EP0962656B1 - Zahnradmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Außenzahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE 44 14 664 A 1 bekannten Au0enzahnradmaschine sind die Zahnräder aus Festigkeits- und Stabilitätsgründen mittels einer Laserschweißung mit den Lagerwellen verbunden. Diese sind im Gehäuse drehbar gelagert und führen im Falle der Antriebswelle nach außen, um eine Drehmomentaufnahme bzw. Drehmomentabgabe zu ermöglichen.

Für Außenzahnradmaschinen, die hauptsächlich für Niederdruckanwendungen eingesetzt werden, ist diese Bauweise zu aufwendig und dementsprechend zu teuer, weil die Zahnräder und Wellen verhältnismäßig genau bearbeitet werden müssen. Andernfalls können Fluchtungsfehler und Reibungskräfte Betriebsstörungen oder Verschleiß hervorrufen. Insbesondere eine spanende Feinbearbeitung der Verzahnung der Zahnräder und der Lagerungen der Wellen verursachen dabei hohe Kosten.

Eine Außenzahnradmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 24 12 279 A bekannt. In dieser Schrift ist nichts im Hinblick auf die Herstellung oder die Materialien der Zahnräder und der Lagerkörper ausgesagt. Der Offenbarungsgehalt dieser Schrift geht insofern über denjenigen der ebenfalls eine Außenzahnradmaschine zeigenden US 2 817 297 A hinaus, als bei der Außenzahnradmaschine nach der deutschen Schrift beide Zahnräder in gleicher Weise eine einen Formschluß mit einer Welle ermöglichende Nabe aufweisen, während bei der Außenzahnradmaschine nach der US 2 817 297 A die beiden Zahnräder verschieden voneinander sind. Nur die Nabe des einen Zahnrads hat ein Innenprofil zur Kopplung mit einer Welle, während die Nabe des anderen Zahnrades innen kreisrund ist.

In der US 53 91 068 A ist eine Außenzahnradmaschine mit zwei Zahnrädern geoffenbart, von denen jedes zusammen mit einem Lagerzapfen an seiner einen Seite als einstückiger Hohlkörper mit einer profilierten Nabe ausgebildet ist. Jedes Zahnrad kann aus Pulvermetall geformt sein. Die Lagerzapfen laufen direkt in einem Gehäuseteil, das aus Eisen gegossen ist.

Die DE 24 22 783 A offenbart eine Flügel- oder Rollenzellenpumpe, bei der nicht bewegliche Teile wie ein Laufring und Seitenplatten aus einer kunstharzimprägnierten Kunstkohle bestehen. Die sich bewegenden Teile der Pumpe können aus Sintermaterial bestehen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, eine Außenzahnradmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß sie bei geringen Produktionskosten ausreichend gute Funktionseigenschaften hat.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Außenzahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß ihr Triebwerk aus einer geringen Anzahl von einfach herzustellenden Einzelteilen aufgebaut ist. Die Einzelteile des Triebwerks bilden Hohlkörper, die nahezu ohne spanende Bearbeitungsschritte einsatzfertig produzierbar sind. Die Ausbildung der Zahnräder erfordert zu ihrer Lagerung und zur Kopplung mit einer An- bzw. Abtriebseinheit keine Zusatzbauteile. Eine derartige Außenzahnradmaschine ist insbesondere für Anwendungen im Niederdruckbereich geeignet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Außenzahnradmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenzahnradmaschine ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel und

Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Figur 1 dargestellte Zahnradmaschine 10 hat ein Gehäuse 12 mit einem Mittelteil 14 und zwei seitlich von diesem Mittelteil 14 angeordneten Deckeln 16, 18. Die Deckel 16, 18 verschließen eine im Mittelteil 14 ausgebildete durchgehende Ausnehmung 20, in der das Triebwerk 21 der Zahnradmaschine 10 angeordnet ist. Einer der beiden Deckel 16, 18 ist mit einer Druchgangsbohrung 22 versehen, die auf der Außenseite des Deckels 16 von einem Flansch 24 zur Befestigung einer nicht gezeichneten Antriebseinheit umgeben ist. Zur Lagerung und Abdichtung einer mit dem Triebwerk 21 koppelbaren Antriebswelle 26 ist die Durchgangsbohrung 22 in ihrem Durchmesser einmal abgesetzt und nimmt im Bereich ihres größeren Durchmessers ein mittels eines Sicherungsrings 28 festgelegtes Dichtungselement 30 auf. Die Antriebswelle 26 weist ein nach außen ragendes erstes Ende mit zylindrischem Querschnitt und ein im Außendurchmesser abgesetztes und mit dem Triebwerk 21 formschlüssig zusammenwirkendes zweites Ende auf.

Das Triebwerk 21 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Zahnrädern 32, 34, die im Außeneingriff miteinander kämmen. Beide Zahnräder 32, 34 sind einstückig mit jeweils zwei Lagerzapfen 36, 38 verbunden, die sich zu beiden Seiten der Zahnräder 32,34 in axialer Richtung erstrecken. Die Lagerzapfen 36, 38 und die ihnen zugeordneten Zahnräder 32, 34 sind mit einer durchgehenden Nabe 40 versehen und bilden somit Hohlkörper aus. Wie Figur 2 zeigt, sind die Naben 40 exemplarisch als Verzahnungsprofile ausgeführt, um im Falle des drehmomentübertragenden Zahnrads 36 einen Formschluß mit dem triebwerksseitigen zweiten Ende der Antriebswelle 26 zu ermöglichen.

Die Lagerzapfen 36, 38 werden in Lagerbohrungen von Lagerkörpern 42, 44 aufgenommen, die die Verzahnungen der Zahnräder 32, 34 seitlich überdecken und die dadurch die Zahnzwischenräume zur Bildung von Förderkammern verschließen. Ferner liegen die Lagerkörper 42, 44 mit ihrem Umfang an der Wandung der Ausnehmung 20 an. Letztere ist aus zwei sich teilweise überdeckenden Bohrungen gleichen Durchmessers gebildet und weist somit die Form einer Acht auf. Der Figur 2 ist ferner entnehmbar, daß in dem Bereich des Mittelteils 14, in dem sich die beiden Bohrungen überschneiden, Taschen 46, 48 vorgesehen sind, die auf nicht dargestellte Weise mit Kanälen des Gehäuses 12 verbunden sind. Diese Kanäle sind nach außen geführt und bilden an ihren Enden Druck- und Sauganschlüsse für die Ver- und Entsorgung der Zahnradmaschine 10 mit Druckmittel.

Eine derartig aufgebaute Zahnradmaschine 10 zeichnet sich insbesondere durch die Einfachheit ihres Triebwerks 21 aus. Letzteres ist ausgesprochen kostengünstig herzustellen und bietet insbesondere für Anwendungen im Niederdruckbereich ausreichend gute Funktionseigenschaften. Erreicht wird dies durch die Trennung der Drehmomentübertragungsfunktion von der Lagerfunktion der Antriebswelle 26 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zahnräder 32, 34. Diese sind, wie beschrieben, als einteilige Hohlkörper mit angeformten Lagerzapfen 36, 38 ausgeführt. Die Zahnräder 32, 34 sind mit einer Nabe 40 versehen, die formschlüssig mit der Welle 26 koppelbar ist, aus einem Sintermaterial in Sintertechik hergestellt, so daß die Verzahnungskontur und die Nabe 40 ohne spanende Bearbeitung montagefertig produzierbar sind. Feinbearbeitungsmaßnahmen sind allenfalls an den Stirnflächen der Verzahnung und am Umfang der Lagerzapfen 36, 38 notwendig. Durch Sintertechnik sind zudem verhältnismäßig komplizierte Verzahnungskonturen mit geringen Toleranzen annähernd kostenneutral realisierbar, was auf einfache Weise die Anpassung der Eingriffsverhältnisse an den Einsatzfall der Zahnradmaschine 10 erlaubt. Eine Sekundärwelle zur Lagerung des nicht drehmomentübertragenden Zahnrads 38 kann bei derartigen Triebwerken 21 entfallen. Die Lagerkörper 42, 44 sind, den geringeren Druckbelastungen angepaßt, als kostengünstige Kunststoffspritzteile aus Kohlenstoffphenolharz ausgeführt. Fluchtungsfehler zwischen der Antriebswelle 26 und dem getriebenen Zahnrad 36 lassen sich durch den Formschluß zwischen beiden Bauteilen in weiten Bereichen ausgleichen, ohne negative Einflüsse auf die Eingriffsbedingungen der Förderverzahnung zu nehmen.

Selbstverständlich sind weitere Änderungen und Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Diesbezüglich zu erwähnen ist, daß die beschriebene Zahnradmaschine 10 sowohl als Pumpe als auch als Motor zu betreiben ist, ferner lassen sich die Lagerkörper 42, 44 als einteilige Lagerbrillen oder als mehrteilige Lagerhülsen ausbilden. Das Innenprofil der Nabe 40 bzw. das Außenprofil der Antriebswelle 26 ist nicht zwangsweise als Verzahnungsprofil auszuführen, sondern kann jede andere geeignete Profilform, beispielsweise Dreikant-, Vierkant oder Sternprofilform annehmen.

Claims (4)

1. Außenzahnradmaschine (10) (Pumpe oder Motor) mit einem Gehäuse (12), mit einem im Gehäuse (12) angeordneten Triebwerk (21) aus wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern (32, 34), von denen jedes mit einem Lagerzapfen (36, 38) einen einstückigen Hohlkörper mit einer einen Formschluß ermöglichenden Nabe (40) bildet, mit einer An- bzw. Abtriebswelle (26), die unter Bildung eines Formschlusses in die Nabe (40) des einen Hohlkörpers eingesteckt ist, und mit Lagerkörpern (42, 44), in denen die Lagerzapfen (36, 38) geführt sind,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper aus Sintermaterial und die Lagerkörper (42, 44) aus einem spritzgießfähigen Kohlenstoffphenolharz bestehen.
2. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad (32, 34) jeweils zwischen zwei seitlichen Lagerzapfen (36, 38) angeordnet ist und daß die beiden Lagerzapfen (36, 38) eine identische Axialausdehnung aufweisen.
3. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (40) der Hohlkörper ein Innenprofil aufweist, das mit einem entsprechenden Gegenprofil der Welle (26) eine axial verschiebbare, drehfeste Verbindung erzeugt.
4. Außenzahnradmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenprofil der Nabe (40) ein Verzahnungsprofil ist.

Images