DE102022200830A1 - Gear pump with noise optimization - Google Patents

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Abstract

Zahnradpumpe, umfassend ein Gehäuse, in dem ein Hohlrad gelagert ist, das mit einem Zahnrad mit exzentrischer Lagerung innerhalb des Hohlrads in Eingriff steht, wobei das Hohlrad und das Zahnrad einen Saugraum und einen Förderraum begrenzen wobei das Zahnrad und das Hohlrad auf einem Umfangsbereich zwischen dem Saugraum und dem Förderraum eine maximale Eingriffstiefe aufweisen, wobei das Hohlrad und/oder das Zahnrad im Bereich von Verdichtungsflächen eine Profilierung aufweist, die das Verdichtungsverhältnis der Zahnradpumpe herabsetzt.Gear pump, comprising a housing in which a ring gear is mounted, which meshes with a gear wheel with eccentric bearing inside the ring gear, the ring gear and the gear wheel delimiting a suction space and a delivery space, the gear wheel and the ring gear on a peripheral region between the Suction chamber and the conveying chamber have a maximum engagement depth, the ring gear and/or the gear wheel having a profile in the area of compression surfaces, which reduces the compression ratio of the gear pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a gear pump according to the preamble of patent claim 1.

Während des Betriebs einer Zahnradpumpe treten Geräuschemissionen auf, denen man mit verschiedenen Maßnahmen begegnet. Eine Maßnahme besteht z. B. in der Verwendung eines Pulsationsdämpfers, wie er in der DE 39 02 743 C1 beschrieben ist.Noise emissions occur during the operation of a gear pump, which can be counteracted with various measures. A measure consists z. B. in the use of a pulsation damper, as in the DE 39 02 743 C1 is described.

Ein weiterer Lösungsansatz kann in der Ausführung einer Tandempumpe bestehen, bei der die beiden Pumpen hinsichtlich des Förderstroms phasenverschoben ausgeführt sind, um eine Kompensation des pulsierenden Förderstroms zu erreichen.A further approach to a solution can consist in the design of a tandem pump, in which the two pumps are designed to be phase-shifted with regard to the delivery flow in order to achieve compensation for the pulsating delivery flow.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine weitere Lösung für das Problem der Geräuschemission bei Zahnradpumpen bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a further solution to the problem of noise emissions in gear pumps.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Hohlrad und/oder das Zahnrad im Bereich von Verdichtungsflächen eine Profilierung aufweist, die das Verdichtungsverhältnis der Zahnradpumpe herabsetzt.The object is achieved in that the ring gear and/or the gear wheel has a profile in the area of the compression surfaces, which reduces the compression ratio of the gear pump.

Die Verzahnung des Zahnrads mit dem Hohlrad kann weiterhin auf eine optimierte Abwälzbewegung ausgelegt sein. Die Profilierung verändert das Verdichtungsverhältnis, so dass insbesondere in der Arbeitsrichtung der räumlichen Vergrößerung des Abstands innerhalb der Verzahnung, wenn das Arbeitsmedium dem Förderraum zugeführt wird, die Geräuschentwicklung optimiert ist.The toothing of the gear with the ring gear can also be designed for an optimized rolling motion. The profiling changes the compression ratio, so that the development of noise is optimized, particularly in the working direction of the spatial increase in the distance within the teeth when the working medium is supplied to the pumping chamber.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Profilierung in Form von Druckmedium aufnehmenden Taschen ausgeführt. Die Taschen können z. B. in Form von Sacklochbohrungen ausgeführt sein, die sich vergleichsweise einfach herstellen lassen.In a further advantageous embodiment, the profiling is in the form of pockets accommodating pressure medium. The bags can B. be in the form of blind holes that can be produced relatively easily.

Bevorzugt sind die Taschen im Fußkreisbereich des Zahnrads und/oder des Hohlrads ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich sind die Taschen am Kopfkreisbereich des Zahnrads und/oder des Hohlrads ausgeführt. In beiden Fällen steht weiterhin eine optimale Zahnform zur Verfügung, sodass keine mechanische Schwächung der Zahnradpaarung auftritt.The pockets are preferably designed in the root circle area of the gear wheel and/or the ring gear. Alternatively or additionally, the pockets are designed on the addendum circle area of the gear wheel and/or the ring gear. In both cases, an optimal tooth shape is still available, so that there is no mechanical weakening of the gear pair.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Profilierung über den gesamten Umfangsbereich des Zahnrads und/oder des Hohlrads ausgeführt. Eine besonders orientierte Montage der Bauteile kann damit entfallen.According to an advantageous dependent claim, the profiling is carried out over the entire peripheral area of the gear wheel and/or the ring gear. A particularly oriented assembly of the components can thus be omitted.

Im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Druckbelastung der Zahnradpaarung ist die Profilierung über die gesamte Breite des Zahnrads und/oder des Hohlrads verteilt angeordnet.With regard to the most uniform possible pressure load on the pair of gears, the profiling is distributed over the entire width of the gear and/or the ring gear.

Zur Minimierung des Herstellungsaufwand wird die Profilierung innerhalb des Hohlrads von radialen Durchgangsöffnungen gebildet. Man kann dann die Profilierung von radial außen in das Hohlrad einarbeiten. Folglich ist für die Herstellung kein Spezialwerkzeug notwendig.To minimize the manufacturing effort, the profiling inside the ring gear is formed by radial through-openings. The profiling can then be worked into the ring gear from the radially outside. As a result, no special tools are required for manufacture.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail on the basis of the following description of the figures.

Es zeigt:

  • 1 Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe
  • 2 Querschnitt durch die Zahnradpumpe nach 1
  • 3 -5 Zahnrad und Hohlrad als Einzelteil
It shows:
  • 1 Longitudinal section through a gear pump
  • 2 Cross section through the gear pump 1
  • 3 - 5 Gear and ring gear as single parts

Die 1 zeigt stark vereinfacht eine Zahnradpumpe 1 im Querschnitt. Innerhalb eines mehrteiligen Gehäuses 3 ist eine Antriebswelle 5 gelagert, auf der ein Zahnrad 7 befestigt ist. Das Zahnrad 7 kann als separates Bauteil aber auch einstückig mit der Antriebswelle 5 ausgeführt sein. An der Antragswelle 5 greift ein nicht dargestellter Antriebsmotor an.The 1 shows a highly simplified gear pump 1 in cross section. Within a multi-part housing 3, a drive shaft 5 is mounted, on which a gear 7 is attached. The gear wheel 7 can be designed as a separate component but also in one piece with the drive shaft 5 . A drive motor, not shown, acts on the application shaft 5 .

Das Zahnrad 7 kämmt mit einem Hohlrad 9, das innerhalb des Gehäuses 3 drehbar gelagert ist. Dabei ist das Zahnrad 7 exzentrisch zum Hohlrad 9 angeordnet. In dem Gehäuse ist ein Anschluss 11 zu einem Saugraum 13 ausgeführt. Der Anschluss 11 kann z. B. mit einem Speicher für ein Arbeitsmedium verbunden sein.The gear wheel 7 meshes with a ring gear 9 which is rotatably mounted within the housing 3 . The gear 7 is arranged eccentrically to the ring gear 9 . A connection 11 to a suction chamber 13 is implemented in the housing. The connection 11 can, for. B. be connected to a memory for a working medium.

Des Weiteren verfügt das Gehäuse 3 über einen Anschluss 15 zu einem Förderraum 17. Dieser Anschluss 15 stellt die Verbindung zu einem hydraulischen Aktuator, z. B. einem Stellzylinder innerhalb eines Fahrwerks, dar.Furthermore, the housing 3 has a connection 15 to a pumping chamber 17. This connection 15 provides the connection to a hydraulic actuator, e.g. B. an actuating cylinder within a chassis.

Beide Anschlüsse 11; 15 sind in derselben Gehäusehälfte angeordnet. Diese Bauform ist jedoch nicht zwingend erforderlich für die Erfindung.Both connections 11; 15 are arranged in the same housing half. However, this design is not absolutely necessary for the invention.

In der 2 ist die Pumpe 1 in geöffnetem Zustand dargestellt. Deutlich ist die exzentrische Lagerung des inneren Zahnrads 7 zum Hohlrad 9 erkennbar. Beide Zahnräder 7; 9 weisen ein klassisches Zahnradprofil auf, das auf eine Abwälzbewegung optimiert ist. Die größte Eingriffstiefe der beiden Zahnräder 7; 9 liegt auf einem begrenzten Umfangsbereich zwischen dem Saugraum 13 und dem Förderraum 17, in diesem Fall auf einer Hauptachse 19 der Zahnradpumpe.In the 2 the pump 1 is shown in the open state. The eccentric mounting of the inner gear 7 to the ring gear 9 can be clearly seen. Both gears 7; 9 have a classic gear profile that is optimized for a rolling movement. The greatest depth of engagement of the two gears 7; 9 lies on a limited peripheral area between the suction chamber 13 and the pumping chamber 17, in this case on a main axis 19 of the gear pump.

Rückseitig ist zwischen dem Zahnrad 7 und dem Hohlrad 9 ein zum Gehäuse 3 ortsfester Sicheleinsatz 21 angeordnet, auf dem das Zahnrad 7 dichtend gleitet. Bei einer Drehbewegung des Zahnrads 7 dreht sich das Hohlrad 9 innerhalb des Gehäuses 3. Dabei steigt die Überdeckung der Zahnflanken der beiden Zahnräder 7; 9 ausgehend vom Saugraum 13 in Richtung des Förderraums 17 an, wobei die Überdeckung zum Förderraum 17 wieder etwas zurückgeht. Daraus resultiert eine Komprimierung des Arbeitsmediums zwischen den beiden Zahnrädern. Insbesondere bei der Abhubbewegung der Zahnflanken am Förderraum 17 findet eine begrenzte Entspannung des Arbeitsmediums statt.At the back, between the gear wheel 7 and the ring gear 9, there is a sickle insert 21 that is stationary with respect to the housing 3 and on which the gear wheel 7 slides in a sealing manner. When the gearwheel 7 rotates, the ring gear 9 rotates within the housing 3. The overlapping of the tooth flanks of the two gearwheels 7 increases; 9 starting from the suction chamber 13 in the direction of the conveying chamber 17, with the overlap to the conveying chamber 17 receding somewhat. This results in a compression of the working medium between the two gears. A limited relaxation of the working medium takes place particularly during the lifting movement of the tooth flanks on the conveying chamber 17 .

Die 3 bis 5 zeigen das Zahnrad 7 und das Hohlrad 9 als Einzelteile. Das Hohlrad 9 und/oder das Zahnrad 7 weist im Bereich von Verdichtungsflächen 23 eine Profilierung 25 auf, die das Verdichtungsverhältnis der Zahnradpumpe 1 herabsetzt. Sowohl das Zahnrad 7 wie auch das Hohlrad 9 verfügen über eine Profilierung 25 in Form von Druckmedium aufnehmenden Taschen. In den 3 und 4 sind die Taschen im Fußkreisbereich 27 des Zahnrads 7 und des Hohlrads 9 ausgeführt. Die Profilierung ist über den gesamten Umfangsbereich des Zahnrads 7 und/oder des Hohlrads 9 ausgeführt. Außerhalb des Eingriffs des Zahnrads 7 im Hohlrad 9 wirkt sich die Profilierung nicht aus. Die Taschen innerhalb des Zahnrades 7 können als Sacklochöffnungen oder auch als Durchgangsöffnungen ausgeführt sind. Die Durchgangsöffnungen werden dann von der Antriebswelle 5 abgedichtet, damit kein hydraulischer Kurzschluss innerhalb der Zahnradpumpe 1 auftritt. Die Profilierung innerhalb des Hohlrads 9 wird bevorzugt von radialen Durchgangsöffnungen gebildet. Die Durchgangsöffnungen können beispielsweise als einfache Bohrungen ausgeführt sein.The 3 until 5 show the gear 7 and the ring gear 9 as individual parts. Ring gear 9 and/or gear 7 has a profile 25 in the area of compression surfaces 23, which reduces the compression ratio of gear pump 1. Both the gear wheel 7 and the ring gear 9 have a profiling 25 in the form of pockets accommodating pressure medium. In the 3 and 4 the pockets are executed in the root circle area 27 of the gear wheel 7 and the ring gear 9 . The profiling is carried out over the entire peripheral area of the gear wheel 7 and/or the ring gear 9 . Outside of the engagement of the gear 7 in the ring gear 9, the profiling has no effect. The pockets within the gear 7 can be designed as blind holes or as through holes. The through openings are then sealed by the drive shaft 5 so that no hydraulic short circuit occurs within the gear pump 1. The profiling within the ring gear 9 is preferably formed by radial through-openings. The through-openings can be designed as simple bores, for example.

Die Profilierung ist über die gesamte Breite des Zahnrads 7 und/oder des Hohlrads 9 verteilt angeordnet, so dass auch die Druckverteilung am Zahnrad 7 und am Hohlrad 9 tendenziell ausgeglichener ist.The profiling is distributed over the entire width of the gear wheel 7 and/or the ring gear 9, so that the pressure distribution on the gear wheel 7 and on the ring gear 9 tends to be more balanced.

Die Ausführung nach den 5 und 6 unterscheidet sich von den 3 und 4 dadurch, dass die Taschen am Kopfkreisbereich 29 des Zahnrads 7 und/oder des Hohlrads 9 ausgeführt sind. Wie die 5 und 6 zeigen zusätzlich die kombinierte Anordnung der Taschen im Bereich des Kopfkreises 29 und des Fußkreises 27, sodass insgesamt ein vergleichsweise großes Volumen zur Dimensionierung zur Verfügung steht.The execution according to 5 and 6 differs from the 3 and 4 in that the pockets are formed on the tip circle area 29 of the gear wheel 7 and/or the ring gear 9 . As the 5 and 6 additionally show the combined arrangement of the pockets in the area of the top circle 29 and the bottom circle 27, so that overall a comparatively large volume is available for dimensioning.

BezugszeichenlisteReference List

11
Zahnradpumpegear pump
33
GehäuseHousing
55
Antriebswelledrive shaft
77
Zahnradgear
99
Hohlradring gear
1111
AnschlussConnection
1313
Saugraumsuction chamber
1515
AnschlussConnection
1717
Förderraumconveyor room
1919
Hauptachse der ZahnradpumpeMain axis of the gear pump
2121
Sicheleinsatzsickle insert
2323
Verdichtungsflächecompaction surface
2525
Profilierungprofiling
2727
Fußkreisbereichfoot circle area
2929
Kopfkreisbereichtip circle area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 3902743 C1 [0002]DE 3902743 C1 [0002]

Claims (7)

Zahnradpumpe (1), umfassend ein Gehäuse (3), in dem ein Hohlrad (9) gelagert ist, das mit einem Zahnrad (7) mit exzentrischer Lagerung innerhalb des Hohlrads (9) in Eingriff steht, wobei das Hohlrad (9) und das Zahnrad (7) einen Saugraum (13) und einen Förderraum (17) begrenzen, wobei das Zahnrad (7) und das Hohlrad (9) auf einem Umfangsbereich zwischen dem Saugraum (13) und dem Förderraum (17) eine maximale Eingriffstiefe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) und/oder das Zahnrad (7) im Bereich von Verdichtungsflächen (23) eine Profilierung (25) aufweist, die das Verdichtungsverhältnis der Zahnradpumpe (1) herabsetzt.Gear pump (1), comprising a housing (3) in which a ring gear (9) is mounted, which meshes with a gear (7) with eccentric mounting within the ring gear (9), the ring gear (9) and the gear (7) delimiting a suction space (13) and a delivery space (17), the gear (7) and the ring gear (9) having a maximum engagement depth on a peripheral region between the suction space (13) and the delivery space (17), characterized in that that the ring gear (9) and/or the gear (7) has a profile (25) in the area of the compression surfaces (23), which reduces the compression ratio of the gear pump (1). Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (25) in Form von Druckmedium aufnehmenden Taschen ausgeführt ist.gear pump after claim 1 , characterized in that the profiling (25) is designed in the form of pockets accommodating pressure medium. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (25) im Fußkreisbereich (27) des Zahnrads (7) und/oder des Hohlrads (9) ausgeführt sind.gear pump after claim 2 , characterized in that the pockets (25) are formed in the root circle area (27) of the gear wheel (7) and/or the ring gear (9). Zahnradpumpe nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (25) am Kopfkreisbereich (29) des Zahnrads (7) und/oder des Hohlrads (9) ausgeführt sind.gear pump after the claims 2 or 3 , characterized in that the pockets (25) are formed on the addendum circle area (29) of the gear wheel (7) and/or the ring gear (9). Zahnradpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (25) über den gesamten Umfangsbereich des Zahnrads (7) und/oder des Hohlrads (9) ausgeführt ist.Gear pump according to at least one of Claims 1 - 4 , characterized in that the profiling (25) is carried out over the entire peripheral area of the gear (7) and/or the ring gear (9). Zahnradpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (25) über die gesamte Breite des Zahnrads (7) und/oder des Hohlrads (9) verteilt angeordnet ist.Gear pump according to at least one of Claims 1 - 5 , characterized in that the profiling (25) is distributed over the entire width of the gear (7) and/or the ring gear (9). Zahnradpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (23) innerhalb des Hohlrads (9) von radialen Durchgangsöffnungen gebildet wird.Gear pump according to at least one of Claims 1 - 6 , characterized in that the profiling (23) within the ring gear (9) is formed by radial through-openings.
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