EP0552443A1 - Gear machine - Google Patents

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EP0552443A1
EP0552443A1 EP92120410A EP92120410A EP0552443A1 EP 0552443 A1 EP0552443 A1 EP 0552443A1 EP 92120410 A EP92120410 A EP 92120410A EP 92120410 A EP92120410 A EP 92120410A EP 0552443 A1 EP0552443 A1 EP 0552443A1
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EP
European Patent Office
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tooth
pinion
teeth
ring
point
Prior art date
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Application number
EP92120410A
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German (de)
French (fr)
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EP0552443B1 (en
Inventor
Siegfried A. Dipl.-Ing. Eisenmann
Original Assignee
Siegfried A. Dipl.-Ing. Eisenmann
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority to DE4200883A priority Critical patent/DE4200883C1/de
Priority to DE4200883 priority
Application filed by Siegfried A. Dipl.-Ing. Eisenmann filed Critical Siegfried A. Dipl.-Ing. Eisenmann
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Publication of EP0552443B1 publication Critical patent/EP0552443B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member

Abstract

Bei einer Zahnradmaschine, insbesondere bei einer Zahnringpumpe, mit innenverzahntem Zahnring (3), der mit einem nur einen Zahn (5) weniger aufweisenden Ritzel (6) kämmt, sind zur Geräuschverminderung die Ritzelzähne nur halb so breit wie die Innenzahnringzähne und die Zykloiden sind abgeflacht, um gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffes trotz minimalen Spiels ein ausreichendes Freigehen der Zahnköpfe zu gewährleisten. <IMAGE>In a gear machine, in particular in a gerotor pump, with an internally toothed toothed ring (3) which meshes with a pinion (6) with only one tooth (5) less, the pinion teeth are only half as wide as the inner ring teeth and the cycloids are flattened to reduce noise in order to ensure sufficient clearance of the tooth heads compared to the point of deepest tooth engagement despite minimal play. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine für Flüssigkeiten oder Gase mit einem Gehäuse, welches eine Zahnradkammer enthält, die Zu- und Abflußöffnungen aufweist, mit einem in der Zahnradkammer angeordneten innenverzahnten Zahnring, und einem innerhalb des Zahnrings im Gehäuse drehbar angeordneten Ritzel, welches einen Zahn weniger als der Zahnring aufweist, mit diesem im Eingriff ist und bei Drehung zwischen seinen Zähnen und den Zähnen des Zahnrings umlaufende sich vergrössernde und verkleinernde Flüssigkeitszellen bildet, welche Flüssigkeit vom Zufluß zum Abfluß führen, wobei die Zahnköpfe des Ritzels und die Zahnlücken des Zahnrings die Form von Epizykloiden haben, die durch Abrollen eines ersten Rollkreises (generating circle) auf dem Wälzkreis (pitch circle) des Ritzels bzw. Zahnrings gebildet sind, wobei ferner die Zahnlücken des Ritzels und die Zahnköpfe des Zahnrings die Form von Hypozykloiden haben, die durch Abrollen eines zweiten Rollkreises auf dem Wälzkreis des Ritzels bzw. Zahnrings gebildet sind, und wobei schließlich der Radius des ersten Rollkreises anders ist als der des zweiten Rollkreises.The invention relates to a gear machine for liquids or gases with a housing which contains a gear chamber which has inlet and outlet openings, with an internally toothed toothed ring arranged in the gear chamber, and a pinion which is rotatably arranged within the toothed ring in the housing and which has one tooth less than the toothed ring has, is in engagement with it and, when rotated between its teeth and the teeth of the toothed ring, forms circumferential enlarging and reducing liquid cells which lead liquid from the inflow to the outflow, the tooth heads of the pinion and the tooth gaps of the toothed ring being in the form of epicycloids have, which are formed by rolling a first rolling circle (generating circle) on the pitch circle of the pinion or toothed ring, the tooth gaps of the pinion and the tooth tips of the toothed ring also having the shape of hypocycloids, which are formed by rolling a second rolling circle on the pitch circle of the pinion or toothed ring, and finally the radius of the first rolling circle is different from that of the second rolling circle.
  • Die Zahnradmaschine gemäß der Erfindung kann sowohl als Pumpe für Flüssigkeiten oder Gase als auch als durch unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase angetriebener Motor eingesetzt werden. Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist jedoch der Einsatz als Flüssigkeitspumpe. In der nachfolgenden Beschreibung und auch in den Ansprüchen wird der Einfachheit halber lediglich von Flüssigkeit gesprochen. In den Ansprüchen soll der Ausdruck Flüssigkeit daher zugleich auch Gase umfassen.The gear machine according to the invention can be used both as a pump for liquids or gases and as a motor driven by pressurized liquids or gases. However, the preferred field of application of the invention is the use as a liquid pump. In the following description and also in the claims, only liquid is spoken of for the sake of simplicity. In the claims, the term liquid should therefore also include gases.
  • Die nachfolgende Erläuterung der Erfindung erfolgt ausschließlich anhand einer Pumpe für Flüssigkeiten.The following explanation of the invention is made exclusively on the basis of a pump for liquids.
  • Die Zahnradmaschine gemäß der Erfindung kann eine solche sein, bei welcher der Zahnring fest im Gehäuse angeordnet ist, wobei dann das Ritzel um den Kurbelarm einer Welle umläuft, welche letztere zentral zur Innenverzahnung des Ritzels angeordnet ist. Bevorzugt ist die Maschine nach der Erfindung jedoch eine solche, bei welcher der Zahnring in der Zahnradkammer umläuft und das exzentrisch zur Achse des Zahnrings und der Zahnradkammer gelagerte Ritzel mit einer ortsfesten Welle oder um eine solche Achse rotiert. Ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Verwendung der als Innenzahnringpumpe ausgebildeten Maschine als Schmier- und Hydraulikflüssigkeitspumpe für Verbrennungsmotoren und automatische Getriebe, wo Förderdrücke bis maximal 30 bar auftreten können. Für diesen Einsatz, bei welchem das Pumpenritzel vorzugsweise in Verlängerung der Kurbelwelle des Motors bzw. der Hauptwelle des Getriebes angeordnet oder von dieser Welle getragen ist, haben sich Innenzahnringpumpen als leise und schwingungsarme Pumpen bewährt. Die Anforderungen an die Laufruhe derartiger Pumpen steigen jedoch ständig infolge der immer besseren Laufruhe der Motoren und Getriebe.The gear machine according to the invention can be one in which the toothed ring is fixedly arranged in the housing, the pinion then rotating around the crank arm of a shaft, the latter being arranged centrally to the internal toothing of the pinion. However, the machine according to the invention is preferably one in which the toothed ring rotates in the gear chamber and the pinion mounted eccentrically to the axis of the toothed ring and the gear chamber rotates with a stationary shaft or about such an axis. A main area of application of the invention is the use of the machine designed as an internal ring gear pump as a lubricant and hydraulic fluid pump for internal combustion engines and automatic transmissions, where delivery pressures of up to 30 bar can occur. For this application, in which the pump pinion is preferably arranged in the extension of the crankshaft of the engine or the main shaft of the transmission or is carried by this shaft Internal gerotor pumps have proven themselves as quiet and low-vibration pumps. However, the requirements for smooth running of such pumps are constantly increasing as a result of the increasingly smooth running of the motors and gears.
  • Die meisten bekannten und realisierten Innenzahnradpumpen oder Zahnringpumpen für Verbrennungsmotoren und automatische Kraftfahrzeuggetriebe arbeiten mit Trochoidenverzahnungen, bei welchen die Zahnflanken des Hohlrades oder des Ritzels von Kreisbögen begrenzt werden und das Gegenrad durch schlupffreies Abrollen in der durch die Kreisbögen vorgegebenen Verzahnung des anderen Rades definiert ist.Most known and realized internal gear pumps or gerotor pumps for internal combustion engines and automatic motor vehicle transmissions work with trochoid gears, in which the tooth flanks of the ring gear or the pinion are delimited by circular arcs and the counter gear is defined by slip-free rolling in the toothing of the other wheel predetermined by the circular arcs.
  • Zahnradpumpen der durch die Erfindung verbesserten Art sind seit langem bekannt, beispielsweise durch die GB-PS 233 423 aus dem Jahre 1925, oder die ebenfalls aus den 20er-Jahren stammenden Veröffentlichung "Kinematics of Gerotors" von Myron S. Hill. Eine moderne Anwendung der Zykloidenverzahnung für die oben erwähnte Verwendung in Verbrennungsmotoren und automatischen Getrieben ist in der DE-PS 39 38 346 des Anmelders beschrieben. Die Pumpe nach dieser deutschen Patentschrift nützt die vorzüglichen kinematischen Eigenschaften der eine vollständige Zykloidenkontur aufweisenden Zähne und Zahnlücken bei einer Innenzahnringpumpe mit der Zähnezahldifferenz eins aus, um den Zahnring mit seiner Verzahnung auf der des Ritzels zu lagern, welches von der Kurbelwelle des Motors bzw. Hauptwelle des automatischen Getriebes getragen ist. Auf diese Weise kann die relativ starke Radialbewegung der Kurbelwelle ausgeglichen werden, indem die Umfangslagerung des Zahnringes mit für diesen Ausgleich ausreichender Luft gewählt wird. Ebensogut kann man auch den Zahnring mit geringem Spiel lagern und dann entsprechend großes Spiel zwischen der das Ritzel tragenden Welle und dem Ritzel vorsehen, wobei dann das Ritzel mit seiner Verzahnung in der des Zahnrings gelagert ist.Gear pumps of the type improved by the invention have long been known, for example from GB-PS 233 423 from 1925, or the publication "Kinematics of Gerotors" by Myron S. Hill, also from the 1920s. A modern application of the cycloid gearing for the above-mentioned use in internal combustion engines and automatic transmissions is described in the applicant's DE-PS 39 38 346. The pump according to this German patent uses the excellent kinematic properties of the teeth and tooth gaps which have a complete cycloidal contour in an internal gear pump with the number of teeth difference one in order to support the gear ring with its toothing on that of the pinion which is from the crankshaft of the engine or main shaft of the automatic transmission is carried. In this way, the relatively strong radial movement of the crankshaft can be compensated for by selecting the peripheral bearing of the toothed ring with air sufficient for this compensation. It is also possible to store the toothed ring with little play and then to provide a correspondingly large play between the shaft carrying the pinion and the pinion, the pinion with its toothing then being mounted in that of the toothed ring.
  • Derartige Pumpen stellen ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung dar. (Stimmt das?)Such pumps represent a preferred field of application of the present invention. (Is that correct?)
  • Für die unerwünschte Geräuschentwicklung und den damit verbundenen Wirkungsgradabfall der bekannten Pumpen sind in erster Linie Druckpulsationen, also Förderstrompulsationen, verantwortlich sowie das Hämmern der Zähne in radialer und tangentialer Richtung aufeinander. Die Förderstrompulsationen werden durch Quetschöldruckspitzen, die zu Schwingungen im Zahnradlaufsatz führen, verstärkt. Im gleichen Sinne wirken Kravitationsgeräusche, die in erster Linie durch das Zusammenbrechen von Flüssigkeitsdampfblasen im Bereich des Druckraums der Pumpe entstehen.Pressure pulsations, i.e. delivery flow pulsations, and the hammering of the teeth in the radial and tangential directions are primarily responsible for the undesirable noise development and the associated drop in efficiency of the known pumps. The flow pulsations are increased by pinch oil pressure peaks, which lead to vibrations in the gear wheel set. Gravitational noises act in the same sense, which arise primarily from the collapse of liquid vapor bubbles in the area of the pump's pressure chamber.
  • Die Erfindung hat sich insbesondere die Aufgabe gestellt, die bekannten Zahnringmaschinen leiser zu machen, also die Geräuschentwicklung zu verringern, was einen wesentlichen Vorteil beim Einsatz dieser Maschinen als Schmierölpumpen in Kraftfahrzeugantriebs- und Getriebeaggregaten mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil der durch diese Geräuschverringerung erreicht wird, liegt in der Wirkungsgradverbesserung und eine Erhöhung der Lebensdauer der Zahnringmaschine.The invention has in particular the task of making the known ring gear machines quieter, that is to say to reduce the noise, which has a significant advantage when these machines are used as lubricating oil pumps in motor vehicle drive and transmission units. Another advantage achieved by this noise reduction is the improvement in efficiency and an increase in the service life of the gear ring machine.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch, daß die auf dem jeweiligen Wälzkreis gemessene Umfangserstreckung der durch Hypozykloiden begrenzten Ritzelzahnlücken und Zahnringzähne das 1,5-fache bis 3-fache der auf dem jeweiligen Wälzkreis gemessenen Umfangserstreckung der durch Epizykloiden begrenzten Ritzelzähne und Zahnringzahnlücken beträgt und daß die Epizykloiden und die Hypozykloiden um ein solches Maß zu ihren Wälzkreisen hin abgeflacht sind, daß die Summe der beiden Abflachungen dem erforderlichen relativ großen Radialspiel zwischen den Zahnköpfen an der Stelle gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs entspricht, während die Zahnräder an der Stelle tiefsten Zahneingriffs mit sehr geringem Spiel miteinander kämmen.The invention solves the problem according to the characterizing features of claim 1 in that the circumferential extent measured on the respective pitch circle of the pinion tooth gaps and toothed ring teeth limited by hypocycloids is 1.5 times to 3 times the circumferential extent measured on the respective pitch circle of that limited by epicycloids Sprocket teeth and tooth ring tooth gaps is and that the epicycloids and hypocycloids are flattened towards their pitch circles to such an extent that the sum of the two flattenings corresponds to the required relatively large radial clearance between the tooth heads at the point opposite the point corresponds to the deepest meshing, while the gears mesh with each other at the point of deepest meshing with very little play.
  • Das erstgenannte Merkmal läßt sich auch dahingehend formulieren, daß der Radius des die Hypozykloiden erzeugenden Rollkreises gleich dem 1,5-fachen bis 3-fachen Radius des die Epizykloiden erzeugenden Rollkreises ist.The first-mentioned feature can also be formulated in such a way that the radius of the rolling circle producing the hypocycloids is equal to 1.5 times to 3 times the radius of the rolling circle producing the epicycloids.
  • Bei der Verringerung des Zahnringmaschinengeräusches auf ein Mindestmaß geht die Erfindung davon aus, daß für die Förderstrompulsationen - jedenfalls bei präziser Fertigung und geringem Spiel - bei Zahnringmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in erster Linie der Verlauf des instantanen Verdrängungsvolumens verantwortlich ist. Dieser wiederum hängt in erster Linie ab von der Lage der Abdichtpunkte zwischen dem Druckraum und dem Saugraum der Maschine über dem Drehwinkel des Ritzels bzw. des Zanrings. Theoretisch, also bei einer spielfreien vollkommenen Verzahnung, fallen die Abdichtpunkte mit den Schnittpunkten der Zahnflanken mit der Zahneingriffslinie zusammen. Dabei sind die Abdichtpunkte im Bereich über den Druck- und Saugöffnungen ohne Belang, da dort die durch die Abdichtpunkte getrennten Flüssigkeitszellen durch die Saug- und Drucköffnungen sowieso miteinander verbunden sind. Entscheidend ist also nur die Lage der Abdichtpunkte im Bereich tiefsten Zahneingriffs und im Bereich gegenüber dieser Stelle. Die theoretische Eingriffslinie setzt sich bei Zahnringmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus drei einander an der Schnittstelle der Wälzkreise und der Verbindungsgeraden der beiden Zahnradmittelpunkte berührenden Kreisen zusammen, welche symmetrisch zur Verbindungsgeraden der beiden Zahnradmittelpunkte sind und von dieser Geraden halbiert werden.In reducing the gear ring machine noise to a minimum, the invention is based on the fact that the flow flow pulsations - at least with precise manufacture and little play - in gear ring machines according to the preamble of claim 1 is primarily responsible for the course of the instantaneous displacement volume. This in turn depends primarily on the position of the sealing points between the pressure chamber and the suction chamber of the machine over the angle of rotation of the pinion or the zan ring. Theoretically, that is, with a perfect toothing without play, the sealing points coincide with the intersection of the tooth flanks with the tooth engagement line. The sealing points in the area above the pressure and suction openings are irrelevant since the liquid cells separated by the sealing points are connected to one another by the suction and pressure openings. The only decisive factor is the position of the sealing points in the area of the deepest tooth mesh and in the area opposite this point. The theoretical line of engagement in gear ring machines is composed of three circles touching each other at the intersection of the pitch circles and the connecting straight line of the two gear wheel centers, which are symmetrical to the connecting straight line of the two gear wheel centers and are halved by this straight line.
  • Optimale Eingriffsverhältnisse im hier vor allem wichtigen Bereich tiefsten Zahneingriffs (in Fig. 1 oben) bietet die Zykloidenverzahnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das gilt allerdings nur dann, wenn das Spiel hier sehr gering ist. Der Verringerung des Zahnspiels sind allerdings unter anderem dadurch Grenzen gesetzt, daß es ohne übermäßigen technischen Aufwand für die Serienfertigung nicht möglich ist, ein gewisses Maß an Unrundheit des Zahnrings zu unterschreiten. Das hat zur Folge, daß nach dem Stand der Technik das Minimalspiel immer noch groß genug sein muß, um zu verhindern, daß eine metallische Berührung zwischen den Ritzelzahnspitzen und Ringzahnspitzen gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs (in Fig. 1 unten) erfolgt. Das zur Sicherstellung dieses Freigehens der Zähne voneinander gegenüber der Stelle tiefsten Eingriffs notwendige Spiel hat wiederum zur Folge, daß bei den bekannten Verzahnungen das "minimale Zahnspiel" immer noch verhältnismäßig groß ist. Das wiederum hat zur Folge, daß der Verlauf des Weges des Dichtpunktes im Bereich tiefsten Zahneingriffs vom theoretischen Verlauf erheblich abweicht. Um ein geringstmögliches Zahnspiel in diesem Bereich bei grißem Zahnspiel im Bereich gegenüber zu ermöglichen, werden gemäß dem zweiten kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 entweder die zusammenwirkenden Zahnlücken des Zahnrings und Zähne des Ritzels oder aber die zusammenwirkenden Zähne des Zahnrings und Zahnlücken des Ritzels um ein solches Maß abgeflacht, daß die Zahnspitzen im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs mit Sicherheit voneinander freigehen. Die Abflachung der Zähne bewirkt daher das relativ große Zahnspiel im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs. Die Abflachung der Zahnlücken um das gleiche Maß gleich die dadurch bewirkte Erhöhung des Zahnspiels im Bereich tiefsten Zahneingriffs wieder aus.The cycloid gearing according to the preamble of claim 1 offers optimal engagement conditions in the area of deepest tooth engagement (above in Fig. 1 above), which is important, however, only if the play here is very small. The reduction of the backlash is limited, among other things, by the fact that it is not possible for mass production to undershoot a certain degree of out-of-roundness of the toothed ring without excessive technical effort. The result of this is that, according to the prior art, the minimum play must still be large enough to prevent metallic contact between the pinion tooth tips and ring tooth tips in relation to the point of deepest tooth engagement (in FIG. 1 below). The play necessary to ensure that the teeth are free from one another with respect to the point of deepest engagement in turn has the consequence that the "minimal tooth play" is still relatively large in the known toothings. This in turn has the consequence that the course of the path of the sealing point in the area of deepest tooth engagement deviates considerably from the theoretical course. In order to enable the least possible backlash in this area with a large backlash in the area opposite, according to the second characterizing feature of claim 1, either the interacting tooth gaps of the toothed ring and teeth of the pinion or the interacting teeth of the toothed ring and tooth gaps of the pinion are to such an extent flattened so that the tooth tips in the area opposite to the point of deepest tooth engagement will surely be free from each other. The flattening of the teeth therefore causes the relatively large tooth play in the area opposite the point of deepest tooth engagement. The flattening of the tooth gaps by the same amount compensates for the resulting increase in tooth play in the area of deepest tooth engagement.
  • Man kann die Abflachung natürlich auch auf die beiden oben erwähnten Zykloidengruppen, also auf die Epizykloiden und die Hypozykloiden, verteilen. Einfacher ist es jedoch, wenn man sie auf eine der beiden Gruppen beschränkt.The flattening can of course also be distributed over the two cycloid groups mentioned above, that is to say over the epicycloids and the hypocycloids. However, it is easier if you limit them to one of the two groups.
  • Auf diese Weise können die Zahnräder im Bereichen tiefsten Zahneingriffs mit tatsächlich minimalstem Spiel miteinander kämmen und sehr genau theoretische Höchstwerte annähern. Ein ungünstiger Einfluß der Abweichung der Dichtstellen zwischen miteinander kämmenden Zähnen im Bereich der Stelle tiefsten Zahneingriffs von dem theoretischen Verlauf wird dadurch auf ein Mindestmaß gebracht. Der negative Einfluß einer solchen Abweichung auf die Förderstrompulsation wird damit verringert.In this way, the gears can mesh with each other in the areas of deepest meshing with actually minimal play and very closely approximate theoretical maximum values. An unfavorable influence of the deviation of the sealing points between intermeshing teeth in the area of the deepest tooth engagement from the theoretical course is thereby minimized. The negative influence of such a deviation on the flow pulsation is thus reduced.
  • In besonders hohem Maße wird jedoch die Förderstrompulsation durch das gewählte Zahndickenverhältnis gemäß dem ersten Merkmal des Anspruchs 1 verringert. Wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, ist die Förderstrompulsation also die Schwankung des Durchsatzes pro Zeiteinheit nicht unabhängig von dem gewählten Zahnprofil, welches sich bei einer Zykloidenverzahnung besonders einfach durch die Veränderung des Verhältnisses der Zahndicken von Innenzahnring und Ritzel zueinander verändern läßt, ohne daß dadurch die Vorteile der Zykloidenverzahnung verloren gehen. Von dieser Tatsache macht das erste kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 Gebrauch. Zeichnet man einmal die Schwankung des instantanen Verdrängungsvolumens, also den Quotienten aus der Differenz des maximalen Verdrängungsvolumens und des minimalen Verdrängungsvolumens und dem mittleren Verdrängungsvolumen über dem Verhältnis der Breiten von Hohlradzahn und Ritzelzahn zueinander auf, so ergibt sich ein Minimum im Bereich zwischen Zahnbreitenverhältnissen von 1,5 und 3 für die Ungleichförmigkeit des instantanen Verdrängungsvolumens.However, the delivery flow pulsation is reduced to a particularly high degree by the selected tooth thickness ratio according to the first feature of claim 1. As extensive tests have shown, the flow pulsation is therefore not the fluctuation of the throughput per unit of time regardless of the tooth profile selected, which can be particularly easily changed with a cycloid toothing by changing the ratio of the tooth thicknesses of the inner ring gear and pinion to each other, without thereby the advantages the cycloid teeth are lost. The first characteristic feature of claim 1 makes use of this fact. If one records the fluctuation of the instantaneous displacement volume, i.e. the quotient of the difference between the maximum displacement volume and the minimum displacement volume and the mean displacement volume over the ratio of the widths of the ring gear tooth and pinion tooth to one another, there is a minimum in the range between tooth width ratios of 1, 5 and 3 for the non-uniformity of the instantaneous displacement volume.
  • Noch günstiger wird die Ausbildung, wenn man gemäß Anspruch 2 die Umfangserstreckung der Ritzelzahnlücken und Zahnringzähne 1,75- bis 2,25-mal so groß wählt wie die Umfangserstreckung der Ritzelzähne und der Zahnringzahnlücken.The training becomes even more favorable if, according to claim 2, the circumferential extent of the pinion gaps and toothed ring teeth is selected to be 1.75 to 2.25 times as large as the circumferential extent of the pinion teeth and toothed tooth gaps.
  • Optimal werden die Bedingungen, wenn man gemäß Anspruch 3 die Ritzelzähne halb so dick wie die Zahnringzähne wählt, also den die Epizykloiden erzeugenden Rollkreis halb so groß macht wie den die Zypozykloiden erzeugenden Rollkreis.The conditions are optimal if, according to claim 3, the pinion teeth are selected half as thick as the toothed ring teeth, that is to say that the rolling circle producing the epicycloids is made half as large as the rolling circle producing the zypocycloids.
  • Bevorzugt wird bei der Abflachung der Zahnprofile nur eine der beiden Gruppen von Zykloiden, also entweder die Epizykloiden oder die Hypozykloiden, um das volle Maß des erforderlichen Spiels abgeflacht, während die Abflachung der anderen Zykloidengruppe gleich Null ist. Hier wird es wiederum bevorzugt, daß gemäß Anspruch 5 die Epizykloiden abgeflacht werden.When the tooth profiles are flattened, only one of the two groups of cycloids, that is to say either the epicycloids or the hypocycloids, is preferably flattened to the full extent of the required play, while the flattening of the other cycloid group is zero. Here again it is preferred that the epicycloids are flattened.
  • Bei der Abflachung ist es natürlich wesentlich, daß sowohl die Abflachung der Zahnlücken als auch die Abflachung der mit diesen Zahnlücken zusammenwirkenden Zahnköpfe dem gleichen mathematischen Gesetz gehorchen. Die Abflachung kann zum Beispiel dadurch bewirkt sein, daß die radiale Höhe der Zähne und die radiale Tiefe der mit diesen Zähnen zusammenwirkenden Lücken des Gegenrades um ein geringes Maß verkleinert wird, das von der Zahnmitte bzw. Zahnlückenmitte bis zum Schnittpunkt der Zahnkontur mit dem Teilkreis stetig bis auf Null abnimmt. Dies stellt jedoch eine Abweichung von dem an sich optimalen Zykloidenprofil dar. Am einfachsten wird die Abflachung gemäß Anspruch 6 durch eine geringe radiale Verschiebung des die Zykloiden jeweils beschreibenden Punktes vom Umfang des Rollkreises in Richtung zu dessen Mitte hin bewirkt. So wird eine Zykloidenkontur beibehalten.In the case of flattening, it is of course essential that both the flattening of the tooth gaps and the flattening of the tooth heads interacting with these tooth gaps obey the same mathematical law. The flattening can be brought about, for example, by reducing the radial height of the teeth and the radial depth of the gaps of the counterwheel interacting with these teeth by a small amount, which continuously from the center of the tooth or center of the tooth to the intersection of the tooth contour with the pitch circle decreases to zero. However, this represents a deviation from the optimal cycloid profile. The easiest way to achieve the flattening according to claim 6 is by a slight radial displacement of the point describing the cycloids from the circumference of the rolling circle towards its center. In this way a cycloid contour is maintained.
  • Hierdurch entsteht zwar eine geringe Lücke in der Größenordnung eines winzigen Bruchteils eines Millimeters zwischen dem Anfangspunkt der abgeflachten Zykloide und dem entsprechenden Fußpunkt der nicht abgeflachten Zykloide auf dem Wälzkreis. Diese Lücke wird gemäß Anspruch 7 vorteilhaft dadurch überbrückt, daß der Anfangspunkt und der Endpunkt der abgeflachten Zykloide mit dem Anfangs- bzw. Endpunkt der nicht abgeflachten Zykloide auf dem Wälzkreis durch eine Gerade verbunden werden.This creates a small gap of the order of a tiny fraction of a millimeter between the starting point of the flattened cycloid and the corresponding base point of the unflattened cycloid on the pitch circle. This gap is advantageously bridged according to claim 7 in that the starting point and the end point of the flattened cycloids are connected to the start and end point of the non-flattened cycloids on the pitch circle by a straight line.
  • Da es sich bei der Abflachung der Zykloiden ja nur um eine minimale Korrektur zur Verringerung des an sich schon möglichst gering gehaltenen Spiels handelt, genügt es, wenn gemäß Anspruch 8 die Summe der beiden Zykloidenverschiebungen (wobei die eine Verschiebung wie oben gesagt auch gleich Null sein kann und bevorzugt auch ist) in der Zykloidenmitte gemessen den 2000-sten bis 500-sten Teil des Wälzkreisdurchmessers des Zahnrings beträgt.Since the flattening of the cycloids is only a minimal correction to reduce the play, which is already kept as small as possible, it is sufficient if, according to claim 8, the sum of the two cycloid displacements (the one displacement, as mentioned above, is also zero) can and is preferably also) measured in the middle of the cycloid is the 2000th to 500th part of the pitch circle diameter of the toothed ring.
  • Bei relativ großen Zahnringdurchmessern wird man die genannte Summe mit einem 1000-stel bemessen, während man bei kleinen Zahnringdurchmessern bis auf ein 500-stel heraufgehen wird. Man erkennt hieraus, daß beispielsweise bei einem Zahnringwälzkreisdurchmesser von 100 mm die Summe der beiden Zykloidenabflachungen und damit auch der Abstände der Anfangspunkte der abgeflachten Zykloiden von dem zugehörigen Wälzkreis sich nur in der Größenordnung von 0,1 mm bewegt.For relatively large gear ring diameters, the sum mentioned will be measured with a 1000th, while with small gear ring diameters you will go up to a 500th. It can be seen from this that, for example, with a gear ring pitch circle diameter of 100 mm, the sum of the two cycloid flattenings and thus also the distances of the starting points of the flattened cycloids from the associated pitch circle is only of the order of magnitude of 0.1 mm.
  • Dennoch wird durch diese Abflachungen erreicht, daß im Bereich tiefsten Zahneingriffs die beiden Zahnräder fast spielfrei miteinander kämmen können, während gegenüber dieser Stelle ein Spiel in der Größenordnung von maximal 0,1 mm zwischen den Zahnspitzen freigehalten wird, das in bestimmten Drehlagen der Zahnräder zum Ausgleich von Unrundheiten des Zahnrings und gegebenenfalls auch des Ritzels an der Stelle geringsten Durchmessers des Zahnrings bis gegen Null gehen kann.Nevertheless, this flattening ensures that the two gears can mesh with each other almost without play in the area of deepest meshing, while a play of the order of magnitude of a maximum of 0.1 mm between the tooth tips is kept free, which in certain rotational positions the gears can compensate for out-of-roundness of the toothed ring and possibly also the pinion at the point of the smallest diameter of the toothed ring up to zero.
  • Wenn auch gemäß der Erfindung das Zahnspiel an der Stelle tiefsten Eingriffs äußerst gering sein kann, so kann es naturgemäß nicht gleich Null sein. Hier kann das erforderliche minimale Zahnflankenspiel in Umfangsrichtung durch eine äquidistante Zurücknahme der Zahnkontur bewirkt sein. Das Maß dieser Zurücknahme kann beispielsweise den 10⁻⁴-fachen Durchmesser des Zahnringteilkreises betragen. Aus dieser Zahl erkennt man, wie gering das bei der Erfindung noch erforderliche Zahnspiel ist.Even if, according to the invention, the tooth play at the point of deepest engagement can be extremely small, it naturally cannot be zero. Here, the required minimal backlash in the circumferential direction can be brought about by an equidistant withdrawal of the tooth contour. The extent of this withdrawal can be, for example, 10 times the diameter of the toothed ring pitch circle. From this number one can see how small the backlash required in the invention is.
  • Bei Zahnringmaschinen sinkt naturgemäß mit steigender Zahl der Zähne die Förderstrompulsation; leider aber auch der Förderstrom selbst. Daher ist man bestrebt, die Zähnezahl in der Zahnringmaschine so niedrig wie möglich zu halten, ohne durch allzu niedrige Zähnezahl eine zu große Förderstrompulsation und andere Nachteile einzuhandeln. Dementsprechend wird vorteilhaft die Zähnezahl des Ritzels zwischen 7 und 11 gewählt.In gear ring machines, the flow pulsation naturally decreases with an increasing number of teeth; but unfortunately also the flow rate itself. Therefore, efforts are made to keep the number of teeth in the gear ring machine as low as possible without having to deal with excessive flow rate pulsation and other disadvantages due to the too low number of teeth. Accordingly, the number of teeth of the pinion is advantageously chosen between 7 and 11.
  • Um den Einfluß von abrupten Schwankungen des Druckes im Förderstrom von Flüssigkeitspumpen zu verhindern, welche durch das Zusammenbrechen von durch Kravitation entstandenen Dampfblasen im flüssigen Förderstrom entstehen können, wird gemäß Anspruch 11 vorteilhaft im Zahnlückengrund wenigstens und vorzugsweise des Ritzels je eine schmale Axialnut vorgesehen.In order to prevent the influence of abrupt fluctuations in the pressure in the delivery flow of liquid pumps, which can result from the collapse of vapor bubbles caused by gravitation in the liquid delivery flow, at least and preferably each of the pinion, a narrow axial groove is advantageously provided in the tooth space base.
  • Gemäß Anspruch 12 sind die Nuten vorteilhaft etwa ein Viertel bis ein Sechstel des Rollkreisumfangs vorzugsweise ein Fünftel desselben breit.According to claim 12, the grooves are advantageously about a quarter to a sixth of the rolling circumference, preferably a fifth of the same width.
  • Gemäß Anspruch 13 sind die Nuten vorteilhaft 2- bis 3-mal so breit wie tief.According to claim 13, the grooves are advantageously 2 to 3 times as wide as deep.
  • Die Axialnuten im Grund der Ritzelzahnlücken gewährleisten einen gewissen Totraum ohne daß jedoch die optimale Ausfüllung der Zahnlücken durch die Zahnköpfe des Zahnrings und damit auch die optimale Führung der Zahnräder aneinander und damit die einwandfreie Dichtung zwischen den Zähnen in störendem Umfang beeinträchtigt wird. In dem so erzeugten Totraum können sich mit Dampf der Betriebsflüssigkeit gefüllte Kravitationsblasen und Quetschöl sammeln ohne daß die Blasen durch die Funktion der Pumpe bzw. des Motors beschleunigt zum Zusammenbrechen gezwungen werden. Da sich die Kravitationsblasen wegen ihrer geringen Masse unter dem Einfluß der Fliehkraft nahe dem Zahngrund des Ritzels sammeln, wird die an sich negative Totraumwirkung der gemäß der Erfindung vorgesehenen Nuten auf ein vernachlässigbares Restminimum verringert.The axial grooves in the base of the pinion tooth gaps ensure a certain dead space without, however, the optimal filling of the tooth gaps by the tooth heads of the toothed ring and thus also the optimal guidance of the gears to one another and thus the perfect seal between the teeth being impaired to a disruptive extent. In the dead space created in this way, gravitation bubbles and squeeze oil filled with vapor of the operating liquid can collect without the bubbles being forced to collapse by the function of the pump or the motor. Since the gravitational bubbles collect near the tooth base of the pinion because of their low mass under the influence of centrifugal force, the negative dead space effect of the grooves provided according to the invention is reduced to a negligible residual minimum.
  • Die oben gegebenen Richtlinien für die Bemessung der Nuten gehen davon aus, daß zu schmale Nuten ein zu geringes Aufnahmevermögen haben, während zu tiefe Nuten die Festigkeit des Ritzels beeinträchtigen und zu breite Nuten wiederum das Zusammenwirken der Zahnradkonturen beeinträchtigen.The guidelines given above for the dimensioning of the grooves assume that grooves that are too narrow have too little absorption capacity, grooves that are too deep impair the strength of the pinion and grooves that are too wide in turn impair the interaction of the gear contours.
  • Gibt man den Nuten Rechteckprofil, so hat dies den Vorteil eines relativ großen Fassungsvermögens; gibt man ihnen ein stark gerundetes Profil, wie etwa ein Kreisbogenprofil, so hat dies den Vorteil einer geringstmöglichen Schwächung der Ritzelfestigkeit. Bei Rechtecknuten sind vorteilhaft die Kanten zwischen den Seitenwänden und dem Grund der Nuten ausgerundet, um Kerbwirkungen zu vermeiden. Auch die Kanten zwischen den Seitenwänden der Nuten und dem anschließenden Zahnlückengrund werden vorteilhaft kantig ausgebildet, um die volle Tragfähigkeit des Zahnlückengrundes so weit wie möglich beizubehalten. Diese Kanten sollen dennoch nicht scharfkantig sein.If you give the grooves a rectangular profile, this has the advantage of a relatively large capacity; if you give them a strongly rounded profile, such as a circular arc profile, this has the advantage of weakening the pinion strength as little as possible. In the case of rectangular grooves, the edges between the side walls and the base of the grooves are advantageously rounded in order to avoid notching effects. The edges between the side walls of the grooves and the subsequent tooth space base are advantageously angular in order to to maintain the full load-bearing capacity of the tooth space base as far as possible. However, these edges should not be sharp.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Nuten auch im Zahnlückengrund des Hohlrades vorgesehen. Hier können die Nuten zwar keine Kravitationsblasen, wohl aber Quetschöl aufnehmen, was in manchen Fällen von Vorteil ist. Diese Nuten können meist kleiner gehalten werden als die im Zahnlückengrund des Ritzels.According to an advantageous development of the invention, the grooves are also provided in the tooth space base of the ring gear. Here, the grooves cannot absorb gravitational bubbles, but can squeeze oil, which is an advantage in some cases. These grooves can usually be kept smaller than those in the tooth space base of the pinion.
  • Die Nuten können beispielsweise im Axialschnitt gesehen Kreisbogenprofil haben. Aus Fertigungsgründen wird es jedoch bevorzugt, daß die Nuten über die ganze Zahnbreite mit konstantem Profil durchlaufen.The grooves can have a circular arc profile, for example, seen in axial section. For manufacturing reasons, however, it is preferred that the grooves run with a constant profile over the entire tooth width.
  • Die beschriebene Nutenanordnung kann natürlich auch mit Vorteil bei anderen Zahnradmaschinen als denen nach dem Anspruch 1 eingesetzt werden; sie eignen sich sogar auch für Zahnradmaschinen mit Füllstück, bei welchen also die Zähnezahldifferenz größer als 1 ist.The groove arrangement described can of course also be used advantageously in gear machines other than those according to claim 1; they are even suitable for gear machines with filler, in which the difference in the number of teeth is greater than 1.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. 1
    zeigt schematisch die Ansicht auf eine Zahnringpumpe nach der Erfindung, wobei der Deckel weggelassen ist, so daß die Zahnradkammer mit den Zahnrädern erkennbar ist.
    Fig. 2
    zeigt eine vorteilhafte geometrische Konstruktion für die Abflachung der Zykloiden in vergrößertem Maßstab.
    Fig. 3a
    zeigt die linke Hälfte einer idealen spielfreien Verzahnung gemäß der Erfindung an der Stelle des tiefsten Zahneingriffs in noch stärker vergrößertem Maßstab.
    Fig. 3b
    zeigt eine ein reales Spiel aufweisende Verzahnung gemäß der Erfindung in gleicher Darstellung wie Fig. 3a.
    Fig. 4 und 5
    zeigen die Zahnräder der Pumpe gemäß Fig. 1 in verschiedenen Umlaufpositionen.
    Fig. 6
    zeigt die Abhängigkeit der Ungleichförmigkeit des instantanen Fördervolumens in Abhängigkeit vom Verhältnis der Hohlradzahnbreite zur Ritzelzahnbreite für eine Pumpe mit dem Zähnezahlverhältnis 7 : 8.
    The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
    Fig. 1
    shows schematically the view of a gerotor pump according to the invention, the cover being omitted so that the gear chamber with the gears can be seen.
    Fig. 2
    shows an advantageous geometric design for flattening the cycloids on an enlarged scale.
    Fig. 3a
    shows the left half of an ideal backlash-free toothing according to the invention at the location of the deepest meshing on an even larger scale.
    Fig. 3b
    shows a gearing having a real game according to the invention in the same representation as Fig. 3a.
    4 and 5
    show the gears of the pump according to FIG. 1 in different circulating positions.
    Fig. 6
    shows the dependence of the non-uniformity of the instantaneous delivery volume as a function of the ratio of the ring gear tooth width to the pinion tooth width for a pump with the tooth number ratio 7: 8.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Zahnringpumpe besitzt ein Gehäuse 1, in welchem eine zylinderförmige Zahnringkammer 2 ausgespart ist. Auf der Umfangsfläche der Zahnringkammer 2 ist mit seiner zylindrischen Umfangsfläche der Zahnring 3 drehbar gelagert. Der Zahnring 3 besitzt acht Zähne 4. Diese Zähne kämmen mit den Zähnen 5 des Ritzels 6, welches drehfest auf einer das Ritzel antreibenden Welle 7 sitzt. Die Drehachse des Hohlrades 3 ist mit 8 bezeichnet; die des Ritzels 6 mit 9. Die Pumpe läuft wie durch den Pfeil angedeutet in Fig. 1 im Uhrzeigersinn um. Sie besitzt eine Ansaugöffnung 10 und eine Auslaßöffnung 11. Die Konturen dieser beiden Öffnungen liegen in Fig. 1 hinter den Zahnrädern und sind daher gestrichelt gezeigt.The gerotor pump shown in FIG. 1 has a housing 1 in which a cylindrical gerotor chamber 2 is recessed. On the peripheral surface of the toothed ring chamber 2, the toothed ring 3 is rotatably supported with its cylindrical peripheral surface. The toothed ring 3 has eight teeth 4. These teeth mesh with the teeth 5 of the pinion 6, which is non-rotatably seated on a shaft 7 driving the pinion. The axis of rotation of the ring gear 3 is designated 8; that of pinion 6 with 9. The pump rotates clockwise as indicated by the arrow in FIG. 1. It has a suction opening 10 and an outlet opening 11. The contours of these two openings lie behind the gear wheels in FIG. 1 and are therefore shown in broken lines.
  • Die Zu- und Abführkanäle zur Ansaugöffnung 10 und von der Auslaßöffnung 11 sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.The supply and discharge channels to the suction opening 10 and from the outlet opening 11 are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • Soweit bisher im Rahmen der Figurenbeschreibung erläutert, ist die Pumpe allgemein bekannt.As far as previously explained in the description of the figures, the pump is generally known.
  • Bis auf die Abflachung der Zykloiden, das Verhältnis von Ritzelzahnbreite zu Innenzahnringzahnbreite und die Nuten 12 im Grunde der Ritzelzahnlücken entspricht die dargestellte Pumpe einer Pumpe gemäß dem deutschen Patent Nr. 39 38 346 bzw. der US-Patentanmeldung S.N. 593 135 vom 5. Oktober 1990.Except for the flattening of the cycloids, the ratio of pinion tooth width to internal tooth ring tooth width and the grooves 12 at the bottom of the pinion tooth gaps, the pump shown corresponds to a pump according to German Patent No. 39 38 346 or US Patent Application S.N. 593 135 of October 5, 1990.
  • Ferner ist in Fig. 4 die Breite der Ritzelzähne BE, die im Bogenmaß auf dem Ritzelwälzkreis TR gemessen wird, sowie die analog auf dem Innenzahnringwälzkreis TH gemessene Breite BH der Innenzahnringzähne eingetragen. In Fig. 4 ist ferner die theoretische Eingriffslinie E eingetragen. Der in Fig. 4 obere Teil dieser Eingriffslinie ist in Fig. 3a noch einmal vergrößert zu erkennen. Diese Eingriffslinie stellt wie gesagt den Weg des Punktes dar, an dem sich bei Umlauf der Zahnräder die Konturen der Ritzelzähne und Innenzahnringzähne berühren.Furthermore, the width of the pinion teeth BE, which is measured in radians on the pinion rolling circle TR, and the width BH of the inner ring teeth, measured analogously on the internal ring gear rolling circle TH, are entered in FIG. 4. In Fig. 4, the theoretical line of action E is also entered. The upper part of this line of engagement in FIG. 4 can be seen again enlarged in FIG. 3a. As said, this line of engagement represents the path of the point at which the contours of the pinion teeth and inner ring teeth touch when the gears rotate.
  • Geht man von der in Fig. 3a und Fig. 5 gezeigten Position der Zahnräder aus, so befindet sich der Eingriffspunkt zunächst am Ort EO (Fig. 3a). Von dort wandert der Eingriffspunkt längs des Halbkreises E1 zum Wälzpunkt C, also zu dem Punkt, an dem sich die beiden Wälzkreise TH und TR auf der Verbindungslinie der Zahnradmitten 8 und 9 berühren. Von C wandert der Eingriffspunkt auf dem Kreis E3 in Pfeilrichtung. Hat der Eingriffspunkt den Scheitelpunkt dieses Kreises auf der Geraden durch EO und C erreicht, so befindet sich die Mittellinie des in Fig. 3a links erkennbaren Ritzelzahnes auf der Geraden EO-C. Nun wandert der Eingriffspunkt weiter längs der linken Hälfte des Kreises E3 wieder zum Punkt C, an dem sich nun die linke Flanke des in Fig. 3a links ersichtlichen Ritzelzahnes befindet. Gleichzeitig wandert der Eingriffspunkt zwischen der Epizykloide des Ritzelzahnkopfes und der Hypozykloide des Innenzahnringes längs des Astes E2 zwischen den beiden Wälzkreisen nach unten in den Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs und dann wieder nach oben zum Punkt C (siehe Fig. 4).If one starts from the position of the gearwheels shown in FIGS. 3a and 5, the point of engagement is initially at the location EO (FIG. 3a). From there, the point of engagement moves along the semicircle E1 to the pitch point C, that is to say the point at which the two pitch circles TH and TR touch on the connecting line of the gear wheel centers 8 and 9. The point of engagement on the circle E3 moves from C in the direction of the arrow. When the point of engagement has reached the apex of this circle on the straight line through EO and C, the center line of the pinion tooth which can be seen on the left in FIG. 3a is on the straight line EO-C. The point of engagement now moves further along the left half of the circle E3 to point C, at which the left flank of the pinion tooth shown on the left in FIG. 3a is now located. At the same time, the point of engagement between the epicycloid of the pinion tooth head and the hypocycloid of the inner tooth ring moves down along branch E2 between the two pitch circles into the area opposite the point deepest meshing and then back up to point C (see Fig. 4).
  • Von diesem theoretischen Verlauf der Eingriffslinie weicht die Eingriffslinie in der Praxis oder, genauer gesagt, der Weg der Dichtstelle zwischen zwei Zähnen jedoch beträchtlich ab wegen des Spiels und der Fertigungsungenauigkeiten.In practice, or more precisely, the path of the sealing point between two teeth, however, the line of engagement deviates considerably from this theoretical course of the line of engagement because of the play and the manufacturing inaccuracies.
  • In Fig. 3a erkennt man ferner, daß in dem dort dargestellten theoretischen Idealfall dann, wenn sich der Hohlradzahn mit seiner Mittellinie auf der Achsabstandslinie der beiden Zahnräder befindet, sich zwischen der nacheilenden Zahnflanke des Hohlradzahnes und der treibenden Flanke des Ritzelzahnes bei einer Zykloidenverzahnung nur ein außerordentlich dünner Restvolumenstreifen VR befindet. Dieser muß während des noch folgenden Drehwinkelbereichs bis zur Optimalstelle verdrängt werden, bis das Verdrängungsmaximum erreicht ist.In Fig. 3a it can also be seen that in the theoretical ideal case shown there, when the ring gear tooth is with its center line on the center line of the two gear wheels, there is only one between the trailing tooth flank of the ring gear tooth and the driving flank of the pinion tooth in a cycloid toothing extraordinarily thin residual volume strip VR is located. This must be displaced to the optimum point during the rotation angle range that follows, until the displacement maximum is reached.
  • In der Praxis kann eine Verzahnung jedoch nicht ganz spielfrei laufen. Insbesondere ist deswegen ein relativ großes Spiel bisher erforderlich gewesen, weil im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs in dem dort notwendigen Abdichtbereich zwischen Saug- und Drucknieren ein für die Dichtwirkung an sich unerwünschtes ausreichendes Zahnkropfspiel vorhanden sein muß, damit dort kein Hemmen und kein Hämmern der Zähne gegeneinander auftritt. Dieses erforderliche Laufspiel am in Fig. 1 unteren Abdichtpunkt führt auch bei der bekannten Zykloidenverzahnung an der Abdichtstelle im Bereich tiefsten Zahneingriffs zu einem unerwünscht großen Spiel. Die Erfindung erlaubt es nun, an der Stelle tiefsten Zahneingriffs tatsächlich mit minimalem Spiel auszukommen, ohne deswegen das erforderliche relativ große Zahnspiel im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs zu beeinträchtigen. Die bevorzugte Möglichkeit zur Erzeugung der hierfür erforderlichen Abflachung der die Zahnlücken- und Zahnkonturen bildenden Zykloiden ist in Fig. 2 übertrieben dargestellt. Dort ist der Teilkreis des zu korrigierenden Zahnrades mit T bezeichnet. Nachfolgend sei angenommen, daß dies der Teilkreis des Ritzels sei.In practice, however, a toothing cannot run completely free of play. In particular, a relatively large amount of play has hitherto been required, because in the area opposite the point of deepest tooth engagement in the sealing area between suction and pressure kidneys, which is necessary there, there must be an adequate tooth play, which is undesirable per se, so that there is no inhibition and no hammering Teeth against each other occurs. This required running play at the lower sealing point in FIG. 1 also leads to an undesirably large game in the known cycloid toothing at the sealing point in the area of the deepest tooth engagement. The invention now makes it possible to actually make do with minimal play at the point of deepest tooth engagement, without therefore increasing the required relatively large tooth play in the area opposite the point of deepest tooth engagement affect. The preferred possibility for producing the flattening of the cycloids forming the tooth gap and tooth contours required for this is exaggerated in FIG. 2. The pitch circle of the gear to be corrected is designated by T there. In the following it is assumed that this is the pitch circle of the pinion.
  • In Fig. 2 erkennt man ferner den Rollkreis RH. Rollt dieser von der Stelle Z0 auf dem Teilkreis ausgehend auf der Innenseite des Teilkreises ab, so beschreibt der anfangs auf dem Punkt Z0 gelegene Punkt Y1 des Umfanges des Rollkreises RH eine Zykloide FR, die hier die Zahnlücke des Ritzels begrenzt. Verschiebt man nun auf dem Radius rH des Rollkreises RH den die Zykloide beschreibenden Punkt ein kleines Stück nach innen auf den Mittelpunkt des Rollkreises RH zu bis in die Position X1, so befindet sich dieser Punkt X1 zunächst in der Ausgangslage, bei welcher der Punkt Y1 in Z0 ist, in der Position Z1. Rollt nun der Rollkreis RH auf den Teilkreis T wieder nach links, so beschreibt der Punkt X1 ebenfalls eine Zykloide FR1, deren Endpunkt allerdings in geringem Abstand vom Teilkreis liegen. Dieser Abstand entspricht in Fig. 2 dem Abstand Z1-Z0. In analoger Weise kann durch Abrollen des Rollkreises RE die Epizykloide FH, welche den Zahnkopf des Ritzels begrenzt, abgeflacht werden. In diesem Fall befindet sich der die abgeflachte Zykloide FH1 beschreibende Punkt X2 in der Ausgangsposition bei Z2. Auf diese Weise wurde sowohl der große links befindliche Ritzelzahngrund radial nach außen zum Teilkreis T hin verschoben, während die Ritzelzahnkontur von der Zykloide FH weg radial zum Teilkreis T hin abgeflacht wurde.2 also shows the roll circle RH. If it rolls from the point Z0 on the pitch circle on the inside of the pitch circle, point Y1 of the circumference of the pitch circle RH, which is initially located at point Z0, describes a cycloid FR, which here limits the tooth gap of the pinion. If you now move the point describing the cycloid a little bit on the radius rH of the rolling circle RH towards the center of the rolling circle RH to position X1, this point X1 is initially in the starting position, at which point Y1 in Z0 is in position Z1. If the rolling circle RH now rolls to the left on the pitch circle T, point X1 also describes a cycloid FR1, the end point of which, however, is at a short distance from the pitch circle. This distance corresponds to the distance Z1-Z0 in FIG. 2. In an analogous manner, the epicycloid FH, which delimits the tooth tip of the pinion, can be flattened by rolling off the rolling circle RE. In this case, the point X2 describing the flattened cycloid FH1 is in the starting position at Z2. In this way, both the large pinion tooth base located on the left was shifted radially outwards to the pitch circle T, while the pinion tooth contour was flattened radially away from the cycloid FH to the pitch circle T.
  • In der gleichen Weise werden die Zähne und Zahnlücken des Innenzahnrings abgeflacht. Die Konstruktion erfolgt so wie eben beschrieben, nur daß dann der Teilkreis T der Teilkreis des Innenzahnrings ist und der Rollkreis RH die Zahnkontur und der Rollkreis RE die Zahnlückenkontur erzeugt. Die abgeflachten Zykloiden beginnen und enden bei der erfindungsgemäßen Konstruktion in geringfügigem Abstand vom Teilkreis T. In Fig. 2 ist dies der Abstand Z1-Z2. Dieser Abstand kann einfach durch eine Gerade überbrückt werden, da er gegenüber der stark übertriebenen Darstellung der Fig. 2 sehr gering ist. Hat man die Zähne wie eben beschrieben konstruiert, so erhält man zunächst eine im Bereich tiefsten Zahneingriffs spielfreie ideale Verzahnung, die Fig. 3a entspricht, jedoch gegenüber dem Bereich tiefsten Zahneingriffs ein Zahnspiel SR hat, das in der Position von Fig. 5 der Summe der Strecken Z0-Z1 und Z0-Z2 entspricht. Bei der Festlegung des Zahnspiels im Bereich tiefsten Zahneingriffs braucht nun nicht mehr auf die Unrundheit des Innenzahnringes Rücksicht genommen zu werden, solange die Summe der beiden Verringerungen der Zahnhöhe von Ritzel und Innenzahnring groß genug ist, um eine metallische Berührung der Zähne im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs mit Sicherheit zu verhindern. In der Praxis wird man natürlich nicht sowohl die Zähne des Ritzels als auch die des Hohlrades abflachen sondern lediglich nur eine dieser beiden Zahngruppen. Das ist einfacher. Jetzt kommt man tatsächlich mit einem nur noch minimalen Zahnspiel aus, das am einfachsten gewonnen wird, indem entweder die Kontur des Innenzahnrings oder die des Ritzels auf eine um einen oder wenige Hundertstel Millimeter hinter der gemäß Fig. 2 gewonnenen Zahnkontur FR1, FH1 liegende äquidistante Linie zurückgenommen wird. In Fig. 5 ist die so gewonnene Zahnradpaarung noch einmal dargestellt. Man erkennt hier, daß das Umfangszahnspiel SU nur einen kleinen Bruchteil des Spiels SR zwischen den Zahnköpfen im Bereich gegenüber der Stelle des tiefsten Zahneingriffs zu betragen braucht.The teeth and tooth gaps of the inner tooth ring are flattened in the same way. The construction is as just described, except that the pitch circle T is the pitch circle of the inner toothed ring and the rolling circle RH generates the tooth contour and the rolling circle RE generates the tooth gap contour. In the construction according to the invention, the flattened cycloids begin and end at a slight distance from the pitch circle T. In FIG. 2, this is the distance Z1-Z2. This distance can easily be bridged by a straight line, since it is very small compared to the greatly exaggerated illustration in FIG. 2. If the teeth have been constructed as just described, the first step is an ideal toothing which is free of play in the area of deepest tooth engagement, which corresponds to FIG. 3a, but has a tooth play SR compared to the area of deepest tooth engagement, which in the position of FIG. 5 is the sum of Distances Z0-Z1 and Z0-Z2 corresponds. When defining the tooth play in the area of deepest tooth engagement, the out-of-roundness of the inner toothed ring no longer needs to be taken into account, as long as the sum of the two reductions in the tooth height of the pinion and inner toothed ring is large enough to cause metallic contact of the teeth in the area opposite the point to prevent deepest tooth meshing with certainty. In practice, of course, you will not flatten both the teeth of the pinion and the ring gear, but only one of these two groups of teeth. That is easier. Now you can actually get by with only a minimal tooth play, which is most easily obtained by either the contour of the inner tooth ring or that of the pinion on an equidistant line lying one or a few hundredths of a millimeter behind the tooth contour FR1, FH1 obtained according to FIG. 2 is withdrawn. 5 shows the gear pairing obtained in this way again. It can be seen here that the circumferential backlash SU only needs to be a small fraction of the backlash SR between the tooth heads in the area opposite the point of the deepest tooth engagement.
  • Fig. 3b zeigt die durch die Erfindung geschaffene Verzahnung in gleicher Darstellung wie Fig. 3a. Man erkennt hier, daß das minimale durch die Zurücknahme einer Zahnkontur um beispielsweise ein Tausendstel des Wälzkreisdurchmessers bewirkte Zahnspiel durch das Flüssigkeitsvolumen VR ausgefüllt ist. Das so erzeugte Spiel oder der so erzeugte Spalt zwischen den beiden Zahnrädern in der in Fig. 3b gezeigten Position bewirkt, daß die vom angetriebenen Ritzel ausgeübte Antriebskraft nicht, wie im theoretischen Fall, im Punkt E0 übertragen, sondern über eine recht große Fläche verteilt wird, die dadurch entsteht, daß der minimale Spalt mit Förderflüssigkeit gefüllt ist und diese Förderflüssigkeitspolster auf großer Breite die Antriebskraft überträgt. Bei den bisher nötigen großen Zahnspielen war die Anschmiegung der beiden Zahnkonturen aneinander sehr viel schlechter, so daß der Flüssigkeitsfilm nur auf wesentlich geringerer Breite trug und die Quetschölmenge wesentlich größer war. Die Berührung zwischen treibendem Ritzelzahn und getriebenem Hohlradzahn erfolgt bei der Erfindung großflächig, da die Dickenunterschiede der dünnen Förderflüssigkeitsschicht zwischen den beiden Zahnflanken so gering sind, daß der zum Abquetschen der Förderflüssigkeit aus dem Spalt in Fig. 3b nach links erforderliche Druck ausreicht, um die Drehmomentübertragung auf das Hohlrad zu bewirken. An die Stelle der in Fig. 3a gezeigten Eingriffslinie E1 ist jetzt die in Fig. 3b gezeigte von dem Kurvenbündel E1' bedeckte Fläche getreten.3b shows the toothing created by the invention in the same representation as FIG. 3a. It can be seen here that the minimal tooth play caused by the withdrawal of a tooth contour by, for example, a thousandth of the pitch circle diameter is filled by the liquid volume VR. The play or gap thus generated between the two gears in the position shown in Fig. 3b causes that the driving force exerted by the driven pinion is not transmitted, as in the theoretical case, at point E0, but is distributed over a fairly large area , which arises from the fact that the minimum gap is filled with conveying liquid and this conveying liquid cushion transmits the driving force over a large width. With the large backlashes that have been necessary up to now, the clinging of the two tooth contours to each other was much worse, so that the liquid film was only of a much smaller width and the amount of squeezing oil was significantly larger. The contact between the driving pinion tooth and the driven ring gear tooth takes place over a large area in the invention, since the thickness differences of the thin conveying liquid layer between the two tooth flanks are so small that the pressure required to squeeze the conveying liquid out of the gap in FIG. 3b is sufficient to transmit the torque on the ring gear. The area of engagement E1 shown in FIG. 3a has now been replaced by the area shown in FIG. 3b covered by the bundle of curves E1 '.
  • Analog das gleiche was eben für das Zusammenwirken von Ritzelzahnlücke und Hohlradzahn beschrieben wurde, gilt für das Zusammenwirken von Ritzelzahn und Hohlradzahnlücke. Hier wird die Eingriffslinie E3 zur Eingriffsfläche E3' .Analogously, the same thing that was just described for the interaction of pinion tooth gap and ring gear tooth applies to the interaction of pinion tooth and ring gear tooth gap. Here the line of engagement E3 becomes the engagement surface E3 '.
  • Eine kraftübertragende Zahnberührung findet im Bereich der Eingriffslinienteile E4 und E5 der Fig. 3a nicht mehr statt.A force-transmitting tooth contact no longer takes place in the area of the engagement line parts E4 and E5 of FIG. 3a.
  • Diese wird durch das große Zahnspiel im Umlaufbereich außerhalb des Bereiches tiefsten Zahneingriffs verhindert. Lediglich der erste Teil des Astes E2 bleibt noch erhalten für ein kurzes Stück.This is prevented by the large tooth play in the circumferential area outside the area of deepest tooth engagement. Only the first part of branch E2 remains for a short while.
  • Fig. 3b läßt schließlich noch erkennen, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung mit minimalem Spalt VR zwischen den Verzahnungen in der in Fig. 3 gezeigten Position auch eine hervorragende Dichtung gewährleistet ist, da der verbleibende Spalt VR auf seiner ganzen Länge außerordentlich schmal ist.Fig. 3b finally shows that the inventive design with a minimum gap VR between the teeth in the position shown in Fig. 3 also ensures an excellent seal, since the remaining gap VR is extremely narrow over its entire length.
  • Wie aus Fig. 2 und 4 erkennbar, ist bei der Erfindung die auf dem Teilkreis T des jeweiligen Zahnrades 3, 6 gemessene Umfangserstreckung der durch Hypozykloiden FR1 begrenzten Zahnköpfe 4 bzw. Zahnlücken doppelt so groß wie die entsprechende Erstreckung der durch Epizykloiden FH1 begrenzten Zahnlücken bzw. -köpfe 5. Mit anderen Worten: der Rollkreis RH, der die Hypozykloiden FR1 beschreibt, soll einen etwa doppelt so großen Durchmesser haben wie der Rollkreis RE.As can be seen from FIGS. 2 and 4, the circumferential extent of the tooth heads 4 or tooth spaces delimited by hypocycloids FR1 or tooth spaces delimited on the pitch circle T of the respective gear wheel 3, 6 is twice as large as the corresponding extent of the tooth spaces delimited by epicycloids FH1 or heads 5. In other words, the roll circle RH, which describes the hypocycloid FR1, should have a diameter which is approximately twice as large as the roll circle RE.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt noch darin, daß bei ihr praktisch keine radialen und tangentialen Beschleunigungen und Verzögerungen zwischen den beiden Zahnrädern auftreten.A particular advantage of the invention is that there are practically no radial and tangential accelerations and decelerations between the two gears.
  • Allgemein gilt, daß für das radiale Laufspiel also die Verkürzung der Zahnprofile, die auch im Bereich tiefsten Zahneingriffs wirksam wird, auf eine einen oder wenige Hundertstel Millimeter zurückliegende Äquidistante zur Zykloide oder zur abgeflachten Zykloide in der Regel ein Sechstel bis ein Drittel des Laufspiels im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs genügt.In general, for the radial running clearance, the shortening of the tooth profiles, which also takes effect in the area of deepest tooth engagement, to an equidistant from the cycloid or the flattened cycloid, one or a few hundredths of a millimeter back, is generally one sixth to one third of the running clearance in the area compared to the point of deepest meshing.
  • Aus obigem erkennt man schließlich, daß durch die erfindungsgemäße Spielverringerung ein besonderer Vorteil bei der Zahnradmaschine nach der deutschen Patentschrift Nr. 39 38 346 erreicht wird, bei welcher die Verzahnungen ineinander gelagert sind.From the above it can finally be seen that the play reduction according to the invention achieves a particular advantage in the gear machine according to German Patent No. 39 38 346, in which the toothings are mounted one inside the other.
  • Wie Fig. 3b erkennen läßt, ist bei der Erfindung die Restquetschölmenge, die bei der Weiterdrehung der Verzahnung aus der in Fig. 3b gezeigten Position in eine Position bei welcher die Mittellinie des Ritzelzahnes auf der Achsabstandslinie deckt - jedenfalls bei einer Ölpumpe -, nicht wesentlich mehr als der dünne Ölfilm, der sich ohne übermäßig hohe Drücke überhaupt nicht mehr von der Oberfläche entfernen läßt. Mit anderen Worten: es muß kaum noch Quetschöl verdrängt werden, da die im Spalt verbleibende Ölmenge den dünnen das Spiel gerade ausfüllenden Ölfilm mengenmäßig kaum überschreitet.As can be seen in FIG. 3b, the amount of residual squeezing oil which is not essential in the invention when the toothing is rotated further from the position shown in FIG. 3b to a position in which the center line of the pinion tooth on the center distance line - at least in the case of an oil pump more than the thin oil film, which cannot be removed from the surface at all without excessively high pressures. In other words, pinch oil hardly needs to be displaced, since the amount of oil remaining in the gap hardly exceeds the thin oil film that just fills the gap.
  • Das verringert die Förderstrompulsation ganz erheblich. Im gleichen Sinne wirkt die oben dargelegte erfindungsgemäße unterschiedliche Zahnkopfbreite. In Fig. 6 ist in der Abszisse das Verhältnis von Zahnbreite des Hohlrades zur Zahnbreite des Ritzels oder mathematisch ausgedrückt das Verhältnis des Durchmessers des die Hypozykloiden erzeugenden Rollkreises zum Durchmesser des die Epizykloiden erzeugenden Rollkreises aufgetragen. Die Ordinate zeigt den Ungleichförmigkeitsgrad des instantanen Fördervolumens A. Der Ungleichförmigkeitsgrad ist dann durch die Formel gegeben:
    Figure imgb0001

    Fig. 6 zeigt die Verhältnisse bei einem Zähnezahlverhältnis von 7 : 8, wie es in Fig. 1, 4 und 5 gezeigt ist. Fig. 6 zeigt mit der dort erkennbaren Kurve die Abhängigkeit des Ungleichförmigkeitsgrades des instantanen Fördervolumens vom Verhältnis der Zahnbreiten. Dieses Verhältnis hat bei BH/BE = 2
    Figure imgb0002
    ein ausgeprägtes Minimum. Dort liegt der Ungleichförmigkeitsgrad nur noch bei etwa 2,5 %, während er bei gleich breiten Zähnen mehr als 5 % beträgt. Auf diese Weise trägt das gewählte Zahnbreitenverhältnis gemäß der Erfindung ganz erheblich zu einer Verringerung der Förderstrompulsation bei, die wiederum geräuschmindernd wirkt.
    This significantly reduces the flow pulsation. The different tooth head width according to the invention described above acts in the same sense. 6, the ratio of the tooth width of the ring gear to the tooth width of the pinion or, expressed mathematically, the ratio of the diameter of the rolling circle producing the hypocycloids to the diameter of the rolling circle producing the epicycloids is plotted on the abscissa. The ordinate shows the degree of non-uniformity of the instantaneous delivery volume A. The degree of non-uniformity is then given by the formula:
    Figure imgb0001

    FIG. 6 shows the relationships with a tooth number ratio of 7: 8, as shown in FIGS. 1, 4 and 5. Fig. 6 shows with the curve recognizable there the dependence of the degree of non-uniformity of the instantaneous delivery volume on the ratio of the tooth widths. This relationship has BH / BE = 2
    Figure imgb0002
    a pronounced minimum. There the degree of non-uniformity is only about 2.5%, while it is more than 5% for teeth of the same width. In this way, the selected tooth width ratio according to the invention contributes significantly to a reduction in the flow pulsation, which in turn has a noise-reducing effect.
  • Um bei Zahnradmaschinen gemäß der Erfindung, die sich bereits durch geringe Schallentwicklung auszeichnen, die Lärmentwicklung auch bei höheren Drehzahlen wesentlich zu verringern, sind jeweils in der Mitte des Zahnlückengrundes des Ritzels 6 die Axialnuten 16 vorgesehen. Diese Nuten haben, wie aus der Zeichnung ersichtlich, Halbkreisprofil und gehen kantig aber nicht scharfkantig in die Zahnlückenoberfläche des Ritzels über.In order to significantly reduce the noise development even at higher speeds in gear machines according to the invention, which are already characterized by low noise, the axial grooves 16 are provided in the center of the tooth space base of the pinion 6. As can be seen from the drawing, these grooves have a semicircular profile and merge angularly but not with sharp edges into the tooth space surface of the pinion.
  • Rotiert nun die Zahnradmaschine im Uhrzeigersinn, so sammeln sich die bei höherer Drehzahl entstehenden Kravitationsblasen in der Förderflüssigkeit aufgrund der Fliehkraft in den Nuten 16, wo sie mit nur minimalem Totraumeffekt über die Stelle tiefsten Zahneingriffs also den Wälzpunkt C hinweg in den Saugbereich transportiert werden. Ebenso können die Nuten hier Quetschöl aufnehmen. Wie Versuche gezeigt haben, wird hierdurch eine sehr beachtliche Geräuschverminderung und damit auch eine entsprechende Wirkungsgradaufbesserung erreicht.If the gear machine rotates clockwise, the gravitational bubbles that occur at higher speeds accumulate in the conveying liquid due to the centrifugal force in the grooves 16, where they are transported with only a minimal dead space effect over the point of deepest tooth engagement, i.e. the pitch point C into the suction area. The grooves can also hold squeeze oil here. As tests have shown, this leads to a very considerable reduction in noise and thus a corresponding improvement in efficiency.
  • Zur Aufnahme von Quetschöl können auch analoge Nuten jeweils im Zahnlückengrund des Innenzahnrades bei 17 vorgesehen sein. Diese Nuten sind in Fig. 5 gestrichelt angedeutet.Analog grooves can also be provided in the tooth space base of the internal gear at 17 for receiving squeeze oil. These grooves are indicated by dashed lines in FIG. 5.

Claims (13)

  1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor für Flüssigkeiten oder Gase)
    mit einem Gehäuse, welches eine Zahnradkammer (2) enthält, die Zu- und Abflußöffnungen (10, 11) aufweist;
    und mit einem in der Zahnradkammer (2) angeordneten innenverzahnten Zahnring (3) und einem innerhalb des Zahnrings (3) im Gehäuse (1) drehbar angeordneten Ritzel (6), welches einen Zahn (5) weniger als der Zahnring aufweist, mit diesem im Eingriff ist und bei Drehung zwischen seinen Zähnen (5) und den Zähnen (4) des Zahnrings (3) umlaufende sich vergrößernde und verkleinernde Flüssigkeitszellen bildet, welche Flüssigkeit vom Zufluß zum Abfluß führen;
    wobei die Zahnköpfe des Ritzels (6) und die Zahnlücken des Zahnrings (3) die Form von Epizykloiden (FH) haben, die durch Abrollen eines ersten Rollkreises (RE) auf dem Wälzkreis (T) des Ritzels (6) bzw. Zahnrings (3) gebildet sind (Fig. 2);
    wobei die Zahnlücken des Ritzels (6) und die Zahnköpfe des Zahnrings (3) die Form von Hypozykloiden (FR) haben, die durch Abrollen eines zweiten Rollkreises (RH) auf dem Wälzkreis (T) des Ritzels (6) bzw. Zahnrings (3) gebildet sind (Fig. 2);
    und wobei der Radius des ersten Rollkreises (RE) anders ist als der des zweiten Rollkreises (RH);
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf dem jeweiligen Wälzkreis (TH, TR) gemessene Umfangserstreckung (BH) der durch Hypozykloiden (FR1) begrenzten Ritzelzahnlücken und Ringzähne (4) das 1,5-fache bis 3-fache der auf dem jeweiligen Wälzkreis (TH, TR) gemessenen Umfangserstreckung (BE) der durch Epizykloiden (FH1) begrenzten Ritzelzähne (5) und Ringzahnlücken beträgt; und
    daß die Epizykloiden (FH1) und/oder die Hypozykloiden (FR1) um ein solches Maß zu ihren Wälzkreisen (TH, TR) hin abgeflacht sind, daß die Abflachung bzw. die Summe der beiden Abflachungen (Z0-Z1; Z0-Z2) dem erforderlichen relativ großen Radialspiel (SR) zwischen den Zahnköpfen im Bereich gegenüber der Stelle tiefsten Zahneingriffs entspricht, während die Zahnräder (3, 6) an der Stelle tiefsten Zahneingriffs mit weitaus kleinerem Spiel miteinander kämmen.
    Gear machine (pump or motor for liquids or gases)
    with a housing which contains a gear chamber (2) which has inlet and outlet openings (10, 11);
    and with an internally toothed toothed ring (3) arranged in the gear chamber (2) and a pinion (6) rotatably arranged within the toothed ring (3) in the housing (1), which has one tooth (5) less than the toothed ring, with this Is engaged and, when rotating between its teeth (5) and the teeth (4) of the toothed ring (3), forms circumferential enlarging and reducing liquid cells, which lead liquid from the inflow to the outflow;
    wherein the tooth heads of the pinion (6) and the tooth gaps of the toothed ring (3) are in the form of epicycloids (FH), which are produced by rolling a first rolling circle (RE) on the pitch circle (T) of the pinion (6) or toothed ring (3 ) are formed (Fig. 2);
    wherein the tooth gaps of the pinion (6) and the tooth heads of the toothed ring (3) have the shape of hypocycloids (FR), which are produced by rolling a second rolling circle (RH) on the pitch circle (T) of the pinion (6) or toothed ring (3 ) are formed (Fig. 2);
    and the radius of the first rolling circle (RE) is different from that of the second rolling circle (RH);
    characterized,
    that the circumferential extent (BH) measured on the respective pitch circle (TH, TR) of the pinion gaps and ring teeth (4) delimited by hypocycloids (FR1) is 1.5 times to 3 times that measured on the respective pitch circle (TH, TR) Extent of circumference (BE) of the pinion teeth (5) and ring tooth gaps delimited by epicycloids (FH1); and
    that the epicycloids (FH1) and / or the hypocycloids (FR1) are flattened to their pitch circles (TH, TR) to such an extent that the flattening or the sum of the two flattenings (Z0-Z1; Z0-Z2) corresponds to this corresponds to the required relatively large radial clearance (SR) between the tooth heads in the area opposite the point of deepest meshing, while the gearwheels (3, 6) mesh with one another at the point of deepest meshing with much less clearance.
  2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangserstreckung (BH) der Ritzelzahnlücken und Ringzähne (4) das 1,75-fache bis 2,25-fache der Umfangserstreckung (BE) der Ritzelzähne (5) und Ringzahnlücken beträgt.Gear machine according to claim 1, characterized in that the circumferential extent (BH) of the pinion gaps and ring teeth (4) is 1.75 times to 2.25 times the circumferential extent (BE) of the pinion teeth (5) and ring tooth gaps.
  3. Zahnradmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangserstreckung (BH) der Ritzelzahnlücken und Ringzähne das 2-fache der Umfangserstreckung (BE) der Ritzelzähne und Ringzahnlücken beträgt.Gear machine according to claim 2, characterized in that the circumferential extent (BH) of the pinion tooth gaps and ring teeth is twice the circumferential extent (BE) of the pinion teeth and ring tooth gaps.
  4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zykloiden einer der beiden Gruppen von Zykloiden (Hypozykloiden (FR) und Epizykloiden (FH) um das volle Maß des erforderlichen Spiels abgeflacht sind, während die Abflachung der Zykloiden der anderen Gruppe gleich Null ist.Gear machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cycloids of one of the two groups of cycloids (hypocycloids (FR) and epicycloids (FH) are flattened to the full extent of the required play, while the flattening of the cycloids of the other group is the same Is zero.
  5. Zahnradmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Epizykloiden (FH) abgeflacht sind.Gear machine according to claim 4, characterized in that the epicycloids (FH) are flattened.
  6. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung der Zykloiden (FR, FH) durch eine geringe radiale Verschiebung des die Zykloiden jeweils beschreibenden Punktes vom Umfang des Rollkreises (RH, RE) in Richtung zu dessen Mitte hin bewirkt ist (Fig. 2).Gear machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flattening of the cycloids (FR, FH) is brought about by a slight radial displacement of the point describing the cycloids from the circumference of the rolling circle (RH, RE) towards its center (Fig. 2).
  7. Zahnradmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangspunkt (Z1, Z2) und der Endpunkt jeder abgeflachten Zykloide (FR1, FH1) mit dem Anfangs- bzw. Endpunkt (Z0) der ursprünglichen nicht abgeflachten Zykloide (FR, FH) auf dem Wälzkreis (T) durch eine Gerade verbunden sind.Gear machine according to claim 6, characterized in that the start point (Z1, Z2) and the end point of each flattened cycloid (FR1, FH1) with the start or end point (Z0) of the original non-flattened cycloid (FR, FH) on the pitch circle (T) are connected by a straight line.
  8. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung bzw. die Summe der beiden Zykloidenabflachungen in der Zykloidenmitte gemessen den 2000-sten bis 500-sten Teil des Durchmessers des Wälzkreises (TH) des Zahnrings (3) beträgt.Gear machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flattening or the sum of the two cycloid flattenings in the middle of the cycloid measured the 2000th to 500th part of the diameter of the pitch circle (TH) of the toothed ring (3).
  9. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Stelle des tiefsten Zahneingriffs erforderliche minimale Zahnflankenspiel durch eine äquidistante Zurücknahme der Zahnkontur bewirkt ist.Gear machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the minimal tooth flank play required at the point of the deepest tooth engagement is brought about by an equidistant withdrawal of the tooth contour.
  10. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (6) sieben bis elf Zähne aufweist.Gear machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pinion (6) has seven to eleven teeth.
  11. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß im Zahnlückengrund wenigstens des Ritzels (6) schmale Axialnuten (16) vorgesehen sind.Gear machine according to one of claims 1 to 10 for liquids, characterized in that narrow axial grooves (16) are provided in the tooth space base of at least the pinion (6).
  12. Zahnradmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (16) etwa ein Viertel bis ein Sechstel des Umfangs des die Zahnlücke erzeugenden Rollkreises (RH, RE) ein Fünftel desselben breit sind.Gear machine according to Claim 11, characterized in that the grooves (16) are approximately one quarter to one sixth of the circumference of the rolling circle (RH, RE) which creates the tooth gap and one fifth of the same.
  13. Zahnradmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten zweimal bis dreimal so breit wie tief sind.Gear machine according to claim 11 or 12, characterized in that the grooves are two to three times as wide as they are deep.
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