DE102009028449A1

DE102009028449A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE102009028449A1
Application number: DE200910028449
Authority: DE
Inventors: Alexander Fuchs; Marco Hoeher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-02-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe (26), insbesondere Kraftstoffpumpe, mit mindestens zwei Zahnrädern (48, 50), welche in einem mit einem Deckel (60) verschließbaren Gehäuse (44) angeordnet sind und miteinander kämmen. Dabei wird Kraftstoff von einem Saugbereich (66) zu einem Druckbereich (64) gefördert, wobei ein erstes Zahnrad (48) von außen antreibbar ist und das mindestens zweite Zahnrad (50) von dem ersten Zahnrad (48) antreibbar ist. Der Deckel (60) weist an einer Innenseite eine Nut (62) auf, die den Druckbereich (64) mit einem Lager (51) mindestens eines der Zahnräder (48, 50) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere Kraftstoffpumpe, mit mindestens zwei Zahnrädern, welche in einem mit einem Deckel verschließbaren Gehäuse angeordnet sind und miteinander kämmen. Dabei wird Kraftstoff von einem Saugbereich zu einem Druckbereich gefördert, wobei ein erstes Zahnrad von außen antreibbar ist und das mindestens zweite Zahnrad von dem ersten Zahnrad angetrieben wird.
Stand der Technik
Der Saugbereich ist üblicherweise beim Betrieb der Zahnradpumpe als Vorförderpumpe in einem Kraftstoffsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kraftstofftank verbunden, der Druckbereich ist mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbunden. Dabei können zusätzlich Kraftstofffilter und Drosseln in der Leitung angeordnet sein.
Eine Zahnradpumpe der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 33 21 380 C2 bekannt. Bei dieser selbstschmierenden Zahnradpumpe kämmen zwei in einem Gehäuse nebeneinander angeordnete Zahnräder miteinander, die jeweils auf einer Welle befestigt sind. Die Wellen wiederum sind drehbar im Gehäuse der Pumpe gelagert. Während des Betriebs gelangt das selbstschmierende Fördermedium seitlich in die Lagerelemente und schmiert diese. Die Schmiermittelmenge ist dabei von einem Spiel, insbesondere einem Axialspiel, der beteiligten Bauteile, sowie von einer Leckagemenge abhängig. Dabei kann eine Schmiermittelversorgung bei hoher Belastung nicht mehr ausreichend sein.
Ähnlich gestaltete Zahnradpumpen zeigen die US 3,171,359 , die JP 2000064967 A , die JP 9144667 A und die GB 1,013,158 .
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Problemstellung wird vorgeschlagen, dass die Zahnräder auf einem feststehenden Lagerstummel drehbar gelagert sind und ein Deckel der Zahnradpumpe an einer Innenseite eine Nut aufweist, die den Druckbereich der Pumpe mit einem Bereich eines Lagerelements und/oder der Stirnseite des oder der Lagerstummel mindestens eines der Zahnräder verbindet. Dabei kann die Nut geradlinig verlaufen. Die Nut im Deckel zu realisieren ist sehr einfach und damit kostengünstig. Die Nut ist dabei so dimensioniert, dass genügend schmierfähiges Fördermittel alle Lagerbereiche des Zahnrades erreicht. Bevorzugt ist dabei der Einsatz der Erfindung in einer Diesel-Brennkraftmaschine, also mit Diesel-Kraftstoff als schmierfähiges Fördermittel.
Der im Druckbereich der Pumpe herrschende Druck sorgt für eine zügige Förderung von schmierfähigem Kraftstoff durch die erfindungsgemäße Nut zu den Lagerstellen der Zahnräder. Damit wird der Verschleiß reduziert und die Lebensdauer der Zahnradpumpe erhöht.
Bei Verwendung einer drehbaren Lagerwelle für das Zahnrad kann der betroffene Bereich zwischen der Lagerwelle und dem Gehäuse liegen, wo Reibung entsteht. Der Deckel wird bevorzugt mit dem Gehäuse verschraubt, so dass das Gehäuse dicht verschlossen ist und bei Bedarf wieder geöffnet werden kann.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft dann einsetzbar, wenn die Nut den Druckbereich mit dem Lager des zweiten Zahnrads verbindet, welches auf einem Lagerstummel drehbar gelagert ist. Der Lagerstummel selbst ist nicht drehbar, so dass zwischen Lagerstummel und zweitem Zahnrad ein Gleitlager vorhanden ist. Erfindungsgemäß wird das Gleitlager durch die Nut ausreichend mit schmierfähigem Kraftstoff versorgt, so dass auch bei hoher Belastung die Belastbarkeit des Lagers erheblich verbessert und der Verschleiß erheblich reduziert wird.
Möglich ist bei der Erfindung, dass der Lagerstummel Teil des Gehäuses ist oder dass der Lagerstummel Teil des Deckels ist. In beiden Fällen wird das zweite Zahnrad auf den Lagerstummel aufgesetzt, so dass das Zahnrad drehbar gelagert ist. Die ist eine sehr preisgünstige Lösung zum Einbau und zur Lagerung des zweiten Zahnrades.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Nut in den Deckel gefräst ist. Alternativ hierzu kann die Nut auch bei der Herstellung des Deckels mitgegossen sein. Beide Varianten sind sehr kostengünstig in der Herstellung und verursachen keinen Zusatzaufwand während der Montage der Zahnradpumpe.
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoff Einspritzvorrichtung;
2 eine Detailansicht einer Zahnradpumpe aus 1 in einem Längsschnitt;
3 eine Draufsicht auf einen Deckel der Zahnradpumpe aus 1 oder 2; und
4 ein Schnitt A-A durch die Zahnradpumpe mit Deckel aus 3.
1 zeigt das Umfeld der Erfindung. 1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für ein Kraftfahrzeug, das für ein sog. Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine 12 ausgelegt ist. Zum Betrieb der Brennkraftmaschine 12 wird Kraftstoff unter Hochdruck in einen Kraftstoffverteiler (Common Rail) 14 gefördert und dort gespeichert, wobei am Kraftstoffverteiler 14 Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 angeschlossen sind, die den Kraftstoff unter Hochdruck in Brennräume 18 der Brennkraftmaschine 12 einspritzen.
Der Kraftstoff wird dabei aus einem Kraftstofftank 20 eines Kraftfahrzeugs gefördert. In Strömungsrichtung sind im Kraftstoffförderpfad ausgehend vom Kraftstofftank 20 eine Saugdrossel 24, eine mechanisch oder elektrisch betriebene Vorförderpumpe, die als Zahnradpumpe 26 ausgebildet ist, und ein Kraftstofffilter 28, vorzugsweise ein Feinfilter, angeordnet. Der Kraftstoffpfad mündet zum Schmieren von Antriebsteilen in einem Antriebs- bzw. Kurbelraum 30 einer Hochdruckpumpe 32. Der Verlauf des Kraftstoffs im normalen Betrieb des Kraftstoffsystems 10 ist in der Zeichnung mit Pfeilen gekennzeichnet.
In Strömungsrichtung wird der Kraftstoff durch den Antriebs- bzw. Kurbelraum 30 gefördert und schließlich einer Zumesseinrichtung 34 zugeführt, die bevorzugt als ein steuerbares, proportionales federbelastetes Schieberventil ausgebildet ist. Die Zumesseinrichtung 34 ist also fluidisch bzw. hydraulisch zwischen der Vorförderpumpe 26 und der Hochdruckpumpe 32 angeordnet und dient zur Dosierung des Kraftstoffs für die Hochdruckpumpe 32. Stromabwärts von der Zumesseinrichtung 34 ist der Kraftstofffluss zweigeteilt. Einerseits zweigt ein Nullförderlauf ab, in dem eine Nullförderdrossel 36 angeordnet ist. Im Nullförderlauf werden Leckagen der Zumesseinrichtung 34, wenn diese an sich geschlossen ist, in den Tank 20 zurück bzw. wieder zur Saugseite der Vorförderpumpe 26 gefördert. Andererseits zweigt ein Förderlauf ab, in dem über ein Saugventil 38 der Kraftstoff in einen Förderraum 40 der Hochdruckpumpe 32 gefördert wird. Anschließend wird der Kraftstoff unter Hochdruck über ein Rückschlagventil 42 in den Kraftstoffverteiler 14 eingebracht.
2 zeigt eine Detailansicht des Innern der Zahnradpumpe 26 aus 1 in einem Längsschnitt. Die Zahnradpumpe 26 weist ein Gehäuse 44 auf, in dem eine Pumpenkammer 46 ausgebildet ist. In der Pumpenkammer 46 sind zwei miteinander kämmende Zahnräder 48 und 50 angeordnet. Die Zahnräder 48 und 50 weisen Zähne 51 auf, wobei der Übersichtlichkeit wegen jeweils nur ein Zahn mit dem Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Das erste Zahnrad 48 ist auf einer Antriebswelle 52 befestigt und über diese drehbar gelagert, das zweite Zahnrad 50 gleitet auf einem Lagerstummel 54. Der Durchmesser des Lagerstummels 54 ist größer als der Durchmesser der Antriebswelle 52. Der Lagerstummel 54 ist dabei Teil des Gehäuses. Das zwischen zweitem Zahnrad 50 und Lagerstummel 54 gebildete Gleitlager ist mit dem Bezugszeichen 53 gekennzeichnet.
Das erste Zahnrad 48 wird in nicht näher dargestellter Weise um seine Antriebswelle 52 umlaufend in einer Drehrichtung 56 angetrieben und treibt über seinen Zahneingriff das zweite Zahnrad 50 in einer Drehrichtung 58 rotierend an. In der den Zahnrädern 48 und 50 zugeordneten Umfangswänden der Pumpenkammer 46 ist jeweils eine Druckausgleichsnut 59 ausgebildet, durch die der radiale Abstand zwischen dem Außenumfang der Zahnräder 48 und 50 und den zugeordneten Umfangswänden vergrößert ist. Die Druckausgleichsnuten 59 sind dabei in Umfangsrichtung gesehen nur über einen Teil der radialen Umfangswände ausgeführt. Das Gehäuse 44 der Zahnradpumpe 26 wird mit einem in 2 nicht dargestellten Deckel verschlossen.
3 zeigt eine Draufsicht des Deckels 60, der das Gehäuse 44 verschließt. Der Deckel 60 weist an der zum Innern der Zahnradpumpe 26 zeigenden Seite eine geradlinige Nut 62 auf, die in den Deckel gefräst ist. Die Nut 62 könnte auch bei der Herstellung des Deckels 60 bereits mitgegossen sein. Die Nut 62 schafft eine fluidische Verbindung zwischen einem Druckbereich 64 der Zahnradpumpe 26 und einer Stirnseite des Lagerstummels 54. Dadurch wird das Gleitlager 53 mit unter erhöhtem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Druckbereich zwangsweise geschmiert, was sich positiv auf Belastbarkeit und Verschleiß des Gleitlagers 53 (siehe 2) auswirkt.
Die Zahnradpumpe 26 kann auf beiden Seiten mit dem Deckel 60 verschlossen sein, der Deckel 60 könnte jedoch auch lediglich eine Seite der Zahnradpumpe 26 verschließen. In diesem Fall ist die dem Deckel 60 gegenüberliegende Seite Teil des Gehäuses 44.
Im Betrieb der Zahnradpumpe 26 ist der Zahn 51 des ersten angetriebenen Zahnrads 48 vollständig in Eingriff mit einem Zahnzwischenraum des zweiten Zahnrads 50, das sich um den Lagerstummel 54 bewegt. Dabei nehmen im Verlauf der Bewegung (vgl. Bezugszeichen 56 und 58) die Zahnzwischenräume auf der Seite eines Saugkanals 66 Kraftstoff auf und fördern diesen zum Druckbereich 64. Durch den Bereich, in dem die beiden Zahnräder 48 und 50 miteinander kämmen, wird der Druckbereich 64 von dem Saugkanal 66 hydraulisch getrennt. Die Strömungsrichtung des Kraftstoffs ist in 2 durch Pfeile gekennzeichnet.
Anhand von 4 wird die Wirkweise der Erfindung nochmals verdeutlicht. Im Druckbereich 64 strömt Kraftstoff durch den dort herrschenden Druck in die Nut 62. Der Kraftstoff strömt dann in durch einen Spalt 63 zwischen Deckel 60 und der Stirnfläche des Lagerstummels 54 zu dem Gleitlager 53. Dort kann der Kraftstoff in die als Gleitlager 53 wirkende Fläche zwischen dem Lagerstummel 54 und dem Zahnrad 50 dringen und das Gleitlager 53 dadurch schmieren. Der Weg des schmierenden Kraftstoffs ist in 4 mit Pfeilen (ohne Bezugszeichen) gekennzeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3321380 C2 [0003]
- US 3171359 [0004]
- JP 2000064967 A [0004]
- JP 9144667 A [0004]
- GB 1013158 [0004]

Claims

Zahnradpumpe (26), insbesondere Kraftstoffpumpe, mit mindestens zwei Zahnrädern (48, 50), welche in einem Gehäuse (44) angeordnet sind und miteinander kämmen und Kraftstoff von einem Saugbereich (66) zu einem Druckbereich (64) fördern, wobei ein erstes Zahnrad (48) von außen antreibbar ist und das mindestens zweite Zahnrad (50) von dem ersten Zahnrad (48) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (62) vorgesehen ist, die den Druckbereich (64) mit einem Lager (53) mindestens eines der Zahnräder (48, 50) verbindet.
Zahnradpumpe (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (44) mit einem Deckel (60) verschließbar ist, und dass die Nut (62) in dem Deckel (60) ausgebildet ist.
Zahnradpumpe (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (62) den Druckbereich (64) mit dem Lager (53) des zweiten Zahnrads (48) verbindet.
Zahnradpumpe (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (48) auf einem Lagerstummel (54) drehbar gelagert ist.
Zahnradpumpe (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstummel (54) Teil des Gehäuses (44) ist.
Zahnradpumpe (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstummel (54) Teil des Deckels (60) ist.
Zahnradpumpe (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (62) in den Deckel (60) gefräst ist.
Zahnradpumpe (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (62) bei der Herstellung des Deckels (60) mitgegossen ist.