DE102007051352A1

DE102007051352A1 - Hydraulic gear wheel machine i.e. external gear wheel machine such as external gear wheel motor, for generating and converting of hydraulic energy, has actuators adjusting opening independent of operating pressure during machine operation

Info

Publication number: DE102007051352A1
Application number: DE200710051352
Authority: DE
Inventors: Marc Dr. Lätzel; Stefan Cerny; Klaus Griese; Guido Bredenfeld; Dietmar Dr. Schwuchow; Hans Christian Böhmcker; Edgar Mörtl; Michael Servos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-04-30
Also published as: IT1393065B1; ITMI20081880A1

Abstract

The machine (1) has two gear wheels (12, 14) including an output shaft (16) and a bearing axle (24) supported in bearing latches (26, 28). An axial opening (46) exists between gear wheel front sides (44) and the bearing latches. Actuators (42) are provided for adjusting the axial opening independent of an operating pressure in an inner area (4) of a housing (2) during operation of the machine. Sensors (48) are provided for detecting the prevalent operating pressure in the inner area. The actuators and/or the sensors are implemented as a piezo-element. An independent claim is also included for a method for controlling of a hydraulic gear wheel machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zahnradmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und ein Verfahren zur Ansteuerung einer hydraulischen Zahnradmaschine.The The invention relates to a hydraulic gear machine according to The preamble of claim 1, and a method for driving a hydraulic gear machine.

Zahnradmaschinen, beispielsweise Außenzahnradpumpen oder Außenzahnradmotoren, werden vor allem in der Mobilhydraulik zur Erzeugung oder Wandlung hydraulischer Energie eingesetzt. Hauptgrund hierfür ist ihr einfacher Aufbau, der einerseits zu guten Wirkungsgraden und einer hohen Betriebssicherheit selbst bei schwierigen Einsatzbedingungen führt und andererseits eine kostengünstige Herstellung erlaubt. Ein weiterer Vorteil der Zahnradmaschinen liegt darin, dass diese bei geringem Bauraum- und Gewichtsbedarf in einem vergleichsweise großen Drehzahl-, Temperatur- und Viskositätsbereich einsetzbar sind.Gear machines for example, external gear pumps or external gear motors, are mainly used in mobile hydraulics for generating or converting used hydraulic energy. The main reason for this is their simple structure, on the one hand to good efficiencies and a high level of operational reliability even in difficult operating conditions leads and on the other hand, a cost-effective production allowed. Another advantage of the gear machines is that that this with a small space and weight requirement in a comparatively large Speed, temperature and viscosity range can be used are.

Aus der DE 196 09 992 B4 ist beispielsweise eine hydraulische Außenzahnradmaschine bekannt, die ein Gehäuse mit einem Innenraum aufweist, der von zwei am Gehäuse befestigten Deckeln begrenzt ist. In dem Innenraum ist eine Zahnradanordnung mit einem ersten und einem zweiten Zahnrad angeordnet, die im Außeneingriff miteinander kämmen. Das erste Zahnrad ist auf einer Welle befestigt, die auf einer An-/Abtriebsseite nach außen geführt und über einen innenliegenden Wellendichtring abgedichtet ist. Das zweite Zahnrad ist auf einer Achse befestigt. Welle und Achse werden über Lagerbuchsen in zwei gegenüberliegend in dem Innenraum des Gehäuses angeordneten Lagerkörpern gelagert. Abhängig von der Drehrichtung wird an den Zahnrädern zwischen Vorder- und Rückflanken unterschieden. Bei Zahnradpumpen übertragen die Vorderflanken die Drehbewegung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Zahnrad. Das zu fördernde Medium wird in Zahnlücken der Zahnräder von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite gefördert. Dabei wandern Flankenkontaktpunkte der Zähne des Zahnradpaares entlang zumindest einer Eingriffslinie. Dadurch verhindern die im Eingriff sich berührenden Zahnflanken ein Rückströmen des Druckmittels von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite (Dichtwirkung). Bei Zahnradmotoren wird das Verdrängerprinzip von Zahnradpumpen umgekehrt und den Zahnrädern Druckmittel über einen Zulauf zugeführt, wodurch an der nach außen geführten Abtriebswelle ein Drehmoment abgegriffen werden kann.From the DE 196 09 992 B4 For example, a hydraulic external gear machine is known which has a housing with an interior bounded by two covers attached to the housing. In the interior, a gear arrangement is arranged with a first and a second gear, which mesh with each other in external engagement. The first gear is mounted on a shaft which is guided on an input / output side to the outside and sealed by an internal shaft seal. The second gear is mounted on an axle. Shaft and axle are mounted via bearing bushes in two opposite arranged in the interior of the housing bearing bodies. Depending on the direction of rotation, a differentiation is made between the front and rear edges of the gears. In gear pumps, the leading edges transmit the rotational motion between the driving and driven gears. The medium to be delivered is conveyed in tooth gaps of the gears from a low pressure side to a high pressure side. In this case, flank contact points of the teeth of the gear pair travel along at least one engagement line. As a result, the tooth flanks engaging in engagement prevent the pressure medium from flowing back from the high-pressure side to the low-pressure side (sealing effect). In gear motors, the positive displacement principle of gear pumps is reversed and supplied to the gears pressure medium via an inlet, whereby a torque can be tapped at the outgoing output shaft.

Die radiale Abdichtung der Zahnräder erfolgt bei derartigen Zahnradmaschinen druckabhängig, indem der Betriebsdruck auf der Hochdruckseite in Umfangsrichtung über einen sich zwischen den Zahnrädern bildenden sichelförmigen Spalt auf die beiden Zahnräder wirkt und die Achse und die Welle der Zahnräder mit einer druckabhängigen Betriebskraft in die Lagerbuchsen drückt. Die axiale Abdichtung der Zahnräder erfolgt druckabhängig, indem jeweils die Außenseiten der auf der An-/Abtriebsseite angeordneten und der auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Lagerkörper mit Druck beaufschlagt werden, so dass die Lagerkörper definierte Anpresskräfte in axialer Richtung auf die Seitenflächen der Zahnräder ausüben, d. h. die Lagerkörper werden abdichtend auf beiden Seiten der Zahnräder gegen die Seitenflächen der Zahnräder gedrückt, um dort den Dichtspalt druckabhängig möglichst klein zu halten (Axialspaltkompensation). Hierzu sind die Lagerkörper axial verschiebbar auf der Welle und Achse gelagert und weisen eine gegenüber dem Gehäuse verringerte Axiallänge auf, so dass sie mit Axialspiel in dem Innenraum aufgenommen sind. Die Lagerkörper besitzen auf ihren Außenseiten jeweils Axialdruckfelder, die durch abschnittsweise in Nuten der Lagerkörper und des Gehäuses eingelegte Axialfelddichtungen begrenzt sind, wobei eine lagerkörperseitige Auflagefläche der Axialfelddichtung aufgrund des Axialspiels gegenüber einer gehäuseseitigen Anlagefläche der Axialfelddichtung versetzt ist. Der Druck wirkt auf die Lagerkörper in den genau begrenzten Axialdruckfeldern entgegen den inneren hydraulischen Kräften, wobei die äußere an den Lagerkörpern wirkende Kraft geringfügig größer sein muss als die Kraft, die von innen auf die Lagerkörper wirkt. Außerhalb der Axialfelddichtungen ist jeweils ein Dichtring vorgesehen, der das Gehäuse nach außen hin abdichtet. Bei einsinnigen Zahnradpumpen ist der Wellendichtraum vor der Wellendichtung durch unsymmetrische, abschnittsweise über die Stirnfläche des Gehäuses und des Lagerkörpers verlaufenden Axialfelddichtungen mit der Niederdruckseite verbunden, so dass an den Dicht- und Lagerschmierstellen entstehendes Lecköl über die Saugseite der Pumpe abgeführt werden kann.The Radial sealing of the gears takes place in such Gear machines pressure dependent by the operating pressure on the high pressure side in the circumferential direction over a crescent-shaped between the gears Gap acts on the two gears and the axle and the shaft of the gears with a pressure-dependent Operating force in the bushings presses. The axial seal The gears are pressure-dependent by each the outsides of the arranged on the input / output side and the bearing body arranged on the opposite side be pressurized, so that the bearing body defined contact forces in the axial direction on the side surfaces exercise the gears, d. H. the bearing bodies become sealing on both sides of the gears against the side surfaces pressed the gears to there the sealing gap pressure-dependent as small as possible (axial gap compensation). For this purpose, the bearing bodies are axially displaceable on the Shaft and axle are mounted and have one opposite the Housing reduced axial length, allowing them are recorded with axial play in the interior. The bearing bodies have on their outsides each Axialdruckfelder, by sections in grooves of the bearing body and the housing inserted axial field seals are limited, wherein a bearing body side bearing surface of the Axial field seal due to the axial play against a housing-side contact surface of the axial field seal is offset. The pressure acts on the bearing body in the exactly limited axial pressure fields against the internal hydraulic Forces, with the outer to the bearing bodies acting force to be slightly larger must be considered the force that acts on the bearing body from the inside. Outside Axialfelddichtungen each a sealing ring is provided, the the housing seals to the outside. At one-senses Gear pumps is the shaft seal before the shaft seal through unbalanced, sections over the face of the Housing and the bearing body extending Axialfelddichtungen connected to the low pressure side, so that arising at the sealing and bearing lubrication points Leakage oil discharged via the suction side of the pump can be.

Nachteilig beim Betrieb derartigen Zahnradmaschinen ist, dass der Achsspalt zwischen den Zahnradstirnseiten und den Lagerkörpern, wie oben beschrieben, abhängig vom Betriebsdruck eingestellt wird. Hauptsächlich im Anlaufverhalten birgt eine zu große axiale Anpressung der Lagerkörper an die Zahnradstirnseiten bei Pumpen die Gefahr von Fressern, als Folge von Mangelschmierung. Besonders bei kleinvolumigen Motoren, die ein ungünstiges Verhältnis zwischen Breite und Teilkreisdurchmesser der Förderverzahnung aufweisen, birgt dies außerdem die Gefahr, dass der Motor selbst bei relativ hohen Drücken nicht sicher anläuft, da das interne Reibmoment größer ist, als das durch das anliegende Drucköl erzeugte Drehmoment.adversely In the operation of such gear machines is that the Achsspalt between the gear end faces and the bearing bodies, such as described above, depending on the operating pressure is set. Mainly in the start-up behavior harbors too large axial contact pressure of the bearing body to the gear end faces with pumps, the risk of feeding, as a result of lack of lubrication. Especially with small-volume engines, which is an unfavorable Ratio between width and pitch circle diameter of the conveyor teeth In addition, this also carries the risk that the engine does not start safely even at relatively high pressures, because the internal friction torque is greater than that Torque generated by the applied pressure oil.

Allgemein gilt, dass je größer der äußere Kraftüberschuss an den Lagerkörpern ist, desto schmaler ist der Axialspalt und es ergibt sich ein entsprechend guter volumetrischer Wirkungsgrad, der jedoch zu Lasten des hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrades geht.In general, the larger the external excess of force on the bearing bodies, the narrower is the axial gap and results in a correspondingly good volumetric efficiency, but at the expense of the hydraulic-mechanical Efficiency goes.

Ein zu geringer Kraftüberschuss führt zu einem sogenannten Abheben der Lagerkörper, d. h. zwischen den Zahnradstirnseiten und den Lagerkörpern entsteht ein Axialspalt, durch den große Mengen an Lecköl abfließen können, so dass es zu einem enormen Leistungsverlust kommt, was zu einem sehr niedrigen volumetrischen Wirkungsgrad führt.One too little power surplus leads to a so-called Lifting the bearing body, d. H. between the gear ends and the bearing bodies creates an axial gap through which can drain large amounts of leakage oil, so that it comes to a tremendous power loss, resulting in one leads to very low volumetric efficiency.

Des Weiteren ist von Nachteil, dass das in der Verdrängungskammer befindliche, im Wesentlichen inkompressible Öl, durch das sich verringernde Verdrängungskammervolumen, einem hohen Druck ausgesetzt wird, welcher am höchsten ist, wenn die Zähne im tiefsten Eingriff zueinander stehen. Das in dieser Zahnstellung verdrängte Quetschöl erzeugt Druckspitzen. Das Quetschöl entweicht, nach einem Maximalwert, durch den Axialspalt zum seitlichen Lagerkörper, sodass sich der Betriebsdruck wieder einstellt. Diese Druckspitzen wiederholen sich bei jedem erneuten Eingreifen der Zähne und führen zu einer Volumenstrompulsation, die Laufgeräusche und in den nachgeschalteten Systemen unerwünschte Schwingungsanregungen erzeugt.Of Another disadvantage is that in the displacement chamber located, essentially incompressible oil, through the decreasing displacement chamber volumes, a high Pressure, which is highest when the teeth are exposed in deepest engagement with each other. The in this tooth position displaced crushing oil creates pressure spikes. The Quetschöl escapes, after a maximum value, by the Axial gap to the lateral bearing body, so that the Operating pressure sets again. These pressure peaks are repeated with every new intervention of the teeth and lead to a flow pulsation, the running noise and in the Downstream systems unwanted vibration excitations generated.

Es ist bekannt, dass zur Verbesserung des Anlaufverhaltens Proportional-Druckbegrenzungsventile eingesetzt werden, wie sie aus dem Datenblatt RD 29 164/01.99 der Firma Bosch Rexroth AG bekannt sind. Diese Ventile werden durch Proportionalmagnete direktgesteuert, und dienen zur Umwandlung eines elektrischen Einganssignals in ein proportionales Druckausgangssignal, so dass der Betriebsdruck in der Anlaufphase begrenzt wird, um ein sicheres Anlaufen des Motors zu gewährleisten. Nach der Anlaufphase folgt die Betriebsphase, in der der Axialspalt durch den vollen Betriebsdruck eingestellt wird, so dass sich der volumetrische Wirkungsgrad aufgrund der abnehmenden Leckage verbessert. Es hat sich gezeigt, dass Zahnradmaschinen mit dem zum sicheren Betrieb notwendigen Proportional-Druckbegrenzungsventilen fertigungstechnisch aufwändig sind, mehr Bauraum benötigen und hohe Kosten verursachen, und das gewünschte Anlaufverhalten nur annähernd optimal steuern.It It is known that to improve the startup behavior proportional pressure relief valves can be used, as described in the data sheet RD 29 164 / 01.99 of Company Bosch Rexroth AG are known. These valves are going through Proportional solenoids directly controlled, and serve to convert a electrical input signal into a proportional pressure output signal, so that the operating pressure in the start-up phase is limited to one ensure safe starting of the engine. After Start-up phase follows the operating phase, in which the axial gap through the full operating pressure is set so that the volumetric Efficiency improved due to decreasing leakage. It has Gear machines have been shown to be safe to operate necessary proportional pressure relief valves manufacturing technically complex are, require more space and cause high costs, and only approximate the desired start-up behavior optimal control.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Zahnradmaschine und ein Verfahren zum Ansteuern einer hydraulischen Zahnradmaschine zu schaffen, die ein deutlich besseres Anlaufverhalten erzielt.In contrast, the invention has the object, a hydraulic gear machine and a method for driving a hydraulic gear machine to create a significantly better startup behavior.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Zahnradmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.These Task is by a hydraulic gear machine with the features of the patent claim 1, and a method with the Characteristics of claim 13 solved.

Die erfindungsgemäße hydraulische Zahnradmaschine, mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, deren Zahnradwellen in Lagerkörpern gelagert sind, wobei zwischen Zahnradstirnseite und Lagerkörper ein Axialspalt besteht, weist eine Einrichtung mit einem Aktor zum Verstellen des Axialspalts während des Betriebs der Zahnradmaschine auf. Diese Verstellmöglichkeit, die unabhängig vom Betriebsdruck ist, ermöglicht es, im Anlaufverhalten gezielt den Axialspalt so einzustellen, dass es zu einem sicheren Anlaufen kommt, ohne das typische Blockieren aufgrund zu hoher Reibung bei zu kleinem Axialspalt, oder dem nicht Anlaufen aufgrund zu hoher Leckagen bei zu großem Axialspalt.The hydraulic gear machine according to the invention, with two meshing gears whose Gear shafts are mounted in bearing bodies, with between Gear end face and bearing body is an axial gap, has a device with an actuator for adjusting the axial gap during operation of the gear machine. This adjustment, which is independent of the operating pressure allows to adjust the axial gap in a targeted manner so that it comes to a safe start, without the typical blocking due to excessive friction at too small axial gap, or not Start-up due to high leakage with too large axial gap.

Vorzugsweise ist ein Sensor mit dem herrschenden Betriebsdruck beaufschlagt, und steht mit dem Aktor in Wirkverbindung, so dass der Aktor abhängig vom Betriebsdruck agieren kann.Preferably is a sensor subjected to the prevailing operating pressure, and is operatively connected to the actuator, making the actor dependent can operate from the operating pressure.

Bei einem Anwendungsbeispiel drückt der Aktor bei einem bestimmten Betriebszustand den Lagerkörper gegen die Zahnradstirnseite, so dass der Axialspalt verringert wird.at an example of application, the actuator presses at a certain Operating state of the bearing body against the gear end face, so that the axial gap is reduced.

Bei einem weiteren Anwendungsbeispiel drückt der Aktor bei einem bestimmten Betriebszustand den Lagerkörper gegen den Deckel der Zahnradmaschine, bzw. von der Zahnradstirnseite weg, so dass der Axialspalt vergrößert wird.at Another example of application of the actuator presses a certain operating condition of the bearing body against the cover of the gear machine, or away from the gear end face, so that the axial gap is increased.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zahnradmaschine als eine Außenzahnradmaschine ausgeführt.According to one preferred embodiment is the gear machine as an external gear machine.

Vorteilhafterweise besitzt die Zahnradmaschine eine Steuereinheit zum Abgeben eines Stellsignals an den Aktor in Abhängigkeit vom Sensorsignal. Mit dieser Steuereinheit wird ein Steuern und Regeln des Axialabstands ermöglicht.advantageously, the gear machine has a control unit for delivering a Actuator signal to the actuator as a function of the sensor signal. This control unit controls and regulates the axial distance allows.

Vorteilhafterweise sind die Aktoren und Sensoren als Piezoelemente ausgeführt, wodurch die bekannten Vorteile der Piezotechnik die Funktionen der Aktoren und Sensoren verbessern.advantageously, are the actuators and sensors designed as piezo elements, whereby the known advantages of piezo technology, the functions of the actuators and improve sensors.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, den Aktor der Einrichtung in den Lagerkörpern unterzubringen. Dabei sind die Aktoren auf den Stirnseiten der Lagerkörper angeordnet, um in einer Ausfahrbewegung den Axialspalt zu vergrößern, wenn die Stirnseite mit Aktoren der Zahnradstirnseite zugewandt ist, oder den Axialspalt in einer Ausfahrbewegung zu verkleinern, wenn die Stirnseite mit Aktoren den Deckeln zugewandt ist.A Variant of the invention provides, the actuator of the device in the To accommodate storage bodies. The actuators are on the end faces of the bearing body arranged to be in one Extension movement to increase the axial gap, when the end face with actuators faces the gear end face, or to reduce the axial gap in an extension movement, when the front side with actuators facing the lids.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Aktoren in den Deckeln der Zahnradmaschine angeordnet, um in einer Ausfahrbewegung der Aktoren den Axialspalt zu verkleinern.In In one embodiment, the actuators are in the covers the gear machine arranged to move in an outward movement of Actuators to reduce the axial gap.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, können die Aktoren auch in Innenausnehmungen des Gehäuses angebracht werden, so dass die Aktoren zwischen den Lagerbrillen, jedoch außerhalb der radialen Wirkbereiche der Zahnräder positioniert sind. Dies ermöglicht den Aktoren in ihrer Ausfahrbewegung ein einfaches vergrößern des Axialspalts.In a further embodiment, kgs NEN the actuators are also mounted in internal recesses of the housing, so that the actuators between the bearing glasses, but are positioned outside the radial effective ranges of the gears. This allows the actuators in their extension movement a simple increase of the axial gap.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Sensoren in Radialbohrungen in den Deckeln der Zahnradmaschine angeordnet, um den Betriebsdruck aufzunehmen.In In one embodiment, the sensors are in radial bores arranged in the covers of the gear machine to the operating pressure take.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Sensoren in Radialbohrungen des Gehäuses der Zahnradmaschine angeordnet, um den Betriebsdruck aufzunehmen.In In another embodiment, the sensors are in Radial bores of the housing of the gear machine arranged to record the operating pressure.

Das Verfahren zum Ansteuern einer hydraulischen Zahnradmaschine, mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, deren Zahnradwellen in Lagerkörpern gelagert sind, wobei zwischen Zahnradstirnseite und Lagerkörper ein Axialspalt besteht, weist einen Verfahrensschritt auf, der den Axialspalt verstellt.The Method for driving a hydraulic gear machine, with two intermeshing gears whose gear shafts are stored in bearing bodies, wherein between gear end face and bearing body is an axial gap, has a method step on, which adjusted the axial gap.

Durch eine gezielte Regelung der internen Leckage lässt sich die Drehzahl eines beispielhaften Außenzahnradmotors steuern. Insbesondere bei Motoren für Lüfter könnten so die bisher eingesetzten proportionalen Druckbegrenzungsventile zur Drehzahleinstellung entfallen.By A targeted regulation of the internal leakage can be control the speed of an exemplary external gear motor. Especially with motors for fans could so the previously used proportional pressure relief valves account for the speed adjustment.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the Below is a preferred embodiment of Invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, als Außenzahnradmotor ausgeführten Zahnradmaschine; und 1 a longitudinal section of a first embodiment of an inventive, designed as external gear motor gear machine; and

2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, als Außenzahnradmotor ausgeführten Zahnradmaschine; und 2 a longitudinal section of a second embodiment of an inventive, designed as Außenenzahnradmotor gear machine; and

3 einen Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels entlang der Linie E-F in 2. 3 a cross section of the second embodiment along the line EF in 2 ,

1 zeigt eine erfindungsgemäße, als Außenzahnradmotor ausgeführte Zahnradmaschine 1 mit einem Gehäuse 2, das einen Innenraum 4 aufweist, der von zwei am Gehäuse 2 befestigten Deckeln 6, 8 begrenzt ist. Im Innenraum 4 des Gehäuses 2 ist eine Zahnradanordnung 10 gelagert, die zwei im Außeneingriff miteinander kämmende Zahnräder 12, 14 aufweist. Das abtreibende Zahnrad 12 ist mit einer Abtriebswelle 16 drehfest verbunden, über die es im Gehäuse 2 gelagert ist. Die Abtriebswelle 16 ist auf einer Abtriebsseite 18 durch den als Lagerdeckel ausgeführten Deckel 6 nach außen geführt und über einen Wellendichtring 20 abgedichtet, der einen Wellendichtraum 22 begrenzt. Das zweite Zahnrad 14 ist mit einer Lagerachse 24 drehfest verbunden. Die Zahnräder 12, 14 sind über die Abtriebswelle 16 bzw. die Achse 24 in zwei gegenüberliegend in dem Gehäuse 2 angeordneten Lagerbrillen 26, 28 in durch eine Leckölnut 30 verbundenen Lageraugen 32, 34 gelagert. Zur Verringerung der Lagerreibung und Verbesserung der Notlaufeigenschaften sind die Lageraugen 32, 34 jeweils mit einer Gleitlagerbuchse 36 versehen. Die Lagerbrillen 26, 28 können bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch mehrteilig, beispielsweise zweiteilig mit einem der Welle 16 und einem der Achse 24 zugeordneten Lagerteil ausgeführt sein. 1 shows a gear according to the invention designed as external gear motor 1 with a housing 2 that has an interior 4 that of two on the case 2 attached lids 6 . 8th is limited. In the interior 4 of the housing 2 is a gear arrangement 10 stored, the two meshing with each other in external meshing gears 12 . 14 having. The abortive gear 12 is with an output shaft 16 rotatably connected, over which it is in the housing 2 is stored. The output shaft 16 is on a driven side 18 through the cover designed as a bearing cap 6 guided to the outside and via a shaft seal 20 sealed, which has a shaft sealing chamber 22 limited. The second gear 14 is with a bearing axis 24 rotatably connected. The gears 12 . 14 are about the output shaft 16 or the axis 24 in two opposite in the housing 2 arranged bearing glasses 26 . 28 in through a leak oil groove 30 connected bearing eyes 32 . 34 stored. To reduce the bearing friction and improve the emergency running properties are the bearing eyes 32 . 34 each with a plain bearing bush 36 Mistake. The bearing glasses 26 . 28 can in a non-illustrated embodiment, also in several parts, for example in two parts with one of the shaft 16 and one of the axis 24 be executed assigned bearing part.

Die radiale Abdichtung der Zahnräder 12, 14 des Außenzahnradmotors 1 erfolgt druckabhängig. Der Betriebsdruck auf der Hochdruckseite wirkt in Umfangsrichtung über einen sich bildenden sichelförmigen Spalt auf die beiden Zahnräder 12, 14 und drückt die Achse 24 und die Welle 16 mit einer druckabhängigen Betriebskraft in die Lagerbuchsen 36 und die Zahnräder 12, 14 gegen die Niederdruckseite des Gehäuses 2, so dass beim ersten Betrieb des Zahnradmotors 1 ein definiertes Einlaufen der Zahnräder 12, 14 im Gehäuse 2 erfolgt und Dichtzonen mit einem optimalen Dichtspalt entstehen.The radial sealing of the gears 12 . 14 of the external gear motor 1 is pressure dependent. The operating pressure on the high-pressure side acts in the circumferential direction on a forming crescent-shaped gap on the two gears 12 . 14 and pushes the axis 24 and the wave 16 with a pressure-dependent operating force in the bearing bushes 36 and the gears 12 . 14 against the low pressure side of the housing 2 , so that when you first operate the gear motor 1 a defined running of the gears 12 . 14 in the case 2 takes place and sealing zones with an optimal sealing gap arise.

Die axiale Abdichtung der Zahnräder 12, 14 erfolgt ebenfalls druckabhängig, indem jeweils die Außenseiten der auf der Abtriebsseite angeordneten und der auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Lagerbrille 28, 26 mit dem Betriebsdruck beaufschlagt werden, so dass die Lagerbrillen 26, 28 definierte, druckabhängige Anpresskräfte in axialer Richtung auf die Seitenflächen der Zahnräder 12, 14 ausüben. Hierzu sind die Lagerbrillen 26, 28 axial verschiebbar und besitzen auf ihren Außenseiten jeweils Axialdruckfelder die durch Axialfelddichtungen 38 begrenzt sind. Die Geometrie der Axialfelddichtungen ist so ausgelegt, dass sich durch die mit Hochdruck beaufschlagte Fläche auf der Deckelseite auf jeden Fall eine axiale Anpresskraft in Richtung der Zahnradstirnseite ergibt.The axial sealing of the gears 12 . 14 is also pressure-dependent, in each case by the outer sides of the arranged on the output side and arranged on the opposite side bearing glasses 28 . 26 be subjected to the operating pressure, so that the bearing glasses 26 . 28 defined, pressure-dependent contact forces in the axial direction on the side surfaces of the gears 12 . 14 exercise. These are the bearing glasses 26 . 28 axially displaceable and have on their outer sides each Axialdruckfelder by Axialfelddichtungen 38 are limited. The geometry of the Axialfelddichtungen is designed so that results in any case by the high-pressure surface on the cover side, an axial contact force in the direction of the gear end face.

In einem ersten Ausführungsbeispiel nach 1, ist die Axialfeldfläche im Vergleich zum Stand der Technik verkleinert worden, sodass der wirkende Betriebsdruck eine geringere Anpresskraft 40 aufbringt. Dadurch wird ein sicheres Anlaufverhalten gewährleistet, da die verringerte Anpresskraft 40 zu einem größeren Axialspalt 46 führt, der weniger Reibung zwischen Lagerkörper 26, 28 erzeugt. Die in der darauf folgenden Betriebsphase notwendige hohe Anpresskraft 40 zum Verkleinern des Axialspalts 46 wird durch ein zusätzliches Beaufschlagen der Lagerkörper 26, 28 durch die Aktoren 42 erzielt, wodurch die Leckageverluste sinken. Die Einrichtungen mit Aktoren 42 drücken somit die Lagerkörper 26, 28 gegen die Zahnradstirnseiten 44. Während der Anlaufphase wird ein sicheres Anlaufen gewährleistet, da nur eine verringerte axiale Anpresskraft 40 wirkt. Während der darauffolgenden Betriebsphase sorgen die zusätzlichen Anpresskräfte 40 der Einrichtungen mit Aktoren 42 für eine Verkleinerung des Axialspalts 46. Durch diese zuschaltbare und vom Betriebszustand abhängig/veränderbare axiale Anpresskraft 40 und dem sich daraus verstellbaren Axialspalt 46 resultiert ein stets optimaler Gesamtwirkungsgrad bei gleichzeitigem geringst möglichem Verschleiß.In a first embodiment according to 1 , the Axialfeldfläche has been reduced in size compared to the prior art, so that the operating pressure acting a lower contact force 40 applies. This ensures a safe start-up behavior, since the reduced contact pressure 40 to a larger axial gap 46 results in less friction between bearing body 26 . 28 generated. The high contact pressure required in the subsequent operating phase 40 for reducing the axial gap 46 is by an additional pressurizing the bearing body 26 . 28 through the actors 42 achieved, whereby the leakage losses decrease. The facilities with actuators 42 thus push the bearing body 26 . 28 against the gear ends 44 , During the start-up phase, a secure start-up is ensured, since only a reduced axial contact force 40 acts. During the subsequent phase of operation, the additional contact forces provide 40 of facilities with actuators 42 for a reduction of the axial gap 46 , By this switchable and the operating condition dependent / modifiable axial contact pressure 40 and the adjustable axial gap 46 results in an always optimal overall efficiency with the lowest possible wear.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2, ist die Axialfeldfläche im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert worden, sodass der wirkende Betriebsdruck eine höhere Anpresskraft 40 der Lagerkörper 26, 28 auf die Zahnradstirnseiten 44 aufbringt. Das bedeutet, dass während der Anlaufphase die Aktoren 42 eine Gegenkraft zur Anpresskraft 40 aufbringen müssen, die den Axialspalt 46 groß genug hält, um ein sicheres Anlaufen zu gewährleisten. Die Einrichtungen mit Aktoren 42 befinden sich dabei, wie die 3 in einem Querschnitt, entlang der Linie E-F in 2, zeigt, in Innenausnehmungen 50 des Gehäuses, die sich zwischen den beiden Lagerkörpern 26, 28, jedoch radial außerhalb der Wirkbereiche der Zahn räder 12, 14 befinden. Die Einrichtungen mit Aktoren 42 drücken somit die Lagerkörper 26, 28 von den Zahnradstirnseiten 44 weg. In der folgenden Betriebsphase wird auf die zusätzliche Gegenkraft der Aktoren 42 verzichtet, so dass die höheren Anpresskräfte 40 einen möglichst kleinen Axialspalt 46 ermöglichen, wodurch aufgrund der geringeren Leckagemenge ein stets optimaler Gesamtwirkungsgrad bei gleichzeitigem geringst möglichem Verschleiß erzielt wird.In a second embodiment according to 2 , the Axialfeldfläche has been increased compared to the prior art, so that the operating pressure acting a higher contact pressure 40 the bearing body 26 . 28 on the gear ends 44 applies. This means that during the start-up phase the actuators 42 a counterforce to the contact pressure 40 have to apply the axial gap 46 big enough to ensure a safe start. The facilities with actuators 42 are there, like the 3 in a cross section, along the line EF in 2 , shows, in interior recesses 50 of the housing, which is between the two bearing bodies 26 . 28 , but radially outside the effective ranges of the gear wheels 12 . 14 are located. The facilities with actuators 42 thus push the bearing body 26 . 28 from the geared end faces 44 path. In the following phase of operation is on the additional counterforce of the actuators 42 dispensed so that the higher contact forces 40 the smallest possible axial gap 46 allow, due to the lower leakage amount always optimal overall efficiency is achieved with the lowest possible wear.

Beide Lösungen ermöglichen während der Anlaufphase eine vom Betriebsdruck und von der Drehzahl abhängige Steuerung des Axialspaltes 46. Dieser Axialspalt 46 ist zu Beginn der Anlaufphase möglichst groß, um ein sicheres Anlaufen sicherzustellen, und wird mit zunehmenden Betriebsdruck kleiner, um den Wirkungsgrad zu erhöhen.Both solutions allow during the start-up phase a dependent of the operating pressure and the speed control of the axial gap 46 , This axial gap 46 is as large as possible at the beginning of the start-up phase to ensure a safe start, and becomes smaller with increasing operating pressure in order to increase the efficiency.

Zur Aufnahme des herrschenden Betriebsdrucks der Zahnradmaschine 1 dient ein oder mehrere Sensoren 48, die mit den Aktoren 42 der Einrichtung in Wirkverbindung stehen. Die Sensoren 48 sind dabei in Radialbohrungen 52 im Deckel 6, 8 (1) oder im Gehäuse 2 (2) angeordnet.To absorb the prevailing operating pressure of the gear machine 1 serves one or more sensors 48 that with the actors 42 the device are in operative connection. The sensors 48 are doing in radial holes 52 in the lid 6 . 8th ( 1 ) or in the housing 2 ( 2 ) arranged.

Zusätzlich ermöglicht diese Lösung ein Eliminieren der Volumenstrompulsation im Pumpbetrieb. Diese entsteht durch das im Wesentlichen inkompressible Öl, dass durch das ver-ringernde Volumen in der Verdrängungskammer 54 einem hohen Druck ausgesetzt ist. Der Druck ist am höchsten, wenn die Zähne im tiefsten Eingriff zueinander stehen. Das in dieser Zahnstellung verdrängte Quetschöl erzeugt sogenannte Druck-spitzen, welche den Betriebsdruck beeinflussen. Befindet sich die Zahnradmaschine 1 im Betriebzustand, der nach der Anlaufphase folgt, vergrößern die Einrichtungen mit Aktoren 42 bei jedem Anstieg des Betriebsdrucks den Axialspalt 46, der mit seiner Volumenvergrößerung das Quetschöl aufnimmt. Sinkt der Betriebsdruck ab, wird das Quetschöl wieder dem Volumenstrom zugeführt. Diese Lösung ermöglicht eine Eliminierung der Volumenstrompulsation ohne Leckageverluste, was zu einem verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad führt.In addition, this solution makes it possible to eliminate the volume flow pulsation in pumping operation. This is caused by the essentially incompressible oil, which is due to the decreasing volume in the displacement chamber 54 is exposed to high pressure. The pressure is highest when the teeth are in deepest engagement with each other. The squeezed oil displaced in this tooth position produces so-called pressure peaks, which influence the operating pressure. Is the gear machine located 1 in the operating state, which follows after the start-up phase, increase the facilities with actuators 42 with each increase in operating pressure, the axial gap 46 , which absorbs the squeezing oil with its increase in volume. If the operating pressure drops, the squeezing oil is returned to the volume flow. This solution makes it possible to eliminate volume flow pulsation without loss of leakage, resulting in improved volumetric efficiency.

Bei den verwendeten Aktoren 42 und Sensoren 48 der Zahnradpumpe 1 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um Piezoelemente. Diese basieren auf dem Effekt der Piezoelektrizität, bei dem eine elektrische Spannung auftritt, sobald das Piezoelement einer Verformung unterliegt. Umgekehrt verformen sich diese Piezoelemente, sobald eine elektrische Spannung angelegt wird. Wird nun ein piezoelektrischer Sensor 48 durch den Betriebsdruck verformt, gibt er eine Signal in Form von elektrischer Spannung ab. Dieses wird indirekt über eine Regelungseinheit oder direkt dem piezoelektrischen Aktor 42 zugeführt, der sich durch die anliegende elektrische Spannung verformt und dadurch eine Veränderung des Axialspaltes 46 bewirkt.For the actuators used 42 and sensors 48 the gear pump 1 In the exemplary embodiment shown, these are piezoelements. These are based on the effect of piezoelectricity, in which an electrical voltage occurs as soon as the piezoelectric element is subject to deformation. Conversely, these piezoelectric elements deform as soon as an electrical voltage is applied. Will now be a piezoelectric sensor 48 deformed by the operating pressure, it outputs a signal in the form of electrical voltage. This is indirectly via a control unit or directly to the piezoelectric actuator 42 supplied, which is deformed by the applied voltage and thereby a change of the axial gap 46 causes.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel steuern mehrere Einrichtungen mit Aktoren 42 die Position der Lagerkörper 26, 28 in der Zahnradmaschine 1. Dabei bewegen die Einrichtungen 42 die Lagerkörper 26, 28 von der Zahnradstirnseite weg und andere Einrichtungen 42 bewegen die Lagerkörper 26, 28 wieder in Richtung der Zahnradstirnseiten. Dabei können die Axialdruckfelder entfallen, sodass die Einstellung des Axialspaltes 46 ausschließlich über die Einrichtungen mit Aktoren 42 erfolgt.In an embodiment, not shown, control several devices with actuators 42 the position of the bearing body 26 . 28 in the gear machine 1 , The facilities are moving 42 the bearing bodies 26 . 28 away from the gear face and other facilities 42 move the bearing body 26 . 28 again in the direction of the gear ends. The Axialdruckfelder can be omitted, so that the setting of the axial gap 46 exclusively via the devices with actuators 42 he follows.

Offenbart ist eine hydraulische Zahnradmaschine und ein Verfahren zur Ansteuerung einer hydraulischen Zahnradmaschine, die aus zwei miteinander kämmenden Zahnrädern besteht, deren Zahnradwellen in Lagerkörpern gelagert sind. Dabei entsteht zwischen Zahnradstirnseite und Lagerkörper ein Axialspalt, der während des Betriebs der Zahnradmaschine durch eine Einrichtung mit einem Aktor verstellt werden kann.Disclosed is a hydraulic gear machine and a method of driving a hydraulic gear machine consisting of two meshing with each other There are gears whose gear shafts in bearing bodies are stored. This results between gear end face and bearing body Axial gap during the operation of the gear machine can be adjusted by a device with an actuator.

11: Zahnradmaschinegear machine
22: Gehäusecasing
44: Innenrauminner space
66: Lagerdeckelbearing cap
88th: EnddeckelEnd covers
1010: Zahnradanordnunggearing
1212: Zahnrad (Abtrieb)gear (Output)
1414: Zahnradgear
1616: Abtriebswelleoutput shaft
1818: Abtriebsseiteoutput side
2020: WellendichtringShaft seal
2222: WellendichtraumShaft sealing space
2424: Achseaxis
2626: Lagerkörperbearing body
2828: Lagerkörperbearing body
3030: LeckölnutLeckölnut
3232: Lageraugebearing eye
3434: Lageraugebearing eye
3636: Gleitlagerbuchseplain bearing bush
3838: AxialfelddichtungAxialfelddichtung
4040: Anpresskraftcontact force
4242: Einrichtung mit AktorFacility with actuator
4444: ZahnradstirnseiteGear face
4646: Axialspaltaxial gap
4848: Sensorsensor
5050: Innenausnehmungeninternal recesses
5252: Radialbohrungenradial bores
5454: Verdrängungskammerdisplacement chamber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19609992 B4 [0003]

Claims

Hydraulic gear machine ( 1 ), with two meshing gears ( 12 . 14 ) whose gear shafts ( 16 . 24 ) in storage bodies ( 26 . 28 ) are mounted, wherein between gear end face ( 44 ) and bearing body ( 26 . 28 ) an axial gap ( 46 ), characterized by a device with an actuator ( 42 ) for adjusting the axial gap ( 46 ) during operation of the gear machine ( 1 ).

Gear machine ( 1 ) according to claim 1, with a sensor ( 48 ) for detecting the prevailing operating pressure in the interior ( 4 ), wherein the actuator ( 42 ) is actuated in response to the sensor signal.

Gear machine ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the actuator ( 42 ), in a certain operating condition, the bearing body ( 26 . 28 ) for reducing the axial gap ( 46 ) against the gear end face ( 44 ) presses.

Gear machine ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, wherein the actuator ( 42 ), in a certain operating condition, the bearing body ( 26 . 28 ) to increase the axial gap ( 46 ) against lid ( 6 . 8th ) of the gear machine ( 1 ) presses.

Gear machine ( 1 ) according to claim 1 to 4, wherein the gear machine ( 1 ) is an external gear machine.

Gear machine ( 1 ) according to claim 1 to 5, with a control unit for outputting a control signal to the actuator ( 42 ) in response to the sensor signal.

Gear machine ( 1 ) according to claims 1 to 6, wherein the actuator ( 42 ) and / or the sensor ( 48 ) are designed as a piezoelectric element / is.

Gear machine ( 1 ) according to claims 1 to 7, wherein the actuator ( 42 ) of the facility in storage facilities ( 26 . 28 ) is stored.

Gear machine ( 1 ) according to claim 1 to 8, wherein the actuator ( 42 ) of the device in lids ( 6 . 8th ) is stored.

Gear machine ( 1 ) according to claims 1 to 9, wherein the actuator ( 42 ) of the device in internal recesses ( 50 ) of the housing ( 2 ) is stored.

Gear machine ( 1 ) according to claims 1 to 10, wherein the sensor ( 48 ) in radial bores ( 52 ) in lids ( 6 . 8th ) is arranged.

Gear machine ( 1 ) according to claims 1 to 11, wherein the sensor ( 48 ) in radial bores ( 52 ) of the housing ( 2 ) is arranged.

Method for controlling a hydraulic gear machine ( 1 ), with two meshing gears ( 12 . 14 ) whose gear shafts ( 16 . 24 ) in storage bodies ( 26 . 28 ) are mounted, wherein between gear end face ( 44 ) and bearing body ( 26 . 28 ) an axial gap ( 46 ), characterized in that the axial gap ( 46 ) is adjusted.