DE1553285C - Zahnradpumpe oder motor, insbesondere fur Lenkanlagen an Kraftfahrzeugen, mit einem innerverzahnten Außenrad und einem außenverzahnten Innenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe oder · einen Zahnradmotor, insbesondere für Lenkanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem zu einer Pumpenantricbswelle bzw. Motorabtriebswelle zentrischen, innenverzahnten Außenrad und einem vom Außenrad umschlossenen, einen Zahn weniger als dieses aufweisenden, außenverzahnten Innenrad, ' dessen Zähne ständig die Innenverzahnung des Außenrades berühren und das mit dem Außenrad so zusammenwirkt, daß sein Schwerpunkt mit einem der Zähnezahl eines der Zahnräder entsprechenden Vielfachen der Drehzahl der Pumpenantriebs- bzw. Motorabtriebswelle um die Drehachse des Außenrades kreist, wobei die zwischen den Verzahnungen des Innenrades und des Außenrades gebildeten Verdrängerzellen über öffnungen an den Zahnlücken des Außenrades und unter Zwischenschaltung einer' doppelten Zähnezahl des Innenrades entsprechenden Anzahl von Steuerkanälen funktionsgerecht abwechselnd mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckanschluß der Maschine verbunden sind.

Es sind hydraulische Zahnradmaschinen der beschriebenen Art bekannt (USA.-Patentschriften 2 821 171 und 3 087 436), in denen der außenverzahnte Innenrotor mit der Pumpenantriebswelle bzw. Motorabtriebswelle über eine Gelenkwelle, also ein gelenkiges Kupplungsglied, so verbunden ist, daß sein Schwerpunkt mit einem Vielfachen der Wellendrehzahl um die Drehachse der Welle kreist, wodurch die Maschine in sich noch als Getriebe wirkt. Dabei findet eine große Anzahl von Füllungen und Entleerungen der zwischen den beiden Verzahnungen gebildeten Verdrängerzellen während einer Umdrehung der Pumpenantriebs- bzw. Motorabtriebswelle statt. Um die Verbindung zwischen den umlaufenden Saug- und Druckzonen mit den feststehenden Anschlußleitungen am Gehäuse der Maschine herzustellen, ist bei den genannten bekannten Maschinen jeweils ein eigener zylindrischer, zur Antriebswelle konzentrischer Steuerdrehschieber vorgesehen, der mit der langsameren Geschwindigkeit dieser Welle umläuft und an seinem Umfang Steuerkanäle in einer der doppelten Zähnezahl des außenverzahnten Innenrades entsprechenden Anzahl aufweist. Diese Steuerkanäle werden durch Längsnuten, zum Teil auch durch Bohrungen zum Innern des Steuerdrehschiebers gebildet. In einem Fall ist der Steuerdrehschieber als hohles Verlängerungsstück der Antriebswelle um die Gelenkwelle angeordnet, im anderen Fall ist er auf der der Antriebswelle abgelegenen anderen Seite des Innenrotors angebracht und mit einer eigenen zusätzlichen Gelenkwelle mit diesem Rotor gekuppelt. Von.jeder Zahnlücke des ortsfesten innenverzahnten Außenrades führt ein Gehäusekanal zu der den Steuerdrehschieber umgebenden Gehäusebohrung. Von der Stirnfläche des Innenrotors ist der Steuerdrehschieber noch durch eine Gehäusewand getrennt.

Erwähnt sei noch, daß bei einer bekannten Zahnradpumpe (s. USA.-Patentschrift 1 389 189, Fig. 5 und 6), bei der in einem als Gehäuseteil dienenden innenverzahnten Außenrad ein von einer Kurbelwelle angetriebenes und geführtes außenverzahntes Ritzel mit nur drei Zähnen umläuft, unmittelbar neben dem Ritzel, dieses berührend, ein zur Antriebswelle konzentiischer und synchron mit dieser rotierender, scheibenförmiger Steuerdrehschieber vorgesehen ist. Dieser ist mit stirnseitig ausmündenden Kanälen versehen, um die Verdrängerzellen funktionsgerecht mit Gehäuseringnuten zu verbinden, in die die Druck- und Niederdruckanschlußleitungen der Pumpe führen. Bei Zahnradverdrängermaschinen der eingangs erwähnten Art, bei denen der Schwerpunkt des außenverzahnten Innenrades mit einer gegenüber der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle höheren Umlaufzahl kreist, ist die Verwendung eines vorerwähnten scheibenförmigen Steuerdreh-Schiebers, der zugleich die Verdrängerzellen nach einer Seite abschließt, kaum möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß zur funktionsgerechten Verbindung der schnell umlaufenden Verdrängerzellen mit den Anschlüssen an der Maschine kein ■ besonderer Steuerdrehschieber erforderlich ist, daß die Steueröffnungen möglichst groß gewählt werden können und 'daß für den anzutreibenden Rotor keine

so Schwenkwelle erforderlich ist, die eine Ungleichförmigkeit des Antriebs oder Abtriebs verursachen könnte.

Die Erfindung besteht darin, daß das innenverzahnte Außenrad als Antriebsrad mit der Pumpenantriebs- bzw. Motorabtriebswelle drehfest verbunden ist, daß zwischen einem ortsfesten Gehäuse und dem außenverzahnten Innenrad eine Kupplungsverbindung vorgesehen ist, die eine Radialbewegung des Innenrades im Außenrad nach allen Richtungen zuläßt, aber eine Drehung des Innenrades um seine -eigene Schwerachse verhindert, und daß die Steuerkanäle ortsfeste Gehäusekanäle sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die öffnungen an den Zahnlücken des innenverzahnten Außenrades an Steuernuten desselben enden, welche beim Umlauf des Außenrades fortlaufend mit entsprechenden Steuernuten in der gegenüberliegenden Berührungsfläche des Gehäuses in Überdeckung kommen, an welchen die ortsfesten Steuerkanäle beginnen. Am einfachsten wird dies erreicht, wenn die Steuernuten des Außenrades an dessen Außenumfangsfläche und die Steuernuten des Gehäuses in einer das Außenrad dichtend umgebenden Gehäusebohrungswand angeordnet sind. Weitere Merkmale der Erfindung sind noch in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine Zahnradpumpe bzw. ein Zahnradmotor nach der Erfindung benötigt keinen getrennten Steuerdrehschieber, sondern das mit der An- bzw. Abtriebswelle verbundene Außenzahnrad wirkt mit seiner Außenumfangsfläche selbst als Steuerdrehschieber. Im Gegensatz zu den bekannten Maschinen mit Steuerdrehschiebern kleineren Außendurchmessers ergeben sich bei der Maschine nach der Erfindung verhältnismäßig große Umfangsabstände zwischen den im ortsfesten Gehäuse vorhandenen, mit den Steuerkanälen verbundenen Steuernuten und damit eine gute Dichtungsmöglichkeit zwischen den abwechselnd mit der Druckseite verbundenen und drucklosen Nuten.

Durch die Ausbildung der Mantelfläche des Außenzahnrades als Steuerdrehschieber nach der Erfindung wird der Füllungsgrad der Verdrängerzellen verbessert, indem durch den größeren Außendurchmesser des Steuerdrehschiebers verhältnismäßig breite Steuernuten ermöglicht werden und die Länge der Steuernuten mit der Vergrößerung der axialen Länge des Außenzahnrades zunimmt. Die Quer-

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schnitte der Verbindungskanäle zwischen den Steuer- Antriebswelle 1, viel häufiger erfolgt, als wenn das

nuten und den Zahnfüßen des Außenzahnrades kön- Innenrad 10 um eine ortsfeste Achse mit dem Außen-

nen also entsprechend der größeren Länge des rad 12 mitrotieren würde.

Außenzahnrades ebenfalls vergrößert werden. Da die Trennungslinie zwischen den Saug- und

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der 5 Druckzonen bzw. Saug- und Druckkammern 18 bzw.

Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. 18', im Querschnitt gesehen, eine Gerade ist, die

Es zeigt in jeder Stellung der beiden Pumpenzahnräder 10

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnrad- und 12 zueinander durch deren Achsen geht und

pumpe mit den Merkmalen nach der Erfindung, beim Betrieb der Pumpe gleichsinnig mit dem Au-

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der io ßenrad 12 umläuft, und somit die Saug- und Druck-

Fig. 1, kammern 18 und 18' ständig ihre Lage ändern, ist

F i g. 3 einen um 90° gegenüber F i g. 1 gedrehten eine Steuereinrichtung 4 vorgesehen, die die momen-

Längsschnitt mit einer zusätzlichen Steuerventilein- tan sich vergrößernden und verkleinernden Verdrän-

richtung. gerzellen funktionsgerecht mit einem Druck- und

In den Fig. 1 und 2 ist mit 3 insgesamt eine 15 einem Niederdrucksammeikanal im Gehäuse verbin-Zahnradpumpe, mit 1 die dazugehörige Antriebs- det. Dazu weist das Außenrad 12 mit den Verdränwelle und mit 4 eine Steuereinrichtung für die gerzellen bzw. Kammern 18 bzw. 18' in Verbindung Pumpe bezeichnet. In der Pumpe 3 kämmt ein stehende radial gerichtete Bohrungen 40 und 40' auf, außenverzahntes Innenrad 10 mit einem innenver- die in Steuernuten 41 und 41' an der Außenumfangszahnten Außenrad 12. Die Verzahnungen sind mit 20 fläche des Außenrades 12 münden. In die Bohrungs-11 und 13 bezeichnet. Die Drehachsen der Pumpen- wand 2 des Gehäuseteils 19 sind Steuernuten 42 und Zahnräder 10 bzw. 12 sind parallel, wobei das Innen- 42' eingearbeitet, die mit den Steuernuten 41 und 41' rad 10 eine um eins geringere Anzahl von Zähnen des Außenrades 12 zusammenwirken. Die Anzahl als das Außenrad 12 aufweist. Dabei berührt jeder der Steuernuten 42 und 42' im Gehäuse 19 entspricht Zahn des Innenrades ständig die Innenverzahnung 25 der doppelten Anzahl der Zähne des Innenrades 10, des Außenrades. Zwischen den Verzahnungen 11,13 wobei die Steuernuten am Außenrad 12 und im Geder Zahnräder 10 und 12 sind Saug- bzw. Druck- häuse 19 so angeordnet sind, daß jede Steuernut 41 kammern 18 bzw. 18', d. h. Verdrängerzellen, ge- und 41' des Außenrades 12 beim Schließen einer bildet. Das Außenrad 12 ist im Gehäuse bzw. Ge- Steuernut 42 und 42' des Gehäuses 19 gerade die häusemittelteil 19 drehbar gelagert, und dieses Ge- 30 nächste Steuernut im Gehäuse öffnet. Die Steuerhäuseteil 19 ist durch einen Deckel 20 abgeschlossen, nuten 42 und 42' im Gehäuse 19 dienen jeweils abder gleichzeitig die seitliche Abdeckung der Saug- wechselnd der Zu- bzw. Abführung des Druckmitbzw. Druckkammern 18 und 18' übernimmt. Auf tels, d. h. daß sich stets eine Zuführungsnut mit der anderen Seite ist ein Gehäuseseitenteil 19' an- einer Abführungsnut im Gehäuse 19 abwechselt, wo-' geordnet. Mit 21 ist eine Mitnehmerscheibe bezeich- 35 bei sich durch Wechseln der Drehrichtung der Pumpe net, die über Schrauben 22 mit dem Außenrad 12 die Funktion jeder Steuernut 42 und 42' im Gedrehfest verbunden ist. Die Mitnehmerscheibe 21 häuse 19 umkehrt. Die Steuernuten 42 und 42' schlieweist eine quer zur Drehachse verlaufende Nut 25 ßen an radial gerichtete Bohrungen 43 bzw. 43' und auf, in die spielfrei ein entsprechender durch Ab- axial gerichtete Bohrungen 45 bzw. 45' im Gehäuse fiachungen stegartig ausgebildeter Endteil der zum 40 19 an, die über schräg liegende Kanäle 46 bzw. Außenrad 12 koaxialen, im Gehäuseseitenteil W ge- 46' im Gehäuseseitenteil 19' an einen Ringraum lagerten Antriebswelle 1 eingreift. In die Bohrungs- 50 bzw. einen Ringraum 51 um die Welle 1 angefläche des Innenrades 10 sind axial gerichtete Aus- schlossen sind. Die. Gehäusebohrungen 43, 45, 46, nehmungen 28 eingearbeitet, in die Mitnehmer 29 43', 45', 46' sind demnach ortsfeste Steuerkanäle, einer Gelenkwelle 27 spielfrei eingreifen. Am ande- 45 Die als Druck- und Niederdrucksammeikanal wirren Ende der Gelenkwelle 27 sind weitere Mitnehmer kenden Ringräume 50 bzw. 51 sind über je eine 31 vorgesehen, die in entsprechend axial gerichtete Leitung 50' bzw. 51' an einen Verbraucher (nicht Ausnehmungen in einer Bohrung des Gehäusedeckels dargestellt) angeschlossen.
20 eingreifen.. Wird beispielsweise das Außenrad 12 in Richtung

Durch die Welle 1 wird über die Mitnehmer- 50 des Pfeiles A (Fig. 2) angetrieben, so wirken in der

Scheibe21 das Außenrad 12 in Drehung versetzt. in Fig. 2 gezeigten Stellung der Pumpenzahnräder

Das durch die Gelenkwelle 27 mit dem Gehäuse 10 und 12 die Pumpenkammern 18' als Saugkam-

verbundene Innenrad 10 kann keine Eigendrehung mern und die Pumpenkammern 18 als Druckkam-

ausführen. Es kann sich nur in bezug auf das Ge- mern. Sämtliche Saugkammern 18' sind über die

häuse nach allen Seiten radial bewegen. Durch die 55 Bohrungen 40', die Steuernuten 41' und 42' sowie

Innenverzahnung des Außenrades 12 gehalten, wird die Bohrungen 43' und 45' und die Kanäle 46' an

infolge des Eingriffs zwischen den Verzahnungen den Ringraum 51 und die mit diesem in Verbindung

11,13 bei Drehung des Außenrades 12 das Innen- stehende Leitung 51' angeschlossen. Das in der Lei-

rad 10 in eine kreisende Bewegung versetzt, d. h., tung 50' befindliche Druckmittel wird somit in die

der Schwerpunkt des nicht drehbaren Innenrades 60 Kammern 18' angesaugt und dann aus den Pum-

kreist um die Drehachse des Außenrades 12, und pendruckkammern 18 ausgedrückt. Von da aus ge-

zwar bei einem Übersetzungsverhältnis entsprechend langt das Druckmittel über die Bohrungen 40, die

der Zähnezahl des Außenrades 12 geteilt durch die Steuernuten 41 und 42, die Bohrungen 43 und die

Differenz zwischen der Zähnezahl des Außenrades Kanäle 45 und 46 sowie den Ringraum 50 in die

und der Zähnezahl des Innenrades schneller gegen- 65 dann als Druckleitung dienende Anschlußleitung 50'.

über der Antriebsdrehzahl der Antriebswelle 1, so Bei umgekehrter Drehrichtung des Außenrades er-

daß die ständig wechselnde Füllung und Entleerung folgt der gleiche Ablauf, jedoch in umgekehrter

der Verdrängerzellen, bezogen auf die Drehzahl der Reihenfolge.

Die Steuernuten 41 und 41' an der Mantelfläche des Außenrades 12 und die entsprechenden Gegennuten 42 und 42' in der Bohrungsfläche des feststehenden Gehäuses 19 erstrecken sich über die gesamte Breite der Pumpenglieder 10 und 11. Damit sind große Übergangsquerschnitte für das Druckmittel aus den Pumpenkammern 18 und 18' zu den Kanälen 45 und 45' vorhanden, durch die sich das Fördervolumen der Pumpe vergrößern läßt. Es ist somit möglich, die Ubergangsquerschnitte durch eine verbreiterte Ausführung der Pumpenglieder zu variieren.

Aus F i g. 3 ist noch ersichtlich, daß bei einer gegenüber der F i g. 1 zum Teil abgewandelten Ausführung einer Zahnradpumpe die Welle 1 einen Hohlwellenteil 99 und einen diesen durchsetzenden Torsionswellenteil 96 aufweist. Um den Hohlwellenteil ist noch eine zur Welle konzentrische Steuerventilbuchse 70 vorgesehen, die mit dem Hohlwellenteil in besonderer Weise verbunden ist. Die Ringräume 50 und 51 umgeben also nicht unmittelbar die Welle 1, sondern diese Steuerbuchse. Die Buchse ist an ihrer Umfangsfläche mit mehreren Steuerringnuten versehen, die in bestimmter Weise mit den Ringräumen 50,51 und weiteren Ringnuten in der die Steuerventilbuchse umgebenden Bohrungswand des Gehäuseseitenteils 19' zusammenwirken. Dadurch ist es möglich, daß bei Drehung am rechten Ende der Welle 1, z. B. von Hand über ein Fahrzeuglenkrad, der durch den Förderstrom einer (nicht dargestellten) Hochdruckservopumpe verstärkte Fluß des geförderten Strömungsmittels, je nach Drehrichtung der Welle 1, in die eine oder die andere von zwei Druckanschlußleitungen 79 und 81 am Pumpengehäuse geleitet und dabei auf die eine oder die andere Seite eines (nicht dargestellten) Kolbenservomotors geliefert wird. Diese zusätzliche, die Lieferung des Förderstroms an den Verbraucher bestimmende Steuerventileinrichtung gehört jedoch nicht mehr zur Erfindung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zahnradpumpe oder -motor, insbesondere für Lenkanlagen bei Kraftfahrzeugen, mit einem zu einer Pumpenantriebs- bzw. Motorabtriebswelle zentrischen, innenverzahnten Außenrad und einem vom Außenrad umschlossenen, einen Zahn weniger als dieses aufweisenden außenverzahnten Innenrad, dessen Zähne ständig die Innenverzahnung des Außenrades berühren und das mit dem Außenrad so zusammenwirkt, daß sein Schwerpunkt mit einem der Zähnezahl eines der Zahnräder entsprechenden Vielfachen der Drehzahl der Pumpenan- bzw. Motorabtriebswelle um die Drehachse des Außenrades kreist, wobei die zwischen den Verzahnungen des Innenrades und des Außenrades gebildeten Verdrängerzellen über Öffnungen an den Zahnlücken des Außenrades und unter Zwischenschaltung einer der doppelten Zähnezahl des Innenrades entsprechenden Anzahl von Steuerkanälen funktionsgerecht abwechselnd mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckanschluß der Maschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das innenverzahnte Außenrad (12) als Antriebsrad mit der Pumpenantriebsbzw. Motorabtriebswelle (1) drehfest verbunden ist, daß zwischen einem ortsfesten Gehäuse (19, 20) und dem außenverzahnten Innenrad (10) eine Kupplungsverbindung (27, 29, 31) vorgesehen ist, die eine Radialbewegung des Innenrades im Außenrad nach allen Richtungen zuläßt, aber eine Drehung des Innenrades um seine eigene Schwerachse verhindert, und daß die Steuerkanäle ortsfeste Gehäusekanäle (43, 45, 46; 43', 45', 46') sind.

2. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (40, r-40') an den Zahnlücken des innenverzahnten Außenrades (12) an Steuernuten (41, 41') desselben enden, welche beim Umlauf des Außenrades fortlaufend mit entsprechenden Steuernuten (42, 42') in der gegenüberliegenden Berührungsfläche des Gehäuses (19, 19', 20) in Überdeckung kommen, an welchen die ortsfesten Steuerkanäle (43, 45, 46; 43', 45', 46') beginnen.

3. Pumpe oder Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (41, 41') des Außenrades (12) an der Außenumfangsfläche desselben und die Steuernuten (42, 42') des Gehäuses in einer das Außenrad dichtend umgebenden Gehäusebohrungswand (2) angeordnet sind.

4. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Steuerkanäle (43, 45, 46; 43', 45', 46') in abwechselnder Folge zur Hälfte in einen niederdruckseitigen und zur Hälfte in einen hochdruckseitigen, die Pumpen- bzw. Motorwelle

(1) umgebenden Ringraum (50, 51) führen, an (,· welchen Ringräumen die Hochdruck- bzw. Niederdruckanschlußleitungen (50', 51') der Maschine beginnen bzw. enden.

5. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nur eine Radialbewegung des Innenrades (10) zulassende Kupplungsverbindung zwischen diesem Innenrad und dem Gehäuse (19, 20) aus einer Gelenkwelle (27) besteht, an deren beiden Enden Mitnehmerverbindungen (29, 31) vorgesehen sind, welche in entsprechende Nuten (28, 30) des außenverzahnten Innenrades (10) einerseits und des Gehäuses bzw. eines Gehäuseteils (20) andererseits zur drehfesten Verbindung eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen