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Dokumentenidentifikation DE102004062002A1 20.07.2006
Titel Flüssigkeitspumpe
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Willmes, Udo, Hallein, AT;
Ortner, Klaus, Salzburg, AT;
Schoenauer, Gerhard, Oberalm, AT
DE-Anmeldedatum 23.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004062002
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.2006
IPC-Hauptklasse F04C 15/00(2006.01)A, F, I, 20060419, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04C 2/14(2006.01)A, L, I, 20060419, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Flüssigkeitspumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das aus wenigstens einem Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) besteht. Im Pumpengehäuse ist wenigstens ein rotierend angetriebenes Förderelement (16, 18) angeordnet. Das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) besteht aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung. Das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) ist von einem Abschnitt eines Strangpressprofils gebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkeitspumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Flüssigkeitspumpe ist durch die DE 102 50 554 A1 bekannt. Diese Pumpe dient zum Fördern von Kraftstoff bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine und ist als Zahnradpumpe ausgebildet. Die Pumpe weist ein aus mehreren Gehäuseteilen bestehendes Pumpengehäuse auf, in dem ein rotierend angetriebenes Paar von Zahnrädern als Förderelemente angeordnet ist. Die Gehäuseteile bestehen aus Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und sind üblicherweise durch Druckguss hergestellt. Die Zahnräder sind beispielsweise auf Zapfen eines Gehäuseteils gelagert und stützen sich in Richtung ihrer Drehachsen an einem der Gehäuseteile ab. Bei der Herstellung der Gehäuseteile im Druckgussverfahren kann eine porenfreie Oberfläche nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet werden, so dass aufwendige Prüfungen der Teile und gegebenenfalls eine Oberflächenbeschichtung für diese erforderlich ist, um eine ausreichende Verschleißfestigkeit zu erreichen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Fertigung des wenigstens einen Gehäuseteils aus einem Strangpressprofil auf einfache Weise eine porenfreie Oberfläche an diesem erreicht und somit eine ausreichende Verschleißfestigkeit gewährleistet werden kann.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird die Verschleißfestigkeit des Gehäuseteils weiter verbessert. Die Ausbildung gemäß Anspruch 10 ermöglicht die Fertigung der wenigstens einen Öffnung beim Strangpressvorgang, so dass keine spanende Bearbeitung erforderlich ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Flüssigkeitspumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung, 2 die Flüssigkeitspumpe in zusammengebautem Zustand in einem Längsschnitt entlang Linie II-II in 1, 3 die Flüssigkeitspumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung und 4 die Flüssigkeitspumpe in zusammengebautem Zustand in einem Längsschnitt entlang Linie IV-IV in 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in den 1 bis 4 dargestellte Flüssigkeitspumpe in Form einer Zahnradförderpumpe ist beispielsweise in einer nicht dargestellten Förderleitung von einem Vorratstank zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe oder einer Kraftstoffeinspritzpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine und der Kraftstoff, der durch die Zahnradförderpumpe gefördert wird, ist Dieselkraftstoff. Die Zahnradförderpumpe kann jedoch auch für andere Anwendungen vorgesehen sein, beispielsweise für hydraulische Lenksysteme.

Die Zahnradförderpumpe ist in den 1 und 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt und weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, das ein Gehäuseteil 10 und ein Deckelteil 12 umfasst. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 ist eine Pumpkammer 14 gebildet, in der ein Paar an ihrem Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder 16, 18 angeordnet ist. Das Gehäuseteil 10 weist zur Bildung der Pumpkammer 14 zwei Vertiefungen 20, 22 auf, von deren Grund jeweils ein Lagerzapfen 24, 26 absteht. Die Lagerzapfen 24, 26 sind einstückig mit dem Gehäuseteil 10 ausgebildet und verlaufen zumindest annähernd parallel zueinander. Das Zahnrad 16 weist eine Bohrung 17 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 24 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 18 weist eine Bohrung 19 auf, über die es auf dem Lagerzapfen 26 drehbar gelagert ist. Die Lagerzapfen 24, 26 bestimmen jeweils eine Drehachse 25, 27 für die Zahnräder 16, 18. Die Pumpkammer 14 ist in Richtung der Drehachsen 25, 27 der Zahnräder 16, 18 einerseits durch Stirnwände 21, 23 der Vertiefungen 20, 22 des Gehäuseteils 10 und andererseits durch eine Stirnwand 13 des Deckelteils 12 begrenzt. Das Deckelteil 12 ist mit dem Gehäuseteil 10 fest verbunden, beispielsweise mittels mehrerer Schrauben 28.

Die Zahnradförderpumpe kann eine Antriebswelle aufweisen, die im Gehäuseteil 10 drehbar gelagert ist. Bei der Ausführung der Zahnradförderpumpe gemäß den 1 und 2 ist keine eigene Antriebswelle vorgesehen, sondern es wird eine externe Antriebswelle 30 genutzt. Die Antriebswelle ist zumindest annähernd koaxial zum Lagerzapfen 24 angeordnet, wobei das Deckelteil 12 eine Bohrung 58 aufweist, durch die die Antriebswelle in die Pumpenkammer 14 hineinragt. Zwischen der Bohrung 58 und der Antriebswelle 30 kann ein Wellendichtring eingebaut sein, um das Gehäuse abzudichten. Die Antriebswelle 30 ist mit dem Zahnrad 16 gekoppelt, beispielsweise über ein zwischen dem Stirnende des Lagerzapfens 24 und dem Deckelteil 12 angeordnetes Koppelglied 32. Das Zahnrad 16 wird beim Betrieb der Zahnradförderpumpe über die Antriebswelle rotierend angetrieben und überträgt diese Drehbewegung über eine Stirnverzahnung auf das ebenfalls mit einer Stirnverzahnung versehene, mit dem Zahnrad 16 an seinem Außenumfang kämmende Zahnrad 18. Die Zahnräder 16, 18 teilen dabei die Pumpkammer 14 durch ihren Zahneingriff in zwei Teilbereiche, von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum 40 und ein zweiter Teilbereich einen Druckraum 42 bilden. Der Ansaugraum 40 ist dabei über je einen zwischen den Zahnnuten an den Umfangsflächen der Zahnräder 16, 18 und der oberen und unteren Umfangswand der Pumpkammer 14 gebildeten Förderkanal 44 mit dem Druckraum 42 verbunden. Der Ansaugraum 40 und der Druckraum 42 weisen jeweils eine Anschlussöffnung in der Wand des Gehäuseteils 10 oder des Deckelteils 12 auf, über die der Ansaugraum 40 mit einer nicht dargestellten Ansaugleitung vom Vorratstank und der Druckraum 42 über eine ebenfalls nicht dargestellte Förderleitung mit dem Saugraum des Kraftstoffhochdruckpumpe, der Kraftstoffeinspritzpumpe oder einem anderen Verbraucher verbunden ist. Die Anschlussöffnung in den Ansaugraum 40 bildet eine Einlassöffnung 46 und die Anschlussöffnung in den Druckraum 42 bildet eine Auslassöffnung 48.

Das Gehäuseteil 10 und das Deckelteil 12 bestehen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Gehäuseteil 10 und/oder das Deckelteil 12 sind dabei aus einem Abschnitt eines Strangpressprofils hergestellt. Zur Herstellung des Deckelteils 12 wird dabei ein Abschnitt eines Strangpressprofils mit geringer Dicke abgetrennt, in den nachfolgend erforderlichenfalls eine oder mehrere Bohrungen eingebracht werden. Zur Herstellung des Gehäuseteils 10 wird vom selben Strangpressprofil ein Abschnitt mit größerer Dicke abgetrennt, in den nachfolgend in eine Stirnseite die beiden Vertiefungen 20, 22 mittels einer spanabhebenden Bearbeitung eingebracht werden. Vorzugsweise wird dabei ein Fräswerkzeug verwendet, das in eine Stirnseite des Abschnitts des Strangpressprofils hineinbewegt wird, um eine erste der Vertiefungen 20, 22 herzustellen und anschließend wird das Fräswerkzeug parallel zur Stirnseite des Strangpressprofils versetzt und erneut in das Strangpressprofil hineinbewegt, um die zweite der Vertiefungen 20, 22 herzustellen. Das Fräswerkzeug ist dabei derart ausgebildet, dass die Lagerzapfen 24, 26 in der Mitte der Vertiefungen 20, 22 stehen bleiben. In die Stirnseite des Strangpressprofils kann außerdem eine um die Vertiefungen 20, 22 umlaufende Nut 50 eingebracht werden, beispielsweise mittels eines Fräswerkzeugs. In die Nut 50 wird nachfolgend ein elastisches Dichtelement 52 eingelegt, um eine Abdichtung zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Deckelteil 12 sicherzustellen. Die einander zugewandten Stirnseiten des Gehäuseteils 10 und des Deckelteils 12 können erforderlichenfalls geschliffen werden, um eine exakte Anlage der beiden Teile aneinander sicherzustellen.

Am Außenumfang des das Gehäuseteil 10 und/oder das Deckelteil 12 bildenden Strangpressprofils sind vorzugsweise mehrere in Richtung der Längserstreckung, die auch die Durchlaufrichtung des Strangpressprofils bei dessen Formung in einem Presswerkzeug ist, verlaufende Öffnungen 54 eingeformt. Diese Öffnungen 54 weisen jeweils zum Außenmantel des Strangpressprofils hin jeweils einen Durchbruch 56 auf, um die Einformung der Öffnungen 54 beim Durchlauf des Strangpressprofils durch das Presswerkzeug zu ermöglichen. Der Durchbruch 56 weist dabei jeweils eine kleinere Breite b auf als der Durchmesser d der Öffnungen 54, so dass an den Öffnungen 54 zum Außenmantel des Strangpressprofils hin jeweils eine Hinterschneidung gebildet ist. Durch wenigstens eine der Öffnungen 54 wird beim Zusammenbau der Zahnradpumpe ein Befestigungselement 55 beispielsweise in Form einer Schraube gesteckt, um das Gehäuseteil 10 und den Deckel 12 miteinander zu verbinden. Die Außenform des Strangpressprofils ist vorzugsweise derart gewählt, dass hier keine Nachbearbeitung bei der Herstellung der Gehäuseteile 10, 12 erforderlich ist.

Das Strangpressprofil, aus dem das Gehäuseteil 10 und/oder das Deckelteil 12 gefertigt wird, besteht vorzugsweise aus einer Aluminium-Knetlegierung, insbesondere Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung. Besonders vorteilhaft wird die Legierung AlMgSi1 verwendet, die gewichtsanteilig etwa 97% Aluminium, 0,9% Magnesium, 1% Silizium sowie gegebenenfalls geringe Anteile weiterer Bestandteile enthält. Das Strangpressprofil ist außerdem vorzugsweise warmausgelagert oder warmausgehärtet, wobei das Strangpressprofil bei erhöhter Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gelagert wird, wodurch dessen Festigkeit erhöht wird. Das Strangpressprofil ist im Gegensatz zu Gussteilen porenfrei und enthält keine Fehlstellen wie beispielsweise Lunker. Das Strangpressprofil ist ein massives Profil, das heißt, dass dieses in seinem Inneren keine Hohlräume aufweist. Die Zahnräder 16, 18 bestehen vorzugsweise aus Stahl, insbesondere Sinterstahl oder Sintermetall. Wenigstens eine dem Gehäuseteil 10 bzw. dem Deckelteil 12 zugewandte Stirnseite der Zahnräder 16, 18 und/oder die Oberfläche von deren Bohrungen 17, 19 kann poliert sein, wodurch verbesserte Reibverhältnisse zwischen den Zahnrädern 16, 18 und dem Gehäuseteil 10 und/oder Deckelteil 12 bzw. den Lagerzapfen 24, 26 erreicht werden. Eine Beschichtung der den Zahnrädern 16, 18 zugewandten Stirnseiten des Gehäuseteils 10 und/oder Deckelteils 12 bzw. der Lagerzapfen 24, 26 kann dabei entfallen. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil 10 und/oder das Deckelteil 12 auf dessen den Zahnrädern 16, 18 zugewandter Stirnseite und/oder die Lagerzapfen 24, 26 auf ihrer Oberfläche mit einer Beschichtung mit erhöhter Verschleißfestigkeit versehen ist. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehen und durch chemische oder elektrolytische Verfahren aufgebracht werden.

Die Pumpe kann beispielsweise an eine Hochdruckpumpe angeflanscht sein, wobei das Deckelteil 12 zur Hochdruckpumpe weist. Im Deckelteil 12 ist dabei die Bohrung 58 eingebracht, durch die die Antriebswelle 30 hindurchtritt, die innerhalb des Pumpengehäuses drehfest mit dem Zahnrad 16 verbunden ist. Die Zahnradförderpumpe braucht dabei keine eigene Antriebswelle aufzuweisen.

In den 3 und 4 ist die Zahnradförderpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der wesentliche Aufbau gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, jedoch anstelle des Deckelteils 12 ein anderes Gehäuseteil 62 vorgesehen ist. Das Gehäuseteil 10 ist gleich ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel und besteht aus einem Abschnitt eines Strangpressprofils. Das andere Gehäuseteil 62 besteht ebenfalls aus einem Abschnitt eines Strangpressprofils und in diesem sind mehrere Bohrungen 64 eingebracht, die zur Zuführung der zu fördernden Flüssigkeit in den Ansaugraum 40 und/oder zur Weiterleitung der aus dem Druckraum 42 verdrängten Flüssigkeit zum Verbraucher dienen. Die Zahnradförderpumpe weist eine Antriebswelle 30 auf, die über ein Kupplungselement 60 mit einer externen Welle drehschlüssig verbindbar ist. Am Gehäuseteil 62 kann beispielsweise ein Druckbegrenzungsventil 66 angeordnet sein, um den Druck der von der Zahnradförderpumpe geförderten Flüssigkeit zu begrenzen. Durch das Druckbegrenzungsventil 66 wird bei Überschreiten einen vorgegebenen Drucks ein Teil der geförderten Flüssigkeit in den Zulauf der Zahnradförderpumpe oder in einen Rücklauf abgesteuert. Am Gehäuseteil 62 kann außerdem eine Handpumpe 68 angeordnet sein, um eine Entlüftung der Zahnradförderpumpe zu ermöglichen. Weiterhin kann am Gehäuseteil 62 ein Anschluss 68 zum Anschließen einer zum Verbraucher führenden Leitung vorgesehen sein, sowie gegebenenfalls ein Anschluss 70 zum Anschließen einer vom Vorratstank herführenden Saugleitung.


Anspruch[de]
  1. Flüssigkeitspumpe mit einem Pumpengehäuse, das aus wenigstens einem Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) besteht, und mit wenigstens einem im Pumpengehäuse angeordneten, rotierend angetriebenen Förderelement (16, 18), wobei das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) von einem Abschnitt eines Strangpressprofils gebildet ist.
  2. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) aus einer Aluminium-Knetlegierung besteht, die Aluminium, Magnesium und Silizium enthält.
  3. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) aus der Legierung AlMgSi1 besteht.
  4. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) bildende Strangpressprofil warmausgelagert oder warmausgehärtet ist.
  5. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) bildende Strangpressprofil ein massives Profil ist.
  6. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das wenigstens eine Gehäuseteil (10) wenigstens eine Vertiefung (20, 22) eingearbeitet ist, in der das wenigstens eine Förderelement (16, 18) angeordnet ist.
  7. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuseteil (12) als ein zumindest im wesentlichen ebener Deckel ausgebildet ist.
  8. Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im wenigstens einen Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) wenigstens eine Bohrung (64) als Strömungskanal für die von der Flüssigkeitspumpe geförderte Flüssigkeit eingebracht ist.
  9. Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) an seinem Umfang wenigstens eine im Strangpressprofil geformte Öffnung (54) für den Durchtritt wenigstens eines Befestigungselements (55) aufweist, mittels dem das Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) mit einem anderen Gehäuseteil oder einer Aufnahme verbindbar ist.
  10. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (54) einen Durchbruch zum Außenumfang des Gehäuseteils (10, 12; 10, 62) hin aufweist.
  11. Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Förderelement (16, 18) aus Sintermetall, insbesondere Sinterstahl besteht, und dass dieses an wenigstens einer in Richtung seiner Drehachse (25, 27) weisenden, dem wenigstens einen Gehäuseteil (10, 12; 10, 62) zugewandten Stirnseite eine polierte Oberfläche aufweist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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