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Title:
INTERNAL GEARED WHEEL PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/016772
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an internal geared wheel pump for conveying motor fuel from a suction channel port (18) into a pressure channel (19), comprising a pump housing (1) wherein an internally toothed annular gear (5) and an externally toothed pinion gear (3) are disposed and are operated by a drive shaft (2). The pinion gear (3) is arranged eccentrically to the annular gear (5) and interacts with the annular gear (5) to generate a pump effect. One front face of the pinion gear (3) and the annular gear (5) lies on the pump housing (1) while the other front face lies on a sealing plate (13). In order to increase the life expectancy of the internal geared wheel pump, the suction channel (18) is arranged in the sealing plate (13). The sealing plate (13) can move in relation to the pump housing (1) so that the distance between the suction channel (18) and the pressure channel (19) can be altered.

Inventors:
BODZAK STANISLAW (AT)
Application Number:
PCT/DE2001/002965
Publication Date:
February 28, 2002
Filing Date:
August 03, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BODZAK STANISLAW (AT)
International Classes:
F04C2/10; F04C14/14; F04C14/24; (IPC1-7): F04C15/04
Foreign References:
US3515496A1970-06-02
US3026809A1962-03-27
DE3827573A11990-02-15
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Claims:
Ansprüche
1. Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Saugkanal (18) in einen Druckkanal (19), mit einem Pumpengehäuse (1), in dem ein innenverzahnter Zahnring (5) und ein durch eine Antriebswelle (2) angetriebenes außenverzahntes Ritzel (3) gelagert sind, wobei das Ritzel (3) exzentrisch zu dem Zahnring (5) angeordnet ist und zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring (5) zusammenwirkt, wobei das Ritzel (3) und der Zahnring (5) mit ihrer einen Stirnseite an dem Pumpengehäuse (1) und mit ihrer anderen Stirnseite an einer Dichtplatte (13) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal (18) in der Dichtplatte (13) angeordnet ist, und dass die Dichtplatte (13) relativ zu dem Pumpengehäuse (1) so bewegbar ist, dass der Abstand zwischen dem Saugkanal (18) und dem Druckkanal (19) verändert werden kann.
2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal (18) von einer länglichen Aussparung in Umfangsrichtung der Dichtplatte (13) gebildet wird, und dass die Dichtplatte (13) relativ zu dem Pumpengehäuse (1) zwischen zwei Stellen drehbar ist.
3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte (13) mit Hilfe einer Feder (14), die mit dem Pumpengehäuse (1) und mit der Dichtplatte (13) gekoppelt ist, in axialer Richtung vorgespannt ist.
4. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) in Umfangsrichtung entgegen der Antriebsrichtung der Innenzahnradpumpe vorgespannt ist.
5. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) zwei gekrümmte Schenkel (15,16) umfasst, die an dem einen Ende miteinander verbunden und mit der Dichtplatte (13) gekoppelt sind, und die an dem anderen Ende mit dem Pumpengehäuse (1) gekoppelt sind.
6. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Zahnring (5) und dem Ritzel (3) abgewandten'Seite der Dichtplatte (13) in einem bestimmten Abstand ein Stift (28) axial verschiebbar geführt ist, der mit einer weiteren Feder (29) zusammenwirkt, um einer Bewegung der Dichtplatte (13) in axialer Richtung entgegenzuwirken.
7. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal (18) mit einem Kraftstoffzulauf (36) in Verbindung steht, dessen Längsachse mit der Längsachse der Antriebswelle (2) zusammenfällt.
8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffzulauf (36) in eine Hülse (30) mündet, in der die weitere Feder (29) aufgenommen ist und in der radiale Bohrungen (31,32) zum Durchtritt von Kraftstoff angebracht sind.
9. Innenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpengehäuse ein Umgehungsvenil (22) ungebracht ist, das über eine erste axiale Bohrung (21) mit dem Saugkanal (18) und über eine zweite axiale Bohrung (20) mit dem Druckkanal (19) in Verbindung steht.
Description:
Innenzahnradpumpe Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Saugkanal in einen Druckkanal, mit einem Pumpengehäuse, in dem ein innenverzahnter Zahnring und ein durch eine Antriebswelle angetriebenes außenverzahntes Ritzel gelagert sind, wobei das Ritzel exzentrisch zu dem Zahnring angeordnet ist und zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring zusammenwirkt, wobei das Ritzel und der Zahnring mit ihrer einen Stirnseite an dem Pumpengehäuse und mit ihrer anderen Stirnseite an einer Dichtplatte anliegen.

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

Beim Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer derartigen Innenzahnradpumpe hat sich herausgestellt, dass beim Starten der Brennkraftmaschine die maximale Förderleistung der Innenzahnradpumpe erforderlich ist. Wenn die Brennkraftmaschine ihre volle Drehzahl erreicht hat, reicht eine geringere Förderleistung aus, um eine ausreichende Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine sicherzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenzahnradpumpe. der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, die bei Startdrehzahl Null-Axialspiel aufweist und deren Förderleistung nach Überschreiten der Startdrehzahl abnimmt. Dabei soll die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe kostengünstig herstellbar sein und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Die Aufgabe ist bei einer Innenzahnradpumpe zum Fördern von Krafststoff aus einem Saugkanal in einen Druckkanal, mit einem Pumpengehäuse, in dem ein innenverzahnter Zahnring und ein durch eine Antriebswelle angetriebenes außenverzahntes Ritzel gelagert sind, wobei das Ritzel exzentrisch zu dem Zahnring angeordnet ist und zum Erzeugen einer Pumpwirkung mit dem Zahnring zusammenwirkt, wobei das Ritzel und der Zahnring mit ihrer einen Stirnseite an dem Pumpengehäuse und mit ihrer anderen Stirnseite an einer Dichtplatte anliegen, dadurch gelöst, dass der Saugkanal in der Dichtplatte angeordnet ist, und dass die Dichtplatte relativ zum dem Pumpengehäuse so bewegbar ist, dass der Abstand zwischen dem Saugkanal und dem Druckkanal verändert werden kann.

Vorteile der Erfindung Wenn der Abstand zwischen dem Saugkanal und dem Druckkanal verkleinert wird, hat dies zur Folge, dass die

Förderleistung der Innenzahnradpumpe abnimmt. Das liefert den Vorteil, dass auf eine bei herkömmlichen Innenzahnradpumpen erforderliche Saugdrossel verzichtet werden kann.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal von einer länglichen Aussparung in Umfangsrichtung der Dichtplatte gebildet wird, und dass die Dichtplatte relativ zu dem Pumpengehäuse zwischen zwei Stellungen drehbar ist. Die zwei Stellungen der Dichtplatte werden durch Anschlagflächen ermöglicht, die an der Dichtplatte ausgebildet sind. Über die Wahl einer geeigneten Geometrie der länglichen Aussparung kann zudem erreicht werden, dass sich der wirksame Durchflussquerschnitt des Saugkanals beim Verdrehen ändert.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet ; dass die Dichtplatte mit Hilfe einer Feder, die mit dem Pumpengehäuse und mit der Dichtplatte gekoppelt ist, in axialer Richtung vorgespannt ist. Durch die Federvorspannung in axialer Richtung wird erreicht, dass eine Bewegung der Dichtplatte in axialer Richtung erst dann erfolgt, wenn ein bestimmter Druck im Pumpenraum überschritten wird.

Eine weitere besondere Austührungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder in Umfangsrichtung entgegen der Antriebsrichtung der Innenzahnradpumpe vorgespannt ist. Durch die Federvorspannung in Umfangsrichtung wird erreicht, dass sich die Dichtplatte erst dann verdreht, wenn eine bestimmte Drehzahl des Ritzels überschritten wird.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder zwei gekrümmte Schenkel umfasst, die an dem einen Ende miteinander

verbunden und mit der Dichtplatte gekoppelt sind, und die an dem anderen Ende mit dem Pumpengehäuse gekoppelt sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Feder wird mit einfachen Mitteln eine Vorspannung der Feder sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ermöglicht.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Zahnring und dem Ritzel abgewandten Seite der Dichtplatte in einem bestimmten Abstand ein Stift axial verschiebbar geführt ist, der mit einer weiteren Feder zusammenwirkt, um eine Bewegung der Dichtplatte in axialer Richtung entgegenzuwirken. Der Abstand zwischen der Dichtplatte und dem Stift ist dabei so gewählt, dass die Dichtplatte im Volllastbetrieb an einer Stirnseite des Stifts zur Anlage kommt. Wenn der Druck im Pumpenraum weiter ansteigt, bewegt sich die Dichtplatte weiter gegen die Vorspannkraft der weiteren Feder. Die Vorspannkraft der weiteren Feder, ihre Federrate und die Verschiebung der Dichtplatte in axialer Richtung bis zu einem Anschlag definieren den maximalen Betriebsdruck der Innenzahnradpumpe.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal mit einem Kraftstoffzulauf in Verbindung steht, dessen Längsachse mit der Längsachse der Antriebswelle zusammenfällt. Diese Bauform hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffzulauf in eine Hülse mündet, in der die weitere Feder aufgenommen ist und in der radiale Bohrungen zum Durchtritt von Kraftstoff angebracht sind. Die Hülse bildet einen Anschlag, der die axiale Bewegung der Dichtplatte begrenzt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpengehäuse ein Umgehungsventil untergebracht ist, das über eine axiale Bohrung mit dem Saugkanal und über eine zweite axiale Bohrung mit dem Druckkanal in Verbindung steht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet axial in Richtung der Längsachse der Antriebswelle der Innenzahnradpumpe. Das Umgehungsventil erlaubt, z. B. mit Hilfe einer zusätzlichen handbetätigten Pumpe, den Kraftstoff bei nicht angetriebener Innenzahnradpumpe an der selben vorbeizufördern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüche und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Zeichnung In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe im Längsschnitt ; Figur 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in Figur 1 ; Figur 3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in Figur 1 ; und Figur 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 1.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Innenzahnradpumpe umfasst ein Pumpengehäuse 1. In dem Pumpengehäuse 1 ist eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert. Mit der Antriebswelle 2 wird ein Innenzahnrad oder Ritzel 3 angetrieben, das am Ende der Antriebswelle 2 mit Hilfe eines Toleranzrings 4 angebracht ist. Das Innenzahnrad 3 befindet sich in Eingriff mit einem AuSenzahnrad 5, das auch als Zahnring bezeichnet wird. Das AuSenzahnrad 5 wird von einem Lagerring 6 umgeben, der mit Hilfe von Schrauben 7 und 8 am Pumpengehäuse 1 befestigt ist. Die Schraubenköpfe der Schrauben 7 und 8 sind mit 9 und 10 bezeichnet.

Die Antriebswelle 2 ist mit Hilfe einer Tellerfeder 12, die sich gegen eine in einer Nut der Antriebswelle 2 befestigten Seegerring 11 abstützt, von dem Innenzahnrad 3 weg nach links vorgespannt. Durch die Vorspannkraft der Tellerfeder 12 wird das Innenzahnrad 3 an dem Pumpengehäuse 1 in Anlage gehalten. An der anderen Stirnseite der Zahnräder 3 und 5 liegt eine Dichtplatte 13 an. Die Dichtplatte 13 wird mit Hilfe einer Feder 14 in Anlage an den Zahnrädern 3 und 5 gehalten. Die Feder 14 umfasst, wie in Figur 3 zu sehen ist, zwei gekrümmte Schenkel 15 und 16.

Zwei umgebogene Enden der gekrümmten Schenkel 15 und 16 sind in einem Sackloch 27 der Dichtplatte 13 aufgenommen.

Die beiden anderen Enden der Schenkel 15 und 16 sind an den Schraubenköpfen 9 und 10 und somit am Pumpengehause 1 befestigt.

In Figur 4 ist die Drehrichtung der Antriebswelle 2 durch einen Pfeil 34 angedeutet. Wenn das Innenzahnrad 3 in Richtung des Pfeils 34 angetrieben wird, wird der in einem Druckraum 17 befindliche Kraftstoff komprimiert.

Gleichzeitig wird, wie in Figur 3 zu sehen ist, Kraftstoff aus einem Saugkanal 18, der in der Dichtplatte 13 ausgespart ist, angesaugt. Der angesaugte Kraftstoff wird

in dem Druckraum 17 komprimiert und gelangt dann in einen Druckkanal 19, der, wie in Figur 3 gestrichelt angedeutet ist, in dem Pumpengehäuse 1 ausgenommen ist.

Der Saugkanal 18 und der Druckkanal 19 stehen über Verbindungsbohrungen 21 und 20 mit einem Umgehungsventil 22 in Verbindung. Wenn das federvorgespannte Rückschlagventil 22 geöffnet ist, stehen die beiden Verbindungsbohrungen 20 und 21 miteinander in Verbindung. Wenn das Umgehungsventil 22 geschlossen ist, ist die Verbindung zwischen den Verbindungsbohrungen 20 und 21 geschlossen und der Druckkanal 19 steht über die Verbindungsbohrung 20 mit einem Druckanschluss 23 in Verbindung.

Der in der Dichtplatte 13 ausgesparte Saugkanal steht mit einem Saugraum 24 in Verbindung, der von einem Gehäusedeckel 35 umgeben ist. Der Gehäusedeckel 35 ist auf das Pumpengehäue 1 aufgesetzt. In dem Gehäusedeckel 35 ist eine zentrale Kraftstoffzulaufbohrung 36 ausgespart.

Am äußeren Umfang der Dichtplatte 13 sind diametral entgegengesetzt zwei rechteckformige Ausnehmungen vorgesehen. Die beiden gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmungen bilden zusammen mit den Schraubenköpfen 9 und 10 Anschläge 25 und 26 für eine Drehbewegung der Dichtplatte 13. In der in Figur 3 dargestellten Stellung der Dichtplatte 13 befinden sich die Anschlagflächen 26 in Anlage an den Schraubenköpfen 9 und 10. Durch einen Pfeil 44 ist angedeutet, dass sich die Dichtplatte 13 mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle 2 verdreht, bis die Anschlagflächen 25 an den Schraubenköpfen 9 und 10 anliegen.

In Figur 1 sieht man, dass auf der von der Antriebswelle 2 abgewandten Seite der Dichtplatte 13 ein Stift 28 angeordnet ist. Zwischen der Dichtplatte 13 und einer

Stirnseite des Stifts 28 ist ein bestimmter Abstand vorgesehen. Der Stift 28 ist mit der Vorspannkraft einer Druckfeder 29 beaufschlagt, die in einer Hülse 30 aufgenommen ist. Außerdem ist der Stift 28 in axialer Richtung verschiebbar in der Hülse 30 geführt. Die Hülse 30 ist koaxial zu der Kraftstoffzulaufbohrung 36 im Inneren des Gehausedeckels 35 befestigt. In der Mantelfläche der Hülse 30 sind Bohrungen 31 und 32 ausgespart, um den Durchtritt von Kraftstoff von dem Kraftstoffzulauf 36 in den Saugraum 24 zu gewährleisten.

Das Innenzahnrad 3 der Pumpe ist durch die Antriebswelle 2 und den Toleranzring 4 angetrieben. Die Tellerfeder 12 hält das Innenzahnrad 3 auch entgegen einer eventuell auftretenden Axialkraft von der Antriebskupplung nach innen in Kontakt zur Planfläche des Pumpengehäuses 1. Das Pumpengehäuse 1 lagert die Antriebswelle 2, und enthält den Druckkanal 19, die Verbindungsbohrung 20 zum Druckanschluss 23 und das Umgehungsventil 22. Die Bohrung 21 verbindet das Umgehungsventil 22 mit dem Saugraum 24 der Innenzahnradpumpe und erlaubt, z. B. durch eine handbetätigte Pumpe, den Kraftstoff bei nicht angetriebener Innenzahnradpumpe an den Pumpelementen vorbeizufordern.

Das Pumpengehäuse 1 lagert mit Hilfe des Lagerrings 6 das Außenzahnrad 5. Die Dichtplatte 13 ist im Startzustand an die Zahnräder 3 und 5 spielfrei angelegt und mittels der Feder 14 leicht angedrückt. Die Kraft der Feder 14 ist für den Start der Innenzahnradpumpe so ausgelegt, dass ein ausreichender Kraftstoffdruck zur Befüllung des Niederdrucksystems gewährleistet ist.

Die zweite Funktion der Feder 14 besteht darin, die Dichtplatte 13 beim Startvorgang in einer gegen die Zahnraddrehrichtung verdrehten Position zu halten. Diese Position garantiert das Maximum an Fördermenge bei

Startdrehzahl. Die. Dichtplatte 13 ist also durch die Feder 14 gegen die Zahnraddrehrichtung an den Anschlag 26 gedrückt, ausgebildet als Schraubenkopf 10. Die Platte 13 hat mit dem Lagerring 6 keinen Kontakt, was durch ein Spiel von etwa 0,01 mm erreicht wird.

Wenn die Drehzahl steigt und der Durchfluss durch den Saugkanal 18 die Leerlaufmenge erreicht, verdreht sich die Platte 13, bis die gegenüberliegende Anschlagfläche 25 sich an den Schraubenkopf 10 anlegt. Das bewirkt eine Begrenzung der Fördermenge bei steigender Drehzahl. Es ist somit keine Saugdrosselung der Pumpe notwendig, wodurch die Kavitationsneigung verringert wird. Im Volllastbetrieb legt sich die Dichtplatte 13 an den Stift 28 an. Wenn der Druck im Druckraum 17 einen Grenzwert erreicht, bewegt sich die Platte 13 weiter nach rechts und drückt über den Stift 28 auf die Feder 29.