlassbereich und der zweite Einlassbereich permanent miteinander verbunden.
Der erste Einlassbereich kann an wenigstens einer radialen Außenseite eine Längserstreckung in Umfangsrichtung oder Drehrichtung des ihn überlaufenden Zahnrads haben, die wenigstens, im Wesentlichen oder höchstens einem Abstand von zwei unmittelbar benachbarten Zahnspitzen auf einem durch die Zahnspitzen gebildeten Umfangskreis dieses Zahnrads entspricht. Ein dem zweiten Einlassbereich abgewandtes Ende des ersten Einlassbereichs kann im Wesentlichen als eine Gerade gebildet sein. Diese Gerade kann im Wesentlichen parallel zu einer Tangente verlaufen, die an einem Schnittpunkt der beiden Kreise im Saugbereich der Pumpe gebildet ist und an dem Umfangskreis des Zahnrads anliegt, das den das Ende aufweisenden zweiten Einlassbereich nicht vollständig überläuft.
Die Gerade, die das vom zweiten Einlassbereich abgewandte Ende des ersten Einlassbereichs bildet, ist auch das Ende eines Trennstegs, der, insbesondere in Umfangsrichtung betrachtet, die Einlassvertiefung von der Auslassvertiefung trennt. Der Trennsteg ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass in keiner Position des ersten Zahnrads und des wenigstens einen zweiten Zahnrads eine direkte Verbindung oder ein Kurzschluss zwischen dem Einlass in die Zahnradkammer oder der Saugseite und dem Auslass aus der Zahnradkammer oder der Druckseite möglich ist. Der Trennsteg ist vorteilhaft so gestaltet, dass in keiner Position des ersten Zahnrads und des wenigstens einen zweiten Zahnrads eine direkte Verbindung oder ein Kurzschluss zwischen der Einlassvertiefung und der Auslassvertiefung möglich ist. Der Trennsteg ist vorteilhaft zumindest teilweise und besonders vorteilhaft zumindest im Wesentlichen in dem Kämmbereich der zwei Zahnräder angeordnet.
Der zweite Einlassbereich ist bevorzugt über seine gesamte Erstreckung durch einen Trennsteg wenigstens von der Innenumfangswand der Zahnradkammer getrennt. Vom Trennsteg aus kann sich der zweite Einlassbereich in Radialrichtung bis zu einem imaginären Kreis erstrecken, der durch zum Beispiel die Zahnfüße des den Einlassbereich überlaufenden Zahnrads gebildet wird, oder der zweite Einlassbereich kann bis zu der Welle, die mit dem Zahnrad drehfest verbunden oder einstückig gebildet ist oder auf der sich das Zahnrad drehbewegen kann, offen sein.
Der zweite Einlassbereich bildet somit eine Art Nut oder Rinne in der Stirnwand mit einer radialen Breite die kleiner ist, als ein Abstand zwischen der das den Einlass überlaufende Zahnrad umgebenden Innenumfangswand und einer Außenoberfläche der dieses Zahnrad umfassenden oder aufnehmenden Achse. Die Nut oder die Rinne kann über ihre Längserstreckung in Umfangsrichtung des sie überlaufenden Zahnrads oder ihre Umfangserstreckung, die in jedem Punkt im Wesentlichen quer zur Radialerstreckung verläuft, eine einheitliche axiale Tiefe aufweisen. Bevorzug hat die Nut oder Rinne aber zumindest bereichsweise eine Rampenform, mit einem Rampenfuß, der zum Beispiel eine mit dem Boden des ersten Einlassbereichs im Wesentlichen gleiche Tiefe, gemessen von einer Oberfläche der Stirnseite, hat. In den Rampenbereichen kann sich die Tiefe zu einem geschlossenen Ende der Nut oder Rinne hin, respektive in Richtung auf das den Einlass überlaufende Zahnrad zu, verringern, so dass das entlang der Nut oder Rinne fließende Fluid in die Zahnradkammer hinein geleitet wird. Eine Steigung der Rampe respektive des rampenförmigen Bereichs oder jedes der rampenförmigen Bereiche kann konstant sein oder die Rampe kann Bereiche unterschiedlicher Steigung aufweisen oder zum Beispiel treppenförmig sein. Die Seitenwände der Nut können gleiche oder unterschiedliche Schrägen oder Bereiche unterschiedlicher Schrägen aufweisen. Die Nut oder Rille kann beispielsweise U-, V-förmig oder rechteckig sein. Die Nut oder Rille kann insgesamt oder bereichsweise eine Oberflächenstruktur, wie beispielsweise Rillen aufweisen, um dem Fluid auf der Rampe eine Fließrichtung, wie zum Beispiel hin zur Rotationsachse des den Einlass überlaufenden Zahnrads, zu geben und/oder eine Verwirbeln des einströmenden Fluids zu reduzieren oder zu vermeiden.
Die Umfangserstreckung des zweiten Einlassbereichs ist bevorzugt wenigstens so lang, dass über den zweiten Einlassbereich immer wenigstens zwei, bevorzugt immer wenigstens drei Förderzellen mit dem Einlass verbunden sind. Der zweite Einlassbereich kann bevorzugt wenigstens eine Umfangserstreckung haben, die dem Abstand zweier aufeinander folgender Zahnspitzen auf einem durch die Zahnspitzen des die Einlassbereiche überlaufenden Zahnrads gebildeten Kreis entspricht. Das heißt, der erste Einlassbereich verbindet die Zahnradkammer in Drehrichtung der Pumpe, respektive in Drehrichtung des den Einlassbereich überlaufenden Zahnrads, mit einer ersten und je nach Drehposition des Zahnrads eventuell auch mit einer zweiten Förderzelle. Der zweite Einlassbereich leitet das Fluid direkt in die zweite Förderzelle und wenigstens in eine dritte Förderzelle. Dadurch kann die Förderzelle, die direkt von dem ersten Einlassbereich befüllt wurde „nachbefüllt“ werden, wenn diese Förderzelle durch die Drehung des die Einlassbereiche überlaufenden Zahnrads und die Einlassgeometrie in Drehrichtung die zweite und die dritte Förderzelle bildet. Dadurch wird eine bessere Befüllung der Förderzellen erreicht, was Kavitation und die damit verbundene Geräuschentwicklung verringert oder verhindert und das Fördervolumen der Pumpe hin zu einem maximalen theoretischen Fördervolumen erhöht.
Der erste Auslassbereich kann ebenfalls die Form einer Nut oder einer Rinne haben, entsprechend dem zweiten Einlassbereich. Bevorzugt hat diese Nut oder Rinne über ihre Längserstreckung in Umfangsrichtung des den Auslassbereich überlaufenden Zahnrads aber eine im Wesentlichen gleiche axiale Tiefe. Dabei kann diese axiale Tiefe des ersten Auslassbereichs gleich oder kleiner einer Tiefe des zweiten Auslassbereichs sein. Die Radialerstreckung des ersten Auslassbereichs kann kleiner sein als die Radialerstreckung des zweiten Auslassbereichs. Der erste Auslassbereich kann in einer Art Delta in den zweiten Auslassbereich münden.
Die Längserstreckung in Umfangsrichtung oder Umfangserstreckung des ersten Auslassbereichs entspricht wenigstens dem dreifachen, vorteilhaft wenigstens dem vierfachen und besonders vorteilhaft wenigstens dem fünffachen der Radialerstreckung des ersten Auslassbereichs. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Umfangserstreckung des ersten Auslassbereichs ähnlich der Umfangserstreckung des zweiten Einlassbereichs ist, so dass der erste Auslassbereich den Auslass aus der Zahnradkammer mit wenigstens einer zweiten und einer dritten Förderzelle verbindet, damit immer wenigstens drei Förderzellen über den ersten Auslassbereich und den zweiten Auslassbereich mit dem Auslass verbunden sind. Mit anderen Worten kann der erste Auslassbereich bevorzugt eine Umfangserstreckung haben, die wenigstens dem Abstand zweier aufeinander folgender Zahnspitzen auf einem durch die Zahnspitzen des die Auslassbereiche überlaufenden Zahnrads gebildeten Kreis entspricht. In radiale Richtung verläuft der erste Auslassbereich bevorzugt zwischen den Zahnköpfen und Zahnfüßen des ihn überlaufenden Zahnrads. Mit anderen Worten kann eine maximale radiale Erstreckung des ersten Auslassbereichs kleiner sein, als ein Abstand von Zahnfuß und Zahnkopf dieses Zahnrads. Eine Seitenwand der Nut oder Rille in Umfangsrichtung fällt bevorzugt nicht zusammen mit einem Teil der durch die Zahnfüße respektive Zahnköpfe gebildeten Umfangskreise.
Bevorzugt ist der zweite Auslassbereich in Radialrichtung offen, während der erste Auslassbereich in Radialrichtung begrenzt oder geschlossen ist. Das bedeutet, dass im zweiten Auslassbereich Fluid aus der Zahnradkammer oder der den Auslassbereich überlaufenden Förderzelle von der Seite, das heißt radial, und axial über zum Beispiel die maximale Radialerstreckung abgeführt werden kann. Die Radialerstreckung des zweiten Auslassbereichs kann sich in Richtung der Welle auch nur bis zum Kreis der Zahnfüße des der Stirnwand axial zugewandten Zahnrads erstrecken. Vorzugsweise können die Förderzellen in dem zweiten Auslassbereich radial und axial entleert werden. In dem ersten Auslassbereich können die Förderzellen vorzugsweise lediglich axial entleert werden.
Der zweite Auslassbereich, der auch als radialer Auslassbereich bezeichnet werden kann, kann an einer Umfangsseite offen sein, so dass das Fluid im Bereich des zweiten Auslassbereichs von der Seite aus der Zahnradkammer bzw. der zweiten den Auslassbereich überlaufenden Förderzelle abfließen kann. Dies ermöglicht unter anderem ein schnelleres und vollständigeres Entleeren der Förderzellen. Der erste Auslassbereich, der auch als axialer Auslassbereich bezeichnet werden kann, ist dagegen vorzugsweise an der Umfangsseite geschlossen. Vorteilhaft sind der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich permanent miteinander verbunden. Alternativ kann der zweite Auslassbereich ebenfalls an der Umfangsseite geschlossen sein.
Für den zweiten Auslassbereich gilt im Wesentlichen das zum ersten Einlassbereich Gesagte. Der zweite Auslassbereich kann zusätzlich eine Fluidverbindung zu der Drehachse für das die Auslassbereiche überlaufende Zahnrad umfassen, über die eine Schmierung eines von Zahnrad und Achse gebildeten Drehlagers erfolgen kann.
Vorzugsweise ragt der zweite Auslassbereich in den Kämmbereich hinein. Der zweite Auslassbereich kann an seinem dem ersten Auslassbereich abgewandten Ende im Bereich der Zahnfüße des ihn überlaufenden Zahnrads eine Erweiterung oder Ausbuchtung in Drehrichtung aufweisen, die den zweiten Auslassbereich in diesem Bereich in Umfangsrichtung verlängert. Bevorzugt ist die Erweiterung so ausgebildet, dass sie in einen Quetschdruckbereich oder Quetschraum der miteinander kämmenden Zahnräder reicht, so dass die Höhe des Quetschdrucks in diesem Bereich reduziert wird. Der Quetschdruckbereich liegt im Kämmbereich der Zahnräder. Mit dieser Erweiterung verbinden der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich, je nach Position des die Auslassbereiche des überlaufenden Zahnrads, bis zu vier Zahnzwischenräume dieses Zahnrads miteinander.
Als Quetschraum wird insbesondere der Raum verstanden, der im Kämmbereich dort entsteht, wo ein Zahn eines der Zahnräder vollständig in einen Zahnzwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen des anderen Zahnrads eingreift.
Vorzugsweise ist der Quetschraum zwischen dem Zahnfuß zweier unmittelbar benachbarter Zähne und dem Zahnkopf des zwischen die zwei Zähne eingreifenden Zahns gebildet und ist durch den Eingriff insbesondere abgedichtet. Dies ist in der Regel ein Bereich, der zwischen dem Einlass und dem Auslass liegt. Die ineinandergreifenden Zähne bilden eine Förderzelle mit einem sehr geringen Volumen, in der ein Rest des von der Pumpe geförderten Fluids mit einem sehr hohen Druck verdichtet wird. Der sehr hohe Druck kann dazu führen, dass die Zahnräder kurz elastisch voneinander weg gedrückt werden, um im Moment der Entlastung wieder in die ursprüngliche Lage zurück zu federn. Dies kann zu Geräuschentwicklung in der Pumpe führen und eine Lebenszeit der Pumpe nachteilig verkürzen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einem Pumpengehäuse, einer von dem Pumpengehäuse umgebenen Zahnradkammer, einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe und einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe. Des Weiteren umfasst die Pumpe ein erstes Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist, wenigstens ein zweites Zahnrad, das in der Zahnradkammer drehbar angeordnet ist, wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen.
Die Außenzahnradpumpe umfasst weiterhin eine Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad einen axialen Dichtspalt bildet, wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung an der Saugseite der Pumpe und eine Auslassvertiefung an einer Druckseite des Pumpe aufweist. Die Stirnwand kann durch das Gehäuse oder ein Gehäuseteil der Außenzahnradpumpe, respektive die Zahnradkammer, die einen Boden oder einen Deckel der Zahnradkammer bilden kann, und/oder durch einen Kolben der Außenzahnradpumpe, insbesondere ein Verstellkolben einer Regeleinheit der Außenzahnradpumpe, falls diese verstellbar ausgeführt ist, gebildet sein.
Des Weiteren umfasst die Stirnwand einen Trennsteg, der in dem Kämmbereich der zumindest zwei Zahnräder, insbesondere in Umfangsrichtung betrachtet, zwischen der Einlassvertiefung und der Auslassvertiefung angeordnet ist und mit den Zähnen beider Zahnräder einen axialen Dichtspalt bildet. Der Trennsteg umfasst zumindest an seiner radial äußeren Kante eine Umfangserstreckung, die wenigstens einem Zahnkopfabstand zweier unmittelbar benachbarter Zähne eines der Zahnräder, bevorzugt des die Einlassvertiefung und die Auslassvertiefung überlaufenden Zahnrads, entspricht. Mit anderen Worten kann der Trennsteg in einer Drehposition des Zahnrads eine Zahnlücke zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zähnen dieses Zahnrads axial bevorzugt vollständig abdecken.
In radialer Erstreckung kann der Trennsteg eine einheitliche oder konstante Umfangserstreckung haben, bevorzugt nimmt die Umfangserstreckung in Radialrichtung von außen nach innen, das heißt, vom Zahnkopf zum Zahnfuß, ab. Die Form des Trennstegs richtet sich nach der Form der dem Trennsteg zugewandten Enden des ersten Einlassbereichs und des zweiten Auslassbereichs, die so gewählt sind, dass der Trennsteg die Einlassvertiefung und die Auslassvertiefung, bevorzugt in jeder beliebigen Position der Zahnräder zueinander, voneinander trennt, so dass kein Fluid direkt von der Einlassvertiefung oder der Saugseite zur Auslassvertiefung oder der Druckseite fließen kann.
Der Zahnkopfabstand ist insbesondere die Länge eines Kreisabschnitts eines Kreises, der durch die radialen Enden von zwei unmittelbar benachbarten Zähnen des Zahnrads gebildet wird. Der vollständige Kreis kann daher auch als Umfangskreis dieses Zahnrads bezeichnet werden.
Die Zahnradkammer mit zwei Zahnrädern kann im Querschnitt aus zwei sich teilweise überlappenden Kreisen gebildet sein, wobei der Überlappungsbereich den Kämmbereich umfasst oder bildet. Die beiden Kreise können gleiche Durchmesser aufweisen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei die Kreisdurchmesser jeweils zumindest im Wesentlichen einem Kreisdurchmesser eines Kreises entsprechen, der die radialen Enden der jeweiligen Zahnradzähne umfasst. Das heißt, der Durchmesser der Kreise entspricht vorzugsweise im Wesentlichen einem Durchmesser der axialen Projektionsfläche des jeweiligen Zahnrads, bei der die Rotationsachse des Zahnrads den Mittelpunkt bildet.
Der Trennsteg weist ein saugseitiges Ende auf, dass sich entlang einer Geraden erstreckt, die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Tangente verläuft, welche an einem Schnittpunkt der beiden Kreise an der Saugseite an einem äußeren Kreisumfang des Zahnrads anliegt, das die Einlassvertiefung und die Auslassvertiefung, zwischen denen in Umfangsrichtung oder Drehrichtung betrachtet der Trennsteg angeordnet ist, zumindest im Wesentlichen nicht überläuft. Die Einlassvertiefung und/oder die Auslassvertiefung kann/können ein oder mehrere Merkmale der Einlassvertiefung und/oder der Auslassvertiefung die zum ersten Aspekt beschrieben wurden umfassen.
Eines der Zahnräder, zum Beispiel das erste Zahnrad, kann mit einem Antrieb, zum Beispiel einem Motor, verbunden sein, der das Zahnrad drehantreibt. Das erste Zahnrad ist in diesem Fall drehfest mit einer Achse verbunden oder gemeinsam mit der Achse urgeformt, zum Beispiel gegossen oder geschmiedet. Durch das Ineinandergreifen der Zähne des ersten Zahnrads und der Zähne des wenigstens einen zweiten Zahnrads wird die Drehung des ersten Zahnrads auf das wenigstens eine zweite Zahnrad oder die weiteren Zahnräder übertragen, so dass dieses/diese vom ersten Zahnrad mitgenommen wird/werden. Das wenigstens eine zweite Zahnrad, das nicht direkt mit einem Rotationsantrieb verbunden ist, kann in Axialrichtung in bekannter Weise mit Hilfe einer Regeleinheit, die zumindest einen Verstellkolben umfasst, verstellbar sein, um die Pumpleistung der Pumpe variieren zu können. In diesen Fall ist die Außenzahnradpumpe eine verstellbare Förderpumpe.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Pumpengehäuse, einer von dem Pumpengehäuse umgebenen Zahnradkammer, einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe und einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe. Desweiteren umfasst die Pumpe ein erstes Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist, wenigstens ein zweites Zahnrad, das in der Zahnradkammer drehbar angeordnet ist, wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen.
Die Außenzahnradpumpe umfasst weiterhin eine Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad einen axialen Dichtspalt bildet, wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung an der Saugseite der Pumpe und eine Auslassvertiefung an einer Druckseite des Pumpe aufweist. Die Stirnwand kann durch das Gehäuse oder ein Gehäuseteil der Außenzahnradpumpe, respektive die Zahnradkammer, die einen Boden oder einen Deckel der Zahnradkammer bilden kann, und/oder durch einen Kolben der Außenzahnradpumpe, insbesondere ein Verstellkolben einer Regeleinheit der Außenzahnradpumpe, falls diese verstellbar ausgeführt ist, gebildet sein.
Des Weiteren umfasst die Stirnwand einen Trennsteg, der mit den Zähnen eines der Zahnräder einen axialen Dichtspalt bildet. Der Trennsteg ist, insbesondere in Radialrichtung betrachtet, zwischen den Drehachsen der Zahnräder angeordnet. Der Trennsteg ist außerhalb des Kämmbereichs zwischen der Einlassvertiefung und dem Kämmbereich und zwischen der Auslassvertiefung und dem Kämmbereich angeordnet und kann die Einlassvertiefung von der Auslassvertiefung und zumindest bereichsweise die Einlassvertiefung und/oder die Auslassvertiefung von dem Kämmbereich trennen.
Der Trennsteg kann zum Beispiel die Form eines Pilzes haben, mit einem Pilzkopf mit einer halbmondförmigen Oberfläche, die dem Kämmbereich mit einer konkaven Wölbung zugewandt ist, und im Wesentlichen parallel zu oder entlang einer dem Trennsteg zugewandten Kämmbereichsgrenze verläuft. Der Pilzfuß reicht in Radialrichtung bevorzugt von einer dem Kämmbereich abgewandten Seite des Pilzkopfes wenigstens bis zu einem Umfangskreis, der durch die radialen Enden der Zahnfüße des Zahnrads, das die Einlassvertiefung und die Auslassvertiefung überläuft, gebildet wird, respektive diese radialen Enden umfasst. Wie bereits beschrieben kann der Kämmbereich durch zwei sich überlappende Kreise, hier die Umfangskreise der miteinander kämmenden Zahnräder, gebildet werden, wobei der Überlappungsbereich den Kämmbereich umfasst oder im Wesentlichen bildet. Mit anderen Worten kann der Trennsteg zumindest an der dem Kämmbereich zugewandten Seite bogenförmig sein.
Der Trennsteg kann den Kämmbereich im Wesentlichen vollständig von der Einlassvertiefung und der Auslassvertiefung trennen. Alternativ kann der Trennsteg im Wesentlichen die Einlassvertiefung oder die Auslassvertiefung vollständig von dem Kämmbereich trennen und gleichzeitig die andere von Einlassvertiefung und Auslassvertiefung nur bereichsweise vom Kämmbereich trennen, so dass die Einlassvertiefung oder die Auslassvertiefung bereichsweise vom Kämmbereich nicht getrennt sind. In einer Ausführung isoliert der bogenförmige Trennsteg die Einlassvertiefung im Wesentlichen vollständig von dem Kämmbereich, während die Auslassvertiefung teilweise, zum Beispiel hälftig, zum Kämmbereich offen ist.
Bei der Außenzahnradpumpe kann es sich insbesondere um eine verstellbare Außenzahnradpumpe mit einer Regeleinheit zur Verstellung der Fördermenge handel, mit einem mit einem Antrieb verbundenen Zahnrad, zum Beispiel das erste Zahnrad, und einem über das angetriebene Zahnrad mitgenommen Zahnrad, beispielsweise das wenigstens eine zweite Zahnrad, das durch die Regeleinheit in Axialrichtung verschoben werden kann, um die Fördermenge der Pumpe zu variieren. Dabei umfasst die Regeleinheit einen Regel- oder Verstellkolben, der beispielsweise mit Druckfluid beaufschlagt werden kann, um das zweite Zahnrad relativ zum ersten Zahnrad axial zu verstellen. Der Verstellkolben weist eine Umfangsform auf, die so gebildet ist, dass der Verstellkolben, relativ zum ersten Zahnrad axial verschoben werden kann. Das heißt insbesondere, dass der Verstellkolben eine Projektionsfläche in Axialrichtung haben kann, die der Projektionsfläche des axial verschiebbaren Zahnrads mit einem Ausschnitt in der Größe des Kämmbereichs entspricht, so dass der Verstellkolben bis in einen Bereich neben dem ersten Zahnrad bewegt werden kann.
Der Verstellkolben und/oder das Gehäuse kann/können die Stirnwand bilden und die Einlassvertiefung und die Auslassvertiefung umfassen. Die Außenzahnradpumpe des dritten Aspekts kann eines, mehrere oder sämtliche Merkmale der zum ersten Aspekt und/oder zum zweiten Aspekt beschriebenen Außenzahnradpumpe umfassen, und umgekehrt. So kann die Pumpe in der durch das Gehäuse/den Verstellkolben gebildeten Stirnwand mit einem Trennsteg nach dem zweiten Aspekt umfassen und in einer Stirnwand, die durch das andere aus Gehäuse/Verstellkolben gebildet ist, einen Trennsteg gemäß dem dritten Aspekt. Die Einlassvertiefungen und Auslassvertiefungen der Außenzahnradpumpen nach dem zweiten Aspekt und/oder dem dritten Aspekt können jeweils einen ersten Einlass-/Auslassbereich und jeweils einen zweiten Einlass-/Auslassbereich umfassen, wie er zum ersten Aspekt beschrieben wurde.
Schließlich kann jeweils eine Stirnseite oder Stirnwand an beiden axialen Enden des ersten Zahnrads und/oder des wenigstens einen zweiten Zahnrads durch das Gehäuse der Pumpe oder die Zahnradkammer oder die Regeleinheit gebildet sein. Die Stirnwände weisen bevorzugt jeweils einen Trennsteg und eine Einlassvertiefung und eine Auslassvertiefung auf, wobei die sich in Bezug auf die Zahnräder gegenüberliegenden Stirnwände identisch ausgebildet sein können, das heißt, das die Stirnseite axial gegenüber einem ersten axialen Ende des ersten oder des wenigstens zweiten Zahnrads ein Spiegelbild der in Bezug auf das jeweilige Zahnrad gegenüberliegenden Stirnseite axial gegenüber dem zweiten axialen Ende ist. In diesem Fall hätte die Außenzahnradpumpe vier Einlassvertiefungen und vier Auslassvertiefungen.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Regeleinheit für eine verstellbare Außenzahnradpumpe mit variabler Fördermenge, wobei der Verstellkolben eine Stirnwand umfasst, mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung nach dem ersten Aspekt und/oder einem Trennsteg nach dem zweiten oder nach dem dritten Aspekt. Umfasst die Regeleinheit zusätzlich zu dem Verstellkolben einen Federkolben, so kann auch der Federkolben eine entsprechende Stirnwand bilden.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Pumpengehäuse für eine Außenzahnradpumpe, die eine Zahnradkammer für ein erstes und wenigstens ein zweites Zahnrad umfasst, wobei das Pumpengehäuse oder die Zahnradkammer eine Stirnwand mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung nach dem ersten Aspekt und/oder einem Trennsteg nach dem zweiten oder nach dem dritten Aspekt haben kann. Umfasst das Pumpengehäuse/die Zahnradkammer einen Boden und einen Deckel, so kann die Stirnwand durch den Boden oder den Deckel gebildet sein, oder der Boden und der Deckeln umfassen jeweils wenigstens eine entsprechende Stirnwand.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft ein Nachrüstverfahren für eine verstellbare Außenzahnradpumpe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Außenzahnradpumpe zur Verstellung des Fördervolumens eine Regeleinheit mit zumindest einem Verstellkolben aufweist. Zur Nachrüstung der Außenzahnradpumpe wird vorgeschlagen die Regeleinheit durch eine erfindungsgemäße Regeleinheit zu ersetzen. Unter einem „Nachrüstverfahren“ soll insbesondere ein Verfahren verstanden werden, bei dem eine bereits hergestellte und/oder in Betrieb genommene Außenzahnradpumpe nachgerüstet wird.
Die Außenzahnradpumpe ist zum Fördern eines Schmier- und/oder Kühlmittels, von dem Saugbereich in den Druckbereich vorgesehen. Das Schmier- und/oder Kühlmittel ist vorteilhaft als ein Schmier- und/oder Kühlöl ausgebildet. Die Außenzahnradpumpe ist vorzugsweise als eine Kraftfahrzeugpumpe ausgebildet. Die Außenzahnradpumpe ist vorzugsweise als eine Schmierölpumpe, insbesondere zur Schmierung und/oder Kühlung eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs, vorteilhaft einer Brennkraftmaschine, ausgebildet. Grundsätzlich kann die Außenzahnradpumpe als eine Getriebepumpe ausgebildet sein.
Auch in den nachstehend formulierten Aspekten# werden Merkmale der Erfindung beschrieben. Die Aspekte# sind in der Art von Ansprüchen formuliert und können diese ersetzen. In den Aspekten# offenbarte Merkmale können die Ansprüche ferner ergänzen und/oder relativieren, Alternativen zu einzelnen Merkmalen aufzeigen und/oder Anspruchsmerkmale erweitern. Sie schränken die in den Aspekten# beschriebenen Merkmale nicht unter den Wortsinn als solchen ein, können andererseits jedoch bevorzugte Möglichkeiten der Verwirklichung des jeweiligen Merkmals aufzeigen. Grundsätzlich können, unabhängig von angegebenen Abhängigkeiten, jeweils wenigstens mindestens zwei der nachfolgenden Aspekte# miteinander kombiniert werden.
Aspekt#1 Außenzahnradpumpe, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit

a) einem Pumpengehäuse
b) einer von dem Pumpengehäuse umgebenen Zahnradkammer,
c) einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe,
d) einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe,
e) einem ersten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und gemeinsam mit einer Innenumfangswand der Zahnradkammer Förderzellen bildet,
f) wenigstens einem zweiten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und gemeinsam mit der Innenumfangswand Förderzellen bildet,
g) wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen,
h) und einer Stirnwand, die einer Stirnseite wenigstens des ersten Zahnrads axial zugewandt ist,
i) wobei die Stirnwand einen Einlass an der Saugseite und
k) einen Auslass an der Druckseite aufweist,

l) ein von der Stirnwand gebildeter und an den Kämmbereich angrenzender Trennsteg den Einlass von dem Auslass und zumindest den Einlass vom Kämmbereich trennt.

Aspekt#2 Außenzahnradpumpe nach Aspekt#1, wobei das erste oder das wenigstens eine zweite Zahnrad mit einem Antrieb verbunden ist, der das Zahnrad drehantreibt.
Aspekt#3 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Einlass als Einlassvertiefung und/oder der Auslass als Auslassvertiefung ausgebildet ist.
Aspekt#4 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Kämmbereich einen Eingriffsbereich der Zähne des ersten Zahnrads/des wenigstens einen zweiten Zahnrads in die Zahnzwischenräume der wenigstens einen zweiten Zahnrads/ersten Zahnrads umfasst.
Aspekt#5 Zahnrad nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Kämmbereich linsenförmig ist.
Aspekt#6 Zahnrad nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Trennsteg eine Erstreckung entlang des Kämmbereichs hat, die wenigstens dem Abstand von Zahnspitzen zweier benachbarte Zähne des mit dem Trennsteg zusammenwirkenden Zahnrads entspricht.
Aspekt#7 Außenzahnradpumpe einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Einlass und/oder der Auslass jeweils einen radialen und einen axialen Einlassbereich/Auslassbereich umfassen.
Aspekt#8 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei der radiale Einlassbereich in Drehrichtung des dem Einlass und den Auslass überlaufenden Zahnrads vor dem axialen Einlassbereich liegt und der axiale Auslassbereich vor dem radialen Auslassbereich.
Aspekt#9 Außenzahnradpumpe nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte#, wobei der radiale Einlass-/Auslassbereich in Richtung Innenumfangswand der Zahnradkammer offen ist, so dass Fluid von der Seite in die Zahnradkammer einströmen kann.
Aspekt#10 Außenzahnradpumpe nach einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei der radiale Einlass-/Auslassbereichs sich in Radialrichtung von einer Zahnspitze bis zu einem Zahnfuß des sie überlaufenden Zahnrads erstrecken.
Aspekt#11 Außenzahnradpumpe nach einem der vier vorhergehenden Aspekte#, wobei die axialen Einlass-/Auslassbereich in Richtung Innenumfangswand der Zahnradkammer geschlossen sind und eine kleinere radiale Erstreckung haben, als der radiale Einlass-/Auslassbereich.
Aspekt#12 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Einlass eine Erstreckung in Umfangsrichtung des ihn überlaufenden Zahnrads hat, die wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei Förderzellen miteinander verbindet.
Aspekt#13 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslass eine Erstreckung in Umfangsrichtung des ihn überlaufenden Zahnrads hat, die wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei Förderzellen miteinander verbindet.
Aspekt#15 Außenzahnradpumpe nach Aspekt#2, wobei das mit dem Antrieb versehene Zahnrad drehfest mit einer Achse verbunden ist oder in einem Stück gemeinsam mit der Achse urgeformt ist.
Aspekt#16 Außenzahnradpumpe nach einem der neun vorhergehenden Aspekte#, wobei der axiale Einlassbereich und/oder der axiale Auslassbereich nut- oder rillenförmig sind.
Aspekt#17 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine maximale Nut- oder Rillentiefe gleich oder kleiner als eine Tiefe des radialen Einlass-/Auslassbereichs in einem Bodenbereich.
Aspekt #18 Außenzahnradpumpe nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte#, wobei zumindest der axiale Einlassbereich rampenförmig ist.
Aspekt #18 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei ein Rampenfuß des zumindest axialen Einlassbereichs die Tiefe des Bodenbereichs des radialen Einlassbereichs hat.
Aspekt#19 Außenzahnradpumpe nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rampe eine kontinuierliche Steigung oder Bereiche unterschiedlicher Steigung hat, oder treppenförmig gebildet ist.
Aspekt #20 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei die Außenzahnradpumpe eine Regeleinheit zum Verstellen der Förderminge mit einem Verstellkolben umfasst, mit der das erste Zahnrad und das wenigstens eine zweite Zahnrad relativ zueinander in Axialrichtung verstellbar sind.
Aspekt#21 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei der Verstellkolben die Stirnwand bildet.
Aspekt#22 Außenzahnradpumpe nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regeleinheit einen Federkolben umfasst und der Federkolben die Stirnwand oder eine weitere Stirnwand bildet.
Aspekt#23 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei das Gehäuse oder die Pumpenkammer die Stirnwand bildet.
Aspekt#24 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse/die Pumpenkammer einen Boden und einen Deckel umfasst und die Stirnseite/n von dem Boden und/oder von dem Deckel gebildet ist/sind.
Aspekt#25 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenzahnradpumpe eine Außenzahnradpumpe zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist.
Aspekt#26 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Außenzahnradpumpe ein Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug ist.
Aspekt#27 Außenzahnradpumpe mit

a) einem Pumpengehäuse,
b) einer von dem Pumpengehäuse umgebenen Zahnradkammer,
c) einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe,
d) einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe,
e) einem ersten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und Förderzellen bildet,
f) wenigstens einem zweiten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und Förderzellen bildet,
g) wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen und
h) bevorzugt zur Verstellung der Fördermenge relativ zueinander in Axialrichtung verschiebbar sind,
i) und einer ersten Stirnwand, die einer Stirnseite des ersten Zahnrads axial zugewandt ist,
j) wobei die erste Stirnwand eine Einlassvertiefung aufweist, die zur Befüllung der Förderzellen in zumindest einer Verstellposition mit dem Einlass verbunden ist, und/oder
k) eine Auslassvertiefung aufweist, die zur Entleerung der Förderzellen in zumindest einer Verstellposition mit dem Auslass verbunden ist,

l) die Einlassvertiefung einen radialen Einlassbereich und einen in Drehrichtung daran anschließenden axialen Einlassbereich umfasst, wobei der radiale Einlassbereich in Radialrichtung offen und der axiale Einlassbereich in Radialrichtung begrenzt ist und/oder
m)die Auslassvertiefung einen axialen Auslassbereich und einen in Drehrichtung daran anschließenden radialen Entleerungsbereich umfasst, wobei der radiale Entleerungsbereich in Radialrichtung offen und der axiale Entleerungsbereich in Radialrichtung begrenzt ist.

Aspekt#28 Außenzahnradpumpe mit

a) einem Pumpengehäuse,
b) einer von dem Pumpengehäuse umgebenen Zahnradkammer,
c) einem Einlass für ein Fluid in die Zahnradkammer auf einer Saugseite der Pumpe,
d) einem Auslass für das Fluid aus der Zahnradkammer auf einer Druckseite der Pumpe,
e) einem ersten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und Förderzellen bildet,
f) wenigstens einem zweiten Zahnrad, das drehbar in der Zahnradkammer angeordnet ist und Förderzellen bildet,
g) wobei die zumindest zwei Zahnräder in einem Kämmbereich miteinander kämmen und
h) zur Verstellung der Fördermenge relativ zueinander in Axialrichtung verschiebbar sind,
i) und einer ersten Stirnwand, die einer Stirnseite des ersten Zahnrads axial zugewandt ist,
j) wobei die erste Stirnwand eine Einlasskontur, die zur Befüllung der Förderzellen in zumindest einer Verstellposition mit dem Einlass verbunden ist,
k) eine Auslasskontur, die zur Entleerung der Förderzellen in zumindest einer Verstellposition mit dem Auslass verbunden ist, und
k) einen Trennsteg, der in dem Kämmbereich der zumindest zwei Zahnräder zwischen der Einlassvertiefung und der Auslassvertiefung angeordnet ist, aufweist,

f) der Trennsteg zumindest an seiner radial äußeren Kante eine in Drehrichtung gerichtete Erstreckung aufweist, die wenigstens einem Abstand zwischen radialen Enden der Zahnköpfe zweier benachbarter Zähne des ersten Zahnrads entspricht.

Aspekt#29 Außenzahnradpumpe nach einem der Aspekte#27 oder #28, wobei die Auslassvertiefung im Bereich des Zahnfußes und/oder des Zahnkopfes eine sich in Richtung der Einlassvertiefung erstreckende Erstreckung hat, die bis in einen Quetschraum einer Förderkammer im Kämmbereich reicht.
Aspekt#30 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekte, wobei die Erstreckung eine Ausbuchtung im Bereich des Zahnfußes ist.
Aspekt#31 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei auch die Außenzahnradpumpe nach Aspekt#1 und Aspekt#28 einen Trennsteg umfasst und der Trennsteg in jeder Position des ersten Zahnrads und des wenigstens einen zweiten Zahnrads die Saugseite der Pumpe von der Druckseite der Pumpe trennt.
Aspekt#32 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei der Trennsteg in zumindest einer Drehposition des ihn überlaufenden Zahnrads eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Zähnen zumindest im Wesentlichen abdeckt.
Aspekt#33 Außenzahnradpumpe nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte#, wobei der Trennsteg ein saugseitiges Ende aufweist, das als Gerade ausgebildet ist.
Aspekt#34 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Gerade zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Tangente gerichtet ist, die an einem saugseitigen Ende des Überlappungsbereichs am Umfangskreis des ersten oder des wenigstens einen zweiten Zahnrads anliegt.
Aspekt#35 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei die Tangente an dem Umfangskreis des Zahnrades anliegt, das den durch den Trennsteg getrennten Einlassbereich und Auslassbereich nicht überläuft.
Aspekt#36 Außenzahnradpumpe nach dem fünf vorhergehenden Aspekte#, wobei der Trennsteg ein druckseitiges Ende aufweist, das sich in Radialrichtung entlang einer Kurve erstreckt.
Aspekt#37 Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei die Kurve wenigstens einen Wendepunkt aufweist.
Aspekt#38 Außenzahnradpumpe nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trennsteg eine Umfangserstreckung hat, die in wenigstens einer Drehposition des Zahnrads, das den durch den Trennsteg getrennten Einlassbereich und Auslassbereich überläuft, eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnrads über die gesamte Radialerstreckung der Zahnlücke überdeckt.
Aspekt#39 Außenzahnradpumpe nach einem der acht vorhergehenden Aspekte#, wobei die Umfangserstreckung des Trennstegs in Radialrichtung
Aspekt#40 Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei die Auslassvertiefung mit einem Kanal verbunden ist, über den Fluid zur Schmierung einer Welle zuführbar ist.
Im Folgenden werden die Erfindungen anhand von Figuren näher erläutert. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, gehören zum Umfang der Erfindung und können je einzeln oder in den gezeigten Kombinationen zumindest den Gegenstand einer der Erfindungen vorteilhaft weiterbilden.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 eine verstellbare Außenzahnradpumpe in einer Explosionsdarstellung
2 perspektivische Ansicht eines Gehäusedeckels der Außenzahnradpumpe mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung
3 den Gehäusedeckel in einer Frontansicht
4 perspektivischer Blick in eine Zahnradkammer mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung im Kammerboden oder Gehäuse
5 die Zahnradkammer in einer Frontansicht
6 perspektivischer Blick auf einen Federkolben einer Regeleinheit mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung
7 die Zahnradkammer in einem Querschnitt und angedeuteten Zahnrädern
8 Frontansicht auf einen Regelkolben der Regeleinheit mit einer Einlassvertiefung und einer Auslassvertiefung
9 die 7 ohne Bezugszeichen

In den 1 bis 9 ist eine verstellbare Außenzahnradpumpe eines Kraftfahrzeugs bzw. Bauteile der Außenzahnradpumpe dargestellt. Die Außenzahnradpumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Gehäusedeckel 1 und einem Gehäuse 7, zwei Zahnräder 32, 33 und eine Regeleinheit 54. Die Außenzahnradpumpe ist zur Förderung eines Schmier- und/oder Kühlöls zu einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Die 2 zeigt die perspektivische Ansicht des Gehäusedeckels 1, der eine axiale Seite eines Förderraums der Außenzahnradpumpe abdeckt. Insbesondere handelt es sich um den Gehäusedeckel 1 einer Druckstufe der Außenzahnradpumpe. Der Gehäusedeckel 1 weist an einem in Richtung der Stirnseite des Zahnrads 32 der Außenzahnradpumpe vorstehende Verlängerung 4 auf, mit einer Einlassvertiefung 10 und einer Auslassvertiefung 20, einer Öffnung 2 zur Aufnahme eines Achsenendes einer Achse 19, mit dem das Zahnrad 32 verbunden ist und einem Kanal 3, von dem von der Außenzahnradpumpe gepumptes Fluid zur Schmierung des Drehlagers aus Öffnung 2 und Achsenende, von der Einlassvertiefung 10 zu dem Drehlager geführt werden kann.
Die Einlassvertiefung 10 ist einer Niederdruck- oder Saugseite Sp der Pumpe zugeordnet und umfasst einen ersten oder radialen Einlassbereich 11 und einen zweiten oder axialen Einlassbereich 12. Die Auslassvertiefung 20 ist einer Druckseite D_P der Pumpe zugeordnet und umfasst einen ersten oder axialen Auslassbereich 21 und einen zweiten oder radialen Auslassbereich 22. Der Pfeil deutet die Drehrichtung D des Zahnrads 32 an, so dass in diesem Drehsinn der erste Einlassbereich 11 vor dem zweiten Einlassbereich 12 und der erste Auslassbereich 21 vor dem zweiten Auslassbereich 22 liegt.
Die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20 sind in einer Stirnwand der Verlängerung 4 eingebarbeitet, zum Beispiel durch mechanische spanabhebenden Verfahren, wie Bohren und Fräsen, eingebracht. Die Stirnwand der Verlängerung 4 ist dem Zahnrad 32 axial zugewandt.
Der erste Einlassbereich 11 umfasst ein dem zweiten Auslassbereich 21 zugewandtes Ende 13, das im Wesentlichen eine Gerade ist. Der erste Einlassbereich 11 erstreckt sich in radialer Richtung R_R von einer Außenumfangskante 6 der Verlängerung 4 in Richtung der Öffnung 2, wodurch eine maximale Radialerstreckung des ersten Einlassbereichs 11 vorgegeben ist. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der erste Einlassbereich 11 nicht bis zur Öffnung 2. Der Kanal 3 verbindet den ersten Einlassbereich 11 mit der Öffnung 2. Der erste Einlassbereich 11 kann auch als radialer Einlassbereich bezeichnet werden, da in die Einlassvertiefung 10 einströmendes Fluid dem ersten Einlassbereich 11 und den zwischen zwei Zähnen des Zahnrads 32 gebildeten Förderzellen 46 (siehe auch 7 oder 9) von der Seite oder radial zugeführt werden kann.
Der zweite Einlassbereich 12 schließt sich direkt an den ersten Einlassbereich 11 an. Eine Zuführung von der Seite ist im zweiten Einlassbereich 12 nicht möglich, weshalb er auch als axialer Einlassbereich bezeichnet werden kann, aus dem Fluid nur in axiale Richtung in die Förderzellen 46 einfließen kann. Der zweite Einlassbereich 12 ist im Ausführungsbeispiel rampenförmig gebildet, mit einem Rampenfuß 14 und einem Rampenkopf 15. Die Rampe 16 beginnt mit dem Rampenfuß 14, der auf einer Tiefe eines Bodens 17 des ersten Einlassbereichs 11 liegt, und endet mit dem Rampenkopf 15, der eine geringere Tiefe als der Rampenfuß 14 aufweist. Die Seitenwände 18 des zweiten Einlassbereichs 12 können senkrecht zur Oberfläche 5 der Verlängerung 4 oder schräg dazu verlaufen, so dass der zweite Einlassbereich 12 als konkave Vertiefung ausgebildet ist. Eine Steigung der Rampe 16 kann vom Rampenfuß 14 zum Rampenkopf 15 gleichmäßig oder bereichsweise unterschiedlich sein, die Rampe 16 kann alternativ Treppenform haben oder eine andere geeignete Form aufweisen. Grundsätzlich ist aber auch nicht ausgeschlossen, dass der zweite Einlassbereich 12, anders als im Ausführungsbeispiel gezeigt, eine einheitliche Tiefe über seine Erstreckung in Drehrichtung D hat, das heißt, nicht rampenförmig ansteigt. Der Rampenkopf 15 kann sanft in die Oberfläche 5 der Verlängerung 4 übergehen oder münden, oder in einer Stufe enden, so dass ein durch die Einlassvertiefung 10 eiströmendes Fluid durch den Rampenkopf 15 nachmals einen Impuls bekommt, in die Axialrichtung A_R , das heißt, im Wesentliche senkrecht zur Oberfläche 5 der Verlängerung 4 zu strömen.
Eine radiale Erstreckung R_R des zweiten Einlassbereichs 12 ist kleiner, als die radiale Erstreckung R_R des ersten Einlassbereichs 11, wobei der zweite Einlassbereich 12 nicht an der Außenumfangskante 6 der Verlängerung 4 beginnt, sondern einen Abstand zu dieser Außenumfangskante 6 aufweist. Im Ausführungsbeispiel bilden die der Öffnung 2 zugewandten Seiten der ersten und der zweiten Einlassbereiche 11, 12 einen Teilkreis mit einem Durchmesser der größer ist als ein Durchmesser der Öffnung 2 und kleiner als ein Durchmesser der Verlängerung 4.
Der erste Auslassbereich 21 ist im Ausführungsbeispiel nutförmig, mit einer radialen Erstreckung R_R , die zumindest im gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner ist, als die radiale Erstreckung R_R des zweiten Einlassbereichs 12. Der Boden des ersten Auslassbereichs 21 weist über seine Erstreckung in Drehrichtung D, also um seine Umfangserstreckung eine einheitliche Tiefe auf und mündet oberhalb des Bodens 23 des zweiten Auslassbereichs 22 in den zweiten Auslassbereich 22. Die Mündung 25 ist trichterförmig oder deltaförmig. Der erste Auslassbereich 21 kann auch als axialer Auslassbereich bezeichnet werden, da er sowohl von der Außenumfangskante 6 der Verlängerung 4 als auch von der Öffnung 2 getrennt ist.
Der zweite Auslassbereich 22 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Außenumfangskante 6 offen, so dass der zweite Auslassbereich 22 analog zum ersten Einlassbereich 11 auch als radialer Auslassbereich bezeichnet werden kann. Der zweite Auslassbereich umfasst ein dem ersten Einlassbereich 11 zugewandtes Ende 24, das kurvenförmig gebildet ist, mit zwei Wendepunkten und einer dadurch ausgebildeten Erstreckung 27 oder Ausbuchtung. Wie später noch zu erkennen sein wird (7) reicht die Erstreckung 27 bis in einen Quetschbereich Q zwischen Zähnen 34, 35 der zwei miteinander kämmenden Zahnräder 32, 33.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der zweite Auslassbereich 22 im Boden 23 eine Auslassöffnung 26, über die zum Beispiel das Druckfluid einem nicht gezeigten Verbraucher zugeführt werden kann.
Die 3 zeigt den Gehäusedeckel 1 in einer Draufsicht. Anhand der 3 soll insbesondere der Trennsteg 40 beschrieben werden, der die Einlassvertiefung 10 von der Auslassvertiefung 20 trennt. Die Form des Trennstegs 40 wird bestimmt durch die sich zugewandten Enden 13, 24 des ersten Einlassbereichs 11 und des zweiten Auslassbereichs 22. Wie bereits beschrieben, hat das dem zweiten Auslassbereich 22 zugewandte Ende 13 die Form einer Geraden, während das dem ersten Einlassbereich 11 zugewandte Ende 24 des zweiten Auslassbereichs 22 kurvenförmig ist. Eine Erstreckung E₁ des Trennstegs 40 in Umfangsrichtung entlang der Außenumfangskante 6 der Verlängerung 4 entspricht dabei im Wesentlichen dem Abstand von radial äußeren Zahnspitzen zweier unmittelbar benachbarter Zähne 34 des die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20 überlaufenden Zahnrads 32.
Die flächenmäßige Umfangserstreckung des Trennstegs 40 ist so, dass der Trennsteg 40 verhindert, dass die Saugseite Sp und die Druckseite D_P der Pumpe miteinander kurzgeschlossen werden können.
Die 4 zeigt einen perspektivischen Blick in eine Zahnradkammer 30 in dem Gehäuse 7 zur Aufnahme der zwei Zahnräder 32, 33. Am Zahnradkammerboden 31 sind eine Einlassvertiefung 10' und eine Auslassvertiefung 20' eingebracht, die im Wesentlichen oder gänzlich der bereits beschriebenen Einlass- bzw. Auslassvertiefung 10, 20 entsprechen können. Der eine Stirnwand bildende Zahnradkammerboden 31 ist dem Zahnrad 32 axial zugewandt.
Die Zahnradkammer 30 umfasst eine Zahnradaufnahme 36 mit einer Öffnung 38 in dem Zahnradkammerboden 31 und eine Regeleinheitaufnahme 37 mit einem Boden 39, wobei der Zahnradkammerboden 31 von einer dem Betrachter der 4 zugewandten Öffnung 8 der Zahnradkammer 30 weniger weit entfernt ist, als der Boden 39. Der Übergang von der Zahnradaufnahme 36 in die Regeleinheitaufnahme 37 ist eine Gehäusekante 9, die bei in die Zahnradkammer 30 eingesetzten Zahnrädern 32, 33 eine Außenkante eines Kämmbereichs 50 bildet, in dem die eingesetzten Zahnräder 32, 33 ineinandergreifen oder kämmen.
Die Zahnradaufnahme 36 kann zum Beispiel das angetriebene Zahnrad 32 aufnehmen, dessen Achse 19 durch die Öffnung 2 des Gehäusedeckels 1 ragt und außerhalb des Gehäusedeckels 1 mit einem Antrieb, zum Beispiel einem Motor, verbunden ist. Die Regeleinheitaufnahme 37 kann die Regeleinheit 54 der Außenzahnradpumpe aufnehmen, mit der das Zahnrad 33 relativ zu dem Zahnrad 32 axial verstellt werden kann, um ein Fördervolumen der Pumpe und/oder eine Druckerhöhung im geförderten Fluid variieren zu können.
Die Einlassvertiefung 10' umfasst einen ersten Einlassbereich 11' und einen zweiten Einlassbereich 12'. Die Auslassvertiefung 20' umfasst einen ersten Auslassbereich 21' und einen zweiten Auslassbereich 22', wobei in Drehrichtung D des Zahnrads 32 der erste Einlassbereich 11' vor dem zweiten Einlassbereich 12' und der erste Auslassbereich 21' vor dem zweiten Auslassbereich 22' liegt. Der erste Einlassbereich 11' und der zweite Auslassbereich 22' sind durch einen Trennsteg 41 getrennt, der die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' gleichzeitig zumindest im Wesentlichen von dem Kämmbereich 50 trennt.
Die 5 zeigt eine Draufsicht auf die Öffnung 8 im Gehäuse 7. Die Zahnradkammer 30 hat wie zur 4 bereits beschrieben die Zahnradaufnahme 36, die Regeleinheitaufnahme 37 und im Zahnkammerboden 31 der Zahnradaufnahme 36 die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20'. Die Einlassvertiefung 10' umfasst den ersten Einlassbereich 11' und den zweiten Einlassbereich 12', wobei der erste Einlassbereich 11' im gezeigten Ausführungsbeispiel ein radialer Einlassbereich und der zweite Einlassbereich 12' ein axialer Einlassbereich ist.
Der erste Einlassbereich 11' ist zu einer Innenumfangswand der Zahnradaufnahme 36 hin zumindest bereichsweise offen, so dass Fluid von der Seite in den ersten Einlassbereich 11' strömen kann. Der zweite Einlassbereich 12' ist ausschließlich an seiner axialen Oberseite offen und kann, wie der zweite Einlassbereich 12 der 3, rampenförmig ausgebildet sein. Insoweit wird auf die ausführliche Beschreibung zu den 1 bis 3 verwiesen. Die Auslassvertiefung 20' mit dem ersten Auslassbereich 21' und dem zweiten Auslassbereich 22' ist über ihre gesamte Erstreckung in Drehrichtung D eine axiale Auslassvertiefung 20' und umfasst keinen radialen Bereich. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Auslassbereich 22' über einen Kanal 3' mit der Öffnung 38 verbunden, so dass ein durch die Öffnung 38 und die Achse 19 für das angetriebene Zahnrad 32 gebildetes Drehgelenk ausreichend geschmiert werden kann.
Die radiale Erstreckung R_R des ersten Einlassbereichs 11' ist größer als die radiale Erstreckung R_R des zweiten Einlassbereichs 12' und des zweiten axialen Auslassbereichs 22'. Die radiale Erstreckung R_R des zweiten axialen Auslassbereichs 22' ist größer als die radiale Erstreckung R_R oder Breite des ersten Auslassbereichs 21'. Der erste Auslassbereich 21' ist nutförmig und der Boden des ersten Auslassbereichs 21' kann weniger tief sein, als der Boden des zweiten Auslassbereichs 22, wie dies bereits zum ersten Auslassbereich 21 und zum zweiten Auslassbereich 22 beschrieben wurde.
Der erste Einlassbereich 11' und der zweite Auslassbereich 22' sind durch einen Trennsteg 41 getrennt, der im Ausführungsbeispiel gleichzeitig den ersten Einlassbereich 11' und den zweiten Auslassbereich 22' im Wesentlichen von der Gehäusekante 9 trennt, die eine Trennlinie zwischen dem Zahnradkammerboden 31 der Zahnradaufnahme 36 und dem tiefer liegenden Boden 39 der Regeleinheitaufnahme 37 bildet.
Der Trennsteg 41 weist einen der Gehäusekante 9 zugewandten, und mit einem radialen äußeren Ende entlang der Gehäusekante 9 verlaufenden, halbmondförmigen Trennstegteil 42 auf, der sich im Wesentlichen von einem Schnittpunkt 43 bis zu einem weiteren Schnittpunkt 44 der Zahnradaufnahme 36 und der Regeleinheitaufnahme 37 erstreckt. Der Trennstegteil 42 trennt somit im Bereich der Einlassvertiefung 10' und der Auslassvertiefung 20' und zwischen dem ersten Einlassbereich 11' und dem zweiten Auslassbereich 22' die Zahnradaufnahme 36 von der Regeleinheitaufnahme 37, so dass keine oder möglichst wenig Fluidaustausch zwischen Zahnradaufnahme 36 und Regeleinheitaufnahme 37 der Zahnradkammer 30 auftritt. Der Trennsteg 41 umfasst weiterhin einen zweiten Trennstegteil 45, der sich zwischen einem dem zweiten Auslassbereich 22' zugewandten Ende des ersten Einlassbereichs 11' und einem dem ersten Einlassbereich 11' zugewandten Ende des zweiten Auslassbereichs 22' erstreckt und verhindert, dass Fluid auf direktem Weg von der Einlassvertiefung 10' zur Auslassvertiefung 20' gelangen kann.
Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Federkolbens 47 der Regeleinheit 54. Der Federkolben 47 umfasst eine Einlassvertiefung 10 und eine Auslassvertiefung 20, die in eine Stirnwand des Federkolbens 47 eingearbeitet sind. Die Einlassvertiefung 10 umfasst einen ersten Einlassbereich 11 und einen in Drehrichtung D des Zahnrads 33 anschließenden zweiten Einlassbereich 12. Die Auslassvertiefung 20 umfasst einen ersten Auslassbereich 21 und einen in Drehrichtung D des Zahnrads 33 anschließenden zweiten Auslassbereich 22. Die Stirnwand des Federkolbens 47 ist dem Zahnrad 33 axial zugewandt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Einlassvertiefung 10 des Federkolbens 47 zumindest im Wesentlichen der Einlassvertiefung 10 des Gehäusedeckels 1, die Auslassvertiefung 20 des Federkolbens 47 entspricht zumindest im Wesentlichen der Auslassvertiefung 20 des Gehäusedeckels 1 und der Trennsteg 40 des Federkolbens 47 entspricht zumindest im Wesentlichen dem Trennsteg 40 des Gehäusedeckels 1, weshalb in der 6 die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, wie in den 2 und 3. Zu den Details wird daher auf die Beschreibung der 2 und 3 verwiesen.
Die 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Regelkolbens 55 der Regeleinheit 54. Der Regelkolben 55 umfasst eine Einlassvertiefung 10' und eine Auslassvertiefung 20', die in eine Stirnwand des Regelkolbens 55 eingearbeitet sind. Die Einlassvertiefung 10' umfasst einen ersten Einlassbereich 11' und einen in Drehrichtung D des Zahnrads 33 anschließenden zweiten Einlassbereich 12'. Die Auslassvertiefung 20' umfasst einen ersten Auslassbereich 21' und einen in Drehrichtung D des Zahnrads 33 anschließenden zweiten Auslassbereich 22'. Die Stirnwand des Regelkolbens 55 ist dem Zahnrad 33 axial zugewandt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Einlassvertiefung 10' des Regelkolbens 55 zumindest im Wesentlichen der Einlassvertiefung 10' des Zahnradkammerbodens 31, die Auslassvertiefung 20' des Regelkolbens 55 entspricht zumindest im Wesentlichen der Auslassvertiefung 20' des Zahnradkammerbodens 31 und der Trennsteg 41 des Regelkolbens 55 entspricht zumindest im Wesentlichen dem Trennsteg 41 des Zahnradkammerbodens 31, weshalb in der 8 die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, wie in den 4 und 5. Zu den Details wird daher auf die Beschreibung der 4 und 5 verwiesen. Im Unterschied zu der Auslassvertiefung 20' des Zahnradkammerbodens 31 ist der zweite Auslassbereich 22' der Auslassvertiefung 20' des Regelkolbens 55 ein axialer Auslassbereich analog zum zweiten Auslassbereich 22.
Die verstellbare Außenzahnradpumpe mit dem Gehäuse 7, dem Gehäusedeckel 1, der Zahnradkammer 30 mit der ersten Zahnradaufnahme 36 mit dem Zahnradkammerboden 31 und der Regeleinheitaufnahme 37 mit dem Boden 39, sowie der Regel- oder Verstelleinheit 54 weist damit im Zahnradkammerboden 31 die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20', im Gehäusedeckel 1 die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20, im Federkolben 47 der Regeleinheit 54 die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20 und im Regelkolben 55 die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' auf. Die jeweiligen Einlassvertiefungen 10 und 10' und die jeweiligen Auslassvertiefungen 20 und 20' können einander zugewandt sein und können gemeinsam aufgrund ihrer individuellen Ausbildungen für ein schnelles und weitestgehend völliges Befüllen und Entleeren der Förderzellen oder des Förderraums sorgen und dabei Probleme wie Schäden durch zum Beispiel Kavitation oder Geräuschentwicklung durch das Auftreten extrem hoher Quetschdrücke, die die miteinander kämmenden Zahnräder 32, 33 kurzfristig elastisch voneinander weg drücken, reduzieren oder völlig vermeiden.
Die 7 zeigt einen Querschnitt der Zahnradkammer 30 mit dem ersten Zahnradkammerboden 31 sowie der Stirnwand des Federkolbens 47, wobei die zwei Zahnräder 32, 33 gestrichelt angedeutet sind.
Die beiden Zahnräder 32, 33, die in gestrichelten Linien dargestellt sind, umfassen jeweils eine Vielzahl von Zähnen 34, 35. Zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Zähnen 34, 35 ist immer ein Zwischenraum gebildet, in den die Zähne 34, 35 des anderen Zahnrads 32, 33 eingreifen können. Der Eingriffsbereich der beiden Zahnräder 32, 33 ineinander wird auch als Kämmbereich 50 bezeichnet. Der Kämmbereich 50 ist ein Schnittbereich der sich im Eingriffsbereich der Zähne 34, 35 überlappenden Zahnräder 32, 33 oder mit anderen Worten der Überlappungsbereich der Projektionsflächen der beiden durch die radial äußeren Zahnspitzen gebildeten Umfangskreise der beiden Zahnräder 32, 33. Der Kämmbereich 50 ist als schraffierte Fläche dargestellt und umfasst Teile des Trennstegs 40 und des Quetschraums Q. Um die 7 nicht mit Bezugszeichen zu überlasten, wird auf die vorhergehenden 1 bis 6 verwiesen. Die Darstellung der 7 ist ohne Bezugszeichen nochmal in der 9 dargestellt.
Die Zahnräder 32, 33 bilden miteinander oder zusammen mit der Innenumfangswand des Gehäuses 7, insbesondere mit der Zahnradaufnahme 36 oder der Regeleinheitaufnahme 37 Förderzellen 46, in denen das Fluid von der Saugseite Sp der Pumpe zu der Druckseite D_P der Pumpe gefördert wird und manipuliert werden kann.
Der Zahnradkammerboden 31 umfasst die Einlassvertiefung 10', mit dem ersten Einlassbereich 11' und dem zweiten Einlassbereich 12', und die Auslassvertiefung, 20', mit dem ersten Auslassbereich 21' und dem zweiten Auslassbereich 22', die bereits beschrieben wurden. Die Stirnwand des Federkolbens 47 umfasst entsprechend die Einlassvertiefung 10, mit dem ersten Einlassbereich 11 und dem zweiten Einlassbereich 12, und die Auslassvertiefung 20, mit dem ersten Auslassbereich 21 und dem zweiten Auslassbereich 22, die bereits beschrieben wurden.
Die Einlassvertiefung 10 hat im Ausführungsbeispiel eine Umfangserstreckung E₂ , die drei aufeinanderfolgende Förderzellen 46 miteinander verbindet. Dabei ist die Umgangserstreckung des zweiten Einlassbereichs 12 größer als die Umfangserstreckung des ersten Einlassbereichs 11. Das dem zweiten Auslassbereich 22 zugewandte Ende 13 des ersten Einlassbereichs 11 ist eine Gerade und verläuft parallel zu einer Tangente T, die im saugseitigen Schnittpunkt 44 der Umfangskreise der Zahnräder 32, 33 an dem Umfangskreis des Zahnrads 32 anliegt, das die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20 nicht vollständig überläuft. Die Tangente T schneidet den Umfangskreis des Zahnrads 33, das die Einlassvertiefung 10 und die Auslassvertiefung 20 vollständig überläuft.
Die Auslassvertiefung 20 hat eine Umfangserstreckung E₃ , die im Ausführungsbeispiel vier aufeinanderfolgende Förderzellen 46 miteinander verbindet, wenn die Erstreckung 27 oder das dem ersten Einlassbereich 11 zugewandte Ende 24 des zweiten Auslassbereichs 22 in den Quetschbereich Q hineinreicht.
Der Trennsteg 40 ist so dimensioniert, dass er in jeder Position der Zahnräder 32, 33 zueinander die Einlassvertiefung 10 vollständig von der Auslassvertiefung 20 trennt, so dass kein Fluid auf direktem Weg von der Saugseite Sp zu der Druckseite D_P fließen kann. Der radial äußere Rand des Trennstegs 40 hat die Länge eines Kreisabschnitts, der wenigstens dem Abstand der radial äußeren Enden von zwei benachbarten Zähnen 35 des Zahnrads 33 in der Regeleinheitaufnahme 37 entspricht.
Die Einlassvertiefung 10' hat eine Umfangserstreckung E₄ , die maximal drei aufeinanderfolgende Förderzellen 46 oder Zahnzwischenräume des Zahnrads 32, das die Einlassvertiefung 10' überläuft, miteinander verbindet. Die Umfangserstreckung des ersten Einlassbereichs 11' ist kleiner als die Umfangserstreckung des sich daran anschließenden zweiten Einlassbereichs 12'.
Die Auslassvertiefung 20' hat eine Umfangserstreckung E₅ , die im Ausführungsbeispiel maximal drei aufeinanderfolgende Förderzellen 46 oder Zahnzwischenräume des Zahnrads 32, das die Auslassvertiefung 20' überläuft, miteinander verbindet. Die Umfangserstreckung des ersten Auslassbereichs 21' ist größer als die Umfangserstreckung des zweiten Auslassbereichs 22'.
Der Trennsteg 41 trennt die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' von dem Kämmbereich 50. Der Trennsteg 41 trennt weiterhin die Einlassvertiefung 10 von der Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20 von der Auslassvertiefung 20', wenn die Einlassvertiefungen 10, 10' und die Auslassvertiefungen 20, 20' beispielsweise in einem ebenen Boden 31, 39 gebildet sind. Schließlich trennt der Trennsteg 41 die Einlassvertiefung 10' von der Auslassvertiefung 20', so dass keine Fluid auf direktem Weg von der Einlassvertiefung 10' zu der Auslassvertiefung 20' fließen kann.
Der Trennsteg 41 umfasst den ersten Trennstegteil 42 und einen zweiten Trennstegteil 45. Der erste Trennstegteil 42 erstreckt sich von dem druckseitigen Schnittpunkt 43 der Umfangskreise der Zahnräder 32, 33 bis zum saugseitigen Schnittpunk 44 der Umfangskreise der Zahnräder 32, 33. Der erste Trennstegteil 42 hat eine freie Außenkante, die der Form einer Längsseite 51 des ihm zugewandten Kämmbereichs 50 entspricht. Der erste Trennstegteil 42 trennt im Wesentlichen die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' von dem Kämmbereich 50, das heißt, weder die Einlassvertiefung 10' noch die Auslassvertiefung 20' erstrecken sich bis zum Kämmbereich 50. Durch den Trennsteg 41 sind die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' beabstandet von dem Kämmbereich 50 angeordnet. Die Einlassvertiefung 10' und die Auslassvertiefung 20' werden im Betrieb ausschließlich von dem Zahnrad 32 in der ersten Zahnradaufnahme 36 überlaufen. Der Trennsteg 41 wird im Betrieb ausschließlich von dem Zahnrad 32 in der ersten Zahnradaufnahme 36 überlaufen.
Der erste Trennstegteil 42 kann als eine gebogene Fläche mit geringer Erstreckung in Radialrichtung R_R angesehen werden, die sich im Wesentlichen entlang der gesamten Längsseite 51 des Kämmbereichs 50 erstreckt. Der zweite Trennstegteil 45 erstreckt sich in Umfangsrichtung oder Drehrichtung D zwischen dem der Einlassvertiefung 10' zugewandten Ende der Auslassvertiefung 20' bis zu dem der Auslassvertiefung 20' zugewandten Ende der Einlassvertiefung 10' und in Radialrichtung R_R von einem gedachten radial inneren Ende des ersten Trennstegteils 42 bis zu der Öffnung 38 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Welle.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusedeckel
2: Öffnung
3: Kanal
4: Verlängerung
5: Oberfläche
6: Außenumfangskante
7: Gehäuse
8: Öffnung
9: Gehäusekante
10, 10': Einlassvertiefung
11, 11': erster Einlassbereich
12, 12': zweiter Einlassbereich
13: Ende
14: Rampenfuß
15: Rampenkopf
16: Rampe
17: Boden
18: Seitenwand
19: Achse
20, 20': Auslassvertiefung
21, 21': erster Auslassbereich
22, 22': zweiter Auslassbereich
23: Boden
24: Ende
25: Mündung
26: Auslassöffnung
27: Erstreckung
30: Zahnradkammer
31: Zahnkammerboden
32: Zahnrad
33: Zahnrad
34: Zahn
35: Zahn
36: Zahnradaufnahme
37: Regeleinheitaufnahme
38: Öffnung
39: Boden
40: Trennsteg
41: Trennsteg
42: Trennstegteil
43: Schnittpunkt
44: Schnittpunkt
45: Trennstegteil
46: Förderzelle
47: Federkolben
50: Kämmbereich
51: Längsseite
52: Einlass
53: Auslass
54: Regeleinheit
55: Regelkolben
A_R: Axialrichtung
D: Drehrichtung
D_P: Druckseite
E₁: Erstreckung
E₂: Erstreckung
E₃: Erstreckung
E₄: Erstreckung
E₅: Erstreckung
Q: Quetschbereich, Quetschraum
R_R: radiale Richtung, Radialerstreckung
S_P: Saugseite
T: Tangente
K: Kante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2884864 [0002]
US 6283735 B1 [0002]

Claims

Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug mit a) einem Pumpengehäuse (1, 7), b) einer von dem Pumpengehäuse (1, 7) umgebenen Zahnradkammer (30), c) einem Einlass (52) für ein Fluid in die Zahnradkammer (30) auf einer Saugseite (Sp) der Pumpe, d) einem Auslass (53) für das Fluid aus der Zahnradkammer (30) auf einer Druckseite (D_P) der Pumpe, e) einem ersten Zahnrad (32, 33), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, f) wenigstens einem zweiten Zahnrad (33, 32), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, g) wobei die zumindest zwei Zahnräder (32, 33) in einem Kämmbereich (50) miteinander kämmen, h) und einer Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder (32, 33) axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad (32, 33) einen axialen Dichtpalt bildet, i) wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung (10, 10') an der Saugseite (Sp) und/oder j) eine Auslassvertiefung (20, 20') an der Druckseite (D_P) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass k) die Einlassvertiefung (10, 10') einen ersten Einlassbereich (11, 11') und einen in Drehrichtung (D) daran anschließenden zweiten Einlassbereich (12 12') umfasst, wobei der erste Einlassbereich (11. 11') eine Radialerstreckung (R_R) aufweist, die größer ist als eine Radialerstreckung (R_R) des zweiten Einlassbereichs (12, 12') und/oder l) die Auslassvertiefung (20, 20') einen ersten Auslassbereich (21, 21') und einen in Drehrichtung (D) daran anschließenden zweiten Auslassbereich (22, 22') umfasst, wobei der erste Auslassbereich (21, 21') eine Radialerstreckung (R_R) aufweist, die kleiner ist als die Radialerstreckung (R_R) des zweiten Auslassbereichs (22, 22').
Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1, wobei der erste Einlassbereich (11, 11') in Radialrichtung offen und der zweite Einlassbereich (12, 12') in Radialrichtung begrenzt ist.
Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Auslassbereich (21, 21') in Radialrichtung begrenzt und der zweite Auslassbereich (22, 22') in Radialrichtung offen oder begrenzt ist.
Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die axiale Tiefe des ersten Auslassbereichs (21, 21') kleiner ist als eine axiale Tiefe des zweiten Auslassbereichs (22, 22').
Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnradkammer (30) im Querschnitt aus zwei sich teilweise überlappenden Kreisen gebildet ist und der Überlappungsbereich den Kämmbereich (50) umfasst, wobei die Auslassvertiefung (20), insbesondere der zweite Auslassbereich (22), in den Überlappungsbereich hineinragt und/oder die Einlassvertiefung (10) zumindest im Wesentlichen, insbesondere vollständig, außerhalb des Überlappungsbereichs angeordnet ist.
Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslassvertiefung (20), insbesondere der zweite Auslassbereich (22), eine sich in Richtung der Einlassvertiefung (10) erstreckende Erstreckung (27) aufweist, die bis in einen Quetschraum (Q) der ineinander greifenden Zähne (34, 35) der Zahnräder (32, 33) im Kämmbereich (50) reicht.
Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Einlassbereich (12, 12') und/oder der erste Auslassbereich (21, 21') eine Umfangserstreckung aufweist, die wenigstens einem Zahnkopfabstand zweier benachbarter Zähne (34, 35) des Zahnrads (32, 33) entspricht.
Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug mit a) einem Pumpengehäuse (1, 7), b) einer von dem Pumpengehäuse (1, 7) umgebenen Zahnradkammer (30), c) einem Einlass (52) für ein Fluid in die Zahnradkammer (30) auf einer Saugseite (Sp) der Pumpe, d) einem Auslass (53) für das Fluid aus der Zahnradkammer (30) auf einer Druckseite (D_P) der Pumpe, e) einem ersten Zahnrad (32, 33), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, f) wenigstens einem zweiten Zahnrad (33, 32), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, g) wobei die zumindest zwei Zahnräder (32, 33) in einem Kämmbereich (50) miteinander kämmen, h) und einer Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder (32, 33) axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad (2, 3) einen axialen Dichtpalt bildet, i) wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung (10) an der Saugseite (Sp), j) eine Auslassvertiefung (20) an der Druckseite (D_P) und k) einen Trennsteg (40), der in dem Kämmbereich (50) der zumindest zwei Zahnräder (32, 33) zwischen der Einlassvertiefung (10) und der Auslassvertiefung (20) angeordnet ist und mit den Zähnen (34, 35) der Zahnräder (32, 33) einen axialen Dichtspalt bildet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass l) der Trennsteg (40) zumindest an seiner radial äußeren Kante (K) eine Umfangserstreckung (E₁) aufweist, die wenigstens einem Zahnkopfabstand zweier benachbarter Zähne (34, 35) des Zahnrads (32, 33) entspricht.
Außenzahnradpumpe nach Anspruch 8, wobei der Trennsteg (40) in zumindest einer Drehposition des Zahnrads (32, 33) eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnrads (32,33) axial abdeckt.
Außenzahnradpumpe nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zahnradkammer (30) im Querschnitt aus zwei sich teilweise überlappenden Kreisen gebildet ist und der Überlappungsbereich den Kämmbereich (50) umfasst, wobei der Trennsteg (40) ein saugseitiges Ende (13) aufweist, das sich in Radialrichtung entlang einer Geraden erstreckt, die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Tangente (T) orientiert ist, welche an einem Schnittpunkt (44) der beiden Kreise auf der Saugseite (Sp) anliegt.
Außenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Trennsteg (40) ein druckseitiges Ende (24) aufweist, das sich in Radialrichtung entlang einer Kurve erstreckt, die zumindest einen Wendepunkt aufweist.
Außenzahnradpumpe für ein Kraftfahrzeug mit a) einem Pumpengehäuse (1, 7), b) einer von dem Pumpengehäuse (1, 7) umgebenen Zahnradkammer (30), c) einem Einlass (52) für ein Fluid in die Zahnradkammer (30) auf einer Saugseite (Sp) der Pumpe, d) einem Auslass (53) für das Fluid aus der Zahnradkammer (30) auf einer Druckseite (D_P) der Pumpe, e) einem ersten Zahnrad (32, 33), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, f) wenigstens einem zweiten Zahnrad (33, 32), das drehbar in der Zahnradkammer (30) angeordnet ist und Förderzellen (46) bildet, g) wobei die zumindest zwei Zahnräder (32, 33) in einem Kämmbereich (50) miteinander kämmen, i) und einer Stirnwand, die einer Stirnseite eines der Zahnräder (32) axial zugewandt ist und zumindest bereichsweise mit dem Zahnrad (32) einen axialen Dichtpalt bildet, j) wobei die Stirnwand eine Einlassvertiefung (10') an der Saugseite (Sp), k) eine Auslassvertiefung (20') an der Druckseite (D_P) und l) einen Trennsteg (41), der entlang des Kämmbereichs (50) der zumindest zwei Zahnräder (32, 33) verläuft und mit den Zähnen (34) des Zahnrads (32) einen axialen Dichtspalt bildet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass m) der Trennsteg (41) außerhalb des Kämmbereichs (50) zwischen der Einlassvertiefung (10') und dem Kämmbereich (50) und zwischen der Auslassvertiefung (20') und dem Kämmbereich (50) angeordnet ist.
Außenzahnradpumpe nach Anspruch 12, wobei der Trennsteg (41) bogenförmig zwischen dem Kämmbereich (50) und der Einlassvertiefung (10') und/oder zwischen dem Kämmbereich (50) und der Auslassvertiefung (20') verläuft.
Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Regeleinheit (54) zur Verstellung der Fördermenge, die zumindest einen in Axialrichtung (A_R) verschiebbaren Verstellkolben (47, 55) aufweist, wobei der Verstellkolben (47, 55) die Stirnwand bildet.
Regeleinheit für eine verstellbare Außenzahnradpumpe zur Verstellung der Fördermenge, die zumindest einen Verstellkolben (47, 55) aufweist, wobei der Verstellkolben (47, 55) eine Stirnwand mit einer Einlassvertiefung (10, 10') und/oder einer Auslassvertiefung (20, 20') und/oder einem Trennsteg (40, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
Pumpengehäuse für eine Außenzahnradpumpe, das eine Stirnwand mit einer Einlassvertiefung (10, 10') und/oder einer Auslassvertiefung (20, 20') und/oder einem Trennsteg (40, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
Nachrüstverfahren für eine verstellbare Außenzahnradpumpe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Außenzahnradpumpe zur Verstellung des Fördervolumens eine Regeleinheit mit zumindest einem Verstellkolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit durch eine Regeleinheit (54) nach Anspruch 15 ersetzt wird.