DE2934068A1 - Zahnrad-pruefvorrichtung - Google Patents

Description

ILLINOIS TOOL WORKS INC.

Zahnrad-Prüfvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Zahnrad-Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Gerotor-Zahnstators bzw. eines mit inneren Zähnen versehenen Zahnkranzes.

Hydraulische Vorrichtungen, d.h. zumindest im USA-Bereich als hydraulische Gerotor-Vorrichtungen bekannte Vorrichtungen, die eine Reihe von ausdehnbaren und verkleinerbaren

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Flüssigkeitskainmern aufweisen, die durch einen außenverzahnten Gerotor-Rotor gebildet werden, der in einen innenverzahnten Stator während relativer umfangsmäßiger und Rotationsbewegungen eingreift, werden extensiv verwendet. Die inneren Zähne des Stators sind dabei oft als zylindrisch geformte Walzen ausgebildet, die frei in Ausnehmungen des Stators rotieren können, während sie im Eingriff mit einem Zahn des Rotors sind, so daß die Hochdruckzone der hydraulischen Vorrichtung gegenüber der Niederdruckzone abgedichtet wird. Der außenverzahnte Rotor bzw. das Sternzahnrad besitzt einen Zahn weniger als der innenverzahnte Stator oder Zahnkranz. Das Sternzahnrad nimmt somit an einer hyperzykloidischen Bewegung teil, so daß die Achse des Sternzahnrades in einer Umlaufbahn um die Achse des innenverzahnten Zahnkranzes wandert.

Eine Maschine zum genauen Prüfen des außenverzahnten Rotors ist bereits entwickelt worden und in der US-Patentanmeldung 793 976 beschrieben worden, die auf den Namen Henry J. Flair angemeldet und auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Obgleich Vorrichtungsanschlaglehren denkbarerweise benutzt werden können, um festzustellen, ob ein innenverzahnter Stator innerhalb der erlaubten Toleranzen in einer Gerotor'vorrichtung liegt oder nicht, würden diese Lehren von begrenzter Brauchbarkeit und Genauigkeit sein, da sie nicht die Form des außenverzahnten Rotors hätten, und sie sind infolgedessen nicht geeignet zum Feststellen der Quellen irgendwelcher Interferenzfehler, die vorhanden sein können. Die Verwendung eines Kontrollzahnrades, das die Form eines Gerotor-Rotors hat, ist jedoch nicht möglich, da, wenn ein außenverzahnter Rotor in den innenverzahnten Stator einer sogenannten Gerotor Vorrichtung eingesetzt wird,

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das Überlappen bzw. Übergreifen derart ist, daß die Variation des Zentrum-Zentrum-Abstandes zwischen den Zentren des Rotors und des Stators nicht angezeigt werden kann.

Bisher war es dementsprechend üblich, den innenverzahnten Zahnkranz und das außenverzahnte Zahnrad zusammenzusetzen und die Vorrichtung zu betreiben, um zu sehen, ob eine zufriedenstellende Arbeitsweise erreicht werden konnte. Falls dies nicht der Fall war, wurde die Vorrichtung wieder auseinandergenommen. Teilweise wurde der gleiche Rotor und der gleiche Stator in verschiedenen Zusammensetzungen benutzt, um zu sehen, ob sie in Kombination mit einem neuen zugehörigen Zahnrad arbeiten konnten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Wirkungsweise eines innenverzahnten Zahnrades in bezug auf einen außenverzahnten Rotor genau vorausgesagt werden kann, so daß dadurch der wiederholte Zusammenbau und Auseinanderbau bei der Herstellung von Gerotor-Vorrichtungen ausschließbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale, wie sie in den Ansprüchen und in der Figurenbeschreibung erläutert worden sind.

Die Erfindung bezieht sich somit im wesentlichen auf einen außenverzahnten Rotor, der als Kontroll-Zahnrotor dient und dessen Zähne in bezug auf einen tatsächlich arbeitenden Sternzahnrotor modifiziert worden sind. Ein Mechanismus zum Zentrieren und schnell wieder lösbaren Halten des innenverzahnten Stators auf einem Aufnahmedorn einer drehbaren Trägerplatte ist dabei ebenfalls vorgesehen, so daß der Sternzahnrotor sich um sein Zentrum dreht, während der als

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Zahnring ausgebildete Stator sich um sein Zentrum dreht. Dabei ist der außenverzahnte Rotor relativ zu dem innenverzahnten Stator derart angeordnet, daß die Zentren des Rotors und des Stators zu allen Zeiten auf der gleichen Linie positioniert bleiben. Bei fixiertem Zentrum des Rotors und entlang dieser Linie gleitbarem Zentrum des Stators kann so eine Meßvorrichtung angekoppelt sein, die die Bewegung des Stators relativ zu dem Rotor abtastet und dadurch die Größe der Herstellungsvariationen des innenverzahnten Stators gegenüber einem idealen Stator anzeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine herkömmliche Gerotor-Vorrichtung mit einem sechs äußere Zähne aufweisenden Zahnrotor und einem mit sieben inneren Zähnen versehenen Zahnstator,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den innenverzahnten Stator gem. Fig. 1 und einen erfindungsgemäß ausgebildeten, mit äußeren Zähnen versehenen Kontroll-Zahnrotor in einer relativen Position zueinander, wobei der Zahnrotor als Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 4 gezeigt ist,

Fig. 3 eine zweite relative Position des

innenverzahnten Stators und des außenverzahnten Kontroll-Zahnrotors gem. Fig. 2, wobei der Zahnrotor wieder einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 4 zeigt,

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Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Teil einer modifizierten konventionellen Zahnrad-Prüfmaschine, die zur Messung des Interferenzfehlers benutzt werden kann, der zwischen dem Kontroll-Zahnrotor und dem Stator gem. den Fig. 2 una 3 auftritt, und

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie

5-5 in Fig. 4, der den schnell lösbaren Verriegelungs-Aufnahmedorn zum Lokalisieren und Befestigen des innenverzahnten Stators auf der Prüfmaschine gem. Fig. 4 zeigt.

Eine konventionelle hydraulische Gerotorvorrichtung 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Vorrichtung besitzt einen sechs äußere Zähne aufweisenden Zahnrotor 12, der sich innerhalb eines sieben innere Zähne aufweisenden Zahnstators 14 dreht. Die Zähne 16 des Rotors 12 besitzen dabei jeweils einen nierenartigen Vorsprung, wie den Vorsprung 18, wobei sich diese Vorsprünge zwischen die inneren Zähne 20 des Stators erstrecken, um die dazwischen befindliche Flüssigkeit zu komprimieren. Die Vorsprünge 18 und die Täler 22 der Zähne 16 des Rotors 12 stellen einen Kontakt mit den inneren Zähnen 20 her. Tatsächlich sind alle sieben inneren Zähne (Walzen) im Kontakt mit dem konventionellen Gerotor-Zahnrotor, was es schwierig macht, zu unterscheiden, wo ein Fehler vorhanden ist.

Wenn der Zahnrotor 12 und der Zahnstator 14 relativ zueinander rotieren, rotiert das Zentrum 24 des Rotors in einer Umlauf-

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bahn, die durch die gestrichelte Linie 26 gekennzeichnet ist, um das Zentrum 28 des Stators. Während dieser Relativdrehung zwischen Stator und Rotor kommen die Täler und Vorsprünge jedes äußeren Zahns des Rotors 12 über einen Teil des Zahnprofils in Kontakt mit den Zähnen 20 des Stators 14. Die inneren Zähne 20 können aus Walzen bestehen, die in Ausnehmungen sitzen, die eine Drehung der Walzen in ihnen gestatten.

Trotz der Umlaufbewegung des Zentrums 24 des Rotors 12 um das Zentrum 28 des Stators 14 besteht keine Möglichkeit, den Interferenzfehler des Zahnstators bei der Ausbildung gem. Fig. 1 zu messen, da ein großes Übergreifen oder Überlappen auftritt zwischen dem Stator und dem Rotor bei diesem Typ der Vorrichtung aufgrund der Tatsache, daß der Teil des Tales 22 irgendeinen der inneren Zähne des Stators 14 von variabler Länge umgreifen kann.

In Fig. 2 ist der mit inneren Zähnen versehene Stator 14, der geprüft werden soll, in einer Position in bezug auf den mit äußeren Zähnen versehenen Kontrollrotor 30 gezeigt. Die Bezugszeichen der Elemente in den Fig. 2-5 entsprechen denen von Fig. 1, soweit dies möglich ist. Der Kontroll-Zahnrotor 30 hat wie ein herkömmliches Sternzahnrad ein Zentrum 24, das sich dreht und nicht in einer Umlaufbahn 26 eine Drehbewegung um das Zentrum 28 des Stators 14 ausführt. Der bedeutende Unterschied zwischen dem Kontroll-Zahnrotor und einem normalen Sternzahnrad 12 besteht darin, daß die Vorsprünge 18 des Sternzahnrotors 12 in ihrer Größe derart reduziert sind, daß abgeflachte Vorsprünge 32 gebildet werden, so daß die Täler 34 des Kontroll-Zahnrotors 30 jeweils eine Länge ihrer kurvenförmigen Flächen besitzen, die im wesentlichen gleich ist der Länge, um die ein perfekter Sternzahn-

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rotor in Kontakt mit einem perfekten Stator wandern würde. Die abgeflachten Vorsprünge 32 besitzen demzufolge eine kreisförmige Krümmung mit einem Radius 31 des Kontroll-Zahnrotors 30, die ein minimales Übergreifen bzw. Überlappen des Metall-zu-Metall-Eingriffs des Kontroll-Zahnrotors 30 mit dem Stator 14 gestatten, um so die maximale Variation des Zentrum-Zentrum-Abstandes der Zentren 24 und 28 messen zu können.

Fig. 3 zeigt eine zweite Position, in der der Stator 14 und der Kontrol1-Rotor 30 eine Relativdrehung mit Bezug zueinander und im Hinblick auf Fig. 2 durchgeführt haben, was erlaubt, daß der Zentrum-Zentrum-Abstand der Zentren 24 und 28 entlang der imaginären Linie 36 gemessen werden kann, wenn sich Rotor und Stator von der Position gem. Fig. 2 in die der Fig. 3 bewegen.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt eines Teils einer modifizierten Zentrumsabstand-Prüfmaschine mit parallelen Achsen, die zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein Beispiel für eine so verwendbare Maschine ist das Modell Nr. 2276 einer Prüfmaschine, die durch Illinois Tool Works Inc. verkauft wird. Bei diesem Typ einer Maschine wird ein Kontrollzahnrad allgemein so ausgerichtet, daß seine Achse parallel zu der Achse des zu prüfenden Zahnrades verläuft, und die beiden Zahnräder werden zusammen gedreht. Die Achse des Kontrollzahnrades ist fixiert und die Achse des zu prüfenden Zahnrades ist verschieblich. Die Maschine gem. Fig. 4 ist hinsichtlich der herkömmlichen Maschine dergestalt modifiziert, daß der Tragarm 38 es gestattet, daß der Kontroll-Zahnrotor 30 in dem Stator 14 montiert werden kann. Der Kontroll-Zahnrotor 30 wird mittels einer Schraube 42, die in eine Welle 40 eingedreht ist, und

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eines zweistückigen Verriegelungsgliedes 44, 46 so befestigt, daß er sich mit der Welle 40 drehen kann. Die Welle 40 erstreckt sich von einer nicht angetriebenen Welle 48 aus nadh unten. Der mit Innenverzahnung versehene Zahnstator 14 ruht auf einer drehbaren Trägerplatte 50, die mittels einer Abschlußmutter 52 befestigt ist, die auf das Ende einer angetriebenen Welle 54 aufgedreht ist. Die Trägerplatte 50 ist auf einem Kugellager 56 gelagert, um eine glatte, reibungslose Bewegung sicherzustellen. Das Zentrum der Welle 40 ist somit leicht gegenüber dem Zentrum der Welle 54 versetzt, wodurch die anfängliche Verschiebung der Zentren 27 und von Rotor und Stator entlang der Linie 36 hergestellt wird.

Von der Trägerplatte 50 aus erstreckt sich ein Aufnahmedorn 58 für den mit Innenverzahnung versehenen Zahnstator 14. Die Außenseite des Aufnahmedorns 58 ist mit flachen Abschnitten 60 versehen, deren Anzahl gleich der Anzahl der inneren Zähne des Zahnstators 14 ist. Diese flachen Abschnitte 60 gehen an Ecken 62 in kreisförmige Abschnitte über, so daß der Stator 14 auf dem Aufnahmedorn 58 durch Verdrehen des Stators 14 relativ zu dem Aufnahmedorn 58 verriegelt werden kann, so daß dadurch eine Friktionsverriegelung des zahnkranzförmigen Stators 14 gegenüber dem Aufnahmedorn 58 an den Ecken 62 auftritt.

Da der Kontroll-Zahnrotor 30 an der drehbaren Welle 48 montiert ist, dreht er sich, wenn der mit Innenverzahnung versehene Stator 14 gedreht wird. Die Zentren 24 und 28 bleiben entlang der Linie 36 ausgerichtet, wie bereits vorausgehend erwähnt wurde, unabhängig von der relativen Rotationsposition von Kontroll-Zahnrotor 30 und Stator 14, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Wenn sich der Kontroll-Zahnrotor 30 und der innenverzahnte Stator 14

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relativ zueinander drehen, verändert sich der Zentrum-Zentrum-Abstand der Zentren 24 und 28. Das Zentrum 24 des Kontroll-Zahnrotors 30 ist fixiert aufgrund der fixierten Anordnung der Welle 48. Der innenverzahnte Stator 14 ist jedoch auf einer beweglichen Basis 66 montiert, die mit einer Spiralfeder 68 im Eingriff steht, deren eines Ende in eine Ausnehmung 70 der Basis 66 hineinreicht. Das andere Ende der Feder 68 liegt in einer Ausnehmung 72 in einem fixierten Rahmen 74. Ein Fühler 76 ragt durch eine Buchse 78 in dem Rahmen 74 hindurch und ist mit seinem anderen Ende mit einer konventionellen Fühleinrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt, die ebenfalls relativ zu der beweglichen Basis 66 fixiert ist. Das äußere Ende 80 des Fühlers 76 ist im Kontakt mit einem vorstehenden Rand 82 der beweglichen Basis 66. Auf diese Weise kann der Zentrum-Zentrum-Abstand der Zentren 24 und 28 während der Relativdrehung des Kontroll-Zahnrotors 30 und des Stators, der geprüft werden soll, bestimmt und, falls gewünscht, aufgezeichnet werden. Somit können mit der erfindungsgemäßen Ausbildung innenverzahnte Gerotor-Zahnstatoren geprüft werden, bevor sie in die Vorrichtung eingebaut werden, wodurch die Kosten und die Zeit für den Ein- und Ausbau von nicht im Toleranzberexch liegenden Stator-Rotor-Kombinationen vermieden werden können.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Zahnrad-Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Gerotor-Zahnstators bzw. eines mit inneren Zähnen versehenen Zahnkranzes, gekennzeichnet durch einen Kontroll-Gerotor-Zahnrotor (30) mit einer Mehrzahl von Zähnen mit Vorsprüngen (32) und Tälern (34), wobei die Vorsprünge mit einem derartigen Radius (31) abgeflacht sind, daß jedes der Täler dadurch eine Kurvenform mit einer Länge erhält, die im wesentlichen gleich der Länge ist, mit der das Tal (22) eines perfekten Gerotor-Zahnrotors (12) in Kontakt mit dem Zahn (20) eines perfekten Gerotor-Zahnstators (14) sein würde, eine erste Einrichtung zum Befestigen des Zentrums (24) des Kontroll-Zahnrotors (30) in einer festen Position, die die Rotation des Kontroll-Zahnrotors gestattet, eine zweite Einrichtung zum dergestaltigen Befestigen des Zentrums (28) des Gerotor-Zahnstators (14), daß es entlang einer imaginären Linie (36) vom Zentrum (2 4) des Kontroll-Zahnrotors (30) im Abstand angeordnet ist, und zum Drehen des Gerotor-Zahnstators (14), wobei die zweite Einrichtung dergestalt ausgebildet ist, daß sie entlang der imaginären Linie (36) gegenüber dem festen Zentrum (24) des Kontroll-Zahnrotors (30) verschiebbar ist,

   und eine dritte Einrichtung, die auf die Verschiebung der zweiten Einrichtung dergestalt anspricht, daß ein Maß für die Abweichung der Zentrum-Zentrum-Abstände des Kontroll-Zahnrotors (30) von dem zu prüfenden Zahnstator (14) erhalten wird.

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2. 2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung einen vorspringenden Aufnahmedorn (58) besitzt, der dergestalt eine Mehrzahl von flachen Abschnitten (60) aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl der inneren Zähne (20) auf dem Zahnstator (14) ist, daß die Zähne des Zahnstators (14) mit Reibung den Aufnahmedorn ergreifen und dabei der Zahnstator (14) gegenüber dem Aufnahmedorn verriegelt wird, wenn der Zahnstator relativ zu dem Aufnahmedorn gedreht wird.
3. 3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontroll-Zahnrotor (30) innerhalb des Zahnstators (14) vom Ende einer Welle (40) getragen wird, die eine Drehung des Kontroll-Zahnrotors bei Drehung des Zahnstators gestattet.

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