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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auf das Zahnrad 9 wirken:
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- die radiale Kraft FR (Fig. 1)
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- die axiale Kraft FA (Fig. 2)
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- die tangentiale Kraft FT (Fig. 2).
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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.
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In Fig. 2 ist die tangentiale Kraft FT dargestellt, die die
axiale Kraft FA bestimmt.
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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.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu
vermeiden und ein hydrostatisches, axiales und tangentiales
Gleichgewicht des Führungszahnrades zu ermöglichen.
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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.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.
Es zeigen:
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Fig. 1 Die Zerlegung der Normalkraft FN in FR und FX
rechtwinklig zu FR am Eingriffspunkt der Zahnräder,
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Fig. 2 eine Abwicklung des einfachen Zylinders des
Führungszahnrades, wobei 1-1 die Schnittebene der
Fig. 1 anzeigt,
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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.
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Fig. 5 die Bilanz gemäß der Drehrichtung der Kräfte und der
gekoppelten Gleichgewichtsstörungen des
Führungszahnrades eines Hochdruckerzeugers bzw.
- empfängers mit einem geführten Zahnrad.
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Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,
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Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt in einer
Ebene durch den Eingriffspunkt der Zähne,
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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,
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Fig. 9 eine andere Ausführungsform einer
Gleichsgewichtsanordnung nach Fig. 8,
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Fig. 10 den Mantel und das Gehäuse in einem teilweisen
Abwicklungsschnitt im Fall des hydrostatischen
Gleichgewichtes der tangentialen Komponente FT auf
diesem Mantel,
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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,
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Fig. 12 die Vorrichtung im Schnitt nach XII-XII der Fig. 10,
wobei mit X-X die Schnittebene der Fig. 10 angegeben ist.
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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
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Fig. 17 eine andere Ausführungsform der axialen
Gleichgewichtsanordnung gemäß Fig. 8, vergleichbar der
Ausführungsform der Fig. 9.
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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.
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Die entsprechenden Elemente der oben genannten früheren Patente
sind mit den gleichen Bezugszeichen und Bezugsziffern versehen,
so daß sie nicht erneut beschrieben werden müssen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei einem Hochdruckerzeuger bzw. -empfänger mit zwei Zahnrädern
mit schraubenförmiger normaler Verzahnung kann das Gleichgewicht
der axialen Kraft wie im nachfolgenden beschrieben erhalten
werden.
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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.
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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.
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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.
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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".
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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.
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Die resultierende Kraft aus der aus der im Abstand stehenden
Gegenkraft -FA und der axialen Kraft FA hat den Wert
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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.
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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.
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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.
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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.
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Daraus ergibt sich:
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- 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.
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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.
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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.
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- 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.
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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.
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Das hydrostatische Gleichgewicht der tangentialen Kraft FT wird
durch die in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigten Anordnungen
bewirkt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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).
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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.
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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'.
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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".
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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"'.
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Zusammengefaßt ergeben sich durch die oben genannte
Gleichgewichtsordnung die Möglichkeiten:
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- Für große Drehzahlen und kleinen Hubraum ein hydraulischer
Erzeuger-Empfänger mit einem Satellitenzahnrad und einer
zickzackförmigen Verzahnung.
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- 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.
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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.
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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.
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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.