DE10302964A1

DE10302964A1 - Hochdruckinnenzahnradpumpe

Info

Publication number: DE10302964A1
Application number: DE2003102964
Authority: DE
Inventors: Manfred Rüffer; Ulrich Dr. Neumann; Christian Albrich von Dr. Albrichsfeld
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-01-25
Filing date: 2003-01-25
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckinnenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad und mit einem außenverzahnten Ritzel, wobei das Ritzel eine geringere Zähneanzahl aufweist als das Hohlrad. DOLLAR A Zur Verringerung der maximalen Flächenpressung zwischen den Zähnen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen einem abgerundeten Zahnkopf und einer evolventenförmigen Zahnflanke eine Übergangsrundung mit Krümmungsradien von mindestens >= 0,1 * Modul vorgesehen ist. DOLLAR A Dadurch wird die Lebensdauer der Verzahnung der Innenzahnradpumpe erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckinnenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad und mit einem außenverzahnten Ritzel, wobei das Ritzel eine geringere Zähnezahl aufweist, als das Hohlrad.

Aus der DE 41 38 913 A1 ist eine Zahnradmaschine mit mindestens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern bekannt, wobei die Zahnflanken der einzelnen Zähne im Mittelbereich eine Evolvente und daran anschließend einen Bogenbereich aufweisen, der tangential an einen unmittelbar die Stirnfläche des Zahns schneidenden Geradenabschnitt übergeht.

Evolventenverzahnnungen werden ganz grundsätzlich auch bei Hochdruckinnenzahnradpumpen mit einem innenverzahnten Hohlrad und mit einem außenverzahnten Ritzel angewendet.

Versuche sowie Berechnungen haben jedoch ergeben, dass eine Evolventenverzahnung einer Hochdruckinnenzahnradpumpe, welche zum Einsatz bei Kraftfahrzeugbremsanlagen vorgesehen ist, einem starkem Verschleiß unterliegt. Ein Grund dafür sind hohe Presskräfte sowie die daraus resultierenden Flächenpressungen im Bereich der Zahnköpfe. Denn unter Berücksichtigung der wirksamen Zahnkräfte ergeben sich Spannungen in Höhe bis etwa 2700 N/mm2 bei nur einem tragenden Zahn, während die Belastungsgrenze je nach Werkstoff mit etwa 1500 N/mm2 angenommen werden kann. Weil das Ritzel einer Innenzahnradpumpe bauartbedingt eine geringere Zähnezahl aufweist, als das zugehörige Hohlrad, ist das Ritzel besonders verschleißgefährdet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verschleißresistente Hochdruckinnenzahnradpumpe bereit zu stellen, welche insbesondere einen verringerten Ritzelverschleiß ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen einem Zahnkopf und einer Zahnflanke eine Übergangsrundung mit Krümmungsradien von mindestens etwa ≥ 0,1 · Modul vorgesehen ist. In überraschender Weise wird durch die erfindungsgemäße Übergangsrundung die Flächenpressung reduziert.

Es hat sich erwiesen, dass es grundsätzlich ausreicht, wenn die Übergangsrundung an dem Ritzel und zwar an dessen antreibender Zahnflanke vorgesehen ist. Wenn Drehrichtungswechsel – beispielsweise im Sinne einer Förderrichtungsänderung – erforderlich sind, kann die Übergangsrundung jeweils an den gegenüberliegenden Zahnflanken des Zahns vorgesehen werden.

Die Herstellung wird vereinfacht, wenn die Übergangsrundung nicht als Freiformkurve sondern als Kombination mehrerer Krümmungssegmente mit unterschiedlichen Krümmungsradien vorgesehen ist. Es ist insbesondere ausreichend, wenn die Übergangsrundung aus einem oder mehreren Kreissegmenten gebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 Einzelheiten einer Evolventenverzahnung gemäß DE 41 38 913 A1 , und
2a,b Einzelheiten einer Evolventenverzahnung gemäß der Erfindung.
Die 1 zeigt miteinander kämmende evolventenverzahnte Zähne einer bekannten Zahnradmaschine (Getriebe oder Pumpe), wobei Hilfskreise r1, r2, r3, r4 zur Charakterisierung und Herstellung der Verzahnung gestrichelt bzw. strichpunktiert gekennzeichnet sind. Es befindet sich ein Zahn 11 eines ersten Zahnrades 10 in Eingriff zwischen zwei Zähnen 21, 22 eines zweiten Zahnrades 20. Zwischen einem ausgerundeten Zahnfuß 12 und einer Kante 13 eines Zahnkopf 14 weist die Zahnflanke eine Evolvente 15 sowie einen sich in Richtung Kante 13 anschließenden Kurvenbogen 16 auf. Dadurch soll im Bereich eines Zahnfußes 23 des Zahns 20 ein Eingriffsstoß vermieden werden.
Die 2a,b zeigen Einzelheiten einer Evolventenverzahnung bei einer Innenzahnradpumpe umfassend ein Ritzel 30 mit geringerem Durchmesser (und geringerer Zähnezahl), als ein Hohlrad 40, Die Pumpe dient zur Energieversorgung eines Hochdruckspeichers bei einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage, deren Radbremsen mittels elektromagnetisch betätigbaren Ventilen über Kanäle mit dem Hochdruckspeicher verbindbar sind. Die Pumpe wie auch die Ventile, Kanäle sowie der Hochdruckspeicher sind zu diesem Zweck an oder in einem gemeinsamen, nicht dargestellten, Aufnahmekörper angeordnet, welcher vorzugsweise Ritzel 30 und Hohlrad 40 lagert. Zahnzwischenräume sind in der Figur schraffiert dargestellt.
Während 2b einen Zahneingriffsbereich verdeutlicht, bezieht sich 2a auf einen diametral gegenüberliegenden Zahnkopfbereich einer Innenzahnradpumpe mit konventioneller, das heißt bekannter Evolventenverzahnung. Die mechanische Anlage zwischen den Zahnköpfen 31,41 von Ritzel 30 und Hohlrad 40 ist in 2a mit einem Pfeil markiert. Durch die dichtende Anlage der Zahnköpfe 31,41 wird ein Niederdruckbereich von einem Hochdruckbereich der Pumpe getrennt sowie eine verdrängende Pumpwirkung in dem Eingriffsbereich ermöglicht. Es versteht sich, dass die Pumpe über einen Einlass sowie einen Auslass zur Ventilation eines Verdrängungsraumes verfügt.
Nachstehend wird auf den Eingriffsbereich der Innenzahnradpumpe mit einer modifizierten Verzahnung gemäß 2b eingegangen. Zur Verdeutlichung ist auch die Kontur einer konventionellen Verzahnung gemäß DE 41 38 913 C1 dargestellt. Im Einzelnen ist ein Ritzel 30 mit einem abgerundeten Zahnkopf 31, einer evolventenförmigen Zahnflanke 32 und einem Zahnfuß 33 ersichtlich, und ein Hohlrad 40 verfügt über einen gerundeten Zahnkopf 41, eine evolventenförmigen Zahnflanke 42 sowie einen Zahnfuß 43. Ein wesentlicher Unterschied der modifizierten Verzahnung besteht in der Übergangsrundung mit einer Krümmung von mindestens etwa ≥ 0,1·Verzahnungsmodul. Bei Ausführung eines Modul m = 1 ergibt sich somit eine Krümmung von 0,1 mm. Wie ohne weiteres zu ersehen ist, befindet sich die Übergangsrundung zwischen einem abgerundeten Zahnkopf und einer evolventenförmigen Zahnflanke des Ritzel 30. Eine Übertragung auf Zahnflanken des Hohlrad 40 ist ohne weiteres möglich. Die Übergangsrundung kann als Kombination von Krümmungssegmenten mit unterschiedlichen Krümmungsradien vorgesehen sein. Die Krümmungen können jedoch auch von höherer Ordnung (quadratische oder kubische Parabeln) sein. Jedoch wird die Verzahnungsherstellung erleichtert, wenn die Übergangsrundung aus mehren Kreisbogensegmenten besteht, so dass die oben genannten Krümmungen höherer Ordnung vermieden werden. Auch wenn es bei ausschließlich einem Drehsinn des Ritzel 30 ausreicht, die Übergangsrundung ausschließlich an der antreibenden Zahnflanke vorzusehen, ist eine Übertragung auf die gegenüberliegende Flanke desselben Zahnes sinnvoll, wenn Drehrichtungsänderungen erfolgen sollen, um beispielsweise eine Förderrichtung zu ändern.
Um einen möglichst reibungsfreien Abgleitvorgang der beteiligten Verzahnungsteile zu ermöglichen, geht die Übergangsrundung tangential in eine Zahnkopfrundung oder in die evolventenförmige Zahnflanke über.
Die Pumpe ist zum Einsatz als Rückförder- oder Druckerhöhungspumpe in schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlagen vorgesehen. Derartige Bremsanlagen sind empfindlich gegenüber Verschleißprodukten wie insbesondere Späne, weil diese feine Kanäle oder Bohrungen verstopfen können. Beim Betrieb mit – grundsätzlich schlecht schmierender – Bremsflüssigkeit weisen bekannte Innenzahnradpumpen einen recht hohen Verschleiß auf, so daß eine aufwändige Filterung erforderlich ist, was die Tieftemperatureignung beeinträchtigen kann. Die Erfindung verringert ganz unmittelbar den Verschleiß einer Hochdruckinnenzahnradpumpe, so daß deren Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage ermöglicht wird.

10: Zahnrad
11: Zahn
12: Zahnfuß
13: Kante
14: Zahnkopf
15: Evolvente
16: Kurvenbogen
20: Zahnrad
21: Zahn
22: Zahn
23: Zahnfuß
30: Ritzel
31: Zahnkopf
32: Zahnflanke
33: Zahnfuß
40: Hohlrad
41: Zahnkopf
42: Zahnflanke
43: Zahnfuß

Claims

Hochdruckinnenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad (40) und mit einem außenverzahnten Ritzel (30), wobei das Ritzel (30) eine geringere Zähnezahl aufweist, als das Hohlrad (40), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem abgerundeten Zahnkopf (31) und einer evolventenförmigen Zahnflanke (32) eine Übergangsrundung mit einer Krümmung von mindestens etwa ≥ 0,1 Modul vorgesehen ist.
Hochdruckinnenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsrundung an dem Ritzel (30) vorgesehen ist.
Hochdruckinnenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsrundung als Kombination mehrerer Krümmungssegmente mit unterschiedlichen Krümmungsradien vorgesehen ist.
Hochdruckinnenzahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsrundung aus einem oder mehreren Kreisbogensegmenten gebildet ist.
Hochdruckinnenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsrundung ausschließlich im Anschluss an der antreibenden Zahnflanke des Ritzels (30) vorgesehen ist.