DE102019118697A1

DE102019118697A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE102019118697A1
Application number: DE102019118697.8A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber
Original assignee: Ipgate AG
Current assignee: Ipgate AG
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-01-14
Also published as: DE112020003261A5; WO2021005155A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe (Z) in Form einer Innenzahnradpumpe oder einer Zahnringpumpe bzw. Geratorpumpe, mit einem über eine Antriebswelle (1) angetriebenen inneren Zahnrad (2) und einem Innenzahnkranz (3), wobei die Achse (2a) des inneren Zahnrades (2) koaxial zur Achse (3a) des Innenzahnkranzes (3) angeordnet ist, und dass das innere Zahnrad (2) und der Innenzahnkranz (3) in axialer Richtung zwischen zwei Gehäuseteilen (7.1, 7.1b, 7.2) angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile (7.1, 7.1b, 7.2) direkt oder über mindestens ein dazwischen angeordnetes Teil (4), insbesondere in Form eines Rings, stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder dass die Gehäuseteile (7.1, 7.1a, 7.2) mittels mindestens einem elastischen und/oder federnden Teil (41) gegeneinander gedrückt werden.

Description

Stand der Technik
Zahnradpumpen oder Zahnringpumpen sind weit verbreitet für mittlere bis hohe Fördermengen. Im Druckbereich ist die Zahnradpumpe infolge der vielen Spaltabdichtungen beschränkt, teilweise werden auch Stufenpumpen eingesetzt, bei denen die Druckbelastung pro Pumpe kleiner wird. Zahnradpumpen werden meist für Anwendungen von einem Druck von bis zu 300bar eingesetzt.
Meist werden Zahnradpumpen von Elektromotoren angetrieben. Hierbei ist es weit verbreitet, eine Reihenschaltung vorzusehen, d.h. Elektromotor und Pumpe getrennt auszubilden wobei auch eine gemeinsame Antriebswelle, wie in DE 102017106927 A mit einer Kupplung offenbart, einzusetzen. Dies erfordert viel Einbauraum, was insbesondere bei Anwendung in einem Aggregat mit eingeschränktem Raumangebot, wie zum Beispiel bei einem integrierten Bremssystem oder einer Getriebesteuerung, nachteilig ist. Weiterhin ist bei dieser Anordnung die Motorachse mit der Pumpenwelle ohne Kupplung starr verbunden, was extrem kleine Toleranzen oder Verspannungen in der Lagerung zur Folge hat. Weiterhin ist die Pumpe im Pumpengehäuse mit vielen Teilen gelagert, die kleine Toleranzen erfordern, um die leckölrelevanten Spalte klein zu halten.
DE 2015017074 zeigt eine Pumpe mit getrennter Antriebswelle für die Pumpe und ebenso vielen Teilen, deren Toleranzen klein und damit fertigungskostenhoch sind. Zur Reduzierung der axialen Spalte sind hier zusätzlich Druckausgleichsplatten vorgesehen.
DE 102012212686 zeigt ebenfalls eine getrennte Antriebswelle für die Pumpe mit Gleitlagerung. Auch hier bestimmen das axiale Spiel 4 Teile, dessen Toleranzen aufeinander abgestimmt werden müssen, in der Regel durch aufwendige Paarung der Teile.
Aus WO 01/42069 ist eine klein bauende Motorpumpeneinheit vorbekannt, bei der die Pumpe im Wesentlichen innerhalb des Läufers bzw. dem Rotor angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist jedoch die Baugröße der Pumpe auf die Rotorgröße beschränkt und die Motorlagerung und der Anordnung des Motorwinkelsensors aufwendig.
Aus DE 4113373 ist eine Kraftstoffpumpe für niedriges Druckniveau kleiner 10 bar bekannt, mit Lagerung der Pumpe in einer Art Flansch, jedoch ohne Verbindung zu einem Hydraulikblock mit Steuerventilen. Zusätzlich liegt Saug- und Druckanschluss nicht zusammen im Lagerflansch. Der Motor wird von dem zu pumpenden Medium umströmt, was einen Einsatz der Pumpe als Hochdruckpumpe verhindert.
Der Aufbau einer Zahnradpumpe wird zusätzlich dadurch erschwert und komplex, wenn diese auf zwei Hydraulikkreise wirken soll, wie in WO 2012/103925 , DE 102014212538 und DE 102014117189 offenbart.
Wie eingangs erwähnt ist der Druckbereich und auch Wirkungsgrad abhängig von der Anzahl der abzudichtenden Dichtungsflächen, welche abhängig sind u.a. von dem Spiel zwischen den Zähnen der ineinandergreifenden Zahnräder sowie dem Spiel bzw. Abstand zwischen der Gehäuseinnenwandung und den daran entlangleitenden Zahnspitzen. Auch kommt es auf die Dichtigkeit zwischen den Zahnrädern und den axial angrenzenden Gehäusewandungen an. Je größer der axiale Spalt zwischen Gehäuse und Zahnrad, desto geringer ist die Leistung und der mögliche maximal erzielbare Druck.
Nennenswerte Kosten entstehen zudem durch die Lagerung der sich drehenden Teile. Dies ist z.B. problematisch, wenn Motor und Pumpe getrennt ausgebildet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zahnradpumpe derart weiter zu entwickeln, dass sie weniger komplex ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße mit einer Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Zahnradpumpen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Zahnradpumpen zeichnen sich vorteilhaft durch wenige Teile mit kleinen notwendigen Toleranzen aus. Zudem kann die erfindungsgemäße Zahnradpumpe als eine, insbesondere verschlossene, Baueinheit hergestellt und in den verschiedensten Aggregaten problemlos und leicht integriert bzw. verbaut werden.
Durch eine entsprechende Gestaltung der Lagerung des inneren Zahnrades insbesondere auf der Antriebswelle, des Innenzahnkranzes sowie des evtl. notwendigen Außenringes müssen nur wenig Abmessungen mit kleinen Toleranzen versehen werden. Optimal muss nur eine Toleranz berücksichtigt werden. Die vorgenannten Teile bilden vorzugsweise eine Baueinheit, welche in ein Gehäuse oder eine Ausnehmung eines Gehäuseteils eingebaut werden kann. Zusätzlich sind die restlichen Teile wie inneres Zahnrad, Innenzahnkranz und sofern benötigt die Sichel in der Formgebung so zu gestalten, dass sie mittels Flachschleifen oder z.B. Kaltfließpressen mit kleinen Toleranzen sehr kostengünstig herstellbar sind.
Weiter ist es durch entsprechende Konstruktionsgestaltung möglich, dass der Außenring mit den Außenscheiben bzw. die Außenscheibe mit einem topfförmigen Teil, welches das innere Zahnrad und den Innenzahnkranz aufnimmt miteinander verschweißt werden. Auf eine stoffschlüssige Verbindung kann dann verzichtet werden, wenn die Elemente der Zahnradpumpe in axialer Richtung mittels eines elastischen Teils, wie z.B. eines Rings aus elastischem Material oder einer Feder, zusammengedrückt werden. Hierbei sind entsprechende Kräfte auszuüben, damit die Zahnradpumpe bei den zu erzeugenden Drücken entsprechend dicht ist.
Hierzu ist es notwendig, dass das Innenrad mit einem Keil oder Stift über die Antriebswelle angetrieben wird. Vorzugsweise dient die Zahnradpumpe zur Lagerung der Antriebswelle. So kann die Antriebswelle ganz oder nur zum Teil durch die Zahnradpumpe gelagert sein.
Weiterhin kann die Zahnradpumpe innerhalb des Antriebsgehäuses in dessen Lagerflansch oder einem getrennten Gehäuse angeordnet bzw. montiert werden.
Der Anbau des Antriebsgehäuses mit der darin angeordneten Zahnradpumpe kann an einem Hydraulikblock mit zusätzlichen hydraulischen Komponenten, wie Ventilen, und an einem Elektronikgehäuse oder direkt ohne Hydraulikblock an dem Elektronikgehäuse erfolgen. Damit sind auch die elektrischen Verbindungen zwischen dem Elektronikgehäuse und dem Antrieb bzw. der Zahnradpumpe, insbesondere für die Statorwicklung und den Motorsensor einfach zu gestalten.
Die Zahnradpumpe kann sowohl eine 1-stufige, als auch eine mehrstufige, insbesondere zwei-stufige Zahnradpumpe ausgebildet sein. Eine zweistufige zahnradpumpe kann durch eine Reihenschaltung von zwei einstufigen Zahnradpumpen gebildet sein. Damit ist eine kompakte Baueinheit mit geringem Einbauvolumen möglich.
Die Zahnradpumpe kann entweder eine Innenzahnradpumpe oder eine Zahnringpumpe, welche auch Geratorpumpe genannt wird, sein.
Es sind verschiedene mögliche Ausführungsformen denkbar. Nachfolgend werden einige mögliche Ausführungsformen kurz beschrieben. Diese Aufzählung ist jedoch nicht abschließend. Allen Ausführungsformen ist gemein, dass die Zahnradpumpe ein über eine Antriebswelle angetriebenes inneres Zahnrad und einen Innenzahnkranz aufweist, wobei die Achse des inneren Zahnrades koaxial zur Achse des Innenzahnkranzes angeordnet ist, und dass in axialer Richtung zumindest an einer Seite neben dem inneren Zahnrad und dem Innenzahnkranz eine Außenscheibe angeordnet ist.
In einer ersten möglichen Ausführungsform ist die Zahnradpumpe als Innenzahnradpumpe oder als Zahnringpumpe ausgebildet, wobei der Innenzahnkranz von einem äußeren Teil, z.B. in Form eines Ringes, umfasst ist, wobei die mindestens eine Außenscheibe mit dem äußeren Teil stoffschlüssig verbunden ist.
In einer zweiten möglichen Ausführungsform ist die Zahnradpumpe als Zahnringpumpe ausgebildet, wobei die mindestens eine Außenscheibe mit dem Innenzahnkranz stoffschlüssig verbunden ist.
Unter einer stoffschlüssigen Verbindung wird dabei im Sinne der Erfindung eine Schweiß-, Löt- oder Klebverbindung verstanden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe in Form einer Innenzahnradpumpe oder Zahnringpumpe, weist diese ein über eine Antriebswelle angetriebenes inneres Zahnrad und einen Innenzahnkranz auf, wobei in axialer Richtung zumindest an einer Seite neben dem inneren Zahnrad und dem Innenzahnkranz eine Außenscheibe angeordnet ist. Im eingebauten Zustand der Zahnradpumpe erzeugt dabei mindestens ein elastisches und/oder federndes Teil, insbesondere in Form eines Ringes aus elastischem Material, in axialer Richtung eine Kraft auf eine Außenscheibe und/oder ein das innere Zahnrad und den Innenzahnkranz aufnehmendes topfförmiges Teil. Dabei kann das Teil in einer in der flachen äußeren Seite angeordneten kreisförmigen Nut einer Außenscheibe und/oder einer Nut des topfförmigen Teils einliegen und sich an einer Seitenfläche eines angrenzenden Teils, wie z.B. dem Gehäuse eines Hydraulikblocks, abstützen.
Für alle vorgenannten Ausführungsformen gilt, dass das äußere Teil eine Hülse, ein topfförmiges Teil, ein Lager, insbesondere in Form eines Rollen- oder Kugellager, oder eine Wandung, insbesondere eines Gehäuseflansches mit einer Ausnehmung ist.
Besonders bevorzugt bilden die Antriebswelle, das innere Zahnrad, der Innenzahnkranz, sowie die zwei Außenscheiben bzw. die eine Außenscheibe und das topfförmige Teil einen Verbund bzw. eine Baueinheit. Sofern die Zahnradpumpe noch einen Außenring und/oder ein Radiallager für den Innenzahnkranz aufweist, gehören diese Teile ebenfalls noch zu der Baueinheit bzw. dem Modul dazu.
Um eine stoffschlüssige Verbindung von zwei Teilen miteinander zu realisieren wobei diese den Einbau bzw. Zusammenbau der Zahnradpumpe nicht stört, sind vorteilhaft Fasen und/oder Rücksprünge in der Radialen Außenwandung der entsprechenden Teile vorzusehen. Dabei sind die Rasen bzw. Rücksprünge der miteinander zu verbindenden Teile zueinander korrespondieren, d.h. an den sich gegenüberliegenden Rändern der Teile vorzusehen. Insbesondere können diese umlaufen ausgebildet sein. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenzahnrad (2) kippbar zur Antriebswelle (1) angeordnet, insbesondere mittels einer elastischen und/oder flexiblen Verbindung mit der Antriebswelle (1) gekoppelt ist.
Bevorzugt kann das innere Zahnrad kippbar zur Antriebswelle gelagert sein, so dass Toleranzen und Spiel zwischen Antriebswelle und innerem Zahnrad bzw. dem Innenzahnkranz ausgeglichen werden können. Auch kann zwischen dem Zahnrad und der Antriebswelle ein Teil aus elastischem und/oder flexiblem Material zum Toleranz- und Spielausglich angeordnet sein.
Figurenliste
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen verschiedene mögliche Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:

1: eine erste mögliche Ausführungsform einer Zahnradpumpe einer erfindungsgemäßen Druckversorgungseinrichtung, wobei die Zahnradpumpe als 1-stufige Zahnradpumpe ausgebildet ist, und die Antriebswelle u.a. über das innere Zahnrad der Zahnradpumpe gelagert ist;
1a: einen Schnitt durch die Innenzahnradpumpe gemäß 1;
1b: einen Schnitt durch den Bereich der Zahnradpumpe gemäß 1, in dem die feststehenden äußeren Teile der Zahnradpumpe miteinander verschweißt sind;
1c: eine leicht abgewandelte Ausführungsform der Zahnradpumpe gegenüber der in 1a gezeigten Ausführungsform mit geschlitzter Sichel und deren Lagerung über einen Bolzen;
2: eine Ausführungsform der Zahnradpumpe mit einem Kugellager zwischen Innenzahnkranz und äußerem Ring, wobei die Antriebswelle in der Zahnradpumpe ebenfalls über das innere Zahnrad gelagert ist;
3: eine Ausführungsform, bei der die Antriebswelle mittels Wälzlager in der Zahnradpumpe gelagert ist;
4: eine Motorlagerung sowohl im Antriebsgehäuse als auch in der Zahnradpumpe, wobei das erste Lager mit magnetischer Verspannung ausgebildet ist und das zweite Lager in der Zahnradpumpe angeordnet ist;
4a: eine Motorlagerung mit beiden Lagern in der Zahnradpumpe;
5: eine Montagevorrichtung für eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe.

Die 1 und 1a zeigen eine mögliche Ausführungsform einer Innenzahnradpumpe mit Antriebswelle 1, innerem Zahnrad 2, Innenzahnkranz 3, Führungsteil in Form einer Sichel 5, wobei letztere über den Bolzen 6 mit den Außenscheiben 7.1 und 7.2 verbunden und damit fixiert ist. Die vorgenannten Teile sind in die beiden Außenscheiben 7.1 und 7.2 zusammen mit dem Außenring 4 eingebettet, wobei der Außenring 4 mit den beiden Außenscheiben 7.1 und 7.2 durch Schweißung LS miteinander verbunden ist, was vergrößert in 1b dargestellt ist. Die beiden Außenscheiben 7.1 und 7.2 bilden zusammen mit dem Außenring 4 das Pumpengehäuse ZG der Zahnradpumpe Z, welches in der Ausnehmung 18b der Wandung 18 gelagert ist. Die Wandung 18 bildet dabei einen Flansch an dem bzw. mit dem das Antriebsgehäuse an dem Hydraulikgehäuse befestigbar ist.
In 1b ist dargestellt, dass der Außendurchmesser der für die Verschweißung LS vorgesehenen Bereiche 7.1a, 7.2a und 4a der Außenscheiben 7.1, 7.2 und des Außenrings 4 kleiner als der größte Außendurchmesser D_A der Teile, damit die Montage in die Ausnehmung 18b, welche mittels einer Bohrung ausgebildet sein kann, nicht durch die Schweißnaht LS behindert wird. Die Montage und Justierung dieser Teile wird in 6 beschrieben.
Entscheidend für die Verluste durch Leckfluß ist der Spalt bzw. das Spiel zwischen dem drehenden inneren Zahnrad 2 und dem Innenzahnkranz 3 zum Zahnradpumpengehäuse ZG, was durch die Außenscheiben 7.1 und 7.2 und vor allem durch den Außenring 4 gebildet ist. Durch Flachschleifen lassen sich die Scheiben 7.1, 7.2 und der Außenring 4 sehr genau fertigen, sodass kleine Spalt- oder Spielmaße möglich sind.
Das innere Zahnrad 2 ist auf der Antriebswelle 1 durch den kurzen Bund 11 geführt. Dies hat den Vorteil, dass kleine Winkeltoleranzen zwischen Zahnrad 2 und Welle 1 nicht zu einem Klemmen des Zahnrades 2 im Gehäuse ZG führen. Das Drehmoment zum Zahnrad 2 wird über einen Mitnehmer 10 übertragen. Dieses Drehmoment wird auch vom Arretierungsbolzen 9 auf die Wandung bzw. den Flansch 18 übertragen. Stirnseitig wirken sowohl Saug- als auch Druckanschlüsse mit Dichtungen, welche mit dem Hydraulikgehäuse HCU verbunden sind.
Die Außenscheibe 7.2 ist mit einer Dichtung 14 zum Hydraulikgehäuse HCU versehen. Zusätzlich wirken die Wellendichtungen 13.1 und 13.2. Die Antriebswelle 1 besitzt noch einen Wellenzapfen 8, welcher zur Montage des Pumpengehäuses ZG, s. 6, benötigt wird. Zur Reduzierung der Reibung infolge der Druckkräfte auf den Innenzahnkranz 3 kann zwischen diesem und dem Außenring 4 ein Wälzlager, Nadel- oder Kugellager 17a, siehe 2, eingebaut werden.
Die 1a zeigt die Zahnradpumpe Z im Schnitt. Eine wichtige Rolle für die Dichtungsfunktion kommt der sogenannten Sichel 5 zu, welche hier einteilig mit Mittenlagerung 6 ausgeführt ist. Hierbei wirken auf die Sichel 5 die Druckkräfte der umschlossenen Flächen. Die Sichel 5 ist hier auf einem Zapfen 6 mittig gelagert, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. In der 1a sind auch die Anschlüsse für das Ansaugen S und der Druckausgang mit Druck P mit Drehrichtung eingezeichnet. Selbstverständlich ändert sich die Strömungsrichtung, sobald das Zahnrad 2 in die andere Richtung dreht, wodurch die Ansaugseite S zum Druckausgang P und umgekehrt wird.
Wie in 1c dargestellt, ist es auch möglich, die Sichel 5 durch eine beidseitige Fixierung 6a, 6b ohne Welle mit Ausgleichsfeder zweiteilig auszugestalten, wodurch sich eine noch bessere Dichtfunktion ergibt. Hierbei kann der Druckausgleich durch Aussparungen auf der Sichel 5 und auch axial zu den Außenscheiben 7.1 und 7.2 optimiert werden.
Es kann auch anstelle der Innenzahnradpumpe eine Zahnringpumpe eingesetzt werden, welche keine Sichel und einen feststehenden Innenzahnkranz aufweist. Das innere Zahnrad ist dabei auf einem von der Antriebswelle angetriebenem Exzenter außermittig gelagert und rollt in dem feststehenden Innenzahnkranz ab. Als Verzahnung wird eine Trochoidenverzahnung bevorzugt. Das Lecköl muss über Leckflußkanal zu S abgeleitet werden, um die Dichtungen zu entlasten.
Die 2 zeigt denselben Aufbau der Zahnradpumpe Z gemäß 1, mit dem Unterschied einer beidseitigen Gleitlagerung 16 der Antriebswelle 1 in den beiden Außenscheiben 7.1 und 7.2. Damit entfällt die getrennte Motorlagerung, wie sie z.B. in den 6 und 6a dargestellt sind. Die Leckölkanäle 15 sind hier modifiziert.
Die 3 zeigt ebenfalls den ähnlichen Aufbau der Druckversorgungseinrichtung gemäß der 1 und 2, mit dem Unterschied des Einsatzes von Wälzlager 17 zur Minimierung der Lagerreibung. Zudem sind die Außenscheibe 7.1 und der Außenring 4 durch das Teil 7.1b ersetzt, welches topfförmig ist und das innere Zahnrad 2 sowie den Innenzahnkranz 3 aufnimmt. Bei dieser Ausbildung ist lediglich eine Schweißnaht LS erforderlich, welche das Teil 7.1b und die Außenscheibe 7.2 stoffschlüssig verbindet.
Die 4 zeigt eine Darstellung der gesamten Baueinheit bestehend aus Motor 22, Pumpe Z, HCU und ECU, welche in der Lage ist, die Druckregelung und Steuerung für Systeme wie z.B. Bremse, Getriebe usw. auszuüben. Hierbei soll im Wesentlichen die Kombination Motor mit Pumpe dargestellt werden. Im Lagerflansch 18 ist, wie in den 1 bis 3 gezeigt, die Pumpe angeordnet oder in einem separaten Pumpengehäuse 40, wie es in der oberen Bildhälfte dargestellt ist an HCU oder ECU befestigt. In 4 ist die einfachste Version entsprechend 1 gezeigt, welche ein zusätzliches Motorlager 20 benötigt, in welchem die Welle 1 gelagert ist. Der Motor setzt sich wie üblich zusammen aus Rotor 21, welcher über den Mitnehmer 10a mit der Welle 1 verbunden ist. Der Rotor 21 wird über einen Permanentmagneten im Gehäuse 30 durch seine Kraft axial vorgespannt. Dies ist eine Lösung für den Motorhersteller, welcher Motor mit Gehäuse 22 und Stator und Wicklung 23 fertigt, prüft und an den Systemlieferanten zuliefert. Hierbei wird der Motor ohne Pumpe mit einer Hilfswelle geprüft. Danach wird bei Ausbau der Welle der Rotor durch die axiale Magnetkraft zentriert, so dass anschließend bei der Endmontage die Welle 1 mit dem Rotor zusammengebaut werden kann. Das Antriebsgehäuse muss hier zusätzlich mit dem Flansch 18 bei 25a - in der unteren Bildhälfte dargestellt - zusammengefügt und befestigt werden, z. B. mit Federn, welche segmentförmig über drei Verbindungen aufgesteckt werden. Hierbei ist auch eine Gehäusedichtung 31 notwendig. Die Befestigung kann durch Verstemmen, bei 25 von Motorflansch mit HCU oder ECU, siehe obere Bildhälfte 28, erfolgen. Hier ist die Version Pumpe mit Pumpengehäuse dargestellt. Der Motor ist hier als bürstenloser Motor dargestellt, der einen Motorsensor für die Kommutierung und Steuerung der Volumenförderung der Pumpe braucht. Dieser Motorsensor ist entfernt vom Antriebsgehäuse 22 angeordnet, wobei eine Sensorwelle 26, welche an der Antriebswelle 1 angeordnet bzw. befestigt ist, ein Sensortarget 27 trägt. Dieses Target 27 wirkt auf das Sensorelement 28, welches auf der Leiterplatte der ECU angeordnet ist. Die Wicklung ist über Kontaktschienen 24 mit der ECU verbunden.
Der Motor mit Lagerflansch 18 kann direkt mit dem Hydraulikgehäuse HCU, welches Ventile oder sonstige hydraulische Komponenten beinhaltet, mit der Pumpe verbunden werden. Wenn dies nicht der Fall ist, so bietet sich eine Verbindung des Antriebsgehäuses 22, 18 direkt mit dem Gehäuse der ECU an.
Es ist ebenso möglich, die Zahnradpumpe Z in einem Pumpengehäuse 40 anzuordnen, welches direkt mit Hydraulikgehäuse HCU verbunden wird, wie es in 4 in der oberen Hälfte der Antriebswelle 1 dargestellt ist. Vor dem Zusammenbau von Pumpengehäuse 40 und Hydraulikgehäuse HCU bzw. Pumpengehäuse 40 und ECU wird zunächst die Zahnradpumpe Z im Pumpengehäuse 40 integriert bzw. montiert, wobei anschließend der Rotor 21 auf die Welle 1 aufgepresst und anschließend mit dem Lager 20 zusammengebaut wird. Hierbei kann die Zugkraft des Magneten 30 zusätzlich auf den Rotor 21 und das Lager 20 wirken, womit das Lager wie ein Vierpunktlager wirkt. Damit ist das Motorgehäuse 22 mit der Zahnradpumpe Z und deren Pumpengehäuse 40 verbunden und kann im nächsten Schritt mit dem Hydraulikgehäuse HCU bzw. dem Elektronikgehäuse ECU verbunden werden. Dazu wird die Befestigungsschraube 41 verwendet. Die Welle 1 ist zuvor in den Außenscheiben 7.1 und 7.2 zentriert, so dass das Pumpengehäuse 40 vor der Verschraubung mit dem Hydraulikgehäuse HCU bzw. dem Elektronikgehäuse ECU mit der Welle 1 zentriert ist.
Die Druckversorgungseinrichtung gemäß 4a verwendet eine 2-stufige Pumpe mit langer Gleit- oder Wälzlagerung entsprechend 2 und 3, welche keine getrennte Motorlagerung erfordert. Dementsprechend ist der Motoraufbau mit Gehäuse vereinfacht. Der Rotor 21 sitzt mit Mitnehmer 10a auf der Motorwelle und ist axial mit dem Sicherungsring verbunden. Das Pumpengehäuse ragt hier etwas in die HCU hinein.
Die 5 zeigt die Montagevorrichtung zum Schweißen der Scheiben 7.1 und 7.2 zusammen mit Außenring 4. Hierzu wird eine Hülse 37 über die Antriebswelle geschoben und mit dem Sicherungsring axial fixiert. Danach werden über die Zentrierhülse 35 die Scheiben 7.1, 7.2 und Außenring zentriert. Auf der Gegenseite werden mit der Mutter 34 über die Montagescheibe 33 die Scheiben 7.1, 7.2 mit dem Außenring axial zusammengespannt. Nach Entfernung der Zentrierhülse kann dann vorzugsweise lasergeschweißt LS werden. Hierzu wird die Hülse drehbar eingespannt. Wie 1b zeigt, ist der Durchmesser der Schweißung kleiner, so dass die spätere Montage in den Flansch nicht behindert wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
1b: Ende der Antriebswelle
2: Innenrad (Zahnring)
3: Innenzahnkranz
4: Außenring
5: Führungsteil (Sichel)
5a: 2-teilige Sichel
5b: Ausgleichsfeder
6: Fixierung der Sichel
6a: Fixierung alternativ
7.1: Außenscheibe 1
7.2: Außenscheibe 2
8: Gewindezapfen
9: Verdrehsicherung
10: Mitnehmer
10a: Mitnehmer zum Rotor
11: Führungsband
12: Wellen
13.1: Dichtung
13.2: Dichtung
14: Dichtung Außenscheibe
15: Leckflußkanal
16: Gleitlager
17: Wälzlager
17a: Wälzlager
18: Wandung des Antriebsgehäuses, welche als erstes Gehäuseteil des Motorgehäuses, insbesondere als Lagerflansch oder Seitenwandung, ausgebildet ist
18b: Ausnehmung in der Seitenwandung
18f: fensterartige Ausnehmung für Antriebswelle
18k: Kanal
19: Mittelscheibe
20: Motorlager
21: Rotor
21a: Stator
22: Motorgehäuse
23: Motorwicklung
24: Motorkontaktierung
25: Gehäusebefestigung
25a: alternative Gehäusebefestigung
26: Sensorwelle
27: Target
28: Sensorelement auf Leiterplatte
29: Sicherungsring
30: Gehäuse mit Magnet
31: Gehäusedichtung
32: Bürstengleichstrommotor
33: Montagescheibe
34: Mutter
35: Zentrierhülse
36: Momentenabstützung
37: Hülse
38: Sicherungsring
39: Wälzlager
40: Pumpengehäuse
41: Befestigungsschraube
45: Seitenwandung des Hydraulikgehäuses
46: Ausnehmung in der Seitenwandung 46 des Hydraulikgehäuses
48: Kanal für elektrische Leitungen
B: Axiale Breite des inneren Zahnrades 2
D: Dichtung
S: Sauganschluss mit Dichtung
P: Druckanschluss mit Dichtung
LS: Laserschweißung
HCU: Hydraulikblock
HCU_S1,: dem Antriebsgehäuse zugewandte Seite des Hydraulikgehäuses
HCU_S2: dem Elektronikgehäuse zugewandte Seite des Hydraulikgehäuses
ECU: elektronische Steuereinheit
Sa, Pa: Mündungsöffnungen der Kanäle S und P
Z: Zahnradpumpe
ZG: Zahnradpumpengehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017106927 A [0002]
DE 2015017074 [0003]
DE 102012212686 [0004]
WO 0142069 [0005]
DE 4113373 [0006]
WO 2012/103925 [0007]
DE 102014212538 [0007]
DE 102014117189 [0007]

Claims

Zahnradpumpe (Z) in Form einer Innenzahnradpumpe oder einer Zahnringpumpe bzw. Geratorpumpe, mit einem über eine Antriebswelle (1) angetriebenen inneren Zahnrad (2) und einem Innenzahnkranz (3), wobei die Achse (2a) des inneren Zahnrades (2) koaxial zur Achse (3a) des Innenzahnkranzes (3) angeordnet ist, und dass das innere Zahnrad (2) und der Innenzahnkranz (3) in axialer Richtung zwischen zwei Gehäuseteilen (7.1, 7.1b, 7.2) angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile (7.1, 7.1b, 7.2) direkt oder über mindestens ein dazwischen angeordnetes Teil (4), insbesondere in Form eines Rings, stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder dass die Gehäuseteile (7.1, 7.1a, 7.2) mittels mindestens einem elastischen und/oder federnden Teil (41) gegeneinander gedrückt werden.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zumindest an einer Seite neben dem inneren Zahnrad (2) und dem Innenzahnkranz (3) eine Außenscheibe (7.1, 7.2) angeordnet ist, welche ein Gehäuseteil der Zahnradpumpe (Z) bildet, wobei a) bei Ausbildung der Zahnradpumpe (Z) als Innenzahnradpumpe der Innenzahnkranz (3) von einem äußeren Teil (4) umfasst ist, wobei die mindestens eine Außenscheibe (7.1, 7.2) mit dem äußeren Teil (4) stoffschlüssig verbunden ist, oder dass b) bei Ausbildung der Zahnradpumpe (Z) als Zahnringpumpe entweder - der Innenzahnkranz (3) von einem äußeren Teil (4) umfasst ist, wobei dann die mindestens eine Außenscheibe (7.1, 7.2) mit dem äußeren Teil (4) stoffschlüssig verbunden ist oder aber - der Innenzahnkranz (3) selbst mit der mindestens einen Außenscheibe (7.1, 7.2) stoffschlüssig verbunden ist.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweiß-, Löt- oder Klebverbindung ist.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zumindest an einer Seite neben dem inneren Zahnrad (2) und dem Innenzahnkranz (3) eine Außenscheibe (7.1, 7.2) angeordnet ist, wobei im eingebauten Zustand der Zahnradpumpe (Z) mindestens ein elastisches und/oder federndes Teil (41), insbesondere in Form eines Ringes, in axialer Richtung eine Kraft (Fa) auf eine Außenscheibe (7.1, 7.2) und/oder ein das innere Zahnrad (2) und den Innenzahnkranz (3) aufnehmendes topfförmiges Teil (7.1b) ausübt.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (41) in einer in der flachen äußeren Seite (7.2a) angeordneten kreisförmigen Nut (7.2a) einer Außenscheibe (7.2) oder einer Nut (7.1bn) des topfförmigen Teils (7.1b) einliegt und sich an einer Seitenfläche eines angrenzenden Teils (46) abstützt.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teil (4) ein Ring, eine Hülse, ein topfförmiges Teil (7.1b) oder ein Lager (17a) ist.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund aus Antriebswelle (1), dem inneren Zahnrad (2) und dem Innenzahnkranz (3), sowie den Gehäuseteilen (7.1, 7.1b, 7.2) und sofern benötigt dem äußeren Teil (4) eine Baueinheit bzw. ein Modul bilden.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund in einer Hülse, einer zylindrischen Ausnehmung (18b) eines Teils, insbesondere in Form einer Gehäusewandung (18) eines Motors, eines Motorflansches, einem Pumpengehäuse (40) und/oder eines Gehäuses (HCU) für Hydraulikaggregate, angeordnet ist.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zu beiden Seiten des inneren Zahnrades (2) und des Innenzahnkranzes (3) jeweils eine Scheibe (7.1, 7.2) angeordnet ist.
Zahnradpumpe (Z) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheiben (7.1, 7.2) und der Innenzahnkranz (3) bzw. der Außenring (4) gleich große Außendurchmesser aufweisen.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die angrenzenden äußeren radialen Randbereiche (7.1a, 7.2a, 3a) der beiden Scheiben (7.1, 7.2) und des Innenzahnkranzes (3) bzw. des äußeren Teils (4) miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt, sind.
Zahnradpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein äußerer radialer Randbereich (7.1a, 7.2a, 3a, 4a) durch eine Fase gebildet ist, welche insbesondere zum Verschweißen oder Verlöten dient.
Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe eine Innenzahnradpumpe ist, bei der zwischen dem inneren Zahnrad (2) und dem Innenzahnkranz (3) ein Dichtungselement (5), insbesondere in Form einer Sichel, angeordnet ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichel (5) verschieblich in der Zahnradpumpe (Z), insbesondere zwischen zwei Lagerteilen bzw. Fixierungen (6, 6a), gelagert ist.
Zahnradpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichel (5) ein- oder zweiteilig (5a, 5b) ausgebildet ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichel (5) mittels eines Verstellmechanismus (6, 6a), insbesondere in Form einer Feder oder eines verdrehbaren Teils (5b), insbesondere in Form eines Exzenters, welcher als Stift ausgebildet ist, relativ zum Innenzahnrad (2) verstellbar bzw. arretierbar ist.
Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichel (5), insbesondere deren Anlagefläche zum inneren Zahnrad (2), und/oder die Zähne des inneren Zahnrades (2) an ihren äußeren radialen Enden, Vertiefungen, insbesondere in Form von Rillen, welche sich insbesondere in Umfangsrichtung erstrecken, zum Druckausgleich aufweisen.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Zahnringpumpe ein von einer Antriebswelle (1) angetriebenes und um eine Achse (A1) verdrehbar gelagertes Teil (42) aufweist, wobei die Drehachse (A2) des inneren Zahnrads (2) exzentrisch zur Achse (A1) angeordnet ist.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenzahnrad (2) kippbar zur Antriebswelle (1) angeordnet, insbesondere mittels einer elastischen und/oder flexiblen Verbindung mit der Antriebswelle (1) gekoppelt ist.
Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenzahnrad (2) eine maximale axiale Breite (B) aufweist, wobei die axiale Länge der Anlagefläche, mit der das Innenzahnrad (2) an der Antriebswelle (1) anliegt, kürzer ist als die maximale axiale Breite (B) ist und/oder dass zwischen dem Zahnrad (2) und der Antriebswelle (1) ein Teil aus elastischem und/oder flexiblem Material zum Toleranzausglich angeordnet ist.
Druckversorgungseinrichtung mit einem in einem Antriebsgehäuse (18, 22) angeordneten elektromotorischen Antrieb (21, 21a) mit einem Stator (21a) und einem Rotor (21), sowie einer von dem Antrieb (21, 21a) angetriebenen Zahnradpumpe (Z) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Druckversorgungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Zahnrad (2) der Zahnradpumpe (Z) direkt oder über eine Kupplung und/oder ein Getriebe mit dem Rotor (21) gekoppelt ist, wobei eine Wandung (18) zwischen dem Rotor (21) und dem Zahnrad (2) angeordnet ist, und dass mindestens eine Dichtung (13.1) zwischen Rotor (21) und Zahnrad (2) angeordnet ist, derart, dass der Rotor (21) ein trockenlaufender Rotor (21) ist, der nicht von dem vom Zahnrad (2) gefördertem Medium umströmt und/oder umgeben ist.
Druckversorgungseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (18, 22) eine Seitenwandung (18a, 40) aufweist, an der die Zahnradpumpe (Z) angeordnet ist oder in der, insbesondere in einer Ausnehmung (18b), die Zahnradpumpe (Z) zumindest teilweise oder ganz einliegt.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (21, 21a) an einem Hydraulikgehäuse (HCU) mit mindestens einem darin angeordneten Ventil und/oder Hydraulikleitungen bzw. -kanälen anliegt oder mit diesem eine Einheit bildet
Druckversorgungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (Z) in der Ausnehmung (18b) der Seitenwandung (18) oder in einem, insbesondere topfförmigen, Pumpengehäuse (40), welches insbesondere an dem Hydraulikgehäuse (HCU) befestigt ist, einliegt oder sowohl in der Ausnehmung (18b) der Seitenwandung (18) oder in einem Pumpengehäuse (40) als auch in einer Ausnehmung (45) des Hydraulikgehäuses (HCU), wobei die Öffnungen der Ausnehmungen (18b, 41) zueinander zugewandt sind, einliegt.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18b) hin zum Hydraulikgehäuse (HCU) geöffnet ist, insbesondere topfförmig ausgebildet ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dichtung (D, 31a) in der Seitenwandung (18) und/oder in einer mit der Seitenwandung (18) korrespondierenden ersten Hydraulikgehäuseseitenwandung (46) angeordnet ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (2) mittels einer kraftschlüssigen Verbindung oder mittels eines Formschlusses, welcher insbesondere mittels eines Stifts oder Kerbverzahnung gebildet ist, mit der Antriebswelle (1) drehfest verbunden ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (Z) eine Innenzahnradpumpe mit, insbesondere festangeordneter, Sichel (5), eine Außenzahnradpumpe oder eine Zahnringpumpe ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenzahnradpumpe (Z) zusätzlich zum Zahnrad (2), welches als inneres Zahnrad ausgebildet ist, noch einen äußeren Innenzahnkranz (3) sowie eine Sichel (5) aufweist, wobei der Rotor (21) mit dem inneren Zahnrad (2) mittels einer Antriebswelle (1) direkt, über eine Kupplung und/oder über ein Getriebe gekuppelt ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Antriebswelle (1) entweder a) im Antriebsgehäuse (22) einerseits, sowie in der Zahnradpumpe (Z) und/oder im Hydraulikgehäuse (HCU) andererseits oder b) nur in der Zahnradpumpe (Z) oder c) im Hydraulikgehäuse (HCU) und im Antriebsgehäuse (22) oder d) in der Zahnradpumpe (Z) und im Hydraulikgehäuse (HCU) abstützt bzw. mittels geeigneter Lager, insbesondere Radiallager und/oder Axiallager, gelagert ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit dem Rotor (21) drehfest verbunden ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (18) eine fensterartige Öffnung (18f), insbesondere in Form einer Bohrung, aufweist, durch die sich die Antriebswelle (1) hindurch erstreckt, wobei eine die Antriebswelle (1) umfassende Ringdichtung (13.1) zur Abdichtung der fensterartigen Öffnung (18f) dient.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (18) oder das erste Gehäuseteil (18) als Lagerflansch ausgebildet ist, und mittels Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben, am Hydraulikgehäuse (HCU) befestigt bzw. befestigbar ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass an der der ersten Hydraulikgehäuseseite (HCU_S1) gegenüberliegenden Seite (HCU_S2) des Hydraulikgehäuses (HCU) eine Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) mit ihrem Gehäuse (ECU_G) angeordnet ist.
Druckversorgungseinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) oder ein daran angeordnetes Teil (26) sich in das Hydraulikgehäuse (HCU) hinein erstreckt, insbesondere bis zu dessen gegenüberliegender Seite (HCU_S2), oder das Hydraulikgehäuse (HCU) ganz durchgreift.
Druckversorgungseinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) oder ein daran angeordnetes Teil (26) ein Target (27) trägt.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenzahnrad (2) eine maximale axiale Breite (B) aufweist, wobei die axiale Länge der Anlagefläche, mit der das Innenzahnrad (2) an der Antriebswelle (1) anliegt, kürzer ist als die maximale axiale Breite (B) und/oder das Innenzahnrad (2) kippbar auf der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (24) des elektrischen Antriebes (21, 23) durch einen Kanal (18f) der Seitenwandung (18) und einen Kanal (48) des Hydraulikgehäuses (HCU) hindurchgeführt sind.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit ihrem zweiten Ende (1b) im zweiten Gehäuse (22) gelagert ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (Z) in axialer Richtung ganz oder zum Teil neben dem Rotor (21) angeordnet ist.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenzahnrad (2), das topfförmige Teil (7.1b) und/oder eine Lagerplatte (7.1, 7.2) Lager für die Antriebswelle (1) bildet.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckversorgungseinrichtung als Druckquelle für ein Bremssystem und/oder ein Getriebe dient.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektromotoren und zahnradpumpen (Z) in einem Antriebsgehäuse angeordnet sind.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckversorgungseinrichtungen zu einem Modul bzw. Baueinheit zusammengefasst sind.
Druckversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager, insbesondere in Form eines Kugel- oder Wälzlagers, zwischen der radialen Außenwandung des Innenzahnkranzes (3) und dem den Innenzahnkranz (3) umfassenden äußeren Ring (4) bzw. der zylindrischen Innenwandung des topfförmigen Teils (40) vorgesehen sein, um die Reibung möglichst klein zu halten.
Bremssystem oder Getriebe mit einer Druckversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 46 oder mit einer Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20.