WO2007137781A1 - Zahnradpumpe, insbesondere für eine servolenkung - Google Patents

Zahnradpumpe, insbesondere für eine servolenkung Download PDF

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WO2007137781A1
WO2007137781A1 PCT/EP2007/004672 EP2007004672W WO2007137781A1 WO 2007137781 A1 WO2007137781 A1 WO 2007137781A1 EP 2007004672 W EP2007004672 W EP 2007004672W WO 2007137781 A1 WO2007137781 A1 WO 2007137781A1
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WO
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housing
gear pump
bearing
cover
pump
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/004672
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Götschenberg
Martin Jordan
Michael Scholand
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to US12/302,557 priority patent/US8303282B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
    • 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
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/90—Alloys not otherwise provided for
    • F05C2201/903—Aluminium alloy, e.g. AlCuMgPb F34,37

Definitions

  • Gear pump in particular for a power steering
  • the invention relates to a gear pump, in particular for a power steering, with a housing, a first lid and a second lid.
  • Such pumps are usually constructed of many items such as seals, gears, bearing shafts, bearing glasses, centering pins, etc., so that the assembly is very expensive.
  • the installation of the pump, e.g. in a motor-pump unit of a power steering device of a motor vehicle, is usually cumbersome about screws or similar connection means.
  • DE 203 02 535 U1 shows a generic hydraulic pump that can be used as a prefabricated unit in a motor-pump unit of a power steering device.
  • the end faces of the housing are each closed by a cover, wherein the two covers are braced against each other by at least one holding part.
  • the hydraulic pump is housed in a fluid-filled space, which is pressurized either by the pump itself or by another device.
  • the pressure supports the holding together of the individual parts and the fixation of the pump as a unit. Under this condition, only a small pressure force of the individual parts is needed so that the start of the pump is guaranteed. This pressing force is required to seal the suction and pressure areas of the pump.
  • the design of the pump as a prefabricated unit has the advantage that each pump can be tested before delivery or before installation, and that the installation considerably simplifies as a unit compared to the installation of numerous separate items. In addition, it is not necessary when assembling such a pump designed to connect the two lids individually to the housing.
  • the Holding part ensures that the two lids are pressed against the housing, without the need for further fixative.
  • screws or a spring element are used in the cited document, wherein the spring element offers the advantage that the height of the lid can be reduced because no thread formed and no screw head must be added.
  • Object of the present invention is the further design simplification of such a gear pump, in particular for a power steering.
  • the first lid is integrated into the housing, wherein under a housing integrated in the first lid, in particular the one-piece design of the first lid to understand the housing.
  • the housing the pump housing or the integrally designed assembly of the pump housing and other housing sections, e.g. a motor housing referred to.
  • the one-piece housing-cover combination is very easy and with low tolerances, for example, in the extrusion produced.
  • the integration of the first cover in the housing the number of individual components for a gear pump is reduced considerably; e.g. can be dispensed with seals and centering pins between the housing and the first cover.
  • Another advantage is the reduced height of the gear pump according to the invention compared to the prior art.
  • both the first lid and the housing are subject to dimensional tolerances.
  • only the integrated housing remains as a tolerance source, so that the requirements for the dimensional accuracy of this pump housing can be reduced without the tolerances increase overall.
  • two meshing gears may be accommodated, which are each arranged on a bearing shaft, wherein in the housing two bearing openings are formed for the bearing shafts.
  • the housing has a trough-like cross-section in a longitudinal section which extends through the two bearing openings. With such a cross-section, the housing is in particular in the extrusion process with little effort in one piece. Furthermore, the housing by extrusion at the transition almost sharp-edged (eg with a radius of 0.2 mm) can be performed.
  • a contact surface of the housing with the second cover extends perpendicular to a longitudinal direction of the bearing shafts and extends centrally through the gears. This gives both the housing and the lid trough-like cross sections with a geometry that in the
  • a bearing goggles can be arranged in the housing on the side facing away from the bearing openings, in which the two bearing shafts are mounted.
  • the gears of the gear pump are held securely on their bearing shafts on the one hand by the bearing openings of the housing and on the other hand by the bearing glasses, so that a reliable and proper function of the gear pump is ensured.
  • Sealing element is arranged, which ensures an axial compensation.
  • the bearing glasses in the case at the same time assumes the fixation of the sealing element for the axial compensation.
  • the second cover is arranged on the housing, in which two bearing openings are formed for the bearing shafts. This can on the second cover side facing the gears a
  • the housing of the gear pump is made of an aluminum alloy.
  • aluminum alloys may be composed so that the aluminum material is a low-friction sliding bearing for the bearing shafts of the intermeshing - A -
  • the gear pump is thus very smooth and correspondingly economical in energy consumption.
  • the second cover which likewise preferably consists of an aluminum alloy.
  • the second cover also made
  • the production of the second steel cover is particularly suitable for the embodiments of the gear pump, in which the second cover has no bearing openings and is produced as a cost-effective stamped part.
  • the housing includes a pump housing and a motor housing. Seals and centering pins between the pump housing and the motor housing are eliminated, which simplifies the assembly and reduces the number of individual components.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a gear pump according to the prior art
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an inventive
  • FIG. 3 is a longitudinal section through the composite gear pump according to the invention according to the first embodiment of Figure 2;
  • FIG. 5 is a longitudinal section through the composite gear pump according to the invention according to the second embodiment of Figure 4;
  • FIG. 6 is a detail VI of the longitudinal section of Figure 5;
  • - Figure 7 is a schematic longitudinal section through a gear pump according to the prior art;
  • FIG. 8 is a schematic longitudinal section through the second embodiment of the gear pump according to the invention according to Figure 5;
  • FIG. 9 is a schematic longitudinal section through the first embodiment of the gear pump according to the invention according to Figure 3;
  • FIG. 10 is a schematic longitudinal section through a third embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 11 is a schematic longitudinal section through a fourth embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 12 is a schematic longitudinal section through a fifth embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 13 is a schematic longitudinal section through a sixth embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 14 is a schematic longitudinal section through a seventh embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 15 is a schematic longitudinal section through an eighth embodiment of the gear pump according to the invention.
  • FIG. 1 shows a pump according to the prior art, wherein the pump comprises a hollow cylinder-like housing 10 'and a first cover 12 and a second cover 14, which can close the housing 10' respectively frontally.
  • the pump shown is a so-called external gear pump, which receives in its housing 10 'a gear set with two meshing gears 16, 18, which are each designed in one piece with a bearing shaft 20, 22.
  • the bearing shafts 20, 22 are mounted in two opposite bearing glasses 24, 26, wherein one of the bearing shafts 20, 22 extends through the first cover 12 on an end side out of the housing 10 '(drive shaft 22).
  • a seal 28 is present, and between the first cover 12 and the housing 10' and the bearing glasses 24, a further seal 30 is provided.
  • centering pins 32 are attached to the covers 12, 14 and / or the housing 10 ", which engage in corresponding recesses in the covers 12, 14 and / or the housing 10 '
  • a pump seal 35 is provided to prevent leakage in the area of openings (suction opening for hydraulic fluid and opening for drive shaft 22) provided in first cover 12.
  • the covers 12, 14 are braced against each other with screws 36 to hold the pump as a preassembled assembly in its assembled condition.
  • FIGS. 2 to 6 show a gear pump 38 according to the invention, components which correspond in their function to components according to the pump according to FIG. 1 bearing the same reference numerals.
  • FIG. 2 there is shown a first embodiment of the gear pump 38 with the first lid 12 integrated with a housing 10, i. integral with the housing 10 'is executed (see Figure 1).
  • the one-piece assembly of the housing 10 'and the first cover 12 is referred to below as a housing 10.
  • the two intermeshing gears 16, 18 are housed with their integrally molded bearing shafts 20, 22 in the housing 10, wherein two bearing openings 40, 42 are formed in the housing 10 for the bearing shafts 20, 22.
  • the housing 10 has a trough-like cross-section.
  • the second cover 14 is, as in the prior art according to FIG. 1, designed as a separate component and arranged on the housing 10. However, the second cover 14 has two bearing openings 44, 46 for receiving the bearing shafts 20, 22. Since the bearing openings 40, 42, 44, 46 are formed directly in the housing 10 and in the second cover 14, no bearing glasses are required in this case. In order to compensate for component tolerances in the axial direction, only a compressible, elastic tolerance compensation means 48 is necessary, which in the present case has approximately the shape of a bearing glasses. For sealing between the second cover 14 and the housing 10 and the tolerance compensation means 48, the seal 28 is provided.
  • the elastically deformable spring element 50 is formed like a bow, with a central corrugated portion 50a, at the ends of which two perpendicular bent away side portions connect 50b, of which in turn approximately two right angles holding portions 50c extend.
  • the corrugated portion 50a is guided at least at some of its points of contact with the second lid 14 in a recess 52 of the second lid 14 to prevent lateral slippage of the spring element 50.
  • the corrugated portion 50a of the spring member 50 serves as a spacer to components adjacent to the gear pump 38 and thus provides a sufficient cross section at a pressure outlet 53 of the gear pump 38.
  • the two side portions 50b abut against the peripheral wall of the housing 10, preferably in FIG Grooves 54 of the peripheral wall, and the two holding portions 50c engage behind projections 56 of the peripheral wall of the housing 10.
  • the spring member 50 positions the second cover 14 relative to the housing 10.
  • centering pins 32 are present.
  • On the housing 10 is also one of the other centering pins 34 can be seen, which provide for positioning of the gear pump 38 in a motor-pump unit.
  • the pump seal 35 must be adapted over the prior art so that it seals the bearing opening 40 of the bearing shaft 20 in addition to the suction port and the bearing opening 42 for the drive shaft 22.
  • the second cover 14 and the housing 10 is preferably made of a low-friction aluminum material, such as an aluminum alloy. Since the lid and the housing have no complex shape, in particular an extruded profile can be used as the starting material.
  • Figures 4 to 6 show a second embodiment of the gear pump 38, in turn, the housing 10 'and the first cover 12 of Figure 1 integrally formed and designated as a housing 10.
  • the sealing element 60 is preferably inserted into a receiving groove 62 of the bearing glasses 26, which can be seen particularly well in FIG. 6, which shows a detail VI of FIG. 5 enlarged.
  • the sealing element 60 is fixed by the receiving groove 62, while it can compensate for component tolerances in the axial direction by its compressibility and the pump components in the interior of the housing 10 with each other and against the housing 10 and the second cover 14th slightly braced, so that the pump components are axially fixed.
  • the axial play is for example in the order of 0.2 mm.
  • a combination seal i. a seal, which consists of an elastomer with integrated support ring suitable.
  • the combination seal can reliably seal such a gap up to an occurring pressure of about 120 bar.
  • the greater effort required in this second embodiment due to the necessary bearing glasses 26 is outweighed by the simpler production of the flat, disc-like second lid 14.
  • the second cover 14 can be made in this case as a cost-effective stamped part, preferably made of steel.
  • FIGS. 7 to 15 show schematic longitudinal sections through gear pumps 38, wherein FIG. 7 represents the state of the art and FIGS. 8 to 15 show embodiments according to the invention.
  • the known gear pump 38 of Figure 1 is shown as a schematic drawing again in Figure 7. It comprises the housing 10 ', the two separate covers 12, 14, the bearing shafts 20, 22 for the gears 16, 18 and the two bearing glasses 24, 26.
  • a separate motor housing 64 is shown, in which a motor (not shown) to drive the gear pump 38 sits.
  • the inventive embodiment of the gear pump 38 of Figure 8 corresponds to the second embodiment according to Figures 4 to 6.
  • the first cover 12 is integrated into the housing 10, and the housing 10 has bearing openings 40, 42 for the bearing shafts 20, 22, so that only the bearing glasses 26 is necessary.
  • the second bearing glasses 24 is eliminated.
  • the gear pump 38 in FIG. 9 essentially corresponds to the first embodiment according to FIGS. 2 and 3, the second cover 14 having no bearing openings 44, 46 in which the bearing shafts 20, 22 are directly accommodated. Therefore, instead of the tolerance compensation means 48 according to Figures 2 and 3, the bearing glasses 26 for receiving the bearing shafts 20, 22 are provided.
  • a third embodiment of the gear pump 38 is shown in the figures 10, in which the second cover 14, seen in the axial direction of the bearing shafts 20, 22 extends to partially over the gears 16, 18.
  • the contact surface of the housing 10 with the second cover 14 extends perpendicular to a longitudinal direction of the bearing shafts 20, 22 and centrally through the gears 16, 18th
  • the cover adjoining the motor housing 64 is opposite to the definition in FIG. 7 as the second cover 14 designated. Accordingly, the first lid is located at the upper edge of FIG. 11 and is integrated into the housing 10.
  • Figures 12 to 15 illustrate a fifth to eighth embodiment of the gear pump 38.
  • the motor housing 64 is integrally formed on the housing 10, so that the housing 10 both the pump as well as the motor housing 64 is.
  • the other centering pins 34 or sealing elements such as the pump seal 35 are no longer necessary and can be omitted (see Figure 2).
  • the second cover 14 Seen in the axial direction of the bearing shafts 20, 22, the second cover 14 extends in the embodiments 5 to 8 only differently far over the bearing shafts 20, 22 and / or the gears 16, 18.
  • the contact surface of the housing 10 extends with the second lid 14, for example, exactly centered by the gears 16, 18th

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe (38), insbesondere für eine Servolenkung, mit einem Gehäuse (10), einem ersten Deckel (12) und einem zweiten Deckel (14), wobei der erste Deckel (12) in das Gehäuse (10) integriert ist.

Description

Zahnradpumpe, insbesondere für eine Servolenkung
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere für eine Servolenkung, mit einem Gehäuse, einem ersten Deckel und einem zweiten Deckel.
Derartige Pumpen sind in der Regel aus vielen Einzelteilen wie Dichtungen, Zahnrädern, Lagerwellen, Lagerbrillen, Zentrierstiften etc. aufgebaut, so daß der Zusammenbau sehr aufwendig ist. Der Einbau der Pumpe, z.B. in ein Motor- Pumpen-Aggregat einer Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, erfolgt meist umständlich über Schrauben oder ähnliche Verbindungsmittel.
Die DE 203 02 535 U1 zeigt eine gattungsgemäße Hydraulikpumpe, die als vorgefertigte Baueinheit in ein Motor-Pumpen-Aggregat einer Servolenkvorrichtung eingesetzt werden kann. Die Stirnseiten des Gehäuses sind dabei jeweils durch einen Deckel verschlossen, wobei die beiden Deckel durch wenigstens ein Halteteil gegeneinander verspannt sind. Die Hydraulikpumpe ist in einem fluidgefüllten Raum untergebracht, der entweder von der Pumpe selbst oder von einer anderen Einrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Bei der Gestaltung der Einzelteile der Pumpe kann daher davon ausgegangen werden, daß der Druck das Zusammenhalten der Einzelteile untereinander sowie die Fixierung der Pumpe als Baueinheit unterstützt. Unter dieser Vorraussetzung wird nur eine geringe Andrückkraft der Einzelteile benötigt, damit das Anlaufen der Pumpe gewährleistet ist. Diese Andrückkraft ist zur Abdichtung der Saug- und Druckbereiche der Pumpe erforderlich. Aufgrund der Außenbeaufschlagung des Gehäuses und der Pumpendeckel liegt nur eine geringe oder gar keine Kraftdifferenz zwischen dem Inneren der Pumpe und dem die Pumpe umgebenden Raum vor, so daß die Wandstärken der genannten Bauteile der Pumpe minimiert werden können. Die Ausbildung der Pumpe als vorgefertigte Baueinheit hat den Vorteil, daß jede Pumpe vor der Auslieferung bzw. vor dem Einbau getestet werden kann, und daß sich der Einbau als Baueinheit im Vergleich zum Einbau zahlreicher separater Einzelteile wesentlich vereinfacht. Außerdem ist es beim Zusammenbau einer derartig ausgestalteten Pumpe nicht erforderlich, die beiden Deckel einzeln mit dem Gehäuse zu verbinden. Das Halteteil sorgt dafür, daß die beiden Deckel gegen das Gehäuse gepreßt werden, ohne daß dafür weitere Fixierungsmittel benötigt werden. Als Halteteil werden in der genannten Schrift entweder Schrauben oder ein Federelement verwendet, wobei das Federelement den Vorteil bietet, daß die Höhe der Deckel verringert werden kann, da kein Gewinde ausgebildet und kein Schraubenkopf aufgenommen werden muß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die weitere Konstruktionsvereinfachung einer solchen Zahnradpumpe, insbesondere für eine Servolenkung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe mit einem Gehäuse sowie einem ersten und einem zweiten Deckel der erste Deckel in das Gehäuse integriert, wobei unter einem in das Gehäuse integrierten ersten Deckel insbesondere die einstückige Ausbildung des ersten Deckels mit dem Gehäuse zu verstehen ist. Als Gehäuse wird dabei das Pumpengehäuse oder die einstückig ausgeführte Baugruppe aus dem Pumpengehäuse und weiteren Gehäuseabschnitten, z.B. einem Motorgehäuse bezeichnet. Die einstückige Gehäuse-Deckel-Kombination ist sehr einfach und mit geringen Toleranzen beispielsweise im Fließpreßverfahren herstellbar. Infolge der Integration des ersten Deckels in das Gehäuse reduziert sich die Anzahl der Einzelbauteile für eine Zahnradpumpe erheblich; z.B. kann auf Dichtungen und Zentrierstifte zwischen dem Gehäuse und dem ersten Deckel verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil ist die gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Bauhöhe der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe. Außerdem ist im Stand der Technik sowohl der erste Deckel als auch das Gehäuse mit Maßtoleranzen behaftet. Infolge der einstückigen Ausführung bleibt nur noch das integrierte Gehäuse als Toleranzquelle übrig, so daß die Anforderungen an die Maßgenauigkeit dieses Pumpengehäuses verringert werden können, ohne daß die Toleranzen insgesamt zunehmen.
Im Gehäuse der Zahnradpumpe können zwei ineinander kämmende Zahnräder aufgenommen sein, die jeweils auf einer Lagerwelle angeordnet sind, wobei in dem Gehäuse zwei Lageröffnungen für die Lagerwellen ausgebildet sind. Durch die Ausbildung von Lageröffnungen für die Lagerwellen der Zahnräder im Gehäuse kann auf eine üblicherweise eingesetzte, separate Lagerbrille verzichtet werden. Vorzugsweise hat das Gehäuse in einem Längsschnitt, der durch die beiden Lageröffnungen verläuft, einen wannenartigen Querschnitt. Mit einem solchen Querschnitt ist das Gehäuse insbesondere im Fließpreßverfahren mit geringem Aufwand einstückig herstellbar. Ferner kann das Gehäuse durch Fließpressen am Übergang nahezu scharfkantig (z.B. mit einem Radius von 0,2 mm) ausgeführt werden.
In einer Ausführungsform erstreckt sich eine Kontaktfläche des Gehäuses mit dem zweiten Deckel senkrecht zu einer Längsrichtung der Lagerwellen und verläuft mittig durch die Zahnräder. Dadurch erhalten sowohl das Gehäuse als auch der Deckel wannenartige Querschnitte mit einer Geometrie, die im
Fließpreßverfahren einfach herstellbar ist.
Dabei kann in dem Gehäuse auf der von den Lageröffnungen abgewandten Seite eine Lagerbrille angeordnet sein, in der die beiden Lagerwellen gelagert sind. Somit sind die Zahnräder der Zahnradpumpe über ihre Lagerwellen einerseits durch die Lageröffnungen des Gehäuses und andererseits durch die Lagerbrille sicher gehalten, so daß eine zuverlässige und einwandfreie Funktion der Zahnradpumpe gewährleistet ist.
In dieser Ausführungsform ist es möglich, daß in der Lagerbrille ein
Dichtelement angeordnet ist, das für einen Axialausgleich sorgt. Neben ihrer Lagerfunktion für die Lagerwellen der Zahnräder übernimmt die Lagerbrille in dem Fall gleichzeitig die Fixierung des Dichtelements für den Axialausgleich.
Dadurch vereinfacht sich die Montage der Zahnradpumpe.
In einer anderen Ausführungsform ist auf dem Gehäuse der zweite Deckel angeordnet, in dem zwei Lageröffnungen für die Lagerwellen ausgebildet sind. Damit kann auf der dem zweiten Deckel zugewandten Seite der Zahnräder eine
Lagerbrille für die Lagerwellen entfallen, was zu einer reduzierten Anzahl von
Einzelbauteilen für die Zahnradpumpe führt.
Vorzugsweise besteht das Gehäuse der Zahnradpumpe aus einer Aluminiumlegierung. Diese ist einerseits im Fließpreßverfahren gut zu verarbeiten, so daß die Herstellung des Gehäuses keine Probleme bereitet. Andererseits können Aluminiumlegierungen so zusammengesetzt sein, daß der Aluminiumwerkstoff ein reibungsarmes Gleitlager für die Lagerwellen der ineinander kämmenden - A -
Zahnräder bildet. Die Zahnradpumpe ist dadurch besonders leichtgängig und entsprechend sparsam im Energieverbrauch.
Diese für das Gehäuse der Zahnradpumpe genannten Vorteile der Aluminiumlegierung gelten selbstverständlich auch für den zweiten Deckel, der ebenfalls bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Alternativ kann der auf dem Gehäuse angeordnete, zweite Deckel auch aus
Stahl bestehen. Die Herstellung des zweiten Deckels aus Stahl bietet sich besonders für die Ausführungsformen der Zahnradpumpe an, in denen der zweite Deckel keine Lageröffnungen aufweist und als kostengünstiges Stanzteil hergestellt wird.
In einigen Ausführungsformen umfaßt das Gehäuse ein Pumpengehäuse und ein Motorgehäuse. Dichtungen und Zentrierstifte zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse entfallen, wodurch sich die Montage vereinfacht und die Anzahl der Einzelbauteile reduziert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Zahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik,
- Figur 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen
Zahnradpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Figur 3 einen Längsschnitt durch die zusammengesetzte erfindungsgemäße Zahnradpumpe gemäß der ersten Ausführungsform nach Figur 2;
- Figur 4 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen
Zahnradpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- Figur 5 einen Längsschnitt durch die zusammengesetzte erfindungsgemäße Zahnradpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform nach Figur 4;
- Figur 6 ein Detail VI des Längsschnitts aus Figur 5; - Figur 7 einen schematischen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik;
- Figur 8 einen schematischen Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe gemäß Figur 5;
- Figur 9 einen schematischen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe gemäß Figur 3;
- Figur 10 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe;
- Figur 11 einen schematischen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe;
- Figur 12 einen schematischen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe;
- Figur 13 einen schematischen Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe;
- Figur 14 einen schematischen Längsschnitt durch eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe; und
- Figur 15 einen schematischen Längsschnitt durch eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe.
Die Figur 1 zeigt eine Pumpe gemäß dem Stand der Technik, wobei die Pumpe ein hohlzylinderähnliches Gehäuse 10' sowie einen ersten Deckel 12 und einen zweiten Deckel 14 umfaßt, die das Gehäuse 10' jeweils stirnseitig verschließen können. Die dargestellte Pumpe ist eine sogenannte Außenzahnradpumpe, die in ihrem Gehäuse 10' einen Zahnradsatz mit zwei kämmenden Zahnrädern 16, 18 aufnimmt, welche jeweils einstückig mit einer Lagerwelle 20, 22 ausgeführt sind. Die Lagerwellen 20, 22 sind in zwei gegenüberliegenden Lagerbrillen 24, 26 gelagert, wobei sich eine der Lagerwellen 20, 22 durch den ersten Deckel 12 auf einer Stirnseite aus dem Gehäuse 10' heraus erstreckt (Antriebswelle 22).
Zwischen dem zweiten Deckel 14 und dem Gehäuse 10' bzw. der Lagerbrille 26 ist eine Dichtung 28 vorhanden, und zwischen dem ersten Deckel 12 und dem Gehäuse 10' bzw. der Lagerbrille 24 ist eine weitere Dichtung 30 vorgesehen. Zur korrekten Positionierung der Deckel 12, 14 sind Zentrierstifte 32 an den Deckeln 12, 14 und/oder am Gehäuse 10" angebracht, die in entsprechende Ausnehmungen in den Deckeln 12, 14 und/oder dem Gehäuse 10' eingreifen. Am ersten Deckel 12 sind zur Positionierung der Pumpe in einem Motor-Pumpen- Aggregat weitere Zentrierstifte 34 vorgesehen. Des weiteren ist eine Pumpendichtung 35 vorgesehen, um im Bereich von im ersten Deckel 12 vorgesehenen Öffnungen (Ansaugöffnung für Hydraulikfluid und Öffnung für die Antriebswelle 22) eine Leckage zu verhindern. In der dargestellten Ausführungsform werden die Deckel 12, 14 mit Schrauben 36 gegeneinander verspannt, um die Pumpe als vormontierte Baugruppe in ihrem zusammengesetzten Zustand zu halten.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe 38, wobei Bauteile, die in ihrer Funktion Bauteilen gemäß der Pumpe nach Figur 1 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen.
In den Figuren 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform der Zahnradpumpe 38 dargestellt, wobei der erste Deckel 12 in ein Gehäuse 10 integriert, d.h. einstückig mit dem Gehäuse 10' ausgeführt ist (vgl. Figur 1). Die einstückige Baueinheit aus dem Gehäuse 10' und dem ersten Deckel 12 wird im folgenden als Gehäuse 10 bezeichnet.
Wie im Längsschnitt der Figur 3 zu sehen ist, sind im Gehäuse 10 die zwei ineinander kämmenden Zahnräder 16, 18 mit ihren einstückig geformten Lagerwellen 20, 22 aufgenommen, wobei im Gehäuse 10 zwei Lageröffnungen 40, 42 für die Lagerwellen 20, 22 ausgebildet sind. Im Längsschnitt der Figur 3, der durch die beiden Lageröffnungen 40, 42 verläuft, hat das Gehäuse 10 einen wannenartigen Querschnitt.
Der zweite Deckel 14 ist, wie im Stand der Technik gemäß Figur 1 , als separates Bauteil ausgebildet und auf dem Gehäuse 10 angeordnet. Allerdings weist der zweite Deckel 14 zwei Lageröffnungen 44, 46 zur Aufnahme der Lagerwellen 20, 22 auf. Da die Lageröffnungen 40, 42, 44, 46 direkt im Gehäuse 10 bzw. im zweiten Deckel 14 ausgebildet sind, werden in diesem Fall keine Lagerbrillen benötigt. Um Bauteiltoleranzen in axialer Richtung ausgleichen zu können ist lediglich ein kompressibles, elastisches Toleranzausgleichsmittel 48 notwendig, welches im vorliegenden Fall ungefähr die Form einer Lagerbrille besitzt. Zum Abdichten zwischen dem zweiten Deckel 14 und dem Gehäuse 10 bzw. dem Toleranzausgleichsmittel 48 ist die Dichtung 28 vorgesehen.
Bei der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 38 werden deren Bauteile, insbesondere das Gehäuse 10 und der zweite Deckel 14 durch ein speziell geformtes Federelement 50 zusammengehalten. Das elastisch verformbare Federelement 50 ist bügelartig ausgebildet, mit einem mittleren gewellten Abschnitt 50a, an dessen Enden sich zwei rechtwinklig weggebogene Seitenabschnitte 50b anschließen, von denen sich wiederum etwa rechtwinklig zwei kurze Halteabschnitte 50c erstrecken. Der gewellte Abschnitt 50a ist wenigstens an einigen seiner Berührstellen mit dem zweiten Deckel 14 in einer Vertiefung 52 des zweiten Deckels 14 geführt, um ein seitliches Verrutschen des Federelements 50 zu verhindern. Gleichzeitig dient der gewellte Abschnitt 50a des Federelements 50 als Abstandshalter zu Bauteilen, die an die Zahnradpumpe 38 angrenzen und sorgt somit für einen ausreichenden Querschnitt an einem Druckausgang 53 der Zahnradpumpe 38. Die beiden Seitenabschnitte 50b liegen an der Umfangswand des Gehäuses 10 an, vorzugsweise in Nuten 54 der Umfangswand, und die beiden Halteabschnitte 50c hintergreifen Vorsprünge 56 der Umfangswand des Gehäuses 10. Durch die Vertiefung 52 am zweiten Deckel 14 und die Nuten 54 am Gehäuse 10 positioniert das Federelement 50 den zweiten Deckel 14 relativ zum Gehäuse 10. Alternativ oder zusätzlich können weiterhin Zentrierstifte 32 vorhanden sein. Am Gehäuse 10 ist außerdem einer der weiteren Zentrierstifte 34 zu sehen, die für eine Positionierung der Zahnradpumpe 38 in einem Motor-Pumpen-Aggregat sorgen. Die Pumpendichtung 35 muß gegenüber dem Stand der Technik so angepaßt werden, daß sie neben der Ansaugöffnung und der Lageröffnung 42 für die Antriebswelle 22 auch die Lageröffnung 40 der Lagerwelle 20 abdichtet.
Da die Lageröffnungen 40, 42, 44, 46 in dieser Ausführungsform Gleitlager für die rotierenden Lagerwellen 20, 22 darstellen, ist der zweite Deckel 14 und das Gehäuse 10 vorzugsweise aus einem reibungsarmen Aluminiumwerkstoff, beispielsweise einer Aluminiumlegierung gefertigt. Da der Deckel und das Gehäuse keine komplexe Form haben, kann als Ausgangsmaterial insbesondere ein Strangpreßprofil verwendet werden. Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Zahnradpumpe 38, wobei wiederum das Gehäuse 10' und der erste Deckel 12 gemäß Figur 1 einstückig ausgebildet und als Gehäuse 10 bezeichnet sind.
Der wesentliche Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3 ist die flächige Ausbildung des zweiten Deckels 14. Dadurch kann die aufwendigere Dichtung 28 (vgl. Figuren 2 und 3) durch eine einfache, flächige Dichtscheibe 58 ersetzt werden, wobei eine Grundfläche der Dichtscheibe 58 mit einer Grundfläche des zweiten Deckels 14 übereinstimmt und die Dichtscheibe 58 vollflächig am zweiten Deckel 14 anliegt. Da der zweite Deckel 14 keine Lageröffnungen 44, 46 zur Aufnahme der Lagerwellen 20, 22 aufweist, wird in dieser Ausführungsform wieder die Lagerbrille 26 (vgl. Figur 1) zur Lagerung der Lagerwellen 20, 22 eingesetzt. In der Lagerbrille 26 ist ein kompressibles Dichtelement 60 angeordnet, das für einen Axialausgleich sorgt und damit die Aufgabe des Toleranzausgleichmittels 48 in den Figuren 2 und 3 erfüllt. Das Dichtelement 60 ist vorzugsweise in eine Aufnahmenut 62 der Lagerbrille 26 eingelegt, was besonders gut in der Figur 6 zu erkennen ist, die einen Ausschnitt VI der Figur 5 vergrößert darstellt. Quer zu den Rotationsachsen der Lagerwellen 20, 22 ist das Dichtelement 60 durch die Aufnahmenut 62 fixiert, während es in axialer Richtung durch seine Kompressibilität Bauteiltoleranzen ausgleichen kann und die Pumpenbauteile im Inneren des Gehäuses 10 untereinander und gegen das Gehäuse 10 bzw. den zweiten Deckel 14 leicht verspannt, so daß die Pumpenbauteile axial fixiert sind. Das Axialspiel liegt beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 mm. Als Dichtelement 60 ist bei dieser Spaltgröße insbesondere eine Kombidichtung, d.h. eine Dichtung, die aus einem Elastomer mit integriertem Stützring besteht, geeignet. Die Kombidichtung kann einen solchen Spalt bis zu einem auftretenden Druck von etwa 120 bar zuverlässig abdichten.
Der in dieser zweiten Ausführungsform größere Aufwand infolge der notwendigen Lagerbrille 26 wird durch die einfachere Herstellung des flachen, scheibenartigen zweiten Deckels 14 aufgewogen. Der zweite Deckel 14 kann in diesem Fall als kostengünstiges Stanzteil vorzugsweise aus Stahl hergestellt werden. Bezüglich der übrigen, mit der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3 identischen Merkmalen und Vorteilen der Zahnradpumpe 38 wird insbesondere auf die Beschreibung der Figuren dieser ersten Ausführungsform hingewiesen.
Die Figuren 7 bis 15 zeigen schematische Längsschnitte durch Zahnradpumpen 38, wobei die Figur 7 den Stand der Technik und die Figuren 8 bis 15 erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen.
Die bekannte Zahnradpumpe 38 aus Figur 1 ist als schematische Zeichnung noch einmal in Figur 7 dargestellt. Sie umfaßt das Gehäuse 10', die beiden separaten Deckel 12, 14, die Lagerwellen 20, 22 für die Zahnräder 16, 18 sowie die beiden Lagerbrillen 24, 26. Zusätzlich ist ein separates Motorgehäuse 64 eingezeichnet, in dem ein Motor (nicht dargestellt) zum Antreiben der Zahnradpumpe 38 sitzt.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Zahnradpumpe 38 nach Figur 8 entspricht der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 4 bis 6. Der erste Deckel 12 ist dabei in das Gehäuse 10 integriert, und das Gehäuse 10 weist Lageröffnungen 40, 42 für die Lagerwellen 20, 22 auf, so daß nur noch die Lagerbrille 26 notwendig ist. Die zweite Lagerbrille 24 entfällt.
Die Zahnradpumpe 38 in Figur 9 entspricht im wesentlichen der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3, wobei der zweite Deckel 14 keine Lageröffnungen 44, 46 aufweist, in denen die Lagerwellen 20, 22 unmittelbar aufgenommen sind. Daher ist statt des Toleranzausgleichsmittels 48 gemäß den Figuren 2 und 3 die Lagerbrille 26 zur Aufnahme der Lagerwellen 20, 22 vorgesehen.
Eine dritte Ausführungsform der Zahnradpumpe 38 ist in der Figuren 10 gezeigt, in der sich der zweite Deckel 14, in axialer Richtung der Lagerwellen 20, 22 gesehen, bis teilweise über die Zahnräder 16, 18 erstreckt. Im vorliegenden Fall verläuft die Kontaktfläche des Gehäuses 10 mit dem zweiten Deckel 14 senkrecht zu einer Längsrichtung der Lagerwellen 20, 22 und mittig durch die Zahnräder 16, 18.
In einer vierten Ausführungsform gemäß Figur 11 ist der an das Motorgehäuse 64 angrenzende Deckel entgegen der Definition in Figur 7 als zweiter Deckel 14 bezeichnet. Entsprechend befindet sich der erste Deckel am oberen Rand der Figur 11 und ist in das Gehäuse 10 integriert.
Die Figuren 12 bis 15 stellen eine fünfte bis achte Ausführungsform der Zahnradpumpe 38 dar. Im Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 4 gemäß den Figuren 8 bis 11 ist das Motorgehäuse 64 einstückig an das Gehäuse 10 angeformt, so daß das Gehäuse 10 sowohl das Pumpen- als auch das Motorgehäuse 64 ist. Durch diese einstückige Ausführung sind die weiteren Zentrierstifte 34 oder Dichtelemente wie die Pumpendichtung 35 nicht mehr notwendig und können entfallen (vgl. Figur 2). In axialer Richtung der Lagerwellen 20, 22 gesehen erstreckt sich der zweite Deckel 14 in den Ausführungsformen 5 bis 8 lediglich unterschiedlich weit über die Lagerwellen 20, 22 und/oder die Zahnräder 16, 18. In Figur 14 verläuft die Kontaktfläche des Gehäuses 10 mit dem zweiten Deckel 14 beispielsweise genau mittig durch die Zahnräder 16, 18.

Claims

Patentansprüche
1. Zahnradpumpe, insbesondere für eine Servolenkung, mit einem Gehäuse (10), einem ersten Deckel (12) und einem zweiten Deckel (14), dadurch gekennzeichnet, daß der erste Deckel (12) in das Gehäuse (10) integriert ist.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Gehäuse (10) zwei ineinander kämmende Zahnräder (16, 18) aufgenommen sind, die jeweils auf einer Lagerwelle (20, 22) angeordnet sind, und daß in dem Gehäuse (10) zwei Lageröffnungen (40, 42) für die Lagerwellen (20, 22) ausgebildet sind.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (10) in einem Längsschnitt, der durch die beiden Lageröffnungen (40, 42) verläuft, einen wannenartigen Querschnitt hat.
4. Zahnradpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Kontaktfläche des Gehäuses (10) mit dem zweiten Deckel (14) senkrecht zu einer Längsrichtung der Lagerwellen (20, 22) erstreckt und mittig durch die Zahnräder (16, 18) verläuft.
5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) auf der von den Lageröffnungen (40, 42) abgewandten Seite eine Lagerbrille (26) angeordnet ist, in der die beiden Lagerwellen (20, 22) gelagert sind.
6. Zahnradpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagerbrille (26) ein Dichtelement (60) angeordnet ist, das für einen Axialausgleich sorgt.
7. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (10) der zweite Deckel (14) angeordnet ist, in dem zwei Lageröffnungen (44, 46) für die Lagerwellen (20, 22) ausgebildet sind.
8. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einer Aluminiumlegierung besteht.
9. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Deckel (14) aus einer Aluminiumlegierung besteht.
10. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (10) der zweite Deckel (14) angeordnet ist, der aus Stahl besteht.
11. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) ein Pumpengehäuse und ein Motorgehäuse (64) umfaßt.
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