DE19528631C2 - Gear machine - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. Eine derartige Zahnradmaschine ist aus dem DE-GM 17 88 270 bereits bekannt. Diese Zahnradmaschine weist zur Verringerung des Axialspiels ihrer Zahnräder an den Innenflächen der Bohrungen ihrer Lagerelemente eine einzelne Nut auf, die zusammen mit den Achsen bzw. Wellen der Zahnradmaschine einen mit Überdruck beaufschlagten Hohlraum begrenzt. Die Nut ist dabei so angeordnet, daß am Lagerelement eine elastisch verformbare Randzone entsteht. Eine derartige Ausbildung der Lagerelemente verursacht allerdings eine erhöhte Druckmittelleckage aus dem Hohlraum entlang der Achse bzw. der Welle.The invention relates to a gear machine according to the Generic of claim 1. Such a gear machine is already known from DE-GM 17 88 270. This Gear machine has to reduce the axial play of their Gears on the inner surfaces of the holes of their Bearing elements on a single groove, which together with the Axes or shafts of the gear machine one with overpressure constrained cavity. The groove is like this arranged that an elastically deformable on the bearing element Edge zone arises. Such training the However, bearing elements caused an increased Fluid leakage from the cavity along the axis or the wave.
Die Druckschrift US 4 605 363 offenbart eine Zahnradmaschine, deren Lagerelemente jeweils zwei voneinander unabhängige Nuten am Außenumfang aufweisen. Diese Nuten verlaufen in senkrecht zur Durchströmungsrichtung der Zahnradmaschine liegenden Ebenen und sind in Abhängigkeit von ihrer Anordnung mit Hoch- bzw. mit Niederdruck beaufschlagt. Durch die von den Nuten erzeugte Elastizität der Lagerelemente verbessert sich das Verschleißverhalten der Zahnradmaschine. Die Abdichtung der hochdruckbeaufschlagten Zahnzwischenräume ist jedoch infolge der Ausbildung der Nut nicht optimal, was eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Zahnradmaschine zur Folge hat.US 4,605,363 discloses one Gear machine, the bearing elements of each two have mutually independent grooves on the outer circumference. These grooves are perpendicular to Flow direction of the gear machine lying levels and are depending on their arrangement with high or acted on with low pressure. Because of the grooves generated elasticity of the bearing elements improves that Wear behavior of the gear machine. Sealing the However, high-pressure interdental spaces is the result the formation of the groove is not optimal, which is a Deterioration of the efficiency of the gear machine Consequence.
Aus der DE 36 05 246 A1 ist es bekannt, zur stirnseitigen Abdichtung der Zahnzwischenräume eine Druckplatte einzusetzen, die auf einer Seite der Zahnräder in der Gehäuseausnehmung beweglich angeordnet ist. Die auf der Druckplatte ausgebildeten äußeren Druckfelder sind durch gehäuseseitige Dichtringe nach außen abgedichtet. Durch Nuten abgetrennte Zonen auf der Dichtplatte, die sich relativ zur übrigen Dichtplatte elastisch verformen, sind in dieser relativ aufwendig bauenden Ausführung einer Zahnradmaschine nicht vorhanden.From DE 36 05 246 A1 it is known for the front Sealing the interdental spaces a pressure plate insert that on one side of the gears in the Housing recess is movably arranged. The one on the Pressure plate trained external pressure fields are through Sealing rings on the housing side sealed to the outside. By Grooves separated zones on the sealing plate, which are deform elastically relative to the remaining sealing plate, are in this relatively complex construction of a Gear machine not available.
Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auf Grund der Verlagerung der Druckfelder von der Stirnseite der Lagerelemente in deren äußeren Umfangsfläche elastische Dichtungen entfallen können. Dadurch weist die Zahnradmaschine eine relativ geringe Anzahl von Einzelteilen auf und läßt sich automatisch montieren. Dies senkt Kosten für das Material und die Montage.The gear machine according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that due to the shift of the pressure fields from the front of the bearing elements in their outer peripheral surface elastic Seals can be omitted. As a result, the Gear machine a relatively small number of items and can be installed automatically. This lowers costs for the material and assembly.
Weiterhin wird durch die kompakte Bauweise ein geringeres Bauvolumen erreicht. Die Zahnradmaschine hat ein besonders niedriges Gewicht, wenn das Gehäuse und die Lagerelemente aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Polyamid, z. B. PA 6.6, hergestellt werden. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse der Zahnradmaschine und den Lagerelementen läßt sich durch ein geeignetes Schweißverfahren kostengünstig und relativ einfach herstellen. Dadurch werden die Bauteile dauerhaft miteinander verbunden und Undichtigkeiten nach außen vermieden. Zudem läßt sich die Schweißung vollautomatisch durchführen.Furthermore, the compact design means less Construction volume reached. The gear machine has a special one low weight when the housing and the bearing elements made of thermoplastic material, especially polyamide, e.g. B. PA 6.6, are produced. A cohesive Connection between the housing of the gear machine and the Bearing elements can be a suitable Welding process inexpensive and relatively simple produce. This makes the components permanent connected and leaks to the outside avoided. In addition, the welding can be carried out fully automatically carry out.
Abdeckscheiben, die die nach außen offenen Enden der Bohrungen in den Lagerelementen verschließen, verhindern die Verschmutzung der Zahnradmaschine von außen.Cover plates covering the ends of the Closing the holes in the bearing elements prevents them Contamination of the gear machine from the outside.
Der von den Abdeckscheiben zusammen mit den Wellenenden und den Lagerelementen begrenzte Raum bietet durch eine Verbindung mit dem Sauganschluß der Zahnradmaschine zusätzlich die Möglichkeit zur Abführung von etwaigem Leckageöl.The one from the cover plates together with the shaft ends and the storage elements provides limited space through a Connection to the suction connection of the gear machine in addition, the possibility of transferring any Leakage oil.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zahnradmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen oder der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of Gear machine according to the invention result from the Subclaims or the description.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained.
Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Fig. 1 shows the exemplary embodiment in longitudinal section;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel in Richtung der Achse II-II, Fig. 2 shows a cross section through the embodiment in the direction of the axis II-II,
Fig. 3 einen Querschnitt in Richtung der Achse III-III und Fig. 3 shows a cross section in the direction of the axis III-III and
Fig. 4 einen Querschnitt in Richtung der Achse IV-IV, jewewils nach Fig. 1. Fig. 4 shows a cross section in the direction of the axis IV-IV, jewewils of FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine Zahnradmaschine 10, deren Gehäuse 11 eine durchgehende Ausnehmung 12 aufweist. In der Ausnehmung 12 ist ein Zahnradpaar 13 angeordnet, dessen Zahnräder 14 und 15 im Außeneingriff miteinander kämmen. In den Zahnzwischenräumen der Zahnräder 14, 15 wird ein Druckmittel von einem in Fig. 2 dargestellten Sauganschluß 31 zu einem Druckanschluß 32 gefördert. Das angetriebene Zahnrad 14 ist dazu drehfest mit einer nach außen ragenden Antriebswelle 17 verbunden. Das mit dem Zahnrad 14 kämmende Zahnrad 15 ist auf einer Lagerwelle 18 angeordnet. Die Lagerwelle 18 und die Antriebswelle 17 sind in zwei einteiligen Lagerelementen 19, 20 gelagert, in denen zu diesem Zweck zwei durchgehende Bohrungen 22, 23 ausgebildet sind. Ein Dichtelement 25 dichtet die Bohrung 22 gegenüber der Antriebswelle 17 nach außen hin ab. Die anderen, dem Zahnradpaar 13 abgewandten Öffnungen der Bohrungen 22, 23 sind von Abdeckscheiben 24 verschlossen. Gegebenenfalls wären die Bohrungen 22 und 23 auch als Sacklochbohrungen denkbar, so daß die Abdeckscheiben 24 entfallen könnten. Fig. 1 shows a gear unit 10, the housing 11 has a through recess 12. A pair of gears 13 is arranged in the recess 12 , the gears 14 and 15 of which mesh with one another in external engagement. In the interdental spaces of the gear wheels 14 , 15 , a pressure medium is conveyed from a suction connection 31 shown in FIG. 2 to a pressure connection 32 . For this purpose, the driven gear 14 is connected in a rotationally fixed manner to an outwardly projecting drive shaft 17 . The gear 15 meshing with the gear 14 is arranged on a bearing shaft 18 . The bearing shaft 18 and the drive shaft 17 are mounted in two one-piece bearing elements 19 , 20 , in which two through bores 22 , 23 are formed for this purpose. A sealing element 25 seals the bore 22 to the outside against the drive shaft 17 . The other openings of the bores 22 , 23 facing away from the gear pair 13 are closed by cover disks 24 . If necessary, the bores 22 and 23 would also be conceivable as blind bores, so that the cover disks 24 could be omitted.
Die Lagerelemente 19, 20 liegen mit ihren Außenkonturen an der Wand der Ausnehmung 12 an und sind mittels Schweißungen 26 druckdicht mit dem Gehäuse 11 verbunden.The bearing contours 19 , 20 lie with their outer contours against the wall of the recess 12 and are pressure-tightly connected to the housing 11 by means of welds 26 .
Das Gehäuse 11, als auch die Lagerelemente 19, 20 können sowohl in Metall als auch in thermoplastischem Kunststoff ausgeführt sein. Bei der gewichtssparenden Kunststoffversion empfiehlt sich für die Schweißung 26 ein Ultraschall- oder ein Laserschweißverfahren, oder wenn thermische Belastungen der Bauteile nicht erwünscht sind, ein Klebeverfahren. Die beiden Lagerelemente 19, 20 weisen jeweils erste, entlang ihrer Außenkontur umlaufende Nuten 28 auf. Diese Nuten 28 sind im Bereich des Wellenendes der Lagerwelle 18 bzw. der Antriebswelle 17 angeordnet und liegen sich spiegelbildlich zur Mittelachse durch das Zahnradpaar 13 gegenüber. Die Breite b der Nuten 28 beträgt ca. 20% der Breite eines Lagerelements. Die Tiefe t der Nuten 28 varriert, wie in Fig. 3 dargestellt, entlang der Außenkontur der Lagerelemente zwischen 50% und 75% der maximal vorhandenen Wandung um die Bohrungen 22, 23.The housing 11 , as well as the bearing elements 19 , 20 can be made both in metal and in thermoplastic. In the weight-saving plastic version, an ultrasonic or laser welding process is recommended for the weld 26 , or an adhesive process if thermal loads on the components are not desired. The two bearing elements 19 , 20 each have first grooves 28 running around their outer contour. These grooves 28 are arranged in the region of the shaft end of the bearing shaft 18 or the drive shaft 17 and lie opposite each other in mirror image to the central axis through the gear pair 13 . The width b of the grooves 28 is approximately 20% of the width of a bearing element. The depth t of the grooves 28 varies, as shown in FIG. 3, along the outer contour of the bearing elements between 50% and 75% of the maximum available wall around the bores 22 , 23 .
Zusammen mit dem Gehäuse 11 bilden die Nuten 28 Hohlräume 36 aus. Diese Hohlräume 36 stehen durch eine erste Verbindungsbohrung 38 mit dem Druckanschluß 32 der Zahnradmaschine 10 in Verbindung und sind, wie Fig. 3 zeigt, auch im Bereich zwischen der Antriebswelle 17 und der Lagerwelle 18 fortgeführt. Die Hohlräume 36 sind somit in sich geschlossen und umgeben die Wandungen 52, 53 der Bohrungen 22, 23.Together with the housing 11 , the grooves 28 form cavities 36 . These cavities 36 are connected by a first connecting bore 38 to the pressure connection 32 of the gear machine 10 and, as shown in FIG. 3, are also continued in the area between the drive shaft 17 and the bearing shaft 18 . The cavities 36 are thus self-contained and surround the walls 52 , 53 of the bores 22 , 23 .
Entlang der Innenwand der Bohrungen 22, 23 sind zweite, versetzt zu den Nuten 28 angeordnete, umlaufende Nuten 29 ausgebildet. Sie sind etwa in der Mitte der Lagerelemente 19, 20 angeordnet und entsprechen in ihrer Tiefe und Breite in etwa den Nuten 28. Die zweiten Nuten 29 bilden zusammen mit der Lagerwelle 18 oder mit der Antriebswelle 17 zweite Hohlräume 37 aus. Diese sind, wie Fig. 4 dargestellt, durch zweite Verbindungsbohrungen 39 mit dem Sauganschluß 31 der Zahnradmaschine 10 gekoppelt. Auch die zweiten Hohlräume 37 setzen sich im Bereich zwischen der Antriebswelle 17 und der Lagerwelle 18 fort und umschließen die Antriebswelle 17 und die Lagerwelle 18 vollständig.Second circumferential grooves 29 , which are arranged offset to the grooves 28, are formed along the inner wall of the bores 22 , 23 . They are arranged approximately in the middle of the bearing elements 19 , 20 and correspond approximately in their depth and width to the grooves 28 . The second grooves 29 form, together with the bearing shaft 18 or with the drive shaft 17, second cavities 37 . As shown in FIG. 4, these are coupled to the suction connection 31 of the gear machine 10 through second connecting bores 39 . The second cavities 37 also continue in the area between the drive shaft 17 and the bearing shaft 18 and completely surround the drive shaft 17 and the bearing shaft 18 .
Durch die Ausbildung und Anordnung der Nuten 28, 29 wird die Stabilität der Lagerelemente 19, 20 geschwächt. Aufgrund der Druckwirkung in den Hohlräumen 36, 37 beim Betrieb der Zahnradmaschine 10 verformen sich die Lagerelemente 19, 20 elastisch.Due to the design and arrangement of the grooves 28 , 29 , the stability of the bearing elements 19 , 20 is weakened. Due to the pressure effect in the cavities 36 , 37 during operation of the gear machine 10 , the bearing elements 19 , 20 deform elastically.
Wird die Antriebswelle 17 von einem nicht dargestellten Antriebsmotor in Drehbewegung versetzt, so wird in den Zahnzwischenräumen der Zahnräder 14, 15 Druckmittel von einem Sauganschluß 31 zu einem Druckanschluß 32 gefördert. Gleichzeitig erfolgt im Druckmittel ein Druckaufbau. If the drive shaft 17 is rotated by a drive motor (not shown), pressure medium is conveyed from a suction connection 31 to a pressure connection 32 in the interdental spaces of the gears 14 , 15 . At the same time, pressure builds up in the pressure medium.
Aus dem Druckniveau im Druckmittel resultieren hydraulische Kräfte auf die Lagerelemente 19, 20.Hydraulic forces on the bearing elements 19 , 20 result from the pressure level in the pressure medium.
Eine erste Kraftwirkung auf die Lagerelemente 19, 20 ergibt sich aus den druckseitigen Zahnkammern des Zahnradpaars 13. Die Resultierende dieser Kraftwirkung ist vom Zahnradpaar 13 weg gerichtet und greift an einem Punkt der Lagerelemente 19, 20 an, der sich auf der Symmetrielinie zwischen den beiden Bohrungen 22, 23 befindet und zum Druckanschluß 32 der Zahnradmaschine 10 hin versetzt liegt. Da die Lagerelemente 19, 20 in axialer Richtung durch die Schweißung 26 mit dem Gehäuse 11 der Zahnradmaschine 10 fest verbunden sind und in radialer Richtung von der Innenwand der Ausnehmung 12 abgestützt werden, bewirkt diese erste Kraftwirkung ein Stauchen der Lagerelemente 19, 20.A first force effect on the bearing elements 19 , 20 results from the pressure-side tooth chambers of the gear pair 13 . The resultant of this force effect is directed away from the gear pair 13 and engages at a point of the bearing elements 19 , 20 which is located on the line of symmetry between the two bores 22 , 23 and is offset towards the pressure connection 32 of the gear machine 10 . Since the bearing elements 19 , 20 are firmly connected in the axial direction by the weld 26 to the housing 11 of the gear machine 10 and are supported in the radial direction by the inner wall of the recess 12 , this first force effect causes the bearing elements 19 , 20 to compress.
Eine zweite Kraftwirkung auf die Lagerelemente 19, 20 ergibt sich aus dem Druckniveau des Druckmittels, das sich im Hohlraum 36, der mit dem Druckanschluß 32 der Zahnradmaschine 10 zusammenwirkt, befindet. Die Resultierende dieser zweiten Kraftwirkung ist entgegegesetzt zur Resultierenden der ersten Kraftwirkung gerichtet. Auf Grund der größer dimensionierten, mit Druckmittel beaufschlagten Fläche ist die zweite Resultierende um etwa 3% größer als die erste Resultierende.A second force effect on the bearing elements 19 , 20 results from the pressure level of the pressure medium, which is located in the cavity 36 , which cooperates with the pressure connection 32 of the gear machine 10 . The resultant of this second action of force is opposed to the resultant of the first action of force. Due to the larger dimensioned area, the second resultant is about 3% larger than the first resultant.
Für die Lagerelemente 19, 20 ergibt sich demnach eine elastische Dehnung in Richtung des Zahnradpaars 13.For the bearing elements 19 , 20 there is therefore an elastic expansion in the direction of the gear pair 13 .
Das zwischen dem Zahnradpaar 13 und den Lagerelementen 19, 20 erforderliche axiale Laufspiel wird dadurch minimiert, was zu einer besseren axialen Abdichtung der mit Druckmittel gefüllten Zahnkammern führt. Dies wirkt sich in einem höheren volumetrischen Wirkungsgrad der Zahnradmaschine 10 aus.The axial clearance required between the gear pair 13 and the bearing elements 19 , 20 is thereby minimized, which leads to better axial sealing of the tooth chambers filled with pressure medium. This results in a higher volumetric efficiency of the gear machine 10 .
Zur Vermeidung von unerwünschten Kippmomenten auf die Lagerelemente 19, 20 müssen die Resultierenden der beiden Kraftwirkungen auf einer gemeinsamen Wirkungslinie liegen. In order to avoid undesired tilting moments on the bearing elements 19 , 20 , the resultants of the two force effects must lie on a common line of action.
Da der Angriffspunkt der ersten Resultierenden, wie bereits erwähnt, zum Druckanschluß 32 hin versetzt ist, muß auch der Angriffspunkt der zweiten Resultierenden entsprechend versetzt liegen. Dies wird durch eine asymmetrische Ausgestaltung des Hohlraums 36 erreicht. Dazu werden die im Hohlraum 36 ausgebildeten Wandungen 51, 52 um die Bohrungen 22, 23 in Umfangsrichtung unterschiedlich breit ausgeführt.Since, as already mentioned, the point of application of the first resultant is offset toward the pressure connection 32 , the point of application of the second resultant must also be offset accordingly. This is achieved by an asymmetrical configuration of the cavity 36 . For this purpose, the walls 51 , 52 formed in the cavity 36 around the bores 22 , 23 are of different widths in the circumferential direction.
Auf Grund des erforderlichen Laufspiels zwischen dem Zahnradpaar 13 und den Lagerelementen 19, 20 kann eine geringe Druckmittelleckage aus den Zahnkammern nicht gänzlich vermieden werden. Diese Leckage wird über den Hohlraum 37 zum damit verbundenen Sauganschluß 31 der Zahnradmaschine 10 abgeführt.Due to the required running play between the gear pair 13 and the bearing elements 19 , 20 , a slight pressure medium leakage from the tooth chambers cannot be completely avoided. This leakage is discharged via the cavity 37 to the suction connection 31 of the gear machine 10 connected to it.
Um eine Druckmittelleckage nach außen sicher auszuschließen sind zusätzlich die von den Bohrungen 22, 23, den Abdeckscheiben 24 und den Wellenenden der Antriebs- bzw. Lagerwelle 17, 18 begrenzten Räume mit dem Sauganschluß 31 der Zahnradmaschine 10 verbunden.In order to reliably rule out pressure medium leakage to the outside, the spaces delimited by the bores 22 , 23 , the cover disks 24 and the shaft ends of the drive or bearing shaft 17 , 18 are additionally connected to the suction connection 31 of the gear machine 10 .
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- 1995-08-04 DE DE1995128631 patent/DE19528631C2/en not_active Expired - Fee Related
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