Titel

Innenzahnradpumpen für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Solche Innenzahnradpumpen werden anstelle von üblicherweise verwendeten Kolbenpumpen in schlupfgeregelten und/oder Fremdenergie-Fahrzeugbremsanlagen eingesetzt, und oft, wenn auch nicht unbedingt treffend, als Rückförderpumpen bezeichnet.

Stand der Technik

Innenzahnradpumpen sind bekannt. Sie weisen ein Ritzel, also ein außenver- zahntes Zahnrad auf, das exzentrisch in einem innenverzahnten Hohlrad angeordnet ist und an einer Stelle des Umfangs bzw. in einem Umfangsabschnitt mit dem Hohlrad kämmt. Durch Drehantrieb des Ritzels wird auch das Hohlrad drehend angetrieben und die Innenzahnradpumpe fördert in an sich bekannter Weise Fluid, in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage fördert sie Bremsflüssig- keit.

Dem Umfangsabschnitt gegenüber, in dem das Ritzel mit dem Hohlrad kämmt, weist die Innenzahnradpumpe einen sichelförmigen Freiraum zwischen dem Ritzel und dem Hohlrad auf, in dem ein Füllstück angeordnet ist. Das Füllstück ist normalerweise um eine Achse parallel zur Achse der Innenzahnradpumpe schwenkbar. Aufgrund der gekrümmten Form wird das Füllstück auch als Sichel, Innenzahnradpumpen mit einem solchen Füllstück werden auch als Sichelpumpen bezeichnet. An einer hohlrunden Innenseite des Füllstücks liegen Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels und an einer nach außen gekrümmten Außenseite des Füllstücks liegen Zahnköpfe des Hohlrads an. Bei angetriebener Zahnradpumpe gleiten die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und des Hohlrads an der Innen- bzw. der Außenseite des Füllstücks entlang. Das Füllstück schließt Zwischenräume zwischen den Zähnen des Ritzels und zwischen den Zähnen des Hohlrads am Umfang ab, so dass Fluidvolumina in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen des Ritzels und des Hohlrads eingeschlossen sind, die durch den Drehantrieb des Ritzels und des Hohlrads von einem Pumpeneinlass zu einem Pumpen-auslass gefördert werden. Der Pumpeneinlass bildet eine Saugseite und der Pumpenauslass eine Druckseite der Innenzahnradpumpe.

Das Patent DE 196 13 833 B4 offenbart eine derartige Innenzahnradpumpe, deren Füllstück in Umfangsrichtung geteilt ist und ein als Segmentträger bezeichnetes Innenteil und ein als Segment bezeichnetes Außenteil aufweist. Zwischen dem Innenteil und dem Außenteil angeordnete Blattfedern drücken das Innenteil und das Außenteil radial auseinander und gegen die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und des Hohlrads, um eine gute Anlage an den Zahnköpfen und damit eine gute Dichtwirkung zu erzielen, die Voraussetzung für einen hohen Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe ist. Baut die Innenzahnradpumpe bei Betrieb einen Druck auf, beaufschlagt dieser Druck einen Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Innenteil und dem Außenteil in einem druckseitigen Bereich des Füllstücks. In einem mittleren Bereich beaufschlagt ein Zwischendruck den Zwischenraum zwischen dem Innenteil und dem Außenteil des Füllstücks, in einem saugseitigen Bereich herrscht der Saugdruck der Innenzahnradpumpe im Zwischenraum zwischen dem Innenteil und dem Außenteil. Der Druckaufbau beim Betrieb der Innenzahnradpumpe drückt das Innenteil und das Außenteil des Füllstücks der bekannten Innenzahnradpumpe zusätzlich zu den Blattfedern auseinander und gegen die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und des Hohlrads, um die Dichtwirkung zu verbessern.

Die zwischen dem Innenteil und dem Außenteil des Füllstücks der bekannten Innenzahnradpumpe angeordneten Blattfedern sind quer zum Füllstück, d.h. parallel zu einer Achse der Innenzahnradpumpe angeordnet. Um einen nennenswerten Federweg zu bewirken, müssen die Blattfedern eine gewisse Länge aufweisen, der eine Mindestbreite der Innenzahnradpumpe bestimmt. Offenbarung der Erfindung

Das Füllstück der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Schenkelfeder auf, deren Schenkel in Umfangsrich- tung verlaufen, wobei es nicht auf einen Verlauf exakt in Umfangsrichtung ankommt. Die Schenkel der Schenkelfeder drücken das Füllstück nach innen gegen die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und nach außen gegen die Zahnköpfe der Zähne des Hohlrads. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass eine Schenkelfeder genügt, um das Füllstück auf einem großen Teil seiner Länge nach innen und nach außen zu beaufschlagen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine Breite der Schenkelfeder die (Mindest-) Breite der Innenzahnradpumpe bestimmt, so dass die Erfindung eine schmale Innenzahnradpumpe ermöglicht. Für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage weisen das Ritzel und das Hohlrad eine Breite von beispielsweise zirka 2 mm auf. Die Erfindung ermöglicht schmalere Innenzahnradpumpen, deren Ritzel und Hohlrad eine Breite von 1 mm oder weniger aufweisen können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist ein einfacher Zusammenbau des Füllstücks und seiner Montage in der Innenzahnradpumpe. Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe weist eine hohe Dichtheit der zwischen den Zähnen des Ritzels und des Hohlrads eingeschlossenen Volumina und einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad auf. Die Schenkelfeder der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist insbesondere eine U-förmig gebogene Blattfeder, deren Schenkel vorzugsweise in gleicher Richtung, allerdings nicht unbedingt mit gleicher Krümmung gebogen sind. Denkbar ist allerdings auch eine aus Draht gebogene oder aus Vollmaterial hergestellte Schenkelfeder. Die Aufzählung ist nicht abschließend.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung bildet die Schenkelfeder selbst das Füllstück, ihr äußerer Schenkel liegt nach außen federnd an den Zahnköpfen des Hohlrads und ihr innerer Schenkel nach innen federnd an den Zahnköpfen der Zähne des Ritzels an (Anspruch 2). Vorzugsweise ist ein Joch der Schenkelfeder einem Einlass, also einer Saugseite der Innenzahnradpumpe zugewandt. Dadurch wird eine Druckbeaufschlagung der Innenseite der Schenkelfeder von der Druckseite der Innenzahnradpumpe erreicht oder jedenfalls ermöglicht, die die Schenkel der Schenkelfeder bzw. das Füllstück nach innen und nach außen gegen die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und des Hohlrads drückt.

Gegenstand des Anspruchs 4 ist ein mehrteiliges Füllstück mit einem Innenteil und einem Außenteil, die von der zwischen ihnen angeordneten Schenkelfeder auseinander- und gegen die Zahnköpfe der Zähne des Ritzels und des Hohlrads gedrückt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen zwei Ausführungsfor- men erfindungsgemäßer Innenzahnradpumpen in Stirnansicht.

Ausführungsform der Erfindung

Die in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 ist als Hydro- oder sog. Rückförderpumpe in einer hydraulischen, eine Schlupfregelung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Sie weist ein Ritzel 2, also ein außenverzahntes Zahnrad, auf, das drehfest auf einer Pumpenwelle 3 angeordnet ist. Das Ritzel 2 ist exzentrisch in einem innenverzahnten Hohlrad 4 angeordnet, das drehbar in einem rohrförmigen Pumpengehäuse 5 aufgenommen ist, wobei das Pumpengehäuse beispielsweise auch eckig sein kann (nicht dargestellt). Gehäusedeckel sind nicht gezeichnet, damit die Innenteile der Innenzahnradpumpe 1 sichtbar sind. Das Ritzel 2 kämmt in einem Umfangsabschnitt mit dem Hohlrad 4, durch Drehantrieb des Ritzels 2 mit der Pumpenwelle 3 wird auch das Hohlrad 4 drehend angetrieben, so dass die Innenzahnradpumpe 1 in an sich bekannter Weise Fluid, im dargestellten Ausführungsbeispiel Bremsflüssigkeit, fördert. Dem Umfangsabschnitt gegenüber, in dem das Ritzel 2 mit dem Hohlrad 4 kämmt, weist die Innenzahnradpumpe 1 einen sichelförmigen Freiraum 6 zwischen dem Ritzel 2 und dem Hohlrad 4 auf. Im Bereich eines Endes des Freiraums 6 mündet eine Bohrung als Pumpeneinlass 7 achsparallel in den Freiraum 6, in etwa gegenüber mündet eine weitere Bohrung als Pumpenauslass 8 in den Freiraum 6. Der Pumpeneinlass 7 kann auch als Saugseite und der Pumpenauslass 8 als Druckseite der Innenzahnradpumpe 1 aufgefasst werden. Im Freiraum 6 ist ein Füllstück 9 angeordnet, das in Figur 1 als Schenkelfeder 10 ausgebildet ist. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Er- findung ist die Schenkelfeder 10 eine U-förmig gebogene Blattfeder, deren Joch

1 1 sich ungefähr in einer Mitte zwischen dem Pumpeneinlass 7 und dem Pumpenauslass 8 befindet. Schenkel 12, 13 der Schenkelfeder 10 sind entsprechend einem Kopfkreis 22, 23 des Hohlrads 4 bzw. des Ritzels 2 gekrümmt und erstrecken sich vom Joch 1 1 in Richtung des Pumpenauslass 8. Das Joch 1 1 der Schenkelfeder 10 ist also dem Pumpeneinlass 7 zugewandt. Die Schenkel 12, 13 liegen federnd mit Vorspannung an Zahnköpfen von Zähnen 14 des Hohlrads 4 und an Zahnköpfen von Zähnen 15 des Ritzels 2 an. Die Schenkel 12, 13 der das Füllstück 9 bildenden Schenkelfeder 10 schließen Fluidvolumina in Zwischenräumen zwischen den Zähnen 14 des Hohlrads 4 und zwischen den Zäh- nen 15 des Ritzels 2 ein, so dass ein Drehantrieb des Ritzels 2 und des Hohlrads

4 eine Fluidförderung vom Pumpeneinlass 7 zum Pumpenauslass 8 bewirkt.

Zur Lagefixierung stützt sich die das Füllstück 9 bildende Schenkelfeder 10 in Umfangsrichtung und in Richtung des Pumpeneinlass 7 an einem Widerlagerstift 16 ab, der das Gehäuse 5 achsparallel durchsetzt und in Sacklöchern in den nicht dargestellten Gehäusedeckeln oder einer nicht dargestellten Gehäusestirnwand aufgenommen ist. Zur Verbesserung der Abstützung weist der Widerlagerstift 16 eine Abflachung 17 auf, an der das Joch 1 1 der Schenkelfeder 10 anliegt. Zwischen freien Enden 18 der Schenkel 12, 13 ist die Schenkelfeder 10 offen.

Die freien Enden 18 und das offene Ende der Schenkelfeder 10 befinden sich im Bereich des Pumpenauslass 8, also der Druckseite der Innenzahnradpumpe 1. Ein Zwischenraum 21 zwischen den Schenkeln 12, 13 der Schenkelfeder 10 wird dadurch bei einem Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit beaufschlagt, die die Schenkel 12, 13 zusätzlich zur Federkraft der Schenkelfeder 10 nach außen drückt und dadurch die Anlage der Schenkel 12, 13 der Schenkelfeder 10 an den Zahnköpfen der Zähne 14 des Hohlrads 4 und der Zähne 15 des Ritzels 2 verbessert. Eine Dichtwirkung der Anlage der Schenkel 12, 13 an den Zahnköpfen der Zähne 14, 15 des Hohlrads 4 und des Ritzels 2 wird dadurch mit steigendem Förderdruck der Innenzahnradpumpe 1 verbessert. Das verbessert den Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe 1. Die Innenzahnradpumpe 1 aus Figur 2 weist wie die Innenzahnradpumpe 1 aus Figur 1 ein Ritzel 2 auf, das drehfest auf einer Pumpenwelle 3 ist und das exzentrisch in einem Hohlrad 4 angeordnet ist, mit dem es in einem Umfangsabschnitt kämmt. Aufbau und Funktion der Innenzahnradpumpe 1 aus Figur 2 stimmen insoweit mit Aufbau und Funktion der in Figur 1 dargestellten Innenzahnradpumpe 1 überein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden zur Erläuterung von Figur 2 ergänzend die Erläuterungen zu Figur 1 in Bezug genommen. Gleiche Bauteile sind in Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Im Unterschied zu Figur 1 ist in Figur 2 das Füllstück 9 mehrteilig, es weist ein Außenteil 19 und ein Innenteil 20 auf, die sich bogenförmig in Umfangsrichtung erstrecken und zwischen denen sich ein Zwischenraum 21 befindet, der ebenfalls bogenförmig in Umfangsrichtung verläuft und in dem die Schenkelfeder 10 ange- ordnet ist. Aufgrund seiner insgesamt gekrümmten Form kann das Füllstück 9 auch als Sichel bezeichnet werden, sein Innenteil 20 kann auch als Segmentträger und sein Außenteil 19 als Segment bezeichnet werden. Eine Außenseite des Außenteils 19 ist kreisbogenförmig entsprechend dem Kopfkreis 22 des Hohlrads 4 gekrümmt. Eine Innenseite des Innenteils 20 ist hohlrund entsprechend einem Kopfkreis 23 des Ritzels 2 gewölbt. Zahnköpfe der Zähne 14 des Hohlrads 4 liegen an der Außenseite des Außenteils 19 des Füllstücks 9 und Zahnköpfe der Zähne 15 des Ritzels 2 liegen an der Innenseite des Innenteils 20 des Füllstücks 9 dichtend an. Die zwischen dem Innenteil 20 und dem Außenteil 19 angeordnete Schenkelfeder 10 drückt das Innenteil 20 und das Außenteil 19 auseinander und dadurch das Außenteil 19 nach außen in dichtende Anlage an die Zahnköpfe der Zähne 14 des Hohlrads 4 und das Innenteil 20 nach innen in dichtende Anlage an die Zahnköpfe der Zähne 15 des Ritzels 2.

Um die Dichtwirkung bei steigendem Förderdruck der Innenzahnradpumpe 1 zu verbessern wird der Zwischenraum 21 zwischen dem Innenteil 20 und dem

Außenteil 19 mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit vom Pumpenauslass 8 beaufschlagt. Die Druckbeaufschlagung drückt das Innenteil 20 und das Außenteil 19 zusätzlich zur Schenkelfeder 20 auseinander und steigert die Abdichtwirkung an den Zahnköpfen der Zähne 15, 14 des Ritzels 2 und des Hohlrads 4 bei steigendem Förderdruck der Innenzahnradpumpe 1. Der volumetrische Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe 1 wird dadurch verbessert. Die Druckbeauf- schlagung erfolgt durch ein offenes Ende des Zwischenraums 21 beim Pumpenauslass 8 und/oder durch ein Druckfeld 24. Die Schenkelfeder 10 ist geringfügig schmaler als das Innenteil 20 und das Außenteil 19 des Füllstücks 9. Dadurch wirkt der Druck vom Pumpenauslass 8 auch auf ein Dichtelement 30 und ein Nachstellelement 31 , die auf einer Pumpeneinlassseite des Jochs 1 1 der Schenkelfeder im Zwischenraum 21 zwischen dem Innenteil 20 und dem Außenteil 21 des Füllstücks 19 angeordnet sind und weiter unten erläutert werden. Bei dem Druckfeld 24 handelt es sich um eine nutförmige Vertiefung in einer Axialscheibe 25. Das Druckfeld 24 erstreckt sich in Umfangsrichtung vom Pumpenauslass 8 bis in einen Längsmittelbereich des Zwischenraums 21 zwischen dem Innenteil 20 und dem Außenteil 19 des Füllstücks 9. Es sind auf beiden Seiten der Innen- zahnradpumpe 1 Axialscheiben 25 angeordnet, die an Stirnflächen des Hohlrads 4 und des Ritzels 2 abdichten. Die Axialscheiben 25 befinden sich zwischen den nicht gezeichneten Gehäusedeckeln einerseites sowie dem Hohlrad 4 und dem Ritzel 2 andererseits.

Saugseitige, dem Pumpeneinlass 7 zugewandte Stirnflächen 26 des Innenteils 20 und des Außenteils 19 sind eben und verlaufen in etwa radial. Sie liegen an der Abflachung 17 des Widerlagerstifts 16 an. Die Stirnflächen 26 befinden sich ungefähr in einer Mitte des Freiraums 6 etwas näher beim Pumpeneinlass 7 als beim Pumpenauslass 8.

Das Joch 1 1 der Schenkelfeder 10 ist auch in Figur 2 der Saugseite, d.h. dem Pumpeneinlass 7 zugewandt, das offene Ende der Schenkelfeder 10 und die freien Enden 18 der Schenkel 12, 13 der Schenkelfeder 10 sind dem Pumpenauslass 8 zugewandt.

Das Innenteil 20 und das Außenteil 19 sind an ihren saugseitigen Enden gelenkig miteinander verbunden: Zu diesem Zweck weist das Innenteil 20 eine nach außen stehende Nase 27 auf, die in eine Ausnehmung 28 auf der Innenseite des

Außenteils 19 eingreift. Das Innenteil 20 ist mit einem Stift 29 gesichert, der es nahe seinem saugseitigen Ende quer durchsetzt und der in den nicht gezeichneten Gehäusedeckeln gehalten ist. Das Innenteil 20 ist um den Stift 29 schwenkbar. Das Füllstück 9 ist im Bereich seines saugseitigen Endes mit einem Dichtelement 30 und einem Nachstellelement 31 abgedichtet. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtelement 30 einen Vierkantquerschnitt auf und liegt in der Ausnehmung 28 des Außenteils 19 ein, in die auch die Nase 27 des Innenteils 20 greift. Das Dichtelement 30 erstreckt sich quer, d.h. achsparallel durch den Freiraum 6 der Innenzahnradpumpe 1 und liegt mit seinen Stirnenden dichtend an den Axialscheiben 25 an, die dichtend an den Stirnseiten des Ritzels 2 und des Hohlrads 4 anliegen und den Freiraum 6 seitlich schließen. Außen liegt das Dichtelement 30 an einer Innenseite des Außenteils 19 und in Richtung der Saugseite der Innenzahnradpumpe 1 innen an der Nase 27 des Innenteils 20 an. Das Dichtelement 30 besteht aus einem Dichtungsmaterial mit einem sehr hohen Extrusionswiderstand. Extrusionswiderstand bedeutet der Widerstand des Dichtelements 30 gegen plastische Verformung bei Beaufschlagung mit hohem Druck, insbesondere der Widerstand gegen ein Fließen des Dichtelements 30 in einen Spalt hinein. Die Innenzahnradpumpe 1 kann einen Druck von bis zu 300 bar erzeugen, der das Dichtelement 30 beaufschlagt, diesem Druck muss das Dichtelement 30 widerstehen. Ein Elastomer hält einem solchen Druck nicht stand, deshalb besteht das Dichtelement 30 beispielsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen), dessen Elastizität jedoch begrenzt ist. Deswegen ist zusätzlich das Nachstellelement 31 vorgesehen, dessen Elastizität größer ist als die des Dichtelements 30. Das Nachstellelement 31 besteht beispielsweise aus einem Elastomer wie EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk). Das Nachstellelement 31 ist zylindrisch und radial innerhalb des Dichtelements 30 in einer Kehle (Innenecke) auf der Außenseite des Innenteils 20 am Übergang zur Nase 27 angeordnet. In diesem Bereich gibt es keine Spalte, in die das Nachstellelement 31 hineinfließen könnte. Das Nachstellelement 31 drückt das Dichtelement 30 elastisch nach außen gegen das Außenteil 19. Das Nachstellelement 31 liegt mit seinen Stirnenden dichtend an den Axialscheiben 25 und mit seinem Umfang an der Außenseite des Innenteils 20 sowie der Nase 27 an. Gemeinsam dichten das Dichtelement 30 und das Nachstellelement 31 das Füllstück 9 an seinem saugseitigen Ende seitlich zu den Axialscheiben 25 und das Innenteil 20 und das Außenteil 19 des Füllstücks 9 gegeneinander ab.