DE3342131C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische innenverzahnte Zahnradmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zahnradmaschinen dieser Art sind beispielsweise aus der DE-AS 19 48 392 sowie der EP 00 38 482 A bekannt. Bei diesen bekannten Zahnradmaschinen gleiten die Flanken der Zähne der Außenverzahnung des Ringkolbens auf den Gegenflanken der Zähne der Verzahnung des Gehäuseteils ab, wobei zwischen den Zahnflanken häufig Mischreibung mit einem durch diese bedingten erhöhten Verschleiß stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zahnradmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß der Verschleiß zwischen der Ringkolbenaußenverzahnung und der Gehäuseverzahnung verringert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Zahnradmaschine bauen sich in den durch den Unterschnitt gebildeten Kanälen schmierende Druckpolster auch dann auf, wenn die Kanäle nicht durch zwei Kraftübertragungslinien geschlossen sind. Die Kanäle sind seitlich durch anliegende Scheiben, die Steuer- und Abdichtflächen bilden, abgedichtet, so daß das Öl aus den sich verkleinernden Kammern ausgepreßt werden muß.

Zweckmäßigerweise bestehen die Zahnprofile der Ringkolbenaußenverzahnung und der Innenverzahnung des Gehäuseteils aus zykloiden Verzahnungen mit Unterschnitt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 3 und 4.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Zahnradmaschine und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Zahnradmaschine längs der Linie II-II in Fig. 1.

In den endseitigen topfförmigen Gehäusehälften 1, 2 ist über die Kegelrollenlager 5, 6 die Rotorwelle 7 gelagert. Die Steuerfläche 9 und die Abdichtfläche 8 sind durch die beiden Gehäuseteile 1, 2 dadurch in ihrer Endlage gehalten, daß sie mit entsprechen­ den Abstütz- und Auflageflächen versehen sind. Der Rotor 3 ist auf der Welle 7 dadurch drehfest festgelegt, daß diese im Quer­ schnitt einer Polygonform aufweist und der Rotor mit einer ent­ sprechenden Bohrung versehen ist. Statt dieses Polygonprofils könnte auch eine Keilwellenverzahnung oder dergleichen vorgese­ hen werden. Der Rotor 3 ist auf der Rotorwelle begrenzt axial verschieblich. Er ist zwischen der Steuerfläche 9 und der Abdicht­ fläche 8 dadurch eingespannt, daß die Abdichtfläche 8 gegenü­ ber dem Gehäuseteil 2 durch eine Ringfeder 10 abgefedert ist. Die Ringfeder 10 stützt sich mit ihrem äußeren Bereich auf einer ringförmigen Gehäusestufe ab und liegt mit ihrem inneren Bereich an der Rückseite der Abdichtfläche 8 an. Die Federkraft der Ring­ feder 10 ist derart bemessen, daß zwischen dem äußeren Umfangsbe­ reich der Ventilscheibe und einer ringförmigen Anschlagfläche des Gehäuses ein Spalt verbleibt.

Die Rückseite der Abdichtfläche 8 ist gleichsam wie ein Stufen­ kolben ausgebildet, wobei der innere Kolbenteil 20, der auf der Ringfeder 10 abgestützt ist, in eine entsprechende zylindrische Bohrung der Gehäusehälfte 2 eingepaßt und dieser gegenüber durch eine Ringdichtung 21 abgedichtet ist, damit eine Rückwirkung des Arbeitsdrucks auf das Kegelrollenlager 6 ausgeschlossen ist.

Die äußere Ringfläche 22 der stufenkolbenartigen Rückseite der Abdichtfläche 8 ist mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt, so daß die­ ser die Einspannung des Rotors 3 unterstützt und die Kraft der Ringfeder 10 entsprechend verringert werden kann.

Die Steuerfläche 9 weist auf ihrer Rückseite ebenfalls eine ringkolbenförmige Fläche 23 auf, die jedoch kleiner ist als die ringkolbenförmige Fläche 22 der Abdichtfläche, so daß diese nicht von der Gehäusehälfte 1 abhebt und der auf die Steuer­ fläche wirkende Arbeitsdruck lediglich der Verringerung der Anpressung dient. Zur Speisung der äußeren Ringkolbenflächen der Abdicht- und Steuerfläche sind durch Rückschlagventile 24 gesi­ cherte Bohrungen vorgesehen, die mit den Zu- und Abflußleitungen 12, 13 in Verbindung stehen.

Die Steuerfläche 9 weist einen nabenförmigen Fortsatz 25 auf, der im axialen Abstand mit Ringnuten 26, 27 versehen ist, die mit entsprechenden Ringnuten 28, 29 der Gehäusehälfte 1 geschlos­ sene Ringkanäle bilden. Die in der Gehäusehälfte 1 vorgesehenen Ringnuten 28, 29 sind durch die Zu- und Abflußleitungen 12, 13 in der dargestellten Weise angeschnitten.

Der Gehäuseinnenraum ist im Bereich des Kegelrollenlagers 5 mit Bohrungen 30, 31 versehen, die über durch Rückschlagventile 32, 33 gesicherte Leitungen 34, 35 in die Zu-und Abflußleitungen 12, 13 münden. Weiterhin ist das Polygonprofil der Welle 7 mit einer axial verlaufenden Nut 36 versehen, so daß eine Verbindung zu dem Gehäuseraum hinter der Abdichtfläche 8 hergestellt ist. Wird die Abdichtfläche bei auftretenden Überdrücken von dem Ro­ tor 3 und dem Ringkolben 4 abgehoben, kann das überschüssige Druckmittel durch die Nut 36 und die Leitungen 31, 33 und 34, 35 in den betreffenden Abflußkanal zurückfließen, wobei in dem jeweiligen Kanal 30 oder 31 eine Drosselung in der Weise statt­ findet, daß sich ein schädliche Kavitation verhindernder Gegen­ druck aufbaut.

Von besonderer Bedeutung ist, daß sowohl in der Abdichtfläche 8 als auch in der Steuerfläche 9 spiegelbildlich zueinander dem Ringkolben 4 zugewandte Ringnuten vorgesehen sind, die konzen­ trisch zur Wellenachse 7 im Bereich der Zahnköpfe der in der Ge­ häusehälfte 2 vorgesehenen Innenverzahnung 39 vorgesehen sind.

Diese Ringnuten 37, 38 dienen dem Druckaufbau zwischen der Abdicht­ fläche 8 bzw. der Steuerfläche 9 und dem Ringkolben 4 in dem den Verdrängungskammern gegenüberliegenden Bereich.

Die Einlaß- und Auslaßsteueröffnungen 40, 41, die zu ihrer Ver­ bindung mit den entsprechenden Ringkanälen unterschiedliche Tie­ fen aufweisen, sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, paarweise in Umfangsrichtung in geringerem und weiteren Abstand voneinan­ der angeordnet. Diese Anordnung dient der Aufspreizung der Zahn­ flanken der Verdrängerverzahnungen im Bereich des Drehmomentenab­ stützpunkts D und sie verhindern, daß das Druckmittel über die durch das Zahnflankenspiel sich einstellenden Kanälen von der Druckseite auf die Saugseite fließen kann.

Die Gehäusehälften 1, 2 sind durch Bolzen 42 miteinander ver­ schraubt, die durch Bohrungen der Zähne 39 der Innenverzahnung hindurchgeführt sind.

Das Druckmittel, das sich in den auf der durch den Doppelpfeil A gekennzeichneten Druckseite befindlichen Verdrängungskammern befindet, ist bestrebt, den Ringkolben 4 in Richtung des Pfeils B zu verschieben. Dabei stützt sich der Ringkolben in dem durch den Doppelpfeil C gekennzeichneten Bereich mit den Flanken sei­ ner Verzahnung auf den Gegenflanken der Verzahnung des Gehäuses ab. Andererseits stützt sich der Ringkolben mit seiner Innenver­ zahnung wälzend auf der Verzahnung im Bereich des Doppelpfeils D des Rotors ab, so daß die durch das Druckmittel erzeugte resul­ tierende Druckkraft an dem Hebelarm F des Rotors ein Drehmoment erzeugt.

Claims (4)

1. Hydraulische innenverzahnte Zahnradmaschine
mit einem mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle drehfest, aber axial verschieblich verbundenen verzahnten Rotor und
mit einem mit einer Innen- und einer Außenverzahnung versehenen Ringkolben, dessen Zähnezahl der Innenverzahnung um eins größer ist als die Zähnezahl des Rotors, so daß zwischen den Zähnen Verdrängungskammern gebildet sind,
mit Zu- und Abflußkanälen in dem Gehäuse,
mit einer mit Einlaß- und Auslaßsteueröffnungen versehenen Steuerfläche, die an dem Rotor und dem Ringkolben seitlich anliegt, und
mit einem mit einer Innenverzahnung versehenen ringförmigen Gehäuseteil, dessen Mittelachse mit der Achse der Welle des Rotors zusammenfällt und auf dessen Innenverzahnung sich die Außenverzahnung des von diesem mit Spiel eingefaßten Ringkolbens derart bewegt, daß die Mittelachse des Ringkolbens eine Kreisbewegung um die Achse des Rotors beschreibt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (39) des Gehäuseteils (2) oder der Ringkolbenaußenverzahnung einen Unterschnitt aufweisen, so daß zwischen den Flanken der miteinander die im kraftübertragenden Eingriff befindlichen Zähne (39) des Gehäuseteils (2) und der Außenverzahnung des Ringkolbens (4) in axialer Richtung verlaufende Kanäle gebildet sind, deren Querschnitt sich in Drehrichtung des Ringkolbens (4) verringert, und daß der Raum zwischen den Zähnen (39) des Gehäuseteils (2) und der Ringkolbenaußenverzahnung mit der Druckmittelseite verbunden ist.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnprofile der Ringkolbenaußenverzahnung und der Innenverzahnung (39) des Gehäuseteils (2) aus zykloiden Verzahnungen bestehen und Unterschnitt aufweisen.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (9) mit einer konzentrischen Ringnut (37) versehen ist, die in dem an die Zahnköpfe der Verzahnung (39) des Gehäuseteils (2) radial nach innen anschließenden Bereich vorgesehen ist.

4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Steuerfläche (9) gegenüberliegende Abdichtfläche (8) spiegelbildlich zu der Steuerfläche (9) mit einer Ringnut (38) versehen ist.