ZAHNRADPUMPE UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER ZAHNRADPUMPE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Stand der Technik

[0002] Innenzahnradpumpen, sogenannte Gerotorpumpen, werden zur Förderung von Fluiden eingesetzt, beispielsweise zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.

[0003] Bei Gerotorpumpen sind der innenverzahnte Zahnring und das außenverzahnte Zahnrad exzentrisch zueinander gelagert. Die Zu- und Abströmung des zu fördernden Fluids erfolgt dabei über Strömungskanäle bzw. über sogenannte Zu- und Ablaufnieren, die im Stand der Technik grundsätzlich symmetrisch zu der Exzentrizität der Lagerstellen angeordnet sind.

[0004] Eine Innenzahnradpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise in DE 100 35 900 A1 beschrieben. Die dortige Innenzahnradpumpe weist einen innenverzahnten Zahnring und ein außenverzahntes Ritzel bzw. Zahnrad auf, das zum Erzeugen einer Pumpenwirkung mit dem innenverzahnten Zahnring zusammenwirkt.

[0005] In DE 10 2006 007 554 A1 ist eine Förderpumpe beschrieben, welche in einen Elektromotor integriert ist. Die Förderpumpe umfasst ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad. Zwischen den beiden Zahnrädern bildet sich ein Förderraum aus. Das zweite Zahnrad ist in seiner Mitte auf einem Dorn gelagert. Das erste Zahnrad ist ein Außenzahnrad und bildet den Rotor, das zweite Zahnrad ist ein Innenzahnrad, welches im außermittigen Zentrum des ersten Zahnrads mitgeschleppt wird.

[0006] Beim Starten der Brennkraftmaschine ist ein kurzzeitiger Hochdruckaufbau notwendig, insbesondere wenn ein schnelles Starten erwünscht ist.

[0007] In DE 10 2007 058 231 A1 sind ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine beschrieben, mittels welcher ein Mindestdruck, d. h. ein Druck, der für den ersten Einspritzvorgang beim Starten des Motors erforderlich ist, entsprechend einer Mindestzeit für die Zeitspanne zwischen dem Beginn des Anschleppens der Brennkraftmaschine und der Freigabe des ersten Einspritzvorgangs bestimmt wird.

[0008] Das Dokument DE 27 20 406 A1 offenbart eine Inneneingriffszahnradpumpe für Brennkraftmaschinen, bei der Öl über eine Zuleitung und eine Saugtasche angesaugt, in einer Drucktasche gesammelt und über eine Druckleitung der Brennkraftmaschine zur Schmierung zugeleitet wird.

[0009] Das Dokument DE 43 03 328 A1 offenbart eine Innenzahnradpumpe, bei welcher ein Treibmittel-Flüssigkeitsdruck durch eine Entspannungsnut von einer Volumenkammer zu einem Gleitspalt entlang einer äußeren Umfangsfläche eines Außenrotors entspannt wird.

[0010] Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Common-Rail-Systems jedoch, dass ein schnelleres Starten nur mit sehr aufwändigen Konfigurationen und/oder Steuerungen erreicht werden kann. Ein schnelleres Starten ist vor allem bei Dieselmotoren mit Abstellautomatiken (Idle Start Stop "ISS") wichtig.

[0011] Daher ist es wünschenswert, einen kurzzeitigen Hochdruckaufbau beim Starten auf einfache und kostengünstige Weise zu realisieren.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

[0012] Erfindungsgemäß wird eine Zahnradpumpe zum Fördern eines Fluids in einem Hochdruckeinspritzsystem bereitgestellt, welche ein drehbar gelagertes außenverzahntes Zahnrad und einen innenverzahnten Zahnring aufweist, welche exzentrisch zueinander gelagert sind, zusammen eine Verzahnung bilden und zur Erzeugung einer Förderwirkung in kämmendem Eingriff stehen, wobei durch die Verzahnung eine Vielzahl von Förderräumen gebildet wird, und wobei ein saugseitiger Zulaufkanal in einem ersten Winkelbereich angeordnet ist, in welchem sich die Förderräume bei einer Drehung des Zahnrads und des Zahnrings vergrößern, und ein druckseitiger Ablaufkanal in einem zweiten Winkelbereich angeordnet ist, in welchem sich die Förderräume bei der Drehung des Zahnrads und des Zahnrings verkleinern, wobei zwischen dem Zulaufkanal und dem Ablaufkanal ein Dichtbereich ausgebildet ist, wobei in dem Dichtbereich auf der Seite, auf welcher sich die Förderräume bei der Drehung des Zahnrads und des Zahnrings verkleinern, eine Öffnung ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist der Ablaufkanal über einen ersten hydraulischen Pfad in Fluidverbindung mit einem Hochdruckspeicher verbunden und die Öffnung ist über einen zweiten hydraulischen Pfad in Fluidverbindung mit dem Hochdruckspeicher verbunden.

[0013] Durch die erfindungsgemäße Konfiguration kann kurzzeitig ein Hochdruck von ungefähr 120 bar mittels der kostengünstigen elektrischen Zahnradpumpe, welche als Hauptfunktion die Vorförderung des Kraftstoffs aufweist, bereitgestellt werden. Die Öffnung befindet sich in dem zweiten Winkelbereich, in welchem sich auch die sich beim Betrieb der Zahnradpumpe verkleinernden Förderräume befinden, in welchen ein sehr hoher Quetschdruck in dem zu fördernden Fluid, wie beispielsweise Dieselkraftstoff, bei Drehung des Zahnrings und des Zahnrads aufgebaut wird. Dieser hohe Quetschdruck wird durch die erfindungsgemäße Konfiguration ausgenutzt, indem das zu fördernde Fluid beim Starten nicht aus dem Ablaufkanal zu der Hochdruckpumpe zugeführt wird, sondern beim Starten der Brennkraftmaschine kurzzeitig aus der zusätzlichen Öffnung in dem zweiten Winkelbereich der Zahnradpumpe ausgegeben wird.

[0014] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wirkt die Öffnung als Quetschdruckentlastungsöffnung. Besonders bevorzugt ist es, wenn dabei die Öffnung nur sehr klein ausgeführt ist. Hierdurch kann die Bereitstellung des kurzzeitigen Hochdrucks vorteilhaft unterstützt werden.

[0015] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die jeweilige Bogenlänge des Zulaufkanals und des Ablaufkanals kürzer als 180°.

[0016] Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Dichtbereich einen ersten Teilbereich auf, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume bei der Drehung des Zahnrads und des Zahnrings vergrößern.

[0017] Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Dichtbereich einen zweiten Teilbereich auf, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume bei der Drehung des Zahnrads und des Zahnrings verkleinern.

[0018] Vorzugsweise ist die Öffnung im Wesentlichen in der Mitte des zweiten Teilbereichs des Dichtbereichs angeordnet.

[0019] Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn die Förderräume in dem zweiten Winkelbereich radial durch die Verzahnung zwischen dem Zahnrad und dem Zahnring über eine Linienberührung abgedichtet sind.

[0020] Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zahnradpumpe eine Innenzahnradpumpe ist, bei welcher der innenverzahnte Zahnring als Rotor wirkt.

[0021] Vorzugsweise ist die Zahnradpumpe an eine Hochdruckpumpe anbaubar.

[0022] Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe zum Fördern eines Fluids in einem Hochdruckeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-System, bereitgestellt, wobei ein erster hydraulischer Pfad, welcher von einem druckseitigen Ablaufkanal der Zahnradpumpe über eine Hochdruckpumpe zu einem Hochdruckspeicher führt, und ein zweiter hydraulischer Pfad, welcher von einer druckseitigen Quetschdruckentlastungsöffnung der Zahnradpumpe über ein Saugventil und einen Pumpenzylinder der Hochdruckpumpe zu dem Hochdruckspeicher führt, vorgesehen sind, wobei in einem Standardbetriebsmodus, in welchem die Zahnradpumpe die Funktion der Vorförderung des Fluids zu der Hochdruckpumpe aufweist, das Fluid dem Hochdruckspeicher über den ersten hydraulischen Pfad und den zweiten hydraulischen Pfad zugeführt wird, und wobei in einem Startmodus zum kurzzeitigen Aufbau eines Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher das Fluid nur über den zweiten hydraulischen Pfad zu dem Hochdruckspeicher zugeführt wird, wobei gleichzeitig die über den ersten hydraulischen Pfad aus der Zahnradpumpe austretende Fluidmenge über einen Bypasspfad dem Zulaufkanal der Zahnradpumpe wieder zugeführt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels der kostengünstigen elektrischen Zahnradpumpe kurzzeitig auf einfache Art und Weise zum Starten bereits mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff der Hochdruckpumpe zugeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0023] Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

einen Schnitt durch eine elektrische Zahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2

eine schematische Darstellung der Anordnung des Zulaufkanals und des Ablaufkanals der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Zahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3

eine schematische Darstellung der Anordnung des Zulaufkanals und des Ablaufkanals gemäß einer Ausführungsform; und

Fig. 4

ein Hydraulikschema für ein .Hochdruckeinspritzsystem gemäß einer Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung

[0024] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Zahnradpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Zahnradpumpe 1 umfasst ein Zahnradpaar, welches aus einem innenverzahnten Zahnring 2, der als Rotor wirkt, und einem außenverzahnten Zahnrad 3 bzw. Ritzel besteht. Das außenverzahnte Zahnrad 3 ist exzentrisch zum innenverzahnten Zahnring 2 drehbar auf einem Lagerzapfen 4 angeordnet. Wird das außenverzahnte Zahnrad 3 in eine Drehbewegung versetzt, so kämmt die Außenverzahnung des außenverzahnten Zahnrads 3 in der Innenverzahnung des Zahnrings 2 und erzeugt einen Fördervolumenstrom des Fluids, in welchem die Verzahnung läuft. Die Drehrichtung des als Rotor wirkenden innenverzahnten Zahnrings 2 ist durch den mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Pfeil angedeutet, hier also entgegen dem Uhrzeigersinn. Der innenverzahnte Zahnring 2 und das außenverzahnte Zahnrad 3 sind gleitgelagert und weisen ein jeweiliges Lagerspiel auf. Darüber hinaus sind zwischen dem Zahnring 2 und dem Zahnrad 3 eine Vielzahl von Förderräumen 10 ausgebildet.

[0025] Weiterhin ist das Zahnradpaar aus dem innenverzahnten Zahnring 2 und dem außenverzahnten Zahnrad 3 in einem Gehäuse (hier nicht dargestellt) angeordnet. Außerdem sind der innenverzahnte Zahnring 2 und das außenverzahnte Zahnrad 3, wie oben bereits erwähnt, exzentrisch zueinander gelagert, wobei die Exzentrizität durch das Bezugszeichen 6 gekennzeichnet ist.

[0026] Die elektrische Zahnradpumpe 1 weist darüber hinaus einen saugseitigen Zulaufkanal 7 zum Einleiten des Fluids in das Innere der Zahnradpumpe 1 und einen druckseitigen Ablaufkanal 8 zum Ableiten des zu fördernden Fluids aus der Zahnradpumpe 1 heraus, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Der Zulaufkanal 7 und der Ablaufkanal 8 sind hier um 180° zueinander versetzt angeordnet und sind als Zulaufniere bzw. Ablaufniere ausgebildet (siehe Fig. 2). Der Zulaufkanal 7 und der Ablaufkanal 8 sind in dem hier nicht dargestellten Gehäuse oder dem Deckel der Zahnradpumpe 1 ausgebildet, deren Länge sich aufgrund einer internen Abdichtung zwischen Saug- und Dichtseite jeweilig über einen Winkel von etwas unterhalb 180° erstreckt. Der Zulaufkanal 7 befindet sich dabei in einem ersten Winkelbereich 9, in welchem sich die Förderräume 10 bei Drehung des Zahnrings 2 und des Zahnrads 3 in der Drehrichtung 5 entgegen dem Uhrzeigersinn vergrößern. Der Ablaufkanal 8 befindet sich dagegen in einem zweiten Winkelbereich 11, in welchem sich die Förderräume 10 bei Drehung des Zahnrings 2 und des Zahnrads 3 in der Drehrichtung 5 verkleinern.

[0027] Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Anordnung des Zulaufkanals 7 und des Ablaufkanals 8 der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Zahnradpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Zulaufkanal 7 und der Ablaufkanal 8 sind jeweils als Ablaufniere ausgebildet und weisen jeweilig eine Länge über einen Winkelbereich von weniger als 180° auf, so dass ein Dichtbereich 12 zwischen der Saugseite und der Druckseite der elektrischen Zahnradpumpe 1 bzw. zwischen dem Zulaufkanal 7 und dem Ablaufkanal 8 entsteht. Der Dichtbereich 12 umfasst dabei einen ersten Teilbereich 19, welcher dem ersten Winkel α₁ entspricht, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume 10 bei der Drehung des Zahnrads 3 und des Zahnrings 2 vergrößern, und einen zweiten Teilbereich 20, welcher dem zweiten Winkel α₂ entspricht, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume 10 bei der Drehung des Zahnrads 3 und des Zahnrings 2 verkleinern.

[0028] Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung des Zulaufkanals 7 und des Ablaufkanals 8 gemäß einer Ausführungsform. Wie hier erkennbar ist, ist im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform in dem zweiten Teilbereich 20 des Dichtbereichs 12, was dem zweiten Winkel α₂ entspricht, eine zusätzliche Öffnung 13 etwa in der Mitte des Teilbereichs 20 vorgesehen. In dem Bereich des Dichtbereichs 12 zwischen dem Zulaufkanal 7 und dem Ablaufkanal 8, welcher sich über den zweiten Winkel α₂ erstreckt und welcher sich demzufolge auf der Seite der Förderräume 10 befindet, welche sich bei Drehung des Zahnrings 2 und des Zahnrads 3 in der durch 5 gekennzeichneten Richtung verkleinern, wird ein sich darüber bewegender Förderraum 10 (siehe Fig. 1) über einen bestimmten Drehwinkel komplett eingeschlossen. Da sich ein Förderraum 10 (siehe Fig. 1) in diesem Bereich bei Drehung verkleinert und die Förderräume 10 in dem zweiten Teilbereich 20 des Dichtbereichs 12 (α₂) radial durch den Zahnreingriff zwischen dem Zahnring 2 und dem Zahnrad 3 über eine Linienberührung abgedichtet sind, wobei das axiale Lagerspiel (Gerotor zu Gehäuse und Deckel) sehr klein gewählt werden kann, entstehen bei Drehung vor allem bei hohen Drehzahlen hier sehr hohe "Quetschdrücke". Durch die etwa in der Mitte des zweiten Teilbereichs 20 (α₂) vorgesehene zusätzliche Öffnung 13, welche möglichst klein ist und welche als sogenannte Quetschentlastungsöffnung wirkt, kann das verquetschte Medium entweichen, um einem Hochdruckspeicher 18 (siehe Fig. 4) kurzzeitig beispielsweise beim Starten zugeführt zu werden.

[0029] In Fig. 4 ist ein Hydraulikschema für ein .Hochdruckeinspritzsystem 14 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Wie hier dargestellt ist, wird Kraftstoff 16, wie beispielsweise Diesel, welcher sich in einem Kraftstofftank 15 befindet, durch eine elektrische Zahnradpumpe 1 gefördert und über eine Hochdruckdruckpumpe 17 einem Hochdruckspeicher 18 zugeführt, wie später noch näher erläutert wird. In einem Standardbetriebsmodus, d. h. nach dem Starten der Brennkraftmaschine, wird der durch die Zahnradpumpe 1 geförderte Kraftstoff 16 dem Hochdruckspeicher 18 dabei sowohl über den ersten Pfad Q₁ als auch über den zweiten Pfad Q₂ zugeführt. Dabei ist die dem Hochdruckspeicher 18 über den zweiten Pfad Q₂ zugeführte Fördermenge im Vergleich zu der über den ersten Pfad Q₁ zugeführte Fördermenge gering und nimmt auch bei höheren Drehzahlen nicht mehr deutlich zu, wie auch aus der Grafik auf der unteren linken Seite der Figur erkennbar ist.

[0030] Im Standardbetriebsmodus beaufschlagt die Hochdruckpumpe 17 den geförderten Kraftstoff 16 mit Hochdruck und führt ihn dann dem Hochdruckspeicher 18, von wo er über hier nicht näher dargestellte Einspritzventile in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzt wird.

[0031] Die elektrische Zahnradpumpe 1, welche an die Hochdruckpumpe 17 angebaut ist, kann in der hier dargestellten hydraulischen Verschaltung jedoch kurzzeitig eine bestimmte Kraftstoffmenge mit Hochdruck (∼ 120 bar) beim Starten der Brennkraftmaschine zur Verfügung stellen. Dabei wird in einem Betriebsfall "ISS" (Idle Start Stop), in welchem ein Startdruck von ungefähr 120 bar von der elektrischen Zahnradpumpe 1 aufgebaut werden soll, lediglich der zweite Kraftstoffpfad Q₂ über ein Saugventil 19 und den Hochdruckpumpenzylinder 20 der Hochdruckpumpe 17 an den Hochdruckspeicher 18 angebunden, um dort den gewünschten Druck kurzzeitig beim Starten der Brennkraftmaschine aufzubauen. Um den gewünschten Startdruck zu erzielen, wird dabei die in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebene Konfiguration genutzt, wobei der unter hohem Druck stehende Kraftstoff, welcher in den Förderräumen 10 in dem zweiten Winkelbereich 11 auf die oben bereits beschriebene Art und Weise entsteht, über die zusätzliche Öffnung 13, welche sich in dem zweiten Teilbereich 20 des Dichtbereichs 12 (α₂) befindet, entweicht und dem Hochdruckspeicher 18 über den zweiten Pfad Q₂ zugeführt wird. Um den gesamten Drehmomentbedarf der elektrischen Zahnradpumpe 1 gering zu halten, ist es erforderlich, in diesem Betriebsmodus "ISS" die Standardfördermenge, welche der Hochdruckpumpe 17 im Standardbetriebsmodus über den durch Q₁ gekennzeichneten Pfad zugeführt wird, zur Saugseite der elektrischen Zahnradpumpe 1 über den Bypasspfad 21 zurückzuführen.

[0032] Mittels der erfindungsgemäßen Konfiguration kann eine kostengünstige elektrische Zahnradpumpe 1 zur kurzzeitigen Erzeugung eines Hochdrucks beim Starten einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, insbesondere für ein Common-Rail-System.

Ansprüche

1. Zahnradpumpe (1) zum Fördern eines Fluids in einem Hochdruckeinspritzsystem (14), welche ein drehbar gelagertes außenverzahntes Zahnrad (3) und einen innenverzahnten Zahnring (2) aufweist, welche exzentrisch zueinander gelagert sind, zusammen eine Verzahnung bilden und zur Erzeugung einer Förderwirkung in kämmendem Eingriff stehen, wobei durch die Verzahnung eine Vielzahl von Förderräumen (10) gebildet wird, und wobei ein saugseitiger Zulaufkanal (7) in einem ersten Winkelbereich (9) angeordnet ist, in welchem sich die Förderräume (10) bei einer Drehung des Zahnrads (3) und des Zahnrings (2) vergrößern, und ein druckseitiger Ablaufkanal (8) in einem zweiten Winkelbereich (11) angeordnet ist, in welchem sich die Förderräume (10) bei der Drehung des Zahnrads (3) und des Zahnrings (2) verkleinern, wobei zwischen dem Zulaufkanal (7) und dem Ablaufkanal (8) ein Dichtbereich (12) ausgebildet ist,
wobei
in dem Dichtbereich (12) auf der Seite, auf welcher sich die Förderräume (10) bei der Drehung des Zahnrads (3) und des Zahnrings (2) verkleinern, eine Öffnung (13) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ablaufkanal (8) über einen ersten hydraulischen Pfad (Q₁) in Fluidverbindung mit einem Hochdruckspeicher (18) verbunden ist und die Öffnung (13) über einen zweiten hydraulischen Pfad (Q₂) in Fluidverbindung mit dem Hochdruckspeicher (18) verbunden ist.

2. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung als Quetschdruckentlastungsöffnung wirkt.

3. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine jeweilige Bogenlänge des Zulaufkanals (7) und des Ablaufkanals (8) sich über einen Winkelbereich erstreckt, welcher kürzer als 180° ist.

4. Zahnradpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtbereich (12) einen ersten Teilbereich (19) aufweist, welcher sich über einen ersten Winkel (α₁) erstreckt, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume (10) bei der Drehung des Zahnrads (3) und des Zahnrings (2) vergrößern.

5. Zahnradpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtbereich (12) einen zweiten Teilbereich (20) aufweist, welcher sich über einen zweiten Winkel (α₂) erstreckt, welcher auf der Seite angeordnet ist, auf welcher sich die Förderräume (10) bei der Drehung des Zahnrads (3) und des Zahnrings (2) verkleinern.

6. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (13) im Wesentlichen in der Mitte des zweiten Teilbereichs (20) des Dichtbereichs (12) angeordnet ist.

7. Zahnradpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Förderräume (10) in dem zweiten Winkelbereich (11) radial durch die Verzahnung zwischen dem Zahnrad (3) und dem Zahnring (2) über eine Linienberührung abgedichtet sind.

8. Zahnradpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zahnradpumpe (1) eine Innenzahnradpumpe ist, bei welcher der Zahnring (2) als Rotor wirkt.

9. Zahnradpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zahnradpumpe (1) an eine Hochdruckpumpe anbaubar ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe (1) insbesondere nach Anspruch 1 zum Fördern eines Fluids in einem Hochdruckeinspritzsystem (14), insbesondere in einem Common-Rail-System,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste hydraulische Pfad (Q₁), welcher von dem druckseitigen Ablaufkanal (8) der Zahnradpumpe (1) über eine Hochdruckpumpe (17) zu dem Hochdruckspeicher (18) führt, und der zweite hydraulische Pfad (Q₂), welcher von der druckseitigen Öffnung (13) der Zahnradpumpe (1) über ein Saugventil (19) und einen Pumpenzylinder (20) der Hochdruckpumpe zu dem Hochdruckspeicher (18) führt, vorgesehen sind, wobei in einem Standardbetriebsmodus, in welchem die Zahnradpumpe (1) die Funktion der Vorförderung des Fluids zu der Hochdruckpumpe (14) ausführt, das Fluid dem Hochdruckspeicher (18) über den ersten hydraulischen Pfad (Q₁) und den zweiten hydraulischen Pfad (Q₂) zugeführt wird, und wobei in einem Startmodus (ISS) zum kurzzeitigen Aufbau eines Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher (18) das Fluid nur über den zweiten hydraulischen Pfad (Q₂) zu dem Hochdruckspeicher (18) zugeführt wird, wobei gleichzeitig die über den ersten hydraulischen Pfad (Q₁) aus der Zahnradpumpe (1) austretende Fluidmenge über einen Bypasspfad (21) dem Zulaufkanal (7) der Zahnradpumpe (1) wieder zugeführt wird.

Claims

1. Gear pump (1) for the delivery of a fluid in a high-pressure injection system (14), which pump has a rotatably mounted externally toothed gear (3) and an internally toothed ring (2), which are mounted eccentrically with respect to one another, together form a toothing and are in meshing engagement in order to generate a delivery action, wherein the toothing forms a multiplicity of delivery chambers (10), and wherein a suction-side feed channel (7) is arranged in a first angle range (9), in which the delivery chambers (10) increase in size during a rotation of the toothed gear (3) and of the toothed ring (2), and a pressure-side discharge channel (8) is arranged in a second angle range (11), in which the delivery chambers (10) decrease in size during the rotation of the toothed gear (3) and of the toothed ring (2), wherein a sealing region (12) is formed between the feed channel (7) and the discharge channel (8),
wherein
in the sealing region (12), on the side on which the delivery chambers (10) decrease in size during the rotation of the toothed gear (3) and of the toothed ring (2), there is formed an opening (13), characterized in that
the discharge channel (8) is fluidically connected via a first hydraulic path (Q₁) to a high-pressure accumulator (18), and the opening (13) is fluidically connected via a second hydraulic path (Q₂) to the high-pressure accumulator (18).

2. Gear pump (1) according to Claim 1,
characterized in that
the opening acts as a squeezing pressure relief opening.

3. Gear pump (1) according to Claim 1 or 2,
characterized in that
a respective arc length of the feed channel (7) and of the discharge channel (8) extends over an angle range shorter than 180°.

4. Gear pump (1) according to one or more of Claims 1 to 3,
characterized in that
the sealing region (12) has a first subregion (19) which extends over a first angle (α₁) which is arranged on the side on which the delivery chambers (10) increase in size during the rotation of the toothed gear (3) and of the toothed ring (2) .

5. Gear pump (1) according to one or more of Claims 1 to 4,
characterized in that
the sealing region (12) has a second subregion (20) which extends over a second angle (α₂) which is arranged on the side on which the delivery chambers (10) decrease in size during the rotation of the toothed gear (3) and of the toothed ring (2) .

6. Gear pump (1) according to Claim 5,
characterized in that
the opening (13) is arranged substantially in the centre of the second subregion (20) of the sealing region (12).

7. Gear pump (1) according to one or more of Claims 1 to 6,
characterized in that
the delivery chambers (10) are, in the second angle range (11), sealed off radially by the toothing between the toothed gear (3) and the toothed ring (2) by means of linear contact.

8. Gear pump (1) according to one or more of Claims 1 to 7,
characterized in that
the gear pump (1) is an internal gear pump, in which the toothed ring (2) acts as rotor.

9. Gear pump (1) according to one or more of Claims 1 to 8,
characterized in that
the gear pump (1) can be mounted on a high-pressure pump.

10. Method for operating a gear pump (1) in particular according to Claim 1 for the delivery of a fluid in a high-pressure injection system (14), in particular in a common-rail system,
characterized in that
the first hydraulic path (Q₁), which leads from the pressure-side discharge channel (8) of the gear pump (1) via a high-pressure pump (17) to the high-pressure accumulator (18), and the second hydraulic path (Q₂), which leads from the pressure-side opening (13) of the gear pump (1) via a suction valve (19) and a pump cylinder (20) of the high-pressure pump to the high-pressure accumulator (18), are provided, wherein, in a standard operating mode, in which the gear pump (1) performs the function of the predelivery of the fluid to the high-pressure pump (14), the fluid is supplied to the high-pressure accumulator (18) via the first hydraulic path (Q₁) and the second hydraulic path (Q₂), and wherein, in a starting mode (ISS) for the rapid build-up of a high pressure in the high-pressure accumulator (18), the fluid is supplied to the high-pressure accumulator (18) only via the second hydraulic path (Q₂), wherein, at the same time, the fluid quantity emerging from the gear pump (1) via the first hydraulic path (Q₁) is supplied to the feed channel (7) of the gear pump (1) again via a bypass path (21).

Revendications

1. Pompe à engrenages (1) pour refouler un fluide dans un système d'injection à haute pression (14), qui présente une roue dentée (3) à denture extérieure supportée à rotation et une couronne dentée (2) à denture intérieure, lesquelles sont supportées de manière excentrique l'une par rapport à l'autre, forment ensemble une denture et sont en prise d'engrènement pour produire un effet de refoulement, une pluralité d'espaces de refoulement (10) étant formés par la denture, et un canal d'alimentation côté aspiration (7) étant disposé dans une première plage angulaire (9) dans laquelle les espaces de refoulement (10) augmentent lors d'une rotation de la roue dentée (3) et de la couronne dentée (2), et un canal d'écoulement côté pression (8) étant disposé dans une deuxième plage angulaire (11) dans laquelle les espaces de refoulement (10) diminuent lors de la rotation de la roue dentée (3) et de la couronne dentée (2), une région d'étanchéité (12) étant réalisée entre le canal d'alimentation (7) et le canal d'écoulement (8),
une ouverture (13) étant réalisée dans la région d'étanchéité (12) du côté où les espaces de refoulement (10) diminuent lors de la rotation de la roue dentée (3) et de la couronne dentée (2), caractérisée en ce que
le canal d'écoulement (8) est connecté en liaison fluidique avec un accumulateur haute pression (18) par le biais d'un premier chemin hydraulique (Q₁) et l'ouverture (13) est connectée en liaison fluidique avec l'accumulateur haute pression (18) par le biais d'un deuxième chemin hydraulique (Q₂).

2. Pompe à engrenages (1) selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
l'ouverture agit en tant qu'ouverture de détente de pression d'écrasement.

3. Pompe à engrenages (1) selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce
qu'une longueur de fond respective du canal d'alimentation (7) et du canal d'écoulement (8) s'étend sur une plage angulaire qui est inférieure à 180°.

4. Pompe à engrenages (1) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce que
la région d'étanchéité (12) présente une première région partielle (19) qui s'étend sur un premier angle (α₁), qui est disposée du côté sur lequel les espaces de refoulement (10) augmentent lors de la rotation de la roue dentée (3) et de la couronne dentée (2).

5. Pompe à engrenages (1) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce que
la région d'étanchéité (12) présente une deuxième région partielle (20) qui s'étend sur un deuxième angle (α₂), qui est disposée du côté sur lequel les espaces de refoulement (10) diminuent lors de la rotation de la roue dentée (3) et de la couronne dentée (2).

6. Pompe à engrenages (1) selon la revendication 5,
caractérisée en ce que
l'ouverture (13) est disposée essentiellement au centre de la deuxième région partielle (20) de la région d'étanchéité (12).

7. Pompe à engrenages (1) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 6,
caractérisée en ce que
les espaces de refoulement (10) entre la deuxième plage angulaire (11) sont étanchéifiés radialement par la denture entre la roue dentée (3) et la couronne dentée (2) par le biais d'un contact linéaire.

8. Pompe à engrenages (1) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 7,
caractérisée en ce que
la pompe à engrenages (1) est une pompe à engrenages internes, dans laquelle la couronne dentée (2) agit en tant que rotor.

9. Pompe à engrenages (1) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 8,
caractérisée en ce que
la pompe à engrenages (1) peut être montée en tant que pompe haute pression.

10. Procédé pour faire fonctionner une pompe à engrenages (1), en particulier selon la revendication 1, pour refouler un fluide dans un système d'injection à haute pression (14), en particulier un système à rampe commune,
caractérisé en ce que
le premier chemin hydraulique (Q₁) qui conduit depuis le canal d'écoulement côté pression (8) de la pompe à engrenages (1) par le biais d'une pompe haute pression (17) jusqu'à l'accumulateur haute pression (18), et le deuxième chemin hydraulique (Q₂), qui conduit depuis l'ouverture côté pression (13) de la pompe à engrenages (1) par le biais d'une soupape d'aspiration (19) et d'un cylindre de pompe (20) de la pompe haute pression à l'accumulateur haute pression (18), sont prévus, et dans un mode de fonctionnement standard, dans lequel la pompe à engrenages (1) assure la fonction de pré-refoulement du fluide vers la pompe haute pression (14), le fluide étant acheminé jusqu'à l'accumulateur haute pression (18) par le biais du premier chemin hydraulique (Q₁) et du deuxième chemin hydraulique (Q₂), et dans un mode de démarrage (ISS) pour augmenter brièvement une haute pression dans l'accumulateur haute pression (18), le fluide étant acheminé seulement par le biais du deuxième chemin hydraulique (Q₂) jusqu'à l'accumulateur haute pression (18), et simultanément la quantité de fluide sortant de la pompe à engrenages (1) par le biais du premier chemin hydraulique (Q₁) étant à nouveau acheminée par le biais d'un chemin de dérivation (21) au canal d'alimentation (7) de la pompe à engrenages (1).

Zeichnung