DE4121074A1 - Aussenzahnradpumpe - Google Patents
AussenzahnradpumpeInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
- F04C14/185—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by varying the useful pumping length of the cooperating members in the axial direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
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Description
Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe mit
stufenlos veränderbarem Förderstrom, mit zwei rela
tiv zueinander verschiebbaren Zahnrädern.
Eine derartige Pumpe ist beispielsweise in der
DE-A1 23 27 556 offenbart, bei der ein veränderbarer
Arbeitsraum dadurch gebildet werden soll, daß man
zwei Gehäuseteile ineinander verschiebt. Die für
eine Förderung nicht mehr dienlichen Zahnräderab
schnitte wandern dabei in Bohrungen der Gehäuse
teile.
Aus der DE-A1 23 55 117 hingegen ist eine innen
achsige Verdrängungspumpe nach dem Gerotorprinzip
bekannt, bei der ebenfalls eine Einrichtung zur
axialen Verschiebung der miteinander kämmenden Ge
rotorelemente vorgesehen ist, die aus einer Gewin
deschnecke besteht, die im Gehäuse gelagert ist.
Aus beiden Druckschriften sind somit Einrichtungen
zur Erlangung eines stufenlos veränderbaren Förder
stroms entnehmbar, es fehlen jedoch Anregungen, wie
ein solcher automatisch ohne äußeren Eingriff er
folgen könnte.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, bei einer erwähnten Außenzahnradpumpe
eine automatische Abregelung der nicht benötigten
Fördermenge zu erreichen.
Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Pa
tentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst, wobei
vorteilhafte Weiterbildungen mit den Unteransprü
chen angegeben sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be
schrieben.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 und 2 Längsschnitte der erfindungsge
mäßen Außenzahnradpumpe nach
Schnitt B-B und C-C aus Fig. 4,
Fig. 3 bis 5 Querschnitte E-E, A-A und D-D aus
Fig. 1,
Fig. 6 eine alternative Ausführung ent
sprechend Fig. 1.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte, erfin
dungsgemäße Außenzahnradpumpe besteht aus einem Ge
häuse 1, in dem ein über einen Wellenzapfen 2 an
treibbares Zahnrad 3 gelagert ist, das mit einem
mitdrehenden parallel gelagerten Zahnrad 4 zusam
menwirkt und, sofern die Zähne 5 der Zahnräder 3, 4
im Eingriff sind, wie in Fig. 2 ersichtlich ist,
von einem Saugkanal 6 zu einem Druckkanal 7 ein
Fluid, zum Beispiel Schmieröl, fördert.
Erfindungsgemäß ist das mitdrehende Zahnrad 4 auf
einem Lagerzapfen 8 gelagert, der mit einem gegen
Verdrehung gesicherten Differenzdruckkolben 9 ver
bunden ist. Kolben 9 und Zahnrad 4 sind in einer
Zylinderbohrung 10 angeordnet, die kolbenseitig mit
dem Druckkanal 7 und zahnradseitig mit dem Saugka
nal 6 verbunden ist. Das Zahnrad 4 ist durch Axial
flächen 11, 12 des Kolbens 9 und eines Bundes 13 am
Lagerzapfen 8 in seiner Axialbewegung begrenzt, wo
bei der Bund 13 die zwischen den Zähnen 5 bestehen
den Zahnlückenräume gegenüber dem Teil der Bohrung
10 abdichtet, der mit dem Saugkanal 6 verbunden
ist. Der Kolben 9 ist durch eine Feder 14 in Rich
tung auf den Teil der Bohrung 10 belastet, der mit
dem Druckkanal 7 verbunden ist. Die Arbeitskammern
bildenden Zahnlückenräume des mitdrehenden Zahnra
des 4 sind axial durch ein Hohlrad 15 mit entspre
chender Innenverzahnung begrenzt, wobei das Hohlrad
15 drehbar, jedoch axial unverstellbar, im Gehäuse
1 gelagert ist.
Die Zahnlückenräume des angetriebenen Zahnrades 3
sind durch die linke Gehäusewand 16 und durch ein
auf einem Zapfen 17 des Gehäuses 1 axial ver
schieblich gelagertes Kronenrad 18 mit Innenver
zahnung abgedichtet, wobei das Kronenrad 18 mit dem
Kolben 9 in Axialrichtung durch eine in eine umlau
fende Nut 19 des Kronenrades 18 eingreifende Wand
20 des Kolbens 9 gekoppelt ist und der Verstellung
des Kolbens 9 folgt.
Wird diese Pumpe durch Antrieb des Wellenzapfens 2
in Betrieb genommen, dann fördert die Pumpe mit
ihrem größten Fördervolumen das Fluid vom Saugkanal
6 zum Druckkanal 7. Mit steigendem Druck im Druck
kanal 7 wird der Differenzdruckkolben 9 mit der
Druckdifferenz zwischen Saugkanal 6 und Druckkanal
7 beaufschlagt und bewegt sich schließlich gegen
die Kraft der Feder 14 in Richtung auf den Teil der
Bohrung 10, der mit dem Saugkanal 6 verbunden ist.
Bei dieser Bewegung wandern die Zähne 5 des mitdre
henden Zahnrades 4 teilweise aus der Überdeckung
mit dem angetriebenen Zahnrad 3 heraus und treten
durch das mitdrehende Hohlrad 15 in den saugkanal
seitigen Bohrungsteil ein.
Gleichzeitig wandern die Zähne des Kronenrades 18
in die nicht mehr in Überdeckung mit dem mitdrehen
den Zahnrad 4 befindlichen Zahnlückenräume hinein
und dichten die Arbeitskammern im Überdeckungsbe
reich der Zahnräder 3, 4 ab.
Es versteht sich von selbst, daß die Innenverzah
nung des Hohl- und des Kronenrades 15 und 18 so
ausgeführt ist, daß sich nur ein geringes Spiel
zwischen Zahnrädern und Hohl- bzw. Kronenrad für
eine größtmögliche Abdichtung der Arbeitskammern
ergibt. Diese Maßnahme ist ausführbar, da die Zähne
des Hohl- bzw. Kronenrades nicht mit den Zähnen 5
des entsprechenden Zahnrades wälzen.
Die Höhe des Förderdruckes wird durch die Kraft der
Feder 14 vorgegeben. Wenn ein konstanter Druck auf
der Druckseite der Pumpe erwünscht ist, kann dies
durch einen flachen Verlauf der Kennlinie der Feder
14 erreicht werden. Anstelle einer Feder mit fla
cher Kennlinie kann auch eine Feder mit steiler
Kennlinie zum Einsatz kommen. Dies hätte zur Folge,
daß mit geringer werdender Abnahmemenge der Ver
braucher der Förderdruck steigen würde. Darüber
hinaus kann der Förderdruck auch mittels einer hier
nicht näher beschriebenen Regeleinrichtung beliebig
den besonderen Erfordernissen bei bestimmten Anwen
dungen der Pumpe angepaßt werden, indem entweder
der Druck in der Zylinderbohrung 10 auf der Saug- oder
Druckseite z. B. mittels eines elektronisch
angesteuerten Ventils (zeichnerisch nicht darge
stellt) manipuliert wird, wobei hierfür eine nicht
extra dargestellte Verbindungsleitung vorgesehen
ist, die von dem mit dem Druckkanal 7 verbundenen
Teil der Bohrung 10 zum Saugkanal 6 führt oder von
dem mit dem Saugkanal 6 verbundenen Teil der Boh
rung 10 zum Druckkanal 7. Das erwähnte Ventil ist
dabei entweder in der neuen Verbindungsleitung oder
in der bestehenden dargestellten angeordnet, wobei
die jeweils andere Verbindungsleitung dann jedoch
eine Drossel aufweist. Eine andere Möglichkeit, den
Förderdruck zu manipulieren, besteht darin, daß die
Kraft der Feder 9, z. B. mittels einer zeichnerisch
nicht dargestellten Verstelleinrichtung, verändert
wird.
Mit der axialen Verschiebung des Kolbens wird auch
das Zahnrad 4 verschoben, wodurch sich die Über
deckung mit dem Zahnrad 3 verringert. Da sich die
Förderleistung der Pumpe in erster Annäherung pro
portional mit der Überdeckung der beiden Zahnräder
verändert, verringert sich mit geringerer Über
deckung auch die Förderleistung. Der Gleichge
wichtszustand wird immer dann erreicht, wenn der
effektive Förderstrom genau dem von den Verbrau
chern abgenommenen Volumenstrom entspricht. Wird
von den Verbrauchern kein Volumen auf der Druck
seite entnommen, so wird sich der Kolben und das
Zahnrad weitgehend auf die Anschlagstellung gegen
die Kraft der Feder 14 zubewegen, da nur die Leck
verluste der Einrichtung nachzufördern sind.
Die Höhe der Antriebsleistung hängt ab von dem För
derdruck (Druckdifferenz von Druck- und Saugseite),
dem geförderten Volumenstrom und den Verlusten
durch Leckmengen und Reibung. Da sich bei vorgege
benem Druck bei der oben beschriebenen Pumpe die
Förderleistung jeweils dem verbrauchten Förderstrom
anpaßt, reduziert sich bei verringertem Fördervolu
men auch jeweils dementsprechend die erforderliche
Antriebsleistung.
Mit Verschiebung des Kolbens 9 gegen die Kraft der
Feder 14 füllt sich zunehmend der Raum zwischen der
Stirnseite des Kolbens 9 und der Begrenzungswand
des Zylinders 10 mit dem geförderten und unter
Druck stehenden Fluid, wodurch eine Druckspeicher
funktion erreicht wird.
Derartige Pumpen sind vielseitig einsetzbar und ge
eignet, die heute üblichen nicht geregelten Pumpen,
bei denen Antriebsdrehzahl und Förderbedarf nicht
in einem konstanten Verhältnis stehen, z. B. für
die Ölschmierung bei Kraftfahrzeugen, zu ersetzen.
Als Ölpumpe muß diese so dimensioniert werden, daß
bei niedriger Motordrehzahl und ungünstigen Annah
men für einen erhöhten Ölverbrauch (dünnflüssiges
Öl, vergrößerte Lagerspiele u. a.) ein ausreichend
hoher Druck im Ölkreislauf gewährleistet ist. Bei
Erhöhung der Motordrehzahl um bis zu Faktor 10 er
höht sich bei konventionellen Schmierölpumpen
zwangsläufig auch die Fördermenge, obwohl unter den
jeweiligen Randbedingungen der Ölverbrauch an
nähernd konstant ist oder sich nur geringfügig än
dert. Die Leistungsaufnahme der Ölpumpe steigt im
Bereich höherer Drehzahlen durch die ansteigende
Fördermenge erheblich an, was zu einer Verschlech
terung des Gesamtmotorwirkungsgrades führt.
Insbesondere erscheint die erfindungsgemäße Pumpe
auch zur Erzeugung von Servoenergie für eine Zen
tralhydraulik geeignet, da jeweils nur das von den
Hydraulikstellgliedern (Verbraucher) benötigte Vo
lumen an Hydraulikflüssigkeit unter Beibehaltung
des Druckpotentials nachgefördert wird. Im Hinblick
auf einen günstigen Gesamtwirkungsgrad ist es auch
in diesem Anwendungsfall erforderlich, die grund
sätzlich auf ausreichende Fördermenge zu dimensio
nierende Pumpe in Zeiten geringen Verbrauchs nicht
im Überschuß Hydraulikflüssigkeit fördern zu
lassen, um danach diesen Teil der Fördermenge über
ein Druckregelventil zu entspannen und dem Kreis
lauf auf die Saugseite zurückzuführen. Grundsätz
lich bedeutet dieses Regelprinzip immer einen Ener
gieverlust, der sich aus der Überschußmenge und der
Druckdifferenz errechnen läßt.
Bei der Ausführung der Pumpe nach Fig. 6 wurde auf
die Anordnung des Kronenrades 18 verzichtet, basie
rend auf folgender Überlegung: Bei einer Axialzahn
radpumpe erfolgt die Trennung von Saug- und Druck
seite über den längs der Eingriffslinie sich bewe
genden Eingriffspunkt (Abdichtung mit Liniendich
tung).
Wandern die Zahnräder aus ihrer Überdeckung, ohne
daß eine Axialabdichtung vorgesehen ist, kommt es
über die zwischen den Zähnen verbleibenden Axial
spalte 21 zu einem Kurzschluß zwischen Saug- und
Druckseite, und zwar tritt das unter Druck stehende
Fluid in die rechte Zahnlücke 22 (Fig. 4) ein,
strömt durch diese hindurch bis zur anderen Seite,
wo hinter dem Überdeckungsbereich der abdichtende
mittlere Zahn fehlt, und von dort über die linke
Zahnlücke 23 zur Saugseite. Es kann daher ausrei
chend sein, wenn nur eine Axialabdichtung mittels
Hohlrad 15 vorgesehen wird, woraus eine wesentliche
Vereinfachung der Pumpenkonstruktion erreicht ist.
Für diesen Fall ist auf der rechten Pumpenseite,
wie in Fig. 6 dargestellt ist, vorgesehen, daß der
druckseitige Teil der Bohrung 10 ein dem Außen
durchmesser des angetriebenen Zahnrades entspre
chendes, im Überdeckungsbereich der Zahnräder 3, 4
angeordnetes Füllstück 24 aufweist, das mit einer
Komplementärausnehmung 25 (Eintauchkontur des ange
triebenen Zahnrades) des Differenzdruckkolbens 9
zusammenwirkt und dessen Drehung verhindert.
Es versteht sich von selbst, daß der Differenz
druckkolben 9 auch außerhalb der Zylinderbohrung 10
angeordnet sein kann und nur mit einer Stange in
die Zylinderbohrung hineinragt. Diese Maßnahme kann
notwendig werden, wenn Zahnraddurchmesser und Kol
bendurchmesser wegen Fördermengen- und Verstell
kraftvorgaben nicht mehr mit dem gleichen Außen
durchmesser ausgeführt werden können.
Claims (11)
1. Außenzahnradpumpe mit stufenlos veränder
barem Förderstrom, mit zwei relativ zueinander ver
schiebbaren Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß
das angetriebene Zahnrad (3) fest in einem Gehäuse
(1) gelagert ist und das mitdrehende Zahnrad (4) in
Abhängigkeit von der an der Pumpe anstehenden
Fluiddruckdifferenz verstellt wird.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das mitdrehende Zahnrad (4) von einem
Differenzdruckkolben (9) verstellt wird.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das mitdrehende Zahnrad (4) di
rekt auf einem Lagerzapfen (8) des Differenzdruck
kolbens (9) angeordnet ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß Zahnrad (4) und Differenzdruckkolben
(9) in einer gemeinsamen Bohrung (10) angeordnet
sind, die kolbenseitig mit dem Druckkanal (7) der
Pumpe und zahnradseitig mit dem Saugkanal (6) ver
bunden ist.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Axialbewegung des mitdrehen
den Zahnrades (4) durch Axialflächen (11, 12) des
Differenzdruckkolbens (9) und eines Bundes (13) des
Lagerzapfens (8) begrenzt ist, wobei der Bund (13)
die zwischen den Zähnen (5) bestehenden Zahnlücken
gegen den mit dem Saugkanal (6) verbundene Teil der
Bohrung (10) abdichtet.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der druckseitige Teil der Bohrung
(10) ein dem Außendurchmesser des angetriebenen
Zahnrades (3) entsprechendes, im Überdeckungsbe
reich der Zahnräder (3, 4) angeordnetes Füllstück
(24) aufweist, das mit einer Komplementärausnehmung
(25) (Eintauchkontur des Zahnrades 2) des Dif
ferenzdruckkolbens (10) zuzusammenwirkt und dessen
Drehung verhindert.
7. Pumpe nach einem der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ar
beitskammern bildenden Zahnlückenräume des mitdre
henden Zahnrades (4) axial durch ein Hohlrad (15)
mit entsprechender Innenverzahnung begrenzt sind,
wobei das Hohlrad (15) drehbar, jedoch axial unver
stellbar, im Gehäuse (1) gelagert ist.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die die Arbeitskammern bildenden
Zahnlückenräume des angetriebenen Zahnrades (3)
durch ein Kronenrad (18) mit entsprechender Innen
verzahnung axial begrenzt sind, wobei das Kronenrad
(18) axial verschiebbar im Gehäuse (1) gelagert und
mit dem Differenzdruckkolben (9) in Axialrichtung
gekoppelt ist.
9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Druck
kanal (7) bzw. Saugkanal (6) verbundene Teil der
Bohrung (10) über eine Verbindungsleitung mit dem
Saugkanal (6) bzw. Druckkanal (7) verbunden ist,
wobei entweder in der zum Druckkanal (7) oder in
der zum Saugkanal (6) führenden Verbindungsleitung
ein ansteuerbares Ventil angeordnet ist und in der
anderen eine Drossel.
10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Ventil elektrisch/elektro
nisch ansteuerbar ist.
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Feder
(14) durch eine Verstelleinrichtung veränderbar
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914121074 DE4121074A1 (de) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Aussenzahnradpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914121074 DE4121074A1 (de) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Aussenzahnradpumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4121074A1 true DE4121074A1 (de) | 1993-01-07 |
Family
ID=6434771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914121074 Withdrawn DE4121074A1 (de) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Aussenzahnradpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4121074A1 (de) |
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- 1991-06-26 DE DE19914121074 patent/DE4121074A1/de not_active Withdrawn
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