DE3939652A1

DE3939652A1 - Twin wheel externally meshing gear pump - incorporates roller bearings to support free gear

Info

Publication number: DE3939652A1
Application number: DE19893939652
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl Ing Juergens; Wolfgang Dipl Ing Zaiser; Gerhard Dr Wagner
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1990-09-13

Abstract

The external axis gear pump is for a hydraulic medium. It incorporates two externally toothed spur gears in which one gear is mounted as a free gear (6) in tapered roller bearings (13,14) with the outer ring (16) axially displaceable against its bore (19) and supported by a spring (12). The spring and the apex (20) of the taper angle (21) of the roller bearing (14) lie on the side of the bearing opposite that of the free gear. USE/ADVANTAGE - Gear pump in which geometrically induced periodic oscillations in the delivery flow are reduced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe nach dem Ober begriff des Patentanspruches.The invention relates to a gear pump according to the upper Concept of the claim.

Aus der US-PS 29 65 040 ist eine Zahnradpumpe für nichtschmieren de, korrosionsaggresive Flüssigkeiten bekannt, welche mit zwei außenverzahnten Stirnrädern aus Teflon arbeitet, die in Lager buchsen aus Teflon gelagert und in mittels Dichtringen aus Tef lon nach außen abgedichteten Gehäusekammern des Pumpengehäuses aufgenommen sind. Durch diese Ausgestaltung soll ein bestimmtes Schmiermittel für die Pumpe entbehrlich sowie Leckagen und Kon taminierungen hinsichtlich der gefährlichen Flüssigkeiten ver mieden sein. Schließlich soll bei dieser bekannten Zahnradpumpe durch die Verwendung von Teflon als Werkstoff für die Stirnrä der der Schlupf reduziert und ein konstanter Förderstrom er reicht werden.From US-PS 29 65 040 is a gear pump for non-lubrication de, corrosive aggressive liquids known, which with two externally toothed spur gears made of Teflon works in stock bushings made of Teflon and in using sealing rings made of Tef lon externally sealed housing chambers of the pump housing are included. Through this configuration, a certain There is no need for lubricant for the pump, as well as leaks and con Tampering with the dangerous liquids ver be avoided. Finally, in this known gear pump through the use of Teflon as a material for the forehead which reduces slip and a constant flow rate be enough.

Gegenstand der am 08. 12. 1955 bekannt gemachten deutschen Pa tentanmeldung B 20 654 Ia/59e ist eine Rotationspumpe für Flüs sigkeiten mit zwei Rotoren, die unter gegenseitiger Berührung in einem Gehäuse umlaufen, dessen Wände in dem die Rotoren ein schließenden Teil konzentrisch zu diesem sind, wobei jeder Ro tor gleichmäßig über den Umfang verteilte, radial bewegliche Flügel und Rillen hat, so daß bei Umlauf der Rotoren die Flü gelenden des einen Rotors in die Rillen des anderen eingreifen. Bei jedem Rotor ragen aus dem zylindrischen Umfang lediglich die beweglichen Flügel hervor, die für den Durchgang von in der Flüssigkeit enthaltenen harten Fremdkörpern entgegen der Wir kung der Federn in die Rotoren ausweichbar gelagert sind. Bei dieser bekannten Rotationspumpe ist der eine Rotor mit Wellen zapfen versehen, die in Lagern drehbar abgestützt sind, welche in Gehäuseführungen radial gleitend verschiebbar aufgenommen sind, um zwischen beiden Rotoren unter dem ständigen Druck von Anpreßfedern einen elastischen Kontakt zu erhalten, wobei sich die Anpreßfedern dauernd gegen die gleitbeweglichen Lager des einen Rotors legen. Dieser soll hierdurch im Betrieb der Pumpe alle Schwingungen ausführen, die infolge von Verunreinigungen nötig sind, die in der durch die Pumpe fließenden Flüssigkeit möglicherweise enthalten sind. Dadurch soll ein Bruch von Tei len oder eine Blockierung durch Fremdkörper vermieden werden.Subject of the German Pa tent registration B 20 654 Ia / 59e is a rotary pump for rivers liquid with two rotors that are in mutual contact circulate in a housing, the walls of which the rotors enter closing part are concentric to this, each Ro gate, evenly distributed over the circumference, radially movable Has wings and grooves, so that the Flü when rotating the rotors of one rotor engage in the grooves of the other. With each rotor only protrude from the cylindrical circumference the movable wings, which are necessary for the passage of in the Liquid contains hard foreign bodies against the we Kung the springs in the rotors are stored evasively. At this known rotary pump is the one rotor with shafts provided pins that are rotatably supported in bearings, which radially slidably received in housing guides are between the two rotors under the constant pressure of Contact springs to receive an elastic contact, whereby the contact springs continuously against the sliding bearings of the put a rotor. This is intended to operate the pump perform all vibrations due to contamination in the liquid flowing through the pump may be included. This is said to break Tei len or blockage by foreign bodies can be avoided.

Für automatische Getriebe werden vom Fahrzeugmotor angetriebene Primärpumpen verwendet, die als Innenzahnradpumpe oder als Au ßenzahnradpumpe ausgebildet sein können. Nachteilig wirkt sich bei diesen die Förderstrompulsation aus, insbesondere auf die Getriebesteuerung.For automatic transmissions are driven by the vehicle engine Primary pumps used as internal gear pumps or as Au ßenzahnradpumpe can be formed. It has a disadvantageous effect the flow pulsation from these, in particular to the Transmission control.

Funktion und konstruktive Gestaltung von innen- oder außenver zahnten Zahnradpumpen, insbesondere im Zusammenhang mit der Förderstrompuation, sind bekannt (J. Morlock "Geräuschminderung bei Hochdruck-Konstantpumpen" Technischer Verlag Günter Grossmann 1981 Stuttgart-Vaihingen, insbesondere Seiten 25 bis 30).Function and constructive design of inside or outside ver toothed gear pumps, especially in connection with the Flow rate, are known (J. Morlock "noise reduction for high pressure constant pumps "Technischer Verlag Günter Grossmann 1981 Stuttgart-Vaihingen, especially pages 25 to 30).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesent lichen darin, die bei Zahnradpumpen durch deren Verdrängungs mechanismus geometrisch bedingten periodischen Schwankungen des Förderstromes zu verringern, da diese periodische Druckschwan kungen im Hydrauliksystem zur Folge haben, die sich einerseits negativ auf die Funktion des Systemes selbst auswirken können, andererseits die Bauelemente zu Schwingungen anregen, die als Luftschall abgestrahlt werden, was zu störenden Geräuschen führt. Dabei wird davon ausgegangen, daß durch eine spielfreie Verzahnung die Förderstrompulsation erheblich gesenkt werden kann. Die Aufgabe zielt also darauf ab, eine spielfreie Ver zahnung für eine Zahnradpumpe zu schaffen, bei der eine Ab dichtung zwischen Saug- und Druckraum der Pumpe auf der Vor- und Rückflanke der Verzahnung erfolgt, um die Pulsation zu senken, wobei die Abdichtung unter Verwendung federnder An preßkräfte auf konstruktiv einfache Weise erfolgen soll.The object underlying the invention is essentially Lichen in gear pumps by their displacement Mechanically caused periodic fluctuations of the To reduce flow rate, as this periodic pressure swan cause in the hydraulic system, which on the one hand can have a negative impact on the function of the system itself, on the other hand excite the components to vibrate as Airborne sound can be emitted, causing annoying noises leads. It is assumed that a zero-backlash Gearing the flow pulsation can be significantly reduced can. The task therefore aims to ensure a game-free ver To create teeth for a gear pump in which an Ab seal between suction and pressure chamber of the pump on the and trailing edge of the toothing takes place to the pulsation lower the seal using resilient to pressing forces should be carried out in a structurally simple manner.

Ausgehend von einer Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruches ist die erläuterte Aufgabe in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.Starting from a gear pump according to the generic term of Pa Tent claim is the task explained in an advantageous Way with the characterizing features of the claim solved.

Bei der Zahnradpumpe nach der Erfindung sind das toleranzbeding te Lagerspiel sowie die Keilwirkung der Laufflächen von Kegel rollen-Wälzlagern dazu verwendet, das eine Stirnrad als Losrad durch in Richtung seiner Drehachse wirkende Druckfedern radial gegen das andere Stirnrad zu drücken, um die in Eingriff ge langenden Zahnflanken spielfrei gegeneinander abzudichten. Auf diese Weise sind besondere Führungen für das Losrad entbehrlich und die Anzahl der federnden Mittel verringert, weil letztere nur bei einem der Wälzlager - also nur auf einer Seite des Losrades - vorgesehen sein müssen.In the gear pump according to the invention, the tolerance-related bearing play and the wedge effect of the treads of tapered roller bearings are used to press the one spur gear as idler gear radially against the other spur gear by compression springs acting in the direction of its axis of rotation in order to extend the engaging ge Seal tooth flanks against each other without play. In this way, special tours for the loose wheel can be dispensed and reduces the number of resilient means, because the latter only one of the bearings - must be provided - that is only one side of the loose wheel.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch gezeigten Aus führungsbeispieles, wobei lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Pumpenmerkmale gezeichnet sind.Details of the invention emerge from the following Description of an Aus schematically shown in the drawing management example, whereby only those to understand the Invention required pump features are drawn.

Ein Pumpengehäuse 1 ist in einer zu Drehachsen 3-3 und 5-5 zweier miteinander kämmender außenverzahnter Stirnräder 4 und 6 senkrechten Trennebene 2-2 in einen Gehäuseteil 7 und eine Gehäuseseitenwand 8 unterteilt. Die Stirnräder 4 und 6 sind in einer Gehäusekammer 9 des Gehäuseteiles 7 angeordnet, welche gegenüber der Trennebene 2-2 versenkt angeordnet sowie den Rad konturen angepaßt und durch die dichtend und starr an den Ge häuseteil 7 angeflanschte Gehäuseseitenwand 8 abgeschlossen ist. In der die Drehachsen 3-3 und 5-5 enthaltenden Gehäuse ebene (Zeichenebene) liegt der Eingriffsbereich, in welchem Zahnflanken 10 des einen Stirnrades 4 mit Zahnflanken 11 des anderen Stirnrades 6 in gegenseitigen Eingriff gelangen. Um diese in Eingriff stehenden Zahnflanken spielfrei dichtend ge geneinander zu drücken, sind Kraftkomponenten 17 von Anpreßfe dern 12 auf das als Losrad begrenzt radial beweglich angeord nete Stirnrad 6 zur Wirkung gebracht, wobei die Keilwirkung einer kegelförmigen Lauffläche 22 eines axial verschiebbar in seiner Lagerbohrung 19 angeordneten Außenlaufringes 16 eines Kegelrollen-Wälzlagers 14 zur Erzeugung dieser Kraftkomponenten ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck ist das Stirnrad 6 mit zwei zur Drehachse 5-5 koaxialen Lagerzapfen 23 und 24 versehen, von denen der Lagerzapfen 24 durch das Wälzlager 14 in der Lager bohrung 19 der Gehäuseseitenwand 8 und der Lagerzapfen 23 durch ein weiteres Kegelrollen-Wälzlager 13 in einer Lagerbohrung 18 des Gehäuseteiles 7 abgestützt sind.A pump housing 1 is divided into a two to rotational axes 3-3 and 5-5 of intermeshing externally toothed spur gears 4 and 6, vertical parting plane 2-2 in a housing portion 7 and a housing side wall. 8 The spur gears 4 and 6 are arranged in a housing chamber 9 of the housing part 7 , which is arranged sunk relative to the parting plane 2-2 and the wheel contours adapted and completed by the sealing and rigidly flanged to the housing part 7 Ge housing side wall 8 . In the housing plane containing the axes of rotation 3-3 and 5-5 (plane of the drawing) lies the engagement area in which tooth flanks 10 of one spur gear 4 come into mutual engagement with tooth flanks 11 of the other spur gear 6 . In order to press these meshing tooth flanks without play against each other, force components 17 of pressure gears 12 are brought into effect on the spur gear 6 which is limited radially movably arranged as an idler gear, the wedge effect of a conical tread 22 of an axially displaceable arranged in its bearing bore 19 Outer race 16 of a tapered roller bearing 14 is used to generate these force components. For this purpose, the spur gear 6 is provided with two to the axis of rotation 5-5 coaxial bearing journals 23 and 24 , of which the bearing journal 24 through the rolling bearing 14 in the bearing bore 19 of the housing side wall 8 and the bearing journal 23 through a further tapered roller bearing 13 in a bearing bore 18 of the housing part 7 are supported.

Die beiden Wälzlager 13 und 14 sind in einer sog. X-Anordnung relativ zueinander festgelegt, bei welcher der Scheitel 20 des Kegelwinkels 21 auf der zur drehachsnormalen Lagermittelebene - also zum Stirnrad 6 - entgegengesetzten Seite des jeweiligen Wälzlagers 13 bzw. 14 liegt.The two roller bearings 13 and 14 are fixed relative to one another in a so-called X arrangement, in which the apex 20 of the cone angle 21 lies on the opposite side of the respective roller bearing 13 and 14 from the bearing center plane normal to the axis of rotation - that is to say the spur gear 6 .

Während der Außenlaufring 15 des einen Wälzlagers 13 in der Richtung des Scheitels des zugehörigen Kegelwinkels starr an einem Anschlag des Gehäuseteiles 7 abgestützt ist, sind der andere Außenlaufring 16 zusammen mit einem zylindrischen Druck stück 25 in der zugehörigen Lagerbohrung 19 axial verschiebbar angeordnet, wobei sich der Außenlaufring 16 über das Druckstück 25 gegen die Anpreßfeder 12 abstützt, die unter Vorspannung steht und sich ihrerseits an einem starren Widerlager der Ge häuseseitenwand 8 abstützt.While the outer race 15 of a roller bearing 13 is rigidly supported in the direction of the apex of the associated cone angle on a stop of the housing part 7 , the other outer race 16 are arranged together with a cylindrical pressure piece 25 in the associated bearing bore 19 axially displaceable, the Outer race 16 is supported on the pressure piece 25 against the pressure spring 12 , which is under tension and in turn is supported on a rigid abutment of the Ge side wall 8 Ge.

Die Wälzlager 13 und 14 haben an sich ein toleranzbedingtes Lagerspiel, welches ausgenutzt wird, um das Stirnrad 6 um das betreffende Maß 26 begrenzt radialbeweglich anzuordnen. Auf grund der Vorspannung der axial, d.h. in Richtung der Drehachse 5-5, wirkenden Anpreßfeder 12, ist das Lagerspiel und somit die radiale Beweglichkeit 26 mehr oder weniger aufgehoben, wobei die Zahnflanken 10 und 11 gegeneinander gedrückt sind und sich der Ist-Abstand 27 der Drehachsen 3-3 und 5-5 zueinander ein stellt.The roller bearings 13 and 14 have a tolerance-related bearing play which is used to arrange the spur gear 6 to be radially movable to a limited extent by the relevant dimension 26 . Due to the preload of the pressure spring 12 acting axially, ie in the direction of the axis of rotation 5-5, the bearing play and thus the radial mobility 26 are more or less eliminated, the tooth flanks 10 and 11 being pressed against one another and the actual distance 27 the axes of rotation 3-3 and 5-5 to each other.

Claims

External-axis gear pump for hydraulic equipment, in which tooth flanks of two externally toothed spur gears that come into engagement with one another can be pressed against one another without play by resilient means brought into effect on at least one of the spur gears, characterized in that the one spur gear as an idler gear ( 6 ) in tapered roller bearings ( 13 , 14 ) and at least one outer race ( 16 ) is both axially displaceable relative to its bearing bore ( 19 ) and axially supported by the resilient means ( 12 ) according to the housing ( 1 ), the resilient means ( 12 ) and the apex ( 20 ) of the cone angle ( 21 ) of the associated roller bearing ( 14 ) on the idler gear ( 6 ) opposite side of this roller bearing ( 14 ).