WO2004020829A1 - Zahnradförderpumpe - Google Patents

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WO2004020829A1
WO2004020829A1 PCT/DE2003/001178 DE0301178W WO2004020829A1 WO 2004020829 A1 WO2004020829 A1 WO 2004020829A1 DE 0301178 W DE0301178 W DE 0301178W WO 2004020829 A1 WO2004020829 A1 WO 2004020829A1
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WO
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pressure
chamber
pressure chamber
valve piston
valve
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/001178
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stanislaw Bodzak
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/28Safety arrangements; Monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-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
    • F04C2/14Rotary-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2/12Rotary-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
    • F04C2/14Rotary-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
    • F04C2/18Rotary-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 a gear pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a gear pump is known from DE 196 25 564 AI.
  • This gear pump is provided for a fuel injection device of an internal combustion engine and has a housing in which a pump chamber is formed.
  • a rotatingly driven pair of gear wheels meshing with one another on their outer circumference is arranged in the pump chamber.
  • the toothed wheels convey fuel as a conveying medium from a suction space connected to a storage tank along conveying channels formed between the circumference of the toothed wheels and circumferential walls of the pump chamber into a pressure chamber.
  • the gear pump also has a pressure relief valve to limit the pressure in the pressure chamber. If a specified pressure in the pressure chamber is exceeded, this gives
  • Pressure relief valve free a connection channel of the pressure chamber to the intake chamber.
  • the pressure relief valve has a valve piston which is displaceably guided in a bore in a plane perpendicular to the axes of rotation of the gear wheels and which cooperates with a valve seat.
  • the valve piston can be moved against the force of a prestressed spring.
  • the gear pump according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the pressure relief valve is simple, in that no additional valve seat is required for this, since the valve piston for controlling the connection of the pressure chamber with the suction chamber cooperates directly with the end faces of the gears.
  • the valve piston of the pressure relief valve reduces the play of the gears in the pumping chamber in the direction of their axes of rotation, so that the gear pump has a high efficiency especially when starting up and can deliver a large amount of fuel.
  • the gear pump can be designed for a smaller delivery quantity, can be dimensioned correspondingly smaller and can be manufactured more economically.
  • the connecting channel is formed in a simple manner.
  • the design according to claim 5 generates a sufficient force for displacement on the valve piston by the pressure prevailing in the pressure chamber. Due to the design according to claim 8, medium can be displaced from the space or flow into it when the valve piston moves in the bore.
  • FIG. 1 shows a gear feed pump in a section along line II in FIG. 2
  • FIG. 2 shows the gear feed pump in a section along line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows the gear feed pump schematically in FIG a section along line III-III in Figure 2 in an enlarged view.
  • a gear feed pump shown in FIGS. 1 to 3 is one in a delivery line, not shown, from a storage tank to a high-pressure fuel pump or a fuel injection pump
  • the gear pump has a multi-part housing which has a housing part 10 and a cover part 12.
  • a pump chamber 14 is formed between the housing part 10 and the cover part 12, in which a pair of gear wheels 16, 18 which mesh with one another on their outer circumference is arranged.
  • the housing part 10 has two depressions 20, 22, from the bottom of which a bearing journal 24, 26 projects.
  • the bearing pins 24, 26 are formed in one piece with the housing part 10 and run at least approximately parallel to one another.
  • the bearing pins 24, 26 can be at least partially hollow to reduce the weight of the housing part 10.
  • the gear wheel 16 has a bore 17, via which it is rotatably mounted on the journal 24.
  • the gear wheel 18 has a bore 19, via which it is rotatably mounted on the bearing journal 26.
  • the bearing journals 24, 26 each determine an axis of rotation 25, 27 for the gears 16, 18.
  • the cover part 12 is firmly connected to the housing part 10, for example by means of several screws.
  • the housing part 10 and the cover part 12 are preferably made of light metal, in particular aluminum.
  • the gears 16, 18 are preferably made of steel, in particular of sintered steel.
  • the gear pump has a drive shaft 30 which is rotatably mounted in the housing part 10.
  • the drive shaft 30 is arranged at least approximately coaxially to the bearing journal 24, the housing part 10 having a bore which continues in the bearing journal 24 and through which the end of the drive shaft 30 passes.
  • a shaft sealing ring is installed between the bore and the drive shaft 30 in order to seal the housing part 10.
  • the drive shaft 30 is coupled to the gearwheel 16, for example via a coupling member 36 arranged between the front end of the bearing journal 24 and the cover part 12.
  • the gearwheel 16 is driven in rotation during operation of the gear feed pump via the drive shaft 30 and transmits this rotary movement via a spur gear to the also provided with a spur gear meshing with the gear 16 on its outer circumference.
  • the gear wheels 16, 18 divide the pump chamber 14 by their tooth engagement into two partial areas, of which a first partial area forms a suction chamber 40 and a second partial area forms a pressure chamber 42 ,
  • the suction chamber 40 is connected to the pressure chamber 42 via a delivery channel 44 formed between the tooth grooves on the peripheral surfaces of the gear wheels 16, 18 and the upper and lower peripheral wall of the pump chamber 14.
  • the suction chamber 40 and the pressure chamber 42 each have a connection opening in the wall of the housing part 10 or the cover part 12, through which the suction chamber 40 with a suction line (not shown) from the storage tank and the pressure chamber 42 via a likewise not shown delivery line with the suction chamber of the high-pressure fuel pump or the fuel injection pump is connected.
  • connection opening in the suction space 40 forms an inlet opening 46 and the connection opening in the pressure space 42 forms an outlet opening 48.
  • the gear pump has a pressure relief valve 50 which is arranged in the housing, for example in the housing part 10.
  • a groove 52 is introduced, which extends between the pressure chamber 42 and the suction chamber 40.
  • the groove 52 has a length 1, a width b and a depth t.
  • the groove 52 runs as shown in FIG. 3 when viewed in the direction of the axes of rotation 25, 27 of the gear wheels
  • the groove 52 thus forms a connecting channel extending from the pressure chamber 42 to the suction chamber 40. Outside the groove 52, the housing part 10 delimits the pump chamber 14 with a small axial distance from the end faces of the gear wheels 16, 18 with the base of the depressions 20, 22.
  • a bore 56 At the bottom of the groove 52 there is a bore 56, the diameter d of which is preferably somewhat larger than the width b of the groove 52.
  • the bore 56 runs at least approximately parallel to the axes of rotation 25, 27 of the gear wheels 16, 18 and is preferably with respect to a connecting line 58 between the axes of rotation 25,27 of the gears 16,18 offset by a dimension H to the pressure chamber 42.
  • the dimension H is preferably between about 2 and 5 mm.
  • a valve piston 60 is displaceably guided in the bore 56 as the valve member of the pressure limiting valve 50.
  • the valve piston 60 is pressed by a compression spring 62 clamped between the latter and the base of the bore 56, for example in the form of a helical compression spring, toward the end faces of the gear wheels 16, 18 facing it.
  • the end faces of the gear wheels 16, 18 are at least approximately flat and at least approximately perpendicular to their axes of rotation 25, 27 arranged.
  • the valve piston 60 bears against the end faces of the gear wheels 16, 18 in the region of their tooth engagement.
  • the space 64 delimited in the bore 56 by the valve piston 60 on its rear side facing away from the gears 16, 18 is connected to the intake space 40 via a bore 66 in the housing part 10.
  • valve piston 60 is acted upon on part of its end face facing the gear wheels 16, 18 by the pressure prevailing in the pressure chamber 42, by means of which a force directed against the compression spring 62 is generated on the valve piston 60. If the force of the compression spring 62 is greater than the force generated by the pressure prevailing in the pressure chamber 42, the valve piston 60 is in contact with the end faces of the gear wheels 16, 18, which form a valve seat. The passage through the groove 52 and thus the connection between the pressure chamber 42 and the suction chamber 40 is interrupted by the valve piston 60 in cooperation with the gears 16, 18.
  • valve piston 60 If the valve piston 60 is pressed by the force of the compression spring 62 on the end faces of the gear wheels 16, 18, the play of the gear wheels 16, 18 in the pump chamber 14 in the direction of their axis of rotation 25, 27 is reduced, preferably completely eliminated. This is particularly advantageous when starting the gear pump and when starting the internal combustion engine, since the efficiency of the pump is then optimal.
  • the valve piston 60 generates a braking force on the gears 16, 18 due to the friction, which is particularly advantageous when the gear feed pump starts up, since this results in better flank contact between the teeth of the gears 16, 18. Due to the good efficiency of the gear pump, especially when starting and starting the internal combustion engine, when a large amount of fuel has to be delivered, the gear pump can in its Dimensioning can be designed for a smaller demand than known gear pump.
  • the prestress of the compression spring 62, the diameter of the valve piston 60 and the position of the valve piston 60 with respect to the pressure chamber 42 and thus the size of the end face of the valve piston 60 acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber 42 can vary the pressure at which the pressure limiting valve 50 opens , With increasing pressure in the pressure chamber 42, the valve piston 60 is displaced further into the bore 56, so that an increasingly larger flow cross section is released by the valve piston 60 in the groove 52.
  • the largest flow cross-section released by the valve piston 60 in the groove 52 is preferably so large that the total fuel quantity required by the gear wheels 16, 18 can flow back from the pressure chamber 42 into the intake chamber 40 if no fuel may be required by the gear pump.
  • the cross-sectional area of the groove 52 which determines the maximum flow cross-section, is preferably between approximately 30 and 60 mm 2 .
  • the gear pump also has a bypass valve 70 through which a connection between the pressure chamber 42 and the suction chamber 40 can be released if the pressure in the pressure chamber 42 is lower than in the suction chamber 40.
  • the bypass valve 70 has a valve member 72 which is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber 42 and is pressed by this to a valve seat 74 on the housing part 10.
  • the valve member 72 is arranged, for example, in a recess 76 in the groove 52 on its area projecting into the pressure chamber 42.
  • the valve member 72 can be made of an elastomer, for example, and the valve seat 74 can be designed as a flat seat.
  • a bore 78 leads from the valve seat 74 into the space 64 in the bore 56 behind the valve piston 60, which in turn is connected to the intake space 40 via the bore 66.
  • a closing spring 80 also acts on the valve member 72, which, for example, can be a prestressed tension spring arranged in the bore 78, which on the one hand engages the valve member 72 and on the other hand is suspended on the last turn of the compression spring 62. Through the closing spring 80, the valve member 72 is pulled towards the valve seat 74 with little force and thereby a system reached on valve seat 74 when the gear pump is not in operation.
  • the bypass valve 70 opens by lifting its valve member 72 from the valve seat 74, so that fuel can get directly from the suction chamber 40 into the pressure chamber 42 and the pressure chamber 42 is filled with fuel. If, during further operation of the gear pump, the pressure in the pressure chamber 42 increases and is higher than the pressure in the suction chamber 40, the valve member 72 is pressed against the valve seat 74, so that the bypass valve 70 closes and the pressure chamber 42 is separated from the suction chamber 40.

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Abstract

Die Zahnradförderpumpe weist ein Gehäuse (10, 12) auf, in dem eine Pumpkammer (14) gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar von an ihrem Aussenumfang miteinander kämmender Zahnräder (16, 18) angeordnet ist, die ein Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum (40) entlang zwischen dem Aussenumfang der Zahnräder (16, 18) und Umfangswänden der Pumpkammer (14) gebildeten Förderkanälen (44) in einen Druckraum (42) fördern. Es ist ein Druckbegrenzungsventil (50) zur Begrenzung des im Druckraum (42) herrschenden Drucks vorgesehen, das einen innerhalb des Gehäuses (10, 12) angeordneten Ventilkolben (60) aufweist, der in Schließrichtung durch eine vorgespannte Feder (62) und in Öffnungsrichtung vom im Druckraum (42) herrschenden Druck beaufschlagt ist, und der bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Druckraum (42) einen Verbindungskanal (52) des Druckraums (42) mit dem Ansaugraum (40) freigibt. Der Ventilkolben (60) begrenzt die Pumpkammer (14) in Richtung der Drehachsen (25, 27) der Zahnräder (16, 18) zumindest teilweise, wird durch die Feder (62) gegen die diesem zugewandten Stirnseiten der Zahnräder (16, 18) als Ventilsitz gepresst und ist zumindest auf einem Teil seiner den Zahnrädern (16, 18) zugewandten Stirnseite vom im Druckraum (42) herrschenden Druck beaufschlagt.

Description

Zahnradförderpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zahnradförderpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Zahnradförderpumpe ist durch die DE 196 25 564 AI bekannt. Diese Zahnradförderpumpe ist für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen und weist ein Gehäuse auf, in dem eine Pumpkammer gebildet ist. In der Pumpkammer ist ein rotierend angetriebenes Paar von an ihrem Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder angeordnet. Die Zahnräder fördern Kraftstoff als Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum entlang zwischen dem Umfang der Zahnräder und Umfangswanden der Pumpkammer gebildeten Förderkanälen in einen Druckraum. Die Zahnradförderpumpe weist außerdem ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Drucks im Druckraum auf. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Druckraum gibt das
Druckbegrenzungsventil einen Verbindungskanal des Druckraums zum Ansaugraum frei. Das Druckbegrenzungsventil weist einen Ventilkolben auf, der in einer Bohrung in einer zu den Drehachsen der Zahnräder senkrechten Ebene verschiebbar geführt ist und der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Ventilkolben ist gegen die Kraft einer vorgespannten Feder verschiebbar. Nachteilig bei dieser bekannten Zahnradförderpumpe ist die aufwendige Ausbildung des Druckbegrenzungsventils, für das der zusätzliche Ventilsitz notwendig ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Zahnradförderpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Druckbegrenzungsventil einfach ausgebildet ist, indem für dieses kein zusätzlicher Ventilsitz erforderlich ist, da der Ventilkolben zur Steuerung der Verbindung des Druckraums mit dem Ansaugraum direkt mit den Stirnseiten der Zahnräder zusammenwirkt. Darüberhinaus wird durch den Ventilkolben des Druckbegrenzungsventils das Spiel der Zahnräder in der Pumpkammer in Richtung ihrer Drehachsen verringert, so daß die Zahnradförderpumpe insbesondere beim Anlaufen einen hohen Wirkungsgrad besitzt und eine große Kraftstoffmenge fördern kann. Die Zahnradförderpumpe kann dadurch auf eine kleinere Fördermenge ausgelegt werden, entsprechend kleiner dimensioniert und kostengünstiger gefertigt werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zahnradförderpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist der Verbindungskanal auf einfache Weise gebildet. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 wird eine ausreichende Kraft zur Verschiebung auf den Ventilkolben durch den im Druckraum herrschenden Druck erzeugt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 8 kann bei der Bewegung des Ventilkolbens in der Bohrung Fördermedium aus dem Raum verdrängt werden bzw. in diesen nachströmen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Zahnradförderpumpe in einem Schnitt entlang Linie I-I in Figur 2, Figur 2 die Zahnradförderpumpe in einem Schnitt entlang Linie II-II in Figur 1 und Figur 3 die Zahnradförderpumpe schematisch in einem Schnitt entlang Linie III-III in Figur 2 in vergrößerter Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Zahnradförderpumpe ist in einer nicht dargestellten Förderleitung von einem Vorratstank zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe oder einer Kraftstoffeinspritzpumpe einer
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine und der Kraftstoff, der durch die Zahnradförderpumpe gefördert wird, ist Dieselkraftstoff. Die Zahnradförderpumpe weist ein mehrteiliges Gehäuse auf, das ein Gehäuseteil 10 und ein Deckelteil 12 aufweist. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 ist eine Pumpkammer 14 gebildet, in der ein Paar an ihrem Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder 16,18 angeordnet ist. Das Gehäuseteil 10 weist zur Bildung der Pumpkammer 14 zwei Vertiefungen 20,22 auf, von deren Grund jeweils ein Lagerzapfen 24,26 absteht. Die Lagerzapfen 24,26 sind einstückig mit dem Gehäuseteil 10 ausgebildet und verlaufen zumindest annähernd parallel zueinander. Die Lagerzapfen 24,26 können zur Gewichtsreduzierung des Gehäuseteils 10 zumindest teilweise hohl ausgebildet sein. Das Zahnrad 16 weist eine Bohrung 17 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 24 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 18 weist eine Bohrung 19 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 26 drehbar gelagert ist. Die Lagerzapfen 24,26 bestimmten jeweils eine Drehachse 25,27 für die Zahnräder 16,18. Das Deckelteil 12 ist mit dem Gehäuseteil 10 fest verbunden, beispielsweise mittels mehrerer Schrauben. Das Gehäuseteil 10 und das Deckelteil 12 bestehen vorzugsweise aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium. Die Zahnräder 16,18 bestehen vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Sinterstahl. Die Zahnradförderpumpe weist eine Antriebswelle 30 auf, die im Gehäuseteil 10 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 30 ist zumindest annähernd koaxial zum Lagerzapfen 24 angeordnet, wobei das Gehäuseteil 10 eine Bohrung aufweist, die sich im Lagerzapfen 24 fortsetzt und durch die das Ende der Antriebswelle 30 hindurchtritt. Zwischen der Bohrung und der Antriebswelle 30 ist ein Wellendichtring eingebaut, um das Gehäuseteil 10 abzudichten. Die Antriebswelle 30 ist mit dem Zahnrad 16 gekoppelt, beispielsweise über ein zwischen dem Stirnende des Lagerzapfens 24 und dem Deckelteil 12 angeordnetes Koppelglied 36. Das Zahnrad 16 wird beim Betrieb der Zahnradförderpumpe über die Antriebswelle 30 rotierend angetrieben und überträgt diese Drehbewegung über eine Stirnverzahnung auf das ebenfalls mit einer Stirnverzahnung versehene, mit dem Zahnrad 16 an seinem Außenumfang kämmende Zahnrad 18. Die Zahnräder 16,18 teilen dabei die Pumpkammer 14 durch ihren Zahneingriff in zwei Teilbereiche, von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum 40 und ein zweiter Teilbereich einen Druckraum 42 bilden. Der Ansaugraum 40 ist dabei über je einen zwischen den Zahnnuten an den Umfangsflächen der Zahnräder 16,18 und der oberen und unteren Umfangswand der Pumpkammer 14 gebildeten Förderkanal 44 mit dem Druckraum 42 verbunden. Der Ansaugraum 40 und der Druckraum 42 weisen jeweils eine Anschlussöffnung in der Wand des Gehäuseteils 10 oder des Deckelteils 12 auf, über die der Ansaugraum 40 mit einer nicht dargestellten Ansaugleitung vom Vorratstank und der Druckraum 42 über eine ebenfalls nicht dargestellte Förderleitung mit dem Saugraum des Kraftstoffhochdruckpumpe oder der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Die Anschlussöffnung in den Ansaugraum 40 bildet eine Einlassöffnung 46 und die Anschlussöffnung in den Druckraum 42 bildet eine Auslassöffnung 48. Die Zahnradförderpumpe weist ein Druckbegrenzungsventil 50 auf, das im Gehäuse, beispielsweise im Gehäuseteil 10 angeordnet ist. Im Grund der die Pumpkammer 14 bildenden Vertiefungen 20,22 ist eine Nut 52 eingebracht, die sich zwischen dem Druckraum 42 und dem Ansaugraum 40 erstreckt. Die Nut 52 weist eine Länge 1, eine Breite b und eine Tiefe t auf. Die Nut 52 verläuft wie in Figur 3 dargestellt bei Betrachtung in Richtung der Drehachsen 25,27 der Zahnräder
24.26 betrachtet etwa tangential zu den Zahnrädern 16,18 und deren Länge 1 ist so bemessen, daß die Nut 52 über die Schnittlinien 54 der Kopfkreise Dk der Zahnräder 16,18 hinausreicht. Die Nut 52 ist in Richtung der Drehachsen
25.27 der Zahnräder 16,18 betrachtet zumindest annähernd mittig zwischen den Zahnrädern 16,18 angeordnet. Die Nut 52 bildet somit einen sich vom Druckraum 42 bis zum Ansaugraum 40 erstreckenden Verbindungskanal . Außerhalb der Nut 52 begrenzt das Gehäuseteil 10 mit dem Grund der Vertiefungen 20,22 die Pumpkammer 14 mit geringem axialem Abstand zu den Stirnseiten der Zahnräder 16,18.
Am Grund der Nut 52 ist eine Bohrung 56 eingebracht, deren Durchmesser d vorzugsweise etwas größer ist als die Breite b der Nut 52. Die Bohrung 56 verläuft zumindest annähernd parallel zu den Drehachsen 25,27 der Zahnräder 16,18 und ist vorzugsweise bezüglich einer Verbindungslinie 58 zwischen den Drehachsen 25,27 der Zahnräder 16,18 um ein Maß H zum Druckraum 42 hin versetzt angeordnet. Das Maß H beträgt vorzugsweise zwischen etwa 2 und 5 mm. In der Bohrung 56 ist als Ventilglied des Druckbegrenzungsventils 50 ein Ventilkolben 60 verschiebbar geführt. Der Ventilkolben 60 wird durch eine zwischen diesem und dem Grund der Bohrung 56 eingespannte Druckfeder 62, beispielsweise in Form einer Schraubendruckfeder, zu den diesem zugewandten Stirnseiten der Zahnräder 16,18 hin gedrückt. Die Stirnseiten der Zahnräder 16,18 sind zumindest annähernd eben ausgebildet und zumindest annähernd senkrecht zu deren Drehachsen 25,27 angeordnet. Der Ventilkolben 60 liegt an den Stirnseiten der Zahnräder 16,18 im Bereich von deren Zahneingriff an. Der durch den Ventilkolben 60 auf seiner den Zahnrädern 16,18 abgewandten Rückseite in der Bohrung 56 begrenzte Raum 64 ist über eine Bohrung 66 im Gehäuseteil 10 mit dem Ansaugraum 40 verbunden.
Der Ventilkolben 60 ist auf einem Teil seiner den Zahnrädern 16,18 zugewandten Stirnfläche von dem im Druckraum 42 herrschenden Druck beaufschlagt, durch den eine der Druckfeder 62 entgegengerichtete Kraft auf den Ventilkolben 60 erzeugt wird. Wenn die Kraft der Druckfeder 62 größer ist als die durch den im Druckraum 42 herrschenden Druck erzeugte Kraft, so befindet sich der Ventilkolben 60 in Anlage an den Stirnseiten der Zahnräder 16,18, die einen Ventilsitz bilden. Dabei wird durch den Ventilkolben 60 in Zusammenwirkung mit den Zahnrädern 16,18 der Durchgang durch die Nut 52 und damit die Verbindung zwischen dem Druckraum 42 und dem Ansaugraum 40 unterbrochen. Wenn der Ventilkolben 60 durch die Kraft der Druckfeder 62 an den Stirnseiten der Zahnräder 16,18 gepresst wird, so wird hierbei das Spiel der Zahnräder 16,18 in der Pumpkammer 14 in Richtung von deren Drehachse 25,27 verringert, vorzugsweise vollständig beseitigt. Dies ist insbesondere beim Anlaufen der Zahnradförderpumpe und beim Starten der Brennkraftmaschine vorteilhaft, da dann der Wirkungsgrad der Pumpe optimal ist. Durch den Ventilkolben 60 wird dabei durch die Reibung eine bremsende Kraft auf die Zahnräder 16,18 erzeugt, die insbesondere beim Anlaufen der Zahnradförderpumpe vorteilhaft ist, da hierdurch ein besserer Flankenkontakt zwischen den Verzahnungen der Zahnräder 16,18 bewirkt wird. Infolge des guten Wirkungsgrads der Zahnradförderpumpe insbesondere beim Anlaufen und beim Starten der Brennkraftmaschine, wenn eine große Kraftstoffmenge gefördert werden muß, kann die Zahnradförderpumpe in ihrer Dimensionierung auf eine geringere Fordermenge ausgelegt werden als bekannte Zahnradforderpumpen.
Wenn ein vorgegebener Druck im Druckraum 42 überschritten wird, so übersteigt die durch den Druck auf den Ventilkolben 60 erzeugte Kraft die Kraft der Druckfeder 62, so daß der Ventilkolben 60 sich gegen die Kraft der Druckfeder 62 verschiebt und von den Stirnseiten der Zahnrader 16,18 abhebt. Dabei wird der Durchgang durch die Nut 52 freigegeben und es besteht eine Verbindung zwischen dem Druckraum 42 und dem Ansaugraum 40, so daß Kraftstoff aus dem Druckraum 42 in den Ansaugraum 40 abfließen kann, wodurch der Druck im Druckraum 42 begrenzt wird. Durch die Vorspannung der Druckfeder 62, den Durchmesser des Ventilkolbens 60 und die Lage des Ventilkolbens 60 bezuglich des Druckraums 42 und damit der Große der vom im Druckraum 42 herrschenden Druck beaufschlagten Stirnflache des Ventilkolbens 60 kann der Druck variiert werden, bei dem das Druckbegrenzungsventil 50 öffnet. Mit zunehmendem Druck im Druckraum 42 wird der Ventilkolben 60 weiter in die Bohrung 56 hinein verschoben, so daß durch den Ventilkolben 60 in der Nut 52 ein zunehmend größerer Durchflußquerschnitt freigegeben wird. Der größte vom Ventilkolben 60 in der Nut 52 freigegebene Durchflußquerschnitt ist vorzugsweise so groß, daß die gesamte durch die Zahnrader 16,18 geforderte Kraftstoffmenge vom Druckraum 42 in den Ansaugraum 40 zurückfließen kann, wenn durch die Zahnradforderpumpe kein Kraftstoff gefordert werden darf. Die Querschnittsflache der Nut 52, die den maximalen Durchflußquerschnitt bestimmt, betragt vorzugsweise zwischen etwa 30 und 60 mm2. Beim Eintauchen des Ventilkolbens 60 in die Bohrung 56 wird durch diesen aus dem Raum 64 Kraftstoff über die Bohrung 66 in den Ansaugraum 40 verdrangt. Beim Austauchen des Ventilkolbens 60 aus der Bohrung 56 kann über die Bohrung 66 der Raum 64 wieder mit Kraftstoff aus dem Ansaugraum 40 befullt werden. Während des Betriebs der Zahnradförderpumpe entstehen Druckpulsationen durch den wechselnden Zahnreingriff der Zahnräder 16,18, und das dabei zwischen den Verzahnungen verdrängte Kraftstoffvolumen. Der Ventilkolben 60 liegt an den Stirnseiten der Zahnräder 16,18 im Bereich von deren Zahneingriff an und ist somit von dem zwischen den Verzahnungen herrschenden Druck beaufschlagt. Bei Druckpulsationen zwischen den Verzahnungen führt der Ventilkolben 60 dabei eine Ausweichbewegung aus, wodurch diese Druckpulsationen gedämpft und verringert werden.
Die Zahnradförderpumpe weist außerdem ein Bypassventil 70 auf, durch das eine Verbindung zwischen dem Druckraum 42 und dem Ansaugraum 40 freigegeben werden kann, wenn der Druck im Druckraum 42 geringer ist als im Ansaugraum 40. Dies kann insbesondere nach einem Leerlaufen der Zahnradförderpumpe oder bei deren Erstbefüllung der Fall sein, wobei das Bypassventil 70 ein Entlüften und Befüllen der Zahnradförderpumpe ermöglicht. Das Bypassventil 70 weist ein Ventilglied 72 auf, das von dem im Druckraum 42 herrschenden Druck beaufschlagt ist und durch diesen zu einem Ventilsitz 74 am Gehäuseteil 10 gedrückt wird. Das Ventilglied 72 ist beispielsweise in einer Vertiefung 76 der Nut 52 auf deren in den Druckraum 42 ragendem Bereich angeordnet. Das Ventilglied 72 kann beispielsweise aus einem Elastomer bestehen und der Ventilsitz 74 kann als Flachsitz ausgebildet sein. Vom Ventilsitz 74 führt eine Bohrung 78 in den Raum 64 in der Bohrung 56 hinter dem Ventilkolben 60 ab, der wiederum über die Bohrung 66 mit dem Ansaugraum 40 verbunden ist. Am Ventilglied 72 greift außerdem eine Schließfeder 80 an, die beispielsweise eine in der Bohrung 78 angeordnete vorgespannte Zugfeder sein kann, die einerseits am Ventilglied 72 angreift und andererseits an der letzten Windung der Druckfeder 62 eingehängt ist. Durch die Schließfeder 80 wird das Ventilglied 72 mit geringer Kraft zum Ventilsitz 74 hin gezogen und dadurch eine Anlage am Ventilsitz 74 erreicht, wenn die Zahnradförderpumpe nicht in Betrieb ist. Wenn während des Betriebs der Zahnradförderpumpe der Druck im Druckraum 42 geringer ist als im Ansaugraum 40, so öffnet das Bypassventil 70, indem dessen Ventilglied 72 vom Ventilsitz 74 abhebt, so daß Kraftstoff direkt aus dem Ansaugraum 40 in den Druckraum 42 gelangen kann und der Druckraum 42 mit Kraftstoff befüllt wird. Wenn während des weiteren Betriebs der Zahnradförderpumpe der Druck im Druckraum 42 ansteigt und höher ist als der Druck im Ansaugraum 40, so wird das Ventilglied 72 gegen den Ventilsitz 74 gedrückt, so daß das Bypassventil 70 schließt und der Druckraum 42 vom Ansaugraum 40 getrennt ist.

Claims

Ansprüche
1. Zahnradförderpumpe, insbesondere für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (10,12), in dem eine Pumpkammer (14) gebildet ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar von an ihrem Aussenumfang miteinander kämmender Zahnräder (16,18) angeordnet ist, die ein Fördermedium aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum (40) entlang zwischen dem Aussenumfang der Zahnräder (16,18) und Umfangswanden der Pumpkammer (14) gebildeten Förderkanälen (44) in einen Druckraum (42) fördern, und mit einem Druckbegrenzungsventil (50) zur Begrenzung des im Druckraum (42) herrschenden Drucks, das einen innerhalb des Gehäuses (10,12) angeordneten Ventilkolben (60) aufweist, der in Schließrichtung durch eine vorgespannte Feder (62) und in Öffnungsrichtung vom im Druckraum (42) herrschenden Druck beaufschlagt ist, und der bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Druckraum (42) einen Verbindungskanal
(52) des Druckraums (42) mit dem Ansaugraum (40) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (60) die Pumpkammer (14) in Richtung der Drehachsen (25,27) der Zahnräder (16,18) zumindest teilweise begrenzt, dass der Ventilkolben (60) durch die Feder (62) gegen die diesem zugewandten Stirnseiten der Zahnräder (16,18) als Ventilsitz gepresst wird und dass der Ventilkolben (60) zumindest auf einem Teil seiner den Zahnrädern (16,18) zugewandten Stirnseite vom im Druckraum (42) herrschenden Druck beaufschlagt ist.
2. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal des Druckraums (42) mit dem Ansaugraum (40) als eine in einem Gehäuseteil (10) den Stirnseiten der Zahnräder (16,18) gegenüberliegend eingebrachte Nut (52) ausgebildet ist, deren Durchgang durch den Ventilkolben (60) gesteuert wird.
3. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (60) mit steigendem Druck im Druckraum (42) im Verbindungskanal (52) einen zunehmend größeren Durchflußquerschnitt freigibt.
4. Zahnradförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (60) die Pumpkammer (14) im Bereich des Zahneingriffs der Zahnräder (16,18) begrenzt.
5. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (60) ausgehend von einer Verbindungslinie (58) zwischen den Drehachsen (25,27) der Zahnräder (16,18) zum Druckraum (42) hin versetzt angeordnet ist.
6. Zahnradförderpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungskanal (52) des Druckraums (42) mit dem Ansaugraum (40) bei Betrachtung in Richtung der Drehachsen (25,27) der Zahnräder (16,18) in seiner Länge (1) über die Schnittlinien (54) der Kopdurchmesser (Dk) der Zahnräder (16,18) hinaus erstreckt.
7. Zahnradförderpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Ventilkolbens (60) größer ist als die Breite (b) des Verbindungskanals (52) .
8. Zahnradförderpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (60) in einer Bohrung (56) eines Gehäuseteils (10) verschiebbar geführt ist und dass ein vom Ventilkolben (60) mit seiner den Stirnseiten der Zahnräder (16,18) abgewandten Rückseite in der Bohrung (56) begrenzter Raum (64) mit dem Ansaugraum (40) verbunden ist.
9. Zahnradförderpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Bypassventil (70) aufweist, durch das der Druckraum (42) mit dem Ansaugraum (40) verbindbar ist, wenn im Druckraum (42) ein geringerer Druck herrscht als im Ansaugraum (40) .
10. Zahnradförderpumpe nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (70) ein vorzugsweise aus einem Elastomer bestehendes Ventilglied (72) aufweist, das durch den im Druckraum (42) herrschenden Druck und durch eine Schließfeder (80) zu einem Ventilsitz (74) hin gepresst wird, der mit dem Raum (64) der Bohrung (56) auf der Rückseite des Ventilkolbens (60) verbunden ist und dass die Schließfeder (80) eine einerseits am Ventilglied (72) angreifende und andererseits an der Feder (62) des Druckbegrenzungsventils (50) eingehängte Zugfeder ist.
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DE19915784A1 (de) * 1999-04-08 2000-10-19 Fresenius Medical Care De Gmbh Zahnradpumpe, insbesondere für medizinische Zwecke

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