EP1328730B1 - Füllstücklose innenzahnradpumpe - Google Patents

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EP1328730B1
EP1328730B1 EP01978115A EP01978115A EP1328730B1 EP 1328730 B1 EP1328730 B1 EP 1328730B1 EP 01978115 A EP01978115 A EP 01978115A EP 01978115 A EP01978115 A EP 01978115A EP 1328730 B1 EP1328730 B1 EP 1328730B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tooth
circumferential surface
pinion
ring gear
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01978115A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1328730A1 (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 EP1328730A1 publication Critical patent/EP1328730A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1328730B1 publication Critical patent/EP1328730B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-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
    • F04C2/102—Rotary-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels

Definitions

  • the invention relates to a glall Clusterlose internal gear pump with the features according to the preamble of claim 1.
  • Flush-free internal gear pumps or motors have a toothing of Pinion and ring gear whose teeth are engaged both in the mutual engagement Tooth gaps as well as, diametrically opposite, to each other lying tooth heads sealingly in mutual contact to thereby delimit a suction area from a pressure area. Since it is up in practice Reason unavoidable manufacturing tolerances and due to the particular in higher pressures occurring elastic deformations is not possible, the mentioned sealing contact in particular in the field of teeth achieve, in which the tooth heads are to abut each other Measures are taken to make this sealing contact at all To ensure operating conditions.
  • bearing ring is arranged circumferentially.
  • the bearing ring is relative to the housing about a pivot axis parallel to its axis pivotable.
  • the pivot axis is such that the non-intrusive Hohlrad Scheme associated ring portion of the bearing ring through the pressure chamber acting on the ring gear pressure forces at least approximately radially to Pinion axis is moved, causing the tooth tips in the non-intrusive Hohlrad Scheme be held in mutual sealing contact (DE 196 51 683 A1).
  • the object of the invention is an internal gear pump of the type mentioned to create, in which the sealing effect between the tooth tips improved and the Noise is reduced.
  • tooth head withdrawal depends on the model size. It is therefore expediently, measured from the transition between the uncorrected circumferential or rounding surface and the tooth flank, the 0.02-0.1 times the gearing module m.
  • the illustrated in Figs. 1 and 2 internal gear pump comprises a whole with 1 designated housing consisting of a cup-shaped housing part 11 and a attached to the front side housing cover 12 is constructed.
  • cup-shaped housing part 11 is a pinion shaft 14 rotatably mounted on the one Pinion 2 is secured against rotation.
  • the pinion 2 meshes with a ring gear 3, which in a bearing ring 4 is received and rotatably supported therein.
  • the pinion 2 and the ring gear 3 as is apparent from Fig. 1, relative to each other with a Eccentricity e stored.
  • the eccentricity e d. H.
  • the distance between the Pinion axis and the ring gear corresponds to the theoretical Gearing geometry of pinion and ring gear and sets backlash-free or Sliding the gears ahead of each other.
  • the teeth of the pinion 2 and the ring gear 3 mesh with each other in such a manner that on the left side in Fig. 1 in the region of the dividing line A, the teeth of the pinion 2 fully into the tooth gaps engage the ring gear 3 and abut the tooth flanks, while on the opposite, in Fig. 1 right side entirely from the tooth gaps of Ring gear 3 have leaked. Support in this non-invasive ring gear range E.
  • ring gear 3 and pinion 2 each have one Involute toothing on, i. the tooth flanks have an involute contour.
  • the number of teeth of the ring gear 3 differs from that of the pinion 2 to 1.
  • the bearing ring 4 is in a housing bore 15 of the cup-shaped housing part eleventh recorded with a radial clearance of about 0.2 mm.
  • the wall of the Housing bore 15 is partially penetrated by a bearing pin 16 which in the Bottom of the housing bore 15 is pressed firmly.
  • With the over the wall of the Housing bore 15 protruding largely semi-cylindrical part of the Bearing pin 16 is this in an axially directed groove 17 of the bearing ring 4th added.
  • the axial groove 17 is adapted to the shape of the bearing pin 16 and also partly cylindrical.
  • the engaging in the axial groove 17 bearing pin 16 forms for the bearing ring 4 to a the axes of pinion 2 and ring gear 3 parallel pivot axis to which the bearing ring 4 in the context of the available radial clearance in the housing bore 15 is pivotable.
  • this is Pivot axis in a quadrant of the bearing ring 4, located between the non-engaging ring gear E and the center of the pressure chamber D extends.
  • the bearing ring 4 has at a location which is the vertex of the non-intrusive Hohlrad Schemes E is assigned, another axial groove 18 with a Rectangular cross-section on its outer circumference. This axial groove 18 is in the Bottom of the housing bore 15 associated with a receiving bore 19 in the one Hairpin spring 20 is held.
  • the hairpin spring 20 protrudes into the axial groove 18 and loaded the bearing ring 4 radially so that the teeth of the ring gear 3 in the non-engaging Hohlrad Scheme E pressed with their tooth heads against each other become.
  • This load direction largely corresponds to the direction of movement, the bearing ring 4 as a result of the pivoting movement about the pivot axis 16, 17th performs.
  • the force of the hairpin spring 20 can be kept relatively low because it merely serves to provide the necessary sealing contact between the tooth tips in the non-intervention Hohlrad Scheme E during startup of the To ensure internal gear pump, d. H. at a time when in the pressure room D still no operating pressure is built up and therefore no pressure forces Act.
  • the position and direction of the resultant R is largely predictable and substantially corresponds to that shown in Fig. 1.
  • the pressure build-up in the pressure chamber D can be in a known manner by Vor Reichllschlitze to the Teeth of pinion 2 and / or ring gear 3 influence, so that z. B. over the Tooth gaps of the pressure chamber D across a largely equal pressure.
  • the resultant R is pulled out perpendicular to that in FIG shown line that the vertex of the non-intrusive Hohlrad Schemes E with the pinion tooth connects at full engagement in a tooth gap of the ring gear.
  • FIG. 3 differs from that according to FIGS Fig. 1, 2 essentially in that the ring gear 3 'in a known manner its outer circumference in the axial direction to a race 3 "widened to to keep the specific bearing pressure in the bearing ring 4 'low. Besides that is dispensed with a pressure spring 20. Regarding the axially widened tread the ring gear 3 ', on both sides over the side surfaces of ring gear and Pinion projects and the cross section of Figure 3 shows, however, for the The present invention has no meaning, reference is made to DE 198 15 421 A1.
  • Fig. 4 is a section of the non-engagement ring gear E of both enlarged reproduced above embodiments. Shown are the Gears with the uncorrected tooth form and - for the ring gear - with the According to the invention corrected tooth shape.
  • the teeth 22 and 33 of pinion 2 and Ring gear 3 are in a relative position in which they are in the arrow indicated direction of rotation have moved so far toward each other that their outer peripheral surfaces 23 and 34 at least partially opposite each other lie and rest against each other.
  • the peripheral surfaces 23, 34 can be uncorrected Operagnelinder lake with the tip circle diameter of the respective teeth or with a smaller diameter (see THE TOOTH FORMS OF ZAHNR ⁇ DER H.
  • the teeth 33 of the Ring gear 3 corrected according to the invention are taken back asymmetrically in the head area.
  • a tooth centerline 40 which is also a tooth symmetry axis or symmetry plane at the same time the teeth 33 are taken back asymmetrically in the head area.
  • the transition line 42 to the involute flank 35 closer to the Tooth base 44 is located as the transition 36 of the same tooth on the opposite lying side.
  • the Return area 41 to a transition line 45 in the area of original circumferential surface 34 may extend into respect to the Tooth flank 35 is already beyond the center line 40.
  • the redemption area can also run all the way to the opposite tooth flank, with the Transition line 45 coincide with the transition line 36 or even in the subsequent tooth flank may be, or shorter than shown, e.g. such that about half of the before the correction for the seal for Available peripheral surface 34 is maintained. In the former case is to make sure that the deviation of the return surface 41 from the not corrected peripheral surface 34 located in the beyond the center line 40 Section is small so as not to affect the sealing contact.
  • the return surface 41 has a smooth in the embodiment shown steady course and can in all cases a cylindrical, in particular be circular cylindrical surface.
  • the radius of this surface can basically be in wide limits are chosen, based only on the size of the gearing and are determined by which extension of the return surface 41 to the opposite tooth flank is desired. It goes without saying that occurring intersections (transition lines 42, 45) rounded or smoothed are to avoid any edges.
  • the teeth 22 of the Pinion 2 corrected.
  • the withdrawal of the tooth heads can in production by subsequent Grinding after the generation of the uncorrected gearing or a DIN gearing or already in the generation of the gearing by a corresponding tool profile done.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft eine füllstücklose Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Füllstücklose Innenzahnradpumpen bzw. -motoren haben eine Verzahnung von Ritzel und Hohlrad, deren Zähne sowohl an dem gegenseitigen Eingriff in Zahnlücken als auch, etwa diametral gegenüber, an den einander gegenüber liegenden Zahnköpfen abdichtend in gegenseitigem Kontakt stehen, um dadurch einen Saugbereich von einem Druckbereich abzugrenzen. Da es in der Praxis auf Grund unvermeidbarer Fertigungstoleranzen sowie aufgrund der insbesondere bei höheren Drücken auftretenden elastischen Verformungen nicht möglich ist, den erwähnten Dichtkontakt insbesondere in dem Bereich der Verzahnungen zu erzielen, in welchem die Zahnköpfe aneinander anliegen sollen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um diesen Dichtkontakt bei allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
Hierzu ist bei einer bekannten Innenzahnradpumpe der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Hohlrad mit Radialspiel in einem Laufring aufgenommen ist und mit diesem zusammen umläuft. Die Umfangsfläche des Hohlrads weist Axialnuten auf, in denen Dichtelemente radial beweglich aufgenommen sind. Dadurch ist der Ringspalt zwischen dem Laufring und der Umfangsfläche des Hohlrads in gegeneinander abdichtbare Umfangsabschnitte unterteilt, die im Druckbereich mit einer von Druckflüssigkeit beaufschlagten Nut in Verbindung kommt. Dadurch ist in dem Ringspalt in einem oder mehreren Umfangsabschnitten ein Druckaufbau vorgesehen, der das Hohlrad in den Eingriff mit der Verzahnung des Ritzels drückt und damit die Zahnköpfe zur dichtenden Anlage aneinander hält (DE 44 21 255 C1).
Bei einer weiteren bekannten Innenzahnradmaschine, die ebenfalls zu der eingangs genannten Gattung zählt, ist der abdichtende Kontakt der Zahnköpfe von Ritzel und Hohlrad gegenüber dem Eingriffsbereich dadurch gewährleistet, dass das Hohlrad in einem quer zu seiner Achse bewegbaren, jedoch undrehbar in dem Gehäuse aufgenommenen Lagerring umlaufend angeordnet ist. Der Lagerring ist relativ zu dem Gehäuse um eine zu seiner Achse parallele Schwenkachse schwenkbar. Die Schwenkachse liegt so, dass der dem eingriffsfreien Hohlradbereich zugeordnete Ringabschnitt des Lagerrings durch die im Druckraum auf das Hohlrad wirkenden Druckkräfte zumindest annähernd radial zur Ritzelachse hin bewegt wird, wodurch die Zahnköpfe in dem eingriffsfreien Hohlradbereich in gegenseitigem Dichtkontakt gehalten werden (DE 196 51 683 A1).
In die Praxis umgesetzte Ausführungen dieser bekannten Innenzahnradpumpen weisen für Hohlrad und Ritzel jeweils eine Evolventenverzahnung auf, bei der die Zahnflanken als Evolventenkurven gestaltet sind und die Zahnköpfe eine von der Evolventenform abweichende Umfangsfläche, gewöhnlich eine Kreiszylinderfläche, haben. Bei dieser Verzahnungsart kommen im Saugraum, d.h. zwischen dem vollen Zahneingriff und dem eingriffsfreien Hohlradbereich, die Zähne von Ritzel und Hohlrad bereichsweise außer Kontakt und nähern sich erst kurz vor dem eingriffsfreien Bereich, in welchem die Zahnköpfe dichtend aneinander liegen sollen, wieder gegenseitig an. Hierbei können stoßartige Berührungen der Zahnkanten im Übergangsbereich zwischen der Zahnflanke und der Umfangsfläche der Zähne auftreten, durch welche die Dichtwirkung der aneinander anliegenden Umfangsflächen der Zahnköpfe beeinträchtigt wird und erhebliche Laufgeräusche entstehen können. Um diese Nachteile zu beheben, sind bei diesen bekannten Innenzahnradpumpen die Zahnköpfe gerundet, d.h. die Zahnkanten an dem Übergang zwischen Zahnflanke und Umfangsfläche zurück genommen. Ein durchgreifender Erfolg zur Verbesserung der Dichtwirkung, insbesondere bei hohen Drücken, ist dadurch aber noch nicht erzielt worden
Aus der US 4 813 853 A ist eine füllstücklose Innenzahnradpumpe mit einem Gehäuse und einem darin umlaufenden innenverzahnten Hohlrad und einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten, mit dem Hohlrad kämmenden außenverzahnten Ritzel bekannt geworden, bei welcher der Dichtkontakt im Bereich der Zahnflanken erfolgt. Die Zahnköpfe von Hohlrad und Ritzel sind derart asymmetrisch gestaltet, dass im Bereich des Zahnlückeneingriffs das Kontaktverhältnis auf der Antriebsseite der Zahnflanken kleiner ist als auf der Dichtseite der Zahnflanken. Diese Konstruktion ist nur bei geringen Drücken und hohen Durchsätzen sinnvoll einsetzbar. Die Dichtwirkung zwischen den Zähnen von Hohlrad und Ritzel ist unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenzahnradpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Dichtwirkung zwischen den Zahnköpfen verbessert und die Geräuschentwicklung herabgesetzt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Gestaltung der gattungsgemäßen Innenzahnradpumpe entsprechendend dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.
Dadurch, dass die Zahnköpfe entweder des Ritzels oder des Hohlrads oder beider Zahnräder eine asymmetrisch zurückgenommene Umfangsfläche haben, können die Zahnköpfe bei der gegenseitigen Annäherung im eingriffsfreien Hohlradbereich zunächst stoßfrei aufeinander treffen. Im weiteren Verlauf der gegenseitigen Anlage kommen die Zahnkopf-Umfangsflächen über den durch die Asymmetrie weniger zurück genommenen Teil davon in Kontakt. Dadurch tritt eine einwandfreie Abdichtung der Zahnköpfe aneinander ein. Die Rücknahmefläche setzt dabei an den sich bei der Annäherung und unmittelbar vor dem Aufeinandertreffen gegenüber liegenden Zahnflanken von Hohlrad und Ritzel an und ergibt dadurch ein glattes Auflaufen der Zahnköpfe aufeinander. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der näher dem Zahnfuß liegende Teil der asymmetrischen Umfangsfläche von dem Übergang zur Zahnflanke bis zu der Zahn-Mittellinie hin oder sogar in den Bereich der Umfangsfläche des Zahnkopfs hinein, der bezüglich des genannten Übergangs jenseits der Zahn-Mittellinie liegt. Damit bleibt annähernd die Hälfte der ursprünglichen, nicht erfindungsgemäß korrigierten Umfangs- oder Abrundungsfläche zum Zwecke der Abdichtung beibehalten.
Naturgemäß hängt das Ausmaß der Zahnkopf-Rücknahme von der Modellgröße ab. Sie beträgt deshalb zweckmäßigerweise, gemessen von dem Übergang zwischen der nicht korrigierten Umfangs- oder Abrundungsfläche und der Zahnflanke, das 0,02-0,1-fache des Verzahnungsmoduls m.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2
einen Axialschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3
einen zu Fig. 1 analogen Schnitt einer modifizierten Ausführungsform, und
Fig. 4
eine Darstellung des eingriffsfreien Hohlradbereichs beider vorstehender Ausführungsformen in stark vergrößertem Maßstab zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Zahnkopf-Rücknahme.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Innenzahnradpumpe 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, 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, d. h. der Abstand zwischen der Ritzelachse und der Hohlradachse, entspricht 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 E stützen sich mehrere der Zahnköpfe des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 (in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils 3 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 bewirkt werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen Hohlrad 3 und Ritzel 2 jeweils eine Evolventen-Verzahnung auf, d.h. die Zahnflanken haben eine Evolventenkontur. Die Zähnezahl des Hohlrads 3 unterscheidet sich 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 S der Innenzahnradpumpe gebildet. Unter der Trennlinie verringert sich der freie Zahnlückenraum wieder zunehmend, sodaß dadurch der Druckraum D gebildet ist. In Fig. 1 sind der Saugraum S und der Druckraum D in ihrer Projektion angedeutet; es versteht sich jedoch, daß der Saugraum S und der Druckraum D sich jeweils in Umfangsrichtung innerhalb der Verzahnung erstrecken.
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 17 des Lagerrings 4 aufgenommen. Die Axialnut 17 ist der Form des Lagerstifts 16 angepaßt und ebenfalls teilzylindrisch.
Der in die Axialnut 17 eingreifende Lagerstift 16 bildet 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 E und der Mitte des Druckraums D erstreckt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Schwenkachse in einem Winkelabstand von etwa 80° von dem Scheitelpunkt des eingriffsfreien Hohlradbereichs E. In diesem Scheitelpunkt stehen zwei Zähne von Ritzel und Hohlrad mit ihren Zahnköpfen weitgehend zueinander ausgerichtet aufeinander.
Die Wirkungsweise der Innenzahnradpumpe gemäß den Fig. 1 und 2 ist folgende:
Bei Drehung des Ritzels 2 in der gezeigten Drehrichtung wird Fördermedium durch einen nicht gezeigten Saugkanal in den Saugraum S zwischen den Verzahnungen des Ritzels 2 und des Hohlrads 3 eingefördert. Aus dem Druckraum D wird das Fördermedium mit erhöhtem Druck durch einen nicht gezeigten Druckkanal gedrückt. Der diesbezügliche Aufbau einer Innenzahnradpumpe ist hinreichend bekannt und bedarf daher hier keiner gesonderten Erläuterung.
Die im Druckraum D herrschenden Druckkräfte zwischen den miteinander kämmenden Verzahnungen wirken längs einer Resultierenden R so, daß das Hohlrad 3 sich von dem Ritzel 2 zu entfernen sucht, d. h. es besteht die Neigung, daß der aufgrund der Verzahnungsgeometrie vorhandene Kontakt zwischen den Zähnen von Ritzel 2 und Hohlrad 3, insbesondere der Dichtkontakt zwischen den Zahnköpfen in dem eingriffsfreien Hohlradbereich E, verloren geht. Die durch den Lagerstift 16 bzw. dessen Eingriff in die Axialnut 17 gebildete Schwenkachse des Lagerrings 4 liegt jedoch dem eingriffsfreien Hohlradbereich E näher als die Linie der Resultierenden R. Da die Resultierende R über das Hohlrad 3 auf den Lagerring 4 wirkt, entsteht somit ein Drehmoment um die Schwenkachse 16, 17 in Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn. Durch dieses Drehmoment wird der Lagerring 4 um die Schwenkachse 16, 17 geschwenkt, wodurch der dem eingriffsfreien Hohlradbereich E entsprechende Ringabschnitt annähernd radial bezüglich der Ritzelachse und zu dieser hin bewegt wird. Folglich werden in dem eingriffsfreien Hohlradbereich E die Zahnköpfe von Ritzel 2 und Hohlrad 3 mit einer der Größe der Resultierenden R proportionalen Kraft gegeneinander bewegt. Dadurch ist der Dichtkontakt in diesem Verzahnungsbereich druckproportional aufrecht erhalten.
Der Lagerring 4 weist an einer Stelle, die dem Scheitelpunkt des eingriffsfreien Hohlradbereichs E zugeordnet ist, eine weitere Axialnut 18 mit einem Rechteckquerschnitt an seinem Außenumfang auf. Dieser Axialnut 18 ist in dem Boden der Gehäusebohrung 15 eine Aufnahmebohrung 19 zugeordnet, in der eine Haarnadelfeder 20 gehalten ist. Die Haarnadelfeder 20 ragt in die Axialnut 18 und belastet den Lagerring 4 radial so, daß die Zähne des Hohlrads 3 in dem eingriffsfreien Hohlradbereich E mit ihren Zahnköpfen gegeneinander gedrückt werden. Diese Belastungsrichtung entspricht weitgehend der Bewegungsrichtung, die der Lagerring 4 infolge der Schwenkbewegung um die Schwenkachse 16, 17 ausführt. Die Kraft der Haarnadelfeder 20 kann relativ gering gehalten werden, da sie lediglich dazu dient, den notwendigen Dichtkontakt zwischen den Zahnköpfen in dem eingriffsfreien Hohlradbereich E beim Anlaufvorgang der Innenzahnradpumpe zu gewährleisten, d. h. zu einer Zeit, in der im Druckraum D noch kein Betriebsdruck aufgebaut ist und daher auch noch keine Druckkräfte wirken.
Die Lage und Richtung der Resultierenden R ist weitgehend vorherbestimmbar und entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 eingezeichneten. Der Druckaufbau in dem Druckraum D läßt sich in bekannter Weise durch Vorfüllschlitze an den Zähnen von Ritzel 2 und/oder Hohlrad 3 beeinflussen, so daß z. B. über die Zahnlücken des Druckraums D hinweg ein weitgehend gleicher Druck besteht. In diesem Fall steht die Resultierende R senkrecht auf der in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Linie, die den Scheitelpunkt des eingriffsfreien Hohlradbereichs E mit dem Ritzelzahn bei vollem Eingriff in eine Zahnlücke des Hohlrads verbindet.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß den Fig. 1, 2 im wesentlichen dadurch, dass das Hohlrad 3' in bekannter Weise an seinem Außenumfang in axialer Richtung zu einem Laufring 3" verbreitert ist, um die spezifische Lagerpressung in dem Lagerring 4' gering zu halten. Außerdem ist auf eine Andrückfeder 20 verzichtet. Bezüglich der axial verbreiterten Lauffläche des Hohlrads 3', die zu beiden Seiten über die Seitenflächen von Hohlrad und Ritzel übersteht und deren Querschnitt aus Fig.3 hervorgeht, jedoch für die vorliegende Erfindung keine Bedeutung hat, wird auf DE 198 15 421 A1 verwiesen.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht derjenigen der Ausführungsform gemäß den Fig. 1, 2.
In Fig. 4 ist als Ausschnitt der eingriffsfreie Hohlradbereich E von beiden vorstehenden Ausführungsformen vergrößert wiedergegeben. Gezeigt sind die Verzahnungen mit der nicht korrigierten Zahnform und - für das Hohlrad - mit der erfindungsgemäß korrigierten Zahnform. Die Zähne 22 und 33 von Ritzel 2 bzw. Hohlrad 3 befinden sich in einer Relativstellung, in der sie sich in der durch Pfeil angedeuteten Drehrichtung so weit aufeinander zu bewegt haben, dass ihre äußeren Umfangsflächen 23 bzw. 34 einander zumindest teilweise gegenüber liegen und aneinander anliegen. Die Umfangsflächen 23, 34 können unkorrigiert Teilzylinderflächen mit dem Kopfkreisdurchmesser der jeweiligen Verzahnung oder mit einem geringeren Durchmesser sein (siehe DIE ZAHNFORMEN DER ZAHNRÄDER H. Trier, Springer-Verlag 1954) und bilden mit der jeweiligen Evolventenflanke 24 bzw. 35 eine Übergangslinie 25 bzw. 36, die in der Praxis stets zu einem Übergangsbereich gerundet ist. Dies gilt bei nicht korrigiertem Zahnkopf für die in Drehrichtung vordere und hintere Zahnflanke der Zähne 22 und 33.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind gemäß Fig. 4 die Zähne 33 des Hohlrads 3 erfindungsgemäß korrigiert. D.h., bezüglich einer Zahn-Mittellinie 40, die hier zugleich eine Zahn-Symmetrieachse bzw. -Symmetrieebene darstellt, sind die Zähne 33 im Kopfbereich asymmetrisch zurückgenommen. Dadurch ist ausgehend von der nicht korrigierten Umfangsfläche 34 eine Rücknahmefläche 41 geschaffen, deren Übergangslinie 42 zu der Evolventenflanke 35 näher an dem Zahnfuß 44 liegt als der Übergang 36 desselben Zahns auf der gegenüber liegenden Seite. Zur Verdeutlichung der Rücknahme ist in Fig. 4 das Ausmaß der entfernten Materialmenge ausgehend von der nicht korrigierten Kontur der Verzahnung schraffiert übertrieben dargestellt. Im allgemeinen ist ein Rücknahmebetrag a zwischen 0,02m und 0,1 m (m = Verzahnungsmodul gemessen in mm) brauchbar. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass sich die Rücknahmefläche 41 bis zu einer Übergangslinie 45 in den Bereich der ursprünglichen Umfangsfläche 34 hinein erstrecken kann, der bezüglich der Zahnflanke 35 bereits jenseits der Mittellinie 40 liegt. Die Rücknahmefläche kann auch ganz bis zu der gegenüber liegenden Zahnflanke hin verlaufen, wobei die Übergangslinie 45 mit der Übergangslinie 36 zusammenfallen oder sogar in der anschließenden Zahnflanke liegen kann, oder auch kürzer als dargestellt sein, z.B. derart, daß etwa die Hälfte der vor der Korrektur für die Abdichtung zur Verfügung stehenden Umfangsfläche 34 beibehalten bleibt. Im ersteren Fall ist darauf zu achten, dass die Abweichung der Rücknahmefläche 41 von der nicht korrigierten Umfangsfläche 34 in dem jenseits der Mittellinie 40 befindlichen Abschnitt gering ist, um den Abdichtkontakt nicht zu beeinträchtigen.
Die Rücknahmefläche 41 hat in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen glatten stetigen Verlauf und kann in allen Fällen eine zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Fläche sein. Der Radius dieser Fläche kann grundsätzlich in weiten Grenzen gewählt werden, die nur von der Größe der Verzahnung und dadurch bestimmt sind, welche Erstreckung der Rücknahmefläche 41 zu der gegenüber liegenden Zahnflanke hin gewünscht ist. Dabei versteht es sich, dass auftretende Verschneidungen (Übergangslinien 42, 45) gerundet oder geglättet sind, um jegliche Kanten zu vermeiden.
In entsprechender Weise können alternativ oder zusätzlich die Zähne 22 des Ritzels 2 korrigiert sein. In diesem Fall liegt jedoch die der Übergangslinie 42 entsprechende Übergangslinie von der Rücknahmefläche zur Evolventenflanke 24 auf den in Fig. 4 rechts gezeigten Evolventenflanken.
Durch die beschriebene Korrektur der Zähne 33 können bei dem Zueinanderlaufen der Zähne 22 und 33 die Umfangsflächen 23, genauer deren Übergangskanten 25, glatt und stoßfrei auf die Rücknahmeflächen 41 auflaufen und letztlich an den für die Abdichtung der Zahnköpfe sorgenden verbliebenen Teil der Umfangsfläche 34 in der vorstehend geschilderten Weise angepreßt werden. Allgemein ist die erfindungsgemäße Rücknahme der Zahnköpfe und deren Funktion jedoch unabhängig von der Art der Anpressung der Zahnköpfe aneinander.
Die Rücknahme der Zahnköpfe kann in der Fertigung durch nachträgliches Schleifen nach der Erzeugung der nicht korrigierten Verzahnung oder einer DIN-Verzahnung oder schon bei der Erzeugung der Verzahnung durch ein entsprechendes Werkzeugprofil erfolgen.
Im Rahmen der Erfindung kann von den vorstehenden Ausführungsbeispielen abgewichen werden. So kann anstelle der Evolventenverzahnung eine Zykloidenverzahnung an den Zahnrädern vorgesehen sein. Weiterhin kann die Innenzahnradpumpe, insbesondere bei höheren Betriebsdrücken, in bekannter Weise mit axialen Druckplatten ausgestattet sein.

Claims (6)

  1. Füllstücklose Innenzahlradpumpe mit einem Gehäuse (1), einem in dem Gehäuse umlaufenden innenverzahnten Hohlrad (3) und einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten, mit dem Hohlrad kämmenden außenverzahnten Ritzel (2), dessen Zähne durch einen vollen Eingriff in Zahnlücken des Hohlrads, einerseits, und einen Dichtkontakt mit den Zahnköpfen des Hohlrads in einem dem Zahnlückeneingriff annähernd diametral gegenüberliegenden eingriffsfreien Hohlradbereich (E), andererseits, einen Saugraum (S) und einen Druckraum (D) der Verzahnung definieren, wobei die Verzahnung von Hohlrad und Ritzel eine Evolventen- oder Zykloidenverzahnung ist und die Zahnköpfe eine gerundete Umfangsfläche haben,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gerundete Umfangsfläche der Zahnköpfe von Hohlrad (3, 3') und/oder Ritzel (2) bezüglich einer Mittellinie (40) jedes Zahns (22, 33) asymmetrisch ist derart, dass der Übergang (42) zwischen der Zahnflanke (24, 35) und der Umfangsfläche bei dem Hohlrad auf der in Drehrichtung hinteren Zahnflanke (35) und bei dem Ritzel (2) auf der in Drehrichtung vorderen Zahnflanke (24) sich näher dem Zahnfuß befindet als auf der jeweils gegenüber liegenden Zahnflanke, wobei sich die asymmetrisch gerundete Umfangsfläche durchgehend zwischen den Zahnflanken jedes Zahns (22, 33) erstreckt.
  2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umfangsfläche aus einer Rücknahmefläche (41) und einer nicht korrigierten Umfangsfläche (34) zusammengesetzt.
  3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (42) zwischen der Rücknahmefläche (41) und der nicht korrigierten Umfangsfläche (34) in der Nähe der Zahn-Mittellinie (40) liegt.
  4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücknahmefläche (41) und die nicht korrigierte Umfangsfläche (34) jeweils Kreiszylinderflachen sind.
  5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche eine Kreiszylinderfläche ist.
  6. Innenradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß (a) der Rücknahme des Zahnkopfes (in mm), gemessen von dem Übergang (36) zwischen der nicht korrigierten Umfangsfläche (34) und der Zahnflanke (35), 0,02m-0,1m beträgt (m=Verzahnungsmodul).
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