DE3139241A1 - Hydrostatische zahnradmaschine - Google Patents

Description

f Schrift der Erstennwlching

zum WP F 04 C/226 077 qι Q Q O/ 1

von 15.12.1980 ο ι v/^₄J. Hi

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Titel an- Erfindung
Hydrostatische Zahnradmaschine
Anwendungsgebiet der Erfindung

Hydrostatische Zahnradmaschine, einsetzbar als Pumpe oder Motor für wechselnde Drehrichtung und im Außeneingriff stehenden Zahnrädern, dem Ritaelwellen in beiderseits der Zahnräder vorhandenen Lagerkörpern angeordnet und diese in analogen Ausnehmungen eines Gehäuses axial beweglich gelagert sind,-wobei zwischen der jeweils äußeren Stirnfläche beider Lager— körper und der entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses beaufschlagte, durch Dichtungen begrenzte Hochdruckfelder für den Ausgleich des axialen Spieles zwischen Zahnrädern und Lagerkörpern angeordnet sind, welche jeweils wechselseitig mit der Hoch- und Niederdruckseite der Zahnradmaschine verbunden sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist eine als Pumpe oder Motor einsetzbare hydrostatische Zahnradmaschine (DE-PS 910.384; DE-AS 1.553.259) mit einer Einrichtung zum Ausgleich des Axialspieles zwischen den Zahnrädern und den Lagerbuchsen. Die Zahnradmaschine ist fürwechselnde Drehrichtungen ausgebildet, weshalb die für die Zufuhr als auch für die Abfuhr des Mediums vorhandenen Kammern über die Rückschlagventile mit dem Axialdruckfeld verbunden sind. Die Rückschlagventile schließen jeweils nach der Kammer niederen Druckes. Weitere Rückschlagventile, welche nach der Kammer höheren Druckes schließen, dienen der Abführung der Leckage in die liederdruckseite der Zahnradmaschine.

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Desweiteren sind auch als Motor einsetzbare hydrostatische Zahnradpumpen (DE-AS 1»134.289;" DS-AS 1.403.888; DE-AS 1.528.954) für wechselnde Drehrichtung bekannt, deren Zahnradwellen in axial beweglichen Lagerkörpern (Buchsen oder Brillen) angeordnet sind.

Mindestens auf einer der Zahnräder abgewandten Seite die-' ser Lagerköx-per ist ein durch Dichtungen abgegrenztes Druckfeld für den Axialspielausgleich angeordnet. Aufgrund des Drehrichtungswechsels der Zahnradpumpe ist das Druckfeld symmetrisch ausgebildet.

Außerdem ist eine hydrostatische Zahnradmaschine (DE-OS 2.536.242) für wechselnde Drehrichtungen bekannt, die beiderseits der Lagerkörper (Lagerbrille) hydrostatische Druckfelder für den Axial3pielausgleich aufweist. Das hydrostatische Druckfeld, welches die Anlage der Lagerkörper an die Zahnräder gewährleistet, ist in vier Sektoren aufgeteilt» Einer der zwei aeitlichen Sektoren wird je nach Drehrichtung mit Druckmedium beaufschlagt, der andere Sektor mit dem drucklosen Rücklauf/ Ablauf verbunden» Die beiden oben sowie unten angeordneten Sektoren im Bereich der senkrechten Symmetrieashse, werden ständig mit einem reduzierten/geminderten Enddruck gespeist» Der Kompromiß von stumpf an das Gehäuse der Radkammern stoßenden Dichtungen soll ein möglichst großes PeId an der Rückseite des Lagerkörpers zur Nutzung als Druckfeldfläche, -sektoren ermöglichen.

Zur Verfügung steht aber nur eine begrenzte Fläche für das DruckiCeld der jeweiligen Drehrichtung, da jede verfügbare Fläche der beiden Lagerkürper für alle Druckfeldfunktionen eingerichtet sein muß.

Alle genannten hydrostatischen Zahnradraaschinen besitzen einer, aufwendigen und komplizierten konstruktiven Aufbau, da -IiG auf beiden Seiten der Zahnräder angeordneten Druckfeider jeweils begrenzte separate Bereiche für Drehrichtung links bzw. rechts aufweisen.

Außerdem sind Bereiche für die Leckage anzuordnen und wirksau abzudichten»

Der verfügbare begrenzte Raum für diese Bereiche erfordex't

Kompromisse zwischen der Zahnhöhe der Zahnräder sowie dein Platzangebot des Gegendruckfeldes» Der .Optimierung des J¹Orderstromes bei Einsatz als Zahnradpumpe durch große Zähne steht die Unterbringung notwendiger Druckfelder für den axialen Spielausgleich bei wechselnder Drehrichtung unter Berücksichtigung bedingter .Leckölsammelräume an der gleichen Querschüittsstelle des Sagerkörpers entgegen. Bei Einsatz als Zahnradmotor werden darüber hinaus aufgrund des größeren Uinfangswiükel der Druckzone entsprechend größere Druckfelder erforderlich»

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer als Pumpe oder Motor einsetzbaren hydrostatischen Zahnradmaschine für wechselnde Drehrichtung, deren Druckfeld für den axialen Spielausgleich bei optimaler V/irkung einfach und wirtschaftlich in Aufbau und in der Anordnung ist·

Darlegung des V/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydrostatische Zahnradrriaschine init axialem Spielausgleich für wechselnde Drehrichtungen zu schaffen, die eine weitestgehende Konpensierung der abhebenden Kräfte durch maximale Itfutzun^ des verfügbaren Querschnittsbereiches der Kadkaumer beiderseits der Zahnräder gewährleistet, welche durch die Optimierung der Größe der Zahnlücken der Zahnräder entstehen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß daa Druckfeld für eine .Drehrichtung der Zahnradrnaschine am Lagerköx-per der einen Seite der Zahnräder und das Druckfeld für die andere Drehrichtung ara lagerkörper der gegenüberliegenden Seite der Zahnräder angeordnet ist. Die Abführung der Leckage erfolgt dabei über Kanäle im Gehäuse der Zahnradmaschine oder intern von einem Kiederdruckfelcl über ein einseitig öffnendes Rückschlagventil,welchee an die mit der Wxederdruclcseite verbundene Kammer angeschlossen ist.

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Genannte Rückschlagventile sind in axialen zylindrischen ;. Kanälen, die vollständig oder teilweise im Gehäuse lie.- ' gen, angeordnet und schließen in Richtung des jeweiligen lliederdruckf eldea.

Vorzugsweise sind diese Rückschlagventile federlos ausgebil- ,,. det, weisen einen kugelförmigen Sc&ließkörper und einen äußeren Dirhtring auf und sind mittels Federringen gegen axiale Verschiebung gesichert. Im Uiederdruckfeld des zugehörigen Deckels ist vorzugsweise ein separates Hochdruckfeld '-angeordnet, welches über Ausnehmungen in den Lagerkörpern !•lit der jeweiligen unter Hochdruck stehenden Kammer verbunden ist und somit über weitere Ausnehmungen in den gegenüberliegenden Lagerkörpern mit den Hochdruckfeidern des gegenüberliegenden Deckels Flüssigkeitsverbindung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der wechsel- ··■; seitigen Hochdruckfelder bei hydrostatischen Zahnradmaschinen wechselnder Drehrichtung gewährleistet eine optimale Kompensation der auf die Lagerkörper wirkenden abhebenden Kräfte. Da jeweils das Hochdruckfeld/Eiederdruckfeld für eine Drehrichtung auf je einem Lagerkörper angeordnet ist, steht eine genügend große Fläche auf der Rückseite jedes La^.erkörpers zur Ausbildung des Druckfeldes und somit zur Kompensation der abhebenden Kräfte zur Verfügung. Aufgrund der relativ großen verfügbaren Fläche besteht die Ilöglichkeit der Optimierung der Zahnlücken für die Zahnräder. Somit können in Querschnitt große Zahnlücken realisiert werden, die ein entsprechend großes Förder- bsw. ochluckvoluiiien dor hydrostatischen Zah.iradmaschine bei geringem Zahnkopfkreisdurchmesser gewährleisten.

Bei extrem einseitigen Druckbelastungea auf den Stirnseiten der Läuferkörper können zur Vermeidung des Kippens bzw. Verkantens dieser Lagerkörper zusätzliche Stützfelder, welche vom Hochdruck beaufschlagt werden, innerhalb des lliederdruckf eldes (siehe Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3) angeordnet werden.

Ausführungsbeispiel ·" T "

Nachfolgend ist der Erfindungsgegenstand an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Zeichnungen folgendes zeigen:

Pig. 1 eine hydrostatische Zahnradmaschine im Längsschnitt, welche Druckfelder an beiden Lagerkörpern aufweist

Pig. 2 einen weiteren Längsschnitt der Zahnradmaschine in der iJbene A-A gemäß Pig. 1

Pig. 3 eine ExQtsivdarstellung der Zahnradmaschine gemäß Pig. 1 und 2 mit Ventilen zur·internen Leckage-Abführung und Lagerbrillen

Pig. 4 eine Sxplosivdarstellung der Zahnradmaschine mit Lagerbuchsen und externer Leckageabführung über Kanäle.

In einem Gehäuse 1 der hydrostatischen Zahnradmaschine sind. brillenförmige Lagerkörper 2,3 mit begrenzter axialer Beweglichkeit angeordnet. Diese Lagerkörper 2,3 dienen der Aufnahme von zwei Ritzelwellen 4»5_#die Zahnräder 4a,5a aufweisen. Die Stirnflächen dieser Zahnräder 4a, 5a kommen an inneren Stirnflächen beider Lagerkörper 2,3 zur Anlage. An beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 sind Deckel 6,7 verschraubbar angebracht, welche die Aufnahmeöffnungen für die Lagerkörper 2,3 verschließen. Außerdem trägt die innere stirnfläche jedes Deckels 6,7 Dichtelemente 8,9,10,11, welche Hochdruckfelder 12,13,14,15 für den axialen spielausgleich bzw. für die Abstützung der Lagerkörper 2,3 begrenzen. Die Dichtelemente 8,9 sind dabei wie in Pig. 3 dargestellt, als Pormdichtung ausgebildet und begrenzen ein symmetrisches, für jeweils eine Drehrichtung der Zahnradmaschine wirksames Hochdruckfeld 12,13, während die als Rundring ausgebildeten Dichtelemente 10,11 eine Pläche zur zusätzlichen hydrostatischen Abstützung der Lagerkörper 2,3 begrenzen. Von den Dichtelementen 8,9 ebenfalls begrenzte liiederdruckfeider 16,17 zur Saumlung des Lecköles besitzen über axial

zylindrische Kanäle 10,19 Flüssiglceitsverbindung zu Kammern 20,21 in Gahäuse 1« Diese Kammern 20,21 dienen der Zu- bzw. Abführung des hydraulischen Mediums und fungieren je nach. Eincatzfall der Zahnradmaschine als Pumpe oder Motor und in Abhängigkeit der Drehrichtung als Hoch- oder Niederdruckseite. In den Kanälen 18,19 ist je ein Rückschlagventil 22,23 angeordnet, welches in Richtung Miederdruekfeld 16 bzw· 17 der Dicht elemente 8,9i-schließt.

Beide Lagerkörper 2,3 besitzen im Schnittpunkt ihrer Kreisflächen axial verlaufende Ausnehmungen 24»25, welche die Kammern 20,21 über den Eingriffsbereich der Zahnräder 4a, 5a mit dem begrenzten Hochdruckfeld 12,13 verbinden* Durch wechselseitige Anordnung der Hochdruckfelder 12,13 im jeweiligen ■ Deckel 6,7 zueinander, bezogen auf die Längsachse der Zahnradriaschine, ist die Kammer 20 über die Ausnehmung 25 im Lagerkörper 3 mit dem Hochdruckfeld 13 d.es Deckels 7 verbänden, während von der gegenüberliegenden Kammer 21 über die Ausneh-. mung 24 im Lacerkörper 2 eine Verbindung zum Hochdruckfeld 12 des Deckels t besteht.

Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite dieser Ausnehmungen 24j25 besitzt jeder Lagerkörper 2,3 eine weitere, im Querschnitt kleinere axiale Ausnehmung 26,27, welche die jeweilige Kammer 20 bzw· 21 wit dem Hochdruckfeld 14 bzw, 15im Deckel 6 bzw· 7 verbindet.

Vo: ι Kiederdruckfeld 17 des Deckels 7 führt ein Kanal 28 nach außen, welcher durch eine Schraube verschließbar ist, Die in den Kanälen 18,19 vorhandenen Rückschlagventile 22,23 sind federlos ausgeführt.und besitzen einen kugelförmigen Schließkörper 30,31 sowie einen am Außenumfang angeordneten Dichtring 32,33· Befestigt, bzw» gegen axiale Verschiebung gesichert, sind die Rückschlagventile 22,23 im Gehäuse 1 mittels Sicherungsring 34j35· Der Deckel 7 ist als Befestigungsplatte für die Zahnradraaschine ausgebildet und die Ritzelwelle 4 besitzt eine durchgehende Längsbohrung 36, welche der Abführung des Lecköles dient.

Die Wirkungsweise hydrostatischer Zahnradpumpen bsw. Zalrnradiaotoren ist allgemein bekannt und daher nicht näher zu beschreiben, wobei vorliegende erfindungsgemäße Zahnradmaschii:G folgende wirkungstechnischen Merkmale aufweist.

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Bei Einsatz als rechtsdrehender Motor bzv/. linksdi-ehende: · Pumpe liegt gemäß Pig. 3 in der Kammer 20 unter. Hochdruck stehendes Medium an, wodurch das im Kanal 18 angeordnete Rückschlagventil 22 geschlossen und somit die Verbindung zum Kiederdruckfeld 16 unterbrochen wird. Über die Ausnehmung 25 im Lagerkörper 3 gelangt das Medium ine. Hochdruck!" eld 13 und drückt dadurch den Lagerkörper 3 unter Berücksichtigung der Schmierspalte gegen die Stirnseiten der Zahnräder 4a,5a und diese gegen den Lagerkörper Andererseits gelangt Medium über die Ausnehmung 26.des gegenüberliegenden Lagerkörpers 2 in das eine Stützfunktion ausübende Hochdruckfeld 14, wodurch eine Kraft entsteht, welche auf den ^agerkörper 2 wirkt und das Kippmoment durch das Hochdruckfeld 13 teilweise kompensiert· Ein Teil des Lecköles sammelt sich im Hiederdruckfeld 16 des Deckels 6 und gelangt durch die koaxiale Längsbohrung 36 der Ritzelwelle 4 in das gegenüberliegende liederdruckfeld 17 des

% Deckels 7.

,%. Das Lecköl wird von hier über das geöffnete Rückschlagventil

._S:, 23 im Kanal 19 der Kammer 21 zugeführt, welche mit der ITiederdruckseite Verbindung aufweist. Weiterhin gelangt das ira Hochdruckfeld 12 vorhandene Llödium, welches in dieser Phase drucklos ist, über die Ausnehmung 24 des Lagerkö'rpers 2 ebenfalls'zur Kammer 21, welche mit der Hiederdruckseite Verbiri-

;; dung aufweist.

u Ist die Kammer 21 aufgrund des Betriebes mit erhöhtem Ablaufdruck beim Motor, oder entsprechende» Vordruck bei der Pumpe druckbelastet, erfolgt die drucklose Abführung des Lecköles

^ vom Hiederdruckfeld 17 über den Kanal 28 im Deckel 7 zu einem separaten nicht dargestellten Behälter.

- Pur diesen I*all_# baut sich durch den Ablaufdruck im Hoch-

j. druckfeld 12 des Deckels 6 und im Hochdruckfeld 15 des Deckels

t. j ■

.·. 7 ein beabsichtigter Druck auf.

/ Erfolgt in umgekehrter Reihenfolge der Einsatz als linksdrehen-'", der Motor bzw· als rechtsdrehende Pumpe, verlaufen alle beschriebenen Punktionen entsprechend sinngemäß.

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Der Hochdruck liegt hierbei in der Kammer 21 an, während . V|, der Rücklauf des Lecköles über die Kammer 20 erfolgt. ^:.··

In Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4- ist die Erfindung an einer Zahnradmas chin© mit buchsenfürmigen Lagerkörpern \\,

37,38,39,40 und externer Leckage-Abführung über einen .·|

Kanal 42 dargestellt, -J

Bei rechtsdrehendem Zahnradmotor bzw· bei linksdrehender J Zahnradpumpe befindet sich das unter Hochdruck stehende ?| Medium in einer Kammer 44» Durch eine Aussparung 45 in einem ;.l Gehäuse 46 fließt Medium in das Hochdruckfeld 13 eines · ;'■■ Deckels 41 und drückt von da aus die Lagerkörper 37,38 ge- :f gen die Stirnseiten der Zahnräder 4a", 5a und diese weiter '."".'-gegen die Lrgcrkörper 39,40, welche sich an einem Deckel 43 I abstützen.

Ein Teil der Deckage sammelt sich im lliederdruckf eld 16 des Deckels 43 und fließt durch die Längsbohrung 36 der Ritzelwelle 4 in das Kiederdruckfeld 17 des Deckels 41· Von hier wird die Gesamtleckage über den Kanal 42 nach außen abgeführt. Das Hochdruckfeld 12 im Deckel 43 ist über eine Aussparung 47 im Gehäuse 46 mit einer Kammer 48 der Hiederdruckseite verbunden. · . j

Für die Einsatzfälle mit Ablauf-Druckbelastung beim Zahnrad- Ä motor und Vordruck bei der Zahnradpumpe, baut sich für die beschriebene Drehrichtung im Hochdruckf eld t2 ein Ausweiche- ,,. druckfeld auf. Erfolgt der Einsatz in der Gegendrehrichtung, j verlaufen die Funktionen auch hier umgekehrt, also entsprechend -*'. sinngemäß.

Der Hochdruck liegt somit in der Kammer 48 an. Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig· 4 sind Dichtelemente 10,11 sowie Rückschlagventile 22,23, wie sie in Fig· 3 gezeigt werden, für die einwandfreie Funktion nicht erforderlich.

In beiden Ausführungsboispielen ist der Deckel 7 und 41 als 3efestigungsplatte für die Zahnradmaschine ausgebildet*

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Aufstellung der Bezugszeichen Betr.: Hydrostatische Zahnradmaschine

P 425

1 = Gehäuse

2 = Lagerkörper

3 = Lagerkorper

4 = Ritzelwelle $■&- Zahnrad

5 = Ritzeiwelle 5a= Zahnrad

6 = Deckel fj 7 = Deckel is? 8 s Dicht element · : 9 = Dichtelement ' 10 = Dichtelement ^:% 11 = Dichtelement jji;12 a Hochdruckfeld 'I 13 a Hochdruckfeld '"r 14 a Hochdruckfeld ='■ 15 = Hochdruckfeld ■ ■ 16 = Mederdruckfeld .|«. 17 = Niederdruckfeld • 18 = Kanal '19' a Kanal • 20 = Kammer C. 21 = Kammer ■ '· 22 = Rückschlagventil if 23 a Rückschlagventil J: 24 a Ausnehmung > 25 = Ausnehmung "26 = Ausnehmung 4,21 s Ausnehmung J! 28 = Kanal i.129 = Schiiube 4

30 = Sc&ließkörper

31 S Schließkörper

32 = Dichtring

33 = Dichtring

34 * Sicherungsring

35 a sicherungsring

36 = Bohrung

37 a Lagerkörper

38 = Lagerkorper

39 a Lagerkorper

40 = Lagerkörper

41 β Deckel

42 = Kanal

43 a Deckel

44 = Kammer

45 a Aussparung

46 = Gehäuse

47 a Aussparung

48 = Kammer

Leerseite

Claims (2)

1. Jilrfindunüsanspruch

   "j. iiyiarostatische Zahnradmaschine (Pumpe/Motor) für wechselnde Drehrichtung und im Außeneingriff stehenden Zahnrädern, Uferen Ritzelwellen in beiderseits der Zahnräder vorhandenen iägjfcrkörpern angeordnet und diese in analogen'Ausnehmungen eines Gehäuses axial beweglich gelagert sind, wobei zwischen äer jeweils äußeren Stirnfläche beider Lagerkörper und der entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses hydrostatisch beaufschlagte, durch Dichtungen begrenzte Hochä^lBfefeider für den Ausgleich des axialen Spieles zwischen 2SäfiiirMäern und Lagerkörpern angeordnet sind, welche jeweils* wechselseitig mit der Hoch- und Uiederdruckseite &&£ iäahnradmeschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckfeld (13) für eine Drehrichtung am Lagerkörper (3»37,38) der einen Stirnseite der Zahnräder (4a,5a) und das Hochdruckfeld (12) für die andere Drehrichtung aiii Lagerkörper (2,39,40) der gegenüberliegenden Stirnseite der Zahnräder (4a,^rja) liegt.
2. 2. Hydrostatische Zalmradmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung der Leckage extern über Kanäle (28,42) im Deckel (7) erfolgt.

   3· Hydrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein der internen Leckage-Abführung dienendes Niederdruckfeld (16,17) über ein einseitig öffnendes Rückschlagventil (22,23) an die mit der IJiederdrucki verbundene Kammer (20,21) angeschlossen ist.

   4* MyÖrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ruckschlagventile (22,23) in axialen zylindrischen Kanälen (18,19)» die vollständig oder teilweise im Gehäuse (1) liegen, angeordnet sind und in Richtung des jeweiligen Hiederdruckfeldös (16,17) schließen.

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   3133241

   -I-

   Hydrostatische Zahnradmaschin^ naah--Pu-akt 1,3 u$id4 <1&τ· ' durch gekennzeichnet,·■-daß.-das- Büeks-^klag^entil (22,23) federlos ausgebildet ist j einen kngel£-{JEiaigen,,s^h^.i§ß- ■ körper (30,31) und einen'äußeren Dich-tring (32,33}· auf■" weist, sowie Mittels Sicherungsringen (34,35) ge.g§n _saxiale Verschiebung gesichert igt,·;. .- " ■ . . γ- ·

   Hydrostatisch^ Zahnradmaschiiie'-nach Punkt 1_;,2. und 3-■ dadurch gekennsseichnet, daß-im ITiederdruckfeld (1-6,47> des zugehörigen Decicels (6,7) ein separates Hochdruclcfeid (14» 15) angeordnet ist, welches über Ausnehmungen (26,27) in den LagerkSrpern (2,3)^: Biit der jeweiligen unter Hochdruck stehenden Kammer (20,21) verbunden·, ist und sQjnx-t über weitere Ausnehmungen *iir*d.en gegenüberliegenden Lager- . körpern (3,2) mit den Dru-ekfeidern (12,13) der gegenüberliegenden" Deckel (6,7") Flüssigkeitsverbindung saf- · weisen. "' ■ .·-.:-.·.

   -Hierzu 3 Blatt Zeichnung-

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