EP0949419B1 - Innenzahnradmaschine - Google Patents

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EP0949419B1
EP0949419B1 EP99105579A EP99105579A EP0949419B1 EP 0949419 B1 EP0949419 B1 EP 0949419B1 EP 99105579 A EP99105579 A EP 99105579A EP 99105579 A EP99105579 A EP 99105579A EP 0949419 B1 EP0949419 B1 EP 0949419B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
machine according
ring gear
internal gear
rotor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99105579A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0949419A1 (de
Inventor
Reinhard Pippes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eckerle Industrie Elektronik GmbH
Original Assignee
Eckerle Industrie Elektronik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Eckerle Industrie Elektronik GmbH filed Critical Eckerle Industrie Elektronik GmbH
Publication of EP0949419A1 publication Critical patent/EP0949419A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0949419B1 publication Critical patent/EP0949419B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F04C2/102Rotary-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 the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49242Screw or gear type, e.g., Moineau type

Definitions

  • the invention relates to an internal gear machine with a housing and with a running group accommodated in the housing with the structure according to the preamble of patent claim 1.
  • the ring gear is either in one on its outer circumference Plain bearings added, being hydrostatic or hydrodynamic storage conditions can be set, or in a rolling bearing.
  • the bearing capacity is the permissible delivery or operating pressure of the internal gear machine certainly.
  • the delivery or operating pressure is common undesirable due to the load-bearing capacity of the ring gear bearing limited so that with respect to the speed and / or the
  • the toothing width may be a compromise in terms of design must be taken to the desired funding or To be able to realize operating pressure in practice.
  • the widening of the outer peripheral surface of the ring gear in the manner described leads to a reduction in the bearing pressure.
  • a very high level of precision is required, particularly with regard to the plane parallelism of the two ring gear end faces, which is within a tolerance range of a few ⁇ m at high operating pressures and / or a small design, but these end faces are difficult to access due to the axially projecting widenings for the corresponding machining.
  • the ring gear Since the ring gear is wider on its outer circumference than in the area of the toothing, the hydraulic pressure forces prevailing between the toothing of the pinion and ring gear, by means of which the ring gear is pressed into its bearing, are distributed over a larger bearing surface, as a result of which the specific bearing load is reduced.
  • the widening of the ring gear on its outer circumference to form a raceway by assembling corresponding parts can be achieved in a variety of ways. It is only important that the part of the ring gear that forms the outer circumference rotates as a race together with the part that supports the inner toothing of the ring gear as a unit.
  • the separately produced race can be positively and / or non-positively connected to the part having the internal toothing.
  • Adequate frictional engagement occurs when the internal gear machine is in operation when the part of the ring gear carrying the internal toothing is pressed with its peripheral surface by the hydraulic forces in the toothing against the inner circumference of the race. Since only the bearing friction torque has to be overcome in operation in order to rotate the race together with the part that supports the internal toothing, the frictional engagement achieved in this way is sufficient. Therefore, an embodiment for the ring gear widened on the outer circumference to form a ring is conceivable, in which there is only a positive connection between the ring and the part of the ring gear carrying the internal toothing for the time of the still unpressurized starting of the internal gear machine.
  • the internal gear machine shown in FIGS. 1 to 3 comprises a housing generally designated 1, which consists of a Pot-shaped housing part 11 and one on the end face attached housing cover 12 is constructed.
  • a pinion shaft 14 is rotatably supported a pinion 2 is rotatably attached.
  • the pinion 2 meshes with a ring gear 3 (cross-hatched in FIG. 2 for emphasis), which is received in a bearing ring 4 and rotatably supported therein is.
  • the pinion 2 and the ring gear 3 are, as in FIG. 1 emerges relative to each other with an eccentricity e stored.
  • the eccentricity e that is the distance between the pinion axis and the ring gear axis, corresponds to this Embodiment of the theoretical gear geometry of Pinion and ring gear and sets play-free rolling or sliding of the gears ahead.
  • the gears of the Pinion 2 and the ring gear 3 mesh with one another in a manner that on the left in Fig. 1 in the region of the dividing line A the teeth of the pinion 2 fully into the tooth gaps of the ring gear 3 engage and rest on the tooth flanks while on the opposite, in Fig. 1 right side entirely from the Tooth gaps of the ring gear 3 have emerged.
  • this non-intrusive ring gear area support several of the Tooth tips of the pinion 2 and the ring gear 3 (in the shown Embodiment three tooth heads each) in succession Course of the rotation on each other.
  • the number of teeth and the The geometry of the meshing gears are like this chosen that this type of combing causes in a known manner can be.
  • the Tooth flanks formed as involute curves, with the tooth heads to achieve a rolling and sliding contact for the purpose of Sealing are rounded.
  • the number of teeth of the ring gear 3 differs from that in this embodiment the pinion 2 by 1.
  • the bearing ring 4 is in a housing bore 15 of the cup-shaped Housing part 11 with a radial clearance of about 0.2 mm added.
  • the wall of the housing bore 15 is partially from a bearing pin 16 which penetrates into the bottom of the Housing bore 15 is firmly pressed. With that over the wall the housing bore 15 protruding largely semi-cylindrical part of the bearing pin 16, this is in one axially directed groove of the bearing ring 4 is added.
  • the Axial groove is adapted to the shape of the bearing pin 16 and also partially cylindrical.
  • the bearing pin 16 engaging in the axial groove therefore forms one for the bearing ring 4 to the axes of pinion 2 and ring gear 3 parallel pivot axis about which the bearing ring 4 within the available Radial play in the housing bore 15 is pivotable. How from Fig. 1 shows, this pivot axis lies in a quadrant of the bearing ring 4, which is between the non-invasive Ring gear area and the center of the pressure chamber extends. Out of it there is a known mode of operation of this Embodiment shown inner wheel machine in that a torque due to the pressure forces prevailing in the pressure chamber is generated around the bearing pin 16 through which the bearing ring 4 about the pivot axis formed by the bearing pin 16 is pivoted. This will make it non-invasive Ring gear area with the tooth heads of pinion 2 and ring gear 3 a force proportional to the size of the compressive forces moved against each other and kept in sealing contact (cf. DE 196 51 683 A1).
  • FIGS. 1 to 3 is the Pinion shaft 14 both in the cup-shaped housing 11 and stored in the housing cover 12 via bushings.
  • the bearing ring 4 exceeds its width the width of pinion 2 and ring gear 3 is considerable and lies with its end faces slidably on the walls of the housing 11 or the cover 12.
  • Each of the two axial disks 30 has the toothing on it facing surface a pressure field 7, in the area in the thrust washer 30 on the side of the housing cover 12 is arranged, three openings 8 are provided.
  • the Breakthroughs 8 do not lead from the pressure chamber to the shown pressure outlet channel in the housing cover 12.
  • the Housing cover 12 faces diametrically opposite the pressure outlet channel a suction inlet channel 9, which is at its Junction expanded to a suction field 10.
  • a suction inlet channel 9 which is at its Junction expanded to a suction field 10.
  • In the wall of the Housing 11 and the housing cover 12 are each a pressure field 31 indicated by the respective axial disk 30 from the outside forth against the action of the inner pressure field 7 so is that the thrust washer in all operating conditions Maintains tight contact with the pinion 2 and the ring gear 3. Training and mode of operation of the pressure fields on axial washers are well known and therefore need to be found here no further explanation.
  • Each thrust washer 30 is supported for the purpose of securing its position on the one hand over the circumference of a bearing bore 33 on the Pinion shaft 14 and on the other hand on one in the housing 11 or from the housing cover 12 used pin 34.
  • Pins 34 each protrude into a blind hole in the outer end face of the axial disks 30 and are thereby held axially.
  • a movement of the Axial disks 30 together with pinion 2, ring gear 3 and bearing ring 4 allow (cf. EP 97-121 424.2 A1).
  • FIG. 4 shows the internal gear machine according to FIG. 1 to 3 used run group 20, which from the pinion 2 and the ring gear 3.
  • the ring gear 3 has an outer, to a race 35 designed part that the outer circumference 36 of the ring gear 3 forms, as well as the internal teeth load-bearing part 37.
  • the Race 35 of the ring gear 3 the width of the internal toothing load-bearing part 37 considerably; the raceway width is in this embodiment about three times the width of the internally toothed part 37.
  • 5b to 5f show variants of the corresponding one Connection type of these two parts.
  • the race 35b and the internally toothed part 37b separate components joined together by pressing, shrinking or glue are connected.
  • This embodiment allows one different choice of materials for the race and internally toothed part that better adapt to the required storage or combing properties allowed.
  • the race and internally toothed part of the ring gear each also separate Components.
  • the variant according to FIG. 5c shows one Positive connection between the race 35c and the internally toothed part 37c by means of a radially from the outer periphery 36c forth in the internally toothed part 37c pressed pin 38.
  • the internally toothed part 37d with the race 35d by an axially pressed cylindrical pin 39 connected in a corresponding partially cylindrical groove 40 of the race 35d and one not specified, also partially cylindrical groove of the internally toothed part 37d sits.
  • FIG. 5c shows one Positive connection between the race 35c and the internally toothed part 37c by means of a radially from the outer periphery 36c forth in the internally toothed part 37c pressed pin 38.
  • the inner circumference of the race 35e has a shoulder 41, on which the internally toothed part 37e with its front edge is present and by a welding spot or a partial or all-round weld 42 is attached.
  • the Embodiment according to variant 5f has the inner circumference of the Race 35f two at an axial distance from each other arranged ring grooves 43, in each of which a spring ring 44 is blown up.
  • the facing edges of the Annular grooves 43 have a distance from each other that is at most Width of the internally toothed part corresponds to 37f, whereby it is ensured that the spring washers 44 with frictional engagement abut the front edges of the internally toothed part 37f and hold it by this.
  • the race 35g with the internally toothed part 37g via a spring ring 45 coupled the shape of which is apparent from Fig. 7.
  • the Race 35g on its inner circumference and the internally toothed part 37g each have a circumferential annular groove on its outer circumference, in which the spring ring 45 is received.
  • the sections 50 can also adapt to the curvature of the Outer circumference of the internally toothed part 37g in the area of Adjusted groove base or even inwards, that is to say Groove bottom, curved opposite to the bulges 4B his.
  • the spring ring 45 is in the installed state with its Bulges 48 with friction in the groove on the inner circumference of the Race 35g while its connecting portions 50 through Spring preload with frictional engagement in the outer circumference of the internally toothed part 37g located ring groove are pressed (Fig. 8).
  • the ring gear 3 'with its widened outer circumference is received via a roller bearing 60 in a bearing ring 61 which, in the same way as in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, can be pivoted in the housing via a bearing pin can be arranged.
  • the rolling bearing 60 is formed here by a plurality of bearing needles 62, the length of which is matched to the width of the race 35 '.
  • the race to which the ring gear is widened in the area of the outer circumference, not symmetrical with respect to the center plane of the toothing but can only be above the level of one end of the Protruding ring gear.
  • the internal gear machine in which the ring gear on its Outer circumference via sealing elements with a circumferential race is coupled (EP 789 814 A1), this race as part of the To view ring gear, which to reduce the bearing load widened compared to the internally toothed part of the ring gear can be.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse aufgenommenen Laufgruppe mit dem Aufbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Innenzahnradmaschinen dieser Art kann das Hohlrad unmittelbar in einer Gehäusebohrung oder in einem in der Gehäusebohrung angeordneten Lagerring umlaufend gelagert sein. Weiterhin sind auch Ausführungen dieser Innenzahnradmaschinen bekannt, bei denen das Hohlrad zusammen mit einem Laufring umlaufend in dem Gehäuse aufgenommen ist. Zwischen den Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad werden jeweils ein Saugraum und ein Druckraum gebildet, wobei insbesondere der im Druckraum herrschende Hydraulikdruck des Förder- oder Betriebsmediums die spezifische Lagerbelastung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Hohlrads und der damit zusammenwirkenden Lagerfläche bestimmt. Dies gilt unabhängig davon, ob der Druckraum von dem Saugraum jeweils durch ein Füllstück abgegrenzt ist oder dadurch definiert ist, daß die Zähne des Ritzels einerseits voll in die Zahnlücken des Hohlrads eingreifen und andererseits, annähernd diametral zu dem Zahnlückeneingriff, einen Dichtkontakt mit den Zahnköpfen des Hohlrads bewirken.
Das Hohlrad ist an seinem Außenumfang entweder in einem Gleitlager aufgenommen, wobei hydrostatische oder hydrodynamische Lagerbedingungen eingestellt sein können, oder in einem Wälzlager. Von der Tragfähigkeit der Lagerung ist der zulässige Förder- oder Betriebsdruck der Innenzahnradmaschine bestimmt. Bei Innenzahnradmaschinen mit einem geringen Förderdurchsatz, das heißt bei geringer Drehzahl und/oder Verzahnungsbreite, ist der Förder- oder Betriebsdruck häufig durch die Tragfähigkeit der Hohlradlagerung unerwünscht begrenzt, so daß bezüglich der Drehzahl und/oder der Verzahnungsbreite gegebenenfalls konstruktiv ein Kompromiß getroffen werden muß, um den angestrebten Förder- oder Betriebsdruck in der Praxis verwirklichen zu können.
Nun sind bereits Innenzahnradmaschinen bekannt, deren Hohlrad an seinem Außenumfang einstückig an beiden Stirnseiten zu einem Laufring verbreitert ist (US 33 27 636A, US 19 90 750A). Gemäß US 33 27 636A dienen die Verbreiterungen dazu, stirnseitige Teflon-Axialscheiben besser zu halten und damit die seitliche Abdichtung zu verbessern und die Reibung zwischen dem metallischen Gehäuse und der Axialscheibe herab zu setzen. Gemäß US 19 90 750A bilden die Verbreiterungen mit ihren radialen Innenflächen Lagerflächen für Wälzlager zur Abstützung des Hohlrads. Über eine Herabsetzung der Lagerpressung für den Fall, dass die ganze radial äußere Umfangsfläche für die Lagerung des Hohlrads herangezogen wird, ist nichts mitgeteilt.
Grundsätzlich führt zwar die Verbreiterung der äußeren Umfangsfläche des Hohlrads in der beschriebenen Art zu einer Herabsetzung der Lagerpressung. Jedoch hat sich gezeigt, dass die Herstellung eines Hohlrads nach dem vorstehend geschilderten bekannten Aufbau und mit einer Genauigkeit, die insbesondere bei höheren Betriebsdrücken unabdingbar ist, nur mit einem unvertretbar hohen fertigungstechnischen Aufwand denkbar ist und sich daher verbietet. So ist eine sehr hohe Präzision gerade bezüglich der Planparallelität der beiden Hohlradstirnflächen gefordert, die bei hohen Betriebsdrücken und/oder kleiner Bauart in einem Toleranzbereich von wenigen µm liegt, jedoch sind diese Stirnflächen wegen der axial überstehenden Verbreiterungen für die entsprechende Bearbeitung schlecht zugänglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, an einer Innenzahnradmaschine der vorstehend beschriebenen Art durch eine Verbreiterung der hohlradseitigen Lagerfläche konstruktiv ohne einen ins Gewicht fallenden Fertigungsaufwand eine größere Freiheit für die Wahl des Förder- oder Betriebsdrucks zu gewinnen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gestaltung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Da das Hohlrad an seinem Außenumfang breiter als im Bereich der Verzahnung ist, werden die zwischen den Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad herrschenden hydraulischen Druckkräfte, durch die das Hohlrad in seine Lagerung gepreßt wird, auf eine größere Lagerfläche verteilt, wodurch die spezifische Lagerbelastung reduziert ist. Die Verbreiterung des Hohlrads an seinem Außenumfang zu einem Laufring durch den Zusammenbau entsprechender Teile kann auf vielfältige Weise erreicht werden. Von Bedeutung ist nur, daß der den Außenumfang bildende Teil des Hohlrads als Laufring zusammen mit dem die Innenverzahnung des Hohlrads tragenden Teil als Einheit umläuft. Der gesondert hergestellte Laufring kann mit dem die Innenverzahnung aufweisenden Teil formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Ein hinreichender Kraftschluß stellt sich beim Betrieb der Innenzahnradmaschine dann ein, wenn der die Innenverzahnung tragende Teil des Hohlrads mit seiner Umfangsfläche durch die hydraulischen Kräfte in der Verzahnung an den Innenumfang des Laufrings angedrückt wird. Da im Betrieb nur das Lager-Reibmoment überwunden werden muß, um den Laufring zusammen mit dem die Innenverzahnung tragenden Teil rotieren zu lassen, genügt der auf diese Weise erzielte Reibschluß. Daher ist auch eine Ausführungsform für das am Außenumfang zu einem Laufring verbreiterte Hohlrad denkbar, bei der nur für die Zeit des noch drucklosen Anlaufs der Innenzahnradmaschine ein Formschluß zwischen dem Laufring und dem die Innenverzahnung tragenden Teil des Hohlrads besteht.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer füllstücklosen Innenzahnradmaschine längs der Linie I-I in Fig. 2;
  • Fig. 2 einen Axialschnitt längs der Linie II-II in Fig. 3;
  • Fig. 3 eine Innenansicht des Gehäusedeckels, geschnitten längs der Linie III-III in Fig. 2;
  • Fig. 4 eine Stirnansicht der Laufgruppe bestehend aus Hohlrad und Ritzel, die bei der Innenzahnradmaschine gemäß den Fig. 1 bis 3 zum Einsatz kommt;
  • Fig. 5b bis 5f fünf verschiedene Varianten der Ausbildung des Hohlrads mit zu einem Laufring verbreiterter Außenumfangsfläche in einem Axialschnitt der Laufgruppe gemäß Fig. 4;
  • Fig. 6 einen zu Fig. 5 analogen Axialschnitt durch eine weitere modifizierte Ausführungsform der Laufgruppe;
  • Fig. 7 einen Federring, der in der Laufgruppe gemäß Fig. 6 zum Einsatz kommt;
  • Fig. 8 eine Stirnansicht der Laufgruppe gemäß Fig. 6, teilweise geschnitten, und
  • Fig. 9, 10 Axialschnitt und Stirnansicht einer Ausführungsform der Laufgruppe, bei der das Hohlrad über eine Wälzlagerung in einem Lagerring des Gehäuses aufgenommen ist.
  • Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Innenzahnradmaschine umfaßt ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Gehäuse, das aus einem topfförmigen Gehäuseteil 11 und einem an dessen Stirnseite befestigten Gehäusedeckel 12 aufgebaut ist. In dem topfförmigen Gehäuseteil 11 ist eine Ritzelwelle 14 drehbar gelagert, auf der ein Ritzel 2 drehfest befestigt ist. Das Ritzel 2 kämmt mit einem Hohlrad 3 (in Fig. 2 zur Hervorhebung kreuzschraffiert), das in einem Lagerring 4 aufgenommen und darin drehbar gelagert ist. Das Ritzel 2 und das Hohlrad 3 sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, relativ zueinander mit einer Exzentrizität e gelagert. Die Exzentrizität e, das heißt der Abstand zwischen der Ritzelachse und der Hohlradachse, entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel der theoretischen Verzahnungsgeometrie von Ritzel und Hohlrad und setzt spielfreies Abwälzen bzw. Gleiten der Verzahnungen aneinander voraus. Die Verzahnungen des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 kämmen in einer Weise miteinander, daß auf der linken Seite in Fig. 1 im Bereich der Trennlinie A die Zähne des Ritzels 2 voll in die Zahnlücken des Hohlrads 3 eingreifen und an den Zahnflanken anliegen, während sie auf der gegenüberliegenden, in Fig. 1 rechten Seite ganz aus den Zahnlücken des Hohlrads 3 ausgetreten sind. In diesem eingriffsfreien Hohlradbereich stützen sich mehrere der Zahnköpfe des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 (in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils drei Zahnköpfe) nacheinander im Verlauf der Umdrehung aufeinander ab. Die Zähnezahlen und die Geometrie der miteinander kämmenden Verzahnungen sind so gewählt, daß diese Art des Kämmens in bekannter Weise bewirkt werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Zahnflanken als Evolventen-Kurven gebildet, wobei die Zahnköpfe zur Erzielung eines Wälz- und Gleitkontakts zum Zweck der Abdichtung gerundet sind. Die Zähnezahl des Hohlrads 3 unterscheidet sich in diesem Ausführungsbeispiel von derjenigen des Ritzels 2 um 1.
    Bei der Drehung des Ritzels 2 in der durch Pfeil angedeuteten Richtung vergrößert sich der frei werdende Zahnlückenraum, ausgehend von dem vollen Eingriff der Ritzelverzahnung in die Hohlradverzahnung über der Trennlinie A, zunehmend bis zum Erreichen des aus Fig. 1 ersichtlichen Zustandes beim erneuten Überschreiten der Trennlinie A (auf der rechten Seite in Fig. 1). Hierdurch ist über der Trennlinie der Saugraum der Innenzahnradmaschine gebildet; unter der Trennlinie verringert sich der freie Zahnlückenraum wieder zunehmend, so daß dadurch der Druckraum gebildet ist.
    Der Lagerring 4 ist in einer Gehäusebohrung 15 des topfförmigen Gehäuseteils 11 mit einem Radialspiel von etwa 0,2 mm aufgenommen. Die Wand der Gehäusebohrung 15 wird teilweise von einem Lagerstift 16 durchsetzt, der in den Boden der Gehäusebohrung 15 fest eingepreßt ist. Mit dem über die Wand der Gehäusebohrung 15 überstehenden weitgehend halbzylindrischen Teil des Lagerstifts 16 ist dieser in einer axial gerichteten Nut des Lagerrings 4 aufgenommen. Die Axialnut ist der Form des Lagerstifts 16 angepaßt und ebenfalls teilzylindrisch. Der in die Axialnut eingreifende Lagerstift 16 bildet daher für den Lagerring 4 eine zu den Achsen von Ritzel 2 und Hohlrad 3 parallel verlaufende Schwenkachse, um welche der Lagerring 4 im Rahmen des zur Verfügung stehenden Radialspiels in der Gehäusebohrung 15 schwenkbar ist. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegt diese Schwenkachse in einem Quadrant des Lagerrings 4, der sich zwischen dem eingriffsfreien Hohlradbereich und der Mitte des Druckraums erstreckt. Daraus ergibt sich eine bekannte Wirkungsweise der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Innenradmaschine dahingehend, daß durch die im Druckraum herrschenden Druckkräfte ein Drehmoment um den Lagerstift 16 erzeugt wird, durch welches der Lagerring 4 um die durch den Lagerstift 16 gebildete Schwenkachse geschwenkt wird. Dadurch werden in dem eingriffsfreien Hohlradbereich die Zahnköpfe von Ritzel 2 und Hohlrad 3 mit einer der Größe der Druckkräfte proportionalen Kraft gegeneinander bewegt und im Dichtkontakt gehalten (vgl. DE 196 51 683 A1).
    Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die Ritzelwelle 14 sowohl in dem topfförmigen Gehäuse 11 als auch in dem Gehäusedeckel 12 über Lagerbuchsen gelagert. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, übersteigt der Lagerring 4 in seiner Breite die Breite von Ritzel 2 und Hohlrad 3 erheblich und liegt mit seinen Stirnflächen verschiebbar an den Wandungen des Gehäuses 11 bzw. des Deckels 12 an. Hingegen liegt an der Verzahnung von Ritzel und Hohlrad stirnseitig zu beiden Seiten je eine Axialscheibe 30 dichtend an, deren Form aus Fig. 3 hervorgeht. Jede der beiden Axialscheiben 30 weist auf ihrer der Verzahnung zugewendeten Fläche ein Druckfeld 7 auf, in dessen Bereich in der Axialscheibe 30, die auf der Seite des Gehäusedeckels 12 angeordnet ist, drei Durchbrüche 8 vorgesehen sind. Die Durchbrüche 8 führen von dem Druckraum zu dem nicht dargestellten Druck-Auslaßkanal im Gehäusedeckel 12. Der Gehäusedeckel 12 weist diametral gegenüber dem Druck-Auslaßkanal einen Saug-Einlaßkanal 9 auf, der sich an seiner Einmündung zu einem Saugfeld 10 erweitert. In der Wand des Gehäuses 11 und des Gehäusedeckels 12 ist je ein Druckfeld 31 angedeutet, durch das die jeweilige Axialscheibe 30 von außen her gegen die Wirkung des inneren Druckfelds 7 so beaufschlagt ist, daß die Axialscheibe bei allen Betriebszuständen Dichtkontakt mit dem Ritzel 2 und dem Hohlrad 3 beibehält. Ausbildung und Wirkungsweise der Druckfelder an Axialscheiben sind einschlägig bekannt und bedürfen deshalb an dieser Stelle keiner näheren Erläuterung.
    Jede Axialscheibe 30 stützt sich zum Zweck ihrer Lagesicherung einerseits über den Umfang einer Lagerbohrung 33 auf der Ritzelwelle 14 und andererseits an einem in dem Gehäuse 11 bzw. dem Gehäusedeckel 12 eingesetzten Stift 34 ab. Die Stifte 34 ragen jeweils in eine Sackbohrung in der äußeren Stirnfläche der Axialscheiben 30 und sind dadurch axial gehalten. Anstelle der Fixierung der Axialscheiben 30 an dem Gehäuse mittels der Stifte 34 sind auch Varianten denkbar, die eine Bewegung der Axialscheiben 30 zusammen mit Ritzel 2, Hohlrad 3 und Lagerring 4 erlauben (vgl. EP 97-121 424.2 A1).
    Fig. 4 zeigt die bei der Innenzahnradmaschine gemäß den Fig. 1 bis 3 zur Anwendung kommende Laufgruppe 20, die aus dem Ritzel 2 und dem Hohlrad 3 besteht. Das Hohlrad 3 weist einen äußeren, zu einem Laufring 35 gestalteten Teil auf, der den Außenumfang 36 des Hohlrads 3 bildet, sowie einen die Innenverzahnung tragenden Teil 37. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, übersteigt der Laufring 35 des Hohlrads 3 die Breite des die Innenverzahnung tragenden Teils 37 erheblich; die Laufringbreite beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa das Dreifache der Breite des innenverzahnten Teils 37. Hierdurch stützt sich das Hohlrad 3 in dem entsprechend verbreiterten Lagerring 4, in dem es gleitend aufgenommen ist, mit einer so geringen spezifischen Lagerpressung ab, daß dadurch ohne Ansehung der zulässigen Tragfähigkeit der Gleitlagerung die Druckkräfte, das heißt der Förder- bzw. Betriebsdruck, im Druckraum von vornherein festgelegt werden können.
    Um den Umlauf des Hohlrads 3 in der Gleitlagerung (hier in dem Laufring 4) in seiner Gesamtheit zu gewährleisten, ist der innenverzahnte Teil 37 mit dem Laufring 35 drehfest verbunden. Die Fig. 5b bis 5f zeigen Varianten der entsprechenden Verbindungsart dieser beiden Teile. Bei der Variante gemäß Fig. 5b bilden der Laufring 35b und der innenverzahnte Teil 37b getrennte Bauteile, die miteinander durch Pressen, Schrumpfen oder Kleben verbunden sind. Diese Ausführungsform erlaubt eine unterschiedliche Materialwahl für den Laufring und den innenverzahnten Teil, die eine bessere Anpassung an die geforderten Lager- bzw. Kämmeigenschaften gestattet.
    Bei den Varianten gemäß den Fig. 5c bis 5f bilden Laufring und innenverzahnter Teil des Hohlrads jeweils ebenfalls getrennte Bauteile. Die Variante gemäß Fig. 5c zeigt eine Formschlußverbindung zwischen dem Laufring 35c und dem innenverzahnten Teil 37c mittels eines radial vom Außenumfang 36c her in den innenverzahnten Teil 37c eingepreßten Stiftes 38. Bei der Variante gemäß Fig. 5d ist der innenverzahnte Teil 37d mit dem Laufring 35d durch einen axial eingepreßten zylindrischen Stift 39 verbunden, der in einer entsprechend teilzylindrischen Nut 40 des Laufrings 35d und einer nicht näher bezeichneten, ebenfalls teilzylindrischen Nut des innenverzahnten Teils 37d sitzt. Bei der Variante gemäß Fig. 5e weist der Innenumfang des Laufrings 35e eine Schulter 41 auf, an welcher der innenverzahnte Teil 37e mit seinem Stirnrand anliegt und durch einen Schweißpunkt oder eine teilweise oder ganz umlaufende Schweißnaht 42 befestigt ist. Bei der Ausführungsform gemäß der Variante 5f weist der Innenumfang des Laufrings 35f zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Ringnuten 43 auf, in welche jeweils ein Federring 44 eingesprengt ist. Die einander zugewendeten Ränder der Ringnuten 43 haben einen Abstand voneinander, der höchstens der Breite des innenverzahnten Teils 37f entspricht, wodurch gewährleistet ist, daß die Federringe 44 unter Reibschluß an den Stirnrändern des innenverzahnten Teils 37f anliegen und diesen dadurch halten.
    Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6 bis 8 ist der Laufring 35g mit dem innenverzahnten Teil 37g über einen Federring 45 gekoppelt, dessen Form aus Fig. 7 hervorgeht. Hierzu weisen der Laufring 35g an seinem Innenumfang und der innenverzahnte Teil 37g an seinem Außenumfang jeweils eine umlaufende Ringnut auf, in welchen der Federring 45 aufgenommen ist. Aufgrund der polygonalen Gestaltung des Federrings 45, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sechseckig ist, jedoch auch drei- oder mehreckig sein kann, und darüber hinaus bei 46 unterbrochen ist, weist dieser sechs Ausbuchtungen 48 auf, die durch gerade verlaufende Abschnitte 50 miteinander verbunden sind. Die Abschnitte 50 können auch an die Krümmung des Außenumfangs des innenverzahnten Teils 37g im Bereich des Nutgrundes angepaßt oder sogar nach innen, das heißt auf den Nutgrund zu, zu den Ausbuchtungen 4B entgegengesetzt gekrümmt sein.
    Der Federring 45 liegt im eingebauten Zustand mit seinen Ausbuchtungen 48 unter Reibschluß in der Nut am Innenumfang des Laufrings 35g an, während seine Verbindungsabschnitte 50 durch Federvorspannung mit Reibschluß in die am Außenumfang des innenverzahnten Teils 37g befindliche Ringnut gedrückt sind (Fig. 8).
    Bei den Varianten gemäß den Fig. 5f und 6 bis 8 ist der Laufring mit dem innenverzahnten Teil des Hohlrads nur über Reibschluß, das heißt kraftschlüssig, verbunden. Dabei kann der innenverzahnte Teil mit einem Gleitsitz in den Laufring eingefügt sein, so daß der Kraftschluß beim Anlaufzustand der Innenzahnradmaschine, in welchem diese noch weitgehend drucklos ist, allein durch die Federringe gewährleistet ist. Sobald im Betrieb dann der Förder- oder Betriebsdruck im Druckraum der Verzahnungen aufgebaut ist, wird im Rahmen des durch den Gleitsitz zur Verfügung gestellten Spiels der innenverzahnte Teil an den Laufring angepreßt und dadurch sichergestellt, daß auch bei dem erhöhten Reibmoment in der Lagerung des Hohlrads dieses in seiner Gesamtheit umläuft.
    Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 9 und 10 ist das Hohlrad 3' mit seinem verbreitertem Außenumfang über eine Wälzlagerung 60 in einem Lagerring 61 aufgenommen, der in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 über einen Lagerstift schwenkbar im Gehäuse angeordnet sein kann. Die Wälzlagerung 60 wird hier durch eine Vielzahl von Lagernadeln 62 gebildet, deren Länge auf die Breite des Laufrings 35' abgestimmt ist.
    Im Rahmen der Erfindung kann von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen abgewichen werden. So muß der Laufring, zu dem das Hohlrad im Bereich des Außenumfangs verbreitert ist, nicht symmetrisch bezüglich der Mittelebene der Verzahnung sein, sondern kann auch nur über die Ebene einer Stirnseite des Hohlrads hinausragen. Weiterhin ist bei einer Ausführungsform der Innenzahnradmaschine, bei der das Hohlrad an seinem Außenumfang über Dichtelemente mit einem umlaufenden Laufring gekoppelt ist (EP 789 814 A1), dieser Laufring als Teil des Hohlrads anzusehen, der zur Verringerung der Lagerbelastung gegenüber dem innenverzahnten Teil des Hohlrads verbreitert sein kann.

    Claims (16)

    1. Innenzahnradmaschine mit einem Gehäuse (11,12) und mit einer in dem Gehäuse aufgenommenen Laufgruppe bestehend aus einem drehbar gelagerten Ritzel (2) und einem innenverzahnten, mit dem Ritzel kämmenden Hohlrad (3), wobei das Hohlrad an seinem Außenumfang zu einem Laufring verbreitert ist,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (35 b - 35 g) und der die Innenverzahnung tragende Teil (37 b - 37 g) des Hohlrads getrennte ineinandergefügte Bauteile sind.
    2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring und der die Innenverzahnung tragende Teil mit einem Gleitsitz ineinandergefügt sind.
    3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (35) mit dem innenverzahnten Teil (37) des Hohlrads drehfest verbunden ist.
    4. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring mit dem innenverzahnten Teil des Hohlrads formschlüssig verbunden ist.
    5. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (35c, 35d) mit dem innenverzahnten Teil (37c, 37c) des Hohlrads über mindestens einen Stift (38, 39) verbunden ist.
    6. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring mit dem innenverzahnten Teil des Hohlrads kraftschlüssig verbunden ist.
    7. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (35g) mit dem innenverzahnten Teil (37g) des Hohlrads durch mindestens einen Federring (45) verbunden ist, der den Umfang des innenverzahnten Teils umschließt und federnd an dem Innenumfang des Laufrings anliegt.
    8. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (45) in einer Nut im Außenumfang des innenverzahnten Teils und/oder im Innenumfang des Laufrings aufgenommen ist.
    9. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß der innenverzahnte Teil (37f) zwischen zwei jeweils an seinen Stirnseiten anliegenden Federringen (44) gehalten ist, die in Nuten (44) am Innenumfang des Laufrings (35f) aufgenommen sind.
    10. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Laufgruppe (20) füllstücklos ist und das Hohlrad in einem in dem Gehäuse drehfest angeordneten Lagerring umlaufend gelagert ist.
    11. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad in einer Bohrung des Gehäuses umlaufend gelagert ist.
    12. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß ein zwischen den Verzahnungen der Laufgruppe (20) gebildeter Druckraum von einem Saugraum durch ein Füllstück getrennt ist.
    13. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad über seinen Außenumfang in einem Gleitlager aufgenommen ist.
    14. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad über seinen Außenumfang in einem Wälzlager (60) aufgenommen ist.
    15. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring über mindestens eine der Stirnflächen des Hohlrads axial übersteht.
    16. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stirnfläche des Hohlrads, die Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad zumindest in einem Druckraum-Bereich überdeckend eine Axialscheibe (30) dichtend anliegt und daß die der Axialscheibe zugeordnete Stirnfläche des Laufrings und die axiale Außenfläche der Axialscheibe in einer Ebene liegen.
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