DE102011100105A1

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

Info

Publication number: DE102011100105A1
Application number: DE201110100105
Authority: DE
Inventors: Michael Gaumnitz; Klaus Meyer; Reiner Knöll; Johannes Honnef
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-30
Filing date: 2011-04-30
Publication date: 2012-10-31

Abstract

The hydrostatic internal gear machine has a housing (2), in which a ring gear (6) is rotatable with an internal gear (16) and a pinion (10) is rotatable with external gear (14). The gears stand in interference in an engagement area and stand in contact in a contact area (20) over gear heads (22,24), so that a low pressure-working chamber (28) is sealed against a high pressure-working chamber (29) between the ring gear and the pinion. A hydrostatic pressure field (40) is formed in radial direction directly between the ring gear and the housing.

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 claim 1. The term of the internal gear machine is to be understood in the following also a gerotor machine.

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 DE 25 52 454 U1 eine füllstücklose Innenzahnradmaschine mit trochoidartig geformten Zähnen, wobei die Zähne des Ritzels an ihren Zahnköpfen seitliche Abflachungen oder konkave Ausnehmungen aufweisen. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Zahngeometrie aufwändig zu fertigen ist und die Abdichtung über den Linienkontakt nicht an eine höhere Druckdifferenz zwischen dem Niederdruck- und dem Hochdruck-Arbeitsraum angepasst werden kann.To reduce the number of line contacts between the teeth of the ring gear and the pinion shows the DE 25 52 454 U1 an unfilled internal gear machine with trochoidal-shaped teeth, wherein the teeth of the pinion on their tooth heads have lateral flats or concave recesses. A disadvantage of this solution is that the tooth geometry is expensive to manufacture and the seal on the line contact can not be adapted to a higher pressure difference between the low-pressure and the high-pressure working space.

Die DE 198 15 421 A1 zeigt ein dazu alternatives Konzept zur Verbesserung der Abdichtung. Das Hohlrad ist in einem gehäusefesten Lagerring gleitend gelagert, der Lagerring wiederum ist mit einem Radialspiel im Gehäuse aufgenommen und entsprechend dem Spiel um einen Abwälzbolzen kippbar. Eine Kippbewegung des Lagerringes wird dabei von einer Feder verursacht, die radial von außen auf den Lagerring drückt. In Folge werden die Zahnköpfe des Hohlrades im Kontaktbereich gegen die Zahnköpfe des Ritzels gepresst und die Abdichtung im Kontaktbereich ist erhöht.The DE 198 15 421 A1 shows an alternative concept to improve the seal. The ring gear is slidably mounted in a housing-fixed bearing ring, the bearing ring in turn is received with a radial clearance in the housing and tilted according to the game to a rolling pin. A tilting movement of the bearing ring is caused by a spring which presses radially from the outside onto the bearing ring. As a result, the tooth tips of the ring gear are pressed in the contact area against the tooth tips of the pinion and the seal in the contact area is increased.

Die EP 1 328 730 B1 vereint dieses Konzept mit dem Konzept der angepassten Zahngeometrie der DE 25 52 454 U1 .The EP 1 328 730 B1 combines this concept with the concept of the adapted tooth geometry of the DE 25 52 454 U1 ,

Nachteilig an den in der DE 198 15 421 A1 und der EP 1 328 730 B1 gezeigten Lösungen ist, dass sie zur Erhöhung der Abdichtung im Kontaktbereich vorrichtungstechnisch aufwändig gestaltet sind, da sie zusätzlich zu dem beiden Zahnrädern einen Lagerring und einen Abwälzbolzen benötigen.A disadvantage of the in the DE 198 15 421 A1 and the EP 1 328 730 B1 shown solutions that they are designed to increase the seal in the contact area device complex, since they require a bearing ring and a rolling pin in addition to the two gears.

Die DE 44 21 255 C1 zeigt alternativ dazu eine füllstücklose Innenzahnradmaschine, bei der das Hohlrad mit radialem Spiel in einem Laufring angeordnet ist. Dieser ist gleitend im Gehäuse gelagert und steht mit dem Hohlrad in drehfester Wirkverbindung. Zwischen dem Hohlrad und dem Laufring ergibt sich ein Spalt. An einem Außenumfang des Hohlrades ist umfänglich eine Vielzahl von Dichtelementen verteilt, so dass jeweils zwischen zwei Dichtelementen ein Spaltabschnitt ausgebildet ist. Die Spaltabschnitte laufen mit dem Hohlrad um und stehen in Abhängigkeit des Umdrehungswinkels entweder mit dem Niederdruck-Arbeitsraum oder dem Hochdruck-Arbeitsraum in Druckmittelverbindung. In der Folge ist in ihnen entweder ein hydrostatisches Niederdruckfeld oder ein hydrostatisches Hochdruckfeld ausgebildet. Aus diesen hydrostatischen Feldern resultiert eine auf das Hohlrad gerichtete Radialkraft, über die die Zahnköpfe im Kontaktbereich gegeneinander gepresst werden. Vorteilhaft ist dabei, dass die Radialkraft über die Druckmittelverbindung zum Hochdruckarbeitsraum mit steigendem Lastdruck ansteigt.The DE 44 21 255 C1 shows alternatively a full piece internal gear machine, in which the ring gear is arranged with radial play in a race. This is slidably mounted in the housing and is in rotationally fixed operative connection with the ring gear. Between the ring gear and the raceway results in a gap. On an outer circumference of the ring gear is peripherally distributed a plurality of sealing elements, so that in each case between two sealing elements, a gap portion is formed. The gap sections run around with the ring gear and are in dependence on the rotation angle either with the low-pressure working chamber or the high-pressure working chamber in pressure medium connection. As a result, either a low-pressure hydrostatic field or a high-pressure hydrostatic field is formed in them. These hydrostatic fields result in a radial force directed at the ring gear, over which the tooth heads are pressed against each other in the contact area. It is advantageous that the radial force on the pressure medium connection to the high pressure working chamber increases with increasing load pressure.

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 patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 11 beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the dependent claims 2 to 11.

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:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe im Rechtslauf mit einem hydrostatischen Druckfeld zur Radialspaltkompensation in einem seitlichen Teilschnitt; 1 a first embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump in the clockwise direction with a hydrostatic pressure field for Radialspaltkompensation in a partial side section;

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe im Rechtslauf mit einem hydrostatischen Druckfeld zur Radialspaltkompensation und einem hydrostatischen Niederdruckfeld in einem seitlichen Teilschnitt; 2 a second embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump in the clockwise direction with a hydrostatic pressure field for Radialspaltkompensation and a low-pressure hydrostatic field in a partial side section;

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe im Rechtslauf mit einem hydrostatischen Druckfeld zur Radialspaltkompensation und einem hydrostatischen Niederdruckfeld in einem seitlichen Teilschnitt; und 3 a third embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump in the clockwise direction with a hydrostatic pressure field for Radialspaltkompensation and a low-pressure hydrostatic field in a partial side section; and

4 das dritte Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe gemäß 3 im Linkslauf mit einem hydrostatischen Druckfeld zur Radialspaltkompensation und einem hydrostatischen Niederdruckfeld in einem seitlichen Teilschnitt. 4 the third embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump according to 3 in reverse rotation with a hydrostatic pressure field for radial gap compensation and a hydrostatic low pressure field in a partial side section.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe 1 mit einem hydrostatischen Druckfeld 40 zur Radialspaltkompensation in einem Kontaktbereich 20 in einem seitlichen Teilschnitt. 1 shows a first embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump 1 with a hydrostatic pressure field 40 for radial gap compensation in a contact area 20 in a partial side section.

Die hydrostatische Innenzahnradpumpe 1 hat ein Gehäuse 2, in dem eine Lagerbohrung 4 ausgebildet ist, in der ein Hohlrad 6 mit sechzehn (n) Zähnen um eine Drehachse 8 drehbar gelagert ist. Achsparallel innerhalb des Hohlrades 6 und exzentrisch zu diesem ist ein Ritzel 10 mit 15 (n – 1) Zähnen angeordnet, das um eine Drehachse 12 drehbar gelagert ist. Die Exzentrizität des Hohlrades 6 zum Ritzel 10 entspricht einem kürzesten Abstand der beiden Drehachsen 8 und 12.The hydrostatic internal gear pump 1 has a housing 2 in which a bearing bore 4 is formed, in which a ring gear 6 with sixteen (n) teeth around a rotation axis 8th is rotatably mounted. Axially parallel within the ring gear 6 and eccentric to this is a pinion 10 with 15 (n - 1) teeth arranged around a rotation axis 12 is rotatably mounted. The eccentricity of the ring gear 6 to the pinion 10 corresponds to a shortest distance between the two axes of rotation 8th and 12 ,

Das Ritzel 10 weist an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 14 und das Hohlrad 6 an seinem Innenumfang eine Innenverzahnung 16 auf. In einem ersten in 1 links angeordneten Umfangsbereich bzw. Eingriffsbereich 18 stehen die beiden Verzahnungen 14, 16 miteinander kämmend in Eingriff. Etwa diametral zum Eingriffsbereich 18 stehen die Verzahnungen 14, 16 im Kontaktbereich 20 über Zahnköpfe 22, 24 miteinander in Kontakt.The pinion 10 has on its outer periphery an outer toothing 14 and the ring gear 6 on its inner circumference an internal toothing 16 on. In a first in 1 left arranged peripheral region or engagement region 18 stand the two gears 14 . 16 meshing with each other. Approximately diametrically to the engagement area 18 stand the teeth 14 . 16 in the contact area 20 about tooth heads 22 . 24 in contact with each other.

Über die Drehachsen 8, 12 ist eine Ebene 26 aufgespannt. Auf einer ersten Seite der Ebene 26 ist ein Niederdruck-Arbeitsraum 28 ausgebildet, der mit einem nicht dargestellten Druckmittelvorrat in Druckmittelverbindung steht. Ein auf einer zweiten Seite der Ebene 26 angeordneter Hochdruck-Arbeitsraum 29 steht mit einem nicht dargestellten Hochdruckanschluss der Innenzahnradpumpe 1 in Druckmittelverbindung.About the axes of rotation 8th . 12 is a level 26 clamped. On a first side of the plane 26 is a low-pressure workspace 28 formed, which is in fluid communication with a pressure medium supply, not shown. One on a second side of the plane 26 arranged high-pressure working space 29 stands with a high-pressure connection, not shown, of the internal gear pump 1 in pressure medium connection.

In 1 rechts oben weist die Lagerbohrung 4 des Gehäuses 2 eine erste radiale Erweiterung 30 auf, sodass in radialer Richtung über eine Außenumfangsfläche 32 des Hohlrades 6 und über die erste radiale Erweiterung 30 ein radial vergleichsweise flacher erster Druckraum 34 begrenzt ist. Er ist dabei sowohl etwa gegenüber dem Eingriffsbereich 18 als auch benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 überdeckt der erste Druckraum 34 etwa einen Umfangswinkel von 90° des Hohlrades 6.In 1 top right shows the bearing bore 4 of the housing 2 a first radial extension 30 on, so in the radial direction over an outer peripheral surface 32 of the ring gear 6 and about the first radial extension 30 a radially comparatively flat first pressure chamber 34 is limited. He is doing both about the engagement area 18 as well as adjacent to the low pressure workspace 28 arranged. In the embodiment according to 1 covers the first pressure chamber 34 about a circumferential angle of 90 ° of the ring gear 6 ,

Über einen im Gehäuse ausgebildeten Druckmittelkanal 36 steht der erste Druckraum 34 mit dem Hochdruck-Arbeitsraum 29 in Druckmittelverbindung, wodurch sich im ersten Druckraum 34 das hydrostatische Druckfeld 40 ausbilden kann. Dabei ist im Druckmittelkanal 36 eine schematisch dargestellte Düse 38 angeordnet, die fest bzw. nicht verstellbar ausgebildet ist.About a pressure medium channel formed in the housing 36 is the first pressure room 34 with the high-pressure workspace 29 in pressure medium connection, resulting in the first pressure chamber 34 the hydrostatic pressure field 40 can train. It is in the pressure medium channel 36 a schematically illustrated nozzle 38 arranged, which is fixed or not adjustable.

In einem bestimmungsgemäßen Betrieb arbeitet die Innenzahnradpumpe 1 in einem offenen Kreislauf. Eine Drehrichtung der Innenzahnradpumpe 1 ist gemäß dem Pfeil in 1 oberhalb der Ebene 26 im Uhrzeigersinn. Das Hohlrad 6 wird über die im Eingriffsbereich 18 kämmend in Eingriff stehenden Verzahnungen 14, 16 mitgenommen. Ein für Druckmittel verfügbares Volumen zwischen den beiden Verzahnungen 14, 16 ist an dieser Stelle klein. Bei der Drehung des Ritzels 10 und des Hohlrades 6, erweitert sich das Volumen, wodurch über die Druckmittelverbindung des Niederdruck-Arbeitsraumes 28 aus dem Druckmittelvorrat oder Tank (nicht dargestellt) Druckmittel in den Niederdruck-Arbeitsraum 28 angesaugt wird. Die Volumenvergrößerung endet etwa an dem Punkt, an dem im Kontaktbereich 20 der Zahnkopf 22 des Ritzels 10 und der Zahnkopf 24 des Hohlrades 6 mit ihren Scheiteln gegeneinander stoßen. Dreht das Ritzel 10 weiter, verkleinert sich das Volumen zwischen dem Ritzel 10 und dem Hohlrad 6 wiederum bis die beiden zu betrachtenden Zahnköpfe 22 und 24 wieder die Ebene 26 im Eingriffsbereich 18 passieren. Während der Volumenverkleinerung wird das zwischen dem Hohlrad 6 und dem Ritzel 10 angeordnete Druckmittel komprimiert und über die Druckmittelverbindung aus dem Hochdruck-Arbeitsraum 29 zum Hochdruckanschluss (nicht dargestellt) der Innenzahnradpumpe 1 entgegen einem Lastdruck gefördert.In normal operation, the internal gear pump works 1 in an open circuit. One direction of rotation of the internal gear pump 1 is according to the arrow in 1 above the level 26 clockwise. The ring gear 6 is about the engaged area 18 meshing gear teeth 14 . 16 taken. A volume available for pressure medium between the two gears 14 . 16 is small at this point. When turning the pinion 10 and the ring gear 6 , the volume expands, resulting in the pressure medium connection of the low-pressure working space 28 from the pressure medium supply or tank (not shown) pressure medium in the low-pressure working space 28 is sucked. The increase in volume ends approximately at the point where in the contact area 20 the tooth head 22 of the pinion 10 and the tooth head 24 of the ring gear 6 butt against each other with their vertices. Turn the pinion 10 Further, the volume between the pinion decreases 10 and the ring gear 6 turn up to the two tooth heads to be considered 22 and 24 again the plane 26 in the intervention area 18 happen. During the volume reduction, this is between the ring gear 6 and the pinion 10 arranged pressure medium compressed and the pressure medium connection from the high pressure working space 29 to the high pressure port (not shown) of the internal gear pump 1 promoted against a load pressure.

Je höher dabei der zu überwindende Lastdruck ist, umso höher ist der Druck im Hochdruck-Arbeitsraum 29, und aufgrund der Druckmittelverbindung über den Druckmittelkanal 36 auch im Druckraum 34 bzw. im hydrostatischen Druckfeld 40. Da der Niederdruck-Arbeitsraum 28 mit einem Druckmittelvorrat oder Tank (nicht dargestellt) verbunden ist, der unter Atmosphärendruck steht, wird auch eine Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck-Arbeitsraum 29 und dem Niederdruck-Arbeitsraum 28 mit steigendem Lastdruck ansteigen.The higher the load pressure to be overcome, the higher the pressure in the high-pressure working space 29 , and due to the pressure medium connection via the pressure medium channel 36 also in the pressure room 34 or in the hydrostatic pressure field 40 , Because of the low-pressure workspace 28 is connected to a pressure medium supply or tank (not shown), which is at atmospheric pressure, also a pressure difference between the high-pressure working space 29 and the low pressure workspace 28 increase with increasing load pressure.

Eine Abdichtung des Hochdruck-Arbeitsraumes 29 gegen den Niederdruck-Arbeitsraum 28 erfolgt im Eingriffsbereich 18 über Linienkontakte der Zahnflanken der Verzahnungen 14, 16, Deren Flächenpressung, und damit die Abdichtung im Eingriffsbereich 18, nimmt mit steigendem Lastdruck zu.A seal of the high pressure working space 29 against the low pressure workspace 28 takes place in the intervention area 18 via line contacts of the tooth flanks of the teeth 14 . 16 , The surface pressure, and thus the seal in the engagement area 18 , increases with increasing load pressure.

Im Kontaktbereich 20 herkömmlicher füllstückloser und nicht Radialspalt kompensierter Innenzahnradmaschinen würde ein höherer Lastdruck in einer geringeren Förderleistung resultieren, da die Abdichtung im Kontaktbereich 20 abnimmt und Druckmittel vom Hochdruck-Arbeitsraum 29 zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 überströmt.In the contact area 20 Conventional filler-less and non-radial gap compensated internal gear machines would result in a higher load pressure in a lower capacity, since the seal in the contact area 20 decreases and pressure medium from the high-pressure working space 29 to the low-pressure workspace 28 overflows.

Bei der gezeigten erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe 1 gelingt es dagegen über das im ersten Druckraum 34 ausgebildete hydrostatische Druckfeld 40 eine radial von außen auf das Hohlrad 6 gerichtete Radialkraft zu erzeugen, die etwa den in 1 rechts oben dargestellten Pfeil als Hauptkomponente aufweist. In der Konsequenz werden die Zahnköpfe 22 und 24 im Kontaktbereich 20 mit einer Kraft gegeneinander gepresst, die die Abdichtung im Kontaktbereich 20 verstärkt, bzw. den Radialspalt schließt. Erfindungsgemäß ist dabei das hydrostatische Druckfeld 40 unmittelbar zwischen dem Gehäuse 2 und dem Hohlrad 6 ausgebildet, so dass auf weitere Teile zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse verzichtet wird, was den vorrichtungstechnischen Aufwand klein hält. Ebenso auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ist das hydrostatische Druckfeld 40 im Druckraum 34 über den Druckmittelkanal 36 mit Druckmittel versorgt. Ein Druckmittelstrom ist dabei über die Düse 38 begrenzt.In the illustrated internal gear pump according to the invention 1 on the other hand, it succeeds in the first pressure chamber 34 trained hydrostatic pressure field 40 a radially from the outside to the ring gear 6 directed radial force to produce, approximately the in 1 has the arrow shown as the main component right above. As a consequence, the tooth heads become 22 and 24 in the contact area 20 pressed against each other with a force that seals the contact area 20 amplified, or closes the radial gap. According to the invention is the hydrostatic pressure field 40 directly between the housing 2 and the ring gear 6 formed, so that is dispensed with further parts between the ring gear and the housing, which keeps the device complexity small. Likewise in device-technically simple way is the hydrostatic pressure field 40 in the pressure room 34 over the pressure medium channel 36 supplied with pressure medium. A pressure medium flow is via the nozzle 38 limited.

Über die geschickte Kopplung des hydrostatischen Druckfeldes 40 im ersten Druckraum 34 mit dem Hochdruck-Arbeitsraum 29 gelingt es, die radial von außen auf das Hohlrad 6 einwirkende Radialkraft in Abhängigkeit des Druckes im Hochdruck-Arbeitsraum 29 einzustellen. Die Anpresskraft der Zahnköpfe 22 und 24 im Kontaktbereich 20 passt sich daher an den im Hochdruck-Arbeitsraum 29 herrschenden Druck an.About the clever coupling of the hydrostatic pressure field 40 in the first pressure room 34 with the high-pressure workspace 29 manages the radially from the outside to the ring gear 6 acting radial force as a function of the pressure in the high-pressure working space 29 adjust. The contact force of the tooth heads 22 and 24 in the contact area 20 therefore adapts to the in the high-pressure working space 29 prevailing pressure.

Aus dem in 1 dargestellten Betriebszustand bzw. Quadranten „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf” folgt, dass der Hochdruck-Arbeitsraum 29 unterhalb der Ebene 26 und der Niederdruck-Arbeitsraum 28 oberhalb der Ebene 26 angeordnet ist. Eine entsprechende Anordnung der Arbeitsräume 28, 29 ergibt sich, wenn die Innenzahnradmaschine 1 im Quadrant „Innenzahnradmotor im Linkslauf” betrieben wird. Auch dann ist der Hochdruck-Arbeitsraum 29 in 1 unterhalb der Ebene 26 und der Niederdruck-Arbeitsraum 28 oberhalb der Ebene 26 angeordnet. Nur in diesen beiden Quadranten betrieben erweist sich die feste Druckmittelverbindung zwischen dem unterhalb der Ebene 26 angeordneten Arbeitsraum und dem oberhalb der Ebene 26 angeordneten ersten Druckraum 34 als vorteilhaft, da der erste Druckraum 34 benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 ausgebildet ist.From the in 1 shown operating state or quadrant "internal gear pump clockwise" follows that the high-pressure working space 29 below the level 26 and the low pressure workspace 28 above the level 26 is arranged. An appropriate arrangement of the work spaces 28 . 29 arises when the internal gear machine 1 in quadrant "internal gear motor in reverse" is operated. Even then, the high-pressure workspace 29 in 1 below the level 26 and the low pressure workspace 28 above the level 26 arranged. Operated only in these two quadrants proves the solid pressure medium connection between the below the level 26 arranged workspace and the above the level 26 arranged first pressure chamber 34 as beneficial as the first pressure chamber 34 adjacent to the low-pressure working space 28 is trained.

Abweichend davon zeigt 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe 101 mit dem hydrostatischen Druckfeld 40 zur Radialspaltkompensation und einem zusätzlichen hydrostatischen Niederdruckfeld 141 in einem seitlichen Teilschnitt. Auch die Innenzahnradpumpe 101 wird im Quadrant „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf” betrieben.Deviating from it shows 2 a second embodiment of a pieceless hydrostatic internal gear pump 101 with the hydrostatic pressure field 40 for radial gap compensation and an additional hydrostatic low pressure field 141 in a partial side section. Also the internal gear pump 101 is operated in the quadrant "Internal gear pump in clockwise rotation".

Das hydrostatische Niederdruckfeld 141 ist in einem zweiten Druckraum 135, der über eine zweite radiale Erweiterung 131 eines Gehäuses 102 und die Außenumfangsfläche 32 des Hohlrades 6 begrenzt ist, ausgebildet. Der zweite Druckraum 135 ist dabei mit dem Niederdruck-Arbeitsraum 28 über einen im Gehäuse 102 ausgebildeten Druckmittelkanal 136 verbunden. Es ergibt sich, dass der Hochdruck-Arbeitsraum 29 in 2 unterhalb der Ebene 26 angeordnet ist.The hydrostatic low pressure field 141 is in a second pressure room 135 that has a second radial extension 131 a housing 102 and the outer peripheral surface 32 of the ring gear 6 is limited, trained. The second pressure chamber 135 is doing the low-pressure workspace 28 over one in the housing 102 trained pressure medium channel 136 connected. It turns out that the high-pressure working space 29 in 2 below the level 26 is arranged.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 2 bietet insbesondere bei hohen Drehzahlen der Innenzahnradpumpe 101, d. h. bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten der Außenumfangsfläche 32 des Hohlrades 6 den Vorteil, dass ein dem Kontaktbereich 20 gegenüber liegender Umfangsbereich des Hohlrades 6 definiert mit dem hydrostatischen Niederdruckfeld 141 beaufschlagt ist. Bei den hohen Drehzahlen ist es wahrscheinlich, dass über Reibung zwischen der Außenumfangsfläche 32 des Hohlrades 6 und dem im ersten Druckraum 34 angeordneten Druckmittel eine hydrodynamische Schleppströmung des Druckmittels in Umfangsbereiche entsteht, die in Drehrichtung angeordnet sind. Anders ausgedrückt: Bei hohen Drehzahlen wird das hydrostatische Druckfeld 40 in Drehrichtung des Hohlrades 6 umfänglich vergrößert. Im Extremfall kann es dazu kommen, dass auf diese Weise über einen kompletten Umfangswinkel das Hohlrad 6 von außen mit hohem Druck beaufschlagt ist. Dies führt nachteilig dazu, dass die Radialkraft, die eigentlich die Zahnköpfe 22 und 24 der Verzahnungen 14 und 16 im Kontaktbereich 20 zusammenpressen sollte, eine Richtung aufweist, bei der die Radialspaltkompensation nicht mehr gewährleistet ist. In der Konsequenz nimmt die Abdichtung im Kontaktbereich 20 ab.The second embodiment according to 2 offers especially at high speeds of the internal gear pump 101 , ie at high speeds of rotation of the outer peripheral surface 32 of the ring gear 6 the advantage of being a contact area 20 opposite circumferential region of the ring gear 6 defined with the hydrostatic low pressure field 141 is charged. At high speeds it is likely that over friction between the outer peripheral surface 32 of the ring gear 6 and in the first pressure chamber 34 arranged pressure medium creates a hydrodynamic drag flow of the pressure medium in peripheral regions, which are arranged in the direction of rotation. In other words, at high speeds, the hydrostatic pressure field becomes 40 in the direction of rotation of the ring gear 6 enlarged circumferentially. In extreme cases, it may happen that in this way over a complete circumferential angle the ring gear 6 from the outside is subjected to high pressure. This leads adversely to the fact that the radial force, which is actually the tooth tips 22 and 24 the gears 14 and 16 in the contact area 20 should compress, has a direction in which the radial gap compensation is no longer guaranteed. As a consequence, the seal in the contact area decreases 20 from.

Um dem entgegen zu wirken, ist über das hydrostatische Niederdruckfeld 141, ein Umfangsabschnitt des Hohlrades 6 mit niederem Druck vorbelegt, der falls er mit hohem Druck der hydrodynamischen Schleppströmung beaufschlagt würde, die Anpresskraft im Kontaktbereich nachteilig absenken würde. Das hydrostatische Niederdruckfeld 141 wirkt als ein Begrenzungsfeld, über das sichergestellt ist, dass dieser Umfangsabschnitt somit nicht mit hohem Druck beaufschlagt wird.To counteract this, is via the hydrostatic low pressure field 141 , a peripheral portion of the ring gear 6 pre-occupied with low pressure, which would be reduced if it was subjected to high pressure of the hydrodynamic drag flow, the contact force in the contact area adversely. The hydrostatic low pressure field 141 acts as a bounding box, which ensures that this peripheral portion is thus not subjected to high pressure.

Analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist auch das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 2 vorteilhaft nur in zwei Quadranten betreibbar. Ein Betrieb in allen vier Quadranten, also als Innenzahnradpumpe im Linkslauf, Innenzahnradpumpe im Rechtslauf, Innenzahnradmotor im Linkslauf und Innenzahnradmotor im Rechtslauf, bei dem gewährleistet ist, dass das hydrostatische Druckfeld immer vorteilhaft benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 angeordnet ist, verlangt nach einer anderen geometrischen Anordnung des hydrostatischen Niederdruckfeldes 141 bzw. des zweiten Druckraumes 135.Analogous to the first embodiment according to 1 is also the second embodiment according to 2 advantageous operable only in two quadrants. An operation in all four quadrants, ie as internal gear pump in reverse, internal gear pump in clockwise, internal gear in reverse and internal gear in clockwise rotation, which ensures that the hydrostatic pressure field always advantageous adjacent to the low-pressure working space 28 is arranged, requires a different geometric arrangement of the hydrostatic low pressure field 141 or the second pressure chamber 135 ,

Abweichend davon zeigt 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer füllstücklosen hydrostatischen Innenzahnradpumpe 201 mit dem hydrostatischen Druckfeld 40 zur Radialspaltkompensation und einem hydrostatischen Niederdruckfeld 241 in einem seitlichen Teilschnitt.Deviating from it shows 3 A third embodiment of a filler-less hydrostatic internal gear pump 201 with the hydrostatic pressure field 40 for radial gap compensation and a hydrostatic low pressure field 241 in a partial side section.

Der dargestellte Quadrant ist „Innenzahnradpumpe im Rechtslauf”. Der Niederdruck-Arbeitsraum 28 der Innenzahnradpumpe 201 ist in 3 oberhalb der Ebene 26 angeordnet. Damit verbunden ist, dass der Hochdruck-Arbeitsraum 29 unterhalb der Ebene 26 angeordnet ist. Über den Druckmittelkanal 36 ist das hydrostatische Druckfeld 40 mit dem Hochdruck-Arbeitsraum 29 und über einen Druckmittelkanal 236 ist das hydrostatische Niederdruckfeld 241 mit dem Niederdruck-Arbeitsraum 28 verbunden. Im Druckmittelkanal 36 ist zur Begrenzung des Druckmittelstromes die Düse 38 angeordnet.The quadrant shown is "internal gear pump clockwise". The low-pressure working space 28 the internal gear pump 201 is in 3 above the level 26 arranged. Associated with this is that the high pressure working space 29 below the level 26 is arranged. About the pressure medium channel 36 is the hydrostatic pressure field 40 with the high-pressure workspace 29 and via a pressure medium channel 236 is the hydrostatic low pressure field 241 with the low pressure workspace 28 connected. In the pressure medium channel 36 is the nozzle for limiting the pressure medium flow 38 arranged.

Dabei ist das hydrostatische Niederdruckfeld 241 bezüglich der Ebene 26 symmetrisch zum hydrostatischen Druckfeld 40 angeordnet. Zudem ist die Druckmittelverbindung zwischen dem hydrostatische Niederdruckfeld 241 und dem Niederdruck-Arbeitsraum 28 über eine im Druckmittelkanal 236 angeordnete Düse 238 gedrosselt.Here is the hydrostatic low pressure field 241 regarding the plane 26 symmetrical to the hydrostatic pressure field 40 arranged. In addition, the pressure fluid connection between the hydrostatic low pressure field 241 and the low pressure workspace 28 via one in the pressure medium channel 236 arranged nozzle 238 throttled.

Bei einem Wechsel der Drehrichtung ergibt sich der Quadrant „Innenzahnradpumpe im Linkslauf”. Diesen Betriebszustand des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 3 zeigt 4. Mit der Drehrichtung wechselt dabei auch die Anordnung der Arbeitsräume 28, 29. Der Hochdruck-Arbeitsraum 29 ist nun in 4 oberhalb der Ebene 26, der Niederdruckraum 28 entsprechend unterhalb der Ebene 26 angeordnet. Da der Druckraum 34 und ein Druckraum 235 über die Druckmittelkanäle 36 bzw. 236 mit den Arbeitsräumen 29 bzw. 28 verbunden sind, stellt sich automatisch in den Druckräumen 34, 235 das entsprechende hydrostatische Feld ein. Es ist auf diese Weise sichergestellt, dass das hydrostatische Druckfeld 40 immer vorteilhafter Weise benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 ist. Gleiches gilt für die beiden verbleibenden Quadranten „Innenzahnradmotor im Rechtslauf” und „Innenzahnradmotor im Linkslauf”. Auch hier wird sich das hydrostatische Druckfeld 40 immer benachbart zum Niederdruck-Arbeitsraum 28 einstellen.When changing the direction of rotation, the quadrant "internal gear pump in reverse" results. This operating state of the third embodiment according to 3 shows 4 , The direction of rotation also changes the arrangement of the workspaces 28 . 29 , The high-pressure working space 29 is now in 4 above the level 26 , the low pressure room 28 corresponding below the level 26 arranged. Because the pressure chamber 34 and a pressure room 235 via the pressure medium channels 36 respectively. 236 with the workrooms 29 respectively. 28 are connected automatically in the pressure chambers 34 . 235 the corresponding hydrostatic field. It is thus ensured that the hydrostatic pressure field 40 always advantageously adjacent to the low-pressure working space 28 is. The same applies to the two remaining quadrants "internal gear motor clockwise" and "internal gear motor counterclockwise". Again, the hydrostatic pressure field 40 always adjacent to the low-pressure working space 28 to adjust.

Zusammengefasst kann für das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 gesagt werden, dass aufgrund der symmetrischen Anordnung der beiden Druckräume 34, 235 und deren fester Druckmittelverbindung über die Druckmittelkanäle 36, 236 mit dem jeweiligen gegenüber liegenden Arbeitsraum 29, 28 der Vier-Quadranten-Betrieb der Innenzahnradpumpe bzw. -maschine mit gleichbleibend vorteilhafter Radialspaltkompensation im Kontaktbereich 20 ermöglicht ist. In summary, for the third embodiment according to the 3 and 4 be said that due to the symmetrical arrangement of the two pressure chambers 34 . 235 and their fixed pressure medium connection via the pressure medium channels 36 . 236 with the respective opposite working space 29 . 28 the four-quadrant operation of the internal gear pump or machine with consistently advantageous radial gap compensation in the contact area 20 is possible.

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

DE 2552454 U1 [0003, 0005]
DE 19815421 A1 [0004, 0006]
EP 1328730 B1 [0005, 0006]
DE 4421255 C1 [0007]

Claims

Hydrostatic internal gear machine with a housing ( 2 ; 102 ; 202 ), in which a ring gear ( 6 ) with internal toothing ( 16 ) and a pinion ( 10 ) with external toothing ( 14 ) are rotatable, wherein the toothings ( 14 . 16 ) in an intervention area ( 18 ) are in mesh, and approximately diametrically in a contact area ( 20 ) via tooth heads ( 22 . 24 ) are in contact, so that between the ring gear ( 6 ) and the pinion ( 10 ) a low-pressure working space ( 28 ) against a high-pressure working space ( 29 ), and wherein the ring gear ( 6 ) radially from the outside with a hydrostatic pressure field ( 40 ) is acted upon, characterized in that this in the radial direction directly between the ring gear ( 6 ) and the housing ( 2 ; 102 ; 202 ) is trained.

Internal gear machine according to claim 1, wherein the ring gear ( 6 ) with an outer peripheral surface ( 32 ) in a bearing bore ( 4 ) of the housing ( 2 ; 102 ; 202 ) is mounted radially and the hydrostatic pressure field ( 40 ) in a circumferentially limited first pressure chamber ( 34 ) is disposed radially on the one hand over the outer peripheral surface ( 32 ) and on the other hand via a first radial extension ( 30 ) of the bearing bore ( 4 ) is limited, and wherein a main portion of the first pressure chamber ( 34 ) on a first circumferential half of the ring gear ( 6 ) is arranged, which the engagement area ( 18 ) is arranged opposite.

Internal gear machine according to one of the preceding claims, wherein the working spaces ( 28 . 29 ) approximately symmetrically to a plane ( 26 ) are arranged, which via a rotation axis ( 8th ) of the ring gear ( 6 ) and a rotation axis ( 12 ) of the pinion ( 10 ) is stretched.

Internal gear machine according to claim 2 and 3, wherein the main portion of the first pressure chamber ( 34 ) on a first side of the plane ( 26 ) and with the working space ( 29 ) is in pressure fluid communication, which on one of the first side opposite the second side of the plane ( 26 ) is arranged.

Internal gear machine according to one of the preceding claims, wherein the ring gear ( 6 ) radially from the outside with a hydrostatic low pressure field ( 141 ; 241 ) is applied in the radial direction directly between the ring gear ( 6 ) and the housing ( 102 ; 202 ) is arranged.

Internal gear machine at least according to claim 2 and 5, wherein the hydrostatic low pressure field ( 141 ; 241 ) in a circumferentially limited second pressure space ( 135 ; 235 ) is disposed radially on the one hand over the outer peripheral surface ( 32 ) and on the other hand via a second radial extension ( 131 ; 231 ) of the bearing bore ( 4 ) is limited.

Internal gear machine according to claim 6, wherein a main portion of the second pressure chamber ( 135 ) on a second circumferential half of the ring gear ( 6 ) opposite the contact area ( 20 ), and wherein the second pressure chamber ( 135 ) with the working space ( 28 ) is in fluid communication on the first side of the plane ( 26 ) is arranged.

Internal gear machine at least according to claim 4 and 7, wherein the main portion of the second pressure chamber ( 135 ) on the first page of the level ( 26 ) is arranged.

Internal gear machine at least according to claim 4 and 6, wherein a main portion of the second pressure chamber ( 235 ) on the first half of the circumference on the second side of the plane ( 26 ) and with the working space ( 28 ) is in fluid communication on the first side of the plane ( 26 ) is arranged.

Internal gear machine according to claim 9, wherein with respect to the plane ( 26 ) the first pressure chamber ( 34 ) to the second pressure chamber ( 235 ) is symmetrical.

Internal gear machine according to at least one of the claims 4 or 7 or 9, wherein in the pressure medium connection a throttle or a diaphragm or a nozzle ( 38 ; 238 ) is arranged.