DE3909319C2 - Zahnradmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnradmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der insbesondere zum Antrieb eines Ventilators vorgesehen ist, wobei der Motror von einer Ölpumpe mit Hochdruck-Arbeitsöl versorgt wird.

Ein herkömmlicher Zahnradmotor für den Antrieb eines Ventilators ist beispielsweise in der JP 62-276 274 A offenbart. Dieser Zahnradmotor umfaßt ein Gehäuse mit einem Ein- sowie Auslaßkanal für das Fluid (Öl), ein drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnetes Rad mit Innenverzahnung, ein inner­ halb des innenverzahnten Rades angeordnetes Rad mit Außenver­ zahnung, das zusammen mit dem innenverzahnten Rad im Gehäuse eine Arbeitskammer bildet, eine mit dem außenverzahnten Rad durch dessen Drehen als Einheit gedrehte Welle und ein die­ se Welle drehbar abstützendes Lager, wobei der Ein- und Auslaßkanal mit Öffnungen zur Arbeitskammer hin offen sind, eine Bremse mit dem innenverzahnten Rad zur Anlage kommen kann und eine Elektromagnetspule zur Verlagerung des Brems­ schuhs vorhanden ist.

Da bei diesem Motor jedoch auf der Seite des Gehäuses eine Öffnung oder ein Kanal nicht ausgebildet ist und das außen- sowie innenverzahnte Rad einem Druck zu dieser Gehäuseseite hin ausgesetzt sind, wird ein Freiraum zwischen einem Gehäu­ sedeckel und den beiden Zahnrädern groß, so daß die Leck- oder Durchflußmenge des Fluids durch diesen Freiraum eben­ falls recht groß wird. Beide Zahnräder kommen durch den auf sie einwirkenden Druck mit der Wand auf der erwähnten Gehäu­ seseite in Anlage, so daß Öl nicht zwischen die Zahnräder und diese Gehäusewand fließt, wodurch dort ein Ölfilm schließ­ lich kaum oder nicht mehr vorhanden ist und das Gleitmoment der Räder sehr hoch wird. Ist dieses Gleitmoment oder der Gleitwiderstand größer als das vom Motor erzeugte Drehmo­ ment, so kann der Motor nicht mehr drehen, d. h., es tritt ein Blockierzustand auf.

Aus der DE-OS 19 47 798 ist ein hydraulischer Hochdruck- Zahnradmotor bekannt, bei dem auf der einen Seite der Zahnräder in einer Gehäusehälfte ein Einlaß- sowie ein Auslaßkanal vorhanden sind, während auf der anderen Seite der Zahnräder ein Kompensationselement angeordnet ist, daß gegen die Zahnräder gepreßt wird, um eine Abdichtung des Zahnradmotors bei hohen Drücken zu gewährleisten. Das Anpressen des Kompensationselements geschieht über Druckfelder, die in der am Kompensationselement angrenzenden Gehäusehälfte vorgesehen sind und das Kompensationselement mittels Arbeitsfluid in Anlage an die Zahnräder pressen. Allerdings befinden sich zur Druckkompensation der Einlaß- und Auslaßdrücke im Kompensationselement gegenüber dein Einlaß- und Auslaßkanal Druckfelder.

Ferner ist aus der DE-OS 22 49 395 ein gattungsgemäßer Zahnradmotor bekannt, der im Deckel einen Einlaßkanal zur Zufuhr von Hochdruckfluid zum Arbeitsraum sowie einen Auslaßkanal zur Ableitung des Fluids vom Arbeitsraum aufweist. Zur Druckkompensation ist auf der Gehäuseseite ein Hochdruckkanal vorgesehen, der im Betrieb ein Anlegen der Zahnräder an die Gehäuseseite vermeiden und die Zahnräder somit in einem reibungsfreien, schwimmenden Zustand halten soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Zahnradmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß zusätzlich zum statischen Druck auch der durch das Einströmen des Arbeitsmediums entstehende dynamische Strömungsdruck kompensiert wird, so daß ein gleichmäßiges Laufspiel bzw. ein schwimmender Zustand der beiden Zahnräder aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung stellt eine am Außenumfangsabschnitt des gehäuseseitigen Hochdruckka­ nals ausgebildete Ölnut über den Außenumfang des innenver­ zahnten Rades eine Verbindung zum deckelseitigen Hochdruck­ kanal her. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Teil von beiden Zahnrädern oder auch nur von einem dieser Zahn­ räder kleiner bemessen als der die Nabe dieser Räder oder dieses Rades bildende Teil.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung, aus der die Auf­ gabe und deren Lösung, weitere Ziele sowie die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes deutlich werden, erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Axialschnitt eines Zahnradmotors in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 1;

Fig. 3 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung für eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie B-B in der Fig. 3;

Fig. 5 eine zu Fig. 3 gleichartige Darstellung für eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie C-C in der Fig. 5.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Zahnradmotor mit einem Ge­ häuse 1 ausgestattet, in dem u. a. ein Raum für die Aufnahme der Zahnräder 6 sowie 7 ausgebildet und das von einem Deckel 2 verschlossen ist. Ein innenverzahntes Rad 7 von Ringform ist drehbar in den Innenumfang diesem Raumes im Gehäuse eingesetzt, und mit diesem Zahnrad 1 ist ein in dieses einge­ fügtes Rad 6 mit Außenverzahnung in Anlage bzw. Eingriff. Das außenverzahnte Rad 6, sitzt mittels einer Keilnutverbin­ dung 9 auf einer Welle 3, die durch ein Kugellager 4 und eine Metallbüchse oder ein Nadellager 8 an ihren beiden En­ den drehbar im Gehäuse 1 bzw. im Deckel 2 gelagert ist. Das außenverzahnte Rad 6 ist auf der Welle 3 axial beweg­ bar, mit Bezug zur Welle 3 ist es jedoch undrehbar gehalten. Im Gehäuse 1 befindet sich eine Öldichtung 5, die mit dem Außenumfang der Welle 3 in Anlage ist, wodurch der Austritt von Arbeitsöl verhindert wird.

Der Deckel 2 ist mit einem Einlaßkanal 10 sowie einem Auslaß­ kanal 11 für das Fluid (Öl) versehen. Ein Hochdruckkanal 13 steht mit dem Einlaßkanal 10, ein Niederdruckkanal 15 steht mit dem Auslaßkanal 11 in Verbindung. Die Zahnräder 6 und 7 befinden sich in einem Arbeitsraum 16, dem Öl vom Einlaßkanal 10 über den Hochdruckkanal 13 zugeführt wird, das vom Arbeitsraum 16 über den Niederdruckkanal 15 zum Aus­ laßkanal 11 gelangt.

Durch die Zähne der beiden Zahnräder 6 und 7 werden im Ar­ beitsraum 16 mehrere Abteile gebildet, wobei bei einer Zufuhr von Öl über die Kanäle 10 und 13 zu den Abteilen des Arbeits­ raumes 16 durch den Druckunterschied zwischen dem Ein- so­ wie Auslaßkanal 10 und 11 durch das den Arbeitsraum 16 durch­ strömende Öl die beiden Zahnräder 6 und 7 gedreht werden, wobei das außenverzahnte Rad 6 als Einheit mit der am einen Ende aus dem Gehäuse 1 ragenden Welle 3, die auf dieser Sei­ te mit einem zu treibenden Teil verbunden ist, dreht.

Das innenverzahnte Rad 7 ist über einen geeignet bemesse­ nen Zwischenraum jeweils mit seiner Außenumfangsfläche 7a der Innenumfangsfläche 1a des Gehäuses 1, mit seiner ersten Seitenfläche 7b einer Seitenfläche 1b des Gehäuses 1 und mit seiner zweiten Seitenfläche 7c einer Seitenfläche 2a des Deckels 2 benachbart angeordnet. Das vom Einlaßkanal 10 und Hochdruckkanal 13 im Deckel, 2 kommende Hochdrucköl gelangt in einen Freiraum 19a zwischen der Seitenfläche 7c des innenverzahnten Rades 7 sowie der Seitenfläche 2a des Deckels 2 und in einen Freiraum 19b zwischen einer Seiten­ fläche 6a des, außenverzahnten Rades 6 sowie der Seitenflä­ che 2a des Deckels 2. Dann gelangt das Öl in einen Freiraum 18a zwischen der Seitenfläche 7b des innenverzahnten Rades 7 und der Seitenfläche 1b des Gehäuses 1 sowie in einen Freiraum 18b zwischen der Seitenfläche 6b des außenverzahn­ ten Rades 6 und der Seitenfläche 1b des Gehäuses 1. Auf die­ se Weise kann ein angemessener Ölfilm gebildet werden.

Da den Zahnrädern 7 und 6 der Einlaßkanal 10 zugeordnet ist, werden, wenn das Hochdrucköl zu diesen beiden Zahnrädern fließt, beide Zahnräder 6 und 7 zum Gehäuse 1 hin gepreßt, wodurch die Freiräume 18a und 18b verengt werden, während die Freiräume 19a und 19b größer werden. Der Hochdruck-Ver­ bindungskanal 12 wird erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sein Außenumfang 12a größer bemessen wird als der Außenum­ fang des im Deckel 2 befindlichen Hochdruckkanals 13. Als Ergebnis dessen wird das innverzahnte Rad 7 durch den Öl­ druck auf der Seite des Hochdruck-Verbindungskanals 12 zum Deckel 2 hin gedrückt, so daß ein geeigneter Zwischenraum mit einer Ölfüllung aufrechterhalten wird und das Drehen des Motors einwandfrei gesichert ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei eine Ölnut 20 vorgesehen ist, die sich vom Hochdruck-Verbindungskanal 12 im Gehäuse 1 längs dessen Innenumfangsfläche Ia erstreckt und mit dem Hochdruckkanal 13 im Deckel 2 in Verbindung steht. Insofern kann Öl einwand­ frei und sicher dem Freiraum 18a zwischen dem innenverzahn­ ten Rad 7 sowie dem Gehäuse 1, dem Freiraum 17 zwischen der Außenumfangsfläche 7a des verzahnten Rades 7 sowie der Innenumfangsfläche 1a des Gehäuses 1 und dem Freiraum 19a zwischen dem innenverzahnten Rad 7 sowie dem Deckel 2 zuge­ führt werden, womit ein geeigneter Ölfilm vorhanden und ein störungsfreies Drehen des Motors gewährleistet ist.

Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten dritten Ausführungs­ form, gemäß der Erfindung sind in wenigstens einem der beiden Zahnräder 6 und 7 - im Beispiel in beiden Zahnrädern - Kehlen ausgearbeitet, so daß zurückgesetzte Seitenflächenteile 6a′ sowie 7a′ entstehen und die Zahnräder 6, 7 an diesen Stellen im Querschnitt gegenüber dem Querschnitt an der Nabe der Zahnräder etwas vermindert sind. Dadurch wird ein störungs­ freier Betrieb des Motors ohne eine Berührung der Zahnräder mit der Seitenfläche 1b des Gehäuses 1 bzw. der Seitenflä­ che 2a des Deckels 2 selbst dann erreicht, wenn die Zahnrä­ der 6 bzw. 7 auf Grund einer Ungleichheit im Öldruck eine Kipplage mit Bezug zu der zu ihrer Drehachse rechtwinkligen lotrechten Ebene annehmen sollten.

Bei allen drei Ausführungsformen werden zwischen dem innen­ verzahnten Rad 7, dem außenverzahnten Rad 6, dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 immer angemessene ausreichende Freiräume 17, 18a, 18b, 19a und 19b aufrechterhalten, so daß die Leck­ menge an Hochdrucköl vom Hochdruckkanal 13 zum Niederdruck­ kanal 15 hin gering ist. Ferner werden die beiden Zahnräder 6 und 7 in einem schwimmenden, gleitenden Zustand zur Bildung des Ölfilms betrieben, so daß der Drehmomentverlust des Mo­ tors herabgesetzt und sein Wirkungsgrad gesteigert werden kann.

Claims (3)

1. Zahnradmotor mit einem eine Öffnung an seiner einen Stirnseite und einen hierin ausgebildeten, zylindrischen Freiraum aufweisenden Gehäuse (1), mit einem die Gehäuseöffnung abschließenden Deckel (2) sowie mit einer im Gehäuse sowie im Deckel drehbar gelagerten Welle, an welcher ein Rad mit einer Außenverzahnung axial verschiebbar sowie in Bezug zur Welle drehfest gehalten ist, und sich mit der Welle als Einheit dreht, wobei mit dem Rad mit Außenverzahnung ein Rad mit Innenverzahnung in Eingriff steht, das zusammen mit dem außen verzahnten Rad einen Arbeitsraum bildet, und im Deckel ein Einlaßkanal zur Zufuhr von Hochdruckfluid zum Arbeitsraum sowie ein Auslaßkanal zur Ableitung des Fluids vom Arbeitsraum ausgebildet sind, während an den beiden Seitenflächen beider Zahnräder jeweils Hoch- und Niederdruckkanäle vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang (12a) des Hochdruckkanals (12) auf der Seite des Gehäuses (1) größer ist als derjenige des Hochdruckkanals (13) auf der Seite des Deckels (2).

2. Zahnradmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (20) vorgesehen ist, die den Außenumfangsteil des Hochdruckkanals (12) auf der Seite des Gehäuses (1) mit dem Hochdruckkanal (13) auf der Seite des Deckels (2) entlang der Außenumfangsfläche (7a) des innenverzahnten Rades (7) verbindet.

3. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Querschnittsbereich von wenigstens einem der beiden Zahnräder (6, 7) etwas vermindert ist gegenüber dem axialen Querschnittsbereich am Nabenteil der beiden Zahnräder (6, 7).