Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe oder Gerotorpumpe mit einem Gehäuse, mit einem um eine erste Achse drehbaren außenverzahnten Innenrad, mit einem um eine zweite Achse drehbaren, mit dem Innenrad kämmenden innenverzahnten Hohlrad, das mit dem Innenrad einen Arbeitsraum einschließt, der an einem ersten Ende über einen Saugraum mit einer Saugseite der Innenzahnradpumpe und an einem zweiten Ende über einen Druckraum mit einer Druckseite der Innenzahnradpumpe verbunden ist.

Das Prinzip einer Innenzahnradpumpe beruht darauf, dass ein außenverzahntes Innenrad und ein innenverzahntes Hohlrad miteinander kämmen. Dabei ist die erste Achse des Innenrads versetzt zur zweiten Achse des Hohlrads angeordnet. Auf diese Weise entstehen bei der Innenzahnradpumpe Bereiche, in denen die Zähne des Innenrads und des Hohlrads unmittelbar aneinander liegen, und Bereiche, in denen sich zwischen den Zähnen des Innenrads und des Hohlrads ein Zwischenraum bildet.

Auf der Saugseite der Innenzahnradpumpe laufen die Zähne des Innenrads und des Hohlrads auseinander. Dies bedeutet, dass sich ein Raum zwischen den Zähnen des Innenrads und des Hohlrads bei der Drehung von Innenrad und Hohlrad vergrößert. Dies führt dazu, dass in dem Raum ein Unterdruck entsteht, der dem Ansaugen einer Flüssigkeit dient. Im weiteren Verlauf der Drehung von Innenrad und Hohlrad wird die angesaugte Flüssigkeit in Richtung der Druckseite transportiert.

Auf der Druckseite der Innenzahnradpumpe laufen die Zähne des Innenrads und des Hohlrads zusammen. Hier verkleinert sich der Raum zwischen den Zähnen des Innenrads und des Hohlrads. Dadurch erhöht sich der Druck der transportierten Flüssigkeit, und die Flüssigkeit kann auf der Druckseite unter erhöhtem Druck abgegeben werden.

Die Vorteile einer Innenzahnradpumpe liegen in einer guten Pumpleistung auch bei niedriger Drehzahl, einer guten Zuverlässigkeit und einem verhältnismäßig einfachen mechanischen Aufbau, der ein günstiges Fertigen der Innenzahnradpumpe ermöglicht. Es gibt aber auch besondere Aspekte, die aufgrund des besonderen Aufbaus der Innenzahnradpumpe berücksichtigt werden müssen.

Eine Innenzahnradpumpe wird üblicherweise so ausgelegt, dass sie auch bei einer geringen Mindestdrehzahl einen ausreichenden Durchsatz liefert. Bevorzugt wird das Innenrad dabei direkt auf die Kurbelwelle eines Motors gesetzt, so dass ein Zwischengetriebe nicht benötigt wird. Bei niedrigen Drehzahlen kann eine Vollbefüllung auf der Saugseite sichergestellt werden, das heißt, der Zwischenraum zwischen dem Innenrad und dem Hohlrad ist mit der zu fördernden Flüssigkeit im Wesentlichen vollständig gefüllt.

Während des Betriebs einer Innenzahnradpumpe entstehen aber immer wieder Situationen, in denen nur eine Teilbefüllung gegeben ist. Dies kann sich beispielsweise bei einer höheren Drehzahl oder aufgrund einer Saugdrosselung ergeben. Je nach Einsatzzweck der Pumpe kann die Saugdrosselung bewusst erzeugt sein. Gelangt nun ein teilbefüllter Abschnitt („Kammer") zur Druckseite, so kann -entgegen der eigentlichen Zielsetzung- unter Druck stehende Flüssigkeit von der Druckseite in die Druckniere beziehungsweise den Druckraum gelangen. Dadurch kann kurzzeitig der Druck auf der Druckseite zusammenbrechen, so dass ungünstige Auswirkungen auf die Fördercharakteristik der Innenzahnradpumpe und/oder auf nachfolgende Bauteile entstehen können.

Außerdem können hohe Druckspitzen entstehen, wenn der Dampfanteil im verbundenen Bereich des Druckraums beziehungsweise der Druckniere vollständig kondensiert ist. Dieser Effekt wird auch als Wasserschlageffekt bezeichnet. Schließlich kann unter ungünstigen Bedingungen aufgrund des Pulsierens ein nachgeschaltetes Ventil zu Schwingungen angeregt werden, was zusätzliche Nachteile für die Druckregelung mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Innenzahnradpumpe oder Gerotorpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, die auch bei Saugdrosselung oder Teilbefüllung einen gleichmäßigeren Druckübergang zwischen dem Druckraum und der Druckniere ermöglicht.

Die Aufgabe ist bei einer Innenzahnradpumpe oder Gerotorpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die zweite Achse zur ersten Achse so ausgerichtet ist, dass der Saugraum größer ist als der Druckraum.

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das zu befüllende Volumen auf der Saugseite größer ist als das auszuschiebende Volumen auf der Druckseite. Das zu fördernde Volumen wird also auf dem Weg beziehungsweise entlang des Drehwinkels von der Saugseite zur Druckseite verringert. Dadurch können unter anderem die folgenden Vorteile realisiert werden. Wenn eine Vollbefüllung gegeben ist, insbesondere bei geringen Drehzahlen, wird der Druck der transportierten Flüssigkeit erhöht. Wenn eine Teilbefüllung gegeben ist, insbesondere bei mittleren und hohen Drehzahlen, erhöht sich der prozentuale Füllgrad, da die Flüssigkeit praktisch inkompressibel ist, wohingegen ein Dampfanteil, der in der Teilbefüllung enthalten ist, komprimiert wird. Es verbleibt somit im Druckraum ein kleineres Volumen, das beim Anbinden an die Druckniere und vor dem Ausschieben der Flüssigkeit rückbefüllt beziehungsweise rückkondensiert werden muss. Damit werden Druckeinbrüche auf der Druckseite der Pumpe einschließlich der zuvor erläuterten Nebenwirkungen verringert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schnittpunkt der ersten Achse mit einer Drehebene des Innenrads und ein zweiter Schnittpunkt der zweiten Achse mit einer Drehebene des Hohlrads eine gedachte Exzentergerade beschreiben, die in einem Winkel zu einer gedachten Symmetriegeraden zwischen der Saugseite und der Druckseite steht. Dies bedeutet, dass die Orientierung des Exzenters im Vergleich zum Stand der Technik gewissermaßen verdreht ist. Die Symmetriegerade führt bevorzugt durch den Mittelpunkt des Hohlrads. Die Symmetriegerade liegt dabei insbesondere so, dass die Position der Saugseite auf die Position der Druckseite, beziehungsweise umgekehrt, gespiegelt werden kann. Da es lediglich auf die Position ankommt, ist es nicht erforderlich, dass alle geometrischen Abmessungen von Saugseite und Druckseite übereinstimmen. Insbesondere kann es ausreichen, wenn die Position und/oder die Abmaße der Druckseite im Bereich der Druckniere beziehungsweise der Saugseite im Bereich der Saugniere im Wesentlichen übereinstimmen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Saugniere auf der Saugseite und eine Druckniere auf der Druckseite symmetrisch zur Symmetriegeraden ausgeführt sind. Dabei bezieht sich die Symmetrie insbesondere auf den Übergangsbereich von der Saugniere auf die Saugseite beziehungsweise von der Druckniere auf die Druckseite. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel lässt sich die Symmetriegerade leicht ermitteln und die Position des Innenrads zum Hohlrad leicht festlegen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge einer Saugniere auf der Saugseite und/oder die Länge einer Druckniere auf der Druckseite minimiert ist. Dadurch erhält man einen wohldefinierten Ansaugbereich und/oder Ausschiebebereich. Außerdem ergibt sich im Zusammenhang mit einer Nut, die weiter unten noch näher erläutert wird, die Möglichkeit den Arbeitsraum und/oder Druckraum besser zu befüllen. Außerdem ist eine Lage der Nieren möglichst nahe an dem Punkt vorteilhaft, an dem der Abstand zwischen Hohlrad und Innenrad minimal ist. Dabei sollte eine Dichtlänge zwischen der Saugseite und der Druckseite möglichst nicht verringert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Exzentergeraden und der Symmetriegeraden zwischen 5° und 50°, bevorzugt zwischen 10° und 40° und insbesondere zwischen 15° und 30° liegt. Auf diese Weise lassen sich vorteilhafte Größenverhältnisse zwischen dem Saugraum und dem Druckraum erzielen. Die Winkelangaben hängen unter anderem von den gewählten Zähnezahlen ab.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schnittpunkt (Drehebene/Innrad) nicht auf der Symmetrieachse liegt und dass der zweite Schnittpunkt (Drehebene/Hohlrad) auf der Symmetrieachse liegt. Wenn man den zweiten Schnittpunkt gewissermaßen als einen Fixpunkt bei der Innenzahnradpumpe betrachtet, ist der erste Schnittpunkt im Vergleich zum Stand der Technik auf einer Kreisbahn um den zweiten Schnittpunkt verschoben.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe, was aber auch ohne die spezifische Positionierung der Achsen eine erfinderische Weiterbildung des Stands der Technik ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise parallel zu einer Drehebene des Hohlrads Gehäuseelemente angeordnet sind, die den Arbeitsraum, den Saugraum und den Druckraum gegenüber der Umgebung abschließen, und dass in mindestens ein Gehäuseelement mindestens eine Nut eingebracht ist, die den Arbeitsraum mit dem Druckraum verbindet, insbesondere mit der Druckniere. Eine solche Nut ist bevorzugt in Drehrichtung vor der Druckniere eingebracht. Dabei kann es sich sowohl um eine Nut als auch um mehrere Nuten handeln, die insbesondere zwischen dem Hohlrad und dem Innenrad und/oder in etwa in Umfangsrichtung des Hohlrads oder des Innenrads verläuft beziehungsweise verlaufen. Die Nut ermöglicht den Druckausgleich zwischen der Druckniere und dem Arbeitsraum und/oder dem Teil des Druckraums, der noch nicht mit der Druckniere verbunden ist. Dies geschieht in der Regel durch eine Vorbefüllung der Druckniere aus dem Arbeitsraum beziehungsweise dem Druckraum. Prinzipiell könnte aber auch eine Rückbefüllung stattfinden, wenn auf der Druckseite ein großer Druck herrscht und der Arbeitsraum besonders schlecht gefüllt ist. Die Länge der Nut ist vorzugsweise in der Art abgestimmt, dass sie eine maximal mögliche Länge aufweist, ohne dass es dadurch zu unzulässig hohen Leckagen kommt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut über einen Winkel des Arbeitsraums zwischen 30° und 170°, bevorzugt zwischen 60° und 160° und insbesondere zwischen 90° und 150°, erstreckt. Dadurch erfüllt die Nut ihre Funktion besonders gut, ohne dass inakzeptable Leckagen entstehen. Die Winkelangaben hängen unter anderem von den gewählten Zähnezahlen ab. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die maximale Länge der Nut so begrenzt ist, dass keine zu große Leckage auftritt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Arbeitsraum ein sichelförmiger Körper eingesetzt ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Trennung zwischen dem Saugraum und dem Druckraum, sofern dies nicht bereits konstruktionsbedingt gegeben ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Innenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nut in einem Bereich des Arbeitsraumes endet, an dem sich Zähne des Innenrads oder des Hohlrads am sichelförmigen Körper entlang bewegen. Dies stellt für verschiedene Varianten von Innenzahnradpumpen, insbesondere Sichelpumpen, eine gute Funktion der Nut sicher.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Innenzahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik;

2 eine vereinfachte Darstellung der Innenzahnradpumpe gemäß 1;

3 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform und

4 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe gemäß einer. zweiten Ausführungsform.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Innenzahnradpumpe 10 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die Innenzahnradpumpe 10 hat ein Gehäuse 12 und weist ein um eine erste Achse 14 drehbares außenverzahntes Innenrad 16 und ein um eine zweite Achse 18 drehbares, mit dem Innenrad 16 kämmendes innenverzahntes Hohlrad 20 auf. Zwischen dem Innenrad 16 und dem Hohlrad 20 ist ein sichelförmiger Arbeitsraum 22 eingeschlossen, in den außerdem ein sichelförmiger Körper 24 eingesetzt ist. Der sichelförmige Körper 24 ist insbesondere dann zwingend erforderlich, wenn zwischen der Zähnezahl des Innenrads, das auch als Rotor bezeichnet wird, und der Zähnezahl des Hohlrads eine Differenz vorliegt, die größer als eins ist. Die Achsen 14, 18 stehen hier senkrecht zur Zeichenebene.

Der Arbeitsraum 22 ist an einem ersten Ende 26 über einen Saugraum 34 mit einer Saugseite 28 und an einem zweiten Ende 30 über einen Druckraum 36 mit einer Druckseite 32 verbunden. Die zweite Achse 18 ist zur ersten Achse 14 so ausgerichtet, dass der Saugraum 34 genauso groß ist wie der Druckraum 36. Die Drehrichtung des Innenrads 16 und des Hohlrads 20 ist mittels zweier Pfeilkonturen dargestellt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sind außerdem eine gedachte Hilfsgerade 38 und eine gedachte Symmetriegerade 40 mit durchgezogenen Linien eingezeichnet. Die Geraden 38, 40 dienen lediglich der Erläuterung und stellen keine körperlichen Merkmale dar. Die Symmetriegerade 40 stellt die Spiegelachse dar, entlang derer die Saugseite 28 auf Druckseite 32 gespiegelt werden kann. Die Hilfsgerade 38 deutet die Verbindung zwischen zwei Punkten an, einer auf der Saugseite 28 und einer auf der Druckseite 32, die einander entsprechen. Die Symmetriegerade 40 ist senkrecht zur Hilfsgeraden 38.

Die geometrische Situation in der 1 ist in der 2 vereinfacht wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen haben wieder die gleiche Bedeutung. Der sichelförmige Körper 24 ist nur symbolisch mit zwei gestrichelten Linien eingezeichnet. Unabhängig von einem Vorhandensein des sichelförmigen Körpers 24 können die gestrichelten Linien als die Grenzen des Saugraums 34 beziehungsweise des Druckraums 36 verstanden werden. Es ist deutlich zu erkennen, dass die erste Achse 14 und die zweite Achse 18 die Symmetriegerade 40 durchstoßen.

In 3 ist der geometrische Aufbau einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe 10 gemäß einer ersten Ausführungsform vereinfacht dargestellt, wobei hier auch eine Saugniere 42, eine Druckniere 44 und eine Nut 46 in einem Gehäuseelement 48 dargestellt ist. Die erste Achse 14 durchstößt eine Drehebene 52 des Innenrads 16 an einem ersten Schnittpunkt 54, und die zweite Achse 18 durchstößt eine Drehebene 56 des Hohlrads 20 an einem zweiten Schnittpunkt 58. Die Saugniere 42 auf der Saugseite 28 und die Druckniere 44 auf der Druckseite 32 sind symmetrisch zur Symmetriegeraden 40 ausgeführt.

Der erste und der zweite Schnittpunkt 54, 58 bestimmen eine gedachte Exzentergerade 50, die in einem Winkel &agr; zur Symmetriegeraden 40 steht. Die Nut 46 erstreckt sich im Gehäuseelement 48 über einen Winkel &bgr; und ist hier für eine Bauart der Innenzahnradpumpe beziehungsweise Gerotorpumpe 10 gezeigt, die keinen sichelförmigen Körper 24 hat. Die Nut 46 verbindet den Arbeitsraum 22 mit dem Druckraum 36, insbesondere mit der Druckniere 44.

In 4 ist in vereinfachter Darstellung der geometrische Aufbau einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Gleiche Bezugszeichen haben weiterhin die gleiche Bedeutung, so dass auf die Ausführungen zu den vorherigen Figuren verwiesen wird. Es ist hier die Anordnung zweier Nuten 46 gezeigt, wenn sich im Arbeitsraum 22 ein sichelförmiger Körper 24 befindet. Beide Nuten 46 enden hier in einem Bereich 47 des Arbeitsraumes 22, an dem sich Zähne des Innenrads 16und/oder des Hohlrads 20 am sichelförmigen Körper 24 entlang bewegen.

Zusammengefasst hat die Erfindung die folgenden Vorteile: Bei geringen Drehzahlen und Vollbefüllung kann die Entstehung hoher Druckspitzen verhindert werden, da durch die Nut Druckspitzen abgebaut werden können. Bei mittleren und hohen Drehzahlen kann die Rückbefüllung von zwischen den Zähnen gebildeten Kammern verbessert werden, was zur Entschärfung des genannten Wasserschlageffekts beiträgt. Insbesondere tritt dieser Effekt bei der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe 10 erst bei höheren Drehzahlen und außerdem zu einem Zeitpunkt auf, zu dem die entsprechende Kammer noch nicht vollständig mit der Druckniere 44 verbunden ist, so dass die in der Kammer entstehenden Druckspitzen in der Druckniere 44 nur deutlich abgeschwächt ankommen. Durch die reduzierten Druckeinbrüche und die verringerten Druckspitzen wird der Druckverlauf auf der Druckseite 32 der Innenzahnradpumpe 10 beziehungsweise der nachfolgenden Bauteile deutlich beruhigt. Das verringert die Belastung der nachfolgenden Komponenten, was sich auf deren Haltbarkeit positiv auswirkt.