Beschreibung
Titel
Innenzahnradpumpe Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Solche In- nenzahnradpumpen werden anstelle von üblicherweise verwendeten Kolbenpumpen in schlupfgeregelten und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen eingesetzt und oft, auch wenn nicht unbedingt treffend, als Rückförderpumpen be- zeichnet.
Stand der Technik
Innenzahnradpumpen sind bekannt. Sie weisen ein Hohlrad und ein im Hohlrad exzentrisch angeordnetes Ritzel auf, das auf einem Umfangsabschnitt mit dem
Hohlrad kämmt. Die Hohlräder sind innenverzahnte Zahnräder, die Ritzel außenverzahnte Zahnräder, das Hohlrad und das Ritzel können auch als Zahnräder der Innenzahnradpumpen aufgefasst werden. Die Bezeichnung als Ritzel und als Hohlrad dient ihrer Unterscheidung. Dem Umfangsabschnitt, auf dem die Zahn- räder kämmen, gegenüber besteht ein sichelförmiger Freiraum zwischen dem
Hohlrad und dem Ritzel, der hier als Pumpenraum bezeichnet wird. Im Pumpenraum ist ein Trennstück angeordnet, an dem außen und innen Zahnköpfe der beiden Zahnräder anliegen und das den Pumpenraum in einen Saugraum und in einen Druckraum teilt. Das Trennstück wird aufgrund seiner typischen Form oft auch als Sichel oder Sichelstück bezeichnet. Eine weitere Bezeichnung für das
Trennstück ist Füllstück. Durch Drehantrieb fördern die Zahnräder Fluid vom Saugraum in den Druckraum. Es sind auch Innenzahnradpumpen ohne Trennstück bekannt, die zur Unterscheidung als Zahnringpumpen bezeichnet werden können.
Das Patent DE 196 13 833 B4 offenbart eine derartige Innenzahnradpumpe mit einem eigenen Gehäuse, mit dem sie beispielsweise an einen Elektromotor anflanschbar ist, der ihrem Antrieb dient. Diese Innenzahnradpumpe ist nicht für hydraulische Fahrzeugbremsanlagen vorgesehen.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 047 626 A1 offenbart eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, die kein eigenes Gehäuse aufweist sondern in einen Hydraulikblock einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage eingebaut ist. Der Hydraulikblock kann als Gehäuse der Innenzahnradpumpe aufgefasst werden.
Solche Hydraulikblöcke sind bekannt, sie dienen der mechanischen Befestigung und hydraulischen Verschaltung von hydraulischen Bauelementen einer Schlupfregelung. Solche Bauelemente sind außer Innenzahnradpumpen unter anderem Magnetventile und Hydrospeicher für die Schlupfregelung. Der Hydraulikblock ist üblicherweise ein quaderförmiges Teil aus Metall, insbesondere aus Aluminium, in dem typischerweise zylindrische und oft durchmessergestufte Ansenkungen als Aufnahmen für die hydraulischen Bauelemente der Schlupfregelung und Bohrungen, die die Aufnahmen bzw. die in sie eingebauten Bauelemente hydraulisch verschalten, angebracht sind.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist als vormontierbare Baugruppe ausgebildet und weist eine Kartusche als
Gehäuse auf, die in eine Aufnahme für die Innenzahnradpumpe insbesondere in einem Hydraulikblock einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage einsetzbar, insbesondere einpressbar ist. Die das Gehäuse der Innenzahnradpumpe bildende Kartusche weist einen Ansatz zu einer winkel- richtigen Ausrichtung der Kartusche mittels Formschluss auf.
Durch die Ausbildung als Baugruppe lässt sich die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe wie ein einheitliches Bauteil handhaben, was ihren Zusammenbau und insbesondere das Einsetzen in die Aufnahme vereinfacht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, die Innenzahnradpumpe nach ihrer Vormontage als Baugruppe und noch vor dem Einsetzen in die Aufnahme auf ihre
Funktionstüchtigkeit und (Druck-) Dichtigkeit zu prüfen. In der Serienfertigung werden üblicherweise Einpress- und Verstemmprozesse angewandt, die keinen Aus- und Wiedereinbau erlauben. Im Fehlerfall ist die Innenzahnradpumpe Ausschluss. Ist eine Innenzahnradpumpe bereits in einem Hydraulikblock eingebaut, ist im Fehlerfall nicht nur die Innenzahnradpumpe, sondern auch der Hydraulikblock mit den eingebauten hydraulischen Bauelementen als Ganzes Ausschuss.
Unter einer Kartusche ist das Gehäuse der Innenzahnradpumpe zu verstehen, das außen korrespondierend zur Aufnahme so ausgebildet ist, dass es pass- genau in die Aufnahme einsetzbar ist.
Der Ansatz zu einer winkelrichtigen Ausrichtung mittels Formschluss kann beispielsweise wie ein Werkzeugsitz zum Ansetzen eines Drehwerkzeugs, beispielsweise eines Gabelschlüssels oder wie ein Teil einer Formschlusskupplung ausgebildet sein. Der Ansatz kann beispielsweise einen Mehrkant oder zwei Parallelflächen, eine Nut oder einen Steg aufweisen. Beim Einsetzen oder Einpressen in der Innenzahnradpumpe in eine Aufnahme wird die Kartusche an ihrem Ansatz beispielsweise mit einem korrespondierenden Einpressstempel winkelrichtig ausgerichtet. Mit der winkelrichtigen Ausrichtung wird beispielsweise er- reicht, dass ein exzentrisches Antriebszahnrad der Innenzahnradpumpe mit einem Treibrad eines Elektromotors, das ebenfalls ein Zahnrad ist und zum Antrieb der Innenzahnradpumpe dient, kämmt, und/oder eine lagerichtigen Ausrichtung eines Pumpenein- und/oder eines Pumpenauslass. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Vorzugsweise wird der Ansatz an der Kartusche axial gesehen nicht vom Antriebsrad überdeckt, so dass sich der Einpressstempel oder ein sonstiges Werk- zeug oder eine sonstige Einrichtung zum winkelrichtigen Ausrichten der Kartusche axial am Ansatz der Kartusche ansetzen und abheben lässt (Anspruch 2).
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Kartusche, die das Gehäuse der Innenzahnradpumpe bildet, eine umlaufende Dichtfläche am Umfang auf. Es handelt sich um eine metallische Dichtfläche bzw. eine Dichtfläche aus dem Material, aus dem die Kartusche besteht, und die durch Anlage an einer
Gegenfläche einer Aufnahme der Innenzahnradpumpe beispielsweise in einem Hydraulikblock unmittelbar abdichtet, d. h. ohne separaten Dichtring, Dichtmasse oder dgl. (Anspruch 6). Die Dichtfläche dichtet beispielsweise durch eine Presspassung oder Konizität. Diese Ausgestaltung der Erfindung erspart einen Dicht- ring oder das Auftragen einer Dichtmasse. Diese Ausgestaltung der Erfindung kann unabhängig von dem Ansatz zur winkelrichtigen Ausrichtung der Kartusche verwirklicht sein, d. h. an einer Innenzahnradpumpe, deren Kartusche keinen solchen Ansatz aufweist. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtfläche schmal (Anspruch
7), womit gemeint ist, dass sie axial kurz in Bezug auf die Kartusche bzw. eine Einpresstiefe der Kartusche in eine Aufnahme beispielsweise eines Hydraulikblocks ist. Eine Reibbewegung der Dichtfläche an einer Gegenfläche der Aufnahme beim Einpressen der Kartusche in die Aufnahme ist dadurch kurz, wo- durch ein Verschleiß gering ist und die gewünschte Abdichtung mit hoher Zuverlässigkeit beim Einpressen der Kartusche in die Aufnahme erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe ist insbesondere als Hydropumpe für eine hydraulische, schlupfgeregelte- und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbrems- anläge anstelle einer üblicherweise verwendeten Kolbenpumpe vorgesehen. In schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen werden Hydropumpen auch als Rückförderpumpen bezeichnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Innenzahnradpumpe gemäß der Erfindung in per- spektivischer Darstellung;
Figur 2 die Innenzahnradpumpe aus Figur 1 in perspektivischer Darstellung mit entgegengesetzter Blickrichtung; und Figur 3 einen Schnitt eines Hydraulikblocks mit zwei Innenzahnrad- pumpen gemäß der Erfindung.
Ausführungsform der Erfindung
Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage. Die Innenzahnradpumpe 1 weist ein zylindrisches, einseitig offenes Gehäuse 2 auf, das als Kartusche 3 zum Einsetzen in eine noch zu erläuternde Aufnahme ausgebildet ist.
In einem in Figur 2 sichtbaren offenen Ende der Kartusche 3 sind ein koaxial in der Kartusche 3 angeordnetes und in ihr drehbar gelagertes Hohlrad 5 und ein exzentrisch im Hohlrad 5 angeordnetes Ritzel 6 der Innenzahnradpumpe 1 zu sehen, das mit dem Hohlrad 5 kämmt. Das Ritzel 6 ist ein außenverzahntes Zahnrad und das Hohlrad 5 ein innenverzahntes Zahnrad, die zur Unterscheidung als Ritzel 6 und als Hohlrad 5 bezeichnet werden. Außerhalb eines Umgangsabschnitts, in dem das Ritzel 6 mit dem Hohlrad 5 kämmt, ist im offenen Ende der Kartusche 3 ein Ende eines sichelförmigen, hier als Pumpenraum 7 bezeichneten Freiraums zwischen dem Ritzel 6 und dem Hohlrad 5 zu sehen. Das sichtbare Ende des Pumpenraums 7 ist ein Saugraum 8, in den die Innenzahnradpumpe 1 Bremsflüssigkeit ansaugt. Ein im Pumpenraum 7 angeordnetes Trennstück, das den Pumpenraum 7 in den Saugraum 8 und einen nicht sichtbaren Druckraum am anderen Ende des Pumpenraums 7 teilt, ist in der Zeichnung nicht sichtbar. Durch Drehantrieb fördern das Ritzel 6 und das Hohlrad 5 in an sich bekannter Weise Bremsflüssigkeit vom Saugraum 8 zum Druckraum.
Das Ritzel 6 ist drehfest auf einer Pumpenwelle 9, die abgedichtet durch das geschlossene Ende der das Gehäuse 2 der Innenzahnradpumpe 1 bildenden Kartusche 3 durchgeführt ist. Wie in Figur 1 zu sehen weist die Innenzahnradpumpe 1 ein Zahnrad als Antriebsrad 10 auf, das außen auf der geschlossenen Seite der Kartusche 3 angeordnet und dort drehfest auf der Pumpenwelle 9 angebracht ist. Die Pumpenwelle 9 ist koaxial zum Ritzel 6 und infolgedessen ist die Pumpenwelle 9 aufgrund der exzentrischen Anordnung des Ritzels 6 im Hohlrad 5 exzentrisch zur Kartusche 3, so dass auch das Antriebsrad 10 exzentrisch zur Kartusche 3 ist, wie in Figur 1 zu sehen. Auf beiden Seiten des Ritzels 6, des Hohlrads 5 und des in der Zeichnung nicht sichtbaren, im Pumpenraum 7 angeordneten Trennstücks sind Axialscheiben 1 1
angeordnet, die an dem Ritzel 6, dem Hohlrad 5 und dem Trennstück anliegen. Die Axialscheiben 1 1 sind axial beweglich und drehfest, sie decken den nicht sichtbaren Druckraum und das nicht sichtbare Trennstück ab und sind im Bereich des Saugraums 8 ausgespart. Solche Axialscheiben 1 1 werden auch als Druckoder als Steuerscheiben oder -platten bezeichnet. In dem Ritzel 6, dem Hohlrad 5 und dem Trennstück abgewandten Außenseiten weisen die Axialscheiben 1 1 sog. Druckfelder 12 auf, die von einer Druckfelddichtung 13 umschlossen sind. Bei den Druckfeldern 12 handelt es sich um flache, in der gezeichneten Ausführungsform nierenförmige Vertiefungen, die sich ungefähr über den Druckraum und das Trennstück erstrecken. Eine Druckbeaufschlagung der Druckfelder 12 beaufschlagt die Axialscheiben 1 1 in dichtende Anlage an das Ritzel 6, das Hohlrad 5 und das Trennstück. Die Druckfelder 12 weisen ein Durchgangsloch 14 auf, durch das sie mit dem Druckraum der Innenzahnradpumpe 1 kommunizieren. Die in Figur 2 einem Betrachter zugewandte Axialscheibe 1 1 liegt frei, d.h. ihre dem Ritzel 6, dem Hohlrad 5 und dem Trennstück abgewandte Außenseite ist nicht abgedeckt, in der Ausführungsform befindet sie sich ungefähr bündig in einer Eben mit dem offene Ende der Kartusche 3, die das Gehäuse 2 der Innenzahnradpumpe 1 bildet. Die Druckfelddichtung 13 steht etwas über.
Die Innenzahnradpumpe 1 ist als Baugruppe in der Kartusche 3, die das Gehäuse 2 der Innenzahnradpumpe 1 bildet, vormontiert. Durch die Vormontage als Baugruppe lässt sich die Innenzahnradgruppe 1 wie ein einheitliches Bauteil handhaben und einbauen, außerdem ist eine Funktionsfähigkeits- und Dichtheitsprüfung der als Baugruppe vormontierten Innenzahnradpumpe 1 vor ihrem Einbau möglich.
Figur 3 zeigt einen Schritt eines Hydraulikblock 15 einer im übrigen nicht dargestellten Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Der Hydraulikblock 15 ist ein klotzförmiges Teil aus Aluminium, in dem Ansenkungen als Aufnahmen 16 für hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung angebracht sind. Der Hydraulikblock 15 weist zwei Aufnahmen 16 für zwei der in Figuren 1 und 2 dargestellten Innenzahnradpumpen 1 und weitere Aufnahmen für nicht dargestellte Magnetventile, Hydrospeicher und andere hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung auf.
Die beiden Aufnahmen 16 für die Innenzahnradpumpen 1 im Hydraulikblock 15 sind als zu den Kartuschen 3 kongruente zylindrische Ansenkungen ausgeführt, in die die Innenzahnradpumpen 1 wie in Figur 3 zu sehen einsetzbar bzw. einpressbar sind. Beim Einsetzen ist die offene Seite der Kartusche 3 mit der freiliegenden Axialscheibe 1 1 einem Grund der Aufnahmen 16 zugewandt, die Antriebsräder 10 befinden sich in offenen Seiten der Aufnahmen 16, so dass sie wie in Figur 3 zu sehen, zugänglich sind. Die freiliegende Axialscheibe 1 1 befindet sich am Grund der Aufnahme 16, die Druckfelddichtung 13 liegt dichtend am Grund der Aufnahme 16 an. Am Grund der Aufnahmen 16 für die Innenzahnradpumpen 1 münden eine Druck-Anschlussbohrung und eine Saug- Anschlussbohrung . Die Saug- und die Druckanschlussbohrungen befinden sich außerhalb der Schnittebene und sind deswegen in der Zeichnung nicht zu sehen. Die Druckanschlussbohrung mündet in das Druckfeld 12 der freiliegenden Axialscheibe 1 1 in der offenen Seite der Kartusche 3, die das Gehäuse 2 der Innen- zahnradpumpe 1 bildet. Durch das Durchgangsloch 14 in der Axialscheibe 1 1 und das Druckfeld 12 kommuniziert der Druckraum der Innenzahnradpumpen 1 mit der Druck-Anschlussbohrung, die gemeinsam mit dem Druckfeld 12 durch die Druckfelddichtung 13 abgedichtet ist.
Die Saug-Anschlussbohrung mündet in dem Bereich, der von der Axialscheibe 1 1 ausgespart ist, so dass die Saug-Anschlussbohrung mit dem Saugraum 8 der Innenzahnradpumpe 1 kommuniziert. Ein Saug- und ein Druckanschluss der Innenzahnradpumpen 1 wird auf diese Weise durch das Einsetzen bzw. Einpressen der Innenzahnradpumpen 1 in die Aufnahmen 16 im Hydraulikblock 15 bewerkstelligt einschließlich der Abdichtung der Anschlüsse. Der Hydraulikblock 15 bildet ein Gehäuse der beiden Innenzahnradpumpen 1 und wird hier zur Unterscheidung von den Kartuschen 3, die ebenfalls ein Gehäuse 2 der Innenzahnradpumpen 1 bilden, als Umgehäuse bezeichnet. In dem das Umgehäuse bildenden Hydraulikblock 15 sind die beiden als Baugruppen vormontierten Innenzahnradpumpen 1 mit ihren ihre Gehäuse 2 bildenden Kartuschen 3 aufgenommen.
Auf der Seite, auf der sich das Antriebsrad 10 befindet, weist die Kartusche 3 zwei einander gegenüberliegende und zueinander parallele Stufen 17 auf.„Setzstufen" der Stufen 17 sind zueinander parallele Flächen in Sekantenebenen der Kartusche 3, die auch achsparallele Ebenen der Kartusche 3 sind. Sie werden
nachfolgend als Parallelflächen 18 bezeichnet.„Trittstufen" der Stufen 17 befinden sich in einer Radialebene der Kartusche 3 und werden nachfolgend als Radialflächen 19 bezeichnet. Die Parallelflächen 18 bilden einen Ansatz 20 zu einer winkelrichtigen Ausrichtung der Kartusche 3 mittels eines nicht dargestellten, korrespondierenden Einpressstempels, der zum Einpressen der Kartusche 3 auf die Radialflächen 19 aufgesetzt wird und einen Freiraum für das Antriebsrad 10 aufweist. Ein Durchmesser des Antriebsrad 10 ist kleiner als ein Abstand der Parallelflächen 18 voneinander, so dass das Antriebsrad 10 die Stufen 17 nicht überdeckt und der nicht dargestellte Einpresstempel an den Stufen 17 angesetzt werden kann.
Die zylindrische Kartusche 3, die das Gehäuse 2 der Innenradzahnradpumpe 1 bildet, weist auf der Seite, auf der sich das Antriebsrad 10 befindet, einen etwas größeren Durchmesser als auf der gegenüberliegenden Seite auf. Mit anderen Worten: auf der Seite des Antriebsrads 10 weist die zylindrische Kartusche 3 ein
Übermaß auf. Auf diese Weise ist eine zylindrische, umlaufende Dichtfläche 21 gebildet, die sich axial wenig über die Stufen 17 hinweg erstreckt.
An ihrer Mündung weisen die Aufnahmen 16 ein Übermaß auf, das etwas tiefer reicht als die Stufen 17 der Kartuschen 3 (siehe Figur 3). Im Anschluss bis zum einen Grund der Aufnahmen 16 weisen die Aufnahmen 16 ein Untermaß in Bezug auf die Dichtflächen 21 der Kartuschen 3 auf. Im Bereich einer Überlappung 22 des kleineren Durchmessers der Aufnahmen 16 mit den Dichtflächen 21 der Kartuschen 3 besteht somit eine Presspassung, so dass die Dichtflächen 21 im Bereich der Überlappung 22 unmittelbar und mit der Presspassung am Umfang der Aufnahmen 16 anliegen und die Kartuschen 3 in den Aufnahmen 16 des Hydraulikblocks 15 abdichten. Die Überlappung 22 bildet einen Dichtbereich der Kartuschen 3 in den Aufnahmen 16 des Hydraulikblocks 15, der axial kurz ist. Im Bereich der Überlappung 22 kann der Umfang der Aufnahmen 16 auch als Gegenfläche der Dichtflächen 21 der Kartuschen 3 aufgefasst werden.
Beim Einpressen werden die Kartuschen 3 mit dem nicht dargestellten Einpressstempel, der an den parallelen Stufen 17 angesetzt wird, so ausgerichtet, dass die Antriebsräder 10 der beiden Innenzahnradpumpen 1 mit einem zwischen ih- nen angeordnetem, als Treibrad 23 bezeichneten Zahnrad kämmen, das in Figur
3 gezeichnet ist, um seine Lage zu veranschaulichen. Das Treibrad 23 sitzt
drehfest auf einer Motor- oder Getriebeausgangswelle 24 eines nicht dargestellten Elektromotors bzw. eines an den Elektromotor angeflanschten Getriebes. Der Elektromotor mit dem Getriebe wird nach dem Einpressen der Innenzahnrad- pumpen 1 am Hydraulikblock 15 angebracht. Die Winkelausrichtung der Kartu- sehen 3 der Innenzahnradpumpen 1 stellt sicher, dass die Saug-
Anschlussbohrung am Grund der Aufnahmen 16 für die Innenzahnradpumpen 1 im Hydraulikblock 15 mit dem Saugraum 8 der Innenzahnradpumpen 1 und dass die Druck-Anschlussbohrung mit dem Druckfeld 12 kommuniziert. In der Ausführungsform sind die Antriebsräder 10 der Innenzahnradpumpen 1 voneinander entfernt, wenn die Kartuschen 3, die die Gehäuse 2 der Innenzahnradpumpen 1 bilden, winkelrichtig ausgerichtet sind. Das stellt sicher, dass die Antriebsräder 10 nicht durch eine Drehung der Kartuschen 3 in den Aufnahmen 16 des Hydraulikblocks 15 außer Eingriff vom Treibrad 23 gelangen können.