DE3614626C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim innenverzahnten Außenrad einer bekannten Zahnradmaschine der vorgenannten Art erstrecken sich die Ausnehmungen über die gesamte Stirnseite des Zahnrades, wodurch dessen Innenseite mit der Außenseite verbunden ist. Wegen des Lagerspiels des Außenzahnrades besteht hierdurch eine Verbindung zwischen der Saugseite und der Druckseite der Zahnradmaschine, weshalb deren Wirkungsgrad stark beeinträchtigt ist. Auch drückt der auf den Außenumfang des Außenrades wirkende ungleich große Druck das Außenzahnrad einseitig radial an das Gehäuse an, wodurch das hydrodynamische Gleichgewicht gestört ist. Das außenverzahnte Innenzahnrad der bekannten Zahnradmaschine hat im Bereich der Zähne eine Feinrillung und/oder eine Feinprofilierung (Mikrorillung) und in den Dichtstegen Querbohrungen zum Ausgleich des Druckes auf beiden Stirnseiten des Außenzahnrades. Diese Feinrillung und/oder Feinprofilierung reicht zur Schmierung nicht aus und ist der Gefahr der Verschmutzung ausgesetzt, wodurch die Feinrillung und/oder Feinprofilierung unwirksam wird (DE 29 33 493 A1).

Bei einer anderen bekannten Zahnradmaschine reichen die an der Stirnseite der Zahnräder angeordneten Nuten von der Außenseite des Zahnrades bis zur Wellenbohrung. Wegen der zur Wellenbohrung achsparallelen Nuten bestehen Verbindungen zu den Räumen zwischen den Enden der Wellen und der Wandungen der Lagerbüchsen, wodurch Kanäle für den Durchgang von Druckmittel von der Einlaß- zu der Auslaßseite gebildet werden. Durch die Nuten wird ein künstlicher Leckmittelstrom zur Lagerschmierung erzeugt (DE-PS 3 95 667).

Bei wieder einer anderen bekannten Zahnradmaschine sind längs jedes Zahnes verlaufende Abschrägungen vorgesehen, die im Bereich der Zahnradkörper den Grund von Ausnehmungen bilden. Da diese Abschrägungen von den Spitzen der Zähne bis zur Welle des Zahnrades reichen, besteht wegen des vorhandenen Lagerspiels eine nachteilige Verbindung zwischen der Druck- und der Saugseite der Zahnradmaschine (US-PS 20 22 610).

Noch eine andere bekannte Zahnradmaschine hat an den Stirnseiten der Zahnräder Nuten, die innerhalb der jeweiligen Seitenfläche des Zahnrades enden. Diese Nuten wirken mit einem an der Gehäusewand befindlichen Ringkanal in Gestalt einer bogenförmigen Nut zusammen, in den mit einer Hilfspumpe verbundene Leitungen münden. Bei der bekannten Zahnradpumpe dient also eine besondere Hilfspumpe zur Schmierung der Zahnradseitenflächen und den diesen benachbarten Gehäuselagerflächen (DE-AS 15 28 963).

Ausgehend von dem an erster Stelle genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Zahnradmaschine die aufeinander gleitenden Flächen der Zahnräder und des Gehäuses auf einfache Weise mit Sicherheit zu schmieren und zu spülen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Die beanspruchte Größe der allein mit dem Arbeitsraum der Zahnradmaschine verbundenen nutenförmigen Ausnehmungen ist geeignet, die aufeinander gleitenden Flächen der Zahnradmaschine ausreichend zu schmieren, zu spülen und zu kühlen und etwa eingedrungene Fremdkörper zu entfernen, ohne daß eine Verbindung zwischen der Druckseite und der Saugseite vorhanden ist. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich bei einem innen verzahnten Außenzahnrad, da der Aufbau eines einseitigen Druckes auf seinem Außenumfang vermindert wird, weil die Nuten nicht bis zum Außenumfang reichen und damit unerwünschte hydrostatische Störkräfte wesentlich verringert sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen. Gemäß den Merkmalen des Anspruches 6 wird eine ausreichende Gleitfläche auf jeder Seite des Zahnrades beibehalten.

In der Zeichnung sind vier Zahnradmaschinen als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung jeweils in Seitenansicht unter Abnahme des Deckels schematisch dargestellt.

Die Zahnradmaschine nach Fig. 1 hat ein ortsfestes Gehäuse 1, in dem ein innenverzahntes Hohlrad drehbar gelagert ist. Mit dem Hohlrad 2 kämmt ein exzentrisch zum Hohlrad 2 angeordnetes Ritzel 3, das drehfest auf einer Welle 4 sitzt. Den senkrecht zur Achse des Zahnrades 2, 3 angeordneten Stirnseiten stehen axiale Begrenzungswände im Gehäuse 1 gegenüber, die den Arbeitsraum begrenzen. Ein mit dem Gehäuse 1 fest verbundenes Zwischenstück 5 ist an der Stelle angeordnet, an der einander benachbarte Zähne des Hohlrades 2 und des Ritzels 3 den größten Abstand voneinander haben. Das Zwischenstück 5 ist im wesentlichen sichelartig ausgebildet. Die Welle 4 ist im Gehäuse 1 drehbar gelagert.

An beiden Seiten des Hohlrades 2 und des Ritzels 3 befinden sich als Ausnehmungen angeordnete Radialnuten, von denen nur die jeweils auf einer Seite angeordneten Radialnuten 6 bis 8 und 9 zu sehen sind.

Die Radialnut 6 ist mit einem Grund 12 eines Zwischenraumes oder einer Zahnlücke zwischen zwei einander benachbarten Zähne 13 und 14 des Hohlrades 2 verbunden und reicht bis nahe an das Gehäuse 1. Die Radialnuten 6 bis 8 sind gleich ausgebildet, unter annähernd gleichen Unfangsabständen angeordnet und enden jeweils vor dem Umfang des Hohlrades.

Die Radialnut 9 geht von einem Grund 15 einer Zahnlücke zwischen zwei einander benachbarten Zähne 16 und 17 des Ritzels 3 aus und reicht bis nahe an die Welle 4. Die Radialnuten 9 bis 11 sind jeweils gleich ausgebildet, unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet und enden vor der das Ritzel 3 tragenden Welle.

Jede der Nuten 6 bis 8 und 9 bis 11 steht mit dem Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Zähnen in Verbindung.

An den am Gehäuse 1 befindlichen axialen Begrenzungswänden des Arbeitsraumes sind zusätzlich allein in den Arbeitsraum mündende Ausnehmungen N vorgesehen.

Die in der Zeichnung oben dargestellte, von einer gestrichelten Linie umgebene Fläche kann die Saugseite und die auf der unteren Seite von einer gestrichelten Linie umgebene Fläche kann die Druckseite einer Pumpe oder umgekehrt sein. Diese Fläche kann auch die Druckseite oder die Einlaßseite eines Motors sein und die andere Fläche die Auslaßseite oder die drucklose Seite dieses Motors.

Bei den übrigen Ausführungsbeispielen werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen benutzt, wobei Änderungen durch die Hinzufügung eines Buchstabens gekennzeichnet sind. Die in Fig. 2 dargestellte Radialnut 6a reicht von der Spitze 18 des Zahnes 14a des Hohlrades 2a bis nahe an das Gehäuse 1. Die Radialnuten 6a bis 8a sind gleich ausgebildet und unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.

Die Radialnut 9a geht von der Spitze 19 des Zahnes 16a des Ritzels 3a aus und reicht bis nahe an die Welle 4. Die Radialnuten 9a bis 11a sind jeweils gleich ausgebildet und unter annähernd gleichen Umfangsabständen angeordnet.

Jede der Nuten 6a bis 8a und 9a bis 11a steht mit dem Arbeitsraum der Zahnradmaschine in Verbindung. An die in Fig. 3 mit 6b bis 10b dargestellten Radialnuten an dem Hohlrad 2b bzw. an dem Ritzel 3b schließt sich jeweils noch eine bogenförmige Nut 20 bzw. 21 bzw. 22 bzw. 23 bzw. 24 an, die konzentrisch zur Mitte des Hohlrades 2b bzw. des Ritzels 3b angeordnet ist. Das Hohlrad 2b hat drei unter gleichen Umfangsabständen angeordnete Radialnuten 6b bis 8b. Die an die Radialnuten 6b bis 8b angeschlossenen Umfangsnuten 21 bis 23 weisen an ihren Enden jeweils nur geringe gegenseitige Abstände auf. Das Ritzel 3b hat nur zwei Radialnuten 9b und 10b, die jeweils mit einer der sich jeweils über etwa einen Halbkreis erstreckenden Umfangsnuten 23 bzw. 24 verbunden sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt Abwandlungen von auf den Seiten des Hohlrades 2c angeordneter nutenförmiger Ausnehmungen 25 bis 27. Die Ausnehmung 25 hat einen Radialteil 6c, einen kurzen Umfangsteil 20c und eine zur Spitze des benachbarten Zahnes gerichtete, diese Spitze aber nicht erreichende Radialnut 28. Die Ausnehmung 26 hat eine Radialnut 7c, an die sich eine nur etwa über eine Breite des benachbarten Zahnes reichende Umfangsnut 21c anschließt. Die Ausnehmung 27 ist durch eine bogenförmige Nut 28c gebildet, deren dem Grund einer Zahnlücke zwischen zwei einander benachbarten Zähnen benachbarten Teil radial verläuft.

Auf dem Umfang des Hohlrades 2c und/oder des Ritzels 3c kann jeweils eine bestimmte Anzahl einer Art Ausnehmung bzw. einer Art Nut annähernd gleichmäßig verteilt angeordnet sein.

Anstelle einer durchgehenden Querbohrung 29, 31; 33, 35 können zwei zu jeweils einer der beiden Seiten des Hohlrades 2d/e und/oder des Ritzels 3d/e mündende Sackbohrungen vorgesehen sein, wobei dann jeder Sackbohrung eine vom Arbeitsraum der Zahnradmaschine ausgehende Verbindungsbohrung 30, 32; 34, 36 zugeordnet ist.

Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in etwas anderer Lage des Hohlrades 2f und in größerem Maßstab. Die Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt nach Linie VIII-VIII in Fig. 5. Die hier mit 8f bezeichnete gerade Radialnut hat eine etwas andere Gestalt als die in Fig. 1 dargestellten Radialnuten 6 bis 8, da die Radialnut 8f in radialer Richtung nach außen in Form eines Bogens, insbesondere eines Halbkreisbogens, ausläuft. Der Übergang vom Grund der Radialnut 8f zur Seitenfläche des Hohlrades 2f ist gewölbt ausgebildet. Das radiale äußere Ende der Radialnut 8f hat einen Abstand a von dem Außenumfang des Hohlrades 2f oder von dem Innenumfang des Ritzels 3. Die radiale Dicke des Hohlrades 2f bzw. des Ritzels 3 im Grund der Zahnlücke ist mit b bezeichnet. c ist die Breite der Nut 8f, die eine Tiefe d aufweist. Die Radialnuten 8f auf den beiden Seiten des Hohlrades 2f sind gleich ausgebildet. Die Radialnuten 9 bis 11 auf beiden Seiten des Ritzels können wie die Radialnuten 6 bis 8 bzw. 8f auf beiden Seiten des Hohlrades 2 ausgebildet sein. Die Radialnuten dienen als Schmier- und Entlastungsnuten.

Damit die tragende Fläche auf der Seite des Hohlrades 2f wegen der Radialnut oder Radialnuten 8f, von denen in Fig. 1 auf dem Hohlrad 2 drei dargestellt sind, von der Stirnfläche des Hohlrades 2f und/oder des Ritzels 3 nur wenig verschieden ist, werden folgende Verhältnisse bevorzugt, wodurch die Tragfähigkeit der Seitenfläche des Hohlrades bzw. des Ritzels weitgehend erhalten bleibt:

0,5 a/b 0,05
c (b-a)
d 0,2 mm

Hierbei sind

a = Abstand des Endes der Radialnut 8f vom Außenumfang des Hohlrades 2f oder vom Innenumfang des Ritzels 3
b = radiale Dicke des Hohlrades 2f oder des Ritzels 3 im Grund der Zahnlücke
(b-a) = Länge der Radialnut 8f
c = Breite der Radialnut 8f
d = Tiefe der Radialnut 8f.

Mindestens eine Radialnut befindet sich auf jeder Seite des Hohlrades oder des Ritzels und höchstens eine Radialnut je Zahn ist auf jeder der beiden Seiten des Hohlrades bzw. des Ritzels vorgesehen.

Die Summe der Flächen aller Radialnuten auf einer Seite des Hohlrades oder des Ritzels ist kleiner oder gleich dem 0,3fachen der Stirnfläche des Hohlrades bzw. des Ritzels.

Claims (6)

1. Hydrostatische Zahnradmaschine mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern (2, 3), von denen mindestens eines an seinen Stirnseiten in den Arbeitsraum mündende, radial angeordnete Ausnehmungen (6 bis 11) hat, die einerseits im Verzahnungsbereich und andererseits in der Seitenfläche des Zahnrades (2, 3) enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6 bis 11) nutenförmig ausgebildet sind und folgende Abmessungen aufweisen:
0,5a/b0,05
c(b-a)
d0,2 mm.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den axialen Begrenzungswänden des Arbeitsraumes zusätzlich allein in den Arbeitsraum mündende Ausnehmungen (N) vorgesehen sind.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nutenförmige Ausnehmung (6a bis 11a) bis zur Spitze (18, 19) des am gleichen Zahnrad befindlichen Zahnes (14a, 16a) reicht.

4. Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die nutenförmige Ausnehmung (6b bis 8b, 9b und 10b) ein in Umfangsrichtung verlaufender Teil (20 bis 24) anschließt.

5. Zahnradmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den in Umfangsrichtung verlaufenden Teil (20c) ein radial verlaufender Teil (28) anschließt.

6. Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Radialnut (8f) auf jeder Seite des Hohlrades (2f) und/oder des Ritzels (3) und höchstens eine Radialnut je Zahn auf einer Seite des Hohlrades bzw. des Ritzels vorgesehen ist und daß die Flächen aller an den Arbeitsraum unmittelbar angeschlossenen Radialnuten (8f) auf einer Seite des Hohlrades (2f) oder des Ritzels (3) kleiner oder gleich dem 0,3fachen der Stirnfläche des Hohlrades bzw. des Ritzels ist.