Beschreibung
Titel
Verfahren zur Kreistrennungsprüfung einer Doppelzahnradpumpe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kreistrennungsprüfung einer Doppelzahnradpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Mit„Kreistrennungsprüfung" ist eine Prüfung der Dichtigkeit zwischen den beiden Zahnradpumpen der Doppelzahnradpumpe bzw. eine Prüfung auf Leckage von der einen zur anderen Zahnradpumpe gemeint. Das Wort„Kreistrennungsprüfung" stammt von der (möglichen) Verwendung der Doppelzahnradpumpe in einer hydraulischen, schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage, in der jede der beiden Zahnradpumpen einem Bremskreis zugeordnet ist, die hydraulisch voneinander getrennt sind und sein müssen. Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 054 808 A1 offenbart eine Doppelinnenzahnradpumpe mit zwei gleichachsig nebeneinander angeordneten Innenzahn- radpumpen, die eine gemeinsame Pumpenwelle zu ihrem Antrieb aufweisen. Die beiden Innenzahnradpumpen sind in einem Pumpengehäuse angeordnet. Die
Pumpenwelle ist drehbar durch eine Trennwand geführt, die zwischen den beiden Innenzahnradpumpen im Pumpengehäuse angeordnet ist und die beiden Innenzahnradpumpen voneinander trennt. Bei der bekannten Doppelinnenzahnradpumpe ist die Trennwand ein eigenes, in das Pumpengehäuse eingesetztes Bauteil, das auch als Teil des Pumpengehäuses aufgefasst werden kann. Möglich ist auch eine mit dem Pumpengehäuse oder einem Teil des Pumpengehäuses einstückige Ausbildung der Trennwand.
In der Trennwand ist die Pumpenwelle mit zwei axial beabstandeten Dichtungen abgedichtet. Ein Leckagekanal, der zwischen den beiden Dichtungen mündet,
leitet etwaige Leckage bei Undichtigkeit einer oder beider Dichtungen zu einem Pumpeneinlass einer der beiden Innenzahnradpumpen ab.
Die bekannte Doppelinnenzahnradpumpe ist für eine hydraulische Zweikreisfahr- zeugbremsanlage mit einer Schlupfregelung wie ABS, ASR, ESP und/oder FDR vorgesehen. Jede der beiden Innenzahnradpumpen ist hydraulisch in einem der beiden Bremskreise angeordnet. Aus Gründen der Funktionssicherheit ist eine sog. Kreistrennung zwingend notwendig.„Kreistrennung" bedeutet eine hydraulische Trennung der beiden Bremskreise. Die Kreistrennung kann in der Doppe- linnenzahnradpumpe aufgehoben werden, wenn durch Undichtigkeit die beiden
Innenzahnradpumpen hydraulisch miteinander verbunden werden, was unbedingt zu vermeiden ist. Durch die beiden Dichtungen, die die Pumpenwelle in der Trennwand des Pumpengehäuses der Doppelinnenzahnradpumpe abdichten ist die Kreistrennung gewährleistet, wenn zumindest eine der beiden Dichtungen dichtet.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht vor, eine der beiden Zahnradpumpen einer Doppelzahnradpumpe mit Druck zu beaufschlagen und den Druck in mindestens einer der beiden Zahnradpumpen zu prüfen. Das Wort„in" gibt nicht den Messort an, sondern welcher Druck geprüft wird, nämlich der in mindestens einer der beiden Zahnradpumpen herrschende Druck. Ein Drucksensor kann sich ausserhalb der Zahnradpumpe befinden. Die Druckbeaufschlagung kann mit der Zahnradpumpe selbst oder in anderer Weise erfolgen. Geprüft werden kann ob in der anderen Zahnradpumpe der Druck ansteigt, was ein klares Indiz für eine Undichtigkeit der Abdichtung zwischen den beiden Zahnradpumpen ist. Die Druckprüfung kann in oder außerhalb der Zahnradpumpe, also beispielsweise auch mit einem ohnehin vorhandenen Drucksen- sor in dem Bremskreis erfolgen, dem die Zahnradpumpe zugeordnet ist. Zweckmäßigerweise wird die Zahnradpumpe beispielsweise durch Schließen von (Magnet-) Ventilen hydraulisch vom Bremskreis getrennt, damit eine Leckage zwischen den beiden Zahnradpumpen zu einem Druckanstieg in der an sich nicht druckbeaufschlagten Zahnradpumpe führt. Bei einer Messung im Bremskreis ist dieser durch Schließen von Ventilen so abzusperren, dass ein Druckanstieg erfolgt.
Zur Kreistrennungsprüfung kann der Druck auch in oder an der Zahnradpumpe gemessen werden, die druckbeaufschlagt wird. Beispielsweise werden Ventile des Bremskreises, in dem die Zahnradpumpe angeordnet ist, geschlossen, so dass ein Hydraulikdruck nicht entweichen kann, und es wird vor oder nach dem Schließen der Ventile ein Druck aufgebaut. Fällt der Druck, ist das ein Hinweis auf eine Leckage zwischen den Zahnradpumpen oder eventuell auch an anderer Stelle. Zur Kreistrennungsprüfung ist auch die Messung einer Druckanstiegsgeschwindigkeit und/oder ein erreichbares Druckniveau möglich. Abweichungen von Normalwerten, insbesondere ein langsamerer Druckaufbau oder ein niedriges erreichbares Druckniveau weisen auf eine Undichtigkeit hin. Die Aufzählung der Prüfungsmöglichkeiten ist nicht abschließend.
Die Erfindung ermöglicht eine einfache und preisgünstige Möglichkeit der Kreistrennungsprüfung bei der Verwendung einer Doppelzahnradpumpe in einer hydraulischen Zweikreisfahrzeugbremsanlage. Bauliche Maßnahmen sind normalerweise nicht erforderlich. Die Erfindung erlaubt die Verwendung einer Doppelzahnradpumpe, bei der die Durchführung der Pumpenwelle durch die Trennwand mit nur einer Dichtung abgedichtet ist; eine zweite Dichtung kann entfallen. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit der Erkennung einer Undichtigkeit.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Die Erfindung ist für Doppel-Zahnradpumpen allgemein anwendbar, die eine gemeinsame Pumpenwelle aufweisen, die drehbar und abgedichtet durch eine Trennwand hindurch geht, also für (Außen-) Zahnradpumpen ebenso wie für In- nenzahnradpumpen. Die Erfindung sieht insbesondere die kompaktere Bauform einer Doppel-Innenzahnradpumpe mit zwei Innenzahnradpumpen vor (Anspruch 2). Die Erfindung ist grundsätzlich auch für Mehrfach-Zahnradpumpen mit mehr als zwei Zahnradpumpen anwendbar. Der Begriff „Doppelzahnradpumpe" ist verallgemeinernd auch im Sinne einer Mehrfach-Zahnradpumpe zu verstehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Achsschnitt einer Doppel-Innenzahnradpumpe;
und
Figur 2 einen hydraulischen Schaltplan einer Zweikreisfahrzeugbremsan- läge.
Ausführungsform der Erfindung
Die in Figur 1 dargestellte Doppel-Innenzahnradpumpe 1 gemäß der Erfindung weist zwei Innenzahnradpumpen 2, 2' auf, die hydraulisch voneinander getrennt sind und eine gemeinsame Pumpenwelle 3 zu ihrem Antrieb aufweisen. Die Innenzahnradpumpen 2, 2' sind als Hydropumpen für die beiden Bremskreise einer in Figur 2 dargestellten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, die eine Schlupfregelung (ABS, ASR, ESP, FDR) aufweist. Solche Hydropumpen werden auch als Rückförderpumpen bezeichnet und sind üblicherweise als Kol- benpumpen ausgebildet und nicht wie hier als Innenzahnradpumpen 2, 2'. Die
Erfindung ist in gleicher Weise auch für (Außen-) Zahnradpumpen anwendbar. Die beiden Innenzahnradpumpen 2, 2' sind in zueinander parallelen Radialebenen zur Pumpenwelle 3 und mit axialem Abstand voneinander angeordnet, zwischen ihnen befindet sich eine Trennwand 14 zur räumlichen und hydraulischen Trennung der Innenzahnradpumpen 2, 2'. Die Pumpenwelle 3 geht durch ein
Durchgangsloch 4 der Trennwand 14 hindurch und ist dort mit einem Dichtring 5 abgedichtet. Beide Innenzahnradpumpen 2, 2' weisen Ritzel 6, 6' auf, die auch als (Außen-) Zahnräder bezeichnet werden können. Die Ritzel 6, 6' sind drehfest auf der Pumpenwelle 3 befestigt und aufgrund der gemeinsamen Pumpenwelle 3 koaxial zueinander. Die Ritzel 6, 6' sind umschlossen von Hohlrädern 7, 7', die exzentrisch zur Pumpenwelle 3 und zu den Ritzeln 4, 4' angeordnet sind und an einer Stelle bzw. in einem Bereich eines Umfangs mit den Ritzeln 6, 6' kämen. In der Ausführungsform weisen die Hohlräder 7, 7' eine entgegengesetzte Exzentrizität auf, also einen Versatz in Umfangsrichtung von 180°.
Die beiden Innenzahnradpumpen 2, 2' sind in einem durchmessergestuften Sackloch 8 eines Pumpengehäuses 9 angeordnet, das mit einem Gehäusedeckel 10 verschlossen ist. Die Hohlräder 6, 6' sind im Pumpengehäuse 9 bzw. im Gehäusedeckel 10 drehbar aufgenommen. Die Pumpenwelle 3 ist beiderseits der Innenzahnradpumpen 2, 2' mit Lagern 1 1 , 1 1 ' drehbar im Pumpengehäuse 9 und im Gehäusedeckel 10 gelagert. In einer Stufe des Sacklochs 8 im Pumpenge-
häuse 9 ist die Trennwand 14 angeordnet. In der Ausführungsform der Erfindung wird das Pumpengehäuse 9 von einem Hydraulikblock der Schlupfregelung der in Figur 2 dargestellten Fahrzeugbremsanlage gebildet. Solche Hydraulikblöcke für schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlagen sind an sich bekannt, in sie sind außer der Doppel-Innenzahnradpumpe 1 weitere hydraulische Bauteile wie Magnetventile, Rückschlagventile und Hydrospeicher eingesetzt und durch Bohrungen zu hydraulischen Schaltungen miteinander verbunden. Der Hydraulikblock ist hydraulisch an einen Hauptbremszylinder angeschlossen und an den Hydraulikblock sind Radbremsen hydraulisch angeschlossen. Die Erfindung ist allerdings auch für Doppel-Innenzahnradpumpen oder allgemein für Doppel-
Zahnradpumpen anwendbar, die ein eigenes Pumpengehäuse aufweisen.
Zwischen den Ritzeln 6, 6' und den Hohlrädern 7, 7' der beiden Innenzahnrad- pumpen 2, 2' sind Sichelkörper 12, 12' auf Stiften 13, 13' schwenkbar angeord- net, die sich der Stelle gegenüber befinden, an der die Ritzel 6, 6' und die Hohlräder 7, 7' kämmen. Die Sichelkörper 12, 12' erstrecken sich ein begrenztes Stück in Umfangsrichtung, an ihrem Innenumfang streifen Zahnköpfe von Zähnen der Ritzel 4, 4' und an ihrem Außenumfang Köpfe von Zähnen der Hohlräder 7, 7' entlang. Die Sichelkörper 12, 12' schließen Zwischenräume zwischen den Zähnen der Ritzel 6, 6' und der Hohlräder 7, 7' am Umfang um ein Pumpen von
Bremsflüssigkeit oder allgemein einer Flüssigkeit oder eines Fluids zu ermöglichen. Die Innenzahnradpumpen 2, 2' sind also sog. Sichelpumpen, wobei die Erfindung nicht auf diese Bauform beschränkt ist, sondern beispielsweise auch Zahnringpumpen aufweisen kann (nicht dargestellt).
Die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 15 ist als Zweikreisbremsanlage mit zwei Bremskreisen I, II ausgebildet, die an einen Hauptbremszylinder 16 angeschlossen sind. Jeder Bremskreis I, II ist über ein Trennventil 17 an den Hauptbremszylinder 16 an- geschlossen. Die Trennventile 17 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene
2/2 -Wege-Magnetventile. Den Trennventilen 17 ist jeweils ein vom Hauptbremszylinder 16 zu Radbremsen 18 durchströmbares Rückschlagventil 20 hydraulisch parallel geschaltet. An das Trennventil 17 jedes Bremskreis I, II sind die Radbremsen 18 über Bremsdruckaufbauventile 21 angeschlossen. Die Brems- druckaufbauventile 21 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2 -Wege-
Magnetventile. Ihnen sind Rückschlagventile 22 parallel geschaltet, die von den Radbremsen 18 in Richtung zum Hauptbremszylinder 16 durchströmbar sind.
An jede Radbremse 18 ist ein Bremsdruckabsenkventil 23 angeschlossen, die gemeinsam an eine Saugseite bzw. einen Pumpeneinlass einer Hydropumpe angeschlossen sind, die auch als Rückförderpumpe bezeichnet wird. Die Hydro- pumpen sind die Innenzahnradpumpen 2, 2' der Doppel-Innenzahnradpumpe 1 aus Figur 1 . Die Bremsdruckabsenkventile 23 sind als in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet. Eine Druckseite bzw. ein Pumpenauslass der Innenzahnradpumpen 2, 2' ist zwischen den Bremsdruckaufbauventilen 21 und den Trennventilen 17 angeschlossen, d. h. der Pumpenauslass der Innenzahnradpumpen 2, 2' ist über die Bremsdruckaufbauventile 21 mit den Radbremsen 18 und über das Trennventil 17 mit dem Hauptbremszylinder 16 verbunden. Die Bremsdruckaufbauventile 21 und die Bremsdruckabsenkventile 23 sind wegen der besseren Steuer- und Regelbarkeit Proportionalventile.
Jeder der beiden Bremskreise I, II weist eine Innenzahnradpumpe 2, 2' auf, die gemeinsam über die Pumpenwelle 3 mit einem Pumpenmotor 24 (Elektromotor) antreibbar sind. Die Pumpeneinlässe der Innenzahnradpumpen 2, 2' sind an die Bremsdruckabsenkventile 23 angeschlossen. Auf der Einlassseite der Innenzahnradpumpen 2, 2' sind Hydrospeicher 25 zur Aufnahme und Zwischenspei- cherung von Bremsflüssigkeit vorhanden, die durch Öffnen der Bremsdruckabsenkventile 23 während einer Schlupfregelung aus den Radbremsen 18 ausströmt.
Die Bremsdruckaufbauventile 21 und die Bremsdruckabsenkventile 23 bilden Radbremsdruckmodulationsventilanordnungen, mit denen bei angetriebenen Innenzahnradpumpen 2, 2' eine radindividuelle Bremsdruckregelung zur Schlupfregelung in an sich bekannter und hier nicht zu erläuternder Weise möglich ist. Die Trennventile 17 können bei einer Schlupfregelung geschlossen werden, d.h. die Fahrzeugbremsanlage 15 wird hydraulisch vom Hauptbremszylinder 16 getrennt.
Zu einem schnellen Druckaufbau bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder 16 weist die Fahrzeugbremsanlage 15 in jedem Bremskreis I, II ein Ansaugventil 29 auf, durch das der Pumpeneinlass der Innenzahnradpumpe 2, 2' mit dem Hauptbremszylinder 16 verbindbar ist. Die Ansaugventile 29 sind als in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet.
Die Bremsdruckaufbauventile 21 , die Bremsdruckabsenkventile 23, die Trennventile 17, die Ansaugventile 29 und die Innenzahnradpumpen 2, 2', die mit dem Pumpenmotor 24 antreibbar sind, sind Bestandteil einer Schlupfregelung 26 (Blockierschutzregelung ABS, Antriebsschlupfregelung ASR, Fahrdynamikregelung FDR, ESP) der Fahrzeugbremsanlage 15. Mit der Schlupfregelung 26, d.h. mit den Innenzahnradpumpen 2, 2', lässt sich ein Radbremsdruck in den Radbremsen 18 auch bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder 16 erzeugen und mit den Bremsdruckaufbauventilen 21 und den Bremsdruckabsenkventilen 23 radindividuell regeln.
Die Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher und die Doppel- Innenzahnradpumpe 1 mit den Innenzahnradpumpen 2, 2' sind in einen nicht dargestellten Hydraulikblock eingebaut und durch den Hydraulikblock hydraulisch miteinander verschaltet. Der Hydraulikblock ist an den Hauptbremszylinder 16 und an den Hydraulikblock 16 sind die Radbremsen 18 hydraulisch angeschlossen.
Eine Bremsbetätigung erfolgt in herkömmlicher Weise per Muskelkraft durch Niedertreten eines (Fuß-) Bremspedals 27, bei einer Handbremse wäre ein (Hand-) Bremshebel zu ziehen. Die Funktion der Schlupfregelung 26 ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Aus Sicherheitsgründen ist wichtig eine hydraulische Trennung der beiden Bremskreise I, II, weil nur eine zuverlässige hydraulische Trennung die Funktion eines Bremskreis I, II sicher stellt wenn der andere Bremskreis II, I ausfällt, beispielsweise wegen einer Undichtigkeit in dem anderen Bremskreis II, I kein Druckaufbau möglich ist. Wichtig für die hydraulische Trennung der beiden Bremskreise I, II, die sog. Kreistrennung, ist die hydraulische Trennung der beiden Innenzahnradpumpen 2, 2' der Doppel- Innenzahnradpumpe 1 , die an der Durchführung der Pumpenwelle 3 durch die Trennwand 14 durch den Dichtring 5 gegeneinander abgedichtet sind.
Die Dichtigkeit der Abdichtung der Durchführung der Pumpenwelle 3 durch die Trennwand 14 muss deswegen prüfbar sein. Erfindungsgemäß wird dazu eine der beiden Innenzahnradpumpen 2, 2' hydraulisch mit Druck beaufschlagt und der Druck in der druckbeaufschlagten Innenzahnradpumpe 2, 2' und/oder in der anderen Innenzahnradpumpe 2', 2 geprüft. Gemessen und geprüft wird beispielsweise der Verlauf des Druckaufbaus, beispielsweise die Zeit bis zum Erreichen eines bestimmten Drucks oder es wird der maximal aufbaubare Druck geprüft. Die Messwerte werden mit Sollwerten verglichen, die die Innenzahnrad- pumpe 2, 2' bei dichter Abdichtung der Durchführung der Pumpenwelle 3 durch die Trennwand 14 und intakter Kreistrennung der Fahrzeugbremsanlage 15 aufweist. Eine Abweichung, insbesondere ein verlangsamter Druckaufbau oder eine erniedrigter Maximalruck sind ein Hinweis auf eine Undichtigkeit. Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit ist, den Druck in der nicht druckbeaufschlagten In- nenzahnradpumpe 2', 2 zu messen. Ein auch geringer Druckaufbau in der anderen an sich nicht druckbeaufschlagten Innenzahnradpumpe 2', 2 bei Druckaufbau in der einen Innenzahnradpumpe 2, 2' weist auf eine Undichtigkeit der Abdichtung der Durchführung der Pumpenwelle 3 durch die Trennwand 14 oder auch eine Aufhebung der hydraulischen Trennung der beiden Bremskreise I, II an an- derer Stelle der Doppel-Innenzahnradpumpe 1 oder der Fahrzeugbremsanlage
15 hin.
Der Druckaufbau kann mit der Innenzahnradpumpe 2, 2' selbst erfolgen, indem sie mit dem Pumpenmotor 24 angetrieben wird. Zum Druckaufbau wird das Trennventil 17 und damit der Pumpenauslass der druckbeaufschlagten Innenzahnradpumpe 2, 2' geschlossen, das Trennventil 17 der anderen Innenzahnradpumpe 2', 2 bleibt offen, damit dort kein Druckaufbau erfolgt. Die Bremsdruckabsenkventile 23 bleiben geschlossen, so dass auch dort der Pumpenauslass geschlossen ist. Wenigstens ein Bremsdruckaufbauventil 21 kann geöffnet bleiben, damit der Druck in der Innenzahnradpumpe 2, 2' mit einem Radbremsdrucksensor 19 messbar ist, der an jede Radbremse 18 angeschlossen ist. Durch Schließen beider Bremsdruckaufbauventile 21 kann die Innenzahnradpumpe 2, 2' unmittelbar an ihrem Pumpenauslass geschlossen werden, was das Messergebnis verbessert, jedoch eine Messung des Drucks in der Innenzahnradpum- pe 2, 2' mit den Radbremsdrucksensoren 19 ausschließt. Zum Bremsdruckauf-
bau saugt die Innenzahnradpumpe 2, 2' Bremsflüssigkeit aus dem Hydrospeicher 25 an ihrem Pumpeneinlass oder durch Öffnen des Ansaugventils 29 aus dem Hauptbremszylinder 16 an.
An der anderen Innenzahnradpumpe 2', 2 bleibt das Trennventil 17 während des Druckaufbaus in der einen Innenzahnradpumpe 2, 2' geöffnet, damit in der anderen Innenzahnradpumpe 2', 2 kein Druckaufbau erfolgt. Erst nachdem der Druck in der einen Innenzahnradpumpe 2, 2' aufgebaut worden ist, wird das Trennventil 17 der anderen Innenzahnradpumpe 2', 2 geschlossen, so dass ein etwaiger Druckaufbau, der durch eine Undichtigkeit des Dichtrings 5 der Doppel- Innenzahnradpumpe 1 verursacht ist, mit einem der Radbremsdrucksensoren 19 messbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat u. a. den Vorteil, dass es mit den vorhandenen Komponenten der Fahrzeugbremsanlage 15 durchführbar ist und keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden müssen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie eine Abdichtung der Durchführung der Pumpenwelle 3 durch die Trennwand 14 mit einem Dichtring 5 ermöglicht, weil eine etwaige Undichtigkeit feststellbar ist. Ansonsten wäre eine doppelte Abdichtung an dieser Stelle notwendig um die Kreistrennung, d.h. die hydraulische Trennung der beiden Bremskreise I, II, zu gewährleisten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als Kreistrennungsprüfung bezeichnet werden, weil es eine Prüfung, ob die beiden Bremskreise I, II der Fahrzeugbremsanlage 15 hydraulisch voneinander getrennt sind, ermöglicht.