DE10058883A1 - Zahnradmaschine - Google Patents

Abstract

Hydraulische Zahnradmaschine, wie beispielsweise Pumpe oder Motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine, wie beispielsweise Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse und einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, wie beispielsweise Hohlrad, und einem drehbar gelagerten angetriebenen zweiten Zahnrad, wie beispielsweise Ritzel.

Solche Innenzahnradmaschinen sind beispielsweise durch die DE 199 23 851 bekannt geworden. Bei den dort beschriebenen Innenzahnradmaschinen mit einer für den Antrieb vorgesehenen Welle, wie beispielsweise Getriebewelle, liegt zwischen dem Hohlrad und dem Ritzel ein relativ großer sichelförmiger Raumbereich vor. Bei Betrieb der Pumpe kann durch Wirbelströmungen in diesem Raumbereich eine relativ hohe Verlustleitung entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Zahnradmaschine zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, insbesondere im Hinblick auf die genannte Verlustleitung.

Dies wird bei erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine, wie beispielsweise Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse und einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, wie beispielsweise Hohlrad, und einem drehbar gelagerten angetriebenen zweiten Zahnrad, wie beispielsweise Ritzel, mit einem in einem sichelförmigen Raumbereich aufgenommenem ersten ein- oder mehrteiligen Füllstück und mit einem Füllstift, an welchem sich das Füllstück abstützt, dadurch erreicht, daß ein zweites Füllstück in dem sichelförmigen Raumbereich aufgenommen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste und das zweite Füllstück sich in Umfangsrichtung betrachtet in dem sichelförmigen Raumbereich bezüglich des Füllstifts gegenüber liegen. Das bedeutet, daß der Füllstift zwischen den Füllstücken in dem Raumbereich angeordnet ist und auf der einen Seite das erste Füllstück und auf der anderen Seite das zweite Füllstück angeordnet ist.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn das erste und das zweite Füllstück im wesentlichen halbsichelförmig ausgestaltet sind.

Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste und/oder das zweite Füllstück ein- oder mehrteilig ausgestaltet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Füllstück mehrteilig ausgebildet ist und das zweite Füllstück einteilig ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der sichelförmige Raumbereich an einem Endbereich mit einem Einlaß und an einem anderen Endbereich mit einem Auslaß in Verbindung steht und das erste Füllstück auslaßseitig und das zweite Füllstück einlaßseitig mit dem Füllstift zwischen den Füllstücken angeordnet sind.

Gemäß eines weiteren erfinderischen Gedankens bezüglich einer Innenzahnradmaschine, wie beispielsweise Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse und einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, wie beispielsweise Hohlrad, und einem drehbar gelagerten angetriebenen zweiten Zahnrad, wie beispielsweise Ritzel, mit einem in einem sichelförmigen Raumbereich aufgenommenem Füllstück, wobei das Füllstück eine Nut aufweist, in welche ein Lagerstift einseitig eingreift, welcher an seinem anderen Endbereich im Gehäuse aufgenommen ist, es zweckmäßig, wenn das Füllstück sichelförmig ausgebildet ist und den sichelförmigen Raumbereich zwischen einem Einlaß und einem Auslaß im wesentlichen ausfüllt.

Auch ist es zweckmäßig, wenn das Füllstück zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist.

Anhand der Figuren sei die Erfindung beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Zahnradmaschine, wie Pumpe, im Schnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Pumpe,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Pumpe

Fig. 3a ein Ausschnitt eines Füllstiftes.

Die Fig. 1 zeigt eine Zahnradmaschine, wie insbesondere eine Innenzahnradmaschine 1, wie Innenzahnradpumpe oder Pumpe, bei welcher ein innenverzahntes Hohlrad 2 und ein außenverzahntes Ritzel 3 in einer Bohrung 4 eines Gehäuses 5 drehbar angeordnet und gelagert sind. Das Ritzel 3 ist mittels eines Lagerrohres 6 innerhalb des Gehäuses 5 drehbar gelagert. Durch das Lagerrohr greift eine Welle 7, wie Getriebewelle, hindurch. Die Getriebewelle 7 weist ein Verbindungselement 8 auf, wie im wesentlichen kreisringförmiges Flanschelement, das mit der Getriebewelle 7 drehfest verbunden ist und ebenso mit dem Ritzel 3 drehfest verbunden ist, so daß bei Drehung der Getriebewelle 7 das Ritzel 3 antreibbar ist.

Das Flanschelement 8 weist radial innen eine Verzahnung 8a oder zumindest einen Vorsprung oder einzelne Vorsprünge auf, die in eine Gegenverzahnung 9 oder entsprechende Aussparungen der Welle 7 eingreifen. Radial außen weist das Flanschelement 8 eine Außenverzahnung 8b oder Vorsprünge auf, die in eine entsprechende Innenverzahnung 10 oder Ausnehmungen des Ritzels 3 eingreifen. Vorzugsweise sind zumindest zwei, beispielsweise drei Vorsprünge 8b vorgesehen, die in entsprechende Aufnahmen des Ritzels eingreifen.

Zwischen Ritzel 3 und Lagerrohr 6, das im wesentlichen mit dem Getriebegehäuse drehfest angeordnet ist, ist eine Lagerung 11, wie Wälzlagerung oder Gleitlagerung, angeordnet, wobei die Wälzkörper der Wälzlagerung direkt auf dem Außenumfang der Lagerrohres 6 umlaufen. Dafür ist das Lagerrohr 6 vorzugsweise gehärtet.

Die Getriebewelle 7 ist mittels des Lagers 12 radial innerhalb des Lagerrohres 6 gelagert, wobei auch in diesem Anwendungsfall die Wälzkörper des Lagers direkt auf dem Innenmantel des Lagerrohres laufen. Somit bildet das Lagerrohr sowohl radial innen als auch radial außen die Lauffläche der Lagerwälzkörper. Das Lagerrohr 6 dient als Lagerstelle für die Getriebewelle 7 oder für ein die Getriebewelle lagerndes Lager 12. Vorteilhaft ist das Lager 12 als Wälzlager, wie Rollenlager oder Nadellager ausgebildet. Auch kann das Lager 12 in einem anderen Ausführungsbeispiel als Gleitlager ausgebildet sein.

Bei der Anordnung dieses Lagers 12 ist es zweckmäßig, wenn das Lager in einer Nut 7b, wie Umfangsnut, der Welle 7 aufgenommen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Lager 12 im axialen Bereich der Pumpe, insbesondere der Zahnräder der Pumpe angeordnet ist. In diesem Fall kann das Lager 12 Radialkräfte der Pumpe nach radial innen aufnehmen, die eine zumindest dynamische Verformung des Lagerrohrs 6 bewirken können. Dadurch werden die dynamischen Radialkräfte der Pumpe von der in der Regel massiven Getriebewelle aufgefangen.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, daß die Pumpe keine zusätzliche Antriebswelle benötigt. Der Antrieb erfolgt über die Getriebewelle. In einigen vorteilhaften Anwendungsfällen kann die Getriebewelle derart gelagert werden, daß sie pumpenseitig keine zusätzliche Lagerung benötigt. In diesen Fällen ist die Lagerung mittels des Lagers 12 und des Rohres 6 die einzige motorseitige oder pumpenseitige Lagerung der Welle.

Die Schmiermittelversorgung, wie Schmierölversorgung, des Lagers 12 wird durch eine Anbindung des Lagerraumes an einen Druckraum 13 im Getriebe erreicht. Diese Anbindung erfolgt dadurch, daß die Dichtung, wie der Dichtring 14, die zur Abdichtung der Drehdurchführung verwendet wird, derart angeordnet ist, daß das Lager und der Druckraum 13 miteinander in Verbindung stehen und die Dichtung 14 nicht zwischen Druckraum 13 und Lager 12 angeordnet ist. Dazu ist der Dichtring in eine Umfangsnut der Welle 7 aufgenommen und gegen das Lagerrohr auf der Innenseite beaufschlagt. Die Dichtung 14 ist axial zwischen Lagerung 13 und Flansch 8 angeordnet.

Die Dichtung 15, wie Radialwellendichtring, dichtet die Welle des Getriebes gegen das Getriebegehäuse ab.

Die Pumpe mit Gehäuse 5 ist vorteilhaft mehrteilig ausgebildet und besteht zumindest aus zwei Axialplatten 20,21 und einem zentralen Gehäuseteil 5 mit der Bohrung 4. Diese Bauteile begrenzen den Innenraum der Pumpe, in welchem die Zahnräder angeordnet sind und dichten diesen bis auf Anschluß 22 und Abfluß 23 ab. Für Anschluß (Zulauf) und Abfluß (Ablauf) sind Kanäle 24, 25 im Getriebegehäuse 40 vorgesehen.

Die eine Axialplatte 20 ist vorteilhaft in einer Vertiefung 90 des Getriebegehäuses 40 oder Getriebegehäusedeckels aufgenommen, wobei das Pumpengehäuse 5 gegenüber der Axialplatte 20 zurückgenommen ist. Dadurch wird erreicht, daß das Getriebegehäuse in diesem Bereich bei fest vorgegebenem axialen Bauraum eine höhere Wandstärke aufweist, die zweckmäßigerweise die Verschraubungsgewinde zur Befestigung der Pumpe 5 trägt, die jedoch in der Figur nicht dargestellt sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Axialplatten 20, 21 in dem Pumpengehäuse 5 und/oder im Getriebegehäuse 40 mittels zumindest zwei Stiften 91, 92 fixiert sind. Diese Stifte greifen beispielsweise in Bohrungen der Axialplatten und Gehäuse ein. Durch die Fixierung wird ein auswandern oder Verdrehen der Axialplatten aufgrund der Reibkräfte verhindert.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest eine Axialplatte im Bereich eines Mitnehmers und des Wiederlagers axial fixiert ist.

Das Pumpengehäuse 5 ist an dem Getriebegehäuse 40 befestigt, wie geschraubt. Zwischen Pumpengehäuse und Getriebegehäuse ist zumindest eine Dichtung 41 angeordnet. Zur Befestigung sind nicht dargestellte Bohrungen in dem Pumpengehäuse, durch die Schrauben hindurch greifen, die in Gewindelöchern in dem Getriebegehäuse eingeschraubt sind. Dadurch ist das Getriebegehäuse 40 nicht wegen Befestigungsbohrungen abzudichten.

Die Getriebewelle ist vorteilhaft die Getriebeeingangswelle, da diese zweckmäßigerweise mit höherer Drehzahl dreht als die Abtriebswelle. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Getriebeeingangswelle eine Verzahnung 7a aufweist, mit der sie an einen Antriebsmotor antriebsseitig angeschlossen ist, und diese Verzahnung außerhalb des Getriebegehäuses 40 liegt.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt einer Zahnradpumpe 100, mit einem Hohlrad 101 und einem Ritzel 102. Das Ritzel 102 wird von einer Welle angetrieben und treibt das Hohlrad 101 an. Dabei kämmt die Verzahnung des Ritzels die Verzahnung des Hohlrades. Zwischen den beiden Verzahnungen des innenverzahnten Hohlrades 101 und des außenverzahnten Ritzels 102 ist ein sichelförmiger Hohlraum 110, wie Raumbereich, gebildet.

Der sichelförmige Raumbereich 110 weist an seinem einen Endbereich einen Anschluß 120 zum Einlaß und an seinem anderen Endbereich einen Anschluß 130 zum Auslaß auf.

In dem sichelförmigen Raumbereich 110 sind zwei Füllstücke 140 und 150 aufgenommen, die jeweils halbsichelförmig ausgebildet sind.

Das Füllstück 140 ist einteilig ausgebildet und mittels Bolzen 141 und 142 im Gehäuse gehalten. Das Füllstück 140 ist auf der Einlaßseite des Raumes 110 angeordnet.

Das Füllstück 150 ist zweiteilig ausgebildet. Es besteht aus den beiden Füllstückteilen 151 und 152. Das Füllstück 150 ist auf der Auslaßseite des Raumes 110 angeordnet. Das Füllstückteil 152 weist eine Nut zur Aufnahme eines Dichtelementes 153 auf.

Das Füllstück wird im Betrieb der Pumpe gegen den Füllstift 160 beaufschlagt, der in dem Gehäuse gehalten ist.

Das Füllstück 140 grenzt an den Füllstift 160 an und paßt sich an seinem Endbereich an die bogenförmige Kontur des Füllstiftes an. So ist der Füllstift konvex gekrümmt und der Endbereich des Füllstückes 140 konkav gekrümmt.

Das Füllstück 140 und das Füllstück 150 und der Füllstift nehmen im wesentlichen den Raumbereich 110 in Anspruch, so daß der Platz für Fluidverwirbelungen minimiert wird.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt einer Zahnradpumpe 2100, mit einem Hohlrad 201 und einem Ritzel 202. Das Ritzel 202 wird von einer Weile angetrieben und treibt das Hohlrad 201 an. Dabei kämmt die Verzahnung des Ritzels die Verzahnung des Hohlrades. Zwischen den beiden Verzahnungen des innenverzahnten Hohlrades 201 und des außenverzahnten Ritzels 202 ist ein sichelförmiger Hohlraum 210, wie Raumbereich, gebildet.

Der sichelförmige Raumbereich 210 weist an seinem einen Endbereich einen Anschluß 220 zum Einlaß und an seinem anderen Endbereich einen Anschluß 230 zum Auslaß auf.

In dem sichelförmigen Raumbereich 210 ist ein Füllstück 250 aufgenommen, das ebenfalls sichelförmig ausgebildet ist.

Das Füllstück 250 ist zweiteilig ausgebildet. Es besteht aus den beiden Füllstückteilen 251 und 252. Das Füllstück 250 erstreckt sich im wesentlichen von der Einlaßseite bis zur Auslaßseite des Raumes 210. Das Füllstückteil 252 weist eine Nut zur Aufnahme eines Dichtelementes 253 auf.

Das Füllstück wird im Betrieb der Pumpe gegen den Füllstift 260 beaufschlagt, der in dem Gehäuse gehalten ist. Der Füllstift 260 ist dazu einseitig im Gehäuse drehbar aufgenommen und gehalten. Er weist in seinem oberen Endbereich einen im wesentlichen rechteckigen Lagerkörper 261 auf, der in eine Nut 255 des Füllstückes 260 eingreift. Dazu ist das Füllstück 250 relativ zu dem Füllstift verlagerbar und der Füllstift ist im Gehäuse verdrehbar, siehe auch Fig. 3a.

Das Füllstück 250 nimmt nahezu den gesamten Raum 210 ein, so daß das freie Volumen für die Ausbildung von Wirbeln des Fluids minimiert wird.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom­ bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (8)

1. Innenzahnradmaschine, wie beispielsweise Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse und einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, wie beispielsweise Hohlrad, und einem drehbar gelagerten angetriebenen zweiten Zahnrad, wie beispielsweise Ritzel, mit einem in einem sichelförmigen Raumbereich aufgenommenem ersten ein- oder mehrteiligen Füllstück und mit einem Füllstift, an welchem sich das Füllstück abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Füllstück in dem sichelförmigen Raumbereich aufgenommen ist.

2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Füllstück sich, in Umfangsrichtung betrachtet, in dem sichelförmigen Raumbereich bezüglich des Füllstifts gegenüber liegen.

3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Füllstück im wesentlichen halbsichelförmig ausgestaltet sind.

4. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Füllstück ein- oder mehrteilig ausgestaltet sind.

5. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Füllstück mehrteilig ausgebildet ist und das zweite Füllstück einteilig ausgebildet ist.

6. Innenzahnradmaschine insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sichelförmige Raumbereich an einem Endbereich mit einem Einlaß und an einem anderen Endbereich mit einem Auslaß in Verbindung steht und das erste Füllstück auslaßseitig und das zweite Füllstück einlaßseitig mit dem Füllstift zwischen den Füllstücken angeordnet sind.

7. Innenzahnradmaschine, wie beispielsweise Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse und einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, wie beispielsweise Hohlrad, und einem drehbar gelagerten angetriebenen zweiten Zahnrad, wie beispielsweise Ritzel, mit einem in einem sichelförmigen Raumbereich aufgenommenem Füllstück, wobei das Füllstück eine Nut aufweist, in welche ein Lagerstift einseitig eingreift, welcher an seinem anderen Endbereich im Gehäuse aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück sichelförmig ausgebildet ist und den sichelförmigen Raumbereich zwischen einem Einlaß und einem Auslaß im wesentlichen ausfüllt.

8. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist.