DE69303463T2 - Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw.-Empfänger zur Leistungsübertragung - Google Patents

Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw.-Empfänger zur Leistungsübertragung

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger zur Leistungsubertragung, wie er in den europäischen Patenten 165 884, 262 189 und 483 029 beschrieben ist.
  • In dem europäischen Patent 1 65 884 ist ein hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger beschrieben, der zwei schraubenförmige Zahnräder aufweist, die im Innern eines Stators miteinander gekoppelt sind, wobei mindestens eins der Zahnräder mit einem mechanischen Lager versehen ist. Der Stator wird durch ein geschmeidiges Gehäuse gebildet, das mindestens eine Eintrittsöffnung für eine Flüssigkeit mit niedrigem Druck und eine Austrittsöffnung für eine Flüssigkeit mit hohem Druck hat. Der Stator weist weiterhin zwei identische geschmeidige Stirnwände auf, die einander zugewandt sind, die mit dem Gehäuse zusammenwirken und die die beiden Zahnräder einschließen, und so eine seitliche Dichtigkeit durch ihre inneren Oberfläche gewährleisten.
  • Das Gehäuse ist einem zentripetalen äußeren Druck ausgesetzt, so daß die Dichtigkeit an den Spitzen der Zähne der schraubenförmigen Zahnräder im Gehäuse gewährleistet ist. Die hydrostatischen Ausgleichskräfte auf den Stirnwänden und dem Gehäuse werden einerseits durch den Druck eines Bereichs mit ständigem Druck und andererseits durch den Druck gewährleistet, der in den hydrostatischen Ausgleichsabschnitten, bzw. des Gehäuse und der Stirnwände herrscht. Diese Abschnitte werden durch Kanäle versorgt. Feste Deckel decken die Stirnwände ab, wobei das Gehäuse von einem festen Körper umgeben ist.
  • Das hydraulische innere Gleichgewicht wird gewährleistet durch eine hydraulische Anordnung, die rotorische Leitungen in den Zahnrädem und statorische Leitungen in den Stirnwänden und dem Gehäuse umfaßt. Der ständige Ausgleich zwischen den rotorischen Leitungen und den statorischen Leitungen wird durch ihre Enden in einem Ausgleichskreis gewährleistet. Das Gleichgewicht zwischen den Lücken der Zähne ist durch eine ständige Verbindung zwischen den Lücken der gegenüberliegenden Zähne bei einer Zahl von Zahnpaaren und den Lücken der gegenüberliegenden Zähne bei einer Verschiebung um einen Halbschritt für eine Zahl von unpaarigen Zähnen mit Hilfe der Leitungen in den Stirnwänden und der Leitungen in den Zahnrädem bewirkt. Diese Verbindung existiert nicht in der Eingriffszone und in den der Eingriffszone entgegengesetzt liegenden Zone in Bezug zu den Zahnrädem, in denen hydraulische, aneinander diametral entgegenliegende Lager bestehen. Durch die Drehung der Zahnräder bewirkt diese Anordnung das Kuppeln der einander entgegengesetzten Zähne derart, daß ein gleicher hydraulischer Druck in den Lücken der Zähne in im Winkel diametral gegenüberliegend erhalten ist und um zwei umgekehrte Kräfte auf die Zahnräder zu bilden, um ihr Eingreifen ohne Spiel in der Eingriffszone zu gewährleisten.
  • Um einen großen Hubraum zu erhalten, wird in dem europäischen Patent 483 029 vorgeschlagen, die Anzahl der von einem Führungszahnrad geführten Satellitenzahnräder zur erhöhen. Das Führungszahnrad hat eine Zahl von Satellitenabschnitten, wobei jeder Satellitenabschnitt vier Bereiche, zwei Bereiche mit hohem Druck HP und zwei Bereiche mit niedrigem Druck BP hat.
  • Die Anordnungen nach den europäischen Patenten 0 165 884, 262 189 und 0 483 029 gewährleisten kein ausreichendes axiales Gleichgewicht des Führungszahnrades. Die Wirkung des hydraulischen Lagers in radialer Richtung gewährleistet das Gleichgewicht in radialer Hinsicht.
  • Das axiale Gleichgewicht des Führungszahnrades durch die hydrostatischen Ausgleichsabschnitte auf den Stirnwänden am Eingriffspunkt gewährleistet nur ein lokales Gleichgewicht der axialen Komponente in diesem Eingriffspunkt und führt zu einem erheblichen lokalen Verschleiß der Stirnwand, die der axialen Komponente des Führungszahnrades unterliegt, so daß eine unsichere Standzeit gegeben ist. Das Hauptgleichgewicht des Führungszahnrades in axialer Richtung wird nicht durch die axialen Kräfte bewirkt, die an jedem Ende der Anordnung durch die Gieichgewichtsabschnitte mit hohem Druck und den beiden zugeordneten Abschnitten mit ständigem hohen Druck, die den hydrostatischen Ausgleich auf den Stirnwänden bewirken.
  • Das Gleichgewicht der tangentialen Kräfte auf das Führungszahnrad wird durch die Wirkung des mechanischen Lagers gesichert. Diese Wirkung und der Verschleiß, der dadurch hervorgerufen wird, sind auf eine lange Zeit vorhersehbar bei einem internen Gleichgewicht eines Erzeugers bzw. Empfängers mit einem geführten Satellitenzahnrad, einem Erzeuger bzw. Empfänger mit schraubenförmiger oder schräger Verzahnung. Es ist möglich, diese Wirkung durch ein teilweises hydrostatisches Gleichgewicht in beiden Drehrichtungen und vollständig durch ein hydrostatisches Gleichgewicht in einer Drehrichtung zu ersetzen (im häufigsten Fall bei kleinem Hubraum mit einem einzigen Satellitenzahnrad) Diese Anordnung kann gleichfalls auch bei Erzeugern bzw. Empfängern mit schraubenförmiger oder schräger Verzahnung angewandt werden. Diese Verzahnung entspricht einer einfachen schraubenförmigen Verzahnung bei einer Vorrichtung mit zwei Zahnrädern.
  • In den Fig. 1 bis 5 sind die unterschiedlichen hydraulischen und mechanischen Kräfte dargestellt, die auf die Eingriffsfläche des mit 9 bezeichneten Führungszahnrades einwirken und die dem aktiven Teil der Eingriffsfläche mit hohem Druck entspricht, wobei der Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger als Erzeuger arbeitet und das Führungszahnrad eine nach links schraubenförmige Verzahnung trägt und sich im Gegenuhrzeigersinn (SIH) dreht.
  • Das geführte Zahnrad 10 ist dann vollständig im Gleichgewicht, wenn die Flächen jedes im Eingriff befindlichen Zahnes den gleichen mechanischen hydraulischen tangentialen, radialen und axialen Kräften unterworfen sind.
  • Auf das Zahnrad 9 wirken:
  • - die radiale Kraft FR (Fig. 1)
  • - die axiale Kraft FA (Fig. 2)
  • - die tangentiale Kraft FT (Fig. 2).
  • Die tangentiale Kraft FT wird bestimmt von der zu übertragenden Kraft und der Drehzahl, die Kräfte FR und FA leiten sich unter Mithilfe von FN und FX und dem Winkel γ des realen Druckes und des Winkels β ab, der der Komplementärwinkel des Winkels α der schraubenförmigen Verzahnung ist, bestimmt in dem europäischen Patent 0 262 189.
  • In Fig. 2 ist die tangentiale Kraft FT dargestellt, die die axiale Kraft FA bestimmt.
  • In den Fig. 3 und 4 ist die Richtung der axialen Kraft dargestellt, der das Führungszahnrad 9 unterliegt, wobei die Kuppelkraft MFA sich aus der Kraft FA ergibt, die in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Figur ist die Bilanz der Kräfte und der Gleichgewichtskopplung auf dem Führungszahnrad 9 eines Hochdruckerzeugers bzw. -empfängers mit einem Satelliten-Zahnrad 10 dargestellt. Die Zahnräder 9 und 10 sind im Gehäuse 49 entweder in Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn SIH oder im Uhrzeigersinn SH angeordnet. Die Darstellungen auf der rechten Seite der Fig. 5 betreffen das Führungszahnrad 9. Die auf das Führungszahnrad 9 wirkende axiale Kraft FA ist senkrecht zu der seitlichen Fläche dieses Zahnrades, während die tangentiale Kraft FT in einer Ebene wirkt, die rechtwinklig zur Achse 6 durch die Mitte der beiden Zahnräder verläuft. Diese Kraft wirkt von dem Punkt 305 nach dem Punkt 306 diametral entgegengesetzt oder umgekehrt zu der Drehrichtung. Die Kuppelkraft MFA ist durch die Rückwirkung der Lager des Führungszahnrades im Gleichgewicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und ein hydrostatisches, axiales und tangentiales Gleichgewicht des Führungszahnrades zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gleichgewicht der axialen Kräfte des Führungszahnrades dadurch bewirkt ist, daß der Wert der Oberfläche des Bereichs mit ständigem Hochdruck derart verändert ist, daß diese Veränderung ein Anlegen eines hohen Druckes auf einer der Oberflächen einer der Stirnwände bewirkt, wobei diese Veränderung des Wertes des Bereichs mit ständigem Hochdruck, sei sie größer oder kleiner, keine Auswirkung auf die andere Stimwand hat und wobei zum ins Gleichgewicht-Bringen der tangentialen Kraft des Führungszahnrades die Oberfläche des Abschnittes des Gehäuses, die dem Eingriffspunkt zugeordnet ist, auf Kosten des Bereichs mit ständigem Hochdruck verändert ist.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
  • Fig. 1 Die Zerlegung der Normalkraft FN in FR und FX rechtwinklig zu FR am Eingriffspunkt der Zahnräder,
  • Fig. 2 eine Abwicklung des einfachen Zylinders des Führungszahnrades, wobei 1-1 die Schnittebene der Fig. 1 anzeigt,
  • Fig. 3 und 4 Abwicklungen der einfachen Zylinder des Führungszahnrades und des geführten Zahnrades in Eingriffsstellung, wobei die Richtung der axialen Komponente der Gleichgewichtsstörungen des führenden Zahnrades entsprechend der Umdrehungsrichtung im Uhrzeigersinn (SH) und im Gegenuhrzeigersinn (SIH) des Führungszahnrades angezeigt ist.
  • Fig. 5 die Bilanz gemäß der Drehrichtung der Kräfte und der gekoppelten Gleichgewichtsstörungen des Führungszahnrades eines Hochdruckerzeugers bzw. - empfängers mit einem geführten Zahnrad.
  • Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,
  • Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt in einer Ebene durch den Eingriffspunkt der Zähne,
  • Fig. 8 eine axiale Gleichgewichtsanordnung im Schnitt nach VIII-VIII der Fig. 6, wobei mit VI-VI die Schnittebene der Fig. 6 und mit VII-VII die Schnittebene der Fig. 7 angegeben ist,
  • Fig. 9 eine andere Ausführungsform einer Gleichsgewichtsanordnung nach Fig. 8,
  • Fig. 10 den Mantel und das Gehäuse in einem teilweisen Abwicklungsschnitt im Fall des hydrostatischen Gleichgewichtes der tangentialen Komponente FT auf diesem Mantel,
  • Fig. 11 die Gleichgewichtsanordnung in einem Schnitt entsprechend den Fig. 8 und 9, wobei die Anderungen der Stirnwände entsprechend der Gleichgewichtsanordnung auf dem Mantel der tangentialen Komponente FT gezeigt sind,
  • Fig. 12 die Vorrichtung im Schnitt nach XII-XII der Fig. 10, wobei mit X-X die Schnittebene der Fig. 10 angegeben ist.
  • Fig. 13 bis 16 den Gleichgewichtszustand der tangentialen Komponenten FT, der Koppelvektoren MFA und der axialen Komponenten FA im Gleichgewicht bei einem Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger mit einer Zick-Zack- Verzahnung bei 2, 3, 4 Satelliten-Zahnrädem in Drehrichtung und
  • Fig. 17 eine andere Ausführungsform der axialen Gleichgewichtsanordnung gemäß Fig. 8, vergleichbar der Ausführungsform der Fig. 9.
  • Es wird Bezug genommen auf die Ausführungen weiter oben gemäß den Figuren 1 bis 5, nach denen lediglich das Führungszahnrad im Gleichgewicht ist, das Gleichgewicht des oder der geführten Zahnräder 11 wie beschrieben erhalten wird.
  • Die entsprechenden Elemente der oben genannten früheren Patente sind mit den gleichen Bezugszeichen und Bezugsziffern versehen, so daß sie nicht erneut beschrieben werden müssen.
  • Das hydrostatische Gleichgewicht der Kraft FR durch die hydraulischen Lager im Bereich 6 wird durch einen theoretischen Wert von einem halben Schritt des Verzahnungswinkels, π/Z erhalten. Dieser Wert ist ausreichend, um einen Gleichgewichtszustand der radialen mechanischen und hydrostatischen Kräfte im Bereich der Eingriffszone 3 zu erhalten. Dieser Wert von einem halben Schritt kann in Abhängigkeit von den Bedingungen der Dichtigkeit in der Eingriffszone 3 und dem Wert des Druckes am Grund der Zähne (Zahnlücke) verändert werden.
  • Dieser Wert ist gültig für eine hydraulische Überdeckung RE am Eingriffspunkt 3, wobei RE gleich dem Führungsbogen geteilt durch den Basisschritt einen Wert von 1,5 hat, so daß der Überhang der Zähne leicht oberhalb über einmal dem Modul der Verzahnung M ist.
  • Der Überdruck am Grund der Zähne (Zahnlücke) ergibt sich aus der unregelmäßigen Abflußmenge, die in einem sicheren Betriebsbereich gegeben ist, wobei sie doch, wenn sie sehr groß ist, durch eine Rückleitung nach dem Bereich 34 (Bereich mit hohem Druck) oder nach dem hohen Druck entsprechend der EP 0 165 884 abfließen kann.
  • Das hydrostatische Gleichgewicht der Kraft FA muß die Umkehrbarkeit ermöglichen, d.h. der Wechsel der Drehrichtung vom Erzeuger zum Empfänger entsprechend der Vorrichtung der Erfindung. Die beste Lösung bei einer Vorrichtung mit einem geführten Zahnrad ergibt sich durch eine zick-zack-förmige Verzahnung (Pfeilverzahnung), durch die axialen Kräfte FA im Gleichgewicht zwischen den beiden ein Halbschritt schraubenförmigen Verzahnungen mit entgegengesetzten Steigungen der zick-zack-förmigen Verzahnungen.
  • Bei einem Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger mit zwei Zahnrädern mit schraubenförmiger normaler Verzahnung kann das Gleichgewicht der axialen Kraft wie im nachfolgenden beschrieben erhalten werden.
  • Nach einer ersten Lösung, dargestellt in Fig. 8, wird der Durchmesser D des Bereichs des ständigen Druckes 34 um einen Wert ΔD auf D +ΔD im Bereich der Abschnitte 60' und 60 vergrößert, die einander diametral an den Seiten des Führungszahnrades 9 gegenüberliegen.
  • Diese Bereiche sind auf den Stirnwänden 21, 22 angeordnet, wobei die Abmessungen dieser Bereiche an den Seiten des geführten Zahnrades 10 unverändert bleiben. Die Vergrößerung um ΔD ergibt eine Vergrößerung der Oberfläche des Bereiches 34 um ΔS, so daß ΔS = FA / HP ist.
  • Diese Anordnung bewirkt eine zusätzliche Kraft auf den Stirnwänden oder den Bereichen 60 und 60' mit niedrigem Druck. Diese Kraft gleicht die Kraft FA aus und im entgegengesetzten Sinn bewirkt sie das Gleichgewicht des Führungszahnrades 9 in axialer Richtung.
  • Nach der in Fig. 9 dargestellten Lösung wird im Abschnitt 60" der Stirnwände 21, 22 auf Kosten des Bereichs 34 des ständigen hohen Drucks eine Ausnehmung 301 mit der Oberfläche ΔS hinzugefügt. Die Ausnehmung 301 ist im wesentlichen polygonal ausgebildet, umgeben von einer Ausbuchtung der Dichtung 45".
  • Diese Anordnung bewirkt eine Kraft rechtwinklig zu den Stimwänden, in denen der Abschnitt 60" sich in hohem Druck befindet, wobei diese Kraft gleich der axialen Kraft FA durch die Wahl der Oberfläche ΔS in umgekehrter Richtung ist. Diese entgegengesetzte Kraft -FA bringt das Führungszahnrad 9 in Gleichgewicht.
  • Die resultierende Kraft aus der aus der im Abstand stehenden Gegenkraft -FA und der axialen Kraft FA hat den Wert
  • MFA = FA x Dp / 2 nach der Lösung der Fig. 8, in der Dp der einfache Durchmesser der Verzahnung des Zahnrades 9 ist. Die resultierende Kraft wird durch die Widerstandskraft des mechanischen Lagers 123 des Zahnrades 9 aufgenommen.
  • Bei einer Vorrichtung mit mehreren geführten Satellitenzahnrädern wird das axiale Gleichgewicht des führenden Zahnrades 9 nach einer der oben beschriebenen Lösungen hergestellt, so daß sich die Vektormomente der resultierenden Kräfte aufheben. Die zusätzliche Kraft zur Gleichgewichtsherstellung ist gleich der axialen Kraft des Paares der Zahnräder 9, 10, multipliziert mit der Zahl n der Satellitenräder.
  • In Fig. 7 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem geführten Zahnrad 10 dargestellt, wobei das führende Zahnrad eine nach links schraubenförmige Verzahnung hat. Dieses Zahnrad befindet sich hinter der Schnittebene der Fig. 7, während sich das geführte Zahnrad 10 vor der Schnittebene mit einer nach rechts schraubenförmigen Zahnung befindet.
  • Daraus ergibt sich, daß die axiale Kraft FA nach unten gerichtet ist, ebenso wie die Gegenkraft -FA nach oben in entgegengesetzter Richtung zur Kraft FA gerichtet ist.
  • Daraus ergibt sich:
  • - Wird der Abschnitt 34 vergrößert, erstreckt sich diese Vergrößerung auf den Abschnitt 60' und auf den entgegengesetzten Abschnitt 60 (Fig. 8). Diese Vergrößerung bewirkt keine zusätzliche Hilfskraft auf der Stirnwand 21, auf der die Abschnitte 60 und 60' mit hohem Druck sind, während sie jedoch eine Gegenkraft -FA auf der entgegengesetzten Stimwand 22 bewirkt, deren Abschnitte 60 und 60' niedrigen Druck haben.
  • In der Tat entspricht die Vergrößerung der Oberfläche des Abschnittes 34 auf der Stirnwand 21 einer Verringerung der Oberfläche der Abschnitte 60 und 60' und bewirkt keine Änderung der hydrostatischen axialen Ausgleichskraft.
  • Im Gegensatz dazu wird auf der entgegengesetzten Stirnwand 22 die Oberfläche ihrer Abschnitte 60 und 60', die dem niedrigen Druck unterworfen sind, verringert und die Oberfläche des Abschnittes 34 mit ständigem hohen Druck vergrößert, wodurch die Gegenkraft -FA erzeugt wird.
  • - Wird die Oberfläche des Bereiches 34 verringert, indem die Oberfläche des Abschnittes 60" um den Betrag der Ausnehmung 301 (Fig. 7) vergrößert wird, so wird eine Gegenkraft -FA auf der Stirnwand 22 erzeugt, in der der Abschnitt 60" unter hohem Druck steht, weil auf der Stirnwand 21, in der der Abschnitt 60" unter niedrigem Druck steht, die Ausnehmung 301 unter niedrigem Druck ist, so daß der Gleichgewichtszustand hergestellt wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn die Drücke in den Ausgängen 40 umgekehrt in bezug zur Angabe in Fig. 7 sind, die Schlußfolgerung wegen der Symmetrie in bezug zum Eingriffspunkt der Zahnräder 9 und 10 die gleichen sind.
  • Das hydrostatische Gleichgewicht der tangentialen Kraft FT wird durch die in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigten Anordnungen bewirkt.
  • Die genannten Mittel bestehen insbesondere, wie dies die Fig.10 zeigt, in der Beseitigung des Bereiches 34 zwischen den Abschnitten 38' und 38, die am Eingriffspunkt der Zahnräder einander gegenüberliegend, in der Höhe der Radien 305 und 306 des Zahnrades 9, rechtwinklig zur Achse 6-6 liegen. Die Dichtungen 37' und 37 bei der Ausführungsform nach der Fig. 9 des europäischen Patentes 0 483 029 sind durch eine Dichtung 304 mit einem mittleren Zweig 304a ersetzt. Dieser mittlere Zweig ist den Radien 304 und 306 folgend angeordnet, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist und weiter unten erläutert wird.
  • Die oben genannten Anderungen erzwingen die Beseitigung der Abschnitte des Bereichs 34 zwischen den Abschnitten 60', 60 bzw. 60", 60 der Stirnwände 21, 22 (Fig. 11) im Bereich der Radien 305 und 306. Ebenso sind für jeden dieser Radien die radialen Abschnitte 45a, 45'a der Dichtungen 45 und 45' (Fig. 8) und die radialen Abschnitte 45a und 45"a der Dichtungen 45 und 45", symmetrisch zu den vorhergenannten in bezug zu der geometrischen Achse 6-6, entfernt, ohne das axiale Gleichgewicht zu beeinflussen.
  • Wie die Fig. 11 zeigt, sind die Abschnitte 60', 60 und 60", 60 von einstückigen Dichtungen 302 und 303 umgeben, die jeweils entsprechend den Halbmessern 305 und 306 einen Zweig 302a bzw. 303a haben, die die Abschnitte voneinander trennen.
  • Der Zweig 304a der Dichtung 304 auf dem Gehäuse bildet das Äußere des Abschnittes des Bereiches 34 in den Abschnitten 38' für den Gleichgewichtszustand der Kraft FT und befindet sich ¼ Schritt des Verzahnungswinkels der Achse des hydraulischen Lagers, also π geteilt durch 2Z. Somit befindet sich die Kraftkomponente FT durch die Ergänzung des Abschnittes 38' im Gleichgewicht, der sich unter einem hohem Druck bei einem Wert etwas größer als π/Z+ ε. Der in den Abschnitten 38' an der Seite des Führungszahnrades 9 eingefügte Wert π/Z + ε muß zum Ausgleichen der Kraft FT berechnet werden, indem die Verschiebung durch die Breite der Dichtung berücksichtigt wird. Die Werte auf den Stirnwänden 21, 22 müssen den Werten auf dem Gehäuse 36 entsprechen, um die Dichtheit auf den Seiten zu gewährleisten. Diese Anordnung ermöglicht das teilweise Gleichgewicht der Kraft FT (wegen der Breite der Dichtungen) mit einer Umkehrbarkeit der Drehrichtung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn, als Erzeuger und als Empfänger.
  • Ein vollständiger Ausgleich der tangentialen Kraft FT kann nur mit einer Hauptdrehrichtung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn als Erzeuger oder als Empfänger wegen der Breite der Dichtungen erreicht werden. Jedoch ist das kleine Ungleichgewicht vernachlässigbar.
  • Bei einer zickzackförmigen Verzahnung ist die tangentiale Kraft FT unter den gleichen Bedingungen wie bei einer schraubenförmigen Verzahnung im Gleichgewicht. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Dichtung 304, wie auch die Abschnitte 38 und 38' eine zickzackförmige Form haben.
  • Bei einem Erzeuger-Empfänger mit n geführten Sateilitenzahnrädern sind die tangentialen Kräfte FT von sich aus im Gleichgewicht (das polygonale Kraftdiagramm der Kräfte FT ist geschlossen).
  • Die oben genannte Gleichsgewichtsanordnung ist in Fig. 13 dargestellt, soweit sie einen Erzeuger-Empfänger mit zickzackförmiger Verzahnung und einem geführten Satellitenzahnrad betrifft. Dort ist ein Führungszahnrad 9c und ein geführtes Satellitenzahnrad 10c im Gehäuse 49c, die Kräfte FT im zickzackförmigen Zweig zum ins Gleichgewicht bringen (hydrostatisches Gleichgewicht oder Reaktionskraft der Lager 123) und der geschlossene polygonale Vektorzug MFA dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die axialen Komponenten sich durch den zickzackförmigen Zweig aufheben (FA - FA = 0).
  • Die oben genannte Gleichgewichtsordnung ist, soweit sie einen Erzeuger-Empfänger mit n geführten Satellitenzahnrädem betrifft, in den Fig. 14, 15 und 16 dargestellt, in denen sie schematisch durch das Gehäuse 49 und die Zahnräder 9 und 10 wiedergegeben sind.
  • In Fig. 14 sind ein Zahnrad 9' und zwei Satellitenzahnräder 10' in einem Gehäuse 49' gezeigt. Der Polygonalzug der Kräfte FT ist geschlossen, der polygonale Vektorzug MFA ist unter den gleichen Bedingungen geschlossen. Die axiale Zusatzkomponente auf dem Zahnrad 9' ist gleich zweimal der Kraft FA der gekuppelten Zahnräder 9', 10'.
  • In Fig. 15 sind ein Führungszahnrad 9" und drei Satellitenzahnräder 10" in einem Gehäuse 49" gezeigt. Der Polygonzug der Kräft FT ist geschlossen, gleichfalls der Polygonzug der gekoppelten Vektoren MFA unter den gleichen Bedingungen. Die axiale Zusatzkomponente auf dem Zahnrad 9" ist in diesem Fall gleich dreimal der Kraft FA der gekoppelten Zahnräder 9"-10".
  • In Fig. 16 sind ein Führungszahnrad 9"' und vier Satellitenzahnräder 10"' in einem Gehäuse 49"' gezeigt. Auch hier ist der Polygonzug der Kräfte FT geschlossen und der Polygonzug der gekoppelten Vektoren MFA unter den gleichen Bedingungen geschlossen. Die axiale Zusatzkomponente auf das Zahnrad 9"' ist gleich viermal der Kraft FA der gekoppelten Zahnräder 9"'-10"'.
  • Zusammengefaßt ergeben sich durch die oben genannte Gleichgewichtsordnung die Möglichkeiten:
  • - Für große Drehzahlen und kleinen Hubraum ein hydraulischer Erzeuger-Empfänger mit einem Satellitenzahnrad und einer zickzackförmigen Verzahnung.
  • - Für mittlere und kleine Drehzahl mit mittlerem und großem Hubraum ein hydraulischer Erzeuger mit mehreren geführten n Satellitenzahnräder mit Ausgleich der axialen Kraft des Führungszahnrades 9.
  • Ein Erzeuger-Empfänger mit einem geführten Satellitenzahnrad und einer schraubenförmigen Verzahnung kann nur benutzt werden, wenn diese Lösung sichere wirtschaftliche Vorteile bietet, da sie weniger wirkungsvoll für die vorbeschriebenen Lösungen ist. Das axiale Gleichgewicht ist notwendig, während das Gleichgewicht der tangentialen Kraft von den Benutzungsbedingungen abhängt.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß die oben genannte Beschreibung nur als beispielhaft anzusehen ist und daß sie nicht den Bereich der Erfindung begrenzt, in dem einzelne beschriebene Elemente durch technisch gleichwertige ersetzt werden.
  • So ist beispielhaft in der in Fig. 17 gezeichneten Lösung der Durchmesser D des Bereichs des permanenten totalen Druckes 34 um den Wert Δ D verringert, um den Wert D - Δ D im Bereich der Abschnitte 60" und 60 zu erhalten, die einander gegenüberliegend beiderseits des Führungszahnrades 9 angeordnet sind. Diese Abschnitte sind auf den Stirnwänden 21 und 22 angeordnet, während die Abmessungen dieser Abschnitte auf den Seiten des geführten Zahnrades 10 unverändert bleiben. Die Verringerung um Δ D ergibt eine Oberfläche im Bereich 34, die um den Betrag Δ S = FA / HP ist. Diese Anordnung bewirkt eine Vergrößerung der Kraft FA = HP x Δ S auf der Stimwand, wo der Abschnitt 60" mit hohem Druck ist, die die entgegengesetzte Kraft FA ausgleicht und das Zahnrad in axialer Richtung im Geichgewicht hält.

Claims (7)

1. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger mit schraubenförmigen Zahnrädern, bestehend aus einem Führungszahnrad und mindestens einem geführten Zahnrad, das mit einem mechanischen Lager versehen und stets im Gleichgewicht ist, wobei das innere Gleichgewicht durch eine hydraulische Anordnung gesichert ist und so hydraulische Lager und ein Eingreifen ohne Spiel gewährleistet sind und wobei die innere Dichte durch ein geschmeidiges System erhalten wird, das sich aus zwei Stirnwänden (21, 22) und einem Gehäuse (36) zum hydrostatischen Ausgleich mit Hilfe von hydrostatischen Ausgleichssektoren (60-38) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichgewicht der axialen Kräfte (FA) des Führungszahnrades (9) dadurch bewirkt ist, daß der Wert der Oberfläche des Bereichs (34) mit ständigem Hochdruck derart verändert ist, daß diese Veränderung ein Anlegen eines hohen Druckes auf einer der Oberflächen einer der Stirnwände (21, 22) bewirkt, wobei diese Veränderung des Wertes des Bereichs (34) mit ständigem Hochdruck, sei sie größer oder kleiner, keine Auswirkungen auf die andere Stirnwand (22) oder (21) hat und wobei zum ins Gleichgewicht-Bringen der tangentialen Kraft (FT) des Führungszahnrades (9) die Oberfläche des Abschnittes des Gehäuses (36), die dem Eingriffspunkt (3) zugeordnet ist, auf Kosten des Bereichs (34) mit ständigem Hochdruck verändert ist.
2. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale hydrostatische Gleichgewicht des Führungszahnrades (9) durch Erzeugen einer Gegenkraft (-FA) zur axialen Kraft (FA) bewirkt ist, wobei eine Vergrößerung der Oberfläche des Bereichs (34) mit ständigem Hochdruck auf den Stirnwänden (21, 22) um einen Wert ΔS = FA / HP in dem Abschnitt des Bereichs (34), der den hydrostatischen Ausgleichssektoren (60') und (60) benachbart ist, (der diametral entgegengesetzt ist zu 60'), wobei die so bewirkte Kraft nur auf der Seite der Ausgleichssektoren (60') und (60) mit niegrigen Druck auftritt und so die Umkehrbarkeit der Anordnung gewährleistet.
3. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale hydrostatische Gleichgewicht des Führungszahnrades (9) durch eine Gegenkraft (-FA) zu zu der axialen Kraft (FA) bewirkt wird durch eine Verringerung des Bereichs (34) mit hohem ständigen Druck auf den Stirnwäden (21, 22) durch Vergrößerung einer Ausnehmung (301) des hydrostatischen Ausgleichsektors (60") um eine Oberfläche ΔS, wobei diese zusätzliche Fläche ΔS = FA / HP eine Kraft erzeugt, die sich nur auf der Seite des Ausgleichssektors (60") mit hohem Druck ergibt, und so die Umkehrbarkeit des Systems gewährleistet.
4. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Gleichgewicht der auf das Führungszahnrad (9) wirkenden tangentialen Kraft (FT) durch Bildung einer der tangentialen Komponente (FT) entgegengesetzten gleichen Kraft bewirkt ist, wobei diese durch eine Vergrößerung des Abschnittes (38) des Gehäuses (36) an der Seite des Führungszahnrades (9) und der hydrostatischen Ausgleichssektoren (60') und (60") auf den Stirnwänden (21, 22) bewirkt wird, in dem die Vergrößerung durch Veränderung der Dichtungen (304) des Gehäuses (36) und der Dichtungen (302) und (303) der Stirnwände erhalten ist, so daß ein teilweiser Ausgleich für eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn (SH) und im Gegenuhrzeigersinn (SIH) und ein vollständiger Ausgleich für eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn (SH) oder im Gegenuhrzeigersinn (SIH) auf Grund der Dicke der Dichtungen (302, 303, 304) in ihren radialen Abschnitten (302a, 303a und 304a) erhalten ist.
5. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Gleichgewicht bei Hochdruckerzeugern bzw. -empfängern mit mehreren geführten Satellitenzahnrädem (10) dadurch erhalten ist, daß die Gegenkraft (-FA), die das Führungszahnrad (9) in Gleichgewicht bringt, gleich der axialen Kraft der gekuppelten führendengeführten Zahnräder (9-10) multipliziert mit der Zahl der Satellitenräder ist.
6. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung der Zahnräder zick-zack-förmig schraubenförmig verlaufend (Pfeilverzahnung) ausgebildet ist.
7. Hydraulischer Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale hydrostatische Gleichgewicht des Führungszahnrades (9) durch eine Gegenkraft (-FA) zu der axialen Kraftkomponente (FA) erhalten ist durch eine Verringerung des Bereichs (34) mit ständigem hohen Druck auf den Stirnwänden (21, 22) durch Einführen einer Verminderung Δ D des Durchmessers D, der Oberfläche Δ S, der Oberfläche der entsprechenden hydrostatischen Ausgleichssektoren (60" und 60), wobei diese Veränderungen der Oberfläche Δ S = FA / HP eine Kraft bewirkt, die sich nur auf der Seite des Ausgleichsabschnittes (60") mit hohem Druck ergibt und so die Umkehrbarkeit des Systems gewährleistet.
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