EP0994257A1 - Aussenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung - Google Patents

Aussenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung Download PDF

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EP0994257A1
EP0994257A1 EP99119067A EP99119067A EP0994257A1 EP 0994257 A1 EP0994257 A1 EP 0994257A1 EP 99119067 A EP99119067 A EP 99119067A EP 99119067 A EP99119067 A EP 99119067A EP 0994257 A1 EP0994257 A1 EP 0994257A1
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EP
European Patent Office
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pump
pressure side
pocket
external gear
sealing surface
Prior art date
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EP99119067A
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French (fr)
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Bernd Schreiber
Günther Stützle
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Original Assignee
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/185—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by varying the useful pumping length of the cooperating members in the axial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/088—Elements in the toothed wheels or the carter for relieving the pressure of fluid imprisoned in the zones of engagement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms

Definitions

  • the invention relates to an external gear pump with a delivery volume limitation according to the Preamble of claim 1.
  • the invention relates to one with increasing Speed self-regulating external gear pump.
  • the invention has set itself the task of a To create external gear pump with delivery volume limitation, which is a to be promoted Pumps fluid as evenly as possible and pulsation-free.
  • the invention is based on an external gear pump, which is in a housing has a rotationally driven gear pair with two intermeshing spur gears.
  • the Gear pair is encased by housing surfaces, which together with axial sealing surfaces, over which the spur gears stroke with their end faces, delimit a conveying space that a low pressure side connected to a pump inlet and one High pressure side, which is connected to a pump outlet.
  • To limit the Delivery volume of the pump is one of the spur gears on a piston that rotates together with this spur gear in the housing relative to the other spur gear is slidably received.
  • the piston is preferably parallel to the axis of rotation of the spur gear mounted on the piston can be moved in a straight line.
  • the length of engagement increases with increasing pump pressure, which depends on the Pump speed increases and decreases, automatically reduced.
  • Limiting the Delivery volume or the automatic reduction of the pump with increasing Pump pressure is generated by applying fluid to the piston on the high-pressure side causes.
  • the pressure force of the high pressure fluid acts the force of a restoring element opposite.
  • the restoring element is preferably formed by a compression spring. The Pressurized fluid pushes the piston towards a reduction in the meshing length, and the restoring element counteracts this pressure force.
  • the pump is preferably used as a lubricating oil pump, in particular for delivery of engine oil in reciprocating engines.
  • this is in at least one axial sealing surface on a sealing web Sealing surface bordering a pocket or kidney formed that deepest an area Gear meshing of the gears with either the pump outlet or the pump inlet connects.
  • the axial sealing surface borders directly on an end face of one of the Spur gears.
  • the sealing web of the sealing surface covers the bottom of the tooth gap of the deepest Meshing of the two gears.
  • the bag connects the tooth gap in the area of the deepest meshing with the next tooth gap on the high pressure side or Low pressure side.
  • a sealing surface without a pocket is used to drain the High-pressure fluids taken care of from the tooth gap of deepest meshing.
  • the depth of the pocket is preferably at most one fifth and at least one Twentieth of the maximum length of engagement of the two gears.
  • Another bag also applies to this bag.
  • their depths can be the same. Is on the high pressure side as well as on the Low pressure side of the sealing surface formed a pocket, so the pocket on the Low pressure side preferably to a shallower depth than the pocket on the High pressure side.
  • the otherwise simply plane axial falls Sealing surface in a stair step from the easily flat pocket of constant depth.
  • the maximum intervention length is at least with zero funding and corresponding to the Reset characteristic of the reset element in the lower speed range of the pump.
  • the bag has an area, measured at the top of the bag, of at least 5% and at most 20% of the area covered by the spur gear.
  • the Pocket surface is advantageously the friction between the sealing surface and the over the end face of the spur gear less.
  • the pocket is preferably provided on the high-pressure side of the axial sealing surface, since in this case the displacement of fluid in the direction of delivery from the squeezing area of the closest meshing is facilitated.
  • the bag can also be on the Low pressure side can be provided, since in this case the amount of fluid in the Squeeze area is reduced.
  • the pump can also have several pairs of gears.
  • a single Spur gear which is then preferably driven, with one or more Combing spur gears and in this way form several gear pairs of the pump.
  • at least one pocket of the type described above is also the same Way in the area of deepest tooth engagement of this further gear pair or each further gear pairs are formed.
  • this is also the case another spur gear to control the pump delivery volume by pressurization slidable relative to the common spur gear.
  • the funding characteristics of Gear pairs are the same or differ from each other.
  • Figure 1 shows an external gear pump with delivery volume limitation in one Longitudinal section, the position of which is shown in FIGS. 2 and 3 as section line C-C.
  • a housing part 1 and a cover 2 screwed with it in a fluid-tight manner form a housing Pump.
  • the housing part 1 and the cover 2 are each in an individual illustration in FIG. 2 or Figure 3 shown, to which reference should always be made. Also on that 5 is a perspective view of the cover 2 with the spur gear in place referred.
  • the cover 2 has a cover plate and a circular cylindrical protruding therefrom Base 5 on.
  • two spur gears 6 and 11 are parallel spaced axes of rotation.
  • the spur gears 6 and 11 are located with their Gears 7 and 12 in a meshing engagement.
  • a fluid inlet 3 which in FIG 1 is indicated in a dashed line, and at the pump inlet 3 opposite side of the spur gear pair a pump outlet 4.
  • the rotary drive takes place via a drive shaft 8, which is in the base 5 of the cover 2 is pivoted.
  • the spur gear 6 is secured against rotation and displacement on the drive shaft 8 attached.
  • the other spur gear 11 is between two cylinder bodies 14 and 15 on one Shaft journal 13, which connects the two cylinder bodies 14 and 15 to one another, pivoted and not displaceable relative to the cylinder bodies 14 and 15.
  • the two Cylinder bodies 14 and 15 form a piston which is in a bore in the housing part 1 can be moved back and forth along the alignment of the axis of rotation of the spur gear 11.
  • This piston 14, 15 with fluid on the high pressure side becomes an outer first end face pressurized.
  • the pump outlet 4 opens directly into a high-pressure chamber 18 that of the outer first end face of the piston 14, 15 or of the cylinder body 14 is sealed.
  • the piston 14, 15 is by means of a Steel compression spring 20 is subjected to an elastic restoring force.
  • the piston 14, 15 With an increase of the pressure in the high-pressure chamber 18, the piston 14, 15 becomes counter to the restoring one Force of the compression spring 20 relative to the spur gear 6 axially parallel in such a direction shifted that the length of engagement of the two spur gears 6 and 11 is reduced.
  • the delivery volume of the pump is reduced as the engagement length is reduced.
  • the engagement length corresponds to the length of the two equal lengths Spur gears. It is achieved with zero delivery, especially when the pump is at a standstill; the spur gears 6 and 11 face each other at the same height.
  • the fluid delivery from the pump inlet 3 to the pump outlet 4 is carried out by a Pump delivery chamber, the outer surfaces of the housing part 1 around the tip circles Spur gears 6 and 11 around and of axial sealing surfaces 9, 10, 16 and 17 tight is enclosed and in which the pump inlet 3 and a connecting channel to Pump outlet 4 each open to one side of spur gears 6 and 11.
  • axial sealing surfaces 9, 10, 16 and 17 are those surfaces of the housing 1, 2 or of the piston 14, 15 understood, the respective end faces of the spur gears 6 and 11 directly lie close together. They seal the pump delivery chamber in the axial direction and separate its low pressure side and high pressure side from each other or prevent one Short circuit.
  • the axial sealing surfaces 9 and 10 are for the rotary drive Spur gear 6 shown in a plan view.
  • the axial sealing surface 9 is free End face of the base 5 of the cover 2 is formed.
  • the base 5 is also in one in FIG Shown view on the sealing web 21.
  • the axial sealing surface 10 becomes opposite formed in the housing part 1.
  • Top views of the axial sealing surfaces 16 and 17 for the Spur gear 11 are included in Figure 4.
  • the axial sealing surface 9 is an annular surface with an outer diameter that the Diameter of the tip circle of the spur gear 6 corresponds. It has a simple plane Surface in which a pocket 22 and 23 are incorporated on both sides of a sealing web 21 is.
  • the sealing web 21 protrudes into the tooth gap of the deepest meshing of the spur gears 6 and 11 and represents the separation of the Low pressure side and the high pressure side safely over the tooth mesh.
  • the pockets 22 and 23 are open towards the outer peripheral edge of the axial sealing surface 9. They are each characterized by two control edges at an angle to each other, on which the axial Sealing surface 9 slopes vertically or slightly beveled towards the respective pocket 22 and 23, limited.
  • the depths T1 and T2 of the pockets 22 and 23 and the height of their control edges is at least one twentieth and at most one fifth of the maximum length of the Engagement of the spur gears 6 and 11.
  • the pockets 22 and 23 are of theirs Control edges simply flat up to their open edges.
  • the depth T2 of the pocket 23 on the low pressure side is preferably less than the depth T1 of the pocket 22 on the High pressure side.
  • T1 is one eighth and T2 is one tenth maximum engagement length of the spur gears 6 and 11.
  • the one exempted from pocket 22 Area is compared to the recessed area of the pocket 23 at the same length of the Sealing web 21 delimiting control edge is larger because of the angle to the sealing web 21 extending second control edge at the pocket 22 at an obtuse angle to the control edge on Sealing web 21 runs as the corresponding control edge of the pocket 23.
  • the pocket 22 covers a longer one from the outer peripheral edge of the axial sealing surface 9 Edge portion as the pocket 23.
  • the pockets 25 and 26 of the opposite sealing surface 10 (FIG. 2).
  • the pockets 22 and 25 of the same shape are located High pressure side and the same shape pockets 23 and 26 of the low pressure side of the Pump delivery room exactly opposite.
  • the cylinder body 14 and 15 are individually in plan views of their axial Sealing surfaces 16 and 17 and each shown in a longitudinal section.
  • the cylinder body 15 is additionally in a plan view of its outer end face facing the compression spring 20 pictured.
  • the cylinder body 14 sealing the high-pressure chamber 18 is not on it illustrated, the end face facing the high-pressure chamber 18 simply flat.
  • At the outer lateral surface is in the region of its sealing web 27 over the entire length of the Cylinder body 14 except a cylinder segment.
  • the teeth of the Spur gears 6 and 11. serve as an anti-rotation device for the Pistons 14, 15 by the cylinder body 14 thus sliding along the base 5.
  • the formation of the axial sealing surface 16 with the sealing web 27 and in particular the Formation of the pockets 28 and 29 corresponds to that of the axial sealing surface 9 and their pockets.
  • the cylinder body 15 On its outer end face facing away from the spur gear 11 the cylinder body 15 is designed as a ring pot with a circumferential ring channel, the serves as a guide for the compression spring 20.

Abstract

Eine Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung umfasst ein Gehäuse, wenigstens ein drehangetriebenes Zahnradpaar mit zwei in Eingriff befindlichen Stirnrädern (6,11), die mit Mantelflächen des Gehäuses und axialen Dichtflächen (9,10,16,17) einen Förderraum bilden, der eine mit einem Pumpeneinlass verbundene Niederdruckseite und eine mit einem Pumpenauslass verbundene Hochdruckseite aufweist, und einen Kolben (13,14,15), der als Drehlagerung für ein Stirnrad (11) des Zahnradpaars dient und zur Begrenzung des Fördervolumens der Pumpe zusammen mit diesem Stirnrad durch Beaufschlagung mit Fluid der Hochdruckseite gegen die Kraft eines Rückstellelements (20) relativ zu dem anderen Stirnrad des Zahnradpaars verschoben wird, wobei, in wenigstens einer axialen Dichtfläche (9) an einen Dichtsteg der Dichtfläche grenzend Wenigstens eine Tasche (22) ausgebildet ist, die einen Bereich tiefsten Zahneingriffs der Stirnräder mit entweder dem Pumpenauslass oder dem Pumpeneinlass verbindet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine mit zunehmender Drehzahl sich selbst abregelnde Außenzahnradpumpe.
Eine gattungsgemäße Außenzahnradpumpe ist aus der DE 41 21 074 A1 bekannt.
Vor diesem Stand der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung zu schaffen, die ein zu förderndes Fluid möglichst gleichmäßig und pulsationsfrei fördert.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung geht von einer Außenzahnradpumpe aus, die in einem Gehäuse ein drehangetriebenes Zahnradpaar mit zwei miteinander kämmenden Stirnrädern aufweist. Das Zahnradpaar ist von Gehäuseflächen ummantelt, die zusammen mit axialen Dichtflächen, über die die Stirnräder mit ihren Stirnflächen streichen, einen Förderraum begrenzen, der eine Niederdruckseite, die mit einem Pumpeneinlass verbunden ist, und eine Hochdruckseite, die mit einem Pumpenauslass verbunden ist, aufweist. Zur Begrenzung des Fördervolumens der Pumpe ist eines der Stirnräder auf einem Kolben drehgelagert, der zusammen mit diesem Stirnrad in dem Gehäuse relativ zu dem anderen Stirnrad verschiebbar aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der Kolben parallel zu der Drehachse des an dem Kolben gelagerten Stirnrads geradverschiebbar. Durch die Verschiebung des einen Stirnrads relativ zu dem anderen Stirnrad wird bei der bevorzugten axialen Verschiebung die Länge des Eingriffs der Stirnräder verändert.
Die Eingriffslänge wird mit zunehmendem Pumpendruck, der in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl zu- und abnimmt, selbsttätig verringert. Die Begrenzung des Fördervolumens bzw. die selbsttätige Abregelung der Pumpe mit zunehmendem Pumpendruck wird durch Beaufschlagung des Kolbens mit Fluid der Hochdruckseite bewirkt. Der Druckkraft des Hochdruckfluids wirkt die Kraft eines Rückstellelements entgegen. Das Rückstellelement wird vorzugsweise durch eine Druckfeder gebildet. Das Druckfluid drückt den Kolben in Richtung einer Verringerung der Zahneingriffslänge, und das Rückstellelement wirkt dieser Druckkraft entgegen.
Bevorzugt findet die Pumpe Verwendung als Schmierölpumpe, insbesondere zur Förderung von Motoröl bei Hubkolbenmotoren.
Nach der Erfindung ist in wenigstens einer axialen Dichtfläche an einen Dichtsteg dieser Dichtfläche grenzend eine Tasche bzw. Niere ausgebildet, die einen Bereich tiefsten Zahneingriffs der Zahnräder mit entweder dem Pumpenauslass oder dem Pumpeneinlass verbindet. Die axiale Dichtfläche grenzt unmittelbar an eine Stirnfläche eines der Stirnräder. Der Dichtsteg der Dichtfläche überdeckt den Grund der Zahnlücke des tiefsten Zahneingriffs der beiden Zahnräder. Die Tasche verbindet die Zahnlücke im Bereich des tiefsten Zahneingriffs mit der nächsten Zahnlücke auf der Hochdruckseite oder der Niederdruckseite.
Gegenüber einer Dichtfläche ohne Tasche wird für einen widerstandsärmeren Abfluss des Hochdruckfluids aus der Zahnlücke tiefsten Zahneingriffs gesorgt. Durch die Erfindung wird somit eine Außenzahnradpumpe geschaffen, bei der das Fluid der Hochdruckseite zur selbstätigen Begrenzung des Fördervolumens genutzt wird und dennoch die bei solchen Außenzahnradpumpen mit den bekannten, einfach planen axialen Dichtflächen einhergehenden Quetschöleffekte eliminiert oder zumindest reduziert werden.
Die Tiefe der Tasche beträgt vorzugsweise höchstens ein Fünftel und mindestens ein Zwanzigstel der maximalen Länge des Eingriffs der beiden Zahnräder. Bei Ausbildung einer weiteren Tasche gilt dies auch für diese Tasche. Bei Ausbildung weiterer Taschen können deren Tiefen jeweils gleich sein. Ist sowohl auf der Hochdruckseite als auch auf der Niederdruckseite der Dichtfläche eine Tasche ausgebildet, so weist die Tasche auf der Niederdruckseite vorzugsweise eine geringere Tiefe auf als die Tasche auf der Hochdruckseite. In einer bevorzugten Ausführung fällt die ansonsten einfach plane axiale Dichtfläche in einer Treppenstufe zu der wieder einfach planen Tasche konstanter Tiefe ab. Die maximale Eingrifflänge besteht zumindest bei Nullförderung und entsprechend der Rückstellcharakteristik des Rückstellelements im unteren Drehzahlbereich der Pumpe.
Die Tasche weist eine Fläche, gemessen am oberen Rand der Tasche, von mindestens 5 % und höchstens 20 % der von dem Stirnrad überstrichenen Fläche auf. Mit zunehmender Taschenfläche wird vorteilhafterweise die Reibung zwischen der Dichtfläche und der darüberstreichenden Stirnfläche des Stirnrads geringer.
Die Tasche ist vorzugsweise auf der Hochdruckseite der axialen Dichtfläche vorgesehen, da in diesem Fall die Verdrängung von Fluid in Förderrichtung aus dem Quetschbereich des engsten Zahneingriffs erleichtert wird. Die Tasche kann jedoch auch auf der Niederdruckseite vorgesehen sein, da in diesem Fall immerhin die Fluidmenge im Quetschbereich verringert wird.
Bevorzugt ist in der axialen Dichtfläche auf der Niederdruckseite und der Hochdruckseite an den Dichtsteg angrenzend je eine Tasche eingearbeitet. Vorzugsweise sind auch weitere der axialen Dichtflächen für die Stirnräder mit je einer Tasche auf der Hochdruckseite, und noch weiter bevorzugt auch mit je einer Tasche auf der Niederdruckseite der jeweiligen Dichtfläche, versehen.
Die Pumpe kann auch mehrere Zahnradpaare aufweisen. Insbesondere kann ein einzelnes Stirnrad, das dann vorzugsweise angetrieben wird, mit noch einem oder mehreren Stirnrädern kämmen und auf diese Weise mehrere Zahnradpaare der Pumpe bilden. Vorzugsweise ist wenigstens eine Tasche der vorstehend beschriebenen Art auch in gleicher Weise in dem Bereich tiefsten Zahneingriffs dieses weiteren Zahnradpaars bzw. jedes weiteren Zahnradpaars ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch solch ein weiteres Stirnrad zur Regelung des Pumpenfördervolumens durch Druckbeaufschlagung verschiebbar relativ zu dem gemeinsamen Stirnrad. Dabei können die Förderkennlinien der Zahnradpaare gleich sein oder auch voneinander abweichen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
eine Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung in einem Längsschnitt,
Figur 2
ein Gehäuseteil der Pumpe in der Draufsicht A-A der Figur 1,
Figur 3
einen Deckel der Pumpe in der Draufsicht B-B der Figur 1,
Figur 4
zwei Zylinderkörper, zwischen denen ein Stirnrad der Pumpe nach Figur 1 drehgelagert ist, und
Figur 5
eine perspektivische Ansicht des Deckels der Pumpe nach Figur 3 mit Stirnrad.
Figur 1 zeigt eine Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung in einem Längsschnitt, dessen Lage in den Figuren 2 und 3 als Schnittlinie C-C eingetragen ist.
Ein Gehäuseteil 1 und ein damit fluiddicht verschraubter Deckel 2 bilden ein Gehäuse der Pumpe. Das Gehäuseteil 1 und der Deckel 2 sind je in einer Einzeldarstellung in Figur 2 bzw. Figur 3 abgebildet, auf die ergänzend stets verwiesen sei. Auch auf die perspektivische Ansicht des Deckels 2 mit aufgesetztem Stirnrad in Figur 5 sei hierbei verwiesen.
Der Deckel 2 weist eine Deckelplatte und einen davon aufragenden, kreiszylindrischen Sockel 5 auf. In dem Gehäuse der Pumpe sind zwei Stirnräder 6 und 11 um parallel beabstandete Drehachsen drehgelagert. Die Stirnräder 6 und 11 befinden sich mit ihren Verzahnungen 7 und 12 in einem kämmenden Eingriff. In den Eingriffsbereich der Stirnräder 6 und 11 mündet zu einer Seite des Stirnradpaars ein Fluideinlass 3, der in Figur 1 in einer gestrichelten Linie angedeutet ist, und an der dem Pumpeneinlass 3 gegenüberliegenden Seite des Stirnradpaars ein Pumpenauslass 4. Durch Drehantrieb der Stirnräder 6 und 7 wird Fluid von dem Pumpeneinlass 3 zu dem Pumpenauslass 4 gefördert.
Der Drehantrieb erfolgt über eine Antriebswelle 8, die im Sockel 5 des Deckels 2 drehgelagert ist. Das Stirnrad 6 ist auf der Antriebswelle 8 verdreh- und verschiebegesichert befestigt.
Das andere Stirnrad 11 ist zwischen zwei Zylinderkörpern 14 und 15 auf einem Wellenzapfen 13, der die beiden Zylinderkörper 14 und 15 miteinander verbindet, drehgelagert und relativ zu den Zylinderkörpern 14 und 15 nicht verschiebbar. Die beiden Zylinderkörper 14 und 15 bilden einen Kolben, der in einer Bohrung des Gehäuseteils 1 entlang der Flucht der Drehachse des Stirnrads 11 hin- und her geradverschiebbar ist. An einer äußeren ersten Stirnfläche wird dieser Kolben 14, 15 mit Fluid der Hochdruckseite druckbeaufschlagt. Der Pumpenauslass 4 mündet unmittelbar in einen Hochdruckraum 18 der von der äußeren ersten Stirnfläche des Kolbens 14, 15 bzw. des Zylinderkörpers 14 abgedichtet wird. Auf eine äußere zweite Stirnflächen des Zylinderkörpers 15, die der äußeren ersten Stirnfläche gegenüberliegt, wird der Kolben 14, 15 mittels einer Stahldruckfeder 20 mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagt. Bei einer Zunahme des Drucks im Hochdruckraum 18 wird der Kolben 14, 15 entgegen der rückstellenden Kraft der Druckfeder 20 relativ zu dem Stirnrad 6 achsparallel in solch eine Richtung verschoben, dass die Länge des Eingriffs der beiden Stirnräder 6 und 11 verringert wird. Mit der Verringerung der Eingriffslänge wird das Fördervolumen der Pumpe verringert. Da der Druck im Hochdruckraum 18 mit zunehmender Pumpendrehzahl der Stirnräder 6 und 11 zunimmt und diese Zunahme zu einer Verringerung der Eingriffslänge der beiden Stirnräder 6 und 7 führt, regelt sich die Pumpe automatisch und wegen der einfachen Gleichschaltung von Pumpenauslass 4 und Hochdruckraum 18 stufenlos ab. Die maximale Eingriffslänge entspricht im Ausführungsbeispiel der Länge der beiden gleichlängen Stirnräder. Sie wird bei Nullförderung, insbesondere bei Stillstand der Pumpe erreicht; dabei liegen die Stirnräder 6 und 11 einander auf gleicher Höhe gegenüber.
Die Fluidförderung von dem Pumpeneinlass 3 zu dem Pumpenauslass 4 erfolgt durch einen Pumpenförderraum, der von Mantelflächen des Gehäuseteils 1 um die Kopfkreise der Stirnräder 6 und 11 herum sowie von axialen Dichtflächen 9, 10, 16 und 17 dicht umschlossen wird und in den der Pumpeneinlass 3 und ein Verbindungskanal zum Pumpenauslass 4 je zu einer Seite der Stirnräder 6 und 11 münden. Als axiale Dichtflächen 9, 10, 16 und 17 werden im Sinne der Erfindung diejenigen Flächen des Gehäuses 1, 2 bzw. des Kolbens 14, 15 verstanden, die jeweils Stirnflächen der Stirnräder 6 und 11 unmittelbar dicht gegenüberliegen. Sie dichten den Pumpenförderraum in axialer Richtung ab und trennen dessen Niederdruckseite und Hochdruckseite voneinander bzw. verhindern einen Kurzschluss.
In den Figuren 2 und 3 sind die axialen Dichtflächen 9 und 10 für das drehangetriebene Stirnrad 6 in einer Draufsicht dargestellt. Die axiale Dichtfläche 9 wird durch die freie Stirnfläche des Sockels 5 des Deckels 2 gebildet. Der Sockel 5 ist in Figur 3 auch in einer Ansicht auf den Dichtsteg 21 dargestellt. Die axiale Dichtfläche 10 wird gegenüberliegend in dem Gehäuseteil 1 gebildet. Draufsichten auf die axialen Dichtflächen 16 und 17 für das Stirnrad 11 sind in Figur 4 enthalten.
Die axiale Dichtfläche 9 ist eine Kreisringfläche mit einem äußeren Durchmesser, der dem Durchmesser des Kopfkreises des Stirnrads 6 entspricht. Sie weist eine einfach plane Oberfläche auf, in die beidseits eines Dichtstegs 21 je eine Tasche 22 und 23 eingearbeitet ist. Der Dichtsteg 21 ragt im zusammengebauten Zustand der Pumpe in die Zahnlücke des tiefsten Zahneingriffs der Stirnräder 6 und 11 hinein und stellt die Trennung der Niederdruckseite und der Hochdruckseite über den Zahneingriff hinweg sicher.
Die Taschen 22 und 23 sind zum äußeren Umfangsrand der axialen Dichtfläche 9 hin offen. Sie werden je durch zwei winklig zueinander stehende Steuerkanten, an denen die axiale Dichtfläche 9 zur jeweiligen Tasche 22 und 23 hin senkrecht oder leicht abgeschrägt abfällt, begrenzt. Die Länge des Dichtstegs 21, gemessen von der Höhe des Schnittbereichs der Steuerkanten der Tasche 22 und des auf gleicher Höhe liegenden Schnittbereichs der Steuerkanten der Tasche 23 bis zum äußeren Umfangsrand der Dichtfläche 4, der gleichzeitig den äußeren Stegrand bildet, entspricht in etwa der Zahnhöhe der Stirnräder.
Die Tiefen T1 und T2 der Taschen 22 und 23 bzw. die Höhe von deren Steuerkanten beträgt mindestens ein Zwanzigstel und höchstens ein Fünftel der Maximallänge des Eingriffs der Stirnräder 6 und 11. An ihrem Grund sind die Taschen 22 und 23 von ihren Steuerkanten bis zu ihren offenen Rändern hin einfach plan. Die Tiefe T2 der Tasche 23 auf der Niederdruckseite ist vorzugsweise geringer als die Tiefe T1 der Tasche 22 auf der Hochdruckseite. Im Ausführungsbeispiel ist T1 ein Achtel und T2 ein Zehntel der maximalen Eingriffslänge der Stirnräder 6 und 11.
Gemessen an der Fläche des Kreisrings zwischen dem Kopfkreis des Stirnrads 6 und dem Innendurchmesser des Stirnrads 6 beträgt der Flächenanteil der Tasche 22 auf der Hochdruckseite mindestens 5 % und höchstens 20 % dieser Fläche des vollen, nicht durchbrochenen Kreisrings, wobei als Fläche der Tasche 22 die gesamte Fläche zwischen dem oberen Rand der begrenzenden Steuerkanten und dem äußeren Umfangsrand des genannten Kreisrings zugrunde gelegt ist. Die Tasche 23 auf der Niederdruckseite ist demgegenüber kleiner, wobei ihr in gleicher Weise definierter Flächenanteil an der Kreisringgesamtfläche zwischen 5 und 15 % beträgt. Die bei der Tasche 22 ausgenommene Fläche ist gegenüber der ausgenommenen Fläche der Tasche 23 bei gleicher Länge der den Dichtsteg 21 begrenzenden Steuerkante deshalb größer, weil die zum Dichtsteg 21 winkelig verlaufende zweite Steuerkante bei der Tasche 22 stumpfwinkliger zur Steuerkante am Dichtsteg 21 verläuft als die entsprechende Steuerkante der Tasche 23. Die Tasche 22 überdeckt von dem äußeren Umfangsrand der axialen Dichtfläche 9 dadurch einen längeren Randabschnitt als die Tasche 23.
Bei den Taschen 25 und 26 der gegenüberliegenden Dichtfläche 10 (Fig. 2) gilt das gleiche. Im zusammengebauten Zustand liegen sich die formgleichen Taschen 22 und 25 der Hochdruckseite und die formgleichen Taschen 23 und 26 der Niederdruckseite des Pumpenförderraums exakt gegenüber.
In Figur 4 sind die Zylinderkörper 14 und 15 einzeln in Draufsichten auf ihre axialen Dichtflächen 16 und 17 und je in einem Längsschnitt dargestellt. Der Zylinderköper 15 ist zusätzlich in einer Draufsicht auf seine der Druckfeder 20 zugewandte äußere Stirnfläche abgebildet.
Der den Hochdruckraum 18 abdichtende Zylinderkörper 14 ist an seiner nicht dargestellten, dem Hochdruckraum 18 zugewandten Stirnfläche einfach plan. An der äußeren Mantelfläche ist im Bereich seines Dichtstegs 27 über die gesamte Länge des Zylinderkörpers 14 ein Zylindersegment ausgenommen. Im zusammengebauten Zustand der Pumpe durchdringen sich in diesem ausgenommenen Bereich die Verzahnungen der Stirnräder 6 und 11. Gleichzeitig dient die Ausnehmung als Verdrehsicherung für den Kolben 14, 15, indem der Zylinderkörper 14 damit am Sockel 5 anliegend entlanggleitet. Die Ausbildung der axialen Dichtfläche 16 mit dem Dichtsteg 27 und insbesondere die Ausbildung der Taschen 28 und 29 entspricht derjenigen der axialen Dichtfläche 9 und deren Taschen.
Das gleiche gilt für die axiale Dichtfläche 17 des Zylinderkörpers 15, der im unteren Teil der Figur 4 abgebildet ist. An seiner von dem Stirnrad 11 abgewandten, äußeren Stirnfläche ist der Zylinderkörper 15 als Ringtopf mit einem umlaufenden Ringkanal ausgebildet, der als Führung für die Druckfeder 20 dient.

Claims (8)

  1. Außenzahnradpumpe mit Fördervolumenbegrenzung, die Pumpe umfassend
    a) ein Gehäuse (1, 2),
    b) wenigstens ein drehangetriebenes Zahnradpaar mit zwei in Eingriff befindlichen Stirnrädern (6, 11), die mit Mantelflächen des Gehäuses (1, 2) und axialen Dichtflächen (9, 10, 16, 17) einen Förderraum bilden, der eine mit einem Pumpeneinlass (3) verbundene Niederdruckseite und eine mit einem Pumpenauslass (4) verbundene Hochdruckseite aufweist, und
    c) einen Kolben (13, 14, 16), der als Drehlagerung für ein Stirnrad (11) des Zahnradpaars dient und zur Begrenzung des Fördervolumens der Pumpe zusammen mit diesem Stirnrad (11) durch Beaufschlagung mit Fluid der Hochdruckseite gegen die Kraft eines Rückstellelements (20) relativ zu dem anderen Stirnrad (6) des Zahnradpaars verschoben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) in wenigstens einer axialen Dichtfläche (9) an einen Dichtsteg (21) der Dichtfläche (9) grenzend wenigstens eine Tasche (22; 23) ausgebildet ist, die einen Bereich tiefsten Zahneingriffs der Stirnräder (6, 11) mit entweder dem Pumpenauslass (4) oder dem Pumpeneinlass (3) verbindet.
  2. Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (22) in der axialen Dichtfläche (9) auf der Hochdruckseite des Förderraums ausgebildet ist und den Bereich tiefsten Zahneingriffs der Zahnräder (6, 11) mit dem Pumpenauslass (4) verbindet.
  3. Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der axialen Dichtfläche (9) auf der Niederdruckseite des Förderraums an den Dichtsteg (21) grenzend eine weitere Tasche (23) ausgebildet ist, die den Bereich tiefsten Zahneingriffs der Zahnräder (6, 11) mit dem Pumpeneinlass (3) verbindet.
  4. Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (23) in der axialen Dichtfläche (9) auf der Niederdruckseite des Förderraums ausgebildet ist und den Bereich tiefsten Zahneingriffs der Zahnräder (6, 11) mit dem Pumpeneinlass (3) verbindet.
  5. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Länge des Zahneingriffs der Stirnräder (6, 11) das Fünf- bis Zwanzigfache der Tiefe der Tasche (22; 23) beträgt.
  6. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (22), auf der Höhe der Dichtfläche (9) gemessen, eine Fläche einnimmt, die 5 % bis 20 % einer Fläche ausmacht, die von dem an die Dichtfläche (9) grenzenden Stirnrad (6) überstrichen wird.
  7. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der axialen Dichtflächen (9, 10, 16, 17) je einen Dichtsteg (21, 24, 27, 30) mit daran grenzenden Taschen (22, 25, 28, 31) auf der Hochdruckseite des Förderraums aufweist.
  8. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der axialen Dichtflächen (9, 10, 16, 17) je einen Dichtsteg (21, 24, 27, 30) mit daran grenzenden Taschen (23, 26, 29, 32) auf der Niederdruckseite des Förderraums aufweist.
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