EP3384159A1 - AUßENZAHNRADPUMPE - Google Patents

AUßENZAHNRADPUMPE

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EP3384159A1
EP3384159A1 EP16805286.8A EP16805286A EP3384159A1 EP 3384159 A1 EP3384159 A1 EP 3384159A1 EP 16805286 A EP16805286 A EP 16805286A EP 3384159 A1 EP3384159 A1 EP 3384159A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
conveyor
tooth flank
external gear
gear pump
Prior art date
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Granted
Application number
EP16805286.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3384159B1 (de
Inventor
Simon OCHSENKUEHN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3384159A1 publication Critical patent/EP3384159A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3384159B1 publication Critical patent/EP3384159B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F04C2/20—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 dissimilar tooth forms
    • 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
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F04C15/0049—Equalization of pressure pulses
    • 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
    • F04C2/084—Toothed wheels

Definitions

  • the invention relates to an external gear pump having a driving first conveying gear and one of the first conveying gear
  • the external gear pump serves to convey the fluid from its suction side to the pressure side.
  • the fluid or its state of aggregation can be chosen arbitrarily, but it is preferably liquid under normal operating conditions of the external gear pump.
  • External gear pump has a plurality of conveyor gears, namely the first conveyor gear and the second conveyor gear.
  • Feed gear is preferably driven directly.
  • it is for this purpose connected to a drive shaft of the external gear pump, in particular rigid and / or permanent.
  • the second conveyor gear is indirectly driven by the drive shaft, namely via the first conveyor gear.
  • the two gears each have a plurality of teeth, which engage in one another in dependence on the rotational angle position of the conveyor gears and cooperate for conveying the fluid from the suction side to the pressure side.
  • Each tooth of the conveyor gears has over the leading tooth flank and the trailing tooth flank, wherein the
  • Vorertonschweflanke in the direction of rotation of the respective conveyor gear is front, so the tooth is limited to the front or in the direction of rotation, while the trailing tooth edge is present in the direction of rotation behind, and thus limits the tooth to the rear or against the direction of rotation.
  • the leading tooth flank of at least one tooth of the first feed gear comes into abutting contact with the trailing tooth flank of a tooth of the second feed gear.
  • the second conveyor gear is driven by the first conveyor gear.
  • the gear pump includes a driving gear and a driven gear.
  • the driving gear has symmetrical teeth while the driven gear has asymmetrical teeth.
  • Asymmetric teeth of the driven gear include working surfaces which have a profile which corresponds to the profile of the working and non-working surfaces of the driving gear, but they have one
  • Non-working surface which is substantially free, so that it is substantially planar.
  • the driving gear and the driven gear have non-contact surfaces, which are formed substantially flat to form an even larger dead space and to prevent a cavitation phenomenon when the teeth in axial
  • Blistering can be cavitation phenomena essentially exclude which could occur at high pump speeds.
  • the trailing tooth flanks of the first feed gear or the trailing tooth flanks of the teeth of the first feed gear, in particular all the teeth of the first feed gear, have a special configuration. In each case, there is a fluid pocket in each of the trailing tooth flanks. This results from the fact that the corresponding trailing tooth flank is at least partially concave, that is to say has a curvature engaging in the circumferential direction in the corresponding tooth.
  • the trailing tooth flank is curved in the direction of an engagement flank of the tooth.
  • the vault is in radial direction, ie in a cross section through the first
  • the fluid pocket is present at the at least one axial position.
  • the fluid pocket does not necessarily the entire first conveyor gear or the entire
  • Trailing tooth edge penetrates in the axial direction, although this may of course be the case.
  • the fluid pocket passes only partially through the first conveying gear or the trailing tooth flank in the axial direction, that is, at least on one side in the axial direction at the edge in the first conveying gear or its trailing tooth flank.
  • first conveying gear and the second conveying gear have the same gear parameters.
  • Gear parameters are, for example, the root diameter, the pitch circle diameter, the tip diameter, the gear pitch, the head height, the foot height, the tooth width, the pitch, the number of teeth and / or the module to understand. Preference is given to the conveyor gears
  • the teeth of the conveyor gears can basically have any type of toothing, which, however, for the two
  • Conveyor gears coincide.
  • Veriereungsart involute a Zykloidenveriereung or a
  • the inlet pressure is on the suction side and the outlet pressure on the pressure side. Due to the higher pressure or the larger pressure ratio results in a very high efficiency, in particular a higher efficiency than in an external gear pump, in which the Nachlaufbergerflanken not concave to form the fluid pockets.
  • Pressure ratio is achieved in particular in the range of constant promotion of the external gear pump, in which the pressure, namely the
  • the Abregelmatiiere is that speed from which the two conveyor gears are displaced in the axial direction against each other to reduce their coverage. For example, lie the
  • Down the speed range may be limited by a minimum speed of the external gear pump.
  • the minimum speed corresponds for example to an idling speed of a drive unit
  • Drive device is and, for example, the promotion of a fluid for the drive unit is used.
  • the external gear pump is as
  • Invention of course also directed to a drive device, in particular for a motor vehicle, which has a drive unit, such as an internal combustion engine, and an external gear pump, in particular according to this description.
  • the drive unit is supplied by means of the external gear pump a fluid conveyed by this, wherein the fluid is for example a lubricant or the like.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the teeth of the first conveyor gear are designed symmetrically. This is to be understood in particular that seen in cross section the
  • Trailing tooth edge is formed symmetrically to the leading tooth flank, so that the tooth having the leading tooth flank and the trailing tooth flank is symmetrical with respect to a longitudinal center plane.
  • the second conveyor gear has an unchanged toothing, in particular without fluid pockets, throughout.
  • the fluid pocket in the respective trailing tooth flank of the first conveying gear seen in the axial direction at least on one side, in particular only on one side, is open-edged.
  • the fluid pocket preferably only partially penetrates the first conveying gear or the trailing tooth flank in the axial direction. Accordingly, it is, for example, seen open in the axial direction on only one side.
  • an embodiment of the external gear pump can be realized, in which the fluid pocket completely engages through the first conveying gear or the trailing tooth flank in the axial direction, so that the fluid pocket is open on both sides seen in the axial direction.
  • trailing tooth flanks of the first conveying gear each have a fluid pocket region receiving the fluid pocket and a contact region adjoining directly to the fluid pocket region, the trailing tooth flanks being convex in the contact region, in particular symmetrical to the respective leading tooth flanks of the corresponding advancing tooth flanks Teeth are. In such an embodiment, so engages through the
  • Fluid pocket the first conveyor gear in the axial direction only partially.
  • the fluid pocket lies in the fluid pocket area of the
  • the contact region preferably forms a wall delimiting the fluid pocket, which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation or only encloses a small angle therewith.
  • the low angle For example, it may not exceed 20 °, not more than 15 °, not more than 10 °, not more than 5 °, not more than 2,5 ° or not more than 1 °.
  • Contact area run the Nachlaufschwflanken in contrast to the fluid pocket area convex, so are curved in the circumferential direction to the outside, ie away from the respective leading tooth flank of the corresponding tooth.
  • the trailing tooth flank of each of the teeth seen in cross section runs symmetrically to the corresponding leading tooth flank of the tooth.
  • the cross section of the trailing tooth flank, in particular of the entire tooth of the first conveying gear having the trailing tooth flank is preferably the same in the axial direction in the region of the fluid pocket, that is to say in the fluid pocket region. This may additionally or alternatively also apply to the contact area.
  • first conveyor gear and the second conveyor gear in the axial direction with respect to a rotational axis of the conveyor gears against each other to set a certain coverage are displaced, the dimensions of the contact area in the axial direction are chosen such that the Contact area at each position of the two conveyor gears to each other in the axial direction in registration with the second
  • Feed gear is present.
  • the specific coverage can be the
  • the delivery volume flow is greater, the greater the overlap between the two conveyor gears in the axial direction.
  • the first conveyor gear set in the axial direction and therefore only rotatable is stored, for example, in a pump housing the
  • the second conveyor gear is rotatably mounted and displaceable in the axial direction, preferably also in the
  • the displacement of the two conveyor gears may be limited so that they are always at least partially overlapping each other, so in any position of the conveyor gears to each other out of engagement.
  • the contact area can be designed or its dimensions chosen such that, regardless of the position of the conveyor gears to each other, the contact area in the axial direction always in registration with the second
  • Feed gear is present.
  • External gear pump achieves excellent back-turning ability of the external gear pump.
  • Feed gear in longitudinal section seen the contact area to at least 25%, at least 50%, at least 75% or at least 100%
  • the second conveyor gear closes - again in longitudinal section - in the presence of the smallest possible coverage - flush with the contact area.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that a tooth flank wall region delimiting the fluid pocket of the respective
  • Trailing tooth edge of the first conveyor gear starts directly from a Zahnfußschi, in particular tangentially expires from this.
  • the tooth flank wall region is the region of the trailing tooth flank which bounds the fluid pocket in the circumferential direction.
  • the Zahnfuß réelle lies in each case between two teeth of the first conveyor gear before or limits the teeth in the radial direction inwards.
  • the Zahnfuß réelle is circular or circular section-shaped and lies over the entire circumference of the first conveyor gear on the
  • the fluid pocket now preferably begins directly at the Zahnfuß Vietnamese, so seen in cross section at thepetit Vietnamese bemesser the first fraudzähnrads.
  • the tooth flank region particularly preferably runs tangentially into the tooth root circle or proceeds tangentially therefrom. In this way, a particularly robust
  • the teeth of the first conveyor gear each have a head portion in which the trailing tooth flank is convex, in particular is formed symmetrically to the corresponding leading tooth flank. It has already been pointed out above that the concave course of the trailing tooth flank does not necessarily have to be provided over its entire extent in the radial direction. Rather, the concave profile can extend only over part of the trailing tooth flank in the radial direction.
  • the teeth of the first conveying gear each have a head region on which ends the concave profile of the respective trailing tooth flank.
  • the concave course of the trailing tooth flank preferably extends as seen in cross-section from the tooth root circle to the head region.
  • the trailing tooth flank is preferably convex, ie it is outward in the circumferential direction or arched from the same tooth associated Vorlaufiziflanke fort away.
  • the trailing tooth flank is configured symmetrically to the leading tooth flank of the same tooth. This allows a high delivery volume flow or a high delivery pressure of the external gear pump, wherein the delivery pressure is the difference between a pressure on the pressure side and a pressure on the suction side.
  • Difference between tip radius and root radius of the teeth of the first feed gear at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35% or at least 40%. Seen in cross-section are the
  • the dimensions of the head region correspond to the tip circle radius of the first feed gear minus the largest extension of the fluid pocket in the radial direction, again in cross section. If the dimensions of the head region are now based on the difference between the tip circle radius and the root circle radius, then the values given above preferably result.
  • the tooth flank wall region is arcuate in cross section. This is seen in cross section at least partially, but preferably over the entire extent of the fluid pocket of the case.
  • the tooth flank wall region adjoins the head region via a chamfer or a rounding.
  • Tooth flank wall area and the head area is - so seen in cross section - so not abrupt. Rather, the chamfer or the rounding between the tooth flank region and the head region are again provided in cross-section, in order to ensure high strength of the tooth
  • the rounding can in principle be chosen arbitrarily, for example, it has a radius which, based on the dimensions of the head region, is at least 0%, at least 5%, at least 2.5%, at least 1%, at least 0.5%, at least 0.25 % or at least 0.1%.
  • the chamfer or the rounding are preferably part of the fluid pocket.
  • FIG. 1 shows a region of an external gear pump, namely a first one
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the first conveyor gear, as well 4 shows a detailed representation of a region of the first conveyor gear.
  • FIG. 1 shows a part of an external gear pump 1, namely a first conveying gear 2 and a second conveying gear 3.
  • Feed gear 2 is designed as a driving conveyor gear, so it is directly driven.
  • the second conveying gear 3 can only be driven indirectly via the first conveying gear 2.
  • the first conveying gear 2 has teeth 5, while the second conveying gear 3 has teeth 6, of which only a few are exemplified.
  • the conveyor gears 2 and 3 and their teeth 5 and 6 mesh with each other, so that during a rotational movement of the conveyor gears 2 and 3 in the direction of arrow 4, a fluid is conveyed from a suction side 7 to a pressure side 8 of the external gear pump 1.
  • Each of the teeth 5 has a leading tooth flank 9 leading in the direction of rotation and a trailing trailing tooth flank 10. This is indicated only for one of the teeth 5.
  • each tooth has 6 of the. second conveyor gear 3 via a front in the direction of rotation
  • External gear pump 1 they are additionally in the axial direction, for example with respect to a rotation axis 3 of the first conveyor gear 2 or a rotational axis 14 of the second conveyor gear 3 against each other displaced.
  • the first conveyor gear 2 is fixedly arranged in the axial direction, while the second conveyor gear 3 is displaceable in the axial direction. This is indicated by the double arrow 15.
  • the conveyor gears 2 and 3 preferably have the same dimensions in the axial direction. Of course, however, different dimensions can be realized.
  • Conveyor gear 2 for forming a respective fluid pocket 16 in the radial direction at least partially concave. That means in
  • Conveyor gears 2 and 3 are mutually displaceable in the axial direction, a very fast decay behavior after a cold start a
  • FIG. 2 shows the area of the external gear pump 1, that is to say the two conveyor gear wheels 2 and 3, in the case of a second axial position of FIG Feed gears 2 and 3 against each other.
  • this is a position in which the overlap in the axial direction between the conveyor gears 2 and 3 is minimal.
  • the conveyor gears 2 and 3 are, however, arranged such that they do not engage each other in any position. Rather, the teeth should be 5 and 6 in every possible
  • the teeth 5 each only partially pass through, so in the axial direction are designed open edge only on one side.
  • the trailing tooth flanks 10 each have a fluid pocket region 17 and a contact region 18. While in the fluid pocket region 17, the trailing tooth flank 10 extends concavely in the radial direction at least partially, in the contact region 18 the trailing tooth flank 10 is at least partially convex, that is, in the respective one
  • Vorertonschweflanke 9 facing away curved direction.
  • the trailing tooth flank 10 is symmetrical to the
  • the dimensions of the contact region 18 in the axial direction are selected such that even in the position of the two conveyor gears 2 and 3 shown here, in which the minimum overlap exists, the contact region 18 is in register with the second conveyor gear 3.
  • the contact area 18 should therefore be present in each position of the conveyor gears 2 and 3 in register with the second conveyor gear 3.
  • Circumferential direction between the conveyor gears 2 and 3 realized independently of the overlap.
  • the game can be zero.
  • it is greater than zero and is for example based on one of the axes of rotation 7 and 13 at most 0.1 °, at most 0.25 °, at most 0.5 °, at most 0.75 °, at most 1 °, at most 2.5 ° or at most 5 °. It may also be between two of the stated values, that is to say, for example, at least 0.25 ° and at most 0.75 °.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the first conveyor gear 2. It can be seen that the fluid pocket 16 in the circumferential direction of a
  • Tooth flank edge portion 19 is limited.
  • the tooth flank wall region 19 is seen in cross-section preferably circular arc-shaped.
  • the tooth flank wall region 19 preferably extends from a tooth root circle 20, which is present in each case between two teeth 5 of the conveyor gear 2, up to a head region 21 of the respective tooth 5.
  • the tooth root circle 20 has a root diameter d f .
  • Tip diameter is indicated in the embodiment shown here as d k .
  • the tooth height h is set for the embodiment of the external gear pump 1 shown here from a pocket height h t and a head area height h k of the head area 21 together. This in turn results in that the fluid pocket 16 in the radial direction directly adjoins the Zahnfuß Vietnamese 20.
  • the fluid pocket 16 or the tooth flank wall region 19 delimiting the fluid pocket 16 starts directly from the tooth root circle 20. Preferably, it runs tangentially out of this.
  • the tooth flank wall region 19 can be seen in cross-section i circular arc-shaped, in particular over its entire extent or at least a large part of its extension in the radial direction away, in particular, at least 50%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 100%.
  • the tooth flank wall region 19 extends into the head region 21 or merges into it.
  • the transition can be made for example via a rounding 22 in order to achieve a high strength of the first conveyor gear 2.
  • the dimensions h k of the head portion 21 is based on half the difference between the tip circle diameter d k and the root diameter d f at least 5%, but may be larger. It can clearly be seen again here that the fluid pocket 16 only opens on one side open in the first
  • Conveyor gear 2 is formed. Seen on one side in the axial direction, it is bounded by a wall 23 formed by the contact region 18.
  • FIG. 4 shows a detailed representation of a region of the first
  • the rounding 22 can be seen, via which the tooth flank wall region 19 merges into the head region 21.
  • the rounding 22 may be part of the tooth flank wall region 19 or the head region 21.
  • External gear pump 1 has an extremely low tendency to cavitate because fluid pushed into the fluid pocket 16 can at least partially escape from it in the axial direction. At the same time, however, the reverse rotation of the external gear pump 1 and a

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe (1), mit einem treibenden ersten Förderzahnrad (2) sowie mit einem von dem ersten Förderzahnrad (1) angetriebenen zweiten Förderzahnrad (3), die zur Förderung eines Fluids von einer Saugseite (7) auf eine Druckseite (8) der Außenzahnradpumpe (1) miteinander kämmen, wobei das erste Förderzahnrad (2) und das zweite Förderzahnrad (3) jeweils mehrere Zähne (5, 6) mit jeweils einer in Drehrichtung des entsprechenden Förderzahnrads (2, 3) vorlaufenden Vorlaufzahnflanke (9, 11) sowie einer nachlaufenden Nachlaufzahnflanke (10, 12) aufweisen, wobei die Vorlaufzahnflanke (9, 11) des ersten Förderzahnrads (2) mit der Nachlaufzahnflanke (10, 12) des zweiten Förderzahnrads (3) zum Antreiben des zweiten Förderzahnrads (3) durch das erste Förderzahnrad (2) zusammenwirkt. Dabei ist vorgesehen, dass die Nachlaufzahnflanken (10, 12) des ersten Förderzahnrads (2) zur Ausbildung jeweils einer Fluidtasche (16) an wenigstens einer Axialposition in radialer Richtung zumindest bereichsweise konkav verlaufen.

Description

Außenzahnradpumpe
Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe mit einem treibenden ersten Förderzahnrad sowie mit einem von dem ersten Förderzahnrad
angetriebenen zweiten Förderzahnrad, die zur Förderung eines Fluids von einer Saugseite auf eine Druckseite der Außenzahnradpumpe miteinander kämmen, wobei das erste Förderzahnrad und das zweite Förderzahnrad jeweils mehrere Zähne mit jeweils einer in Drehrichtung des entsprechenden Förderzahnrads verlaufenden Vorlaufzahnflanke sowie einer nachlaufenden Nachlaufzahnflanke aufweisen, wobei die Vorlaufzahnflanke des ersten Förderzahnrads mit der Nachlaufzahnflanke des zweiten Förderzahnrads zum Antreiben des zweiten Förderzahnrads durch das erste Förderzahnrad zusammenwirkt. Die Außenzahnradpumpe dient der Förderung des Fluids von ihrer Saugseite auf die Druckseite. Grundsätzlich kann das Fluid beziehungsweise dessen Aggregatzustand beliebig gewählt werden, bevorzugt ist es jedoch bei normalen Betriebsbedingungen der Außenzahnradpumpe flüssig. Die
Außenzahnradpumpe verfügt über mehrere Förderzahnräder, nämlich das erste Förderzahnrad und das zweite Förderzahnrad. Das erste
Förderzahnrad ist vorzugsweise unmittelbar angetrieben. Beispielsweise ist es hierzu mit einer Antriebswelle der Außenzahnradpumpe verbunden, insbesondere starr und/oder permanent. Das zweite Förderzahnrad wird dagegen mittelbar von der Antriebswelle angetrieben, nämlich über das erste Förderzahnrad.
Die beiden Zahnräder verfügen jeweils über eine Vielzahl von Zähnen, welche in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Förderzahnräder ineinander eingreifen und zur Förderung des Fluids von der Saugseite auf die Druckseite zusammenwirken. Jeder Zahn der Förderzahnräder verfügt über die Vorlaufzahnflanke und die Nachlaufzahnflanke, wobei die
Vorlaufzahnflanke in Drehrichtung des jeweiligen Förderzahnrads vorne liegt, also den Zahn nach vorne beziehungsweise in Drehrichtung begrenzt, während die Nachlaufzahnflanke in Drehrichtung hinten vorliegt, und mithin den Zahn nach hinten beziehungsweise entgegen der Drehrichtung begrenzt. Wird das erste Förderzahnrad angetrieben, so gerät die Vorlaufzahnflanke wenigstens eines Zahns des ersten Förderzahnrads in Anlagekontakt mit der Nachlaufzahnflanke eines Zahns des zweiten Förderzahnrads. Hierdurch wird das zweite Förderzahnrad von dem ersten Förderzahnrad angetrieben.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 198 18 027 A1 bekannt. Diese betrifft eine Verdränger-Zahnradpumpe, welche zum Pumpen von Hydraulikfluid eingesetzt werden kann. Die Zahnradpumpe umfasst ein treibendes Zahnrad und ein getriebenes Zahnrad. Bei einer ersten Ausführungsform hat das treibende Zahnrad symmetrische Zähne, während das getriebene Zahnrad asymmetrische Zähne hat. Die
asymmetrischen Zähne des getriebenen Zahnrads umfassen Arbeitsflächen, welche ein Profil haben, welches dem Profil der Arbeits- und Nichtarbeits- Flächen des treibenden Zahnrads entsprechen, aber sie haben eine
Nichtarbeits-Fläche, welche im Wesentlichen freigespart ist, sodass sie im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Folglich wird in der Zone der Pumpe, in welcher die Zahnräder kämmen, ein großer Totraum erzeugt, welcher im Wesentlichen eine Blasenbildung verhindert. Bei einer zweiten Ausführungsform haben das treibende Zahnrad und das getriebene Zahnrad Nichtkontakt-Flächen, welche im Wesentlichen eben ausgebildet sind, um einen noch größeren Totraum zu bilden und um eine Kavitationserscheinung zu verhindern, wenn die Zähne in axialer
Richtung breiter ausgelegt werden. Durch die Unterdrückung der
Blasenbildung lassen sich Kavitationserscheinungen im Wesentlichen ausschließen, welche bei hohen Pumpendrehzahlen auftreten könnten.
Somit lassen sich Beschädigungen durch Kavitationserscheinungen an den Pumpen verhindern. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Außenzahnradpumpe vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Außenzahnradpumpen Vorteile aufweist, insbesondere ein größeres Druckverhältnis zwischen Auslassdruck und Einlassdruck ermöglicht und/oder eine stark verringerte Kavitationsneigung aufweist, sodass eine unerwünschte akustische Geräuschbildung während ihres Betriebs vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Außenzahnradpumpe mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die
Nachlaufzahnflanken des ersten Förderzahnrads zur Ausbildung jeweils einer Fluidtasche an wenigstens einer Axialposition in radialer Richtung zumindest bereichsweise konkav verlaufen.
Die Nachlaufzahnflanken des ersten Förderzahnrads beziehungsweise die Nachlaufzahnflanken der Zähne des ersten Förderzahnrads, insbesondere aller Zähne des ersten Förderzahnrads, weisen eine spezielle Ausgestaltung auf. Dabei liegt in jeder der Nachlaufzahnflanken jeweils eine Fluidtasche vor. Dies ergibt sich daraus, dass die entsprechende Nachlaufzahnflanke zumindest bereichsweise konkav ist, also eine in Umfangsrichtung in den entsprechenden Zahns eingreifende Wölbung aufweist. Die
Nachlaufzahnflanke ist im Querschnitt bezüglich einer Drehachse des ersten Förderzahnrads gesehen in Richtung der denselben Zahn wie die
Nach lauf zahnflanke begrenzende Vorlaufzahnflanke gewölbt, sodass die Fluidtasche in den Zahn eingreift. Die Nachlaufzahnflanke ist insoweit in Richtung einer Eingriffsflanke des Zahns gewölbt. Die Wölbung liegt in radialer Richtung vor, also in einem Querschnitt durch das erste
Förderzahnrad.
Dabei liegt die Fluidtasche an der wenigstens einen Axialposition vor.
Darunter ist zu verstehen, dass die Fluidtasche nicht notwendigerweise das gesamte erste Förderzahnrad beziehungsweise die gesamte
Nachlaufzahnflanke in axialer Richtung durchgreift, wenngleich dies selbstverständlich der Fall sein kann. Bevorzugt durchgreift die Fluidtasche das erste Förderzahnrad beziehungsweise die Nachlaufzahnflanke in axialer Richtung lediglich teilweise, liegt also zumindest einseitig in axialer Richtung randgeschlossen in dem ersten Förderzahnrad beziehungsweise dessen Nachlaufzahnflanke vor.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Förderzahnrad und das zweite Förderzahnrad dieselben Verzahnungsparameter aufweisen. Unter den
Verzahnungsparametern sind beispielsweise der Fußkreisdurchmesser, der Teilkreisdurchmesser, der Kopfkreisdurchmesser, die Zahnradteilung, die Kopfhöhe, die Fußhöhe, die Zahnbreite, die Teilung, die Zähnezahl und/oder der Modul zu verstehen. Bevorzugt sind die Förderzahnräder
beziehungsweise ihre Zähne derart ausgestaltet, dass wenigstens einer dieser Verzahnungsparameter, vorzugsweise mehrere der
Verzahnungsparameter beziehungsweise alle der Verzahnungsparameter übereinstimmen. Die Zähne der Förderzahnräder können grundsätzlich eine beliebige Verzahnungsart aufweisen, welche jedoch für die beiden
Förderzahnräder übereinstimmt. Beispielsweise kann als Verzahnungsart eine Evolventenverzahnung, eine Zykloidenverzahnung oder eine
Kreisbogenverzahnung verwendet werden.
Eine derartige Ausgestaltung der Außenzahnradpumpe verringert die
Kavitationsneigung deutlich, was sich positiv auf das akustische Geräuschverhalten auswirkt. Die Außenzahnradpumpe läuft insoweit deutlich ruhiger und mithin leiser als bekannte Außenzahnradpumpen. Zudem kann mit der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe ein höherer Druck beziehungsweise ein größeres Druckverhältnis zwischen Auslassdruck und Einlassdruck erzielt werden.
Der Einlassdruck liegt auf der Saugseite und der Auslassdruck auf der Druckseite vor. Aufgrund des höheren Drucks beziehungsweise des größeren Druckverhältnisses ergibt sich ein sehr hoher Wirkungsgrad, insbesondere ein höherer Wirkungsgrad als bei einer Außenzahnradpumpe, bei welcher die Nachlaufzahnflanken nicht zur Ausbildung der Fluidtaschen konkav verlaufen. Der höhere Druck beziehungsweise das größere
Druckverhältnis wird insbesondere im Bereich konstanter Förderung der Außenzahnradpumpe erzielt, in welchem der Druck, nämlich der
Auslassdruck, beziehungsweise das Druckverhältnis proportional zu der Drehzahl der Außenzahnradpumpe beziehungsweise des ersten
Förderzahnrads ist.
Die Proportionalität zwischen dem Druck oder dem Druckverhältnis einerseits und der Drehzahl andererseits ist insbesondere bei Drehzahlen der
Außenzahnradpumpe in einem bestimmten Drehzahlbereich gegeben, welcher nach oben durch eine Abregeldrehzahl der Außenzahnradpumpe begrenzt ist. Die Abregeldrehzahl ist diejenige Drehzahl, ab welcher die beiden Förderzahnräder in axialer Richtung gegeneinander verlagert werden, um ihre Überdeckung zu verringern. Beispielsweise liegen die
Förderzahnräder also bis zum Erreichen der Abregeldrehzahl in einer ersten Relativposition zueinander vor, in welcher ihre Überdeckung konstant und/oder maximal ist. Je weiter die Drehzahl die Abregeldrehzahl übersteigt, umso weiter werden die beiden Zahnräder aus der ersten Relativposition in Richtung einer zweiten Relativposition ausgelenkt, in welcher die Überdeckung kleiner ist als in der ersten Relativposition, insbesondere minimal ist.
Nach unten kann der Drehzahlbereich von einer Minimaldrehzahl der Außenzahnradpumpe begrenzt sein. Die Minimaldrehzahl entspricht beispielsweise einer Leerlaufdrehzahl eines Antriebsaggregats einer
Antriebseinrichtung, wobei die Außenzahnradpumpe Bestandteil der
Antriebseinrichtung ist und beispielsweise der Förderung eines Fluids für das Antriebsaggregat dient. Bevorzugt ist die Außenzahnradpumpe als
Schmiermittelpumpe oder dergleichen ausgestaltet. Entsprechend ist die
Erfindung selbstverständlich auch auf eine Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gerichtet, welche ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, sowie eine Außenzahnradpumpe, insbesondere gemäß dieser Beschreibung, aufweist. Dem Antriebsaggregat wird mittels der Außenzahnradpumpe ein von dieser gefördertes Fluid zugeführt, wobei das Fluid beispielsweise ein Schmiermittel oder dergleichen ist. Die
Außenzahnradpumpe kann selbstverständlich gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zähne des ersten Förderzahnrads symmetrisch ausgestaltet sind. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass im Querschnitt gesehen die
Nachlaufzahnflanke symmetrisch zu der Vorlaufzahnflanke ausgebildet ist, sodass der die Vorlaufzahnflanke und die Nachlaufzahnflanke aufweisende Zahn bezüglich einer Längsmittelebene symmetrisch ist. Um die vorstehend beschriebenen Vorteile der Außenzahnradpumpe zu erzielen, ist es also lediglich vorgesehen, die Nachlaufzahnflanken des ersten Förderzahnrads mit der Fluidtasche auszugestalten. Das zweite Förderzahnrad weist dagegen durchgehend eine unveränderte Verzahnung, insbesondere ohne Fluidtaschen, auf. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidtasche in der jeweiligen Nachlaufzahnflanke des ersten Förderzahnrads in axialer Richtung gesehen wenigstens einseitig, insbesondere nur auf einer Seite, randoffen ausgebildet ist. Vorstehend wurde bereits darauf
hingewiesen, dass die Fluidtasche bevorzugt das erste Förderzahnrad beziehungsweise die Nachlaufzahnflanke in axialer Richtung lediglich teilweise durchgreift. Entsprechend ist sie beispielsweise in axialer Richtung gesehen auf lediglich einer Seite randoffen. Selbstverständlich kann jedoch auch eine Ausführungsform der Außenzahnradpumpe realisiert werden, bei welcher die Fluidtasche das erste Förderzahnrad beziehungsweise die Nachlaufzahnflanke in axialer Richtung vollständig durchgreift, sodass die Fluidtasche in axialer Richtung gesehen beidseitig randoffen vorliegt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nachlaufzahnflanken des ersten Förderzahnrads in axialer Richtung gesehen jeweils einen die Fluidtasche aufnehmenden Fluidtaschenbereich sowie einen unmittelbar an den Fluidtaschenbereich angrenzenden Kontaktbereich aufweisen, wobei die Nachlaufzahnflanken in dem Kontaktbereich konvex verlaufen, insbesondere symmetrisch zu den jeweiligen Vorlaufzahnflanken der entsprechenden Zähne sind. Bei einer derartigen Ausführungsform durchgreift also die
Fluidtasche das erste Förderzahnrad in axialer Richtung lediglich teilweise. Die Fluidtasche liegt dabei in dem Fluidtaschenbereich der
Nach lauf zahnflanke vor. An diesen schließt sich in axialer Richtung gesehen der Kontaktbereich an, sodass also beispielsweise die Fluidtasche in axialer Richtung von dem Kontaktbereich der Nachlaufzahnflanke begrenzt wird.
Bevorzugt bildet der Kontaktbereich eine die Fluidtasche begrenzende Wand auf, welche in einer senkrecht auf der Drehachse stehenden Ebene liegt oder lediglich einen geringen Winkel mit dieser einschließt. Der geringe Winkel kann beispielsweise höchstens 20°, höchstens 15°, höchstens 10°, höchstens 5°, höchstens 2,5° oder höchstens 1 ° betragen. In dem
Kontaktbereich verlaufen die Nachlaufzahnflanken im Gegensatz zu dem Fluidtaschenbereich konvex, sind also in Umfangsrichtung nach außen gewölbt, also von der jeweiligen Vorlaufzahnflanke des entsprechenden Zahns fort. Beispielsweise verläuft die Nachlaufzahnflanke jedes der Zähne im Querschnitt gesehen symmetrisch gesehen zu der entsprechenden Vorlaufzahnflanke des Zahns. Der Querschnitt der Nachlaufzahnflanke, insbesondere des gesamten, die Nachlaufzahnflanke aufweisenden Zahns des ersten Förderzahnrads, ist vorzugsweise im Bereich der Fluidtasche, also in dem Fluidtaschenbereich, in axialer Richtung durchgehend gleich. Dies kann zusätzlich oder alternativ ebenfalls für den Kontaktbereich zutreffen.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Förderzahnrad und das zweite Förderzahnrad in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse eines der Förderzahnräder gegeneinander zur Einstellung einer bestimmten Überdeckung verlagerbar sind, wobei die Abmessungen des Kontaktbereichs in axialer Richtung derart gewählt sind, dass der Kontaktbereich bei jeder Stellung der beiden Förderzahnräder zueinander in axialer Richtung in Überdeckung mit dem zweiten
Förderzahnrad vorliegt. Durch das Einstellen der bestimmten Überdeckung lässt sich der
Fördervolumenstrom beziehungsweise der Fördermassenstrom der
Außenzahnradpumpe einstellen. So ist der Fördervolumenstrom umso größer, je größer die Überdeckung zwischen den beiden Förderzahnrädern in axialer Richtung ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das erste Förderzahnrad in axialer Richtung festgesetzt und mithin lediglich drehbar gelagert ist, beispielsweise in einem Pumpengehäuse der
Außenzahnradpumpe. Das zweite Förderzahnrad ist dagegen drehbar und in axialer Richtung verlagerbar gelagert, bevorzugt ebenfalls in dem
Pumpengehäuse.
Die Verlagerung der beiden Förderzahnräder kann jedoch derart begrenzt sein, dass sie stets miteinander zumindest teilweise in Überdeckung vorliegen, also in keiner Stellung der Förderzahnräder zueinander außer Eingriff geraten. Zusätzlich kann der Kontaktbereich derart ausgelegt beziehungsweise seine Abmessungen derart gewählt sein, dass unabhängig von der Stellung der Förderzahnräder zueinander der Kontaktbereich in axialer Richtung gesehen stets in Überdeckung mit dem zweiten
Förderzahnrad vorliegt. Mittels einer derartigen Ausgestaltung der
Außenzahnradpumpe wird eine hervorragende Rückdrehfähigkeit der Außenzahnradpumpe erzielt.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass bei einer kleinstmöglichen
Überdeckung der beiden Förderzahnräder zueinander das zweite
Förderzahnrad im Längsschnitt gesehen den Kontaktbereich zu mindestens 25 %, mindestens 50 %, mindestens 75 % oder mindestens 100 %
übergreift. Vorzugsweise schließt das zweite Förderzahnrad - wiederum im Längsschnitt gesehen - bei Vorliegen der kleinstmöglichen Überdeckung - bündig mit dem Kontaktbereich ab. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein die Fluidtasche begrenzender Zahnflankenwandbereich der jeweiligen
Nachlaufzahnflanke des ersten Förderzahnrads unmittelbar von einem Zahnfußkreis ausgeht, insbesondere tangential aus diesem ausläuft. Der Zahnflankenwandbereich ist derjenige Bereich der Nachlaufzahnflanke, welcher die Fluidtasche in Umfangsrichtung begrenzt. Der Zahnfußkreis liegt jeweils zwischen zwei Zähnen des ersten Förderzahnrads vor beziehungsweise begrenzt die Zähne in radialer Richtung nach innen. Der Zahnfußkreis ist kreisförmig beziehungsweise kreisabschnittsförmig und liegt über den gesamten Umfang des ersten Förderzahnrads auf dem
Fußkreisdurchmesser, zumindest jeweils abschnittsweise.
Die Fluidtasche beginnt nun vorzugsweise unmittelbar an dem Zahnfußkreis, also im Querschnitt gesehen an dem Fußkreisdurchmesser des ersten Förderzähnrads. Besonders bevorzugt läuft der Zahnflankenbereich tangential in den Zahnfußkreis ein beziehungsweise geht tangential von diesem aus. Auf diese Art und Weise wird eine besonders robuste
Ausführungsform der Außenzahnradpumpe ohne Schwächung der Zähne durch in diesen vorliegende Fluidtaschen realisiert. Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zähne des ersten Förderzahnrads jeweils einen Kopfbereich aufweisen, in welchem die Nachlaufzahnflanke konvex ist, insbesondere symmetrisch zu der entsprechenden Vorlaufzahnflanke ausgebildet ist. Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass der konkave Verlauf der Nachlaufzahnflanke nicht notwendigerweise über ihre gesamte Erstreckung in radialer Richtung vorgesehen sein muss. Vielmehr kann der konkave Verlauf sich lediglich über einen Teil der Nachlaufzahnflanke in radialer Richtung erstrecken.
Beispielsweise weisen hierzu die Zähne des ersten Förderzahnrads jeweils einen Kopfbereich auf, an welchem der konkave Verlauf der jeweiligen Nachlaufzahnflanke endet.
Bevorzugt erstreckt sich also der konkave Verlauf der Nachlaufzahnflanke und mithin die Fluidtasche im Querschnitt gesehen von dem Zahnfußkreis bis hin zu dem Kopfbereich. In dem Kopfbereich ist die Nachlaufzahnflanke vorzugsweise konvex, ist also in Umfangsrichtung nach außen beziehungsweise von der demselben Zahn zugehörigen Vorlaufzahnflanke fort gewölbt. Beispielsweise ist die Nachlaufzahnflanke dabei symmetrisch zu der Vorlaufzahnflanke desselben Zahns ausgestaltet. Dies ermöglicht einen hohen Fördervolumenstrom beziehungsweise einen hohen Förderdruck der Außenzahnradpumpe, wobei unter dem Förderdruck die Differenz zwischen einem Druck auf der Druckseite und einem Druck auf der Saugseite verstanden wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Abmessungen des Kopfbereichs in radialer Richtung bezogen auf die
Differenz zwischen Kopfkreisradius und Fußkreisradius der Zähne des ersten Förderzahnrads mindestens 5 %, mindestens 10 %, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 35 % oder mindestens 40 % betragen. Im Querschnitt gesehen liegen die
Abmessungen des Kopfbereichs zwischen dem Kopfkreis des ersten
Förderzahnrads und der in radialer Richtung außenliegenden Seite der Fluidtasche vor. Anders ausgedrückt entsprechen also die Abmessungen des Kopfbereichs dem Kopfkreisradius des ersten Förderzahnrads abzüglich der größten Erstreckung der Fluidtasche in radialer Richtung, wiederum im Querschnitt gesehen. Werden nun die Abmessungen des Kopfbereichs auf die Differenz zwischen dem Kopfkreisradius und dem Fußkreisradius bezogen, so ergeben sich bevorzugt die vorstehend genannten Werte.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zahnflankenwandbereich im Querschnitt gesehen kreisbogenförmig ist. Dies ist im Querschnitt gesehen zumindest bereichsweise, bevorzugt jedoch über die gesamte Erstreckung der Fluidtasche der Fall. Durch die
kreisbogenförmige Ausgestaltung des Zahnflankenwandbereichs, welcher im Querschnitt gesehen die Fluidtasche in Umfangsrichtung begrenzt, wird eine äußerst robuste Ausführungsform der Außenzahnradpumpe realisiert. Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich der Zahnflankenwandbereich über eine Fase oder eine Rundung an den Kopfbereich anschließt. Der Übergang zwischen dem
Zahnflankenwandbereich und dem Kopfbereich ist - im Querschnitt gesehen - also nicht abrupt. Vielmehr sind - erneut im Querschnitt gesehen - die Fase beziehungsweise die Rundung zwischen dem Zahnflankenbereich und dem Kopfbereich vorgesehen, um eine hohe Festigkeit der
Außenzahnradpumpe zu erzielen. Die Rundung kann prinzipiell beliebig gewählt sein, beispielsweise weist sie einen Radius auf, welcher bezogen auf die Abmessungen des Kopfbereichs mindestens 0 %, mindestens 5 %, mindestens 2,5 %, mindestens 1 %, mindestens 0,5 %, mindestens 0,25 % oder mindestens 0,1 % beträgt. Die Fase beziehungsweise die Rundung sind bevorzugt Teil der Fluidtasche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt: Figur 1 einen Bereich einer Außenzahnradpumpe, nämlich ein erstes
Förderzahnrad sowie ein zweites Förderzahnrad, wobei die beiden Förderzahnräder in einer ersten Relativposition zueinander vorliegen, Figur 2 den Bereich der Außenzahnradpumpe, wobei die beiden
Förderzahnräder in einer zweiten Relativposition zueinander vorliegen,
Figur 3 eine Querschnittsdarstellung des ersten Förderzahnrads, sowie Figur 4 eine Detaildarstellung eines Bereichs des ersten Förderzahnrads.
Die Figur 1 zeigt einen Teil einer Außenzahnradpumpe 1 , nämlich ein erstes Förderzahnrad 2 sowie ein zweites Förderzahnrad 3. Das erste
Förderzahnrad 2 ist als treibendes Förderzahnrad ausgebildet, ist also unmittelbar antreibbar. Das zweite Förderzahnrad 3 ist dagegen lediglich mittelbar über das erste Förderzahnrad 2 antriebbar. Eine
Vorwärtsdrehrichtung des ersten Förderzahnrads 2 ist durch den Pfeil 4 angedeutet. Das erste Förderzahnrad 2 weist Zähne 5 auf, während das zweite Förderzahnrad 3 über Zähne 6 verfügt, von welchen jeweils lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Die Förderzahnräder 2 und 3 beziehungsweise ihre Zähne 5 und 6 kämmen miteinander, sodass bei einer Drehbewegung der Förderzahnräder 2 und 3 in Richtung des Pfeils 4 ein Fluid von einer Saugseite 7 auf eine Druckseite 8 der Außenzahnradpumpe 1 gefördert wird.
Jeder der Zähne 5 weist eine in Drehrichtung vorlaufende Vorlaufzahnflanke 9 sowie eine nachlaufende Nachlaufzahnflanke 10 auf. Dies ist lediglich für einen der Zähne 5 angedeutet. Analog hierzu verfügt jeder Zahn 6 des . zweiten Förderzahnrads 3 über eine in Drehrichtung vorne liegenden
Vorlaufzahnflanke 1 1 und eine nachlaufende Nachlaufzahnflanke 12. Liegt die Drehbewegung des ersten Förderzahnrads 2 in Richtung des Pfeils 4 vor, so wirkt dies Vorlaufzahnflanke 9 eines der Zähne 5 mit der
Nachlaufzahnflanke 12 eines der Zähne 6 zusammen, um das zweite
Förderzahnrad 3 durch das erste Förderzahnrad 2 anzutreiben und das Fluid von der Saugseite 7 auf die Druckseite 8 zu fördern.
Während beide Förderzahnräder 2 und 3 drehbar gelagert sind,
beispielsweise in einem hier nicht dargestellten Pumpengehäuse der Außenzahnradpumpe 1 , sind sie zusätzlich in axialer Richtung, beispielsweise bezüglich einer Drehachse 3 des ersten Förderzahnrads 2 oder einer Drehachse 14 des zweiten Förderzahnrads 3 gegeneinander verlagerbar. Bevorzugt ist das erste Förderzahnrad 2 in axialer Richtung fest angeordnet, während das zweite Förderzahnrad 3 in axialer Richtung verlagerbar ist. Dies ist durch den Doppelpfeil 15 angedeutet. In der hier dargestellten Axialposition der Förderzahnräder 2 und 3 zueinander liegt eine maximale Überdeckung der Förderzahnräder 2 und 3 in axialer Richtung vor. Bevorzugt weisen die Förderzahnräder 2 und 3 in axialer Richtung dieselben Abmessungen auf. Selbstverständlich können jedoch auch unterschiedliche Abmessungen realisiert sein.
Es ist erkennbar, dass die Nachlaufzahnflanken 10 des ersten
Förderzahnrads 2 zur Ausbildung jeweils einer Fluidtasche 16 in radialer Richtung zumindest bereichsweise konkav verlaufen. Das bedeutet im
Querschnitt bezüglich einer der Drehachsen 13 beziehungsweise 14 gesehen, dass die Nachlaufzahnflanken 10 des ersten Förderzahnrads 2 in Richtung der Vorlaufzahnflanke 9 des entsprechenden Zahns 5 gewölbt sind, sodass die Fluidtasche 16 beziehungsweise die Fluidtaschen 16 ausgebildet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Kavitationsneigung der Außenzahnradpumpe 1 deutlich verringert werden, was sich positiv auf das Geräuschverhalten auswirkt. Zudem wird bei der hier dargestellten
Ausführungsform der Außenzahnradpumpe 1 , bei welcher die
Förderzahnräder 2 und 3 in axialer Richtung gegeneinander verlagerbar sind, ein sehr schnelles Ausschwingverhalten nach einem Kaltstart einer
Brennkraftmaschine, für welche die Außenzahnradpumpe 1 beispielsweise als Schmierölpumpe eingesetzt wird, erzielt.
Die Figur 2 zeigt den Bereich der Außenzahnradpumpe 1 , also die beiden Förderzahnräder 2 und 3, bei einer zweiten Axialposition der Förderzahnräder 2 und 3 gegeneinander. Insbesondere liegt hierbei eine Stellung vor, in welcher die Überdeckung in axialer Richtung zwischen den Förderzahnrädern 2 und 3 minimal ist. Die Förderzahnräder 2 und 3 sind dabei jedoch derart angeordnet, dass sie in keiner Stellung zueinander außer Eingriff geraten. Vielmehr sollen die Zähne 5 und 6 in jeder möglichen
Stellung der Förderzahnräder 2 und 3 zueinander miteinander in Eingriff vorliegen. Es ist deutlich erkennbar, dass die Fluidtasche 16,
beziehungsweise die Fluidtaschen 16 in axialer Richtung die Zähne 5 jeweils lediglich teilweise durchgreifen, also in axialer Richtung nur auf einer Seite randoffen ausgestaltet sind.
Hierzu weisen die Nachlaufzahnflanken 10 jeweils einen Fluidtaschenbereich 17 sowie einen Kontaktbereich 18 auf. Während in dem Fluidtaschenbereich 17 die Nachlaufzahnflanke 10 in radialer Richtung zumindest bereichsweise konkav verläuft, ist in dem Kontaktbereich 18 die Nachlaufzahnflanke 10 zumindest bereichsweise konvex, also in die von der jeweiligen
Vorlaufzahnflanke 9 abgewandte Richtung gewölbt. Beispielsweise ist in dem Kontaktbereich 18 die Nachlaufzahnflanke 10 symmetrisch zu der
Vorlaufzahnflanke 9 ausgebildet. Die Abmessungen des Kontaktbereichs 18 in axialer Richtung sind derart gewählt, dass auch in der hier dargestellten Stellung der beiden Förderzahnräder 2 und 3 zueinander, in welcher die minimale Überdeckung vorliegt, der Kontaktbereich 18 in Überdeckung mit dem zweiten Förderzahnrad 3 vorliegt. Der Kontaktbereich 18 soll also bei jeder Stellung der Förderzahnräder 2 und 3 zueinander in Überdeckung mit dem zweiten Förderzahnrad 3 vorliegen.
Auf diese Art und Weise wird eine gute Rückdrehfähigkeit der
Außenzahnradpumpe 1 und zudem ein gleichbleibendes Spiel in
Umfangsrichtung zwischen den Förderzahnrädern 2 und 3 unabhängig von der Überdeckung realisiert. Das Spiel kann beispielsweise gleich Null sein. Alternativ ist es größer als Null und beträgt beispielsweise bezogen auf eine der Drehachsen 7 und 13 höchstens 0,1 °, höchstens 0,25°, höchstens 0,5°, höchstens 0,75°, höchstens 1 °, höchstens 2,5° oder höchstens 5°. Es kann auch zwischen zwei der genannten Werte liegen, also beispielsweise mindestens 0,25° und höchstens 0,75° betragen.
Die Figur 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung des ersten Förderzahnrads 2. Erkennbar ist, dass die Fluidtasche 16 in Umfangsrichtung von einem
Zahnflankenrandbereich 19 begrenzt ist. Der Zahnflankenwandbereich 19 ist im Querschnitt gesehen vorzugsweise kreisbogenförmig. Der
Zahnflankenwandbereich 19 erstreckt sich dabei vorzugsweise von einem Zahnfußkreis 20, der jeweils zwischen zwei Zähnen 5 des Förderzahnrads 2 vorliegt bis hin zu einem Kopfbereich 21 des jeweiligen Zahns 5. Der Zahnfußkreis 20 weist einen Fußkreisdurchmesser df auf. Ein
Kopfkreisdurchmesser ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als dk angedeutet. Die Differenz zwischen dem Kopfkreisdurchmesser dk und dem Fußkreisdurchmesser df entspricht der doppelten Zahnhöhe h, welche hier nicht dargestellt ist. Es gilt also dk - df = 2h. Die Zahnhöhe h setzt sich für die hier gezeigte Ausführungsform der Außenzahnradpumpe 1 aus einer Taschenhöhe ht und einer Kopfbereichshöhe hk des Kopfbereichs 21 zusammen. Daraus ergibt sich wiederum, dass sich die Fluidtasche 16 in radialer Richtung unmittelbar an den Zahnfußkreis 20 anschließt. Besonders bevorzugt geht die Fluidtasche 16 beziehungsweise der die Fluidtasche 16 begrenzende Zahnflankenwandbereich 19 unmittelbar von dem Zahnfußkreis 20 aus. Vorzugsweise läuft er tangential aus diesem aus.
Der Zahnflankenwandbereich 19 kann dabei im Querschnitt gesehen i kreisbogenförmig sein, insbesondere über seine gesamte Erstreckung oder zumindest einen Großteil seiner Erstreckung in radialer Richtung hinweg, insbesondere über mindestens 50 %, mindestens 75 %, mindestens 80 %, mindestens 85 %, mindestens 90 % oder mindestens 100 %. Auf der dem Zahnfußkreis 20 abgewandten Seite läuft der Zahnflankenwandbereich 19 in den Kopfbereich 21 aus beziehungsweise geht in diesen über. Der Übergang kann beispielsweise über eine Rundung 22 vorgenommen sein, um eine hohe Festigkeit des ersten Förderzahnrads 2 zu erzielen. Die Abmessungen hk des Kopfbereichs 21 beträgt bezogen auf die halbe Differenz zwischen dem Kopfkreisdurchmesser dk und dem Fußkreisdurchmesser df mindestens 5 %, kann jedoch auch größer sein. Deutlich ist hier nochmals zu erkennen, dass die Fluidtasche 16 lediglich einseitig randoffen in dem ersten
Förderzahnrad 2 ausgebildet ist. Auf einer Seite in axialer Richtung gesehen wird sie von einer von dem Kontaktbereich 18 ausgebildeten Wand 23 begrenzt. Die Figur 4 zeigt eine Detaildarstellung eines Bereichs des ersten
Förderzahnrads 2. Deutlich ist hier die Rundung 22 zu erkennen, über welche der Zahnflankenwandbereich 19 in den Kopfbereich 21 übergeht. Die Rundung 22 kann Bestandteil des Zahnflankenwandbereichs 19 oder des Kopfbereichs 21 sein. Die hier vorgestellte Ausführungsform der
Außenzahnradpumpe 1 weist eine äußerst geringe Kavitationsneigung auf, weil in die Fluidtasche 16 hineingedrängtes Fluid in axialer Richtung zumindest teilweise aus ihr herausgelangen kann. Gleichzeitig werden jedoch die Rückdrehfähigkeit der Außenzahnradpumpe 1 und ein
gleichbleibendes Spiel in Umfangsrichtung unabhängig von der Überdeckung durch das Vorliegen des Kontaktbereichs 18 sichergestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Außenzahnradpumpe (1 ), mit einem treibenden ersten Förderzahnrad (2) sowie mit einem von dem ersten Förderzahnrad (1 ) angetriebenen zweiten Förderzahnrad (3), die zur Förderung eines Fluids von einer Saugseite (7) auf eine Druckseite (8) der Außenzahnradpumpe (1 ) miteinander kämmen, wobei das erste Förderzahnrad (2) und das zweite Förderzahnrad (3) jeweils mehrere Zähne (5,6) mit jeweils einer in
Drehrichtung des entsprechenden Förderzahnrads (2,3) vorlaufenden Vorlaufzahnflanke (9,11 ) sowie einer nachlaufenden Nachlaufzahnflanke (10,12) aufweisen, wobei die Vorlaufzahnflanke (9,11 ) des ersten
Förderzahnrads (2) mit der Nachlaufzahnflanke (10,12) des zweiten
Förderzahnrads (3) zum Antreiben des zweiten Förderzahnrads (3) durch das erste Förderzahnrad (2) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlaufzahnflanken (10,12) des ersten Förderzahnrads (2) zur Ausbildung jeweils einer Fluidtasche (16) an wenigstens einer Axialposition in radialer Richtung zumindest bereichsweise konkav verlaufen.
2. Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (6) des zweiten Förderzahnrads (3) symmetrisch
ausgestaltet sind.
3. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtasche (16) in der jeweiligen Nachlaufzahnflanke (10) des ersten Förderzahnrads (2) in axialer Richtung gesehen wenigstens einseitig, insbesondere nur auf einer Seite, randoffen ausgebildet ist.
4. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlaufzahnflanken (10) des ersten Förderzahnrads (2) in axialer Richtung gesehen jeweils einen die Fluidtasche (16) aufnehmenden Fluidtaschenbereich (17) sowie einen unmittelbar an den Fluidtaschenbereich (17) angrenzenden Kontaktbereich (18) aufweisen, wobei die Nachlaufzahnflanken (10) in dem Kontaktbereich (18) konvex verlaufen, insbesondere symmetrisch zu den jeweiligen Vorlaufzahnflanken (9) der entsprechenden Zähne (5) sind.
5. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Förderzahnrad (2) und das zweite Förderzahnrad (3) in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse (13,14) eines der Förderzahnräder (2,3) gegeneinander zur Einstellung einer bestimmten Überdeckung verlagerbar sind, wobei die Abmessungen des Kontaktbereichs (18) in axialer Richtung derart gewählt sind, dass der Kontaktbereich (18) bei jeder Stellung der beiden Förderzahnräder (2,3) zueinander in axialer Richtung in Überdeckung mit dem zweiten
Förderzahnrad (3) vorliegt.
6. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Fluidtasche (16) begrenzender Zahnflankenwandbereich (19) die jeweilige Nachlaufzahnflanke (10) des ersten Förderzahnrads (2) unmittelbar von einem Zahnfußkreis (20) ausgeht, insbesondere tangential aus diesem ausläuft.
7. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (5) des ersten Förderzahnrads
(2) jeweils einen Kopfbereich (21 ) aufweisen, in welchem die
Nachlaufzahnflanke (10) konvex ist, insbesondere symmetrisch zu der entsprechenden Vorlaufzahnflanke (9) ausgebildet ist.
8. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Kopfbereichs (21 ) in radialer Richtung bezogen auf die Differenz zwischen Kopfkreisradius und Fußkreisradius der Zähne (5) des ersten Förderzahnrads (2) mindestens 5 %, mindestens 10 %, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 35 % oder mindestens 40 % betragen.
9. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnflankenwandbereich (19) im
Querschnitt gesehen kreisbogenförmig ist.
10. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zahnflankenwandbereich (19) über eine Fase oder eine Rundung (22) an den Kopfbereich (21 ) anschließt.
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