DE102011100105A1 - Hydrostatic internal gear machine has housing, in which ring gear is rotatable with internal gear and pinion is rotatable with external gear, where gears stand in interference in engagement area - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Unter dem Begriff der Innenzahnradmaschine ist im Folgenden ebenso eine Gerotormaschine zu verstehen.The invention relates to a filler-less hydrostatic internal gear machine according to the preamble of
Die füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine hat ein Gehäuse, in dem ein Hohlrad mit Innenverzahnung und ein Ritzel mit Außenverzahnung drehbar sind. Die Verzahnungen stehen in einem ersten Umfangsbereich, im Folgenden als Eingriffsbereich bezeichnet, kämmend in Eingriff. Etwa diametral zu diesem stehen sie in einem zweiten Umfangsbereich, im Folgenden als Kontaktbereich bezeichnet, über ihre Zahnköpfe in Kontakt. In den beiden Bereichen ist zwischen Zähnen des Ritzels und des Hohlrades jeweils zumindest ein Linienkontakt ausgebildet, so dass zwischen den beiden Zahnrädern ein Niederdruck-Arbeitsraum gegen einen Hochdruck-Arbeitsraum abgedichtet ist. Eine Schwierigkeit ist dabei insbesondere einen Radialspalt im Kontaktbereich für hohe Druckdifferenzen zwischen Niederdruck- und Hochdruck so klein wie möglich zu halten, bzw. zu schließen. Das Ritzel, das Hohlrad und deren Lagerung müssen dazu eine hohe Genauigkeit aufweisen, um eine geforderte Dichtigkeit zu erreichen. Zudem wirkt sich ein gleichzeitiger Kontakt mehrerer Zahnpaare nachteilig auf die Abdichtung aus. Weiterhin vergrößert sich der Radialspalt mit steigendem Hochdruck, sofern dagegen keine Maßnahme ergriffen wird.The filler-less hydrostatic internal gear machine has a housing in which a ring gear with internal teeth and a pinion with external teeth are rotatable. The teeth are in a first peripheral region, hereinafter referred to as the engagement region, meshingly engaged. Approximately diametrically to this they are in a second peripheral region, hereinafter referred to as the contact area, via their tooth tips in contact. In the two areas, at least one line contact is formed between the teeth of the pinion and the ring gear, so that between the two gears, a low-pressure working space is sealed against a high-pressure working space. A difficulty is in particular to keep a radial gap in the contact area for high pressure differences between low pressure and high pressure as small as possible, or close. The pinion, the ring gear and their storage must have a high accuracy to achieve a required tightness. In addition, a simultaneous contact of several pairs of teeth adversely affects the seal. Furthermore, the radial gap increases with increasing high pressure, if, however, no action is taken.
Zur Reduktion der Anzahl der Linienkontakte zwischen den Zähnen des Hohlrades und des Ritzels zeigt die
Die
Die
Nachteilig an den in der
Die
Auch diese Lösung ist vorrichtungstechnisch aufwändig, da die Druckfelder über eine Vielzahl von Teilen (Laufring, Dichtelemente, Federn) gebildet sind.Also, this solution is device-consuming, since the pressure fields over a variety of parts (raceway, sealing elements, springs) are formed.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine zu schaffen, bei der die Abdichtung im Kontaktbereich der Zahnköpfe vorrichtungstechnisch weniger aufwändig ist.On the other hand, the object of the invention is to provide a filler-less hydrostatic internal gear machine in which the sealing in the contact region of the tooth tips is less expensive in terms of device technology.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a filler-less hydrostatic internal gear machine having the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 11 beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the
Unter dem Begriff der hydrostatischen Innenzahnradmaschine ist im Folgenden ebenso eine hydrostatische Gerotormaschine zu verstehen.The term hydrostatic internal gear machine is also to be understood as a hydrostatic gerotor machine below.
Die erfindungsgemäße füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine hat ein Gehäuse, in dem ein Hohlrad mit Innenverzahnung und ein Ritzel mit Außenverzahnung drehbar sind. Die Verzahnungen stehen dabei in einem ersten Umfangsbereich, der im Folgenden als Eingriffsbereich bezeichnet wird, kämmend in Eingriff, und etwa diametral dazu in einem zweiten Umfangsbereich, der im Folgenden als Kontaktbereich bezeichnet wird, über ihre Zahnköpfe in Kontakt. Auf diese Weise ist zwischen dem Hohlrad und dem Ritzel ohne die Verwendung eines Füllstückes ein Niederdruck-Arbeitsraum gegen einen Hochdruck-Arbeitsraum abgedichtet. Das Hohlrad ist dabei zur Erhöhung der Dichtigkeit im Kontaktbereich bzw. zur Radialspaltkompensation radial von außen mit einem hydrostatischen Druckfeld beaufschlagt, wodurch die Zahnköpfe des Hohlrades und des Ritzels im Kontaktbereich gegeneinander gedrückt werden und sich ein Radialspalt zwischen den Zahnköpfen schließt. Erfindungsgemäß ist das hydrostatische Druckfeld in radialer Richtung direkt zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse bzw. zwischen dem Hohlrad und einem gehäusefesten Teil ausgebildet.The filler-less hydrostatic internal gear machine according to the invention has a housing, in a ring gear with internal teeth and a pinion with external teeth are rotatable. In this case, the toothings mesh in a first circumferential region, which is referred to below as an engagement region, and approximately diametrically in a second circumferential region, which is referred to below as a contact region, via their tooth tips in contact. In this way, a low-pressure working space is sealed against a high-pressure working space between the ring gear and the pinion without the use of a filler. The ring gear is acted upon radially to increase the tightness in the contact area or for Radialspaltkompensation radially from the outside with a hydrostatic pressure field, whereby the tooth tips of the ring gear and the pinion are pressed against each other in the contact area and closes a radial gap between the tooth heads. According to the invention, the hydrostatic pressure field is formed in the radial direction directly between the ring gear and the housing or between the ring gear and a housing-fixed part.
Im Bereich des hydrostatischen Druckfeldes ist somit zwischen dem Gehäuse und dem Hohlrad kein weiteres Bauteil, beispielsweise zur Aufnahme oder Lagerung des Hohlrades oder um das hydrostatische Druckfeld zu begrenzen angeordnet, so dass die erfindungsgemäße füllstücklose Innenzahnradmaschine verglichen mit herkömmlichen füllstücklosen Innenzahnradmaschinen weniger Teile aufweist und die Abdichtung im Kontaktbereich der Zahnköpfe vorrichtungstechnisch weniger aufwändig gestaltet ist. Das hydrostatische Druckfeld ist bevorzugt gehäusefest. Die hydrostatische Innenzahnradmaschine kann als hydrostatische Innenzahnradpumpe oder als hydrostatischer Innenzahnradmotor im Linkslauf oder im Rechtslauf betrieben werden.In the area of the hydrostatic pressure field, no further component, for example for receiving or supporting the ring gear or limiting the hydrostatic pressure field, is therefore arranged between the housing and the ring gear, so that the endless internal gear machine according to the invention has fewer parts compared to conventional skimmed-in internal gear machines and the sealing In the contact area of the tooth tips device technology is designed less expensive. The hydrostatic pressure field is preferably fixed to the housing. The hydrostatic internal gear machine can be operated as a hydrostatic internal gear pump or as a hydrostatic internal gear motor in reverse or clockwise.
Die hydrostatische Innenzahnradmaschine ist bevorzugt in der hydrostatischen Antriebstechnik insbesondere in Einheiten zur Speicherung oder Rekuperation hydrostatischer Druckenergie oder in der Kraftfahrzeugtechnik und dort insbesondere als Kraftstoff-Förderpumpe einsetzbar.The hydrostatic internal gear machine is preferably used in hydrostatic drive technology, in particular in units for storing or recuperation of hydrostatic pressure energy or in motor vehicle technology and there in particular as a fuel delivery pump.
Das Hohlrad weist zumindest einen Zahn mehr als das Ritzel auf.The ring gear has at least one tooth more than the pinion.
Dabei ist das Hohlrad bevorzugt mit einer Außenumfangsfläche radial in einer Lagerbohrung des Gehäuses bzw. des gehäusefesten Teiles gelagert, und das hydrostatische Druckfeld ist in einem umfänglich begrenzten ersten Druckraum angeordnet, der radial einerseits über die Außenumfangsfläche des Hohlrades und andererseits über eine erste radiale Erweiterung der Lagerbohrung begrenzt ist. Ein umfänglicher Hauptabschnitt des Druckraumes ist dabei an einer ersten Umfangshälfte des Hohlrades dem Eingriffsbereich gegenüber angeordnet. Auf diese Weise ist eine aus dem hydrostatischen Druckfeld resultierende Kraftkomponente, durch die die Zahnköpfe des Hohlrades im Kontaktbereich gegen die Zahnköpfe des Ritzels gedrückt werden, vorrichtungstechnisch besonders einfach erzeugt.In this case, the ring gear is preferably mounted with an outer circumferential surface radially in a bearing bore of the housing or the housing-fixed part, and the hydrostatic pressure field is arranged in a circumferentially limited first pressure chamber, on the one hand radially over the outer peripheral surface of the ring gear and on the other hand via a first radial extension Bearing hole is limited. A circumferential main section of the pressure chamber is arranged on a first circumferential half of the ring gear opposite the engagement region. In this way, a force component resulting from the hydrostatic pressure field, by means of which the tooth tips of the ring gear are pressed against the tooth tips of the pinion in the contact region, is produced particularly simply in terms of device technology.
Alternativ dazu kann das hydrostatische Druckfeld in einem Druckraum ausgebildet sein, der den vollen Umfang des Hohlrades überdeckt. Indem der Druckraum dabei im Kontaktbereich eine größere axiale Ausdehnung als im Eingriffsbereich aufweist, resultiert die Kraftkomponente in Richtung des Eingriffsbereiches, so dass im Kontaktbereich die Zahnköpfe des Hohlrades auf die Zahnköpfe des Ritzels gedrückt werden.Alternatively, the hydrostatic pressure field may be formed in a pressure space that covers the full circumference of the ring gear. Since the pressure chamber has a greater axial extent in the contact region than in the engagement region, the force component results in the direction of the engagement region, so that in the contact region the tooth tips of the ring gear are pressed onto the tooth tips of the pinion.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die beiden Arbeitsräume etwa symmetrisch zu einer Ebene angeordnet, die über eine Drehachse des Hohlrades und eine Drehachse des Ritzels aufgespannt ist.In a preferred embodiment, the two working spaces are arranged approximately symmetrically to a plane which is spanned over an axis of rotation of the ring gear and an axis of rotation of the pinion.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Hauptabschnitt des ersten Druckraumes auf einer ersten Seite der Ebene bzw. radial benachbart zu dem auf dieser Seite angeordneten Arbeitsraum angeordnet. Der erste Druckraum steht dabei mit dem anderen Arbeitsraum, der auf einer der ersten Seite gegenüber liegenden zweiten Seite der Ebene angeordnet ist, in Druckmittelverbindung. Besonders vorteilhaft ist, wenn dabei der erste Druckraum radial benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum angeordnet ist und mit dem Hochdruck-Arbeitsraum in Druckmittelverbindung steht. In diesem Fall ist ein Umfangsabschnitt des Hohlrades radial von außen mit einer Kraft beaufschlagt, in welchem dem hydrostatischen Druckfeld radial von innen der vergleichsweise geringe Niederdruck entgegenwirkt. Die Zahnköpfe werden somit im Kontaktbereich stärker gegeneinander gedrückt, als wenn der Hauptabschnitt des ersten Druckraumes radial benachbart zum Hochdruck-Arbeitsraum angeordnet ist. Die Druckmittelverbindung zum Hochdruck-Arbeitsraum hat den Vorteil, dass das hydrostatische Druckfeld aus einer internen Druckquelle der Innenzahnradmaschine mit Druckmittel versorgt wird und auf ein zusätzliches dafür vorzusehendes externes hydrostatisches Aggregat verzichtet werden kann. Zudem passt sich die Stärke des hydrostatischen Druckfeldes automatisch an den im Hochdruck-Arbeitsraum herrschenden Druck an. Erhöht sich der Druck, erhöht sich somit automatisch die Kraftkomponente, über die die Zahnköpfe gegeneinander gepresst werden. Die Druckmittelverbindung weist dabei bevorzugt einen im Gehäuse oder dem gehäusefesten Teil ausgebildeten Druckmittelkanal oder eine Druckmittelleitung auf.In a preferred development, the main section of the first pressure chamber is arranged on a first side of the plane or radially adjacent to the working chamber arranged on this side. The first pressure chamber is in fluid communication with the other working space, which is arranged on a first side opposite the second side of the plane. It is particularly advantageous if in this case the first pressure chamber is arranged radially adjacent to the low-pressure working chamber and is in pressure fluid communication with the high-pressure working chamber. In this case, a peripheral portion of the ring gear is acted upon radially from the outside with a force in which counteracts the hydrostatic pressure field radially from the inside of the comparatively low low pressure. The tooth tips are thus stronger pressed against each other in the contact area, as when the main portion of the first pressure chamber is disposed radially adjacent to the high pressure working space. The pressure fluid connection to the high-pressure working chamber has the advantage that the hydrostatic pressure field from an internal pressure source of the internal gear machine is supplied with pressure medium and can be dispensed with an additional external hydrostatic unit to be provided for this purpose. In addition, the strength of the hydrostatic pressure field automatically adapts to the pressure prevailing in the high-pressure working space. As the pressure increases, the component of force over which the tooth heads are pressed against each other automatically increases. The pressure medium connection preferably has a pressure medium channel or a pressure medium line formed in the housing or the housing-fixed part.
Ein potentieller Nachteil der derart ausgebildeten füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradmaschine mit nur einem hydrostatischen Druckfeld ist allerdings, dass mit steigender Drehzahl des Hohlrades von diesem eine hydrodynamische Schleppströmung verursacht wird, über die Druckmittel hohen Druckes aus dem Druckraum heraus in benachbarte in Drehrichtung angeordnete Umfangsabschnitte des Hohlrades gefördert wird. Eine derartige umfängliche Ausweitung des hydrostatischen Druckfeldes führt dazu, dass sich zumindest die Richtung der radial von außen auf das Hohlrad gerichteten Kraft verändert, und die Zahnköpfe des Hohlrades und Ritzels im ungünstigen Fall weniger stark gegeneinander gedrückt werden, was wiederum die Abdichtung des Hochdruck-Arbeitsraumes gegen den Niederdruck-Arbeitsraum im Kontaktbereich verschlechtert.However, a potential disadvantage of the thus formed filler-less hydrostatic internal gear machine with only one hydrostatic pressure field is that with increasing speed of the Ring gear is caused by this a hydrodynamic drag flow, is promoted via the pressure medium high pressure from the pressure chamber in adjacent arranged in the direction of rotation peripheral portions of the ring gear. Such a circumferential expansion of the hydrostatic pressure field causes at least the direction of the force directed radially from the outside to the ring gear changed, and the tooth tips of the ring gear and pinion are pressed against each other less in unfavorable case, which in turn the sealing of the high-pressure working space deteriorated against the low-pressure working space in the contact area.
Um diesen nachteiligen Effekt zu verhindern oder zumindest zu mindern, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung das Hohlrad zusätzlich zum hydrostatischen Druckfeld radial von außen mit einem hydrostatischen Niederdruckfeld beaufschlagt, das in radialer Richtung direkt zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse bzw. dem gehäusefesten Teil ausgebildet ist. Ein Druck im hydrostatischen Niederdruckfeld ist dabei geringer als im hydrostatischen Druckfeld.In order to prevent or at least reduce this disadvantageous effect, in an advantageous development, the ring gear is acted upon radially in addition to the hydrostatic pressure field radially from the outside with a hydrostatic low pressure field, which is formed in the radial direction directly between the ring gear and the housing or the housing-fixed part. A pressure in the hydrostatic low pressure field is lower than in the hydrostatic pressure field.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das hydrostatische Niederdruckfeld in einem umfänglich begrenzten zweiten Druckraum angeordnet ist, der einerseits über die Außenumfangsfläche des Hohlrades und andererseits über eine zweite radiale Erweiterung der Lagerbohrung des Gehäuses oder des gehäusefesten Teiles begrenzt ist. Dadurch ist ein definierter Umfangsabschnitt des Hohlrades mit niedrigem Druck beaufschlagt, und eine Ausbreitung der hydrodynamischen Schleppströmung, bzw. des hohen Druckes entlang der Außenumfangsfläche des Hohlrades ist begrenzt.It when the hydrostatic low pressure field is arranged in a circumferentially limited second pressure chamber, which is bounded on the one hand on the outer peripheral surface of the ring gear and on the other hand via a second radial extension of the bearing bore of the housing or the housing-fixed part is particularly advantageous. As a result, a defined peripheral portion of the ring gear is subjected to low pressure, and a propagation of the hydrodynamic drag flow, or the high pressure along the outer peripheral surface of the ring gear is limited.
In einer ersten vorteilhaften Variante einer Weiterbildung ist dabei ein Hauptabschnitt dieses zweiten Druckraumes an einer zweiten Umfangshälfte des Hohlrades gegenüber dem Kontaktbereich angeordnet. Dabei steht der zweite Druckraum mit dem Arbeitsraum in Druckmittelverbindung, der auf der ersten Seite der Ebene angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei, wenn auf der ersten Seite der Ebene der Niederdruck-Arbeitsraum angeordnet ist, und somit über die Druckmittelverbindung im Wesentlichen der Umfangsabschnitt des Hohlrades mit dem niedrigen Druck beaufschlagt ist, an dem ein hoher Druck einen besonders nachteiligen Effekt auf die Abdichtung im Kontaktbereich hätte. Über die Druckmittelverbindung ist der zweite Druckraum vorrichtungstechnisch besonders einfach mit Druckmittel beaufschlagt.In a first advantageous variant of a further development, a main portion of this second pressure chamber is arranged on a second circumferential half of the ring gear relative to the contact region. In this case, the second pressure chamber is in fluid communication with the working space, which is arranged on the first side of the plane. It is preferred if, on the first side of the plane of the low-pressure working space is arranged, and thus on the pressure medium connection substantially the peripheral portion of the ring gear is acted upon by the low pressure at which a high pressure has a particularly adverse effect on the seal in the contact area would have. About the pressure medium connection of the second pressure chamber is device technology particularly simple applied with pressure medium.
Eine besonders kompakte Anordnung der Druckräume ergibt sich dabei, wenn der Hauptabschnitt des zweiten Druckraumes zusammen mit dem Hauptabschnitt des ersten Druckraumes, der an der ersten Umfangshälfte gegenüber dem Eingriffsbereich angeordnet ist, auf der ersten Seite der Ebene angeordnet ist.A particularly compact arrangement of the pressure chambers results when the main portion of the second pressure chamber is arranged on the first side of the plane together with the main portion of the first pressure chamber, which is arranged on the first peripheral half with respect to the engagement region.
Eine räumliche Anordnung des Hochdruck- bzw. des Niederdruck-Arbeitsraumes ist nicht alleine geometrisch-konstruktiv vorgebbar, sondern hängt auch von einer Betriebsart der Innenzahnradmaschine – als Pumpe oder als Motor – oder von deren Drehrichtung – im Linkslauf oder im Rechtslauf – ab. Es existieren somit vier mögliche Betriebszustände, die auch als Quadranten bezeichnet werden. Ein Quadrant ist beispielsweise eine „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf”, ein anderer eine „Innenzahnradpumpe im Linkslauf”. In Abhängigkeit des Quadranten kann dabei die räumliche Anordnung des Niederdruck-Arbeitsraumes bzw. des Hochdruck-Arbeitsraumes von der ersten Seite der Ebene auf die gegenüberliegende zweite Seite wechseln, oder umgekehrt. Dies geschieht unter anderem, wenn bei gleichbleibender Drehrichtung die Betriebsart oder bei gleichbleibender Betriebsart die Drehrichtung gewechselt wird, beispielsweise beim Wechsel vom Quadranten „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf” zum Quadranten „Innenzahnradpumpe im Linkslauf”. Die räumliche Anordnung des Niederdruck- und des Hochdruck-Arbeitsraumes kann hingegen erhalten bleiben, wenn sowohl die Betriebsart als auch die Drehrichtung wechseln, wenn also beispielsweise vom Quadrant „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf” zum Quadrant „Innenzahnradmotor im Linkslauf” gewechselt wird.A spatial arrangement of the high-pressure or the low-pressure working space is not alone geometrically-constructive specifiable, but also depends on an operating mode of the internal gear - as a pump or motor - or the direction of rotation - in reverse or clockwise - from. There are therefore four possible operating states, which are also referred to as quadrants. One quadrant is, for example, an "internal gear pump in clockwise rotation", another an "internal gear pump in counterclockwise rotation". Depending on the quadrant, the spatial arrangement of the low-pressure working space or the high-pressure working space can change from the first side of the plane to the opposite second side, or vice versa. This happens, inter alia, if the operating mode is changed or the operating direction is maintained at the same operating mode, for example when changing from the quadrant "internal gear pump clockwise" to the quadrant "internal gear pump counter clockwise". The spatial arrangement of the low-pressure and high-pressure working space, however, can be maintained if both the operating mode and the direction of rotation change, so if, for example, from the quadrant "internal gear pump clockwise" to quadrant "internal gear motor counterclockwise" is changed.
Ein potentieller Nachteil der füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradmaschine, die ausschließlich das hydrostatische Druckfeld und kein hydrostatisches Niederdruckfeld aufweist, ist die besprochene hydrodynamische Schleppströmung. Weiterhin nachteilig ist, dass diese Maschine nur in zwei Quadranten mit der erfindungsgemäßen Radialspaltkompensation betrieben werden kann.A potential drawback of the hydrostatic pressure padless hydrostatic machine having only the hydrostatic pressure field and no low pressure hydrostatic field is the hydrodynamic drag flow discussed. Another disadvantage is that this machine can only be operated in two quadrants with the radial gap compensation according to the invention.
Nachteilig an den bisher gezeigten Weiterbildungen, die zusätzlich das hydrostatische Niederdruckfeld aufweisen ist, dass sie aufgrund der Anordnung der Druckräume und deren Druckmittelverbindung mit den Arbeitsräumen ebenfalls nur in zwei der vier Quadranten mit der erfindungsgemäßen Radialspaltkombination betrieben werden können. Dies ist beispielsweise für Anwendungen im offenen Kreislauf ausreichend. Dabei kann die Innenzahnradmaschine bei gleichbleibend vorteilhafter Anordnung des hydrostatischen Druckfeldes benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum für eine Befüllung eines hydrostatischen Energiespeichers als Innenzahnradpumpe im Rechtslauf und zur Rückgewinnung von Antriebsenergie als Innenzahnradmotor im Linkslauf betrieben werden. Für geschlossene Kreisläufe hingegen sollte die Innenzahnradmaschine in allen vier Quadranten vorteilhaft betreibbar sein.A disadvantage of the developments shown so far, which additionally has the hydrostatic low-pressure field, that they can also be operated only in two of the four quadrants with the radial gap combination according to the invention due to the arrangement of the pressure chambers and their pressure medium connection with the work spaces. This is sufficient, for example, for open circuit applications. In this case, the internal gear machine can be operated with the advantageously advantageous arrangement of the hydrostatic pressure field adjacent to the low-pressure working space for filling a hydrostatic energy storage as internal gear pump in the clockwise direction and for recovery of drive energy as internal gear motor in reverse. For closed circuits, however, the internal gear machine should be advantageous in all four quadrants operable.
Um die Innenzahnradmaschine in allen vier Quadranten mit einer aus dem hydrostatischen Druckfeld resultierenden erhöhten Abdichtung im Kontaktbereich betreiben zu können, ist bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ein Hauptabschnitt des zweiten Druckraumes, wie auch der Hauptabschnitt des ersten Druckraumes, an der ersten Umfangshälfte des Hohlrades angeordnet. Im Gegensatz zum Hauptabschnitt des ersten Druckraums ist der Hauptabschnitt des zweiten Druckraumes jedoch auf der zweiten Seite der Ebene angeordnet und steht mit dem Arbeitsraum in Druckmittelverbindung, der auf der ersten Seite der Ebene angeordnet ist. Beide Druckräume sind somit mit dem jeweils jenseits der Ebene angeordneten Arbeitsraum verbunden. Unabhängig von der Betriebsart oder der Drehrichtung ist so gewährleistet, dass das hydrostatische Druckfeld hohen Druckes immer benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum an der ersten Umfangshälfte gegenüber dem Eingriffsbereich angeordnet ist, und die Abdichtung im Kontaktbereich somit stets erhöht ist. In order to operate the internal gear machine in all four quadrants with a resulting from the hydrostatic pressure field increased sealing in the contact area, in a particularly preferred embodiment, a main portion of the second pressure chamber, as well as the main portion of the first pressure chamber, disposed on the first peripheral half of the ring gear. In contrast to the main section of the first pressure chamber, however, the main section of the second pressure chamber is arranged on the second side of the plane and is in fluid communication with the working chamber, which is arranged on the first side of the plane. Both pressure chambers are thus connected to the respectively beyond the plane arranged working space. Regardless of the operating mode or the direction of rotation, it is ensured that the high pressure hydrostatic pressure field is always arranged adjacent to the low pressure working space on the first peripheral half with respect to the engagement region, and the seal in the contact region is thus always increased.
Um die Zahnköpfe im Kontaktbereich über das hydrostatische Druckfeld unabhängig vom Quadranten gleich bleibend stark gegeneinander zu pressen, ist es besonders vorteilhaft, wenn bezüglich der Ebene der erste Druckraum zum zweiten Druckraum symmetrisch ist. Das Gleiche wird erreicht, wenn bezüglich der Ebene ein zur Außenumfangsfläche des Hohlrades gewandter Öffnungsquerschnitt des ersten Druckraumes zum Öffnungsquerschnitt des zweiten Druckraumes symmetrisch ist.In order to press the tooth heads in the contact area over the hydrostatic pressure field, regardless of the quadrant, consistently against each other, it is particularly advantageous if, with respect to the plane, the first pressure chamber is symmetrical to the second pressure chamber. The same is achieved if, with respect to the plane, an opening cross section of the first pressure chamber, which is oriented towards the outer peripheral surface of the ring gear, is symmetrical with respect to the opening cross section of the second pressure chamber.
Um einen Druckmittelvolumenstrom hin zum hydrostatischen Druck- oder Niederdruckfeld bzw. in den jeweiligen Druckraum zu begrenzen, ist in der Druckmittelverbindung vorteilhafter Weise eine Drossel oder eine Blende oder eine Düse angeordnet, die fest oder verstellbar ausgebildet ist.In order to limit a pressure fluid flow toward the hydrostatic pressure or low pressure field or in the respective pressure chamber, a throttle or a diaphragm or a nozzle is advantageously arranged in the pressure medium connection, which is formed fixed or adjustable.
Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Innenzahnradmaschine mit hydrostatischem Druckfeld, die im Pumpenbetrieb läuft, anhand von drei schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, three embodiments of a hydrostatic internal gear machine according to the invention with hydrostatic pressure field, which runs in pump mode, explained in more detail with reference to three schematic drawings. Show it:
Die hydrostatische Innenzahnradpumpe
Das Ritzel
Über die Drehachsen
In
Über einen im Gehäuse ausgebildeten Druckmittelkanal
In einem bestimmungsgemäßen Betrieb arbeitet die Innenzahnradpumpe
Je höher dabei der zu überwindende Lastdruck ist, umso höher ist der Druck im Hochdruck-Arbeitsraum
Eine Abdichtung des Hochdruck-Arbeitsraumes
Im Kontaktbereich
Bei der gezeigten erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe
Über die geschickte Kopplung des hydrostatischen Druckfeldes
Aus dem in
Abweichend davon zeigt
Das hydrostatische Niederdruckfeld
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß
Um dem entgegen zu wirken, ist über das hydrostatische Niederdruckfeld
Analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß
Abweichend davon zeigt
Der dargestellte Quadrant ist „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf”. Der Niederdruck-Arbeitsraum
Dabei ist das hydrostatische Niederdruckfeld
Bei einem Wechsel der Drehrichtung ergibt sich der Quadrant „Innenzahnradpumpe im Linkslauf”. Diesen Betriebszustand des dritten Ausführungsbeispiels gemäß
Zusammengefasst kann für das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der
Die drei Ausführungsbeispiele zeigen die vorrichtungstechnisch besonders einfach ausgebildete Druckmittelverbindung der Druckfelder mit den Arbeitsräumen über feste, also nicht schaltbare, Druckmittelkanäle. Nachteilig daran ist, dass für den vorteilhaften Betrieb der Innenzahnradmaschine im 4-Quadrantenbetrieb immer mehr als ein Druckfeld benötigt wird. Um die Anzahl auf genau ein Druckfeld bzw. genau einen Druckraum reduzieren zu können, sind die beiden Arbeitsräume in einer alternativen Lösung mit einem Druckwechselventil verbunden. Ein Ausgang des Druckwechselventils ist mit dem hydrostatischen Druckfeld bzw. dessen Druckraum verbunden. Das Druckwechselventil schaltet dabei automatisch so, dass der Arbeitsraum, in dem gerade der höhere Druck herrscht, mit dem hydrostatischen Druckfeld bzw. dessen Druckraum verbunden ist.The three embodiments show the device technology particularly simple trained pressure fluid connection of the pressure fields with the work spaces on solid, so non-switchable, pressure medium channels. The disadvantage of this is that always more than one pressure field is required for the advantageous operation of the internal gear machine in 4-quadrant operation. In order to reduce the number to exactly one pressure field or exactly one pressure chamber, the two working spaces are connected in an alternative solution with a pressure change valve. An output of the pressure swing valve is connected to the hydrostatic pressure field or its pressure chamber. The pressure-swing valve automatically switches in such a way that the working space in which the higher pressure prevails is connected to the hydrostatic pressure field or its pressure space.
Offenbart ist eine füllstücklose hydrostatische Innenzahnradmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein außenverzahntes Ritzel in einem ersten Umfangsbereich mit einem innenverzahnten Hohlrad kämmend in Eingriff steht und diametral dazu in einem zweiten Umfangsbereich über Zahnköpfe mit dem innenverzahnten Hohlrad in Kontakt steht. Das Hohlrad ist zur Erhöhung einer Abdichtung im Bereich der in Kontakt stehenden Zahnköpfe radial von außen mit einem hydrostatischen Druckfeld beaufschlagt, dass in radialer Richtung direkt zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse oder zwischen dem Hohlrad und einem gehäusefesten Teil ausgebildet ist.Disclosed is a filler-less hydrostatic internal gear machine with a housing in which an externally toothed pinion in a first peripheral region meshingly meshes with an internally toothed ring gear and is diametrically in contact with the internally toothed ring gear in a second peripheral region via tooth tips. To increase a seal in the area of the tooth heads in contact, the ring gear is acted upon radially from the outside by a hydrostatic pressure field that is formed in the radial direction directly between the ring gear and the housing or between the ring gear and a housing-fixed part.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1; 101; 2011; 101; 201
- Hydrostatische InnenzahnradmaschineHydrostatic internal gear machine
- 2; 102; 2022; 102; 202
- Gehäusecasing
- 44
- Lagerbohrungbearing bore
- 66
- Hohlradring gear
- 88th
- Drehachseaxis of rotation
- 1010
- Ritzelpinion
- 1212
- Drehachseaxis of rotation
- 1414
- Außenverzahnungexternal teeth
- 1616
- Innenverzahnunginternal gearing
- 1818
- Eingriffsbereichengagement area
- 2020
- Kontaktbereichcontact area
- 2222
- Zahnkopfaddendum
- 2424
- Zahnkopfaddendum
- 2626
- Ebenelevel
- 2828
- Niederdruck-ArbeitsraumLow pressure working space
- 2929
- Hochdruck-ArbeitsraumHigh-pressure working space
- 3030
- Erste radiale ErweiterungFirst radial extension
- 3232
- AußenumfangsflächeOuter circumferential surface
- 3434
- Erster DruckraumFirst pressure room
- 36; 136; 23636; 136; 236
- DruckmittelkanalPressure fluid channel
- 38; 23838; 238
- Düsejet
- 4040
- Hydrostatisches DruckfeldHydrostatic pressure field
- 131; 231131; 231
- Zweite radiale ErweiterungSecond radial extension
- 135; 235135; 235
- Zweiter DruckraumSecond pressure chamber
- 141; 241141; 241
- Hydrostatisches NiederdruckfeldHydrostatic low pressure field
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1328730 B1 [0005, 0006] EP 1328730 B1 [0005, 0006]
- DE 4421255 C1 [0007] DE 4421255 C1 [0007]
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---|---|---|---|
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