DE3142328A1 - Zahnradpumpenanordnung - Google Patents
ZahnradpumpenanordnungInfo
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Description
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Zahnradpumpenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpenanordnung gemäss dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zahnradpumpen sind bewährte Komponenten von Hydraulikkreisläufen mit mittlerem Druck des Druckmediums. Grosse Einheiten
sind allerdings wegen der dabei auftretenden Fertigungs- und Verformungsprobleme nur bedingt realisierbar.
Zwar ist es an sich möglich, mehrere Zahnradpumpen kleinerer Bauart längs zu verketten. Diese Anordnungsweise ist aber
durch die Drehmomentbegrenzung der Eingangswelle leistungsmässig beschränkt. Zudem kann eine gegenseitige Verschiebung
der Verzahnungen der einzelnen Pumpen zum Zwecke einer Verminderung
jeder Zahnradpumpe inhärenter Pulsationen in komplizierter und nachteiliger Weise nur über eine Einstellung der
die Einzelpumpen verbindenden Kupplungen erzielt werden.
Aus den FR-PS 1 064 498 und 1 499 827 ist es bekannt, um ein
zentrales, von einer Welle angetriebenes aussenvcrr.ahnt es
Sonnenrad mehrere, z.B. drei oder vier, aussenverzahnte Planetenräder
anzuordnen und das diese Räder aufnehmende Pumpengehäuse so auszubilden, dass auf der einen Seite der Eingriffstelle
des Planetenrades mit dem Sonnenrad ein Saugräum und auf der andern Seite der Eingriffstelle ein Druckraum für
das Druckmedium vorliegt. Auf diese Weise sollen in einem einzigen Gehäuse mehrere miteinander durch das zentrale Sonnenrad
verkettete Zahnradpumpen geschaffen werden. Praktisch ist jedoch eine solche Anordnung nicht realisierbar, insbesondere
weil zufolge der naturgemäss starren Lagerung des zentralen Sonnenrads eine genügende Abdichtung der Hochdruckräume unmöglich
ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Zahnradpumpenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit weicher grosse Volumenströme mittels kleiner Einzelpumpen
unter Trennung von Drehmomentübertragung und Dichtfunktion in kompakter Bauweise in symmetrischer Anordnung um eine Drehachse
cr-eu&t werden können.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung muss somit keine drehmomentübertragende
Welle aus dem Dichtraum der volumenbildenden
Verzahnung der Planetenräder geführt werden, so dass aufgrund dieser Trennung von Drehmomentübertragung und Dichtfunktion
die Pumpenteile der Zahnradpumpenanordnung in bekannter, bewahrter Weise ausgebildet werden können. Lediglich das Sonnenrad
muss gegen den Hochdruck des Druckmediums abgedichtet werden, was verhältnismässig problemlos ist. Durch eine entsprechende
Wahl der Zühnezahl des Sonnen rods in bezug ;iuf
diejenige'der Planetenräder kann ohne weiteres Zutun eine
bauvolumenvermindernde Uebersetzung zwischen der Eingangsdrehzahl der Pumpenanordnung und der tatsächlichen Drehzahl
der Einzelpumpen erzielt werden. Ferner kann dadurch eine
die Pulsationen bzw. die Lärmerzeugung vermindernde Eingriff sverschiebung zwischen den Einzelpumpen ohne jede Einstellmassnahmen
erhalten werden. Ausserdem schafft dieerfindungsgemässe
Zahnradpumpenanordnung, wie nachstehend noch erläutert, die Möglichkeit, die l'lancronWider der Hinzclpumpen
in besonders einfacher Weise in einem Pumpengehäuse zu lagern. Zufolge ihres axialsymmetrischen Aufbaus eignet
sich die erfindungsgemässe Zahnradpumpenanordnung sowohl in der Anwendung als hydrostatische Pumpe für ein Druckmedium
als auch in der Anwendung als einstellbare hydrostatische Kupplung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:.
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Kupplung
als Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Anord- . nung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die hydrostatische Kupplung nach
der Linie II-II in Fig. 1, wobei Fig. 1 den Schnitt I .Mni',·; tier I. in to I-I in Pi^. 2 darstellt,
Fig. 3 in grösserem Massstab eine Draufsicht auf die eine
Stirnseite und eine Seitenansicht einer einzelnen Lagerbuchse für die Ritzel der Fig. 1 und 2,
ig. 4 einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Pumpe als weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung.
Gemäss Fig. 1 und 2 weist die dargestellte hydrostatische Kupplung
einen Pumpenteil mit insgesamt vier aussenverζahnten, individuellen
Zahnradpumpen auf, die im wesentlichen in an sich bekannter Weise je ein Doppelritzel la, Ib, Ic bzw. Id enthalten.
Die Doppelritzel la, Ib, lc, Id sind jeweils in zugehörigen
Gleitlagerbuchsen 4 eines zylindrischen Pumpenkörpers 3 gelagert. Die Bohrungen 2a, 2b, 2c, 2d sind durch einen Deckel
6, der mittels Schrauben 7 mit dem Pumpenkörper 3 fest verbunden ist, druckdicht abgeschlossen, wobei zur äusseren Leckfrei-
'/■-.. ■■ : ■.;':; I 3U23.28
heit ein O-Ring 8 zwischen dem Pumpengehäuse 3 und dem Deckel
6 angeordnet ist.
Die Doppelritzel la, Ib, lc, Id sind miteinander kinematisch
und drehmomentübertragend über ein zentral angeordnetes Sonnenrad
9 verbunden, das mittels Passfedern 10 mit einer Durchgangs- oder Abtriebswelle 11 der hydrostatischen Kupplung
fest verbunden ist. Die Abtriebswelle 11 ist im Deckel 6 mittels eines ersten Wälzlagers 12 und im Pumpenkörper 3 mittels
eines zweiten Wälzlagers 13 radial und axial gelagert. Die Abtriebswelle 11 trägt einen feststehenden Druckmedium-Durchführungsblock
14, in welchem ein radialer Druckansehlüss 15 für das Druckmedium, eine mit diesem in Verbindung stehende,
zur Bohrung für die Abtriebswelle 11 offene Verteiler-Ringnut
16, ein Sauganschluss 18 für das Druckmedium und ein als Ausnehmung geformter Saugraum 17 ausgebildet sind. Eine Lecksammel-Ringnut
19 steht über eine sich i.n Längs richtung erstreckende Rückführbohrung 20 mit dem Saugraum 17 in Verbindung.
Ferner ist der Durchführungsblock abtriebseitig und pumpenseitig je mit einer Lippendichtung 21 bzw. 22 versehen.
Eine Antriebswelle 23 ist sinngemäss durch Schrauben 24 mit
dem Deckel 6 verschraubt und dadurch mit dem Pumpenkörper .3 fest verbunden. Abtriebseitig ist am Pumpenkörper 3 ein.Saugtrichter
25 befestigt. O-Ringc 26 und 27 dienen der äusseren
Abdichtung der Antriebswelle 23 und des Saugtrichters 25. Die Hochdruckräume 28 in den Bohrungen 2a, 2b, 2c, 2d der durch
die Doppelritzel la, Ib, lc, Id gebildeten Zahnradpumpen erstrecken
sich in die Wellenbohrung des Pumpenkörpers 3 hinein, in welcher das Sonnenrad 9 liegt (Fig- 2). Somit liegt das
Sonnenrad 9 in einem Hochdruckraum. Zu seiner gleitenden Abdichtung gegenüber dem durch den Saugtrichter begrenzten und
den stirnseitigen Saugraum 29 pressen elastische Dichtungen 30 Gleitringdichtungen 31 gegen die Stirnflächen des Sonnenrads
9.
Der Saugraum 29 des Saugtrichters 25 steht über Saugbohrungen
52 mit der Saugseite der Doppelritzel Ia5 Ib, lc, Id und
über den Saugraum 17 und den Sauganschluss 18 des Durchführungsblocks 14 mit einem Druckmedium-Tank·33 in hydraulischer
Verbindung. Der Hochdruckraum 28 der Doppelritzel la, Ib, Ic,
Id ist über Löcher 34 im Sonnenrad 9 und in der Abtriebswelle 11 mit einer Längsbohrung 35 und daran anschliessenden Querbohrungen
36 hydraulisch verbunden. Die Querbohrungen 36 münden in der Verteiler-Ringnut 16. Der Druckanschluss 15 steht
über ein schematisch dargestelltes Regelventil 37 ebenfalls mit dem Tank 33 in Verbindung.
Bei einem Schlupf zwischen der Antriebswelle 23 und der Abtriebswelle
11 drehen sich die Doppelritzel la, Ib, lc, Id
zufolge der Mitnahme durch das Sonnenrad 9. Die Doppelritzel
saugen demnach Druckmedium aus dem Tank 33 über den Sauganschluss 18j die Saugräume 17, 29 und die Saugbohrungen 32.
Die Doppelritzel la, Ib, lc, ld pressen das Druckmedium in
den Hochdruckraum 28, von wo dieses über die Löcher 34, die Bohrungen 35 und 36, den Druckanschluss 15 und das Regelventil
37 in den Tank 33 zurückgelangt. Somit lässt sich in der
beispielsweise aus der CIi-PS 479 821. bekannten Weise d'ie Mitnahme der Abtriebswelle 11 in Abhängigkeit vom Grad der durch
das Regelventil 37 bewirkten Drosselung der druckseitigen Rückführung des Druckmediums stufenlos einstellen.
Die durch die Doppelritzel la, Ib, lc, ld und die Gleitlagerbuchsen
4 gebildeten Einheiten sind in den Bohrungen 2a, 2b,
2c, 2d axial schwimmend angeordnet, da zwischen den Bodenflächen der Bohrungen 2a, 2b, 2c, 2d im Pumpenkörper 3, den genannten
Ritzel-Lagereinheiten und dem Deckel 6 ein grosses Spiel besteht. Diese schwimmende Anordnung bewirkt eine günstige
Beeinflussung der Fertigungsgenauigkeit und des Restdrehmoments bei einem Leerlauf der vorliegenden hydrostatischen
Kupplung. Somit ist jede Ritzel-Lagereinheit la, Ib, lc,
ld, 4 bis auf eine kleine Saugfläche bei der Saugbohrung 32
vollständig von dem unter Druck stehenden Druckmedium umgeben. Um zwischen Ritzel und Buchse axial auftretende, unsymmetrische
Druckvertcllangen zu kompensieren, die bei grossen F. in-
heiten oft zu Verkantungen oder einseitigem Abrieb führen, können deshalb nicht elastische Dichtungen auf der den Ritzeln
abgewandten Buchsenseiten angeordnet werden. Vielmehr muss eine solche Kompensierung bei der vorliegenden Anordnung in dem
Spalt zwischen Jedem Ritzel der Doppelritzel la, Ib, lc, Id
und der Stirnfläche der zugehörigen Lagerbuchse 4 erfolgen.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Lagerbuchse 4 dargestellt,
mit welcher sich die genannte Kompensierung in einfacher Weise erzielen lässt. In der dem zugeordneten Ritzel
zugewandten Seite 38 befinden sich zwei nierenförmig verlaufende Vertiefungen 39, 39', die somit einer Ringfläche·zwischen
dem Zahngrund und der Welle des betreffenden Ritzels gegenüber liegen und in welche je eine in der Lagerbuchse 4
vorgesehene Bohrung 40, 40T mündet. Die Bohrungen 40, 40'
münden an ihren anderen Enden in Flächenbereichen 41, 42 bzw. 41', 42', von welchen die einen im Hochdruckraum 28 (Fig. 2)
liegen und die andern auf der Gegenseite dem Saugdruck der Saugbohrung 32 ausgesetzt sind. Hierbei ist gemäss Fig. 3 jeweils
die eine Vertiefung 39 bzw. 39' auf der bezüglich der senkrechten Längsschnittebene der Lagerbuchse 4 einen Seite
mit den Flächenbercichen 41, 42 bzw. 41', 42' der anderen
Seite, also unter Kreuz, verbunden. Somit wird die genannte Ringfläche zwischen dem Zahngrund und der Welle jedes Ritzesl
der Doppelritzel la, Ib, lc, Id jeweils hälftig über Kreuz
mit dem Hochdruck bzw. dem Saugdruck beaufschlagt. Zufolge
dieser symmetrischen Bauart eignen sich die beschriebenen Lager
für Rechts- und Linkslauf der Wellen 23 und 11, da mit dem der Laufrichtung entsprechenden Druckwechsel auch ein
Wechsel der Druckbeaufschlagung der Vertiefungen 39, 39' einhergeht.
Der vorteilhafte Umstand, dass bo 1 der eiTi lulunvjsjveniä.ssen Anordnung
keine Welle drehmomentübertragend aus dem volumenbildenden Dichtraum zu führen hat, erlaubt es, auf angepresste
Lagerbuchsen gänzlich zu verzichten, da die sonst leckbildende axiale Spreizkraft direkt an den Lagerstiftenden der
Doppelritzel der Einzelpumpen aufgenommen werden kann. Eine solche Ausbildung wird nachstehend an dem in Fig. 4 dargestellten
Anwendungsbeispiel der erCindungsgemässen Anordnung in einer hydrostatischen Pumpe erläutert.
Eine in einem Gehäuse 50 gelagerte Pumpenwelle 51 ist über Passfedern 52 wiederum mit einem. Sonnenrad 53 fest verbunden,
welches mit Ritzelpaaren 54 in Eingriff steht. Das Sonnenrad 53 wird durch von elastischen Dichtungen 55 angepressten
Gleitringdichtungen 56 abgedichtet, so dass ein Leck aus dem Hochdruckraum der Ritzelpaare 54 auf ein Minimum reduziert
wird. Die Ritzelpaare 54 laufen auf feststehenden Lagerstiften 57, die passend in Seitenflanschen 58 und 59 des Gehäuses 50
geführt sind. Hutmuttern 60 pressen die Seitenflansche 58, 59 gegen einen Distanzkörper 61. Der Distanzkörper 61 ist um
ein Betriebsspiel dicker als die Ritzelpaare 54, wodurch eine freie Bewegung der Ritzelpaare ermöglicht wird. Nicht dargestellte
Saug- und Druckkanäle der die Ritzelpaare umgebenden Saug- bzw. Druckräume münden in Sammelnuten 62, welche in
peripheren Sammelringen 63 ausgebildet sind. Zur Abdichtung der Sammelringe 63 sind O-Ringe 64 und 65 angeordnet. Die
Sammelringe 63 sind zudem mit Anschlussgewinden 66 für eine Ansaugleitung und eine Förderleitung versehen.
Claims (9)
- PatentansprücheZahnradpumpenanordnung für ein Druckmedium, mit mehreren, durch ein zentrales, mit einer Welle verbundenes, aussenverzahntes Sonnenrad verketteten, in einem gemeinsamen Gehäuse in gleicher Ebene angeordneten, aussenverzahnten Planetenrädern, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse mehrere Paare (la,Ib,lc,Id) von miteinander verzahnten Planetenrädern, die je eine Einzel-Zahnradpumpe mit einem Saugraum (32) und einem Druckraum (28) bilden, angeordnet sind, und dass das zentrale Sonnenrad (9) drehmomentübertragend mit einem der beiden Planetenräder (la,Ib,lc,Id) jeder Einzelpumpe kämmt und dem in den Druckräumen (28) aller Einzelpumpen herrschenden Druck des Druckmediums ausgesetzt ist.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahl des Sonnenrads (9;53) in bezug auf die Zähnezahl der Planetenräder (la,Ib,lc,.Id;54) derart gewählt ist, dass eine Drehzahlübersetzung zwischen der das Sonnenrad (9;53)3U2328tragenden Welle (11;51) und der tatsächlichen Drehzahl der die Planetenräder (la,lb,lc,ld;54) paarweise enthaltenden Einzelpumpen vorliegt.
- 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahlen des Sonnenrad.s (9; 53) und der Planetenräder (la,Ib,lc,Id;54) in bezug auf die Anzahl der die Planetenräder (la,Ib,lc,Id;54) paarweise enthaltenden Einzelpumpen derart gewählt sind, dass zwischen den Einzelpumpen eine Verschiebung des Eingriffs der Zähne der paarweise angeordneten Planetenräder (la, Ib, lc, ld; 54) vorliegt..
- 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (la,Ib,lc,Id) in Gleitlagerbuchsen (4) gelagert sind, welche in Bohrungen (2a,2b,2c,2d) eines Pumpenkörpers (3) axial schwimmend angeordnet sind.
- 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (4) in den Bohrungen.(2a,2b,2c,2d) des Pumpenkörpers (3) mindestens angenähert vollständig im Druckraum (28) der Bohrungen (2a,2b,2c,2d) angeordnet sind.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,· dass die Lagerbuchsen (4) an ihren an den Stirnflächen der alsRitzel ausgebildeten Planetenräder (la,Ib,lc,ld) anliegenden Flächen mit einander gegenüberliegenden Drucktaschen (39,39'), z.B. nierenförmigen Vertiefungen, versehen sind, welche durch in den Körpern der Lagerbuchsen (4) vorgesehene Bohrungen (40, 40') über Kreuz mit dem an der Gegenaussenseite (41,42;41', 42') der Lagerbuchsen (4) herrschenden Druck zwecks Ausgleichs unsymmetrischer Anpresskräfte verbunden sind.
- 7. ."' Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweise angeordneten Planetenräder (54) auf feststehenden Lagerstiften (57) gelagert sind, und dass die axiale Spreizkraft an den Lagerstiften (57) über Muttern (60), z.B. Hutmuttern, aufgenommen wird, welche Seitenflächen (58,59) gegen einen dazwischenliegenden Distanzkörper (61) pressen.
- 8. Anwendung der Zahnradpumpenanordnung nach Anspruch 1 als Pumpe in einer hydrostatischen Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (9) auf einer. Hohlwelle (11,35) gelagert ist und das Druckmedium von den Druckräumen (28) der Einzel-Zahnradpumpen über die Bohrung (3 5) der Hohlwelle zu einem feststehenden, mit Druckmedium-Anschlüssen (15,18) versehenen Durchleitungskörper (14) geführt ist.
- 9. Anwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Bohrungen C2a,2b,2c,2d) für die Paare (Ia5Ib, lc,Id) von Planetenrädern und mit Saugbohrungen (32) für das Druckmedium versehener Pumpenkörper (3,6) an eine Antriebswelle (23) angeflanscht und abgedichtet drehbeweglich auf der als Abtriebswelle vorgesehenen Hohlwelle (11,35) .gelagert ist, wobei die Bohrungen (2a,2b,2c,2d) zur Aufnahme der Verzahnung des auf der Hohlwelle (11,35) befestigten Sonnenrads (9) zur Hohlwelle (11,35) hin offen sind.
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