DE3444859C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für Hydraulik­ flüssigkeit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese Pumpe ist durch die DE-A 30 05 657 bekannt. Derartige Pumpen sind für den Betrieb von hydraulischen Antrieben geeignet, bei denen die Antriebsdrehzahl der Pumpe häufig wechselt, ohne daß entspre­ chender größerer oder kleinerer Bedarf besteht.

In einer Ausführung der bekannten Innenzahnradpumpe liegen die Auslaßkanäle achsparallel in dem Gehäuse. Dadurch liegt die Auslaßkammer auf einer Stirnfläche des Gehäuses und der Auslaß­ druck lastet auf der Stirnplatte, wodurch Verformungen eintre­ ten. Bei einer anderen Ausführung der bekannten Innenzahnrad­ pumpe sind die Auslaßkanäle radial in den Zahngrund des Außen­ rades eingebracht und durch Kugel-Rückschlagventile verschlos­ sen. Die Kugel-Rückschlagventile besitzen eine große Masseträg­ heit und sind überdies der Zentrifugalkraft unterworfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Innenzahnrad­ pumpe so zu verbessern, daß die Vielzahl der auf dem Umfang des Außenrades mündenden Auslaßbohrungen durch ein Rückschlagventil verschließbar sind, dessen Funktion von Zentrifugalkräften weitgehend unbeeinflußt ist und das massearm ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die Rückschlagventile sind als ein einziges Band aus Metall oder Kunststoff ausgebildet, das auf dem Zylindermantel des Außenrades liegt, an dem die Auslaßkanäle münden. In einer Aus­ führung ist dieses Metall- oder Kunststoffband als geschlosse­ ner Ring ausgeführt. In diesem Fall besteht eine Durchmesser­ differenz zwischen dem Durchmesser des Bandes und dem Außen­ durchmesser des Außenrades, an dem die Auslaßkanäle austreten. Das Band läuft daher um und liegt vollständig dichtend nur an der Auslaßöffnung eines Auslaßkanals an.

In einer anderen Ausführung ist das Band als nicht geschlosse­ ner Ring ausgeführt, der den Außenzylindermantel des Außenrades mit den Öffnungen der Auslaßkanäle elastisch umklammert bzw. der sich elastisch anschmiegt. Durch den in den Auslaßöffnungen anstehenden Druck wird das Band gegen seine eigene Elastizität ausgelenkt.

Bei der Lösung nach Anspruch 2 liegt das Band neben der Normal­ ebene, in der die Auslaßbohrungen angeordnet sind und die Ven­ tilkörper sind seitlich an dem Band angebracht, z.B. in Form von seitlichen Lappen. Wenn die Auslaßbohrungen abwechselnd in der einen und der anderen Normalebene liegen, kann das Band zwischen beiden Normalebenen liegen und mit einem seitlichen Lappen, d.h. mäanderförmig abwechselnd in die eine und in die andere Normalebene ragen.

Die erfindungsgemäße Pumpe kann zur Speisung eines Hydrauliksy­ stems dienen. In diesem Falle münden sämtliche Auslaßkanäle in einen gemeinsamen Druckraum, wobei die Auslaßkanäle nur dann öffnen, wenn der Druck in den Druckzellen mindestens gleich dem Druck in dem äußeren Druckraum ist. Es kann also nicht zu einer Implosion kommen. Die Zellen, die nicht vollständig gefüllt sind und daher noch keinen Auslaßdruck aufgebaut haben, sind gegenüber dem Betriebsdruck verschlossen.

Die erfindungsgemäßen Pumpen sind vorteilhaft auch als Mehr­ kreispumpen zu verwenden, bei denen unterschiedliche Drucksy­ steme mit Öl gespeist werden. Dazu werden die Auslaßkanäle gruppenweise zusammengefaßt umd mit den unterschiedlichen Drucksystemen verbunden. Hierzu werden auf dem Umfang der Pumpe zwei oder mehr Druckräume vorgesehen. Diese Druckräume haben - der Natur der Rotationskolbenpumpen gemäß - sodann unterschied­ liche Fördermengen und vorzugsweise auch unterschiedlichen Förderdruck. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, mit nur einer einzigen Pumpe mehrere, zumindest aber zwei Betriebssy­ steme mit unterschiedlichem Druck und unterschiedlicher Förder­ menge zu speisen, ohne daß Energieverluste auftreten.

Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist eine Verzahnung, bei der sämtliche im Eingriffsbereich be­ findlichen Zähne dichtenden Kontakt miteinander haben. Als Ein­ griffsbereich wird hier der Bereich bezeichnet, in dem sich die Kopfkreise teilsweise überdecken.

Innenzahnradpumpen können mit einer Sichel ausgestattet sein und haben dabei ihren Einlaßkanal vor der Sichel. Geeignet sind auch sog. Trochoidenpumpen, bei denen die Verzahnung in allen auf dem Umfang eines Innenrades gebildeten Zellen ständig im Eingriff ist.

Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe ist vorzugsweise durch eine mit wechselnden Drehzahlen arbeitende Verbrennungskraftma­ schine, insbesondere durch den Motor in einem Kraftfahrzeug, angetrieben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Innenzahnradpumpe im Normalschnitt;

Fig. 2 eine Trochoidenpumpe im Normalschnitt;

Fig. 3 den Axialschnitt der Pumpe nach Fig. 2;

Fig. 4A Ausgestaltungen der Auslaßkanäle;

Fig. 4B Ausgestaltung des als Rückschlagventil dienenden Bandes;

Fig. 4C Ausgestaltung des als Rückschlagventil dienenden Bandes;

Fig. 5A Ausbildung für mehrere Hydrauliksysteme;

Fig. 5B Anordnung der Auslaßkanäle.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe gezeigt. Das Innenrad 30 ist mit der Drehrichtung 31 angetrieben und nimmt dabei das Außenrad 32 mit. Das Außenrad 32 ist auf der Sichel 33 geführt, welche zwischen den Stirnwänden 23 des Ge­ häuses 34 befestigt ist.

An der in Fig. 1 gezeigten Stelle entfaltet die Zufuhrleitung 8 die erfindungsgemäß geforderte Wirkung dann, wenn in ihr eine ausreichend starke Drossel 9 enthalten ist, die den Saugstrom derart drosselt, daß nur eine Teilfüllung der Zellen erreicht wird.

Auf der Auslaßseite des Eingriffsbereiches überschneiden sich die Kopfkreise des Innenrades 30 und des Außenrades 32, so daß es zur Kompression kommt. Die Zahnlücken werden durch die Aus­ laßkanäle 35 entleert, die vom Grund jeder Zahnlücke des Außen­ rades 32 ausgehend über ein Rückschlagventil 14 in den Druck­ raum 6 einmünden. Der Druckraum 6 ist durch einen Kanal 29 an das Hydrauliksystem angeschlossen. Als Rückschlagventil 14 dient ein Band 14, z.B. ein Metall- oder Kunststoffband, das das Außenrad 32 infolge seiner Eigenelastizität eng anliegend umschließt. Mittels Niet 36 ist das Metallband dagegen gesi­ chert, sich relativ zu dem Außenrad 32 zu verdrehen.

Auf der Einlaßseite im Bereich des Zahneingriffs sind auch andere Positionen des Einlaßkanals 10 möglich.

Die Sichel 33 kann sich bis zu den Schnittpunkten der Kopfkrei­ se erstrecken. In Fig. 1 ist die Sichel 33 jedoch verkürzt.

Die Verzahnung ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß die Zähne des Außenrades 32 und des Innenrades 30 am Schnittpunkt der Kopfkreise unmittelbar dichtenden Kontakt erhalten, und daß der dichtende Kontakt der miteinander kämmenden Zähne über den ge­ samten Eingriffsbereich aufrechterhalten bleibt.

Hierbei sind auch sog. Zahnringpumpen anwendbar, z.B. mit Trochoidenverzahnung, wie sie in dem Buch von Back´ "Grundlagen der Ölhydraulik", 4. Aufl. 1979, S. 127, 129, dargestellt sind.

Die Fig. 2 zeigt eine solche Trochoidenpumpe und die Fig. 3 bis 5 zeigen Ausgestaltungsformen hinsichtlich der Auslaßkanäle 35 und der Rückschlagventile 14 bzw. 26. Bei der Trochoidenpum­ pe ist das Innenrad 30 auf der Welle 3 mit Drehrichtung 4 ange­ trieben. Die Besonderheit der Trochoidenverzahnung besteht da­ rin, daß sämtliche Zähne des Innenrades 30 mit den Flanken der Trochoidenverzahnung des Außenrads 32 ständig im Eingriff sind. Das Außenrad 32 ist in dem Gehäuse 5 frei drehbar gelagert und von einem Sammelraum 6 umgeben. Das Innenrad 30 bildet mit dem Außenrad 32 Einzelzellen, die bei der gemeinsamen Rotation der beiden Räder 30, 32 fortlaufend größer und sodann wieder klei­ ner werden. Jede dieser Zellen ist durch einen von dem Zahn­ grund des Außenrades 32 ausgehenden Auslaßkanal 35 (Kanäle a bis i) mit dem Druckraum 6 über ein Rückschlagventil verbunden. Als Rückschlagventil dient wiederum ein federndes Band 14, das hier als geschlossener Ring dargestellt ist. Es sei hinzuge­ fügt, daß dieser Ring 14, da er geschlossen ist, etwas größer bemessen ist als der Außenmantel des Außenrades 32. Der Ring 14 führt daher eine Taumelbewegung um den Außenmantel aus und verschließt dabei die Auslaßöffnungen der Kanäle a bis i, wobei seine Taumelbewegung von den Druckverhältnissen in den Kanälen a bis i bzw. in dem Sammelraum 6 bestimmt wird. Mit 29 ist der gemeinsame Auslaßkanal des Sammelraums 6 bezeichnet. Die Fül­ lung der einzelnen Zellen erfolgt über den Einlaßkanal 10, der achsparallel kurz vor dem oberen Totpunkt, d.h. dem Umfangsbe­ reich des größten Zellenvolumens von der Seitenwand her in das Gehäuse 5 mündet. In diesem Einlaßkanal 10 liegt eine Drossel 9, die hier nicht dargestellt ist.

Es sei erwähnt, daß der axiale, in Umfangsrichtung begrenzte Einlaß 10 auch durch eine Niere 37 ersetzt werden kann, wobei dann jedoch eine stärkere Drosselung erforderlich ist. Die Niere 37 ist in den Fig. 2 und 3 gestrichelt eingezeichnet.

Weitere Einzelheiten der Pumpe ergeben sich aus dem Axial­ schnitt nach Fig. 3. Das Pumpengehäuse ist aufgebaut aus dem Außenmantel 5 und den Seitenplatten 23. In den Seitenplatten 23 ist die Welle 3 in einer Gleitlagerung drehbar gelagert und durch Dichtungen 25 abgedichtet. Das Innenrad 30 ist mit der Welle 3 durch eine Paßfeder 24 drehfest verbunden. Es ist er­ sichtlich, daß das Außenrad 32 in dem Außenmantel 5 auf seinem Außenumfang gleitgelagert ist, wobei jedoch der Außenmantel 5 und das Außenrad 32 je eine umlaufende Nut aufweisen, welche gemeinsam den Drucksammelraum 6 bilden. In der Nut des Außenra­ des 32 liegt das als Rückschlagventil für die Kanäle a bis i dienende Band 14. In dem Einlaßkanal 10 ist die Drossel 9 dar­ gestellt. Die alternativ mögliche Niere 37 ist gestrichelt dar­ gestellt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht demjenigen nach Fig. 3 in allen wesentlichen Teilen mit Ausnahme der Ausbildung der Rückschlagventile und der Auslaßkanäle. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel weist - wie sich aus Fig. 4B ergibt - das als Rückschlagventil dienende Band 14, das zwischen den Normalebe­ nen durch zwei Auslaßkanalgruppen b, c, e, g und a, d, f ver­ läuft, beidseits von ihm ausgehende Ventillappen 26 auf. Diese die Ventilkörper bildenden Lappen 26 ragen in die beiden er­ wähnten Normalebenen, in welchen die Auslaßkanäle b, c, e, g einerseits und a, d, f andererseits am Umfang verteilt angeord­ net sind. Da die Trochoidenpumpe eine ungerade Anzahl von Zel­ len bildet, müssen an einer Stelle des Bandes 14 zwei aufeinan­ derfolgende Lappen 26 auf derselben Seite liegen. Die Auslaßka­ näle münden in einen gemeinsamen Sammelraum 6, der über den Auslaßkanal 29 mit einem Hydrauliksystem verbunden ist.

Der Vorteil dieser Ausführung des als Rückschlagventil dienen­ den Bandes 14 liegt darin, daß die einzelnen Lappen 26 vonein­ ander unabhängig beweglich sind. Dadurch wird die Gefahr ver­ mieden, daß sich aufeinanderfolgende Auslaßkanäle 35 vorzeitig öffnen. Außerdem ist - von der zuvor geschilderten, konstrukti­ onsgemäß bedingten Unregelmäßigkeit abgesehen - der Abstand zwischen den auf derselben Seite liegenden Lappen 26 groß, wäh­ rend die Öffnungsbewegung des auf der anderen Seite liegenden Lappens, z.B. für Öffnung e, eine Schließbewegung für den auf der gegenüberliegenden Seite liegenden Lappen (für Öffnung f) zur Folge hat. Es ist ersichtlich, daß das Band 14 für dieses Ausführungsbeispiel auch zickzackförmig ausgebildet sein kann, wie es in Fig. 4C angedeutet ist. Die Fig. 4B und 4C stellen die Abwicklung eines Teils des Außenrades 32 mit dem darin liegenden Band 14 dar.

Aus den Fig. 5A und 5B ist die Ausbildung der Trochoidenpum­ pe für den Fall sichtbar, daß die Pumpe an mehrere Hydrauliksy­ steme mit unterschiedlichem Druck- und/oder Förderniveau ange­ schlossen wird. In diesem Falle weisen das Außenrad 32 auf sei­ nem Außenumfang und der Außenmantel 5 auf seinem Innenumfang jeweils zwei Nuten auf, die die beiden Sammelräume 6.1 und 6.2 bilden und in denen die Bänder 14.1 und 14.2 als Rückschlagven­ tile liegen. Die Auslaßkanäle a bis i sind wiederum in zwei Normalebenen angelegt, und zwar liegen die Auslaßkanäle a, b, e, f in der linken und die Auslaßkanäle c, d, g, h, i in der rechten Normalebene. Die beiden Sammelräume 6.1 und 6.2 weisen die Auslässe 29.1 und 29.2 zu ihren jeweiligen Hydrauliksyste­ men auf. Je nach Verteilung der Auslaßkanäle auf die beiden Normalebenen können die Hydrauliksysteme mit unterschiedlichem Förderstrom und mit unterschiedlichem Druck gefahren werden.

Claims (8)

1. Innenzahnradpumpe für Hydraulikflüssigkeit, deren Verzah­ nung so ausgelegt ist, daß im Auslaßbereich alle Zähne der Dichtzone im Eingriff sind, wobei der Eingriff im wesentli­ chen bereits im Schnittpunkt der Kopfkreise beginnt und daß im Außenrad Auslaßkanäle vorgesehen sind, welche von dem Zahngrund ausgehen und jeweils durch ein Rückschlagventil verschlossen sind und welche in Umfangsrichtung einen Abstand haben, der so groß wie oder kleiner als die Teilung einer Zelle ist, welche durch die gleichzeitig in Eingriff befindlichen Zähne gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Außenrad (32) von einem als Ölsammelraum dienenden Ringkanal (6) umgeben wird,
daß die Auslaßbohrungen (35) radial in den ringförmigen Sammelraum (6) münden,
und daß das Außenrad (32) durch ein als Rückschlagventil für sämtliche Auslaßbohrungen (35) dienendes Band (14) umschlossen ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (26) seitlich an dem Band (14) sit­ zen.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslaßbohrungen (35) in zwei Normalebenen des Pumpenge­ häuses (5) münden,
daß zwischen beiden Ebenen das Band (14) das Pumpengehäuse (5) umschließt,
und daß die Ventilkörper (26) je nach Lage der Auslaßöff­ nungen (35) auf der einen oder der anderen Seite des Bandes (14) an diesem angebracht sind.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (26) achsparallele Erweiterungen des ringförmigen Bandes (14) sind.

5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Band (14) mäanderförmig abwechselnd in die eine und die andere Ebene ragt.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (14) ein in sich geschlossener Ring ist, der das Pumpengehäuse (5) mit geringem Spiel umgibt.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (14) ein offener Ring ist, der das Pumpengehäuse (5) elastisch umschließt.

8. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrad (32) von mehreren Ringkanälen (6.1, 6.2) umge­ ben wird, die in verschiedenen Normalebenen liegen und daß jeweils ein Teil der Auslaßkanäle (35) in jeweils einer der Normalebenen liegt.