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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Solche Innenzahnradpumpen werden zum Beispiel anstelle von üblicherweise verwendeten Kolbenpumpen in schlupfgeregeltenund/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen eingesetzt und oft auch als Rückförderpumpen bezeichnet.
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Stand der Technik
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Innerzahnradpumpen sind bekannt. Sie weisen ein Ritzel, also ein außenverzahntes Zahnrad auf, das exzentrisch in einem innenverzahnten Hohlrad angeordnet ist und an einer Stelle des Umfangs beziehungsweise in einem Umfangsabschnitt mit dem Hohlrad kämmt. Das Ritzel und das Hohlrad können auch als Zahnräder der Innenzahnradpumpe aufgefasst werden. Durch Drehantrieb eines der beiden Zahnräder, üblicherweise des Ritzels, wird auch das andere Zahnrad, üblicherweise also das Hohlrad, drehend mitangetrieben und die Innenzahnradpumpe fördert in an sich bekannter Weise Fluid, in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage fördert sie Bremsflüssigkeit.
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Dem Umfangsabschnitt gegenüber, in dem das Ritzel mit dem Hohlrad kämmt, weist die Innenzahnradpumpe einen sichelförmigen Freiraum zwischen dem Ritzel und dem Hohlrad auf, der hier als Pumpenraum bezeichnet wird. Im Pumpenraum ist ein Trennstück angeordnet, das den Pumpenraum in einen Saugraum und einen Druckraum teilt. Aufgrund seiner typischen Form wird das Trennstück auch als Sichel oder Sichelstück bezeichnet, eine weiter Bezeichnung ist Füllstück. Eine typischerweise hohlrunde Innenseite des Trennstücks liegt an Zahnköpfen von Zähnen des Ritzels und eine typischerweise nach außen gekrümmte Außenseite des Trennstücks liegt an Zahnköpfen von Zähnen des Hohlrads an, sodass das Trennstück Fluidvolumina in Zahnzwischenräumen zwischen den Zähnen der Zahnräder der Innenzahnradpumpe einschließt. Durch Drehantrieb fördern die Zahnräder das Fluid in den Zahnzwischenräumen vom Saug- in den Druckraum.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 050 820 A1 offenbart eine derartige Innenzahnradpumpe mit einem sichelförmigen, einstückigen Trennstück, das in seiner Umfangs- bzw. Längsmitte schwenkbar gelagert ist. Richtungsangaben wie „Umfang“ oder „radial“ beziehen sich auf die Innenzahnradpumpe. Bei Spiel zwischen dem Trennstück und den Zahnköpfen der Zahnräder kann das Trennstück schwenken, so dass es an einem Ende an den Zahnköpfen der Zähne des Ritzels und am gegenüberliegenden Ende an Zahnköpfen der Zähne des Hohlrads anliegt. Ein bei Betrieb der Innenzahnradpumpe herrschender Druck in Zahnzwischenräumen des Ritzels und des Hohlrads bewirkt ein Moment am Trennstück, das im Sinne der Schwenkung wirkt und die Anlage des einen Endes des Trennstücks an den Zahnköpfen der Zähne des Ritzels und des gegenüberliegenden Endes des Trennstücks an den Zahnköpfen der Zähne des Hohlrads aufrecht erhält.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist das Trennstück in radialer Richtung beweglich und das Hohlrad ist in einem Lager drehbar gelagert, das um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse des Lagers ist exzentrisch zu einer Drehachse des Hohlrads so angeordnet, dass ein bei Betrieb der Innenzahnradpumpe im Pumpenraum herrschender Druck, der von innen auf das Hohlrad wirkt, über das Hohlrad ein Moment auf das Lager des Hohlrads ausübt, das das Hohlrad von außen gegen das Trennstück beaufschlagt. Das bei Betrieb der Innenzahnradpumpe von außen gegen das Trennstück drückende Hohlrad drückt das in radialer Richtung bewegliche Trennstück nach innen gegen Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels. Dadurch wird eine dichtende Anlage sowohl der Zahnköpfe von Zähnen des Hohlrads als auch von Zähnen des Ritzels außen und innen am Trennstück erzielt, die für einen guten volumetrischen Wirkungsgrad wichtig ist. Im Pumpenraum herrschen verschiedene Drücke, im Druckraum ist der Druck höher als im Saugraum. Wo die Schwenkachse des Lagers anzuordnen ist, hängt von den geometrischen Verhältnissen ab. Vorzugsweise wird die Schwenkachse so angeordnet, dass das Lager mit dem Hohlrad im Bereich des Druckraums und/oder einem druckraumseitigen Bereich des Trennstücks nach außen, d.h. weg vom Ritzel und in einem saugraumseitigen Bereich des Trennstücks nach innen gegen das Trennstück schwenkt. Der hohe Druck im Druckraum wird dadurch dazu benutzt, das Lager mit dem Moment zu beaufschlagen, das das Hohlrad mit den Zahnköpfen seiner Zähne von außen gegen das Trennstück drückt.
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Die Erfindung ermöglicht einen einfachen Aufbau der Innenzahnradpumpe mit einem einstückigen Trennstück, das einen Zusammenbau der Innenzahnradpumpe einfach gestaltet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie Herstellungstoleranzen ausgleicht und größere Herstellungstoleranzen zulässt. Auch Verschleiß an den Zahnköpfen der Zahnräder innen und außen am Trennstück wird ausgeglichen. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine in Umfangsrichtung lange Anlagefläche der Zahnköpfe der Zähne von Hohlrad und Ritzel am Trennstück und die Innenzahnradumpe weist wie bereits ausgeführt einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad auf.
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Die Schwenkachse des Lagers befindet sich vorzugsweise außerhalb eines Umfangs des Hohlrads. Es sind allerdings auch Konstruktionen denkbar, bei denen sich die Schwenkachse des Lagers innerhalb des Umfangs des Hohlrads befindet. Eine translatorische Beweglichkeit des Trennstücks in anderer als radialer Richtung ist zwar an sich nicht vorgesehen, wird allerdings von der Erfindung auch nicht ausgeschlossen. Vorzugsweise ist das Trennstück schwenkbar.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Anspruch 2 sieht vor, dass sich die Schwenkachse des Lagers des Hohlrads in einem Kreissektor befindet, der von zwei Radien, d.h. von zwei Geraden begrenzt wird, die sich an der Drehachse des Hohlrads schneiden. Ein saugraumseitiger der beiden Radien verläuft nahe einem saugraumseitigen Ende des Trennstücks innerhalb des Trennstücks, damit das Moment, das bei Betrieb der Innenzahnradpumpe aufgrund des Drucks innerhalb des Hohlrads auf das Hohlrad wirkt, das Hohlrad an einem saugraumseitige Ende des Trennstücks über das Lager nach innen gegen das Trennstück beaufschlagt. Ein druckraumseitiger Radius des Kreissektors, in dem sich die Schwenkachse des Lagers des Hohlrads befindet, verläuft außerhalb des Trennstücks nahe dessen druckraumseitigem Ende durch den Druckraum. Mit „nahe“ ist gemeint, dass der druckraumseitige Radius so nahe am druckraumseitigen Ende des Trennstücks vorbei verläut, dass das Moment, das bei Betrieb der Innenzahnradpumpe aufgrund des Drucks innerhalb des Hohlrads auf das Hohlrad in der gewünschten Richtung wirkt, d. h. das Hohlrad zumindest am saugraumseitigen Ende des Trennstücks nach innen gegen das Trennstück beaufschlagt. Nicht notwendig ist, dass das Hohlrad auf der gesamten Länge des Trennstücks nach innen beaufschlagt wird, das Hohlrad kann am druckraumseitige Ende des Trennstücks nach außen beaufschlagt werden. Als vorteilhaft wird angesehen, dass das Hohlrad auf einem gewissen Teil der Länge des Trennstücks, beispielsweise einer (saugraumseitigen) Hälfte oder mehr einer Länge des Trennstücks nach innen beaufschlagt wird. Zur Klarstellung wird angemerkt, dass die beiden Radien des genannten Kreissektors Geraden durch die Drehachse des Hohlrads sind, die die Position der Schwenkachse des Lagers des Hohlrads in Umfangsrichtung der Innenzahnradpumpe begrenzen.
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Anspruch 3 sieht ein schwenkbares Trennstück vor und schränkt den Kreissektor, in dem sich die Schwenkachse des Lagers befindet, auf einen Umfangsbereich ein, der an einer Schwenkachse des Trennstücks beginnt und sich von dort in Richtung des Druckraums erstreckt. Die Verlagerung der Schwenkachse des Lagers in Richtung des Druckraums bewirkt einen langen Umfangsabschnitt, auf dem die Zahnköpfe von Zähnen des Hohlrads nach innen gegen das Trennstück beaufschlagt werden, d.h. eine in Umfangsrichtung lange Anlagefläche der Zahnköpfe von Zähnen sowohl des Hohlrads als auch des Ritzels am Trennstück.
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe ist insbesondere als Hydropumpe für eine hydraulische, schlupfgeregelte und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. In schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen werden Hydropumpen auch als Rückförderpumpen bezeichnet und sind heute überwiegend als Kolbenpumpen ausgeführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe in Stirnansicht.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellt, erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 weist ein außenverzahntes, hier als Ritzel 2 bezeichnetes Zahnrad und ein innenverzahntes, hier als Hohlrad 3 bezeichnetes Zahnrad auf. Das Ritzel 2 ist achsparallel und exzentrisch so im Hohlrad 3 angeordnet, dass das Ritzel 2 mit dem Hohlrad 3 kämmt. Das Ritzel 2 ist drehfest auf einer Pumpenwelle 4, mit der das Ritzel 2 und über das Ritzel 2 das mit ihm kämmende Hohlrad 3 drehend antreibbar sind. Eine Drehrichtung ist mit Pfeilen P eingezeichnet. Das Hohlrad 3 ist drehbar in einem Lagerring 5 gleitgelagert.
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Einem Umfangsabschnitt gegenüber, in dem das Ritzel 2 mit dem Hohlrad 3 kämmt, weist die Innenzahnradpumpe 1 einen sichelförmigen Freiraum auf, der hier als Pumpenraum 6 bezeichnet wird. Im Pumpenraum 6 ist ein ebenfalls sichelförmiges Trennstück 7 angeordnet, das den Pumpenraum 6 in einen Saugraum 8 und einen Druckraum 9 teilt. Der Saugraum 8 kommuniziert mit einem Pumpeneinlass 10, der als Bohrung ausgeführt ist und quer, d.h. achsparallel zur Innenzahnradpumpe 1 von einer Seite in den Saugraum 8 des Pumpenraums 6 mündet. Der Druckraum 9 kommuniziert mit einem Pumpenauslass 11, der ebenfalls als Bohrung ausgeführt ist und von einer Seite in den Druckraum 9 des Pumpenraums 6 mündet.
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Das Trennstück 7 liegt mit einer konkaven Innenseite an Zahnköpfen von Zähnen des Ritzels 2 und mit einer konvexen Außenseite an Zahnköpfen von Zähnen des Hohlrads 3 an, so dass es Fluid in Zahnzwischenräumen zwischen den Zähnen des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 einschließt. Durch einen Drehantrieb der Zahnräder 2, 3 bei Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 wird dadurch in von Innenzahnradpumpen an sich bekannter Weise Fluid vom Saugraum 8 in den Druckraum 9 gefördert. Bei der vorgesehenen Verwendung der Innenzahnradpumpe 1 in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist das geförderte Fluid Bremsflüssigkeit.
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Das Trennstück 7 weist in seiner Längs- bzw. Umfangsmitte ein ovales, radial ausgerichtetes Loch 12 auf, mit dem es auf einem Stift 13 gehalten ist, der das Trennstück 7 achsparallel zu den Zahnrädern 2, 3 der Innenzahnradpumpe 1 durchsetzt und der in der Innenzahnradpumpe 1 ortsfest befestigt ist. Das ovale Loch 12 in der Mitte des Trennstücks 7 ist so breit wie ein Durchmesser des Stifts 13, der das Loch 12 durchsetzt, so dass das Trennstück 7 in Umfangsrichtung unbeweglich im Pumpenraum 6 der Innenzahnradpumpe 1 gehalten ist, und das ovale Loch 12 im Trennstück 7 ist etwas länger als der Durchmesser des Stifts 13, der das Loch 12 durchsetzt, so dass das Trennstück 7 in radialer Richtung der Innenzahnradpumpe 1 beweglich ist. Das ovale Loch 12 ist nur einen oder wenige Millimeter oder weniger als ein Millimeter länger als der Durchmesser des Stifts 13, so dass das Trennstück 7 um das genannte Maß radial im Pumpenraum 6 beweglich ist. Außerdem ist das Trennstück 7 um den Stift 13 schwenkbar, eine geometrische Achse des Stifts 13 ist zugleich Schwenkachse des Trennstücks 7.
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Der Lagerring 5 ist in einem Pumpengehäuse 16 geringfügig in der Ebene der Zahnräder 2, 3 und des Trennstücks 7 beweglich. An einer noch zu erläuternden Stelle eines Umfangs des Lagerrings 5 weist die Innenzahnradpumpe 1 einen Stift 14 auf, dessen geometrische Achse eine Schwenkachse bildet, um die der Lagerring 5 schwenkbar ist. Der Stift 14 ist parallel zu den Drehachsen des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 in einer Bohrung im Pumpengehäuse 16 der Innenzahnradpumpe 1 gehalten und liegt mit ungefähr einer Hälfte seines Durchmessers in einer komplementären Nut im Außenumfang des Lagerrings 5 ein. Die Schwenkachse des Lagerrings 5 muss sich nicht am Außenumfang des Lagerrings 5 befinden, sondern kann sich auch weiter außen oder weiter innen befinden. Es ist auch denkbar, dass sich die Schwenkachse des Lagerrings 5 innerhalb des Hohlrads 3 befindet, allerdings weist sie Abstand von der Drehachse des Hohlrads 3 auf, ist also bezüglich des Hohlrads 3 und des Lagerrings 5 exzentrisch. Zwischen dem Pumpengehäuse 16 und dem Lagerring 5 besteht ein Spalt 17, der den Lagerring 5 umgibt, um die Schwenkbeweglichkeit des Lagerrings 5 zusammen mit dem in ihm drehbar gelagerten Hohlrad 3 zu ermöglichen. Im Ausführungsbeispiel wird das Pumpengehäuse 16 von einem Hydraulikblock gebildet, von dem in der Zeichnung ein die Innenzahnradpumpe 1 umgebendes Bruchstück gezeigt ist. Solche Hydraulikblöcke sind bei schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen bekannt, in sie sind außer Hydropumpen, im vorliegenden Fall der Innenzahnradpumpe 1, weitere hydraulische Bauteile wie Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher eingebaut und durch Bohrungen hydraulisch miteinander verschaltet.
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In Umfangsrichtung gesehen ist der Stift 14, der die Schwenkachse des Lagerrings 5 definiert, zwischen dem Stift 13, der das ovale Loch 12 des Trennstücks 7 durchsetzt und der die Schwenkachse des Trennstücks 7 definiert, und einem druckraumseitigen Ende 15 des Trennstücks 7 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Stift 14, der die Schwenkachse des Lagerrings 5 definiert, in einem Kreissektor angeordnet, der von zwei Radien, also von zwei Geraden, begrenzt wird, die sich an der Drehachse des Hohlrads 3 schneiden, wobei der saugraumseitige Radius die Schwenkachse des Trennstücks 7 und der druckraumseitige Radius das druckraumseitige Ende 15 des Trennstücks 7 schneidet. Vorzugsweise ist der Stift 14, der die Schwenkachse des Lagerrings 5 definiert, in einem mittleren Bereich des erläuterten Kreissektors angeordnet.
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Ein bei Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 im Druckraum 9 herrschender Druck beaufschlagt das Hohlrad 3 von innen und bewirkt dadurch ein Moment um die Schwenkachse des Lagerrings 5, die von Stift 14 an seinem Außenumfang definiert wird. Dieses Moment beaufschlagt den Lagerring 5 in einem Umfangsabschnitt, der sich vom Stift 14 entgegen der Drehrichtung P des Hohlrads 3 zum Saugraum 8 erstreckt, nach innen. Dadurch werden Zahnköpfe von Zähnen des Hohlrads 3 nach innen in dichtende Anlage gegen die konvexe Außenseite des Trennstücks 7 gedrückt. Die Zahnköpfe der Zähne des Hohlrads 3 drücken das Trennstück 7 im beschriebenen Umfangsabschnitt nach innen gegen Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels 2, so dass die konkave Innenseite des Trennstücks 7 an den Zahnköpfen der Zähne des Ritzels 2 anliegt. Auf diese Weise wird eine gute Anlage der Zahnköpfe der Zähne des Hohlrads 3 und des Ritzels 2 am Trennstück 7 und ein Toleranz- und Verschleissausgleich erzielt.
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Zwar ist vorgesehen, die Schwenkachse des Lagerrings 5 in Umfangsrichtung gesehen von der Schwenkachse des Trennstücks 7 in Richtung des Druckraums 9 versetzt bzw. näher am druckraumseitigen Ende 15 als am saugraumseitigen Ende des Trennstücks 7 anzuordnen, damit die Zahnköpfe der Zähne des Hohlrads 3 auf einem langen Umfangsabschnitt des Trennstücks 7 nach innen beaufschlagt werden, jedoch ist nicht grundsätzlich ausgeschlossen, die Schwenkachse des Lagerrings 5 näher am saugraumseitigen Ende des Trennstücks 7 anzuordnen (nicht dargestellt).
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 ist als Hydropumpe einer nicht dargestellten, hydraulischen, schlupfgeregelten und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, wo sie zu Schlupfregelungen wie Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf und/oder Fahrdynamikregelungen und/oder in hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen zu einer Bremsdruckerzeugung dient. Solche Hydropumpen werden, wenn auch nicht unbedingt zutreffend, auch als Rückförderpumpen bezeichnet. Für die genannten Schlupfregelungen sind die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich. Fahrdynamikregelungen werden umgangssprachlich auch als Schleuderschutzregelungen bezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007050820 A1 [0004]
