DE102023202575A1

DE102023202575A1 - Innenzahnradfluidmaschine

Info

Publication number: DE102023202575A1
Application number: DE102023202575.2A
Authority: DE
Inventors: Dominik KETTERER
Original assignee: Eckerle Technologies GmbH
Current assignee: Eckerle Technologies GmbH
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2024-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradfluidmaschine (1), mit einem eine Außenverzahnung (7) aufweisenden und um eine erste Drehachse (5) drehbar gelagerten ersten Zahnrad (3) und einem eine mit der Außenverzahnung (7) in einem Eingriffsbereich (9) bereichsweise kämmende Innenverzahnung (8) aufweisenden und um eine von der ersten Drehachse (5) verschiedene zweite Drehachse (6) drehbar gelagerten zweiten Zahnrad (4), wobei das zweite Zahnrad (4) zur Ausbildung eines hydrostatischen Lagers (27) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise von zumindest einer in dem Maschinengehäuse (2) ausgebildeten Lagervertiefung (29) umgriffen ist, die eine gleitend an dem zweiten Zahnrad (4) anliegende Lagerfläche (28) durchgreift. Dabei ist vorgesehen, dass die Lagervertiefung (29) über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg und/oder die Lagerfläche (28) über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung aufweisen/aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradfluidmaschine, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden und um eine erste Drehachse drehbar gelagerten ersten Zahnrad und einem eine mit der Außenverzahnung in einem Eingriffsbereich bereichsweise kämmende Innenverzahnung aufweisenden und um eine von der ersten Drehachse verschiedene zweite Drehachse drehbar gelagerten zweiten Zahnrad, wobei das zweite Zahnrad zur Ausbildung eines hydrostatischen Lagers in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise von zumindest einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten Lagervertiefung umgriffen ist, die eine gleitend an dem zweiten Zahnrad anliegende Lagerfläche durchgreift.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2004 021 216 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Hochdruck-Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten, außenverzahnten Ritzel und einem mit dem Ritzel mitlaufenden sowie in dem Gehäuse umlaufend gelagerten, mit dem Ritzel kämmenden, innenverzahnten Hohlrad. Dabei ist vorgesehen, dass in einem einer Umfangsfläche des Hohlrads gegenüberliegenden Gehäuseteil mehrere, zum Hohlrad hin offene und durch Dichtstege begrenzte Drucktaschen zur hydrostatischen Lagerung des einteilig und/oder einstückig ausgebildeten Hohlrads vorgesehen sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Innenzahnradfluidmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Innenzahnradfluidmaschinen Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders effektive hydrostatische Lagerung des zweiten Zahnrads in dem Maschinengehäuse umsetzt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Innenzahnradfluidmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Lagervertiefung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg und/oder die Lagerfläche über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung aufweisen/aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
Die Innenzahnradfluidmaschine stellt eine Fluidfördereinrichtung dar und dient insoweit dem Fördern eines Fluids, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases. Hierzu verfügt die Innenzahnradfluidmaschine über zwei Zahnräder, nämlich ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad. Das erste Zahnrad kann auch als Ritzel und das zweite Zahnrad als Hohlrad bezeichnet werden. Das erste Zahnrad weist eine erste Verzahnung und das Hohlrad eine zweite Verzahnung auf. Die erste Verzahnung liegt als Außenverzahnung und die zweite Verzahnung als Innenverzahnung vor. Die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung greifen in Umfangsrichtung gesehen bereichsweise ineinander ein, kämmen also bereichsweise miteinander, nämlich in einem Eingriffsbereich. Die beiden Zahnräder sind zur Fluidförderung vorgesehen und aus diesem Grund derart ausgestaltet, dass sie bei einer Drehbewegung zum Fördern des Fluids zusammenwirken und hierbei ineinander eingreifen beziehungsweise miteinander kämmen.
Das erste Zahnrad ist vorzugsweise mit einer Eingangswelle beziehungsweise Antriebswelle der Innenzahnradfluidmaschine gekoppelt, vorzugsweise zum einen starr und/oder zum anderen lösbar oder permanent. Im Falle des lösbaren Koppelns liegt zum Beispiel ein Steckritzel vor, dass auf die Antriebswelle aufgesteckt und beschädigungsfrei von dieser lösbar ist. Bevorzugt verfügt das Steckritzel über eine Innenverzahnung, die mit einer Außenverzahnung der Eingangswelle zum antriebstechnischen Koppeln des Steckritzels mit der Eingangswelle zusammenwirkt. Beispielsweise ist das erste Zahnrad mittels der Eingangswelle in dem Maschinengehäuse der Innenzahnradfluidmaschine drehbar gelagert. Bevorzugt ist das erste Zahnrad auf der Eingangswelle angeordnet, sodass es während des Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine stets dieselbe Drehzahl aufweist wie die Eingangswelle.
Sowohl das erste Zahnrad als auch das zweite Zahnrad sind vorzugsweise in dem Maschinengehäuse angeordnet und in diesem drehbar gelagert. Das erste Zahnrad ist hierbei um die erste Drehachse drehbar gelagert, wohingegen das zweite Zahnrad um die zweite Drehachse drehbar gelagert ist. Die erste Drehachse kann auch als Ritzeldrehachse und die zweite Drehachse als Hohlraddrehachse bezeichnet werden. Im Querschnitt gesehen, also in einer senkrecht auf den Drehachsen stehenden Schnittebene, ist das erste Zahnrad in dem zweiten Zahnrad angeordnet, nämlich derart, dass die erste Verzahnung beziehungsweise Außenverzahnung des ersten Zahnrads in dem Eingriffsbereich mit der zweiten Verzahnung beziehungsweise Innenverzahnung des zweiten Zahnrads kämmt beziehungsweise mit dieser in Eingriff steht. Das bedeutet, dass eine Drehbewegung des ersten Zahnrads unmittelbar auf das zweite Zahnrad und umgekehrt eine Drehbewegung des zweiten Zahnrads unmittelbar auf das erste Zahnrad übertragen wird.
Der Eingriffsbereich ist beispielsweise gehäusefest angeordnet, dreht sich also nicht mit dem ersten Zahnrad beziehungsweise dem zweiten Zahnrad mit. In dem Eingriffsbereich greift ein Zahn einer der Verzahnungen in einen Zahnzwischenraum der jeweils anderen der Verzahnungen ein. Der Zahnzwischenraum ist in Umfangsrichtung von Zähnen der jeweiligen Verzahnung begrenzt. Beispielsweise greift ein Zahn der ersten Verzahnung in einen Zahnzwischenraum der zweiten Verzahnung oder umgekehrt ein Zahn der zweiten Verzahnung in einen Zahnzwischenraum der ersten Verzahnung ein. In dem Eingriffsbereich wirken die erste Verzahnung die zweite Verzahnung insoweit dichtend zusammen.
Andererseits des Eingriffsbereichs, also vorzugsweise auf der dem Eingriffsbereich bezüglich der ersten Drehachse und/oder der zweiten Drehachse diametral gegenüberliegenden Seite, ist beispielsweise - rein optional - ein Füllstück angeordnet. Das Füllstück liegt zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad oder anders ausgedrückt zwischen der Außenverzahnung des ersten Zahnrads und der Innenverzahnung des zweiten Zahnrads vor. Das Füllstück ist somit in einem Fluidraum angeordnet, welcher in radialer Richtung nach innen von dem ersten Zahnrad und in radialer Richtung nach außen von dem zweiten Zahnrad begrenzt ist, jeweils bezüglich der ersten Drehachse beziehungsweise der zweiten Drehachse. Das Füllstück liegt einerseits an der Außenverzahnung und andererseits an der Innenverzahnung an. Genauer gesagt liegt das Füllstück dichtend an Zahnköpfen der Außenverzahnung und dichtend an Zahnköpfen der Innenverzahnung an, um den Fluidraum in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer zu unterteilen. Jede der beiden Fluidkammern ist in Umfangsrichtung gesehen also einerseits von dem Füllstück und andererseits durch das dichte Ineinandergreifen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung in dem Eingriffsbereich begrenzt.
Bevorzugt ist das Füllstück - sofern es vorgesehen ist - mehrteilig ausgestaltet und weist insoweit mehrere Segmente auf. Die Segmente des Füllstücks sind in radialer Richtung nebeneinander angeordnet, sodass also ein erstes Segment auf der dem ersten Zahnrad zugewandten Seite eines zweiten Segments und umgekehrt das zweite Segment auf der dem zweiten Zahnrad zugewandten Seite des ersten Segments angeordnet ist. Das erste Segment liegt hierbei an dem ersten Zahnrad beziehungsweise dessen Außenverzahnung und das zweite Segment an dem zweiten Zahnrad beziehungsweise an der Innenverzahnung des zweiten Zahnrads dichtend an. Die beiden Segmente sind vorzugsweise in radialer Richtung gegeneinander verlagerbar.
Besonders bevorzugt wird ein zwischen den Segmenten vorliegender Spalt während eines Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine derart mit Fluiddruck beaufschlagt, dass das erste Segment in Richtung des ersten Zahnrads und das zweite Segment in Richtung des zweiten Zahnrads gedrängt wird, sodass die Segmente an dem jeweiligen Zahnrad beziehungsweise den Zahnköpfen der entsprechenden Verzahnung dichtend anliegen. Die Innenzahnradfluidmaschine ist somit radialkompensiert beziehungsweise in radialer Richtung spaltkompensiert. Jedes der Segmente kann nochmals weiter in Segmente unterteilt werden. Beispielsweise ist also das erste Segment einstückig oder besteht aus wenigstens zwei Segmenten und/oder das zweite Segment ist einstückig oder besteht aus wenigstens zwei Segmenten. Auch diese Segmente des Füllstücks sind bevorzugt gegeneinander verlagerbar gelagert, können also unabhängig voneinander verlagert werden. Hierdurch wird eine besonders effektive Spaltkompensation erzielt. Selbstverständlich kann jedoch auch ein einteiliges Füllstück vorliegen. In diesem Fall ist die Innenzahnradfluidmaschine in radialer Richtung unkompensiert.
Alternativ zu dem Füllstück liegen andererseits des Eingriffsbereichs, also wiederum vorzugsweise auf der dem Eingriffsbereich bezüglich der ersten Drehachse und/oder der zweiten Drehachse diametral gegenüberliegenden Seite, zumindest ein Zahnkopf der Innenverzahnung und ein Zahnkopf der Außenverzahnung dichtend aneinander an, insbesondere mit einer von dem jeweiligen Kopfkreis der entsprechenden Verzahnung begrenzten Kopfkreisfläche des jeweiligen Zahns. Anders ausgedrückt wird eine Kopfkreisfläche des Zahnkopfs der Innenverzahnung von dem Kopfkreis der Innenverzahnung und eine Kopfkreisfläche des Zahnkopfs der Außenverzahnung von einem Kopfkreis der Außenverzahnung begrenzt. Die Kopfkreisfläche der Innenverzahnung und die Kopfkreisfläche der Außenverzahnung liegen nun dichtend aneinander an. Hierdurch wird wiederum der Fluidraum in die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer unterteilt. Jede der beiden Fluidkammern ist in Umfangsrichtung einerseits durch das dichte Aneinanderanliegen der Kopfkreisflächen und andererseits durch das dichte Ineinandergreifen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung in dem Eingriffsbereich begrenzt. Eine solche Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine kann auch als Zahnringfluidmaschine bezeichnet werden.
Die beiden Zahnräder der Innenzahnradfluidmaschine sind zwischen Gehäusewänden des bereits erwähnten Maschinengehäuses der Innenzahnradfluidmaschine angeordnet. Eine der Gehäusewände liegt also auf einer ersten Seite der Zahnräder und eine zweite der Gehäusewände auf einer der ersten Seite in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Seite der Zahnräder vor, sodass die Gehäusewände die Zahnräder in axialer Richtung gesehen zwischen sich aufnehmen. Beispielsweise ist ein zwischen den Gehäusewänden und den Zahnrädern verbleibender Spalt derart klein bemessen, dass die Gehäusewände eine hinreichende Abdichtung des Fluidraums beziehungsweise der Fluidkammern bewirken. Beispielsweise sind die Zahnräder an und/oder in dem Maschinengehäuse gelagert.
Besonders bevorzugt ist jedoch in axialer Richtung bezüglich der ersten Drehachse neben dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad, also insbesondere zwischen einer der Gehäusewände und den Zahnrädern, eine Dichtscheibe angeordnet, die während eines Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine dichtend an dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad anliegt. Beispielsweise liegt in axialer Richtung gesehen lediglich einerseits des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads die Dichtscheibe vor. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass - wiederum in axialer Richtung gesehen - beidseitig der beiden Zahnräder jeweils eine derartige Dichtscheibe angeordnet ist. Im Rahmen dieser Beschreibung wird der besonders vorteilhafte Fall erläutert, dass mehrere Dichtscheiben vorliegen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die entsprechenden Ausführungen auch für eine Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine herangezogen werden können, bei welcher lediglich eine einzige Dichtscheibe Bestandteil der Innenzahnradfluidmaschine ist.
Vorzugsweise wird die Dichtscheibe in axialer Richtung in Richtung der Zahnräder gedrängt, beispielsweise durch Druckbeaufschlagung, also durch Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden Fluid, sodass sie dichtend an den Zahnrädern anliegt. Liegen mehrere Dichtscheiben vor, so sind diese in axialer Richtung beidseitig der Zahnräder angeordnet. Eine der Dichtscheiben liegt also auf einer ersten Seite der Zahnräder und eine zweite der Dichtscheiben auf einer der ersten Seite in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Seite der Zahnräder vor, sodass die Dichtscheiben die Zahnräder in axialer Richtung gesehen zwischen sich aufnehmen. Bevorzugt werden die Dichtscheiben in axialer Richtung aufeinander zu und somit jeweils in Richtung der Zahnräder gedrängt, beispielsweise durch Druckbeaufschlagung, also durch Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Fluid, sodass die Dichtscheiben auf gegenüberliegenden Seiten dichtend an den Zahnrädern anliegen. Die Innenzahnradfluidmaschine ist insoweit axial kompensiert beziehungsweise in axialer Richtung spaltkompensiert. Hierdurch wird eine besonders hohe Effizienz der Innenzahnradfluidmaschine erzielt.
In Abhängigkeit von einer Drehrichtung der Innenzahnradfluidmaschine dient eine der Fluidkammern als Saugkammer und die jeweils andere der Fluidkammern als Druckkammer. Ist die Innenzahnradfluidmaschine als Pumpe ausgestaltet oder wird als Pumpe betrieben, so wird der jeweiligen Saugkammer Fluid zugeführt, welches die Innenzahnradfluidmaschine in Richtung der Druckkammer beziehungsweise in die Druckkammer fördert. Die Saugkammer kann entsprechend auch als Eintrittskammer und die Druckkammer als Austrittskammer bezeichnet werden; entscheidend ist, dass das Fluid während des Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine stets von der Eintrittskammer in Richtung der Austrittskammer gefördert wird. Der in der Eintrittskammer vorliegende Druck ist bei dem Betrieb der Pumpe stets niedriger als der Druck in der Austrittskammer. Selbstverständlich kann jedoch bereits der Druck in der Eintrittskammer (deutlich) größer als ein Umgebungsdruck sein. Zum Beispiel wird mithilfe der Innenzahnradfluidmaschine unter Druck stehendes Fluid von der Eintrittskammer in Richtung der Austrittskammer gefördert.
Liegt hingegen die Innenzahnradfluidmaschine als Motor vor beziehungsweise wird als Motor betrieben, so wird der Druckkammer Fluid zugeführt, welches unter Bewirkung einer Drehbewegung der Zahnräder in die Saugkammer eintritt. In diesem Fall liegt die Druckkammer als Eintrittskammer und die Saugkammer als Austrittskammer vor; der in der Eintrittskammer vorliegende Druck ist höher als der Druck in der Austrittskammer. Im Rahmen dieser Beschreibung wird nicht ausdrücklich auf den Betrieb der Innenzahnradfluidmaschine als Motor eingegangen, sondern die Innenzahnradfluidmaschine, ihr Aufbau und ihre Funktion werden für den Betrieb als Pumpe erläutert. Selbstverständlich ist jedoch auch die Verwendung als Motor möglich und die Ausführungen sind analog auf eine solche Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine beziehungsweise eine solche Verwendung anwendbar.
Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen dieser Beschreibung die Saugkammer auch als Niederdruckkammer und die Druckkammer auch als Hochdruckkammer bezeichnet werden können. Analog hierzu entspricht die Saugseite der Innenzahnradfluidmaschine einer Niederdruckseite und die Druckseite einer Hochdruckseite. Unter den Begriffen „Niederdruck“ und „Hochdruck“ ist hierbei keine Einschränkung auf ein bestimmtes Druckniveau zu verstehen; vielmehr ist lediglich relativ gesehen der Druck in der Hochdruckkammer beziehungsweise auf der Hochdruckseite höher als der Druck in der Niederdruckkammer beziehungsweise auf der Niederdruckseite.
Das zweite Zahnrad ist in Umfangsrichtung bereichsweise von der zumindest einen Lagervertiefung umgriffen, die in dem Maschinengehäuse ausgebildet ist. Die Lagervertiefung ist derart ausgestaltet, dass sie in axialer Richtung das zweite Zahnrad zumindest teilweise, insbesondere lediglich teilweise, übergreift und hierbei vollständig in Überdeckung mit dem zweiten Zahnrad angeordnet ist. Die Lagervertiefung weist also in axialer Richtung nicht nur eine kleinere Erstreckung auf als das zweite Zahnrad, sondern ist auch derart angeordnet, dass die Lagervertiefung in axialer Richtung begrenzende Lagerstege, welche die Lagerfläche mit ausbilden, in axialer Richtung gesehen in Überdeckung mit dem zweiten Zahnrad angeordnet sind. Die Lagervertiefung ragt also in axialer Richtung nicht über das zweite Zahnrad hinaus, sondern ist durch ein gleitendes Anliegen des zweiten Zahnrads an der Lagerfläche beziehungsweise den Lagerstegen in radialer Richtung nach innen vollständig verschlossen. Anders ausgedrückt übergreift also das zweite Zahnrad die Lagervertiefung vollständig und wirkt durchgehend mit einem die Lagervertiefung begrenzenden Rand zusammen, um die Lagervertiefung in radialer Richtung nach innen zu verschließen. Der Rand ist dabei insbesondere in der Lagerfläche und/oder von den Lagerstegen ausgebildet. Das gleitende Anliegen des zweiten Zahnrads an dem Maschinengehäuse beziehungsweise an der Lagerfläche erfolgt dabei insbesondere über einen Fluidfilm aus dem in der Lagervertiefung vorliegenden Fluid. Es ist also nicht notwendig, dass das zweite Zahnrad unmittelbar an dem Maschinengehäuse anliegt, wenngleich dies selbstverständlich zumindest zeitweise der Fall sein kann, insbesondere bei stehender Innenzahnradfluidmaschine.
Beispielsweise liegt die Lagervertiefung als in dem Maschinengehäuse ausgebildete Nut oder Rinne vor, die in Umfangsrichtung verläuft. Die Lagervertiefung dient der Ausbildung des hydrostatischen Lagers beziehungsweise einer hydrostatischen Lagerung für das zweite Zahnrad. Während eines Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine wird die Lagervertiefung zumindest zeitweise mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt, sodass das zweite Zahnrad in radialer Richtung von dem Maschinengehäuse fortgedrängt wird. Hierdurch stellt sich ein Fluidfilm zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Maschinengehäuse ein, welcher eine besonders verlustfreie Lagerung des zweiten Zahnrads bewirkt. Insbesondere wirkt der in der Lagervertiefung vorliegende Druck demjenigen Druck entgegen, der in der Druckkammer vorliegt. Hierzu ist die Lagervertiefung entsprechend angeordnet und/oder ausgestaltet.
Während also das in der Druckkammer vorliegende Fluid das zweite Zahnrad in eine erste Richtung drängt, drängt das in der Lagervertiefung vorliegende Fluid das zweite Zahnrad in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung. Besonders bevorzugt ist eine von dem in der Lagervertiefung vorliegenden Fluid auf das zweite Zahnrad ausgeübte Kraft mindestens ebenso groß wie eine von dem in der Druckkammer vorliegenden Fluid auf das zweite Zahnrad ausgeübte Kraft. Beispielsweise beträgt erstere Kraft mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 % oder mindestens 90 % der letzteren Kraft.
Zur Beaufschlagung der Lagervertiefung mit dem unter Druck stehenden Fluid ist sie vorzugsweise an einen der Fluidanschlüsse strömungstechnisch angeschlossen. Beispielsweise ist die Druckkammer über die Lagervertiefung an einen Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine strömungstechnisch angebunden. In diesem Fall ist beispielsweise ein Boden der Lagervertiefung von einem Fluidkanal durchgriffen, über welchen die strömungstechnische Anbindung der Druckkammer an den Fluidanschluss vorliegt. Vorzugsweise ist hierbei eine Durchströmungsquerschnittsfläche des Fluidkanals kleiner als eine Durchströmungsquerschnittsfläche der Lagervertiefung, um einen hinreichenden Druckaufbau in der Lagervertiefung zur Ausbildung des hydrostatischen Lagers zu gewährleisten
Es kann vorgesehen sein, dass die Lagervertiefung das zweite Zahnrad in Umfangsrichtung vollständig umgreift. Bevorzugt umgreift sie das zweite Zahnrad in Umfangsrichtung jedoch lediglich teilweise, beispielsweise erstreckt sie sich über mindestens 30°, mindestens 60°, mindestens 90°, mindestens 120°, mindestens 150° oder mindestens 180°. Besonders bevorzugt erstreckt sich sich die Lagervertiefung in Umfangsrichtung über höchstens 240°, höchstens 210° oder höchstens 180°. Beispielsweise erstreckt sich die Lagervertiefung also über mindestens 90° und höchstens 180°, mindestens 120° und höchstens 180°, mindestens 150° und höchstens 180° oder in etwa oder genau 180°.
Es kann vorgesehen sein, dass lediglich eine einzige Lagervertiefung in dem Maschinengehäuse ausgebildet ist, welche das zweite Zahnrad in Umfangsrichtung nur teilweise oder vollständig umgreift. Diese Lagervertiefung ist strömungstechnisch bevorzugt an den Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine angeschlossen. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die einzige Lagervertiefung strömungstechnisch an mehrere Fluidanschlüsse strömungstechnisch angeschlossen ist, insbesondere an einen Fluidanschluss der Druckseite sowie einen Fluidanschluss der Saugseite der Innenzahnradfluidmaschine. Beispielsweise liegen hierbei strömungstechnisch zwischen der Lagervertiefung einerseits und den Fluidanschlüssen andererseits Ventile, insbesondere Rückschlagventile, vor. Diese sind zum Beispiel derart ausgestaltet und/oder eingestellt, dass sie eine Strömung des Fluids lediglich aus Richtung des jeweiligen Fluidanschlusses in Richtung der Lagervertiefung zulassen, also eine Strömung aus der Lagervertiefung in Richtung der Fluidanschlüsse unterbinden. Hierdurch wird stets eine optimale Beaufschlagung der Lagervertiefung mit dem Fluid erzielt, ein Fluidverlust beziehungsweise ein Überströmen des Fluids von der Druckseite auf die Saugseite über die Lagervertiefung jedoch weitgehend vermieden.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Lagervertiefungen vorliegen, die Lagervertiefungen sind also in Umfangsrichtung beidseitig voneinander beabstandet. Insbesondere sind die Lagervertiefungen im Querschnitt gesehen symmetrisch bezüglich einer gedachten Ebene angeordnet, die die Drehachse des ersten Zahnrads und/oder die Drehachse des zweiten Zahnrads in sich aufnimmt. Beispielsweise sind die Lagervertiefungen an unterschiedliche Fluidanschlüsse strömungstechnisch angeschlossen, insbesondere also eine erste der Lagervertiefungen an einen ersten Fluidanschluss und eine zweite der Lagervertiefungen an einen zweiten Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine. Hierunter ist zu verstehen, dass jede der Lagervertiefungen unmittelbar an den entsprechenden Fluidanschluss angeschlossen ist und mit dem jeweils anderen Fluidanschluss lediglich mittelbar in Strömungsverbindung steht, insbesondere über den Fluidraum beziehungsweise eine oder mehrere der Fluidkammern. Auch außerhalb der Innenzahnradfluidmaschine kann selbstredend eine solche Strömungsverbindung vorliegen. In Abhängigkeit von einer Drehrichtung der Innenzahnradfluidmaschine ist insoweit stets eine der Lagervertiefungen mit der Druckseite und eine andere der Lagervertiefungen mit der Saugseite der Innenzahnradfluidmaschine strömungstechnisch verbunden. Hierdurch wird unabhängig von ihrer Drehrichtung ein Kräfteausgleich innerhalb der Innenzahnradfluidmaschine erzielt, sodass sich eine besonders hohe Effizienz ergibt.
In axialer Richtung übergreift die Lagervertiefung das zweite Zahnrad lediglich teilweise, sodass umgekehrt das zweite Zahnrad die Lagervertiefung in axialer Richtung vollständig übergreift. Hierbei ist die Lagervertiefung in axialer Richtung beidseitig von den Lagerstegen begrenzt, die in Umfangsrichtung in Überdeckung mit der Lagervertiefung ausgebildet sind und mindestens dieselbe Erstreckung aufweisen wie die Lagervertiefung. Im Falle der mehreren Lagervertiefungen weist jede der Lagervertiefungen derartige Lagerstege auf. An den Lagerstegen liegt das zweite Zahnrad dichtend an, insbesondere in Umfangsrichtung in Überdeckung mit der Lagervertiefung durchgehend, beziehungsweise weist das zweite Zahnrad von der Lagerfläche beziehungsweise den Lagerstegen einen kleineren Abstand auf als von einem Grund der Lagervertiefung, der die Lagervertiefung in die von dem zweiten Zahnrad abgewandte Richtung begrenzt, insbesondere also in radialer Richtung nach außen. Hierdurch wird ein unerwünschtes Ausströmen des Fluids aus der Lagervertiefung zuverlässig vermieden. Beispielsweise weist das zweite Zahnrad ein Lagerspiel, also einen Abstand in radialer Richtung von den Lagerstegen, von höchstens 0,25 mm, höchstens 0,2 mm, höchstens 0,15 mm, höchstens 0,1 mm, höchstens 0,075 mm oder höchstens 0,05 mm auf. Bevorzugt sind hierbei die Abstände von höchstens 0,1 Millimeters und weniger. Hierdurch wird das gleitende Anliegen beziehungsweise das dichtende Anliegen erzielt.
Um die Lagerung des zweiten Zahnrads mittels des hydrostatischen Lagers weiter zu verbessern, ist die Lagervertiefung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg mit unterschiedlichen Abmessungen in axialer Richtung ausgestaltet. Das bedeutet, dass die Lagervertiefung an einer ersten Position in Umfangsrichtung in axialer Richtung andere Abmessungen aufweist als an einer zweiten Position in Umfangsrichtung. Beispielsweise verändern sich die axialen Abmessungen der Lagervertiefung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg stetig oder schrittweise. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die axialen Abmessungen der Lagervertiefung in Drehrichtung des zweiten Zahnrads abnehmen, sodass also das zweite Zahnrad während des Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine zunächst einen Bereich der Lagervertiefung überstreicht, in welchem diese in axialer Richtung größere Abmessungen aufweist, und anschließend einen Bereich mit kleineren axialen Abmessungen. Auch eine umgekehrte Ausgestaltung kann vorgesehen sein. Hierdurch kann die auf das zweite Zahnrad in radialer Richtung wirkende Fluidkraft zur Erzielung einer reibungsarmen Lagerung eingestellt werden. Zudem kann es vorgesehen sein, dass die axialen Abmessungen der Lagervertiefung in Drehrichtung des zweiten Zahnrads zunächst zunehmen und anschließend abnehmen oder umgekehrt. Hierdurch kann die Innenzahnrad auf einen Reversierbetrieb vorbereitet werden.
Zusätzlich oder alternativ zu den unterschiedlichen Abmessungen der Lagervertiefung weist die Lagerfläche über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg die unterschiedlichen axialen Abmessungen auf. Unter der Lagerfläche ist ein Bereich der Innenzahnradfluidmaschine, insbesondere ihres Maschinengehäuses, zu verstehen, an dem das zweite Zahnrad gleitend anliegt und der von der Lagervertiefung unter Ausbildung einer Mündungsöffnung durchgriffen ist. Die Lagerfläche verfügt also an einer ersten Umfangsposition über erste axiale Abmessungen und an einer von der ersten Umfangsposition verschiedenen zweiten Umfangsposition über von den ersten axialen Abmessungen verschiedene zweite axiale Abmessungen. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass in Umfangsrichtung gesehen die axialen Abmessungen der Lagerfläche zunächst zunehmen und anschließend wieder abnehmen, insbesondere kontinuierlich oder gestuft. Bevorzugt ist die Lagerfläche bezüglich einer Mittelebene symmetrisch ausgestaltet, sodass sie also an jeder gegebenen Umfangsposition in beide Richtungen ausgehend von der Mittelebene dieselbe axiale Erstreckung aufweist.
Während es selbstverständlich vorgesehen sein kann, dass die unterschiedlichen axialen Abmessungen entweder für die Lagervertiefung oder für die Lagerfläche Verwendung finden können, sind besonders bevorzugt sowohl die Lagervertiefung als auch die Lagerfläche jeweils mit den unterschiedlichen Abmessungen in axialer Richtung ausgestaltet. Hierdurch lässt sich der von dem in der Lagervertiefung vorliegenden Fluid auf das zweite Zahnrad bewirkte Fluiddruck besonders präzise einstellen, um so eine effektive hydrostatischen Lagerung des zweiten Zahnrads zu realisieren.
Die beschriebene Innenzahnradfluidmaschine ermöglicht eine besonders effektive und verlustarme Lagerung des zweiten Zahnrads in dem Maschinengehäuse. Mit Hilfe der unterschiedlichen Abmessungen in axialer Richtung entweder der Lagervertiefung, der Lagerfläche oder sowohl der Lagervertiefung als auch der Lagerfläche kann die auf das zweite Zahnrad wirkende Lagerkraft besonders genau ausgerichtet werden. Hierdurch werden Reibungsverluste der Innenzahnradfluidmaschine gesenkt, sodass diese über einen hohen Wirkungsgrad verfügt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagervertiefung auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten von Innenwänden begrenzt ist, wobei zur Erzielung der unterschiedlichen Abmessungen der Lagervertiefung die Innenwände über die Erstreckung der Lagervertiefung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abstände voneinander in axialer Richtung aufweisen. Die Innenwände liegen vorzugsweise auf der der Lagervertiefung zugewandten Seite der Lagerstege vor. Anders ausgedrückt sind die Innenwände auf einander zugewandten Seite der Lagerstege angeordnet. Sie sind bevorzugt von dem Maschinengehäuse ausgestaltet. Die Innenwände begrenzen die Lagervertiefung in axialer Richtung und erstrecken sich hierzu in radialer Richtung insbesondere ausgehend von einem Grund der Lagervertiefung bis hin zu einem Rand, der die Mündungsöffnung der Lagervertiefung in den Fluidraum umgreift, vorzugsweise durchgehend.
Die unterschiedlichen Abmessungen der Lagervertiefung werden durch die unterschiedlichen Abstände der Innenwände voneinander in derselben Richtung erzielt. Die Innenwände können hierbei grundsätzlich eine beliebige Gestalt beziehungsweise einen beliebigen Verlauf aufweisen, solange sie an unterschiedlichen Umfangsposition über unterschiedliche axiale Abstände voneinander verfügen. Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine können die erläuterten Vorteile auf konstruktiv einfache Art und Weise erzielt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur Erzielung der unterschiedlichen Abstände wenigstens eine der Innenwände gegenüber einer senkrecht auf der zweiten Drehachse stehenden gedachten Innenwandreferenzebene angewinkelt und/oder gekrümmt ist und/oder eine Innenwandstufe aufweist. Die unterschiedlichen Abstände der Innenwände werden also durch die schräge oder gekrümmte Anordnung der wenigstens einen Innenwand gegenüber der Innenwandreferenzebene erzielt oder die wenigstens eine Innenwand weist eine Stufe auf, über welche hinweg sich ihr Abstand von der jeweils anderen der Innenwände sprungartig ändert. Unter der Innenwandreferenzebene ist eine gedachte Ebene zu verstehen, die senkrecht auf der zweiten Drehachse steht und durch die wenigstens eine Innenwand verläuft. Die Innenwand schließt mit der Innenwandreferenzebene einen Winkel ein, welcher größer als 0° und kleiner als 180° ist, insbesondere höchstens 90° beträgt. Beispielsweise beträgt der Winkel mindestens 10°, mindestens 20° oder mindestens 30°. Zusätzlich oder alternativ ist der Winkel kleiner als 90° oder beträgt höchstens 45°. Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Innenwand bereichsweise gegenüber der Innenwandreferenzebene angewinkelt ist und zusätzlich die wenigstens eine Innenwandstufe aufweist. Im Bereich der Innenwandstufe steht die Innenwand senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Innenwandreferenzebene, schließt mit dieser also einen Winkel von etwa oder genau 90° ein. Alternativ oder zusätzlich ist die Innenwand gekrümmt, verläuft also bogenförmig. Beispielsweise ist die Innenwand mit einem Krümmungsradius gekrümmt, der über ihre gesamte Erstreckung konstant ist. Der Krümmungsradius kann sich jedoch über die Erstreckung jedoch auch verändern, insbesondere stetig. Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine lässt sich das hydrostatische Lager besonders einfach optimieren.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Grund der Lagervertiefung gegenüber der Lagerfläche parallel versetzt angeordnet ist. Unter dem Grund der Lagervertiefung ist ein Boden der Lagervertiefung zu verstehen, welcher die Lagervertiefung in die von dem zweiten Zahnrad abgewandte Richtung, also in radialer Richtung nach außen, begrenzt. Dieser Vertiefungsgrund soll gegenüber der Lagerfläche parallel verlaufen, also über die Erstreckung der Lagervertiefung in Umfangsrichtung hinweg einen gleich bleibenden Abstand in radialer Richtung zu ihr aufweisen. Beispielsweise verläuft die Lagerfläche entlang einer Mantelfläche eines Kreiszylinders mit einem ersten Durchmesser, wohingegen der Vertiefungsgrund entlang einer Mantelfläche eines Kreiszylinders mit einem von dem ersten Durchmesser verschiedenen zweiten Durchmesser verläuft. Hierdurch wird eine gleichmäßige Druckverteilung in der Lagervertiefung und folglich eine gleichmäßige Verteilung der von dem in der Lagervertiefung vorliegenden Fluid bewirkten Kraft auf das zweite Zahnrad.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerfläche auf ihrer der Lagervertiefung in axialer Richtung abgewandten Seite von Außenwänden begrenzt ist, wobei wenigstens eine der Außenwände, insbesondere in Umfangsrichtung in Überdeckung mit der Lagervertiefung oder in Umfangsrichtung abseits der Lagervertiefung, gegenüber einer senkrecht auf der zweiten Drehachse stehenden gedachten Außenwandreferenzebene angewinkelt und/oder gekrümmt ist oder eine Außenwandstufe aufweist. Die Außenwände bilden einen Abschluss der Lagerfläche in axialer Richtung und nehmen hierzu die Lagerfläche zwischen sich auf. Bevorzugt liegt das zweite Zahnrad im Bereich der Lagerfläche an dem Maschinengehäuse an, wohingegen es abseits der Lagerfläche von dem Maschinengehäuse beabstandet vorliegt oder zumindest weiter beabstandet ist als im Bereich der Lagerfläche. Anders ausgedrückt weist die Lagerfläche durchgehend einen geringeren Abstand in radialer Richtung von dem zweiten Zahnrad auf als das Maschinengehäuse außerhalb der Lagerfläche.
Die Lagerfläche ist von den Außenwänden begrenzt. Die zwischen den Außenwänden liegende Lagerfläche liegt gleitend an dem zweiten Zahnrad an, während das Maschinengehäuse auf den den Außenwänden in axialer Richtung von der Lagerfläche abgewandten Seiten nicht an dem zweiten Zahnrad anliegt oder zumindest einen größeren Abstand von ihm aufweist. Wenigstens eine der Außenwände, bevorzugt beide Außenwände, sind wenigstens bereichsweise nicht parallel zu der Außenwandreferenzebene angeordnet. Unter der Außenwandreferenzebene ist eine gedachte Ebene zu verstehen, die senkrecht auf der zweiten Drehachse steht und durch die jeweilige Außenwand verläuft. Der Winkel zwischen der Außenwand und der Außenwandreferenzebene ist größer als 0° und kleiner als 180°, vorzugsweise beträgt er mehr als 0° und höchstens 90°. Beispielsweise beträgt der Winkel mindestens 10°, mindestens 20° oder mindestens 30° und ist bevorzugt kleiner als 75°, kleiner als 60° oder kleiner als 45°. Die Außenwand kann jedoch auch bereichsweise senkrecht auf der Außenwandreferenzebene stehen; hierdurch ist die Außenwandstufe ausgebildet.
Durch den angewinkelten und/oder gekrümmten Verlauf der wenigsten einen Außenwand beziehungsweise das Vorliegen der Außenwandstufe weisen die Außenwände über die Erstreckung der Lagerfläche in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche axiale Abstände voneinander auf. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen den Außenwänden in Drehrichtung des zweiten Zahnrads gesehen zunächst zunimmt und anschließend wieder abnimmt. Bevorzugt nimmt der Abstand zunächst zu, bleibt anschließend konstant, insbesondere zumindest über die Erstreckung der Lagervertiefung in Umfangsrichtung hinweg, um anschließend wieder abzunehmen. Hierdurch ist die von dem hydrostatischen Lagers bewirkte Lagerkraft besonders dosiert einstellbar. Weist die Außenwand zumindest bereichsweise den gekrümmten Verlauf auf, so verläuft sie bogenförmig. Beispielsweise ist die Außenwand mit einem Krümmungsradius gekrümmt, der über ihre gesamte Erstreckung konstant ist. Der Krümmungsradius kann sich jedoch über die Erstreckung jedoch auch verändern, insbesondere stetig.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Außenwand in Umfangsrichtung gesehen in einem ersten Bereich mit einem ersten Abstand parallel zu der Außenwandreferenzebene verläuft und in einem zweiten Bereich einen von dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand von der Außenwandreferenzebene aufweist. Die wenigstens eine Außenwand weist insoweit mehrere Abschnitte auf, wobei sie in wenigstens einem der Abschnitte parallel zu der Außenwandreferenzebene angeordnet ist und zu ihr den ersten Abstand aufweist. In wenigstens einem zweiten Bereich ist die Außenwand mit einem von dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand zu der Außenwandreferenzebene angeordnet. Beispielsweise verläuft die Außenwand in dem zweiten Abschnitt gegenüber der Außenwandreferenzebene angewinkelt oder weist die Außenwandstufe auf. Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Bereich in Umfangsrichtung gesehen zwischen dem ersten Bereich und einem dritten Bereich der Außenwand vorliegt, wobei sich die Bereiche unmittelbar aneinander anschließen. In dem dritten Bereich verläuft die Außenwand wiederum parallel zu der Außenwandreferenzebene und somit parallel zu der Außenwand in dem ersten Bereich. Sie weist in dem dritten Bereich jedoch einen Abstand von der Außenwandreferenzebene auf, welche von dem ersten Abstand verschieden ist. Auf die mit einer solchen Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine erzielbaren Vorteile wurde bereits hingewiesen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenwände und/oder die Außenwände symmetrisch verlaufen. Hierunter ist zu verstehen, dass die Innenwände bezüglich einer senkrecht auf der zweiten Drehachse stehenden Mittelebene symmetrisch zueinander angeordnet sind. Entsprechendes gilt zusätzlich oder alternativ für die Außenwände. Mithilfe der symmetrischen Ausgestaltung der Innenwände beziehungsweise der Außenwände werden von dem hydrostatischen Lagers in axialer Richtung bewirkte Kräfte weitgehend vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in einem dem Eingriffsbereich entsprechenden ersten Bereich in Umfangsrichtung gesehen die Außenverzahnung und die Innenverzahnung ineinander eingreifen und in einem zweiten Bereich Zahnköpfe der Außenverzahnung und der Innenverzahnung dichtend aneinander anliegen, um einen zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad vorliegenden Fluidraum in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer zu unterteilen, oder dass zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad abseits des ersten Bereichs ein Füllstück angeordnet ist, das einerseits an der Außenverzahnung und andererseits an der Innenverzahnung anliegt, um den zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad vorliegenden Fluidraum in die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer zu unterteilen. Auf diese Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine und ihre jeweiligen Vorteile wurde bereits hingewiesen, sodass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagervertiefung mit einer der Fluidkammern in Strömungsverbindung steht. Die Lagervertiefung wird während des Betriebs der Innenzahnradfluidmaschine mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt. Dies kann auf besonders einfache Art und Weise bewerkstelligt werden, indem die Lagervertiefung strömungstechnisch an eine der Fluidkammern angeschlossen ist, insbesondere an die jeweils als Druckkammer vorliegende der Fluidkammern. Auch hierauf wurde bereits ausführlich eingegangen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsverbindung über einen in dem Maschinengehäuse ausgestalteten Fluidkanal und/oder über in dem zweiten Zahnrad ausgebildete Strömungskanäle vorliegt. Grundsätzlich kann die Strömungsverbindung zwischen der Lagervertiefung und der Fluidkammer auf beliebigem Weg hergestellt sein. Vorzugsweise liegt sie über den Strömungskanal und/oder die Strömungskanäle des zweiten Zahnrads vor. Die Strömungsverbindung liegt beispielsweise dann über den Fluidkanal vor, falls eine strömungstechnische Anbindung der Fluidkammer an den jeweiligen Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine in axialer Richtung erfolgt. Hierzu mündet der Fluidkanal in axialer Richtung neben den Zahnrädern in den Fluidraum beziehungsweise eine der Fluidkammern ein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Strömungsverbindung zusätzlich über die Dichtscheibe beziehungsweise eine der Dichtscheiben verläuft. In diesem Fall ist in der Dichtscheibe eine entsprechende Durchtrittsöffnung ausgestaltet, über welche der Fluidkanal mit dem Fluidraum beziehungsweise der Fluidkammer strömungstechnisch zumindest zeitweise verbunden ist.
Alternativ liegt die Strömungsverbindung zumindest bereichsweise über die in dem zweiten Zahnrad ausgebildeten Strömungskanäle vor. Die Strömungskanäle münden in radialer Richtung bezüglich der Drehachse gesehen innen durch die Innenverzahnung in den Hohlraum ein und durchgreifen in radialer Richtung außen eine Außenumfangsfläche des zweiten Zahnrads. Über diese Strömungskanäle ist die erste Fluidkammer an einen ersten Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine und die zweite Fluidkammer an einen zweiten Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine strömungstechnisch angeschlossen und zumindest zeitweise strömungstechnisch mit ihm verbunden. Über einen Teil der Strömungskanäle kann insoweit das Fluid in eine der Fluidkammern hinein gelangen und durch einen anderen Teil der Strömungskanäle aus der jeweils anderen Fluidkammer heraus. Die Strömungskanäle sind vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der Strömungskanäle kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Beispielsweise liegt bei einer einreihigen Anordnung der Strömungskanäle eine ungerade Anzahl vor. Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine ist eine zuverlässige Versorgung der Lagervertiefung mit Fluid sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein erster Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine über einen in dem Maschinengehäuse ausgebildeten ersten Fluidkanal an den ersten Fluidraum und ein zweiter Fluidanschluss der Innenzahnradfluidmaschine über einen in dem Maschinengehäuse ausgebildeten zweiten Fluidkanal an den zweiten Fluidraum strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei eine Längsmittelachse des ersten Fluidkanals und/oder eine Längsmittelachse des zweiten Fluidkanals beabstandet von der ersten Drehachse und/oder der zweiten Drehachse und/oder einem zwischen der ersten Drehachse der zweiten Drehachse vorliegenden Bereich verläuft. Sowohl der erste Fluidkanal als auch der zweite Fluidkanal verlaufen bevorzugt durchgehend gerade, weisen also jeweils eine durchgehend gerade Längsmittelachse auf. Der erste Fluidkanal verläuft bevorzugt von dem ersten Fluidanschluss bis hin zu dem Fluidraum und der zweite Fluidkanal ausgehend von dem zweiten Fluidanschluss ebenfalls bis hin zu dem Fluidraum.
Zumindest einer der Fluidkanäle, bevorzugt beide Fluidkanäle, sind (jeweils) außermittig bezüglich wenigstens einer der Drehachsen angeordnet, sodass die Längsmittelachse des jeweiligen Fluidkanals abseits der ersten Drehachse, abseits der zweiten Drehachse und/oder abseits des zwischen den beiden Drehachsen vorliegenden Bereichs angeordnet ist. Anders ausgedrückt verläuft die Längsmittelachse des jeweiligen Fluidkanals nicht durch eine der Drehachsen und auch nicht zwischen ihnen hindurch. Vorzugsweise verlaufen die Längsmittelachsen beide Fluidkanäle auf derselben Seite der Drehachsen, insbesondere auf einer der zweiten Drehachse abgewandten Seite der ersten Drehachse. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen zumindest einer der Längsmittelachsen, bevorzugt beiden Längsmittelachsen, und der ersten Drehachse größer als ein Abstand zwischen der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse. Beispielsweise ist der Abstand doppelt so groß oder mehr als doppelt so groß. Besonders bevorzugt verläuft wenigstens eine der Längsmittelachse durch den Eingriffsbereichs, in welchem die Verzahnungen der beiden Zahnräder ineinandergreifen. Vorzugsweise gilt dies für beide Längsmittelachsen. Hierdurch wird ein besonders verlustarmes Einströmen und Ausströmen des Fluids aus dem Fluidraum beziehungsweise den Fluidkammern ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Längsmittelachse des ersten Fluidkanals und die Längsmittelachse des zweiten Fluidkanals beabstandet parallel verlaufen oder zusammenfallen. Es kann vorgesehen sein, dass die Längsmittelachsen der beiden Fluidkanäle voneinander beabstandet sind, also einander weder schneiden noch zusammenfallen. Besonders bevorzugt fallen die Längsmittelachsen jedoch zusammen, die Längsmittelachse des ersten Fluidkanals bildet insoweit gleichzeitig die Längsmittelachse des zweiten Fluidkanals und umgekehrt. Hierdurch ist das besonders verlustarme Einströmen und Ausströmen des Fluids sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Längsmittelachse des ersten Fluidkanals und/oder die Längsmittelachse des zweiten Fluidkanals einen Zahn der Innenverzahnung und/oder einen Zahn der Außenverzahnung schneiden, insbesondere in einer senkrecht auf der jeweiligen Längsmittelachse stehenden und die erste Drehachse und/oder die zweite Drehachse aufnehmenden gedachten Ebene. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass wenigstens eine der Längsmittelachsen durch den Eingriffsbereichs verlaufen kann. Hierbei schneidet sie den Zahn wenigstens einer der Verzahnungen, verläuft also zwischen einem Kopfkreis und einem Fußkreis der jeweiligen Verzahnung. Hierdurch werden die bereits erläuterten Vorteile erzielt. Besonders bevorzugt erfolgt das Schneiden des Zahns durch die j eweilige Längsmittelachse in der gedachten Ebene, die senkrecht auf der jeweiligen Längsmittelachse steht und eine der Drehachse in sich aufnimmt. Dies ist in wenigstens einer Stellung der Zahnräder der Fall. Mit einer solchen Ausführungsform wird eine besonders effiziente Innenzahnradfluidmaschine geschaffen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Fluidkanäle unterschiedliche Durchströmungsquerschnittsflächen aufweisen. Die Fluidkanäle weisen die Durchströmungsquerschnittsflächen zumindest bereichsweise auf, insbesondere beschreibt die jeweilige Durchströmungsquerschnittsfläche den über die Erstreckung des jeweiligen Fluidkanals kleinsten Durchströmungsquerschnitt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fluidkanäle ihre jeweilige Durchströmungsquerschnittsfläche durchgehend, also über ihre gesamte Erstreckung entlang ihrer jeweiligen Längsmittelachse aufweisen. Die Durchströmungsquerschnittsflächen der beiden Fluidkanäle sind voneinander verschieden. Beispielsweise ist auf einer Saugseite ein Fluidkanals mit einer größeren Durchströmungsquerschnittsfläche vorgesehen als auf einer Druckseite der Innenzahnradfluidmaschine. Hierdurch ist der jeweilige Fluidkanal an das jeweils vorliegende Druckniveau angepasst und es wird eine hohe Effizienz erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Zahnrad zur Ausbildung des hydrostatischen Lagers in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise von zumindest einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten weiteren Lagervertiefung umgriffen ist, die in axialer Richtung neben der Lagervertiefung angeordnet ist und die gleitend an dem zweiten Zahnrad anliegende Lagerfläche durchgreift, wobei die weitere Lagervertiefung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung aufweist. Das bedeutet, dass in axialer Richtung nebeneinander mehrere Lagervertiefungen vorliegen, nämlich die Lagervertiefung und die weitere Lagervertiefung. Diese bilden zusammen das hydrostatische Lager aus. Die Lagervertiefungen durchgreifen die Lagerfläche unter Ausbildung voneinander separater Mündungsöffnungen, insbesondere von durchgehenden und ununterbrochenen Rändern begrenzter Mündungsöffnungen.
Die weitere Lagervertiefung liegt vorzugsweise in Umfangsrichtung gesehen in Überdeckung mit der Lagervertiefung vor, insbesondere erstrecken sich die Lagervertiefung und die weitere Lagervertiefung gleich weit in Umfangsrichtung. Liegen in Umfangsrichtung gesehen mehrere Lagervertiefungen vor, so ist vorzugsweise neben jeder dieser Lagervertiefungen eine weitere Lagervertiefung angeordnet. Die weitere Lagervertiefung ist vorzugsweise gemäß der Lagervertiefung ausgestaltet, insbesondere ist sie nach den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet. Die Lagervertiefungen werden gemeinsam oder separat voneinander mit dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt. Durch eine solche mehrreihige, insbesondere zweireihige, Anordnung der Lagervertiefungen wird eine besonders effektive Lagerung erzielt.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Innenzahnradfluidmaschine,
2 eine weitere Schnittdarstellung der Innenzahnradfluidmaschine,
3 eine schematische Abrolldarstellung einer an einem Maschinengehäuse der Innenzahnradfluidmaschine vorliegenden Lagerfläche mit einer darin hergestellten Lagervertiefung in einer ersten Ausführungsform,
4 eine schematische Abrolldarstellung der Lagerfläche mit der Lagervertiefung in einer zweiten Ausführungsform, sowie
5 eine schematische Abrolldarstellung der Lagerfläche mit der Lagervertiefung in einer dritten Ausführungsform.

Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Innenzahnradfluidmaschine 1, die ein Maschinengehäuse 2 aufweist, in welchem ein erstes Zahnrad 3 und ein zweites Zahnrad 4 drehbar gelagert sind. Das erste Zahnrad 3 kann auch als Ritzel und das zweite Zahnrad 4 als Hohlrad bezeichnet werden. Das erste Zahnrad 3 ist um eine erste Drehachse 5 und das zweite Zahnrad 4 um eine zweite Drehachse 6 drehbar in dem Maschinengehäuse 2 gelagert. Es ist erkennbar, dass die erste Drehachse 5 und die zweite Drehachse 6 parallel beabstandet voneinander angeordnet sind, sodass also das erste Zahnrad 3 und das zweite Zahnrad 4 unterschiedliche Drehachsen aufweisen. Das erste Zahnrad 3 weist eine Außenverzahnung 7 und das zweite Zahnrad 4 eine Innenverzahnung 8 auf, die in einem Eingriffsbereich 9 miteinander kämmen, also miteinander in Eingriff stehen.
Das erste Zahnrad 3 und das zweite Zahnrad 4 begrenzen gemeinsam einen Fluidraum 10. Das erste Zahnrad 3 begrenzt den Fluidraum 10 hierbei in radialer Richtung nach innen und das zweite Zahnrad 4 in radialer Richtung nach außen. Der Fluidraum 10 wird durch das Kämmen der Zahnräder 3 und 4 einerseits sowie ein Füllstück 11 andererseits in Umfangsrichtung in eine erste Fluidkammer 12 sowie eine zweite Fluidkammer 13 unterteilt. Je nach Drehrichtung der Innenzahnradfluidmaschine 1 liegt eine der Fluidkammern 12 und 13 als Saugkammer und eine andere der Fluidkammern 12 und 13 als Druckkammer vor. Das Füllstück 11 ist mehrteilig ausgestaltet und weist hierbei mehrere Segmente 14 und 15 auf. Zwischen den Segmenten 14 und 15 liegt ein Spalt vor, welcher mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagbar ist. Durch diese Fluidbeaufschlagung werden die Segmente 14 und 15 in Richtung des jeweiligen Zahnrads 3 beziehungsweise 4 gedrängt. Somit liegt eine Radialkompensation der Innenzahnradfluidmaschine 1 vor.
Das zweite Zahnrad 4 weist einen zentralen Hohlraum 17 auf, in welchen das erste Zahnrad 3 angeordnet ist. Der Fluidraum 10 wird insoweit von dem Hohlraum 17 gebildet. Der Hohlraum 17 ist in radialer Richtung bezüglich der zweiten Drehachse 6 nach außen von der Innenverzahnung 8 begrenzt. Die Innenverzahnung 8 weist mehrere Zähne 18 und Zahnzwischenräume 19 auf, wobei zwischen jeweils zwei der Zähne 18 einer der Zahnzwischenräume 19 sowie zwischen zwei der Zahnzwischenräume 19 einer der Zähne 18 in Umfangsrichtung gesehen vorliegt. In zumindest einige der Zahnzwischenräume 19, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in jeden der Zahnzwischenräume 19, mündet jeweils ein Strömungskanal 20 ein, wobei von den Strömungskanälen 20 jeweils nur einige beispielhaft gekennzeichnet sind.
Über die Strömungskanäle 20 sind die Fluidkammern 12 und 13 mit einem ersten Fluidkanal 21 und einem zweiten Fluidkanal 22 zumindest zeitweise strömungsverbunden. Über den ersten Fluidkanal 21 ist die erste Fluidkammer 12 an einen ersten Fluidanschluss 23 und der die zweite Fluidkammer 13 an einen zweiten Fluidanschluss 24 strömungstechnisch angebunden. Der erste Fluidkanal 21 weist eine erste Längsmittelachse 25 und der zweite Fluidkanal 22 eine zweite Längsmittelachse 26 auf. Die Fluidkanäle 21 und 22 sind bei der beschriebenen Innenzahnradfluidmaschine 1 nicht mittig bezüglich der Drehachsen 5 und 6 angeordnet, sondern vielmehr versetzt gegenüber diesen. Hierbei liegen die Längsmittelachsen 25 und 26 parallel zueinander vor oder sind - wie hier dargestellt - sogar identisch. Sie sind von beiden Drehachsen 5 und 6 beabstandet angeordnet und verlaufen auch nicht zwischen diesen hindurch. Vielmehr schneiden die Längsmittelachsen 25 und 26 die Verzahnungen 7 und 8 in dem Eingriffsbereich 9, verlaufen also zwischen einem Fußkreis und einem Kopfkreis der jeweiligen Verzahnung. Die Fluidkanäle 21 und 22 weisen hierbei unterschiedliche Durchströmungsquerschnittsflächen auf, insbesondere ist eine durch Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Fluidkanals 21 größer als eine durch Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Fluidkanals 22.
Das zweite Zahnrad 4 ist in dem Maschinengehäuse 2 mittels eines hydrostatischen Lagers 27 drehbar gelagert. Zur Ausbildung des hydrostatischen Lagers 27 liegt das zweite Zahnrad 4 an einer Lagerfläche 28 gleitend an, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Maschinengehäuse 2 beziehungsweise von dem Maschinengehäuse 2 ausgebildet ist. Die Lagerfläche 28 ist von einer Lagervertiefung 29 unter Ausbildung einer dem zweiten Zahnrad 4 zugewandten Mündungsöffnung 30 durchgriffen. Eine Erstreckung der Lagerfläche 28 in Umfangsrichtung ist durch einen Pfeil 31 angedeutet. Eine Erstreckung der Lagervertiefung 29 in dieselbe Richtung ist hingegen durch den Pfeil 32 angedeutet. Es ist erkennbar, dass der zweite Fluidkanal 22 in die Lagervertiefung 29 einmündet, nämlich durch einen Grund 33 der Lagervertiefung 29. Das bedeutet, dass der zweite Fluidkanal 22 über die Lagervertiefung 29 an die zweite Fluidkammer 13 strömungstechnisch angebunden ist.
Die 2 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung der Innenzahnradfluidmaschine 1. Erkennbar ist hier nochmals deutlich, dass der zweite Fluidkanal 22 in das hydrostatische Lager 27 beziehungsweise dessen Lagervertiefung 29 einmündet.
Die 3 zeigt eine Abrolldarstellung des hydrostatischen Lagers 27 beziehungsweise der Lagerfläche 28 und der Lagervertiefung 29 des hydrostatischen Lagers 27. Unter einer Abrolldarstellung ist zu verstehen, dass die an und für sich gekrümmt an dem Maschinengehäuse 2 hergestellte Lagerfläche 28 nunmehr plan dargestellt ist. Es liegt also eine geometrische Abwicklung der gekrümmten Lagerfläche 28 mit darin ausgebildeter Lagervertiefung 29 in eine Ebene vor. Die Erstreckungen der Lagerfläche 28 und der Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung sind wiederum durch die Pfeile 31 und 32 angedeutet.
Die Lagervertiefung 29 ist in axialer Richtung bezüglich der zweiten Drehachse 6 auf gegenüberliegenden Seiten von Innenwänden 34 und 35 begrenzt. Es wird deutlich, dass sich ein Abstand zwischen den Innenwänden 34 und 35 über die Erstreckung der Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung verändert. So weist die Lagervertiefung in Umfangsrichtung gesehen auf einer Seite durch den Pfeil 36 angedeutete größere Abmessungen in axialer Richtung und auf einer gegenüberliegenden Seite durch den Pfeil 37 angedeutete kleinere Abmessungen auf. Hierdurch ändert sich eine axiale Erstreckung der Lagervertiefung 29 über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg.
Insbesondere nehmen die axialen Abmessungen der Lagervertiefung 29 in Drehrichtung des Zahnrads 4 ab, sodass das Zahnrad 4 also zunächst die Lagervertiefung 29 auf ihrer breiteren Seite überstreicht, bevor es zu den schmaleren Bereichen gelangt. Die unterschiedlichen Abstände zwischen den Innenwänden 34 und 35 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erzielt, indem jede der Innenwände 34 und 35 mehrere Innenwandstufen 38 aufweist, durch welche die Breite der Lagervertiefung 29, also ihre Erstreckung in axialer Richtung, sich jeweils schlagartig ändert, insbesondere abnimmt. Im Bereich der Innenwandstufen 38 stehen die Innenwände 34 und 35 senkrecht auf einer gedachten Innenwandreferenzebene, welche senkrecht auf der zweiten Drehachse 6 steht und durch die jeweilige Innenwand 34 beziehungsweise 35 verläuft.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich die Lagervertiefung 29 aus drei Bereichen 39, 40 und 41 zusammen, in welchen die Lagervertiefung 29 unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung, also unterschiedliche Breiten, aufweist. In dem ersten Bereich 39 liegt eine erste Breite der Lagervertiefung 29 vor, in dem zweiten Bereich 40 eine zweite Breite und in dem dritten Bereich 41 eine dritte Breite. Die erste Breite ist hierbei größer als die zweite Breite, welche wiederum größer ist als die dritte Breite. Beispielsweise ist eine Differenz zwischen der ersten Breite und der zweiten Breite identisch zu einer Differenz zwischen der zweiten Breite und der dritten Breite, sodass die Innenwandstufen 38 in axialer Richtung die gleichen Abmessungen aufweisen.
Die Lagervertiefung 29 wird in axialer Richtung von Lagerstegen 42 und 43 begrenzt, welche die Innenwände 34 und 35 ausbilden. Die Lagerstege 42 und 43 sind endseitig der Lagervertiefung 29 über Verbindungsstege 44 und 45 miteinander verbunden. Die Verbindungsstege 44 und 45 begrenzen die Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung. Die Lagerstege 42 und 43 sowie die Verbindungsstege 44 und 45 bilden gemeinsam die Lagerfläche 28 aus. Anders ausgedrückt liegt die Lagerfläche 28 auf dem zweiten Zahnrad 6 zugewandten Oberflächen der Lagerstege 42 und 43 sowie der Verbindungsstege 44 und 45 vor.
Die Lagerfläche 28 wird in axialer Richtung außenseitig von Außenwänden 46 und 47 begrenzt. Diese erstrecken sich in Umfangsrichtung über die gesamte Erstreckung der Lagerfläche 28 beziehungsweise des hydrostatischen Lagers 27 hinweg. Es ist erkennbar, dass auch die Lagerfläche 28 über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche axiale Abmessungen aufweist. So weist sie einerseits durch den Pfeil 48 angedeutete kleinere Abmessungen sowie andererseits durch den Pfeil 49 angedeutete größere Abmessungen auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich die Lagerfläche 28 aus Bereichen 50, 51 und 52 zusammen. In dem ersten Bereich 50 weist sie erste Abmessungen, in dem zweiten Bereich 51 zweite Abmessungen und in dem dritten Bereich dritte Abmessungen in axialer Richtung auf.
Beispielsweise sind die zweiten Abmessungen größer als die ersten Abmessungen und die dritten Abmessungen kleiner als die zweiten Abmessungen. Vorzugsweise entsprechen die dritten Abmessungen den ersten Abmessungen. Der zweite Bereich 51 erstreckt sich in Umfangsrichtung gesehen über eine durch den Pfeil 53 angedeutete Erstreckung. Es ist erkennbar, dass die Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung gesehen mittig in dem zweiten Bereich 51 angeordnet ist, also in Umfangsrichtung gleich weit von dem ersten Bereich 50 und dem dritten Bereich 52 entfernt ist. Auch ist erkennbar, dass die Bereiche 50 und 52 eine Erstreckung in axialer Richtung aufweisen, welche größer ist als eine größte Erstreckung der Lagervertiefung 29 in derselben Richtung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg. Die Bereiche 50 und 52 weisen also eine Breite auf, welche größer ist als die durch den Pfeil 36 angedeutete größere Breite der Lagervertiefung 29. Zur Erzielung der unterschiedlichen Breiten der Lagerfläche 28 weisen die Außenwände 46 und 47 Außenwandstufen 54 auf.
Die 4 zeigt eine schematische Abrolldarstellung der Lagerfläche 28 und der Lagervertiefung 29 in einer zweiten Ausführungsform. Diese ähnelt grundsätzlich der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen und lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass anstelle der Innenwandstufen 38 und der Außenwandstufen 54 nun Innenwandschrägflächen 55 und Außenwandschrägflächen 56 vorliegen, mittels welchen die axialen Abmessungen der Lagervertiefung 29 und der Lagerfläche 28 verändert werden. Da keine abrupte Änderung der Abmessungen mehr vorliegt, liegen zwischen den Bereichen 39, 40 und 41 Zwischenbereiche 57 und 58 sowie zwischen den Bereichen 50, 51 und 52 Zwischenbereiche 59 und 60 vor. In den Zwischenbereichen 57 und 58 ändern sich die axialen Abmessungen der Lagervertiefung 29 und in den Zwischenbereichen 59 und 60 die axialen Abmessungen der Lagerfläche 28 kontinuierlich, insbesondere mit konstantem Gradient über einen Winkel in Umfangsrichtung. In den Zwischenbereichen 57 und 58 sind insoweit die Innenwände 34 und 35 gegenüber der Innenwandreferenzebene angewinkelt, in den Zwischenbereichen 59 und 60 die Außenwände 56 und 57 gegenüber der Außenwandreferenzebene. In den Bereichen 39, 40 und 41 sowie in den Bereichen 50, 51 und 52 sind hingegen die axialen Abmessungen der Lagervertiefung 29 beziehungsweise der Lagerfläche 28 konstant.
Die 5 zeigt eine schematische Abrolldarstellung von Lagerfläche 28 und Lagervertiefung 29 in einer dritten Ausführungsform. Auf die vorstehenden Ausführungen, insbesondere zu der ersten Ausführungsform, wird ausdrücklich Bezug genommen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Die Außenwände 46 und 47, welche die Lagerfläche 28 in axialer Richtung nach außen begrenzen, sind identisch zu der ersten Ausführungsform ausgestaltet. Der Unterschied zu dieser liegt lediglich darin, dass sich die axialen Abmessungen der Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung kontinuierlich und stetig ändern, beispielsweise wie hier dargestellt mit konstantem Gradient über einen Winkel in Umfangsrichtung. Die Innenwände 34 und 35 sind insoweit über die gesamte Erstreckung der Lagervertiefung 29 in Umfangsrichtung gegenüber der der jeweiligen Innenwandreferenzebene angewinkelt.
Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Innenzahnradfluidmaschine 1 lässt sich zum einen eine besonders effektive hydrostatische Lagerung des zweiten Zahnrads 4 in dem Maschinengehäuse 2 erzielt. Zum anderen wird durch die spezielle Anordnung der Fluidkanäle 21 und 22 ein Einströmen sowie ein Ausströmen des Fluids aus den Fluidkammern 12 und 13 verbessert.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Innenzahnradfluidmaschine
2: Maschinengehäuse
3: 1. Zahnrad
4: 2. Zahnrad
5: 1. Drehachse
6: 2. Drehachse
7: Außenverzahnung
8: Innenverzahnung
9: Eingriffsbereich
10: Fluidraum
11: Füllstück
12: 1. Fluidkammer
13: 2. Fluidkammer
14: Segment
15: Segment
16: Spalt
17: Hohlraum
18: Zahn
19: Zahnzwischenraum
20: Strömungskanal
21: 1. Fluidkanal
22: 2. Fluidkanal
23: 1. Fluidanschluss
24: 2. Fluidanschluss
25: 1. Längsmittelachse
26: 2. Längsmittelachse
27: hydrostatisches Lager
28: Lagerfläche
29: Lagervertiefung
30: Mündungsöffnung
31: Pfeil
32: Pfeil
33: Grund
34: Innenwand
35: Innenwand
36: Pfeil
37: Pfeil
38: Innenwandstufe
39: Bereich
40: Bereich
41: Bereich
42: Lagersteg
43: Lagersteg
44: Verbindungssteg
45: Verbindungssteg
46: Außenwand
47: Außenwand
48: Pfeil
49: Pfeil
50: Bereich
51: Bereich
52: Bereich
53: Pfeil
54: Außenwandstufe
55: Innenwandschrägfläche
56: Außenwandschrägfläche
57: Zwischenbereich
58: Zwischenbereich
59: Zwischenbereich
60: Zwischenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004021216 A1 [0002]

Claims

Innenzahnradfluidmaschine (1), mit einem eine Außenverzahnung (7) aufweisenden und um eine erste Drehachse (5) drehbar gelagerten ersten Zahnrad (3) und einem eine mit der Außenverzahnung (7) in einem Eingriffsbereich (9) bereichsweise kämmende Innenverzahnung (8) aufweisenden und um eine von der ersten Drehachse (5) verschiedene zweite Drehachse (6) drehbar gelagerten zweiten Zahnrad (4), wobei das zweite Zahnrad (4) zur Ausbildung eines hydrostatischen Lagers (27) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise von zumindest einer in dem Maschinengehäuse (2) ausgebildeten Lagervertiefung (29) umgriffen ist, die eine gleitend an dem zweiten Zahnrad (4) anliegende Lagerfläche (28) durchgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervertiefung (29) über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg und/oder die Lagerfläche (28) über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung aufweisen/aufweist.
Innenzahnradfluidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervertiefung (29) auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten von Innenwänden (34, 35) begrenzt ist, wobei zur Erzielung der unterschiedlichen Abmessungen der Lagervertiefung (29) die Innenwände (34, 35) über die Erstreckung der Lagervertiefung (29) in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abstände voneinander in axialer Richtung aufweisen.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der unterschiedlichen Abstände wenigstens eine der Innenwände (34, 35) gegenüber einer senkrecht auf der zweiten Drehachse (6) stehenden gedachten Innenwandreferenzebene angewinkelt und/oder gekrümmt ist und/oder eine Innenwandstufe (38) aufweist.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grund (33) der Lagervertiefung (29) gegenüber der Lagerfläche (28) parallel versetzt angeordnet ist.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (28) auf ihrer der Lagervertiefung (29) in axialer Richtung abgewandten Seite von Außenwänden (46, 47) begrenzt ist, wobei wenigstens eine der Außenwände (46, 47) gegenüber einer senkrecht auf der zweiten Drehachse (6) stehenden gedachten Außenwandreferenzebene angewinkelt und/oder gekrümmt ist oder eine Außenwandstufe (54) aufweist.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Außenwand (46, 47) in Umfangsrichtung gesehen in einem ersten Bereich mit einem ersten Abstand parallel zu der Außenwandreferenzebene verläuft und in einem zweiten Bereich einen von dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand von der Außenwandreferenzebene aufweist.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände (34, 35) und/oder die Außenwände (46, 47) symmetrisch verlaufen.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Eingriffsbereich entsprechenden ersten Bereich in Umfangsrichtung gesehen die Außenverzahnung (7) und die Innenverzahnung (8) ineinander eingreifen und in einem zweiten Bereich Zahnköpfe der Außenverzahnung (7) und der Innenverzahnung (8) dichtend aneinander anliegen, um einen zwischen dem ersten Zahnrad (3) und dem zweiten Zahnrad (4) vorliegenden Fluidraum (10) in eine erste Fluidkammer (12) und eine zweite Fluidkammer (13) zu unterteilen, oder dass zwischen dem ersten Zahnrad (3) und dem zweiten Zahnrad (4) abseits des ersten Bereichs ein Füllstück (11) angeordnet ist, das einerseits an der Außenverzahnung (7) und andererseits an der Innenverzahnung (8) anliegt, um den zwischen dem ersten Zahnrad (3) und dem zweiten Zahnrad (4) vorliegenden Fluidraum (10) in die erste Fluidkammer (12) und die zweite Fluidkammer (13) zu unterteilen.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervertiefung (29) mit einer der Fluidkammern (12, 13) in Strömungsverbindung steht.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverbindung über einen in dem Maschinengehäuse (2) ausgestalteten Fluidkanal (21, 22) und/oder über in dem zweiten Zahnrad (4) ausgebildete Strömungskanäle (20) vorliegt.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Fluidanschluss (23) der Innenzahnradfluidmaschine (1) über einen in dem Maschinengehäuse (2) ausgebildeten ersten Fluidkanal (21) an die erste Fluidkammer (12) und ein zweiter Fluidanschluss (24) der Innenzahnradfluidmaschine (1) über einen in dem Maschinengehäuse (2) ausgebildeten zweiten Fluidkanal (22) an die zweite Fluidkammer (13) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei eine Längsmittelachse (25) des ersten Fluidkanals (21) und/oder eine Längsmittelachse (26) des zweiten Fluidkanals (22) beabstandet von der ersten Drehachse (5) und/oder der zweiten Drehachse (6) und/oder einem zwischen der ersten Drehachse (5) und der zweiten Drehachse (6) vorliegenden Bereich verläuft.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (25) des ersten Fluidkanals (21) und die Längsmittelachse (26) des zweiten Fluidkanals (22) beabstandet parallel verlaufen oder zusammenfallen.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (25) des ersten Fluidkanals (21) und/oder die Längsmittelachse (26) des zweiten Fluidkanals (22) einen Zahn der Innenverzahnung (8) und/oder einen Zahn der Außenverzahnung (7) schneiden.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fluidkanäle unterschiedliche Durchströmungsquerschnittsflächen aufweisen.
Innenzahnradfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (4) zur Ausbildung des hydrostatischen Lagers (27) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise von zumindest einer in dem Maschinengehäuse (2) ausgebildeten weiteren Lagervertiefung umgriffen ist, die in axialer Richtung neben der Lagervertiefung (29) angeordnet ist und die gleitend an dem zweiten Zahnrad (4) anliegende Lagerfläche (28) durchgreift, wobei die weitere Lagervertiefung über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung hinweg unterschiedliche Abmessungen in axialer Richtung aufweist.