DE10035900A1

DE10035900A1 - Innenzahnradpumpe

Info

Publication number: DE10035900A1
Application number: DE10035900A
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Bodzak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31
Also published as: EP1305523A1; KR20020033178A; CN1386171A; KR100770965B1; CN1236211C; DE50113477D1; WO2002008608A1; US6676394B2; EP1305523B1; US20030077196A1; JP2004504545A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine, mit einem innenverzahnten Zahnring (11) und einem außenverzahnten Ritzel (3), das zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring (11) zusammenwirkt. DOLLAR A Um die Förderleistung bei Startdrehzahl und die Lebensdauer der Innenzahnradpumpe zu erhöhen, ist das Ritzel (3) exzentrisch zu dem Zahnring (11) auf einem Lagestummel (5) radial beweglich gelagert. Außerdem ist eine Einrichtung (12) vorgesehen, um das Radialspiel (R) zwischen dem Ritzesl (3) und dem Zahnring (11) auszugleichen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine, mit einem innenverzahnten Zahnring und einem außenverzahnten Ritzel, das zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring zusammenwirkt.

Eine derartige Innenzahnradpumpe wird auch als Zahnringpumpe oder Gerotorpumpe bezeichnet. Der Zahnring und das Ritzel stellen die Pumpenelemente dar und werden auch als Außenrotor und Innenrotor bezeichnet. In der DE 38 27 573 A1 ist eine Innenzahnradpumpe beschrieben, deren Zahnring über einen Elektromotor angetrieben ist. Die zwischen den Verzahnungen der beiden Pumpenelemente vorhandenen Förderkammern der Innenzahnradpumpe werden in axialer Richtung durch eine Druckscheibe abgedeckt. Eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder, die gegen die Druckplatte vorgespannt ist, sorgt beim Starten der Brennkraftmaschine dafür, dass das Axialspiel gleich Null ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Förderleistung bei Startdrehzahl und die Lebensdauer bei der eingangs geschilderten Innenzahnradpumpe zu erhöhen. Dabei soll die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe kostengünstig herstellbar sein.

Die Aufgabe ist bei einer Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine, mit einem innenverzahnten Zahnring und einem außen verzahnten Ritzel, das zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring zusammenwirkt, dadurch gelöst, dass das Ritzel exzentrisch zu dem Zahnring auf einem Lagerstummel und radial beweglich gelagert ist, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Radialspiel zwischen dem Ritzel und dem Zahnring, insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine, auszugleichen.

Vorteile der Erfindung

Beim Starten der Brennkraftmaschine ist der Druck in der Innenzahnradpumpe gleich Null. Durch die erfindungsgemäße Federeinrichtung wird das Kopfspiel zwischen zwei miteinander in Eingriff befindlichen Zähnen der Pumpenelemente beim Starten der Brennkraftmaschine ausgeglichen. Nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl steigt der Pumpendruck und wirkt gegen die Federkraft. Das führt dazu, dass das Radialspiel zunimmt, wodurch die Förderleistung sinkt und die tribologischen Bedingungen in der Pumpe durch eine Vergrößerung des Kopfspiels verbessert werden.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Lagerstummels zwei Abflachungen ausgebildet sind, die im Wesentlichen parallel zur Exzenterachse der Innenzahnradpumpe angeordnet sind und dazu dienen, eine Lagerbuchse für das Ritzel in radialer Richtung zu führen. Die beiden Abflachungen dienen außerdem dazu, eine Dichtplatte zum Abdichten der Förderkammern der Pumpe axial zu führen und gegen eine Drehbewegung der Dichtplatte zu sichern.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung von einer Blattfeder von zwei Schenkeln gebildet wird, die im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei der eine Schenkel an der Stirnseite des Lagerstummels und der andere Schenkel zwischen dem Lagerstummel und einer Lagerbuchse für das Ritzel angeordnet ist. Durch den am Lagerstummel anliegenden Schenkel wird die Federeinrichtung im eingebauten Zustand fixiert. Der andere Schenkel der Federeinrichtung dient zum Ausgleich des Radialspiels.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Lagerstummel und der Lagerbuchse für das Ritzel angeordnete Schenkel der Blattfeder in Längsrichtung und/oder in Querrichtung gekrümmt ausgebildet ist. Die gekrümmte Ausbildung des Schenkels sorgt für eine verbesserte Federwirkung der Blattfeder. Dabei kann die Blattfeder einfach oder mehrfach gekrümmt ausgebildet sein.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung von einer Schraubenfeder gebildet wird, die zwischen dem Lagerstummel und einer Lagerbuchse für das Ritzel angeordnet ist. Dabei kann in dem Lagerstummel eine Vertiefung zur Aufnahme eines Teils der Schraubenfeder ausgebildet sein, um die Schraubenfeder im eingebauten Zustand in Position zu halten.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerstummel ein Anschlag für die Lagerbuchse ausgebildet ist. Der Anschlag dient dazu, das Radialspiel nach dem Startvorgang zu begrenzen.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ausgleichen des Radialspiels von einem Schlitz gebildet wird, der in Längsrichtung des Lagerstummels verläuft. Dadurch wird auf besonders einfache Art und Weise eine Elastizität des Lagerstummel in radialer Richtung ermöglicht. Auf die vorab beschriebene Lagerbuchse und die Feder kann verzichtet werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ausgleichen des Radialspiels von einer länglichen Ausnehmung mit einer Abschrägung gebildet wird, gegen die eine Kugel mit Hilfe einer Feder vorgespannt ist. Je stärker die Kugel gegen die Abschrägung gedrückt wird, desto kleiner ist das Radialspiel zwischen dem Ritzel und dem Zahnring. Die Ausnehmung in dem Lagerstummel ist so gestaltet, dass die Kugel sowohl an dem Lagerstummel als auch am inneren Umfang der Lagerbuchse anliegt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Feder mit Hilfe einer Schraube verstellbar ist. Die Schraube kann z. B. in einer Gewindebohrung in dem Gehäuse der Innenzahnradpumpe geführt sein. Über ein Verdrehen der Schraube kann die Vorspannkraft der Feder und somit das Radialspiel zwischen dem Ritzel und dem Zahnring stufenlos eingestellt werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel durch eine Oldham- Kupplung oder eine radial elastische Kupplung mit einer Antriebswelle gekoppelt ist. Durch die Oldham-Kupplung kann ein eventuell vorhandener Axialversatz zwischen der Antriebswelle und dem Lagerstummel ausgeglichen werden. Die Oldham-Kupplung, die auch als Kreuzscheibenkupplung bezeichnet wird, ermöglicht darüber hinaus die zum Ausgleich des Radialspiels erforderliche Radialbewegung des . Ritzels.

Zeichnungen

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe in der Draufsicht;

Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 drei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 6 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung;

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe mit Einstellschraube in der Draufsicht;

Fig. 9 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe mit Schlitz in der Draufsicht; und

Fig. 11 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XI-XI in Fig. 10.

In Fig. 1 sieht man eine Hochdruckpumpe 1, an die eine Innenzahnradpumpe 2 angebaut ist. In der Innenzahnradpumpe 2 ist ein außenverzahntes Ritzel 3 mit Hilfe einer Lagerbuchse 4 auf einem Lagerstummel 5 drehbar gelagert. Das außenverzahnte Ritzel 3 ist exzentrisch zu einem innenverzahnten Zahnring 11 gelagert. Die Innenzahnradpumpe 2 ist über einen Saugkanal 6 und einen Druckkanal 7 mit der Hochdruckpumpe 1 verbunden.

An dem Lagerstummel 5 sind zwei Abflachungen 8 und 9 ausgebildet. Der Querschnitt der Lagerbuchse 4 hat die Form eines Langlochs 10, dessen Abmessungen an die Abmessungen des Lagerstummels 5 angepasst sind. In Richtung der Linie II-II ist zwischen der Lagerbuchse 4 und dem Lagerstummel 5 auf beiden Seiten etwas Spiel vorhanden. Dieses radiale Spiel ermöglicht bei einem Auftreten von Lagerungsverschleiss und/oder Zahnräderverschleiss einen Radialspielausgleich. Zu diesem Zweck ist auf einer Seite in dem Spielraum zwischen dem Lagerstummel 5 und der Lagerbuchse 4 eine Feder 12 aufgenommen. Die Feder 12 sorgt dafür, dass ein Zahnkopf 13 des Ritzels 3 beim Starten der Brennkraftmaschine in Anlage an einem Zahnkopf 14 des Zahnrings 11 gehalten wird.

In der in Fig. 2 dargestellten Schnittansicht sieht man, dass die Innenzahnradpumpe 2 von einem Gehäuse 20 umgeben ist, das an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe 1 befestigt ist. Der Lagerstummel 5 ist Teil des Gehäuses 20 der Innenzahnradpumpe 2. Von der Hochdruckpumpe 1 ragt ein Wellenende 21 in die Innenzahnradpumpe 2. An dem Wellenende 21 sind zwei Abflachungen ausgebildet, von denen in Fig. 2 nur eine Abflachung 26 zu sehen ist. Das Antriebswellenende 21 ist in einem Kupplungsteil 22 aufgenommen. Das Kupplungsteil 22 gehört zu einer sogenannten Oldham- Kupplung, die auch als Kreuzscheibenkupplung bezeichnet wird. Die Kreuzscheibenkupplung dient dazu, die Drehbewegung des Antriebswellenendes 21 auf das außenverzahnte Ritzel 3 der Innenzahnradpumpe 2 zu übertragen. Dabei ermöglicht die Kreuzscheibenkupplung, dass ein axialer Versatz zwischen dem Antriebswellenende 21 und dem Lagerstummel 5 ausgeglichen werden kann.

Das radiale Spiel der Lagerbuchse 4 relativ zu dem Lagerstummel 5 ist in Fig. 2 mit R bezeichnet. Die Radialbewegung der Lagerbuchse 4 wird durch einen Anschlag 23 begrenzt, der an dem Lagerstummel 5 ausgebildet ist. Innerhalb des Radialspiels R ist eine Radialbewegung der Lagerbuchse 4 nur dann möglich, wenn der Druck in der Innenzahnradpumpe 2 ausreicht, um die Vorspannkraft der Feder 12 zu überwinden.

Der zwischen der Außenverzahnung des Ritzels 3 und der Innenverzahnung des Zahnrings 11 ausgebildete Pumpenraum ist zum Gehäuse 20 hin durch eine Dichtplatte 24 abgedichtet. Zu diesem Zweck ist die Dichtplatte 24 mit Hilfe einer Tellerfeder 25, die sich an dem Gehäuse 20 der Innenzahnradpumpe 2 abstützt, gegen das Ritzel 3 und dem Zahnring 11 vorgespannt. In der Dichtplatte 24 ist eine Bohrung 34 vorgesehen, die eine Verbindung zur Druckseite herstellt.

Im Betrieb wird die an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe 1 montierte Innenzahnradpumpe 2 durch die Antriebswelle 21 der Hochdruckpumpe 1 angetrieben. Ein eventuell auftretender Axialversatz zwischen dem Antriebswellenende 21 und dem Lagerstummel 5 im Gehäuse 20 wird durch die Oldham-Kupplung 22 ausgeglichen. Die Oldham-Kupplung 22 hat darüberhinaus die Aufgabe, eine Radialbewegung des Ritzels 3 zu ermöglichen. Die beiden Abflachungen 8 und 9 an dem Lagerstummel 5 dienen einerseits dazu, die Dichtplatte 24 axial zu führen. Andererseits dienen die beiden Abflachungen 8 und 9 an dem Lagerstummel 5 dazu, die Lagerbuchse 4 in radialer Richtung zu führen. Zu diesem Zweck müssen Planflächen 8 und 9 an dem Lagerstummel 5 etwa parallel zur Exzenterachse II-II der Innenzahnradpumpe 2 ausgerichtet sein.

Beim Starten der Brennkraftmaschine wirkt die Federkraft der Feder 12 auf die Lagerbuchse 4 und das Ritzel 3. Dadurch wird das Kopfspiel 13/14 auf Null reduziert. Nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine steigt der Pumpendruck und die Lagerbuchse 4 bewegt sich bis an den Anschlag 23 an dem Lagerstummel 5. Somit wird das Radialspiel an den Zahnköpfen 13 und 14 mit dem Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine auf einen Wert größer als Null eingestellt.

In den Fig. 3 bis 5 sind drei verschiedene Ausführungsformen der Blattfeder 12 perspektivisch dargestellt. Der Einfachheit halber werden zur Bezeichnung ähnlicher Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Blattfedern 12 weisen jeweils zwei Schenkel 31 und 32 auf, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Der Schenkel 31 der Blattfeder 12 ist eben ausgebildet und liegt im eingebauten Zustand an dem freien Ende des Lagerstummels 5 an.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Blattfeder 12 ist der Schenkel 32 in Längsrichtung gewellt ausgebildet. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Schenkel 32 der Blattfeder 12 in Längsrichtung nach außen gekrümmt ausgebildet. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist der Schenkel 32 der Blattfeder 12 in Querrichtung gekrümmt ausgebildet. Die Krümmung des Schenkels 32 ist am Besten in der in Fig. 6 dargestellten Querschnittansicht zu sehen.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Schraubenfeder 12 zwischen dem Lagerstummel 5 und der Lagerbuchse 4 des Ritzels 3 angeordnet. Dabei verläuft die Achse der Schraubenfeder 12 senkrecht zur Achse des Lagerstummels 5. Zur Fixierung der Schraubenfeder 12 ist an dem Lagerstummel 5 eine im Querschnitt halbkreisförmige Vertiefung ausgebildet.

Die in den Fig. 8, 9 und 10, 11 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ähneln der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform. Der Einfachheit halber werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile die selben Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen eingegangen.

Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform ist in dem Lagerstummel 5 eine längliche Ausnehmung 41 ausgebildet. Die längliche Ausnehmung 41 hat die Form eines in Längsrichtung halbierten Kreiszylinders, dessen eine Stirnseite mit einer Abschrägung 42 versehen ist. Die längliche Ausnehmung 41 dient zur Aufnahme einer Kugel 43, deren Abmessungen größer als die der Ausnehmung 41 sind. Dadurch ist gewährleistet, dass ein Abschnitt der Kugel 43 aus der Ausnehmung 41 herausragt. Dieser herausragende Abschnitt der Kugel 43 befindet sich in Anlage an dem inneren Umfang der Lagerbuchse 4.

In der in Fig. 9 dargestellten Schnittansicht sieht man, dass die Kugel 43 mit Hilfe einer Feder 44 gegen die Abschrägung 42 in der länglichen Ausnehmung 41 gedrückt wird. Die Vorspannkraft der Feder 44 kann über eine Schraube 45 eingestellt werden, deren freies Ende an der Feder 44 anliegt. Die Schraube 45 ist drehbar in einer Gewindebohrung des Gehäuses 20 der Innenzahnradpumpe aufgenommen.

Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist in dem Lagerstummel 5 ein Schlitz 51 ausgebildet. Der Schlitz 51 ist in Längsrichtung des Lagerstummels 5 angeordnet und hat, im Querschnitt betrachtet, die Form einer Kreissehne. Über die Abmessungen des Schlitzes 51 kann die Größe des Radialspiels beeinflusst werden.

Claims

1. Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine, mit einem innenverzahnten Zahnring (11) und einem außenverzahnten Ritzel (3) das zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring (11) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (3) exzentrisch zu dem Zahnring (11) auf einem Lagestummel (5) radial beweglich gelagert ist, und dass eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, um das Radialspiel (R) zwischen dem Ritzel (3) und dem Zahnring (11) insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine, auszugleichen.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Lagerstummels (5) zwei Abflachungen (8, 9) ausgebildet sind, die im Wesentlichen parallel zur Exzenterachse der Innenzahnradpumpe (2) angeordnet sind und dazu dienen, eine Lagerbuchse (4) für das Ritzel (3) in radialer Richtung zu führen.

3. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung von einer Blattfeder (12) mit zwei Schenkeln (31, 32) gebildet wird, die im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei der eine Schenkel (31) an der Stirnseite des Lagerstummels (5) und der andere Schenkel (32) zwischen dem Lagerstummel (5) und einer Lagerbuchse (4) für das Ritzel (3) angeordnet ist.

4. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Lagerstummel (5) und der Lagerbuchse (4) für das Ritzel (3) angeordnete Schenkel (32) der Blattfeder (12) in Längsrichtung und/oder Querrichtung gekrümmt ausgebildet ist.

5. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12) von einer Schraubenfeder gebildet wird, die zwischen dem Lagerstummel (5) und einer Lagerbuchse (4) für das Ritzel (3) angeordnet ist.

6. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerstummel (5) ein Anschlag (23) für die Lagerbuchse (4) ausgebildet ist.

7. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ausgleichen des Radialspiels von einem Schlitz (51) gebildet wird, der in Längsrichtung des Lagerstummels (5) verläuft.

8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ausgleichen des Radialspiels von einer länglichen Ausnehmung (41) mit einer Abschrägung (42) gebildet wird, gegen die eine Kugel (43) mit Hilfe einer Feder (44) vorgespannt ist.

9. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Feder (44) mit Hilfe einer Schraube (45) verstellbar ist.

10. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (3) durch eine Oldham-Kupplung (22) oder eine radial elastische Kupplung mit einer Antriebswelle (21) gekoppelt ist.