DE10056252C1

DE10056252C1 - Welle mit äußeren Zähnen zur Übertragung eines Drehmoments zwischen koaxial hintereinander angeordneten Hydromaschinen

Info

Publication number: DE10056252C1
Application number: DE10056252A
Authority: DE
Inventors: Bettina L C Johansen; Helle Paulsen; Tage Christiansen
Original assignee: Sauer Danfoss Holding ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions Holding ApS
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: US20020057978A1

Abstract

Bei einer Welle (19) mit äußeren Zähnen (18) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen koaxial hintereinander angeordneten Hydromaschinen (1; 2), insbesondere Hydropumpen einer Lenkeinrichtung, bei denen in einem Zahnring (3; 4) mit inneren Zähnen (5; 6) ein innen und außen mit Zähnen (9; 10; 15; 16) versehenes Innenrad (7; 8) mit den Zähnen (5; 6) des Zahnrings (3; 4) in Eingriff stehend umläuft und die Zähne (18) der Welle (19) mit den inneren Zähnen (15; 16) der Innenräder (7; 8) drehfest in Eingriff stehen, ist zur Vereinfachung der Herstellung und Montage der Welle sowie zur Vermeidung von Geräuschen dafür gesorgt, daß die auf dem Teilkreis gemessene Zahndicke der Zähne (18) der Welle (19) oder der inneren Zähne (15; 16) der Innenräder (7; 8) größer als die auf dem Teilkreis gemessene Weite der Zahnlücken ist, in die diese Zähne (18; 7; 8) eingreifen, so daß die Zahnflanken der Zähne (18) der Welle (19) fest an den Zahnflanken der inneren Zähne (15; 16) der Innenräder 7; 8) anliegen, und daß die Welle (19) in beiden Endabschnitten zwischen zumindest einigen ihrer Zähne (18) Schlitze (20) aufweist und zumindest in den mit den Schlitzen (20) versehenen Endabschnitten hohl ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Welle mit äußeren Zähnen zur Übertragung eines Drehmoments zwischen koa xial hintereinander angeordneten Hydromaschinen, insbe sondere Hydropumpen einer Lenkeinrichtung, bei denen in einem Zahnring mit inneren Zähnen ein innen und außen mit Zähnen versehenes Innenrad mit den Zähnen des Zahn rings in Eingriff stehend umläuft und die Zähne der Welle mit den inneren Zähnen der Innenräder drehfest in Eingriff stehen.

Um die Leistung einer Hydromaschine, insbesondere als Dosierpumpen dienende Hydropumpen einer Lenkeinrich tung, zu steigern, ist es aus der DE 196 07 064 C2 be kannt, zwei kleinere Hydromaschinen parallel zu betrei ben. Hierzu wird eine Welle mit äußeren Zähnen verwen det, die die beiden Hydromaschinen miteinander verbin det, indem die Zähne der Welle mit den inneren Zähnen des Innenrades in Eingriff gebracht werden. Der Antrieb der beiden Hydromaschinen erfolgt dann wie üblich durch eine Steckwelle (auch "Kardanwelle" genannt) mit äuße ren Zähnen, die ebenfalls mit den inneren Zähnen eines der beiden Innenräder in Eingriff steht. Will man z. B. bei einer Dosierpumpe der genannten Art die Gesamtför derleistung bzw. -verdrängung noch weiter steigern, z. B. die Verdrängung auf 1250 cm³, dann ist es schwierig, die Innenräder selbst bei Parallelschaltung zweier Hy dromaschinen mit jeweils nur der Hälfte der gewünschten Gesamtleitung, um möglichst bereits vorhandene keinere Hydromaschinen verwenden zu können, und auch die die beiden Hydromaschinen verbindende Welle so genau zu be arbeiten bzw. herzustellen, daß die Zähne der Innenrä der mit den Zähnen der Welle spielfrei zusammenarbei ten, um eine Geräuschbildung zu vermeiden. Umgekehrt könnte bei dem Eingriff der Zähne der Innenräder mit den Zähnen der Welle, wegen der bei so großen Bauteilen nicht mit hinreichender Genauigkeit eng einzuhaltenden Herstellungstoleranzen, eine Preßpassung auftreten, bei der sich die Welle nur äußerst schwierig mit den Innen rädern zusammenbauen ließe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Welle der eingangs genannten Art anzugeben, die eine einfache und wirtschaftliche Herstellung ermöglicht, leicht zu montieren ist und dennoch eine spielfreie Verbindung der Hydromaschinen gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf dem Teilkreis gemessene Zahndicke der Zähne der Welle oder der inneren Zähne der Innenräder größer als die auf dem Teilkreis gemessene Weite der Zahnlücken ist, in die diese Zähne eingreifen, so daß die Zahn flanken der Zähne der Welle fest an den Zahnflanken der inneren Zähne der Innenräder anliegen, und daß die Wel le in beiden Endabschnitten zwischen zumindest einigen ihrer Zähne Schlitze aufweist und zumindest in den mit den Schlitzen versehenen Endabschnitten hohl ist.

Bei dieser Lösung liegen die Zähne der Welle spielfrei an den inneren Zähnen der Innenräder an. Dennoch kann die Welle leicht montiert werden, weil es die Schlitze zumindest an den Enden der Welle ermöglichen, daß die Zähne der Welle elastisch in den Hohlraum der Welle nachgeben und die ineinandergreifenden Zähne der Welle und Innenräder elastisch aneinander anliegen. Die Zähne der Innenräder und der Welle brauchen nicht mit engen Toleranzen hergestellt zu werden. Es ist lediglich dar auf zu achten, daß die auf dem Teilkreis als Bogenlänge gemessene Zahndicke der in die Zahnlücken der anderen Zähne eingreifenden Zähne etwas größer als die Zahnlüc kenweite der anderen Zähne ist.

Vorzugsweise ist die Zahndicke der Zähne der Welle et was größer als die der inneren Zähne der Innenräder.

Sodann kann die Welle nahe ihren Enden im Bereich ihrer Schlitze mit jeweils einer Ringnut versehen sein. Diese Ringnuten erhöhen die Elastizität der mit Zähnen verse henen Bereiche der Enden der Welle.

Ferner können die inneren Zähne der Innenräder in ein ander benachbarten Endabschnitten der Innenräder ausge bildet sein. Die inneren Zähne der Innenräder brauchen mithin nicht über die gesamte axiale Länge der Innenrä der ausgebildet zu werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Teils zweier durch eine erfindungsgemäße Welle verbundener Hy dromaschinen in Form von Hydropumpen,

Fig. 2 den Axialschnitt der Fig. 1,

Fig. 3 eine Endansicht einer erfindungsgemäßen Wel le,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV der Fig. 3 und

Fig. 5 den Schnitt V-V der Fig. 4.

Die Fig. 1 und 2 stellen einen Teil zweier Hydromaschi nen 1 und 2 in Form von als Dosierpumpen einer hydrau lischen Lenkeinheit eines Kraftfahrzeugs ausgebildeter Hydropumpen dar. Die Hydromaschinen 1 und 2 enthalten jeweils einen Zahnring 3 und 4 mit inneren Zähnen 5 und 6 sowie ein Innenrad 7 und 8 (Verdrängerrad) mit äuße ren Zähnen 9 und 10. Eine Zwischenscheibe 11 verbindet durch mit den Zahnlücken der Zähne 5 und 6 fluchtende Löcher 12 die durch die Zähne 5 und 9 sowie die Zähne 6 und 10 begrenzten Zwischenräume in Abhängigkeit von der relativen Drehwinkellage der Zahnringe 3, 4 und Innen räder 7, 8. Die Hydromaschinen 1 und 2 sind mittels nicht dargestellter Schrauben verbunden, die durch axiale Bohrungen 13 der Zahnringe 3 und 4, der Zwi schenscheibe 11 sowie einer den Hydromotor 4 auf der einen Seite abdeckenden Platte 14 hindurchgeführt sind.

Die Innenräder 7 und 8 sind innen in einander benach barten Endabschnitten mit Zähnen 15 und 16 versehen, in die äußere Zähne 18 einer die Hydromaschinen 1 und 2 koaxial verbindenden Welle 19 eingreifen. Die Zähne 15 des Innenrades 7 haben von Zahn zu Zahn eine unterschiedliche Höhe (siehe Fig. 1), ebenso die Zähne 16 des Innenrades 8 (Fig. 2).

Die Welle 19 ist axial durchgehend hohl. Sie kann aber auch nur in Endabschnitten hohl sein. Die auf dem Teil kreis als Bogenlänge gemessene Dicke ihrer Zähne 18 ist etwas größer als die auf dem Teilkreis als Bogenlänge gemessene Weite der Zahnlücken der inneren Zähne 15, 16 der Innenräder 7 und 8, so daß die Zahnflanken der Zäh ne 18 der Welle 19 fest an den Zahnflanken der inneren Zähne 15, 16 der Innenräder 7 und 8 anliegen. So kann die Zahndicke der Zähne 18 der Welle 19 etwas größer als die der inneren Zähne 15, 16 der Innenräder 7, 8 sein. Genauer gesagt, die Zahndicke der Zähne 18 der Welle 19 ist etwas größer als die Zahnlückenweite der Zähne 15, 16 der Innenräder 7, 8, wobei die Zahndicke und die Zahnlückenweite als Bogenlängen auf dem Teil kreis einer Evolventen-Verzahnung der Zähne gemessen werden. Es ist auch umgekehrt möglich, die Zahndicke der Zähne 15, 16 etwas größer als die Weite der Zahn lücken zwischen den Zähnen 18 auszubilden. Vereinfacht gesagt, die Zahndicke der in die Zahnlücken eingreifen den Zähne hat ein Übermaß gegenüber dem Nennmaß der Zahnlückenweite.

Die Welle 19 hat ferner in beiden Endabschnitten zwi schen zumindest einigen ihrer Zähne 18 zu den Enden der Welle 19 hin offene, durch die Wand der Welle 19 radial hindurchgehende, axiale Schlitze 20, die in gleichen Winkelabständen auseinanderliegen. Aufgrund der Schlit ze 20 ist es möglich, daß sich die zwischen den Schlit zen liegenden Teile der Welle 19 zusammen mit den auf diesen Teilen ausgebildeten Zähnen 18 durch den An pressdruck zwischen diesen Zähnen 18 und den inneren Zähnen 15, 16, zwischen denen die Zähne 18 eingreifen, radial nach innen elastisch verbiegen, so daß trotz des Übermaßes eine Preßpassung vermieden wird. Dies er leichtert den Zusammenbau der Welle 19 mit den Innenrä dern 7 und 8.

Die Biegsamkeit der mit den Zähnen 15, 16 in Eingriff kommenden Abschnitte der Zähne 18 wird noch dadurch er höht, daß die Welle 19 nahe ihren Enden im Bereich ih rer Schlitze 20 mit jeweils einer Ringnut 21 versehen ist. Ferner ist ein Spiel zwischen dem Kopfkreis der zwischen den Ringnuten 21 und der axialen Mitte der Welle 19 liegenden Zähne 18 und dem Fußkreis der Zähne 15, 16 der Innenräder 7 und 8 vorhanden. Der Kopfkreis durchmesser der axial äußeren Zähne 18 hat dagegen ein geringes Übermaß gegenüber dem Fußkreisdurchmesser der Zähne 15, 16.

Die Zwischenscheibe 11 greift in eine axial mittlere Ringnut 22 der Welle 19 mit radial nach innen ragenden Vorsprüngen 23 (Fig. 2) ein, die bei der Montage durch die Zahnlücken zwischen den Zähnen 18 der Welle 19 hin durchführbar sind und dann nach einer Verdrehung der Zwischenscheibe 11 um die halbe Teilung der Zähne 18 hinter den Zähnen 18 liegen. Danach werden dann die Schrauben durch die Bohrungen 13 eingeführt.

Die Zähne 18 der Welle 19 greifen nur in einen der ein ander zugekehrten Enden der Innenräder 7 und 8 zunächst liegenden Endabschnitt der axialen Länge der Zähne 15 und 16 ein. In den von den Zähnen 18 freigelassenen Ab schnitt der Zähne 15 wird dann ein am Ende einer Steck welle (auch "Kardanwelle" genannt) ausgebildeter Zahn kranz von links in Fig. 2 durch den Hohlraum des Innen rades 7 eingeführt. Über diese Steckwelle und die Welle 19 werden dann die Hydromaschinen 1 und 2, sofern sie als Hydropumpen ausgebildet sind, angetrieben. Es wäre aber auch möglich, die Hydromaschinen 1 und 2 durch Zu führung einer Druckflüssigkeit als Hydromotoren zu be treiben, die dann über die Steckwelle ein Arbeitsgerät antreiben.

Die Innenräder 7 und 8 nur in den einander benachbar ten, im Vergleich zur Gesamtlänge der Innenräder 7 und 8 relativ kurzen Endabschnitten mit Zähnen 15, 16 zu versehen, wie in Fig. 2 dargestellt, hat den Vorteil, daß die Herstellung der Zähne 15, 16 einfacher ist. Al ternativ wäre es aber auch möglich, die Zähne 15 und 16 sich über die gesamte axiale Länge der Innenräder 7 und 8 erstrecken zu lassen.

Claims

1. Welle (19) mit äußeren Zähnen (18) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen koaxial hintereinander angeordneten Hydromaschinen (1, 2), insbesondere Hydropumpen einer Lenkeinrichtung, bei denen in ei nem Zahnring (3; 4) mit inneren Zähnen (5; 6) ein innen und außen mit Zähnen (9; 10; 18) versehenes Innenrad (7; 8) mit den Zähnen (5; 6) des Zahnrings (3; 4) in Eingriff stehend umläuft und die Zähne (18) der Welle (19) mit den inneren Zähnen (15; 16) der Innenräder (7, 8) drehfest in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Teilkreis gemessene Zahndicke der Zähne (18) der Welle (19) oder der inneren Zähne (15; 16) der Innenräder (7, 8) größer als die auf dem Teilkreis gemessene Weite der Zahnlücken ist, in die diese Zähne (18; 15; 16) eingreifen, so daß die Zahnflanken der Zähne (18) der Welle (19) fest an den Zahnflanken der inneren Zähne (15; 16) der Innenräder (7, 8) anliegen, und daß die Welle (19) in beiden Endabschnitten zwi schen zumindest einigen ihrer Zähne (18) Schlitze (20) aufweist und zumindest in den mit den Schlit zen (20) versehenen Endabschnitten hohl ist.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (19) nahe ihren Enden im Bereich ihrer Schlitze (20) mit jeweils einer Ringnut (21) verse hen ist.

3. Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die inneren Zähne (15; 16) der Innenräder (7, 8) in einander benachbarten Endabschnitten der Innenräder (7, 8) ausgebildet sind.