DE3249585C2

DE3249585C2 - Zahnradpumpe f}r inkompressible Medien

Info

Publication number: DE3249585C2
Application number: DE19823249585
Authority: DE
Inventors: Douglas Hughson
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1989-07-27
Also published as: US4548562A; WO1984001004A1; GB2135734A; DE3249585T1; GB8411521D0; JPS59501514A; GB2135734B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe für inkompressible Medien der durch den Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Gattung.

Bei den aus der DE-PS 9 32 882 bekannten Zahnradpumpen dieser Art wird eine Abführung der sogenannten Quetschflüssigkeit, die sich im Betrieb der Pumpe in dem Zwischenraum am Zahneingriff der beiden Schrägräder ansammeln kann und dann zu einer größeren Laufunruhe führt, mit einer besonderen Formgebung der Zahnflanken erhalten. Die Zahnflanken sämtlicher Zähne sind insbesondere im wesentlichen ballig ausgeführt, so daß nur für die Zahnmitte ein spielfreier Zahneingriff erhalten wird, während sich an den Zahnenden als Folge einer somit gegenüber der Zahnmitte kleineren Dicke der Zähne ein Flankenspiel ergibt, welches für die Quetschflüssigkeit einen Druckausgleich in bezug auf die Mündungen der Saug- und Druckleitungen erlaubt. Als weitere stützende Maßnahme zur Ermöglichung dieses Druckausgleichs ist dabei auch noch eine gegenüber den Zahnenden größere Zahnhöhe der Zahnmitte vorgesehen.

Aus der AT-PS 3 53 103 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei welcher die mit einer solchen möglichen Ansammlung von Quetschflüssigkeit im Eingriffsbereich der Zähne zusammenhängende Problematik mit der Ausbildung einer nutenförmigen Vertiefung mit variablem Querschnitt an den Zahnflanken mindestens eines der Zahnräder oder an der Innenseite mindestens einer der beiden Stirnwände gelöst wird, die an den axialen Stirnflächen der Zahnräder flächig dichtend anliegen. Eine damit unmittelbar vergleichbare Vorkehrung besteht bei einer aus der DE-PS 28 10 563 noch bekannten Zahnradpumpe in der Ausbildung speziell geformter Ausnehmungen in den Stirnflächen der Zahnräder, deren Schrägverzahnung auch dabei wieder durch eine spezielle Formgebung der Zahnflanken für eine auch wechselseitig an den beiden Stirnflächen jedes Zahnrades entsprechend angepaßte relative Anordnung der Ausnehmungen berücksichtigt wird.

Die durch den Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine Zahnradpumpe für inkompressible Medien der angegebenen Gattung derart auszubilden, daß zur Beherrschung der mit der Quetschflüssigkeit zusammenhängenden Problematik auf eine aufwendige Formgebung der Zahnflanken verzichtet werden kann.

Die mit der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß mit der angegebenen Gleichung eine relativ einfache Geometrie der Zähne erhalten wird und damit jede Art von Druckschwankungen in dem abgedichteten Zwischenraum am Zahneingriff der beiden Schrägräder vermieden werden kann.

Dabei ist insbesondere davon auszugehen, daß durch den bei dieser Geometrie auch berücksichtigten Überdeckungsgrad größer als eins die Voraussetzung dafür geschaffen ist, daß das eine axiale Ende des Zwischenraumes mit der Abrißkante der Mündung der Druckleitung zum gleichen Zeitpunkt fluchtet, in welchem dessen anderes axiales Ende mit der Einlaufkante der Mündung der Saugleitung zur Deckung gebracht wird. Durch diesen sich also wechselseitig ablösenden Anschluß des Zwischenraumes am Zahneingriff der beiden Schrägräder an die Mündungen der Saug- und Druckleitungen werden damit aber nicht nur Druckschwankungen vermieden, sondern auch für jede vorgegebene Pumpenleistung ein kleinerer Raumbedarf benötigt, so daß sich die Zahnradpumpe im besonderen als Schmierölpumpe einer Verbrennungskraftmaschine oder als integrierte Pumpe einer hydraulischen Lenkhilfe von Kraftfahrzeugen eignet.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der Zahnradpumpe,

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie II-II in Fig. 1, zu einer Darstellung des Zahneingriffs der beiden Schrägräder,

Fig. 3 einen Längsschnitt des einen Schrägrades,

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Geometrie des Zahneingriffs der beiden Schrägräder und

Fig. 5 eine Stirnansicht des Zahneingriffs der beiden Schrägräder zur Darstellung des sich dabei ergebenden abgedichteten Zwischenraumes.

Die zur Förderung von inkompressiblen Medien vorgesehene Zahnradpumpe umfaßt ein Gehäuse 10, durch welches zwei kreisförmige Pumpenkammern 12 und 14 ausgebildet sind. In diesen Pumpenkammern sind zwei Schrägräder 16 und 18 drehbar derart gelagert, daß zwischen ihrem Kopfkreis und der umgebenden Gehäusewand jeweils ein enger Laufabstand erhalten wird. Die Zwischenräume zwischen den einzelnen aufeinander folgenden Zähnen der beiden Schrägräder ergeben daher im Zusammenwirken mit der umgebenden Gehäusewand einzelne Pumpenkammern, durch welche bei einer in Richtung der Pfeile ω vorgenommenden Drehung der beiden Schrägräder 16, 18 ein inkompressibles Medium über eine an das Gehäuse 10 angeschlossene Saugleitung 22 für eine Förderung in eine Druckleitung 20 in Richtung des Pfeiles A angesaugt wird.

Damit diese Förderung eines inkompressiblen Mediums aus der Saugleitung 22 in die Druckleitung 20 ausschließlich über die Spalte erfolgt, die zwischen den Kopfkreisen der beiden Schrägräder 16, 18 und der umgebenden Wand des Gehäuses 10 bestehen, sind die beiden Schrägräder mit einem Überdeckungsgrad größer als 1 versehen und so angeordnet, daß sich an dem Eingriff ihrer Zähne 24 und 26 eine wechselseitige Abdichtung der axial fluchtenden Mündungen der Saug- und Druckleitungen 22, 20 ergibt. Wegen des für die Verzahnung der beiden Schrägräder 16, 18 eingehaltenen Überdeckungsgrad größer als 1 ist davon auszugehen, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt bei der Drehung der beiden Schrägräder zwei aktive Druckpunkte existieren, die während des Eingriffs zweier Zähne 24, 26 bei der Vorgabe eines bestimmten Grundschrägungswinkels X _b längs der Breite F der Zähne die in Fig. 2 verdeutlichte Eingriffsebene 28 ergeben. In dieser Eingriffsebene 28, die sich in der Stirnansicht der beiden Schrägräder 16, 18 als Linie 28 A darstellt, befinden sich daher ständig zwei Druckpunkte ähnlich dem Druckpunkt 30 in der Darstellung gemäß Fig. 1, und diese Eingriffsebene 28 wird von zwei Eingriffsebenen begrenzt, die sich aus der zeitlichen Aufeinanderfolge dieser Druckpunkte ergeben und deren gegenseitiger Abstand durch die Grundumfangsteilung P _b der Verzahnung der beiden Schrägräder 16, 18 vorbestimmt ist. Die durch diese Eingriffslinien begrenzte Eingriffsebene 28 ergibt andererseits eine wirksame Zahneingriffslänge Z _a, so daß für den Zahneingriff der beiden Schrägräder 16, 18 die in Fig. 4 schematisch dargestellte Geometrie erhalten wird. Hierbei wird für die Verbindungsebene bzw. -linie der Radmittelpunkte der beiden Schrägräder 16, 18 und die Eingriffsebene bzw. -linie 28 bzw. 28 A eine Kreuzungslinie bzw. ein Kreuzungspunkt erhalten, welcher auf einer Tangentialebene bzw. einer Tangente an die Rollkreisdurchmesser der beiden Schrägräder 16, 18 liegt. Zur Einhaltung dieser Geometrie, die eine Ausbildung von in der Fig. 4 gestrichelt dargestellten Aussparungen R in zwei zum Verschließen des Pumpengehäuses 10 noch vorgesehenen axialen Stirnwänden überflüssig macht, wird dabei für die Schrägverzahnung der beiden Schrägräder 16, 18 die Bedingung nach der folgenden Gleichung erfüllt:

wobei

X _b = Grundschrägungswinkel
Z _a = Zahneingriffslänge
P _b = Grundumfangsteilung
F = Zahnbreite

Aus der Einhaltung der in Fig. 4 dargestellten Geometrie für den Zahneingriff der beiden Schrägräder 16, 18 ergibt sich, daß die entsprechend der Darstellung in Fig. 5 sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt in dem abgedichteten Zwischenraum zwischen zwei miteinander kämmenden Zähnen 24, 26 befindliche Teilmenge an dem einen axialen Ende dieses Zwischenraumes nur solange eine Verbindung mit der Mündung der Druckleitung 20 aufweist, wie das andere axiale Ende dieses Zwischenraumes gegen die Mündung der Saugleitung 22 abgedichtet ist. Zu dem Zeitpunkt, an welchem die Verbindung dieses Zwischenraumes mit der Mündung der Druckleitung 20 unterbrochen wird, erfährt der Zwischenraum jedoch eine Verbindung mit der Mündung der Saugleitung 22. Es ist somit sichergestellt, daß der Zwischenraum am Zahneingriff der beiden Schrägräder einen sich wechselseitig ablösenden Anschluß an die Mündungen der Saug- und Druckleitungen erfährt. Die in diesem Zwischenraum eingefangene Teilmenge des über die Saugleitung 22 für eine Förderung in die Druckleitung 20 angesaugten Mediums kann daher keine Druckstöße erzeugen, wenn noch zur Bereitstellung eines Überdeckungsgrades größer als eins der beiden Schrägräder 16, 18 die üblichen Gleichungen r _f = Z _a/P _b und r _h = F · tangens X _b/P _b sowie r _f = 1 + R _h für die Profilüberdeckung und die Sprungüberdeckung eingehalten werden.

Claims

Zahnradpumpe für inkompressible Medien, insbesondere Schmierölpumpe einer Verbrennungskraftmaschine für Fahrzeuge, mit zwei mit einem Überdeckungsgrad größer als eines miteinander kämmenden außenverzahnten Schrägrädern, die mit einem engen Laufabstand ihres Kopfkreises zu der umgebenden Gehäusewand in einem verschlossenen Gehäuse drehbar gelagert sind, an das im Bereich des einen abgedichteten Zwischenraum ergebenden Zahneingriffs die quer zu den Drehachsen der Schrägräder axial fluchtenden Mündungen einer Saugleitung und einer Druckleitung angeschlossen sind, wobei zwei Stirnwände des Gehäuses an den axialen Stirnflächen der beiden Schrägräder flächig dichtend anliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß für einen im wesentlichen gleichzeitig erfolgenden, sich wechselseitig ablösenden Anschluß des Zwischenraums am Zahneingriff (24, 26) der beiden Schrägräder (16, 18) an die Mündungen der Saug- und Druckleitungen (22, 20) die Schrägverzahnung der beiden Schrägräder nach der folgenden Gleichung ausgebildet ist: wobeiX _b = Grundschrägungswinkel
Z _a = Zahneingriffslänge
P _b = Grundumfangsteilung
F = Zahnbreite