DE19613833B4 - Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe - Google Patents

Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe Download PDF

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Bosch Rexroth AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/101Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with a crescent-shaped filler element, located between the inner and outer intermeshing members

Abstract

Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse (10), mit einem um eine erste Zahnradachse (31) drehbaren außenverzahnten Ritzel (30), mit einem um eine zweite Zahnradachse (33) drehbaren, mit dem Ritzel (30) kämmenden innenverzahnten Hohlrad (32), das mit dem Ritzel (30) einen sichelförmigen Arbeitsraum (35) einschließt, mit einem etwa halbsichelförmigen, in dem Arbeitsraum (35) zwischen Ritzel (30) und Hohlrad (31) angeordneten Füllstück (36), dessen spitzes Ende sich auf einer ersten Seite einer durch die beiden Zahnradachsen (31, 33) aufgespannten Mittelebene (34) befindet, und mit einem eine Achse (51) aufweisenden Anschlagstift (38), an dem das Füllstück (36) mit seinem breiten Ende anliegt und der in einer solchen Position angeordnet ist, daß sich seine Achse (51) auf der zweiten Seite der Mittelebene (34) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) in den beiden das Füllstück (36) und die Zahnräder (30, 32) seitlich überragenden Abschnitten (39) einen Querschnitt besitzt, dessen Kontur zumindest teilweise auf einem...

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Innenzahnradmaschine, die als Hydropumpe oder als Hydromotor eingesetzt werden kann, in erster Linie jedoch als Innenzahnradpumpe verwendet wird und die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • Bei aus der DE 43 22 239 A1 oder aus dem Prospekt G 1209 4.91 2000 der Firma J. M. Voith GmbH, Heidenheim, bekannten Innenzahnradpumpen befinden sich in einem Hohlraum eines Gehäuses ein außenverzahntes Ritzel, das um eine erste Zahnradachse drehbar ist, und ein um eine zweite Zahnradachse drehbares, mit dem Kitzel kämmendes innenverzahntes Hohlrad. Ritzel und Hohlrad schließen einen sichelförmigen Arbeitsraum oder Freiraum ein, in dem ein Saugbereich und ein Druckbereich durch ein etwa halbsichelförmiges, zwischen den Zahnkränzen von Ritzel und Hohlrad angeordnetes Füllstück voneinander getrennt sind. Das spitze Ende des Füllstücks ragt in den Druckbereich hinein und befindet sich auf einer ersten Seite einer durch die beiden Achsen von Ritzel und Hohlrad aufgespannten Mittelebene. Gegen einen im Druckbereich herrschenden hydraulischen Druck wird das Füllstück von einem eine Achse, insbesondere eine Drehachse aufweisenden Anschlagstift abgestützt, an dem das Füllstück mit seinem breiten Ende anliegt.
  • Bei den in der DE 43 22 239 A1 oder in dem Prospekt gezeigten Innenzahnradpumpen liegt die Achse des Anschlagstifts entweder in der Mittelebene oder ist aus der Mittelebene zur ersten Seite hin versetzt. Das Füllstück befindet sich ganz auf der ersten Seite der Mittelebene. Man hat üblicherweise bisher den bis auf eine Abflachung, die vom Füllstück beaufschlagt wird, kreiszylindrischen Anschlagstift deshalb so angeordnet, daß eine Achse in der Mittelebene liegt, weil dort die Breite des sichelförmigen Freiraums zwischen Ritzel und Hohlrad maximal ist und des halb auch der Durchmesser des Anschlagstifts maximal sein kann. Dies wiederum bringt, wenn man einen bestimmten Querschnitt des Anschlagstifts vorgibt, auch eine große Breite der Abflachung des Anschlagstifts mit sich, so daß das Füllstück gut abstützbar ist.
  • Bei den bekannten Innenzahnradpumpen ist der sichelförmige Freiraum zwischen den beiden Zahnrädern so breit, daß das Füllstück, insbesondere auch wenn es mehrteilig ausgebildet ist und einen am einen Zahnrad anliegenden Segmentträger und ein am anderen Zahnrad anliegendes Dichtsegment aufweist, so stabil gebaut werden kann, daß es den während des Betriebs auftretenden Belastungen standhält. Insbesondere ist die Materialstärke im Bereich einer oder mehrerer im Segmentträger axial verlaufender und zum Dichtsegment hin offener Nuten des Segmentträgers, in die Dichtelemente aufgenommen sind, noch groß genug, um einen Bruch des Segmentträgers weitgehend auszuschließen.
  • Grundsätzlich kann man das Förder- bzw. Schluckvolumen einer Innenzahnradmaschine dadurch vergrößern, daß man den Kopfkreisdurchmesser des Ritzels größer und/oder den Kopfkreisdurchmesser des Hohlrads kleiner macht. Jede der Möglichkeiten bringt es mit sich, daß der sichelförmige Freiraum zwischen den beiden Zahnrädern und somit der Einbauraum für das Füllstück und den Anschlagstift schmäler wird.
  • Aus der DE 39 16 155 A1 ist eine Innenzahnradmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Dabei ist der Anschlagstift für das Füllstück in einer solchen Position angeordnet ist, daß sich seine Achse auf der zweiten Seite der Mittelebene befindet. Dadurch, daß der Anschlagstift aus der Mittelebene heraus auf deren zweite Seite versetzt ist, wandert das Füllstück in Richtung größerer Keilstärke des sichelförmigen Freiraums, was vor allem in einem größeren Abstand von der Mittelebene eine wesentlich größere Materialstärke am Füllstück zuläßt. Auf diese Weise kann das Füllstück so stabil gestaltet werden, daß es auch bei einem im Sinne eines großen För der- bzw. Schluckvolumens verkleinerten sichelförmigen Freiraum den im Betrieb auftretenden Belastungen standhält. Die Schwachstelle der aus der DE 39 16 155 A1 bekannten Innenzahnradmaschine liegt nun allerdings im Anschlagstift. Dieser ist als Kreiszylinder ausgebildet und nur einseitig im Gehäuse abgestützt. Weil er mit seiner Achse nicht mehr in der Mittelebene liegt, in der der Abstand zwischen den Zahnrädern am größten ist, ist der Durchmesser des Anschlagstifts nicht optimal groß.
  • Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung das Ziel zugrunde, eine Innenzahnradmaschine zu schaffen, die bei einem großen Förder- bzw. Schluckvolumen auch zum Betrieb bei hohen Drücken geeignet ist.
  • Dieses Ziel wird bei einer Innenzahnradmaschine, insbesondere eine Innenzahnradpumpe, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der Anschlagstift in den beiden das Füllstück und die Zahnräder seitlich überragenden Abschnitten einen Querschnitt besitzt, dessen Kontur zumindest teilweise auf einem Kreis mit einem die Achse des Anschlagstifts festlegenden Mittelpunkt und ansonsten innerhalb des Kreises liegt, und daß der Anschlagstift innerhalb der axialen Ausdehnung der Zahnräder auf der dem Füllstück abgewandten Seite eine, in Achsrichtung betrachtet, über den Kreis hinausgehende Verstärkung aufweist. Der besagte, an sich aus der DE 43 22 239 A1 bekannte Querschnitt in den seitlichen Abschniten ist schon deshalb günstig, weil die entsprechende Aussparung im Gehäuse der Innenzahnradmaschine dann auf einfache Weise als Bohrung hergestellt werden kann. Zum anderen ermöglicht ein solcher Querschnitt eine drehbare Lagerung des Anschlagstiftes, so daß sich der Segmentträger und das Dichtsegment des Füllstücks, die sich an einer Abflachung des Anschlagstifts abstützen, gut an die Bewegung von Ritzel und Hohlrad anpassen können. Durch die Verstärkung innerhalb der axialen Ausdehnung der Zahnräder hält der Füllstückstift auch großen Belastungen stand.
  • Wie diese Verstärkung zweckmäßigerweise ausgebildet wird, kann man den Unteransprüchen 2 bis 5 entnehmen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine kann man den Unteransprüchen 6 bis 16 entnehmen.
  • Nachdem nun der Anschlagstift nicht durchgehend ein mit einer Abflachung versehener Kreiszylinder ist und an seinen seitlich über die Zahnräder vorstehenden Abschnitten bearbeitet werden muß, bedeutet es keinen zusätzlichen Aufwand, wenn gemäß Patentanspruch 6 eine außerhalb der Achse befindliche Abflachung des Anschlagstifts, an der das Füllstück anliegt, in Richtung auf zumindest eines der Zahnräder hin über den weiter oben definierten Kreis, also über den in den vorstehenden Abschnitten des Anschlagstifts vorhandenen Querschnitt hinausgeht und dadurch die Abstützfläche für das Füllstück bzw. dessen Segmentträger oder Dichtsegment vergrößert ist.
  • Ist der Anschlagstift drehbar gelagert, so besteht aufgrund der Verstärkung die Gefahr, daß der Anschlagstift mit den Zahnkränzen der Zahnräder kollidiert. Um dies sicher zu vermeiden, ist gemäß Patentanspruch 7 das Verdrehspiel des Anschlagstifts derart begrenzt, daß der Anschlagstift im Abstand zu den Zahnrädern verbleibt. Das Verdrehspiel wird vorteilhafterweise mit Hilfe der Verstärkung begrenzt, von der dazu ein für diese Funktion gehäusefester Anschlag beaufschlagbar ist. Insbesondere geht die Verstärkung axial über die Zahnräder hinaus und ragt in eine gehäusefeste Aussparung hinein. Ist seitlich der Zahnräder eine an die Stirnseiten der Zahnräder andrückbare Axialscheibe vorhanden, so wird die Aussparung bevorzugt in dieser Axialscheibe ausgebildet.
  • Im Betrieb wird die Axialscheibe aufgrund vorhandener Reibung von den Zahnrädern mit einer gewissen Kraft gegen den Anschlagstift gedrückt. Die Anlageflächen an Anschlagstift und Axialscheibe werden vorteilhafterweise gemäß den Patentansprüchen 11 und 12 ausgebildet. Es ist dann das gewünschte Verdrehspiel des Anschlagstifts gewährleistet, wobei die Lage der Axialscheibe unabhängig von der Drehposition des Anschlagstifts ist. Insbesondere besitzt der Außenkonturabschnitt des Anschlagstifts eine kreiszylindrische Krümmung mit einer mit der Achse des Anschlagstifts zusammenfallenden Achse, während die Krümmung des Randabschnitts der Aussparung in der Axialscheibe geringer ist. Die Axialscheibe liegt dann unabhängig von der Drehposition des Anschlagstifts an diesem immer mit derselben definierten Stelle an. Außerdem ist die Krümmung beider Abschnitte und damit auch die Flächenpressung geringer als in einem Fall, in dem der Randabschnitt eine kreiszylindrische Krümmung mit einer mit der Achse des Anschlagstifts zusammenfallenden Achse besitzt und die Krümmung des Außenkonturabschnitts stärker ist.
  • Gemäß Patentanspruch 13 der Anschlagstift bevorzugt soweit gegen die Mittelebene versetzt, daß das Füllstück mindestens bis zur Mittelebene reicht.
  • Damit das Füllstück bei Inbetriebnahme der Innenzahnradmaschine eine definierte Position einnimmt und am Anschlagstift anliegt, wird es durch eine Feder an den Anschlagstift gedrückt. Es besitzt dazu nahe am breiten Ende einen in Richtung der Zahnradachsen verlaufenden Durchgang, durch den eine aus dem Füllstück herausragende, sich außerhalb des Füllstücks gehäusefest abstützende und das Füllstück gegen den Anschlagstift belastende Biegefeder gesteckt ist. Günstig ist es nun, wenn gemäß Patentanspruch 14 das Füllstück bis auf die zweite Seite der Mittelebene reicht und sich der Durchgang für die Biegefeder in der Mittelebene befindet. Somit kann das Füllstück gerade im Bereich des Durchgangs für die Biegefeder eine große Breite haben, so daß bei ausreichender Stabilität der Durchgang so groß gemacht werden kann, daß er die Verbiegung der Biegefeder nicht behindert.
  • Bei Innenzahnradmaschinen, die in hydraulischen Anlagen eingesetzt werden, ist, wie schon angedeutet, das Füllstück meist mehrteilig aufgebaut und besitzt ein an das eine Zahnrad andrückbares Dichtsegment und einen an das andere Zahnrad andrückbaren Segmentträger, der mindestens eine zum Dichtsegment hin offene und in Richtung der Zahnradachsen verlaufende Nut besitzt, von der ein den Spalt zwischen Dichtsegement und Segmentträger abdichtendes Dichtelement aufgenommen ist. Insbesondere bei Innenzahnradmaschinen mit einem derartigen Füllstück ist die Erfindung mit großen Vorteilen anwendbar, da mit dem Füllstück auch die Nut bzw. die Nuten für die Dichtelemente in Richtung auf die Mittelebene zu wandern und somit auch im Bereich der Nuten die Materialstärke des Segmentträgers genügend groß sein kann.
  • Ist bei einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe gegenüber einer in der Baugröße vergleichbaren bekannten Innenzahnradpumpe der Kopfkreisdurchmesser des Ritzels vergrößert und/oder der Kopfkreisdurchmesser des Hohlrads verkleinert, so werden Störungen im Eingriff der beiden Zahnräder sicher vermieden, wenn die Zähnezahlen der beiden Zahnräder gegenüber den Zähnezahlen bei den bekannten Innanzahnradpumpen vermindert ist, bei denen das Ritzel dreizehn und das Hohlrad neunzehn bzw. zwanzig Zähne aufweisen. Insbesondere besitzen bei einer erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine gemäß Patentanspruch 16 das Ritzel zwölf und das Hohlrad achtzehn Zähne.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist in den Zeichnungen dargestellt. Außerdem ist in einer schematischen Gegenüberstellung das gezeigte Ausführungsbeispiel mit einer bekannten Innenzahnradpumpe gleicher Baugröße verglichen.
  • Es zeigen
  • 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel in verschiedenen durch die Schnittlinie I-I aus 2 angedeuteten Ebenen,
  • 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus 1,
  • 3 eine Vergrößerung eines Aussschnitts aus 2,
  • 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV aus 2,
  • 5 eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels ohne Gehäuse,
  • 6 in einer Darstellung gemäß 5 eine bekannte Innenzahnradpumpe und
  • 7 ein Teil des Füllstücks in einer Form, die es in einer Innenzahnradpumpe mit den Zahnrädern gemäß 5 hätte, wenn die Position des Anschlagstifts aus 6 übernommen würde.
  • Die in den 1 bis 4 dargestellte Innenzahnradpumpe besitzt ein Gehäuse 10, das ein ringförmiges Mittelteil 11, das eine Pumpenkammer 12 radial einschließt, ein erstes Seitenteil 13 und ein zweites Seitenteil 14 umfaßt. Die beiden Seitenteile 13 und 14 begrenzen die Pumpenkammer 12 in axialer Richtung. Durch jedes Seitenteil 13 und 14 geht ein nierenförmiger axialer Durchbruch 15 hindurch, der beim Zusammenbau mehrerer Einzelpumpen zu einer Mehrfachpumpenanordnung das Ansaugen von Hydrauliköl durch einen einzigen Saugkanal erlaubt, der vorzugsweise in einem zwischen zwei Einzelpumpen eingefügten Zwischengehäuse ausgebildet ist. Das Mittelteil 11 übergreift die beiden Seitenteile 13 und 14 im Bereich jeweils einer äußeren Eindrehung 16. Durch jedes Seitenteil 13 und 14 geht etwa mittig eine Bohrung 17 hindurch, in die jeweils ein Gleitlager 18 eingepreßt ist. In den beiden Gleitlagern ist eine Antriebswelle 19 der Pumpe gelagert. Als Teile des Gehäuses 10 können auch angesehen werden ein Befestigungsflansch 24, der auf das Seitenteil 13, und ein Deckel 25, der auf das Seitenteil 14 aufgesetzt ist. Die Antriebswelle 19 tritt durch eine zentrale Öffnung 26 im Befestigungsflansch 24 hindurch und ist außerhalb von diesem als Kupplungszapfen 27 gestaltet. Durch einen Dichtring 28, der in den Befestigungsflansch 24 eingesetzt ist und an der Antriebswelle 19 anliegt, ist der Durchtritt der Antriebswelle 19 durch den Befestigungsflansch 24 abgedichtet.
  • Ein außenverzahntes Ritzel 30 ist innerhalb der Pumpenkammer 12 auf der Antriebswelle 19 befestigt oder einstückig mit dieser hergestellt. Seine Zahnradachse 31 fällt mit der Achse der Antriebswelle 19 zusammen. Sein Zahnkranz besteht aus zwölf Zähnen. Es wird von einem mit achtzehn Zähnen versehenen innenverzahnten Hohlrad 32 umgeben, dessen Zahnradachse 33 parallel und exzentrisch zur Zahnradachse 31 des Ritzels 30 verläuft und mit der Zahnradachse 31 eine Mittelebene 34 aufspannt. Das Hohlrad 32 ist an seiner Außenseite im Mittelteil 11 des Gehäuses 10 drehbar gelagert. In einem Bereich beiseits der Mittelebene 34 kämmen die beiden Zahnräder 30 und 32 miteinander, zwischen denen im übrigen ein sichelförmiger Freiraum 35 gebildet ist.
  • Dieser Freiraum 35 ist durch ein etwa halbsichelförmiges Füllstück 36 in einen Saugbereich S und in einen Druckbereich P aufgeteilt. Das Füllstück 36 liegt an den Zähnen des Ritzels 30 und des Hohlrads 32 an und stützt sich an einer Abflachung 37 eines Anschlagstifts 38 ab, der den Freiraum 35 durchquert und mit zwei ebenfalls die Abflachung 37 aufweisenden, im übrigen jedoch kreiszylindrischen Lagerstummeln 39 in zwei miteinander fluchtende Sackbohrungen 40 der Seitenteile 13 und 14 beidseits der Pumpenkammer 12 drehbar gelagert ist. Die axiale Ausdehnung des Füllstücks 36 stimmt mit der axialen Ausdehnung der beiden Zahnräder 30 und 32 überein.
  • An um 90 Grad gegeneinander versetzten Stellen münden in die Pumpenkammer 12 ein Saugkanal 45 und ein Druckkanal 46, wobei der Durchmesser des Saugkanals größer als der Durchmesser des Druckkanals ist. Das Hohlrad 32 besitzt in jeder Zahnlücke zwei radial durch es hindurchgehende Fluiddurchlässe 47, durch die eine hydraulische Flüssigkeit vom Saugkanal 45 aus in den Freiraum 35 gelangen kann. In 2 ist der Übersichtlichkeit halber nur in einer einzigen Zahnlücke ein Fluiddurchlaß 47 eingezeichnet. Vom Saugkanal 45 gelangt hydraulische Flüssigkeit außerdem auch über die beiden Stirnseiten des Hohlrades 32 in den Freiraum 35. Im Betrieb wird das Ritzel, nach 2 betrachtet, im Uhrzeigersinn angetrieben. Auch das Hohlrad 32 dreht sich dann im Uhrzeigersinn. In den Zahnlücken befindliche hydraulische Flüssigkeit wandert mit den Zahnlücken am Füllstück 36 entlang und gelangt in den Druckbereich P, in dem die beiden Zahnkränze der beiden Zahnräder immer weiter ineinandergreifen. Die hydraulische Flüssigkeit wird durch die Fluiddurchlässe 47 des Hohlrades 32 hindurch in den Druckkanal 46 verdrängt.
  • Für einen hohen Wirkungsgrad der Pumpe ist eine gute axiale Abdichtung des Hochdruckbereichs P notwendig, der sich durch einen Bereich der Pumpenkammer 12 abgrenzen läßt, in dem sich das Füllstück 36 befindet und in dem im Anschluß an das Füllstück die beiden Zahnräder 30 und 32 allmählich immer weiter ineinandergreifen. Für eine gute axiale Abdichtung ist zwischen den Zahnrädern 30 und 32 und jedem Seitenteil 13 oder 14 eine Axialscheibe 48 angeordnet, die von einem zwischen ihr und dem entsprechenden Seitenteil bestehenden Druckfeld 49 axial gegen die Zahnräder 30 und 32 gedrückt wird. Ein Druckfeld 49 wird durch eine Ausnehmung im Seitenteil 13 bzw. 14 gebildet. Es hat eine halbsichelförmige Gestalt und erstreckt sich von einer von der Mittelebene 34 in Richtung auf den Druckbereich P hin beabstandeten Stelle bis knapp über die Mittelebene 34 im Bereich des maximalen Zahneingriffs zwischen den beiden Zahnrädern hinweg. Durch die jeweilige Axialscheibe 48 hindurch ist es mit dem Hochdruckbereich P der Pumpe verbunden. Jede Axialscheibe 48 umgibt eng die Antriebswelle 19 und den Anschlagstift 38 und ist dadurch in einer Ebene senkrecht zu den Zahnradachsen 31 und 33 in ihrer Lage weitgehend gesichert.
  • Der Querschnitt der Achsstummeln 39 des Anschlagstifts 38 ist in 3 gestrichtelt eingezeichnet. Man erkennt, daß die Außenkontur des Querschnitts der Lagerstummel 39 entsprechend der kreiszylindrischen Ausbildung der Lagerstummel 39 bis auf den Konturabschnitt, der durch die Abflachung 37 gebildet wird, auf einem Kreis 50 liegt. Die Krümmungsmittelpunkte aller Kreise 50 liegen auf der Achse 51 der Lagerstummel 39, die die Achse des Anschlagstifts 38 darstellt und um die der Anschlagstift begrenzt verdrehbar ist. Aus 2 wird nun deutlich, daß der Anschlagstift 38 so in dem Freiraum 35 angeordnet ist, daß sich seine Achse 51 nicht auf der ersten Seite der Mittelebene 34, auf der die Spitze des Füllstücks 36 und der Druckbereich P liegen, und auch nicht auf der Mittelebene 34, sondern auf der zweiten Seite der Mittelebene 34 befindet. Weil dort der sichelförmige Freiraum 35 schon schmäler als in der Mittelebene 34 ist, ist der Anschlagstift 38 innerhalb der axialen Ausdehnung der Zahnräder 30 und 32 auf der dem Füllstück 36 abgewandten Seite durch eine Verstärkung 52 über den Kreis 50 hinaus erweitert. Im besonders deutlich aus 3 ersichtlichen Querschnitt erkennt man, daß die Außenkontur der Verstärkung 52 im wesentlichen von zwei aufeinanderzulaufenden geraden Außenkonturabschnitten 53 und 54 sowie einem weiteren Außenkonturabschnitt 55 gebildet wird, der die einander nahen Enden der beiden Konturabschnitte 53 und 54 miteinander verbindet und konvex gekrümmt ist. Die beiden Außenkonturabschnitte 53 und 54 gehen tangential von dem Kreis 50 ab, verlaufen also nicht durch den Kreis 50 hindurch. Insbesondere geht der dem Ritzel 30 nahegerade Außenkonturabschnitt 54 von dem dem Kopfkreis 60 des Ritzels 30 nähesten Punkt des Kreises 50 ab. Aus 3 ist auch erkennbar, daß die Abflachung 37 dort, wo sie von dem Füllstück 36 beaufschlagbar ist, in Richtung auf das Hohlrad 32 zu über den Kreis 50 hinaus verbreitet ist und dadurch eine Zusatzfläche 56 gewonnen wird. Der Anschlagstift 38 ragt beidseitig über die Stirnseiten der Zahnräder 30 und 32 hinaus. Die Durchbrüche 62 in den Axialscheiben 48, durch die hindurch der Anschlagstift 38 in die Sackbohrungen 40 der Seitenteile 13 und 14 eintritt, sind so gestaltet, daß sie einerseits auch die Verstärkung 52 des Anschlagstifts 38 aufnehmen können und die gewünschte Verdrehbarkeit des Anschlagstifts ermöglichen, daß sie andererseits das Verdrehspiel des Anschlagstifts derart begrenzen, daß dieser nicht mit den Zahnkränzen von Ritzel und Hohlrad kollidieren kann, also immer einen Abstand von den in 3 eingezeichneten Kopfkreisen 60 und 61 hat.
  • Insbesondere ist der Außenkonturabschnitt 55 kreiszylindrisch gekrümmt. Seine Achse fällt mit der Achse 51 des Anschlagstifts 38 zusammen. Der dem Außenkonturabschnitt 55 gegenüberliegende Randabschnitt 57 ist ebenfalls kreiszylindrisch gekrümmt. Seine Krümmung ist jedoch geringer als die des Außenkonturabschnitts 55. Er berührt den Außenkonturabschnitt 55 also immer mit derselben Stelle unabhängig von der Drehposition des Anschlagstifts 38. Auch wird die Positon der Axialscheiben 48 durch ein Verdrehen des Anschlagstifts 38 nicht beeinflußt. Vielmehr werden die Axialscheiben 48 im Betrieb durch die Reibung zwischen ihnen und den Zahnrädern, die sich, nach 2 betrachtet, im Uhrzeigersinn drehen, mit ihrem Randabschnitt 57 gegen die Verstärkung 52 des Anschlagstifts 38 gedrückt und nehmen eine feste Position ein.
  • Für einen hohen Wirkungsgrad der Pumpe ist zwischen dem Füllstück 36 und den Zahnkränzen von Ritzel und Hohlrad eine gute Abdichtung notwendig. Deshalb ist das Füllstück 36 zweiteilig aus einem Segmentträger 65 und einem Dichtsegment 66 aufgebaut. Das Dichtsegment ist dem Hohlrad 32 benachbart und kann mit einer geringen Überschußkraft gegen die Zahnköpfe des Hohlrades 32 gedrückt werden. Außerdem wird das Dichtsegment im Betrieb der Pumpe hydraulisch auch gegen die Abflachung 37 des Anschlagstifts 38 gedrückt. Die Zusatzfläche 56 an der Abflachung 37 ermöglicht eine besonders großflächige Anlage des Dichtsegments. Der Segmentträger 65 wird an einer Innenseite an den Zahnkranz des Ritzels 30 gedrückt. Außerdem geht axial durch den Segmentträger 65 ein gestufte Bohrung 67 hindurch, deren Achse in der Mittelebene 34 liegt. Durch die gestufte Bohrung 67 ist eine Stabfeder 68 gesteckt, die beidseits über den Segmentträger 65 hinausragt, die Axialscheiben 48 in den Durchbrüchen 62 quert und in die Sackbohrungen 40 der Seitenteile 13 und 14 eintaucht. Die Stabfeder belastet den Segmentträger 65 in Richtung auf die Abflachung 37 des Anschlagstifts 38 zu.
  • Der Segmentträger 65 und das Dichtsegment 66 werden durch drei Blattfedern 69 auseinandergedrückt, die sich in drei axial verlaufenden und zum Dichtsegment 66 hin offenen Nuten 70 bzw. 71 des Segmentträgers 65 befinden. Die relativ flache Nut 70, die dem den Anschlagstift 38 entfernten Ende des Dichtsegments 66 gegenüberliegt, nimmt nur eine Blattfeder 69 auf. Die beiden anderen näher am Anschlagstift 38 befindlichen Nuten 71 sind tiefer als die Nut 70 und nehmen außer jeweils einer Blattfeder 69 noch eine Dichtrolle 72 auf, die von der jweiligen Blattfeder 69 gegen eine Wand der Nut 71, also gegen den Segmentträger 65, und gegen das Dichtsegment 66 gedrückt wird. Durch die beiden Dichtrollen 72 ist innerhalb des zwischen dem Segmentträger 65 und dem Dichtsegment 66 bestehenden Spalts ein gegen den Hochdruckbereich P und gegen den Niederdruckbereich S der Pumpe abgedichteter Druckraum entstanden, der mit einem Druck beaufschlagt werden soll, der etwa dem halben Betriebsdruck der Pumpe entspricht. Er ist deshalb über jeweils eine Einfräsung 73 in jeder Stirnseite des Dichtsegments mit einem Druckaufbaubereich am Zahnkranz des Hohlrades 32 verbunden, in dem etwa der halbe Betriebsdruck herrscht. Im Betrieb werden der Segmentträger 65 und das Dichtsegment 66 also außer von den Blattfedern 69 im Bereich vor der dem Anschlagstift 38 nähesten Dichtrolle 72 auch von einem hydraulischen Druck auseinandergedrückt. Dieser Druck entspricht zwischen den beiden Dichtrollen 72 einem Bruchteil des Betriebsdruckes, während er zwischen dem dem Anschlagstift 38 entfernten Ende des Dichtsegments 66 und der einen Dichtrolle 72 mit dem Betriebsdruck übereinstimmt.
  • Aus 6 ist die Lage eines Anschlagstifts 38 und eines zweigeteilten Füllstücks 36 bezüglich der Mittelebene 34 bei einer bekannten Innenzahnradpumpe ersichtlich. Deren Ritzel 30 besitzt dreizehn und deren Hohlrad zwanzig Zähne. Der sichelförmige, eng schraffierte Freiraum 35 ist relativ breit. Die Achse 51 des Anschlagstifts 38 liegt in der Mittelebene 34. Die sich daraus ergebende Position des Füllstücks 36 bringt an der dem Anschlagstift 38 entfernteren axial verlaufenden Nut 70 des Segmentträgers 65 einen Querschnitt X bestimmter Breite mit sich.
  • Aus 5 ist ersichtlich, daß durch eine Vergrößerung des Kopfkreises des Ritzels 30, die auch eine Verringerung des Abstandes zwischen den Zahnradachsen mit sich bringt, die Breite des sichelförmigen Freiraums 35 wesentlich kleiner wird. Würde man die Lage des Anschlagstifts 38 aus 6 beibehalten, so ergäbe sich ein Segmentträger 65 gemäß 7, bei dem der kritische Querschnitt X wesentlich kleiner als bei dem Segmentträger nach 6 wäre. Gemäß der Erfindung ist bei der Innenzahnradpumpe nach 5 der Anschlagstift 38 so angeordnet, daß sich seine Achse 51 saugseitig der Mittelebene 34 befindet.
  • Dementsprechend ist das Füllstück 36 in Richtung größerer Breite des sichelförmigen Freiraums 35, also in Richtung auf die Mittelebene 34 zu verschoben. Auf diese Weise können Segmentträger 65 und Dichtsegment 66 so stabil gemacht werden, daß sie den auftretenden Belastungen standhalten. Insbesondere wird im Bereich der vom Anschlagstift 38 weiter entfernten Nut 71 des Segmentträgers 65 ein ausreichender Querschnitt X erhalten. Auch im Bereich der Bohrung 67 ist der Segmentträger 65 ausreichend stabil.

Claims (16)

  1. Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse (10), mit einem um eine erste Zahnradachse (31) drehbaren außenverzahnten Ritzel (30), mit einem um eine zweite Zahnradachse (33) drehbaren, mit dem Ritzel (30) kämmenden innenverzahnten Hohlrad (32), das mit dem Ritzel (30) einen sichelförmigen Arbeitsraum (35) einschließt, mit einem etwa halbsichelförmigen, in dem Arbeitsraum (35) zwischen Ritzel (30) und Hohlrad (31) angeordneten Füllstück (36), dessen spitzes Ende sich auf einer ersten Seite einer durch die beiden Zahnradachsen (31, 33) aufgespannten Mittelebene (34) befindet, und mit einem eine Achse (51) aufweisenden Anschlagstift (38), an dem das Füllstück (36) mit seinem breiten Ende anliegt und der in einer solchen Position angeordnet ist, daß sich seine Achse (51) auf der zweiten Seite der Mittelebene (34) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) in den beiden das Füllstück (36) und die Zahnräder (30, 32) seitlich überragenden Abschnitten (39) einen Querschnitt besitzt, dessen Kontur zumindest teilweise auf einem Kreis (50) mit einem die Achse (51) des Anschlagstifts (38) festlegenden Mittelpunkt und ansonsten innerhalb des Kreises (50) liegt, und daß der Anschlagstift (38) innerhalb der axialen Ausdehnung der Zahnräder (30, 32) auf der dem Füllstück (36) abgewandten Seite eine, in Achsrichtung betrachtet, über den Kreis (50) hinausgehende Verstärkung (52) aufweist.
  2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) im Bereich der Verstärkung (52) einen Querschnitt mit zwei aufeinanderzulaufenden geraden Außenkonturabschnitten (53, 54) aufweist, zwischen deren einander nahen Enden sich ein weiterer Außenkontorabschnitt (55) erstreckt.
  3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Außenkonturabschnitt (55) konvex gekrümmt ist.
  4. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden geraden Außenkonturabschnitte (53, 54) außerhalb des Kreises verlaufen oder den Kreis (50) nur in einem Punkt berühren.
  5. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ritzel (30) nahe gerade Außenkonturabschnitt (54) die Richtung einer Tangente an den dem Kopfkreis (60) des Ritzels (30) nähesten Punkt des Kreises (50) hat.
  6. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine außerhalb der Achse (51) befindliche Abflachung (37) des Anschlagstifts (38), an der das Füllstück (36) anliegt, in Richtung auf zumindest eines der Zahnräder (32) hin über den Kreis (50) hinausgeht.
  7. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) mit dem das Füllstück (36) und die Zahnräder (30, 32) seitlich überragenden Abschnitt (39) drehbar gelagert ist, und daß das Verdrehspiel derart begrenzt ist, daß der Anschlagstift (38) im Abstand zu den Zahnrädern (30, 32) verbleibt.
  8. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Verdrehspiels von der Verstärkung (52) ein gehäusefester Anschlag (48) beaufschlagbar ist.
  9. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (52) axial über die Zahnräder (30, 32) hinausgeht und in eine gehäusefeste Aussparung (62) hineinragt und daß das Verdrehspiel durch Anschlagen der Verstärkung (52) an den Rand der Aussparung (62) begrenzt ist.
  10. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparung (62) in einer seitlich der Zahnräder (30, 32) angeordneten, an die Stirnseiten der Zahnräder (30, 32) andrückbaren Axialscheibe (48) befindet.
  11. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) im Bereich der Verstärkung (52) an der dem Füllstück (36) abgewandten Seite einen konvex gekrümmten Außenkonturabschnitt (55) aufweist, daß diesem Außenkonturabschnitt (55) ein konvex gekrümmter Randabschnitt (57) der Aussparung (62) gegenüberliegt, daß wenigstens einer der beiden Abschnitte (55, 57) kreiszylindrisch gekrümmt ist und der Krümmungsmittelpunkt auf der Achse (51) des Anschlagstifts (38) liegt und daß die beiden Abschnitte (55, 57) unter Beibehaltung der Position der Axialscheibe (48) aneinander entlang bewegbar sind.
  12. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkonturabschnitt (55) kreiszylindrisch gekrümmt ist und sein Krümmungsmittelpunkt auf der Achse (51) des Anschlagstifts (38) liegt und daß die Krümmung des Randabschnitts (57) geringer als die Krümmung des Außenkonturabschnitts (55) ist.
  13. Innenzahnradmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (38) soweit gegen die Mittelebene (34) versetzt ist, daß das Füllstück (36) mindestens bis zur Mittelebene (34) reicht.
  14. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (36) nahe am breiten Ende einen in Richtung der Zahnradachsen (31, 33) verlaufenden Durchgang (67) aufweist, durch den eine aus dem Füllstück (36) herausragende, sich außerhalb des Füllstücks (36) gehäusefest abstützende und das Füllstück (36) gegen den Anschlagstift (38) belastende Biegefeder (68) gesteckt ist, und daß das Füllstück (36) bis auf die zweite Seite der Mittelebene (34) reicht und sich der Durch gang (67) für die Biegefeder (68) in der Mittelebene (34) befindet.
  15. Innenzahnradmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, daß das Füllstück (36) mehrteilig aufgebaut ist und ein an das eine Zahnrad (32) andrückbares Dichtsegment (66) und einen an das andere Zahnrad (30) andrückbaren Segmentträger (65) aufweist, der mindestens eine zum Dichtsegment (66) hin offene und in Richtung der Zahnradachsen (31, 33) verlaufende Nut (71) besitzt, von der ein den Spalt zwischen Dichtsegment (66) und Segmentträger (65) abdichtendes Dichtelement (72) aufgenommen ist.
  16. Innenzahnradmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (30) weniger als dreizehn, insbesondere zwölf, und das Hohlrad (32) weniger als neunzehn, insbesondere achtzehn Zähne besitzt.
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