DE2625129A1

DE2625129A1 - Zahnradmaschine (pumpe oder motor)

Info

Publication number: DE2625129A1
Application number: DE19762625129
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Vlemmings
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FR2353728B3; FR2353728A1

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Zahnradmaschine kann es unter bestimmten Betriebsbedinungen passiren, z. B. beim Reversieren, daß der metallische Kontakt zwischen den Lagerkörpern und der Gehäusewand, welcher durch die auf die Zahnräder wirkenden hydraulischen Kräfte erzeugt wird, unterbrochen wird. Dadurch werden die Kräfte, welche die Lagerkörper dichtend an die Zahnradseitenflächen drücken, zu gering, so daß die an den Zahnrädern herrschende hydraulische Kraft die Lagerkörper um einen geringen Betrag axial nach aussen zu den Gehäusedeckeln hin verschiebt. Dadurch entsteht ein Leckspalt von der Hochdruck zur Niederdruckseite, was zu Wirkungsgradverschlechterung der Maschine führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Lagerkörper stets in dichtender Berührung oder Fast-Berührung mit den Zahnrädern bleiben, so daß sich kein oder nur ein sehr kleiner Leckspalt zwischen der Hoch- und Niederdruckseite ausbilden kann. Hierdurch bleibt der Wirkungsgrad der Maschine auch in kritischen Betriebs zuständen gut. Ein solcher kritischer Betriebszustand tritt insbesondere beim Reversieren der Zahnradmaschine auf.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar-.gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

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Es zeigen Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen reversierbaren Zahnradmotor, Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1, Figur 3 einen Schnitt längs III-III nach Figur 1.

Beschreibung der Erfindung

Der Zahnradmotor nach Fig. 1 hat ein Gehäusemittelteil 10 mit einem durchgehenden Innenraum 11, der durch zwei sich überscheidende Bohrungen 12, 13 gebildet ist, so daß er die Querschnittsform einer Acht erhält. Das Gehäusemittelteil ist beidseitig durch Deckel 14, 15 verschlossen. In der Bohrung 12 sind einander gegenüberliegend zwei Lagerkörper 16, 17 angeordnet, die in ihren Lagerbuchsen 18, 19 die Wellenzapfen 20, 21 eines Zahnrads 22 aufnehmen. Der Wellenzapfen 21 hat einen Fortsatz .23» der durch eine Bohrung 24 des Deckels 15 nach außen dringt und zur Abnahme des von der Maschine erzeugten Drehmoments dient.

In der Bohrung 13 sind ebenfalls zwei Lagerkörper 25, 26 angeordnet, die in ihren Lagerbuchsen 27, 28 die Wellenzapfen 29, 30 eines Zahnrads 31 aufnehmen, das mit dem Zahnrad 22 im Ausseneingriff kämmt. Wie die Figur 2 zeigt, besitzen die Lagerkörper 16, 25 Abflachungen 34, 35> mit denen sie aneinander liegen. Dasselbe ist bei den Lagerkörpern 17, 26 der Fall. An den Lagerkörpern l6, 25 ist in Richtung der Räderzentralen A,-A„ jeweils eine zylindrische Ausnehmung 36, 37 mit demselben Durchmesser und in derselben Achsrichtung ineinander übergehend, ausgebildet. An der Berührungsstelle ist eine erweiterte Ausnehmung 38 ausgebildet, in welcher ein Stützring 39 und ein Dichtring 40 angeordnet sind, welche den durch die Ausnehmungen 36, 37 gebildeten Druckraum 4l nach außen zum Spalt hin abdichten. An den beiden Lagerkörpern 17, 26 ist genau dieselbe Vorkehrung getroffen, wodurch ein Druckraum 42 gebildet ist. Weitere Bezeichnungen sind hier nicht notwendig.

In den Gehäuseinnenraum 11 dringen in Höhe der Zahnräder und

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in derselben Achsrichtung verlaufend von entgegengesetzten Seiten des Gehäuses zwei Bohrungen 43, 44 ein, welche zum Zuführen und Abführen des Druckmittels dienen. Diese Bohrungen sind in
Figur 1 strichpunktiert eingetragen. Wie die Figur 2 weiterhin zeigt, ist zwischen den aneinanderstoßenden Stellen der Lagerkörper und der Gehäusewand an beiden Seite eine im Querschnitt etwa dreieckförmige Ausnehmung ausgebildet, welche auf der der Bohrung 43 zugewandten Seite die Bezeichnung 45 trägt, diejenige, die der Bohrung 44 zugewandt ist, hat die Bezeichnung 46. Diese Ausnehmungen erstrecken sich an beiden Lagerkörpern über deren gesamte Höhe.

Von der Ausnehmung 36 zwischen den Lagerkörpern 16, 25 geht eine Bohrung 47 aus, welche in einen geknickten Kanal 48 mit kleinerem Durchmesser übergeht, welcher in die Ausnehmung 46 mündet. Bohrung 47 und Kanal 48 verlaufen im Lagerkörper l6. Am übergang von der Bohrung 47 zum im Durchmesser kleineren Kanal 48
ist eine Schulter 49 gebildet, an der durch die Kraft einer Feder 50 eine Kugel 51 anliegt.

Von der Ausnehmung 37 am Lagerkörper 25 geht eine Bohrung 52
aus, welche in derselben Achsrichtung verläuft wie die Bohrung 47· Die Bohrung 42 geht ebenfalls in einen geknickten Kanal 53 über, der einen kleineren Durchmesser aufweist als die Bohrung 52 und in die Ausnehmung 45 mündet. An der Übergangsstelle von der Bohrung 52 zum Kanal 53 ist eine Schulter 54 gebildet, auf der durch die Wirkung der Feder 50 eine Kugel 55 anliegt. Die
Bohrung 52 und der Kanal 53 verlaufen im Lagerkörper 25. Genau dieselbe Vorrichtung ist an den Lagerkörpern 17, 26 bezüglich
des Druckfelds 42 getroffen. Hierfür sind keine Bezeichnungen
vorgesehen.

In jedem Lagerkörper verläuft, ausgehend von den Druckseiten an den Zahnrädern, eine parallel zu den Zahnradwellen verlaufende

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Bohrung 58 bis 61 , welche Bohrungen in Nuten 62 bis 65 an den den Zahnrädern abgewandten Stirnseiten der Lagerkörper münden. In diesen Nuten liegen Dichtkörper 66 bis 69. Durch diese Nuten und Dichtkörper werden sogenannte Axialdruckfelder gebildet, in denen Hochdruck herrscht, welcher über die Bohrungen 58 bis 61 zugeleitet werden. Durch die Axialdruckfelder werden die Lagerkörper 16, 17, 25, 26 gegen die Zahnradseitenflächen gedrückt. Die Axialdruckfelder sind in Figur 3 dargestellt. Zu deren Beaufschlagung dienen noch Axialnuten 70 - 73 am Außenumfang der Lagerkörper, über welche Druckmittel auf die Rückseiten der Lagerkörper gelangen kann. Solche Druckfelder sind allgemein bekannt .

Es sei angenommen, daß die Zahnradmaschine als Hydromotor arbeitet. Unter Hochdruck stehendes Druckmittel wird an der Bohrung kk zugeleitet. Es versetzt die Zahnräder in Rotation entsprechend der Pfeilrichtung, und das entspannte Druckmittel fließt über die Bohrung ^3 drucklos ab. Durch die Flüssigkeitskräfte wird auf die Zahnräder und die Lagerkörper eine Kraft ausgeübt, welche durch die Pfeile P gekennzeichnet ist. Diese Kraft bringt die Lagerkörper in metallische Berührung mit der Gehäusewand. Zusammen mit der Kraft aus den Axialdruckfeldern ist dafür gesorgt, daß die Lagerkörper in dichtende Berührung mit den Zahnradseitenflächen kommen. Gegen ein axiales Verschieben der Lagerkörper zu den Deckeln hin infolge der Flüssigkeitskräfte trägt auch die Reibungskraft durch die metallische Berührung der Lagerkörper im Innenraum des Gehäuses bei.

Beim Reversieren des Hydromotors - also dann, wenn die Hoehdruekseite wechselt - v/erden die Axialdruckfelder momentan abgebaut und die Kraft P wird Null. Sind keine besonderen Vorkehrungen getroffen, dann haben die Lagerkörper keine metallische Berührung mit der Gehäusewand, so daß es keine axiale Reibungskraft gibt. Beim Wiederanfahren werden die Lagerkörper dann in axialer Richtung von den Zahnradseitenflächen abgehoben, wodurch

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ein Leckspalt zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite entsteht, über den Druckmittel drucklos von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite abfließt. Dies hat zum Teil beträchtliche Wirkungsgradverluste zur Folge.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Druckfelder 4l, 42 wird dieser Nachteil behoben. Angenommen, unter Hochdruck stehendes Druckmittel fließt wieder über die Bohrung 44 zu. Es geschieht dasselbe wie oben beschrieben. Außerdem dringt über den Kanal 48 und die sich von der Schulter 49 abhebende Kugel 51 Druckmittel von der Hochdruckseite über die Bohrung 47 in den Druckraum 41 ein. Die Kugel 55 wird durch den im Druckraum herrschenden Druck auf den Sitz 54 gedrückt. Im Druckraum 4l herrscht nun ebenfalls der Druck.auf der Hochdruckseite. Dadurch entsteht eine durch die Pfeile K gekennzeichnetes Kraft, welche die Lagerkörper in Richtung der Räderzentralen A.-A„ nach außen drückt und zusätzlich zur Kraft P in metallischen Kontakt mit dem Gehäuseinnenraum bringt. Wird der Hochdruck in der Bohrung 44 geringer, so wird die Lagerlast P kleiner, jedoch die Kraft K bleibt dieselbe, da nun auch die Kugel 51 durch den im Druckraum herrschenden Druck auf den Sitz 49 gepreßt wird. Damit wird erreicht, daß die Lagerkörper auch " dann, wenn die Kraft P kleiner oder gar ganz abgebaut wird, in metallischer Berührung mit dem Innenraum des Gehäuses bleibt. Die dadurch ausgeübte Reibungskraft verhindert, daß die Lagerkörper in axialer Richtung, d. h..von den Zahnrädern weg zu den Deckeln hin verschoben werden können. Ein vollständiger Druckabbau findet zum Beispiel dann statt, wenn der Hydromotor reversiert wird, d. h. dann, wenn an der Bohrung 43 Druckmittel unter hohen Druck zugeführt wird. Unter hohem Druck stehendes Druckmittel dringt nun über den Kanal 53 und die Bohrung 52 in den Druckraum 4l ein. Bei druckloser Maschine liegen die Lagerkörper also in den Punkten B. und Bp in Richtung der Räderzentralen am Innenraum des Gehäuses an. Baut sich Druck in der Bohrung 44 auf, so wandert infolge der nun

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entstehenden Lagerlast P der Berührungspunkt etwa nach C , C Beim Reversieren baut sich der Druck ab, der Berührungspunkt der Lagerkörper wandert-wieder zu den Punkten B. und B_?. Wird unter Hochdruck stehendes Druckmittel der Bohrung 43 zugeführt, so wandert der Berührungspunkt von B., B_? und der wieder entstehenden Lagerkraft etwa nach E., Ep. Die Kraft K ist immer vorhanden. Sie gewährleistet, daß die Lagerkörper bei Reversierbetrieb immer metallischen Kontakt mit dem Innenraum haben und daß sich die Lagerkörper dadurch nie in axialer Richtung von den Zahnradseitenflächen weg verschieben können. Wie weiter oben schon erwähnt, reicht hierfür die Kraft aus den Axialdruckfeldern nicht immer aus. Eine volumetrische Verschlechterung der Maschine bei Reversierbetrieb tritt nicht ein. Die beschriebene Einrichtung ist sowohl bei Pumpen wie auch bei Hydromotoren anwendbar. Es ist hierbei gleichgültig, ob die Maschine reversierbar ist oder nicht. Der kritische Betriebszustand tritt auch dann ein, wenn der Flüssigkeitsdruck sinkt oder Null wird.

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Leerseite

Claims

. 2 2 :■ ·' Ansprüche

1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, die in im Gehäuse angeordneten buchsenförmigen Lagerkörpern gelagert sind, die mit Plachseiten aneinanderliegen und durch auf ihre außenliegenden Stirnseiten einwirkende hydraulisch beaufschlagte Axialdruckfelder dichtend gegen die Zahnradseitenflächen gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich berührenden Flachseiten (34, 35) der Lagerkörper (16, 17; 25, 26) jeweils mindestens ein Radialdruckfeld. (41, 42) angeordnet ist, das von der Hochdruckseite (43, 44) der Maschine her beaufschlagt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1 für beide Drehrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialdruckfeld (4l, 42) von der jeweiligen Hochdruckseite (43 oder 44) her beaufschlagt ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialdruckfeld (41) über Kanäle (47, 48; 52, 53) in den Lagerkörpern mit der Hochdruckseite verbunden ist, insbesondere über eine Ausnehmung (45_a 46) zwischen den Lagerkörpern und dem Gehäuse im Bereich der Mündung der Hochdruckbohrung.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfeld über ein federbelastetes Rückschlagventil (51> 55) gegen die jeweilige Niederdruckseite abgesperrt ist,

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