ES2236374T3 - Maquina de engranaje interno con holgura de dientes. - Google Patents

Abstract

Máquina de anillo dentado del tipo de construcción de desplazamiento positivo, bomba o motor, que comprende una carcasa (3) que contiene una cámara de ruedas dentadas (4) que presenta al menos un orificio de entrada (10) y al menos un orificio de salida (11) para un fluido de trabajo, una rueda dentada interior (1) alojada en la cámara de ruedas dentadas (4), que es giratoria alrededor de un eje de giro (D1) y presenta un dentado exterior (1a), una rueda dentada (2) que presenta un eje de círculo primitivo de paso (D2) excéntrico respecto al eje de giro (D1) de la rueda dentada interior (1) y un dentado interior (2i) alrededor del eje de círculo primitivo de paso (D2), que tiene al menos un diente más que el dentado exterior (1a) y que está engranado con el dentado exterior (1a), para formar durante un movimiento de giro que realiza una de las ruedas dentadas (1, 2) respecto a la otra, unas celdas de transporte (7) que se expanden y se comprimen llevando el fluido de trabajo del al menos unorificio de entrada (10) al menos un orificio de salida (11), presentando las cabezas de diente o los pies de diente de al menos uno de los dos dentados (1a, 2i) un perfil derivado de una cicloide, que se puede generar mediante la rodadura de un círculo primitivo en un círculo fijo, y presentando los dos dentados engranados (1a, 2i) una holgura de rodadura radial de dientes y tangencial (PR, Pr), caracterizada porque, en el punto del engrane de dientes más profundo, la holgura de rodadura tangencial de dientes (Pr) es menor que la holgura de rodadura radial de dientes (PR), y el perfil de las cabezas de diente o de los pies de diente de al menos uno de los dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice en el caso de las cabezas de diente, o se incrementa o se reduce constantemente en el caso de los pies de diente.

Description

Máquina de engranaje interno con holgura de dientes.

La invención se refiere a la holgura de rodadura de dientes de juegos de rodadura de ruedas dentadas de bombas de anillo dentado y motores de anillo dentado del tipo de construcción de desplazamiento positivo.

Las bombas de anillo dentado comprimen un fluido de trabajo transportándolo de esta manera desde un lado de baja presión hasta un lado de alta presión, mientras que los motores de anillos dentados son accionados por un fluido de trabajo sometido a presión, que se alimenta por un lado de alta presión y se evacua por un lado de baja presión del motor de anillo dentado. Ambos tipos de una máquina de anillo dentado poseen un juego de rodadura de ruedas dentadas que presenta una rueda dentada recta interior con un dentado exterior y una rueda dentada recta exterior con un dentado interior. El dentado interior presenta, generalmente, un diente más que el dentado exterior. Los dientes de los dos dentados están engranados. Durante un giro relativo de las dos ruedas dentadas, entre los dientes de la rueda interior y los dientes de la rueda exterior se obtienen unas celdas de fluido que crecen y se reducen y que conducen el fluido, en caso de un funcionamiento como bomba, desde el lado de baja presión hasta el lado de alta presión, y en caso de un funcionamiento como motor, desde un lado de alta presión hasta un lado de baja presión de la máquina de anillo dentado.

Para este tipo de juegos de rodadura de ruedas dentadas se ha acreditado configurar las cabezas de diente de la rueda interior y los pies de diente de la rueda exterior como epicicloides y configurar los pies de diente de la rueda interior y las cabezas de diente de la rueda exterior como hipocicloides. Las epicicloides quedan formadas por la rodadura de un pequeño círculo primitivo que puede ser idéntico, aunque no obligatoriamente, en la rueda dentada y la rueda exterior, en el círculo primitivo de paso de la rueda interior o de la rueda exterior. Las hipocicloides quedan formadas correspondientemente, siendo aplicable también en este caso que los pequeños círculos primitivos de manera ventajosa deberían, aunque no tienen que, ser idénticos en la rueda interior y la rueda exterior.

Según el número de revoluciones y el nivel de presión del fluido de trabajo, la holgura de rodadura de las dos ruedas dentadas debería ser distinta. En caso de un número de revoluciones relativo muy elevado de las ruedas dentadas, es deseable una gran holgura de dientes debido a la capacidad de fricción y las diferencias de temperatura de las dos ruedas dentadas. En caso de un bajo número de revoluciones relativo y con una presión de trabajo normalmente alta en el lado de alta presión, resultan deseables pequeñas holguras de dientes para mantener reducidas las pérdidas volumétricas (pérdidas por fugas). Sin embargo, existen también otras magnitudes de influencia que se han de tener en cuenta para el dimensionamiento de las holguras de dientes. Estas otras magnitudes de influencia son, en particular, la falta de redondez inevitable de los dentados debido a que la fabricación nunca es perfecta, la precisión del alojamiento giratorio de una de las ruedas dentadas o de las dos ruedas dentadas y la desviación de una excentricidad real de las ruedas dentadas de una excentricidad tomada como base para el cálculo de los dentados. Por excentricidad se entiende, en este contexto, como es habitual, la distancia de los ejes de círculo primitivo de paso de las ruedas
dentadas.

El documento DE4200883 resuelve el problema de la holgura radial de dientes de tal forma que las epicicloides o las hipocicloides o ambas en combinación están aplanadas en cierta medida hacia sus círculos primitivos de paso. Para obtener el aplanamiento, para las cicloides correspondientes, un círculo primitivo más pequeño se hace rodar en un círculo fijo grande, siendo descrito el perfil del dentado, sin embargo, no por un punto en el contorno del círculo primitivo pequeño, sino por un punto que es desplazado por el contorno del círculo primitivo pequeño hacia su punto central. Las cicloides del dentado obtenidas de esta forma se unen entre sí mediante piezas rectas. La holgura de rodadura tangencial de dientes, necesaria en el punto del engrane de diente más profundo, es decir la holgura de flancos de dientes, se consigue mediante una retirada equidistante del contorno, obtenido por la rodadura de los círculos primitivos, de al menos uno de los dentados. En este tipo conocido de dentado, sin embargo, el cálculo del punto en la transición de las epicicloides a las hipocicloides resulta complicado. Además, se producen ruidos mecánicos por puntos inconstantes.

El documento EP1016784A recomienda construir las cicloides del rotor interior y del rotor exterior mediante la rodadura de cuatro pequeños círculos primitivos con distintos radios respectivamente. Esta medida permite ajustar una holgura de rodadura radial de dientes evitando puntos inconstantes, pero, según la norma de generación de las epicicloides y las hipocicloides, a cambio hay que tolerar una holgura de rodadura tangencial de dientes superior a la holgura de rodadura radial de dientes. En la zona del engrane de dientes más profundo, por tanto, la hendidura formada entre los dentados se ensancha desde el vértice de la cabeza de diente engranada hasta los flancos del diente correspondiente. El dentado resulta problemático. Una holgura demasiado grande de los flancos de dientes en el sentido circundante conduce, en la zona del círculo primitivo de paso, a un martilleo de los dientes en el sentido circundante, debido a que fuerzas hidráulicas y dinámicas provocan un cambio de posición de flancos. Si la holgura de rodadura tangencial de dientes es demasiado grande, la película de líquido entre los flancos de dientes de rodadura deslizante es demasiado gruesa y, por tanto, la amortiguación del golpe provocado por el cambio de posición de flancos es demasiado pequeña. Un martilleo de los dientes unos sobre los otros es inevitable, especialmente en caso de altos números de revoluciones, de una baja viscosidad del fluido de trabajo y de grandes diámetros del juego de rodadura. Además, el aumento de la holgura de dientes hacia los flancos es contraproducente para el grado de eficacia volumétrico de la máquina de anillo dentado.

La invención tiene el objetivo de configurar dentados engranados de un juego de ruedas dentadas del eje interior de una máquina de anillo dentado de tal forma que mejore el grado de eficacia volumétrica y que se reduzca la obtención de ruidos del juego de rodadura de ruedas dentadas. Al mismo tiempo, sin embargo, los dentados deben basarse en una norma de generación matemática sencilla.

Una máquina de anillo dentado, como aquella a la que se refiere la invención, presenta una carcasa con una cámara de ruedas dentadas en la que desembocan una entrada y una salida para un fluido de trabajo. El fluido de trabajo es, preferentemente, un líquido, especialmente un aceite lubricante o un líquido hidráulico. Además, la máquina de anillo dentado comprende un juego de ruedas dentadas compuesto de al menos una rueda dentada interior de dentado exterior y una rueda dentada exterior de dentado interior, cuyos dientes engranan entre sí. Si las dos ruedas dentadas giran respecto a la carcasa, el juego de ruedas dentadas queda alojado en la cámara de ruedas dentadas. Si una de las ruedas dentadas es un estator, preferentemente, forma parte de la cámara de ruedas dentadas. Las al menos dos ruedas dentadas presentan ejes de círculo primitivo de paso excéntricos entre sí. El dentado interior de la rueda dentada exterior presenta al menos un diente más que el dentado exterior de la rueda dentada interior; preferentemente presenta exactamente un diente más. En el caso de un accionamiento de giro de una de las ruedas dentadas, los dentados engranados forman celdas de transporte que se expanden y se comprimen, es decir, que crecen y se reducen, conduciendo el fluido de trabajo de la entrada a la salida.

Las al menos dos ruedas dentadas del juego de ruedas dentadas giran, en la mayoría de los casos de aplicación, alrededor de su propio eje de círculo primitivo de paso, formando la carcasa, habitualmente, un soporte giratorio para una de las ruedas dentadas, estando unida la otra de forma no giratoria con un elemento de accionamiento de giro o de derivación. En cuanto a la carcasa, sin embargo, no es necesario que ambas de las al menos dos ruedas dentadas roten alrededor de sus ejes de giro. Una rueda dentada exterior parada respecto a la carcasa, un llamado estator exterior, se conoce especialmente en las llamadas máquinas de órbita, cuyo nombre se deriva de que la rueda dentada interior realiza en el estado exterior, parada respecto a la carcasa, dos movimientos de giro superpuestos, a saber, un movimiento de órbita circular alrededor de un eje de giro fijo a la carcasa y un movimiento de giro alrededor del propio eje de círculo primitivo de paso.

En lo que se refiere a la forma de diente de al menos uno de los dentados engranados, sus cabezas o sus pies de diente o sus cabezas y sus pies de diente en combinación se derivan de cicloides, es decir que el contorno correspondiente de la cabeza de diente o del pie de diente puede realizarse mediante la rodadura de un círculo primitivo en un círculo fijo. El círculo fijo es concéntrico respecto al eje de círculo primitivo de paso del dentado correspondiente. Cuando en lo sucesivo se habla de cicloides derivadas, han de entenderse cicloides que se pueden obtener por la rodadura de un círculo primitivo con un radio variable en un círculo fijo. Los dentados engranados entre sí presentan durante la marcha una holgura de rodadura radial de dientes y tangencial. La holgura radial de dientes se entiende como distancia del círculo de cabeza de un dentado respecto al círculo de pie del otro dentado, si los dentados presentan la excentricidad entre sí en la que se basa su fabricación. La holgura tangencial de dientes es, bajo la misma condición, la holgura de los flancos traseros de los dientes, es decir, la holgura de dientes en el sentido circundante, medida en el círculo primitivo de paso de una de sus ruedas dentadas en el punto del engrane más profundo de los dientes.

La invención se refiere a la definición anterior de las holguras de rodadura de dientes. La medición práctica, sin embargo, se realiza convenientemente en una máquina de medición, de tal forma que las ruedas dentadas del juego de ruedas dentadas se miden individualmente según su círculo de cabeza y de pie, calculando a partir de los datos obtenidos las holguras de rodadura de dientes.

Un procedimiento de medición especialmente simple que también resulta adecuado para la medición práctica, consiste en que la holgura radial P_{R} de dientes se mide como distancia entre las cabezas de diente opuestos en el punto del menor engrane de dientes, cuando las ruedas dentadas están desmontadas y se comprimen radialmente unas contra otras con sus dos dentados en el punto del engrane de dientes más profundo. Si en este estado los dos dentados se comprimen uno contra otro de manera exacta sólo radialmente, en el punto del engrane de dientes más profundo, a ambos lados del vértice de la cabeza del diente engranado, en el sentido circundante, queda una holgura de flancos, respectivamente, entre los dos dentados. La suma de estas holguras de flancos a ambos lados en el círculo primitivo de paso de una de las ruedas dentadas representa en una primera aproximación la holgura tangencial de dientes. Por la compresión real de los dentados, uno contra el otro, una holgura radial de dientes en el punto del menor engrane de dientes se puede determinar muy fácilmente, también en una primera aproximación, insertando un calibre entre las cabezas de diente opuestas de los dentados.

A las formas prácticas de la medición de la holgura de dientes, sin embargo, se hace referencia sólo de forma complementaria, ya que las dos holguras de rodadura de dientes, como ya se ha mencionado anteriormente, se refieren a las circunstancias tomadas como base para la fabricación, como en particular una excentricidad exacta. Cuanto más exacta sea la fabricación de las ruedas dentadas y el procedimiento de medición para las holguras de rodadura de dientes, tanto más las holguras de dientes determinadas por la medición práctica se aproximarán a las holguras matemáticas de rodadura de dientes en el sentido de la invención.

Según la invención, los dentados rectos engranados se realizan de tal forma que la holgura tangencial de rodadura de dientes sea menor que la holgura radial de rodadura de dientes. Según la norma de generación según la invención de al menos uno de los dentados, el perfil de las cabezas de diente o de los pies de diente de dicho dentado queda formado por la curva de lugar o desde la curva de lugar de un punto en el contorno de un pequeño círculo primitivo, cuyo radio se reduce de forma continua desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice para la realización del perfil de cabeza de diente o aumenta de forma continua para la realización del perfil del pie de diente. Asimismo, resulta ventajoso un perfil de pie de diente formado por la curva de lugar o desde la curva de lugar de un punto en el contorno de un pequeño círculo primitivo, cuyo radio se reduzca de forma continua desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de cada pie de diente. Un perfil de pie de diente de este tipo, aplanado de la manera según la invención hacia el círculo primitivo de paso de la rueda dentada correspondiente, por una parte, resulta fácil de fabricar matemáticamente y, por consiguiente, también prácticamente, pudiendo servir especialmente para mejorar el apoyo de las ruedas dentadas entre sí, así como para reducir un volumen muerto hacia una cabeza de diente aplanada, engranada. En combinación con el aplanamiento de los pies de diente, una cabeza de diente aplanada de este tipo, puede ser, especialmente, una cabeza de diente según la invención, o una cabeza de diente aplanada según otra norma de generación.

Preferentemente, el radio del círculo primitivo correspondiente cambia continuamente desde ambos puntos de pie de cada cabeza de diente o pie de diente en el círculo primitivo de paso del dentado. La curva de lugar fabricada o que se puede fabricar según esta norma puede formar el perfil correspondiente. Sin embargo, el perfil puede basarse también simplemente a una curva de lugar de este tipo, por ejemplo, estando desplazado de forma equidistante detrás de la curva de lugar correspondiente. La desviación del perfil de la curva de lugar fabricada según la norma de generación, sin embargo, es como máximo tan grande que sea posible ajustar la holgura de rodadura de dientes pequeña según la invención.

Entonces, el círculo primitivo puede ser un círculo primitivo pequeño que no encierre el círculo fijo mayor y que ruede por fuera en el círculo fijo. Sin embargo, el círculo primitivo también puede ser un círculo primitivo grande que ruede por fuera en el círculo fijo, pero que encierre el círculo fijo más pequeño en este caso. Matemáticamente, se trata de un movimiento de manivela de dos manivelas en el plano del círculo primitivo de paso del dentado a generar. Las dos manivelas están unidas entre sí en una articulación giratoria. Una de las dos manivelas rota alrededor de un punto de giro fijo en el eje del círculo primitivo de paso, mientras que la manivela exterior de las dos, visto desde el punto de giro fijo, rota alrededor del punto de giro de la articulación giratoria común. Las velocidades angulares de las dos manivelas son diferentes, pero constantes respectivamente. Durante la rodadura de un círculo primitivo pequeño no envolvente, en un círculo fijo grande, la manivela interior que rota alrededor del punto de giro fijo es más larga que la manivela exterior que rota alrededor del punto de giro de la articulación giratoria común. En el caso de la rodadura de un círculo primitivo grande envolvente, en un círculo fijo pequeño, la manivela interior es más pequeña que la manivela exterior. El que mediante los dos movimientos de rodadura, es decir mediante las dos condiciones de manivela, puede generarse el mismo dentado, lo ha descrito por ejemplo O. Baier en "Drehkolben- und Kreiskolbenmaschinen als Verbrennungsmotoren", VDI Berichte Nº 45, 1960. En ello se basa también la invención, de modo que no se define si el círculo primitivo es el menor o el mayor de los dos círculos. Además, por la definición del perfil de cabeza de diente y/o del perfil del pie de diente como curva de lugar de un punto en el contorno de un círculo primitivo, la invención no se limita a que para generar el perfil correspondiente se modifique realmente el radio del círculo primitivo correspondiente. Si la misma curva de lugar se puede generar también por la rodadura de un círculo primitivo con un radio constante en un círculo concéntrico respecto al eje del círculo primitivo de paso, con un radio que varía constantemente o mediante otra norma, se entenderá que forma parte de la invención también un perfil obtenido según una norma de generación de este tipo.

Una pequeña holgura tangencial de dientes, por una parte, conduce a un pequeño trayecto de impulso de golpe entre los flancos de diente de los dos dentados y, por otra parte, a una película de fluido más fina entre los flancos de diente, que establece mayores presiones "squeeze" evitando de esta manera mejor el contacto de los flancos de diente que en los dentados conocidos.

Es fácil comprender que la invención proporciona una posibilidad sencilla de tener en cuenta los requisitos de holgura de dientes, específicos en cada caso de aplicación. Se obtiene una amplia libertad en el diseño de la configuración de los dientes. No sólo es posible predeterminar la holgura de rodadura de dientes en los puntos de engrane más importantes de los dientes, sino que, al mismo tiempo, se pueden considerar también los requisitos específicos de la técnica de fabricación como, por ejemplo, la deformación térmica, la deformación durante el calibrado de piezas sinterizadas o las deformaciones de las herramientas de brochar o de sinterizar durante el brochado o el prensado de las ruedas dentadas en bruto. Si la máquina de anillo dentado según la invención se hace trabajar con presiones de trabajo muy elevadas que pueden llegar hasta varios 100 bares, hay que contar con deformaciones elásticas de las ruedas dentadas, en cuyo caso se precisan también correcciones de la forma de diente seleccionada. Este tipo de correcciones no son posibles en los dentados cicloidales clásicos originados con la ayuda de círculos primitivos y círculos fijos, respectivamente con radios constantes. La modificación sistemática de cicloides, propuesta por la invención, combina la ventaja de una norma de generación sencilla con la libertad obtenida en cuanto a la variación de la holgura de rodadura de dientes, adaptada al caso de aplicación correspondiente.

La invención resulta ventajosa también con vistas a la fabricación de las ruedas dentadas, porque las tolerancias de fabricación, medidas a lo largo del grosor de dientes, es decir en el sentido circundante, pueden ser mucho menores que las tolerancias de fabricación medidas a lo largo del diámetro de las ruedas dentadas, es decir en la dirección radial. Esto se debe a errores en la marcha redonda y a la deformación ovalada de las ruedas dentadas. Particularmente en las bombas de anillo dentado, cuya rueda dentada interior está montada directamente en un cigüeñal de un motor de émbolo, que como se sabe realiza un fuerte movimiento radial en sus cojinetes principales, resulta ventajosa una mayor holgura de rodadura radial de dientes de las ruedas dentadas engranadas. Este caso de montaje se obtiene, habitualmente, en las bombas de aceite lubricante para motores de combustión interna de vehículos, lo cual constituye un uso preferible de una bomba de anillo dentado según la invención.

El cálculo de los puntos de curva de la curva de lugar según la invención es muy sencillo matemáticamente con un parámetro de rodadura. Como parámetro de rodadura se elige, preferentemente, el ángulo de centraje \chi entre el eje X y un radio vector, a saber, la manivela interior. El eje X y dicho radio vector se encuentran en el punto central del círculo primitivo de paso de la rueda dentada en cuestión, es decir en su eje de círculo primitivo de paso. Con los procedimientos habituales de cálculo incremental resulta muy sencillo el cálculo paso por paso en pasos incrementales del parámetro de rodadura. Tampoco se obtienen puntos inconstantes en la transición de las cabezas de diente a los pies de dientes. Así, una cabeza de diente del dentado exterior, obtenida según la invención, se convierte tangencialmente en un pie de diente, por ejemplo hipocicloide, o en un pie de diente obtenido también según la invención. Lo mismo rige evidentemente también para un pie de diente, obtenido según la invención, del dentado exterior, que en este caso se convierte tangencialmente en una cabeza de diente, por ejemplo epicicloidal o en una cabeza obtenida también según la invención, del dentado exterior. Si el dentado formado según la invención es el dentado interior, esto es válido de forma análoga para los pies de diente, por ejemplo, epicloidales o derivados de epicicloides según la invención, y las cabezas de diente, por ejemplo, epicicloidales o derivadas de epicicloides según la invención.

Por lo tanto, para el radio variable del círculo primitivo para las cabezas de diente y/o los pies de diente, no es válido r = constante, sino r = r(\chi). Si en el caso de la obtención de las cabezas de diente según la invención, por r_{0} se designa el mayor radio del círculo primitivo y, en el caso de la obtención de los pies de diente según la invención, por r_{0} se designa el menor radio del círculo primitivo, entonces es válido r(\chi) = r_{0} \pm \Delta r(\chi), siendo r(\chi) = r_{0} en el punto más extremo del flanco de cabeza o de pie de diente y \Delta r (\chi) constante, preferentemente diferenciable de forma constante.

La función según la que cambia el radio del círculo primitivo según la invención, se puede seleccionar según los criterios de la idoneidad. El radio del círculo primitivo puede cambiar especialmente según una función lineal o según una función al menos de segundo orden, preferentemente una función de sección cónica como, por ejemplo, una función de parábola o un polinomio. Resultan especialmente preferibles las funciones senoidales y cosenoidales, particularmente por su facilidad. La alteración del círculo primitivo puede predeterminarse también sobre la base de los valores empíricos en puntos de apoyo y aproximarse con la ayuda de una función de interpolación sobre los puntos de apoyo. Una función de interpolación obtenida de esta manera se denomina, en el sentido de la invención, función empírica.

De forma especialmente preferible, el radio del círculo primitivo se modifica partiendo de un valor constante r_{0} \neq 0, según una función \Deltar (\chi) que presenta a ambos lados del vértice de la cabeza de diente o del pie de diente, obtenido según la invención, en el punto inicial en \chi = 0 y en el punto final en \chi = 2\chis, el paso cero, designando \chis el ángulo de centraje del vértice.

La modificación del radio del círculo primitivo es, preferentemente, igual a ambos lados del vértice de cada una de las cabezas de diente o de cada uno de los pies de diente, de forma que las cabezas de diente y/o los pies de diente, obtenidos según la invención, presenten a ambos lados de su vértice un perfil simétrico.

Para generar el perfil de cabeza de diente y/o el perfil de pie de diente según la invención se pueden encadenar también varias funciones, preferentemente del grupo de las que se han mencionado, siempre que estas funciones se conviertan una en la otra, preferentemente, de forma diferenciable constantemente y, por tanto, de forma tangencial. La modificación del radio debería ser monótona, lo que quiere decir, por ejemplo, para generar el perfil de cabeza de diente, que el radio debería crecer de forma monótona durante la rodadura desde el vértice de la cabeza de diente hasta los dos flancos. La modificación del radio tampoco tiene que obtenerse de forma continua durante todo el procedimiento de rodadura, aunque resulta ventajosa una modificación continua. Así, el radio puede ser constante por tamos, especialmente en la zona de los flancos de diente, para reducirse hacia el vértice, por ejemplo de una cabeza de diente, siendo la función del radio, sin embargo, constante en todas partes en cada cabeza de diente o pie de diente.

El contradentado del dentado obtenido según la invención se obtiene,preferentemente, también según la invención, es decir que, preferentemente, presenta también cabezas de diente y/o pies de diente obtenidos según la invención. Sin embargo, el contradentado puede ser también, por ejemplo, un puro dentado epicicloidal e hipocicloidal, es decir, que puede presentar cabezas de diente y pies de diente que sean, preferentemente, epicicloides exactas o prolongadas o reducidas y, preferentemente, hipocicloides exactas o prolongadas o reducidas. Así, especialmente las cabezas de diente del dentado exterior y las cabezas de diente del dentado interior pueden obtenerse respectivamente según la invención, mientras que los pies de diente del dentado exterior sean hipocicloides y los pies de diente del dentado interior sean epicicloides. El contradentado, sin embargo, no tiene que componerse inevitablemente de epicicloides e hipocicloides, pudiendo estar formado, por ejemplo, también según la ley de dentado. Resulta preferible, sin embargo, que los dos dentados presenten sólo cabezas de diente y pies de diente cicloidales o derivados de cicloides según la invención, debiendo ser posibles formas mixtas tal como se ha descrito y según las reivindicaciones.

Si en el al menos un dentado obtenido según la invención, o bien, sólo las cabezas de diente, o bien, sólo los pies de diente están derivados de una cicloide de la manera según la invención, resulta preferible generar las cabezas de diente según la invención, aunque también resulta ventajoso generar sólo los pies de diente según la invención. Mediante el aplanamiento de las cabezas de diente según la invención, se consigue la holgura de rodadura radial de dientes necesaria en la zona del menor engrane de dientes y, al mismo tiempo, espacio para el fluido de compresión en la zona del engrane de dientes más profundo. Si sólo los pies de dientes se generan según la invención mediante el aumento del círculo primitivo, se crea al menos todavía espacio para el fluido de compresión en la zona del engrane de dientes más profundo, mientras que la holgura de rodadura radial de dientes necesaria en la zona del menor engrane de dientes puede conseguirse mediante otras medidas, dado el caso conocidas.

Para generar la holgura radial de rodadura de dientes, normalmente, basta con que sólo un radio de círculo primitivo de uno de los dos dentados sea modificado constantemente durante la rodadura sobre el círculo fijo correspondiente para la formación del perfil de cabeza de diente. Sin embargo, si para reducir espacios perjudiciales y para un guiado radial óptimo de las ruedas dentadas, una respecto a la otra, las cabezas de diente y los pies de diente del contradentado han de adaptarse de la forma más exacta posible al dentado según la invención, es posible sin problemas obtener también el contradentado según la invención. Así, para un apoyo radial de los rotores uno respecto al otro puede ser ventajoso "acercar" los pies de diente del contradentado radialmente más a las cabezas de diente formadas según la invención, de tal forma que, de la manera más ventajosa, se realicen también según la invención, pero al igual que las cabezas de dientes, mediante la reducción de su radio de círculo primitivo hacia el vértice de cada pie de
diente.

La holgura tangencial de rodadura de dientes debería situarse entre 20 y 60% de la holgura de rodadura radial de dientes, refiriéndose este dato a su vez a las holguras matemáticas de rodadura de dientes, suponiendo una excentricidad exacta. Resulta especialmente preferible que la holgura tangencial de rodadura de dientes sea aproximadamente la mitad de la holgura radial de dientes.

En el caso de holguras de rodadura de dientes muy pequeñas, a medida que aumenta el número de revoluciones relativo entre las ruedas dentadas engranadas, en el punto del engrane de dientes más profundo pueden obtenerse las llamadas presiones de compresión de desplazamiento que pueden provocar fuertes ruidos y un elevado desgaste de las ruedas dentadas. Para evitarlo, también en la máquina de anillo dentado formada según la invención, en los entredientes de una o dado el caso de dos ruedas dentadas pueden estar previstas escotaduras, preferentemente en forma de ranuras axiales estrechas que estén comunicadas especialmente con la salida, de forma que sea posible reducir grandes crestas de presión de compresión sin perturbar las relaciones de engrane y de holgura de rodadura de dientes.

Para conseguir unas variaciones lo más reducidas posibles del volumen de transporte instantáneo de la bomba de anillo dentado, la extensión circundante, medida en el círculo parcial o círculo primitivo de paso correspondiente, de los entredientes y los dientes de las ruedas dentadas debería estar realizada según la reivindicación 12 o según la reivindicación 13.

La holgura tangencial de rodadura de dientes se puede conseguir de manera ventajosa mediante una retirada equidistante de uno de los dos dentados, después de haber obtenido los dos dentados según la norma de generación matemática que genera la curva de lugar, con una holgura de rodadura tangencial de dientes de cero. Sin embargo, las holguras de rodadura de dientes radial y tangencial se pueden obtener también de manera ventajosa mediante la sola variación del radio del círculo primitivo sólo para las cabezas de diente de uno de los dentados. Si en el contradentado se trata de un dentado cicloidal, la holgura de rodadura tangencial de dientes se puede conseguir de tal forma que el círculo primitivo de los pies de diente del contradentado, en comparación con un radio de círculo primitivo con una holgura tangencial de cero, se elija en la mitad de holgura de rodadura tangencial de dientes mayor, mientras que el radio del círculo primitivo de las cabezas de diente del contradentado se elija sólo en la mitad de la holgura de rodadura tangencial de dientes menor que un radio de círculo primitivo con holgura tangencial de cero. La extensión de los entredientes del contradentado, medida en el círculo primitivo, es entonces en la holgura tangencial de dientes mayor y el grosor de las cabezas de diente del contradentado, medido en el círculo primitivo, es en la holgura tangencial de dientes menor que en un contradentado, cuyos entredientes y cabezas de diente en el círculo primitivo de paso tengan respectivamente la misma extensión y el mismo grosor que el dentado según la invención. Evidentemente, a la inversa, de la misma manera es posible generar el contradentado cicloidal con la medida nominal y el dentado según la invención con el ajuste de la holgura tangencial de dientes deseada. Dado el caso, la holgura tangencial de dientes puede realizarse mediante una variación de un radio de círculo primitivo en combinación con una retirada equidistante de uno de los dentados o, dado el caso, incluso de ambos dentados.

Para completar, cabe mencionar que la norma de generación según la invención se puede aplicar de manera ventajosa también en los llamados dentados Gerotor. En éstos, en la rueda dentada exterior está prevista una forma exactamente circular de la cabeza de diente, con un radio constante del flanco de diente. Dicho radio constante del flanco de diente está condicionado históricamente, porque una forma en forma de cilindro circular resulta especialmente sencilla de dominar con la técnica de fabricación. Si las cabezas de diente de la rueda dentada exterior están formadas por rodillos alojados de forma giratoria en la rueda dentada, el radio constante incluso es obligatorio. El contradentado engranado con las cabezas de diente circulares, es decir, el dentado exterior de la rueda dentada interior queda formado según la invención. Sin embargo, no se trata de la variación de un círculo primitivo que rueda sobre un círculo fijo. Más bien, en el proceso de generador, denominado también proceso de figura envolvente, el radio del arco circular del dentado Gerotor varía. Sin embargo, con la variación no se persigue el objetivo de evitar perturbaciones de engrane de los dentados. Es que existe el problema de que por el contacto de flancos al lado de los puntos del engrane más profundo y del menor engrane de dientes, la distancia entre las cabezas opuestas de los dos dentados aumente de manera desventajosa en el punto del menor engrane de dientes, con el resultado de una disminución del grado de eficacia volumétrico.

La variación de los arcos circulares del dentado Gerotor, a saber del dentado interior de la rueda dentada exterior, se realiza de tal forma que las cabezas de diente del dentado exterior de la rueda dentada interior resulten más delgadas de lo que suele ser el caso en el proceso de figura envolvente. Según la invención, el radio del arco circular de la cabeza de diente del dentado interior tiene su menor valor cuando se genera el vértice de la cabeza de diente del dentado exterior. Partiendo del vértice hacia las dos zonas de flanco de las cabezas de diente del dentado exterior, aumenta el radio del arco circular de las cabezas de diente del dentado interior, de tal forma que, como resultado, la cabeza de diente del dentado exterior en el círculo primitivo de paso es más delgado de lo que sería según el proceso de figura envolvente con un radio constante del arco circular. De esta forma, se evita, o al menos se reduce, el peligro de perturbaciones de engrane por engranes laterales de dientes, es decir, por el contacto de flancos. La formación según la invención resulta ventajosa, especialmente, si hay que contar con problemas de estanqueidad entre las celdas de transporte y/o con deformaciones de la rueda dentada interior debido a altas presiones de trabajo.

Siempre que en las reivindicaciones subordinadas se describan configuraciones ventajosas, se remite a este respecto a las reivindicaciones subordinadas.

Además de la máquina de anillo dentado, la invención se refiere también a un juego de ruedas dentadas que comprenda las ruedas dentadas engranadas entre sí, con al menos uno de los dentados realizados según la invención, o que se componga sólo de estas dos ruedas dentadas.

A continuación, se describen algunos ejemplos de realización de la invención con la ayuda de las figuras. Las características descritas en los ejemplos de realización constituyen, respectivamente por sí solas y en cualquiera de las combinaciones descritas, variantes ventajosas de los objetos de las reivindicaciones. También las características descritas sólo en alguno de los ejemplos constituyen una variante de los otros ejemplos o representan alternativas a las características individuales o combinaciones de características, mientras no se dé a conocer o pueda ocurrir lo contrario. Muestran:

La figura 1 una vista de una bomba de anillo dentado con un juego de rodadura de ruedas dentadas en el eje interior,

La figura 2 el juego de rodadura de ruedas dentadas de la figura 1,

La figura 3 la generación de una cabeza dentada,

La figura 4 una zona del engrane de dientes más profundo de un juego de rodadura de ruedas dentadas según un primer ejemplo de realización,

La figura 5 una zona de engrane de dientes más profundo de un juego de rodadura de ruedas dentadas según un segundo ejemplo de realización,

La figura 6 una zona de engrane de dientes más profundo de un juego de rodadura de ruedas dentadas según un tercer ejemplo de realización,

La figura 7 un juego de rodadura de ruedas dentadas con espacios para un fluido de compresión,

La figura 8 un juego de rodadura de ruedas dentadas, cuyos dientes y entredientes presentan un grosor distinto, medido encima del círculo primitivo de paso correspondiente,

La figura 9 una máquina de órbita con una rueda dentada exterior unida, a prueba de torsión, con una carcasa, y

La figura 10 un juego de rodadura de ruedas dentadas de una máquina de órbita con una rueda dentada exterior, cuyos dientes son formados por rodillos.

La figura 1 muestra una bomba de anillo dentado en una vista perpendicular a un juego de rodadura de ruedas de diente, alojado de forma giratoria en la cámara 4 de ruedas dentadas de una carcasa 3 de bomba. La tapa de la carcasa 3 de bomba se ha omitido, pudiendo verse la cámara 4 de ruedas dentadas con el juego de rodadura de ruedas dentadas. El juego de rodadura de ruedas dentadas de la bomba de anillo dentado está representado otra vez individualmente en la figura 2.

La bomba de anillo dentado presenta una rueda dentada interior 1 con un dentado exterior 1a y una rueda dentada exterior 2 con un dentado interior 2i, que forman el juego de rodadura de ruedas dentadas. El dentado exterior 1a tiene un diente menos que el dentado interior 2i. Respecto al juego de rodadura de ruedas dentadas en el eje interior cabe mencionar, básicamente, que el número de dientes del dentado interior 2i asciende, preferentemente, como mínimo a cuatro y, preferentemente, como máximo a 15 y, especialmente, como mínimo a cinco. En el ejemplo de realización, el dentado interior 2i tiene doce dientes.

Un eje de giro D_{1} de la rueda dentada 1 se extiende paralelamente con una distancia, es decir, de forma excéntrica respecto a un eje de giro D_{2} de la rueda dentada exterior 2. La excentricidad, es decir, la distancia entre los dos ejes de giro D_{1} y D_{2} está designada por "e". Además, el círculo primitivo de paso de la rueda dentada interior 1 y el círculo primitivo de paso de la rueda dentada exterior 2 están representados aproximadamente y designados por W_{1} y W_{2}. Los ejes de giro D_{2} y D_{2} coinciden con los ejes de círculo primitivo de paso de las ruedas dentadas 1 y 2.

La rueda dentada interior 1 y la rueda dentada exterior 2 forman entre sí un espacio de transporte de fluido. Dicho espacio de transporte de fluido está dividido en celdas de transporte 7 cerradas de forma estanca a la presión una respecto a la otra. Las distintas celdas de transporte 7 quedan formadas respectivamente entre dos dientes sucesivos del dentado exterior 1a y del dentado interior 2i, de tal forma que respectivamente dos dientes sucesivos del dentado exterior 1a tienen contacto de cabezas o contacto de flancos con respectivamente dos dientes sucesivos, radialmente opuestos, del dentado interior 2i. Entre las cabezas de diente de los dos dentados 1a y 2i, en el punto del menor engrane de dientes, existe una reducida holgura radial de rodadura de dientes. Si los ejes de giro D_{1} y D_{2} presentan la excentricidad de teórica e en que se basa la realización de los dentados 1a y 2i, esta holgura se designa por P_{R}. La hendidura correspondiente a la holgura radial P_{R} debería estar concebida de tal forma que las pérdidas inevitables sean lo más pequeñas posible.

Desde la zona diametral opuesta del engrane de dientes más profundo hasta la zona del menor engrane de dientes, las celdas de transporte 7 aumentan crecientemente en el sentido de giro D para disminuir, a continuación, partiendo de la zona del menor engrane de dientes. Las celdas de transporte 7 en crecimiento forman durante el funcionamiento de la bomba un lado de baja presión, y las celdas de transporte 7 que disminuyen forman un lado de alta presión. El lado de baja presión está unido con la entrada de la bomba y el lado de alta presión está unido con la salida de la bomba. En la carcasa 1, en la zona de las celdas de transporte 7 están realizados unos orificios de ranura 10 y 11 reniformes, situados muy cerca axialmente, que están separados entre sí por almas. El orificio 10 cubre las celdas de transporte 7 en el lado de baja presión formando un orificio de entrada, durante el funcionamiento de la bomba un orificio de baja presión, y el otro orificio 11 forma de manera correspondiente un orificio de salida, durante el funcionamiento de la bomba un orificio de alta presión. En caso de un funcionamiento de motor que también es posible con una máquina de anillo dentado de este tipo, las condiciones evidentemente se invertirían. En la zona del engrane de dientes más profundo y en la zona del menor engrane de dientes, la carcasa forma respectivamente un alma de estanqueización entre los orificios de entrada y de salida 10 y 11 adyacentes.

Durante el accionamiento de giro de una de las ruedas dentadas 1 y 2, por las celdas de transporte 7 en expansión en el lado de baja presión el fluido es aspirado por el orificio 10, se transporta a través de la zona del menor engrane de dientes y, en el lado de alta presión, bajo una mayor presión, se vuelve a transportar a la salida de la bomba a través del orificio 11. En el ejemplo de realización, la bomba recibe su accionamiento de giro de parte de un elemento de accionamiento de giro 5 formado por un árbol de accionamiento. La rueda dentada interior 1 está unida, de forma asegurada contra la torsión, con el elemento de accionamiento de giro 5.

En un caso de uso preferible de la bomba como bomba de aceite lubricante para un motor de combustión, es decir, como bomba de aceite de motor, el elemento de accionamiento de giro 5 es, habitualmente, el cigüeñal o el árbol de salida de un engranaje, cuyo árbol de entrada es el cigüeñal del motor. Igualmente, el elemento de accionamiento de giro quede estar constituido por un árbol de compensación para una compensación de fuerzas o la compensación del par de giro del motor. Sin embargo, también son posibles otros elementos de accionamiento de giro, especialmente en otros casos de aplicación de la bomba, por ejemplo como bomba hidráulica para un servoaccionamiento de un vehículo. En lugar de accionar la rueda dentada interior 1, también podría tener un accionamiento de giro la rueda dentada exterior 2 arrastrando durante su movimiento de giro la rueda dentada interior 1. En el ejemplo de realización, sin embargo, la rueda dentada exterior 2 está alojada a través de su contorno exterior en la carcasa 3, como es habitual en la mayoría de los casos de aplicación.

El dentado exterior 1a y el dentado interior 2i están realizados de tal forma que la holgura radial de rodadura de dientes P_{R} sea mayor que la holgura tangencial de rodadura de dientes que se mide en la zona del engrane de dientes más profundo en el círculo primitivo de paso de una de las ruedas dentadas 1 y 2 en el sentido circundante, es decir, en el sentido tangencial, como distancia entre los flancos de dientes arrastrados, cuando el flanco de diente de arrastre de la rueda dentada propulsora toca el flanco de contacto de la rueda dentada accionada. El perfil del dentado exterior 1a y el perfil del dentado interior 2i quedan formados respectivamente por cicloides o están derivados de cicloides, es decir, las cabezas de diente y los pies de diente de los dentados 1a y 2i se pueden realizar mediante la rodadura de círculos primitivos en círculos fijos. Para obtener la holgura radial de rodadura de dientes P_{R} más grande en comparación con la holgura tangencial de rodadura de dientes, el perfil de las cabezas de diente de al menos uno de los dentados 1 a y 2i está aplanado radialmente de una manera especial respecto a una cicloide generada por la rodadura de un círculo primitivo con un radio constante en un círculo fijo con un radio constante. El perfil de las cabezas de diente del contradentado 1a ó 2i también puede estar aplanado, o bien, formado por ejemplo por una cicloide obtenida por la rodadura de un círculo primitivo de radio constante en el círculo fijo de radio constante. Generalmente, aunque no resulta preferible, el contradentado 1a ó 2i puede presentar incluso un perfil de cabeza de diente más puntiagudo en comparación con la cicloide, siempre que quede garantizado que la holgura radial de rodadura de dientes P_{R} sea mayor que la holgura tangencial de rodadura de dientes.

En el ejemplo de realización, el perfil de los pies de diente del dentado exterior 1a es una hipocicloide y el perfil de los pies de diente del dentado interior 2i es una epicicloide. Ambas cicloides se generan por la rodadura de su círculo primitivo con un radio constante respectivamente en el círculo primitivo de paso W_{1} ó W_{2} de la rueda dentada correspondiente 1 ó 2, siendo el círculo primitivo de las epicicloides, preferentemente, distinto al círculo primitivo de las hipocicloides.

En la figura 3, a título de ejemplo, para la rueda dentada interior 1 está representada la generación de una cabeza de diente. Sin embargo, para mayor claridad, la relación entre el grosor del diente y el diámetro de la rueda dentada es mayor que en la rueda dentada interior 1 representada en la figura 1.

En la figura 3, con R está designado el radio del círculo primitivo W_{1}. El círculo primitivo W_{1} forma el círculo fijo grande, concéntrico respecto al eje de giro D_{1}, sobre el que rueda por fuera un círculo primitivo B más pequeño para generar las cabezas de diente. El círculo primitivo B pequeño tiene un radio b que cambia constantemente durante la rodadura. Tal como en la figura 3 está representado a título de ejemplo con una única cabeza de diente, cada una de las cabezas de diente de la rueda de diente interior 1 se conforma de manera idéntica. A causa de la alteración del radio r, en el círculo primitivo B pequeño, en realidad, no se trata de un círculo primitivo. Sin embargo, para mayor claridad, se sigue usando la denominación "círculo primitivo".

Matemáticamente, el proceso de rodadura puede ser tratado especialmente mediante el movimiento de dos manivelas en el plano del círculo fijo o círculo primitivo de paso W_{1}. Una de estas dos manivelas es la recta F que une el punto central 0 del círculo fijo W_{1} con el punto central M del círculo primitivo B. El punto central 0 del círculo fijo W_{1} se encuentra en el eje D_{1} del círculo primitivo de paso. La otra manivela es una recta con la longitud del radio b del círculo primitivo B. La recta b une un punto en el contorno del círculo primitivo B con el punto central M. La recta F forma, visto desde el punto de giro 0, una manivela interior y la recta b forma una manivela exterior. Las dos manivelas F y b están unidas entre sí de forma giratoria en el punto central M.

Un sistema cartesiano de coordenadas X, Y, fijamente unido con la rueda dentada 1, con origen en el punto central 0 del círculo fijo W_{1} está dibujado también en la figura 3. En una posición inicial, en la que las dos manivelas F y b están superpuestas en el eje X, el punto final de la manivela exterior está designado por A. Dicho punto A en el contorno del circuito primitivo B se encuentra en la posición inicial también en el círculo fijo W_{1}. De parámetro de rodadura del movimiento de manivela sirve el ángulo de centraje \chi entre el eje X definido anteriormente y la manivela interior F. En la posición inicial, el ángulo de centraje \chi, por tanto, es igual a cero. Una rodadura del círculo primitivo B corresponde a un movimiento de giro de la manivela interior F alrededor del punto cero 0 del círculo fijo W_{1}, al que está sobrepuesto un movimiento de giro de la manivela exterior b alrededor del punto central M del círculo primitivo B. En la figura 3, el círculo primitivo B está dibujado en la posición inicial, en dos posiciones intermedias y en una posición final. En la posición final, el punto A de la manivela exterior b ha vuelto a llegar al círculo fijo W_{1}. En una de las dos posiciones intermedias, el punto A coincide en el contorno del círculo primitivo B con el vértice S del perfil de la cabeza de diente. En esta posición del círculo primitivo B, la manivela exterior b constituye la prolongación alineada de la manivela interior F. La manivela exterior b presenta en esta posición su menor longitud que corresponde al menor radio b_{min} del círculo primitivo B. El ángulo de centraje correspondiente también está inscrito y designado por \chis. El círculo primitivo B presenta su mayor radio b_{0} en la posición inicial con \chi=0 y en la posición final con \chi=2\chis. Partiendo de la posición central \chi=\chis en la que el punto A coincide con el vértice S de la cabeza de diente, el radio b del círculo primitivo B crece a ambos lados del vértice S de forma monótona y simétrica hasta que, en el círculo fijo W_{1} haya alcanzado su mayor valor b_{0}. La longitud de la manivela interior F es constante durante la rodadura. Para la longitud de la manivela exterior b rige:

b(\chi) = b_{0} - \Deltab(\chi) con \chi \varepsilon (0, 2\chis).

\Deltab es preferentemente una función senoidal o cosenoidal, por ejemplo:

\Deltab(\chi) = (C/2) sen ((\pi\chi)/2\chis)),

siendo la constante C/2 el importe de la longitud en la que el radio del círculo primitivo en el vértice de la cabeza de diente o del pie de diente difiere de b_{0}. Según la función \Deltab(\chi) anterior, la longitud de la manivela exterior b cambia según el importe de la parte de la función senoidal situada entre dos puntos cero sucesivos. De forma aún más ventajosa, sin embargo, la longitud de la manivela exterior b cambia según el importe de la parte de una función senoidal o cosenoidal situada entre un mínimo de la función correspondiente y un máximo contiguo, ya que en este caso, la longitud de la manivela exterior b en las zonas de flanco de la cabeza de diente está aproximada más cerca A la epicicloide del círculo primitivo con el radio constante r_{0}. Así, \Deltab(\chi) puede corresponder, especialmente, a una de las siguientes ecuaciones:

\Deltab(\chi) = (C/2) sen ((\pi\chi)/2\chis) - \pi/2) | -1 |

\Deltab(\chi) = (C/2) cos ((\pi\chi)/2\chis) | -1 |,

designando las rayas verticales de la manera habitual el importe.

En la figura 4 y en las figuras siguientes 5 y 6 están dibujados dentados 1a y 2i, respectivamente para el caso de que los dos ejes de giro D_{1} y D_{2} presenten uno respecto al otro la excentricidad e en que se basa la generación de los dentados 1a y 2i y de que el vértice S_{1} de la cabeza de diente del dentado exterior 1a y el vértice S_{2} del pie de diente del dentado interior 2i se encuentren en las mismas radiales. Durante la rodadura del juego de rodadura de ruedas dentadas, los dos dentados 1a y 2i, naturalmente no adoptan esta posición teórica, ya que una de las ruedas dentadas 1 y 2 realiza el accionamiento de giro de la otra. Las figuras 4 a 6 sirven, sin embargo, para ilustrar pares de dentados a título de ejemplo.

La figura 4 muestra el punto del engrane de dientes más profundo para un juego de rodadura de ruedas dentadas según el ejemplo de realización de las figuras 1 y 2, en el que sólo el dentado exterior 1a de la rueda dentada interior 1 está realizado según la invención. El perfil de cada una de las cabezas de diente del dentado exterior 1a está derivado de una epicicloide, tal como se ha descrito anteriormente con la ayuda de la figura 3, y designado correspondientemente por E1_{mod}. El perfil de los pies de diente del dentado exterior 1a, en cambio, es una hipocicloide H1 que se puede generar mediante la rodadura de un pequeño círculo primitivo con un radio constante, por dentro del círculo primitivo de paso W_{1}. En el círculo primitivo de paso W_{1} de la rueda dentada interior 1, las cabezas de diente y los pies de diente del dentado exterior 1a se convierten tangencialmente unas en los otros. El dentado interior 2i de la rueda dentada exterior 2 presenta un perfil cicloidal convencional con cabezas de diente H2 hipocicloidales y pies de diente E2 epicicloidales, que se pueden generar mediante la rodadura de pequeños círculos primitivos en el círculo primitivo de paso W_{2} de la rueda dentada exterior 2. El círculo primitivo para generar las cabezas de diente H2 hipocicloidales presenta el mismo radio constante que el círculo primitivo para generar los pies de diente H1 hipocicloidales de la rueda dentada interior 1. Las epicicloidales E2, medidas a través del círculo primitivo de paso W_{2} de la rueda dentada exterior, tienen el mismo grosor que las cabezas de diente E1_{mod} derivadas de epicicloides, de la rueda dentada interior 1.

Partiendo del radio constante del círculo primitivo para generar las epicicloides E2, la función de modificación \Deltab para generar el perfil de cabeza dentada del dentado exterior 1a debe ser tal que la longitud del círculo primitivo B variable, que rueda sobre el círculo primitivo de paso W_{1} o el círculo parcial de la rueda dentada interior 1, sea igual al grosor de las epicicloides E2 del dentado interior 2i. Las normas de realización de los dentados 1a y 2i conducen, por ejemplo, a una holgura tangencial de dientes P\tau de cero que no es realizable en la práctica. Para obtener entre las ruedas dentadas 1 y 2 una holgura tangencial de dientes P\tau del menor tamaño posible, pero suficiente para el movimiento relativo, uno de los dos dentados 1a y 2i generados de la forma descrita anteriormente, se retira de forma equidistante a lo largo de todo su perfil, es decir de forma normal respecto al perfil, por ejemplo, mediante electroerosión por alambre de una rueda dentada sinterizada en bruto, obtenida según la norma de generación. El importe \Omega de la retirada equidistante, en el caso del ejemplo, con un grosor de las epicicloides E2 igual, medido a lo largo del círculo primitivo de paso correspondiente, y con las epicicloides E1_{mod} derivadas, es por tanto igual a P\tau/2. En la zona del engrane de dientes más profundo, por tanto, los dos vértices S_{1} y S_{2} presentan una distancia radial que resulta como la suma de \Omega = P\tau/2 y 2 (b_{2} - b_{min}), siendo b_{2} el radio constante del círculo primitivo de la epicicloide E2. Esta distancia radial corresponde a la holgura radial de dientes, es decir, para P_{R} es válido P_{R} = 2 (b_{2} - b_{min}) + \Omega.

La misma holgura radial de dientes P_{R} resulta en el caso del ejemplo de la figura 4 en el lugar del menor engrane de dientes entre las cabezas de diente de los dos dentados 1a y 2i.

Mediante la combinación de la realización según la invención, por ejemplo, del perfil de cabeza de diente de la rueda dentada interior 1 y de una retirada equidistante, también conocida como offset, la holgura tangencial de dientes P\tau se puede realizar mediante la retirada equidistante y la holgura de cabeza de diente P_{R} mediante la superposición de la retirada equidistante y la modificación del radio \Deltab (\chis) según la invención. De ello resultan aún más posibilidades de variación de las que ya serían posibles gracias a la realización del perfil de al menos uno de los dentados 1a y 2i según la invención.

Si en el ejemplo de realización de la figura 4 se desea tener, por ejemplo una holgura tangencial de dientes P\tau de 0,02 mm y una holgura radial de dientes P_{R} de 0,06 mm, la retirada equidistante \Omega sería = 0,01 mm y la diferencia de radios antes mencionada (b_{2} - b_{min}) = b_{2} - (b_{0} - \Deltab (\chis)) = 0,05 mm.

La figura 5 muestra el punto del engrane de dientes más profundo para un juego de rodadura de ruedas dentadas en el que tanto el dentado exterior 1a como el dentado interior 2i están realizados según la invención. Tanto el perfil de cabeza de diente del dentado exterior 1a como el perfil de cabeza de diente del dentado interior 2i están aplanados, de la manera según la invención, hacia el círculo primitivo de paso W_{1} y W_{2} correspondiente, tal como se describe con la ayuda de la figura 3. Los perfiles de cabeza de diente, derivados de cicloides, están designados por E1_{mod} y H2_{mod}. Dado que el aplanamiento de los perfiles de cabeza de diente, causado por la variación del círculo primitivo, puede, aunque no tiene que ser idéntica en el dentado exterior 1a, por una parte, y en el dentado interior 2i, por otra parte, la distancia radial entre las vértices de las cabezas de diente y los pies de diente P_{R} y P'_{R} se designa de distintas maneras, teniendo que girar las curvas H1_{mod} y H2 de forma imaginaria a la posición del engrane de dientes más profundo. La holgura tangencial de dientes P\tau se obtiene, como en el juego de rodadura de ruedas dentadas de la figura 4, por realización offset, es decir, mediante la retirada equidistante en el importe \Omega de al menos uno, preferentemente de sólo uno, de los dos dentados 1a y 2i. En el punto del menor engrane de dientes, en los dentados 1a y 2i de la figura 5, la distancia entre las cabezas de diente opuestas, sin embargo, no es P_{R}, sino P_{R} + P'_{R} + \Omega.

La figura 6 muestra el punto del engrane de dientes más profundo para un juego de rodadura de ruedas dentadas según un tercer ejemplo de realización. Los perfiles de cabeza de diente E1_{mod} y H2_{mod} están realizados según la invención. Los dos perfiles de pie de diente H1_{mod} y E2_{mod} se generan respectivamente mediante la rodadura de un círculo primitivo de radio variable en el círculo primitivo de paso W_{1} de un círculo primitivo de radio variable y el círculo primitivo de paso W_{2} de la rueda dentada exterior 2. Al generar los perfiles de pie de diente, sin embargo, se reduce el radio del círculo primitivo correspondiente desde el vértice del pie de diente hacia los dos flancos de diente, para reducir los espacios muertos entre los pies de diente y las cabezas de diente engranadas, hasta un espacio suficiente para recibir o evacuar el fluido de compresión. Se supone que la holgura de rodadura radial de dientes corresponde en general a la del ejemplo de realización de la figura 5.

La figura 7 muestra dos ruedas dentadas 1 y 2 engranadas entre sí, con dentados 1a y 2i de los que al menos uno está realizado según la invención. Para crear, en la zona del engrane de dientes más profundo, espacios para el fluido de compresión o aumentar los ya existentes, en el fondo de cada uno de los pies de diente de la rueda dentada interior 1 está incorporada una ranura axial 8. Si las ruedas dentadas 1 y 2 forman el juego de rodadura de ruedas dentadas de una bomba de anillo dentado, cada una de las ranuras axiales 8 está conectada con la salida de la bomba de anillo dentado. Los dentados 1a y 2i corresponden a la teoría de la reivindicación 13, según la cual los dientes de la rueda dentada interior 1, medidos en el círculo parcial o el círculo primitivo de paso de la rueda dentada 1, son más delgados que los entredientes. Si la relación de la extensión circundante de los entredientes respecto a los dientes, medida en el círculo primitivo o parcial, se elige dentro del intervalo de 1,5 a 3, se minimizan las pulsaciones instantáneos, inevitables, de la corriente de elevación de la bomba.

La figura 8 sirve para explicar la teoría de la reivindicación 12, según la que las pulsaciones de la corriente de elevación se pueden conseguir también mediante la elección contraria de la relación de la extensión circundante. En el ejemplo de realización de la figura 8, por lo tanto, los dientes el dentado exterior 1a son más delgados que sus entredientes.

La máquina de anillo dentado de la figura 9 se hace funcionar como motor. La rueda dentada exterior 2 está unida, a través de una pluralidad de pernos roscados 9 dispuestos de forma homogéneamente repartida por el contorno de la rueda 2, de forma rígida al giro con la carcasa 3, formando un estator con dentado interior 2i. La máquina de anillo dentado está realizada como máquina de órbita. La rueda dentada interior 1 presenta, además de su dentado exterior 1a, un dentado interior engranado con un piñón de accionamiento 6 fijado de forma no giratoria sobre un árbol de accionamiento 5. Al menos uno de los dentados 1a y 2i está realizado según la invención. Puede estar realizado, especialmente, tal como se ha descrito en relación con la figura 3.

La figura 10 muestra otro ejemplo de un juego de rodadura de ruedas dentadas que comprende asimismo una rueda dentada exterior 2 que en el estado montado forma un estator de una máquina de órbita. En el ejemplo de realización de la figura 10, la rueda dentada exterior 2 presenta un dentado interior Gerotor 2i'. Los dientes, especialmente las cabezas de diente, del dentado interior 2i' de la rueda dentada exterior 2 son formados por rodillos 12 que están unidos con el resto de la rueda dentada exterior 2, siendo giratorios individualmente alrededor de sus ejes longitudinales centrales, paralelos al eje del círculo primitivo de paso de la rueda dentada exterior 2. Todos los rodillos 12 tienen el mismo radio constante.

El contradentado, a saber el dentado exterior 1a' de la rueda dentada interior 1, también se realiza por una variación de radio, pero no mediante la rodadura de un círculo primitivo en un círculo fijo, sino mediante una variación del radio de los rodillos 12 en el proceso de generador o de figura envolvente, mediante el que se genera el dentado exterior 1a'. En el proceso de figura envolvente, sin embargo, el radio de los rodillos 12 no se trata como constante, sino que se incrementa constantemente partiendo de un valor mínimo. El valor mínimo lo presenta el radio de los rodillos 12 para la obtención del vértice de cada una de las cabezas de diente del dentado exterior 1a'. Desde los vértices hasta las dos zonas de flancos, preferentemente, hasta los dos puntos de pie de los flancos de cabeza de diente en el círculo primitivo de paso, de cada una de las cabezas de diente del dentado exterior 1a', el radio de los rodillos 12 se incrementa hasta el valor que presentan los rodillos 12 del dentado interior 2i' realizado realmente. Por lo tanto, la holgura tangencial de dientes se incrementa respecto a la holgura tangencial de dientes del proceso de figura envolvente que trabaja con un radio constante.

Claims (18)

1. Máquina de anillo dentado del tipo de construcción de desplazamiento positivo, bomba o motor, que comprende una carcasa (3) que contiene una cámara de ruedas dentadas (4) que presenta al menos un orificio de entrada (10) y al menos un orificio de salida (11) para un fluido de trabajo, una rueda dentada interior (1) alojada en la cámara de ruedas dentadas (4), que es giratoria alrededor de un eje de giro (D_{1}) y presenta un dentado exterior (1a), una rueda dentada (2) que presenta un eje de círculo primitivo de paso (D_{2}) excéntrico respecto al eje de giro (D_{1}) de la rueda dentada interior (1) y un dentado interior (2i) alrededor del eje de círculo primitivo de paso (D_{2}), que tiene al menos un diente más que el dentado exterior (1a) y que está engranado con el dentado exterior (1a), para formar durante un movimiento de giro que realiza una de las ruedas dentadas (1, 2) respecto a la otra, unas celdas de transporte (7) que se expanden y se comprimen llevando el fluido de trabajo del al menos un orificio de entrada (10) al menos un orificio de salida (11), presentando las cabezas de diente o los pies de diente de al menos uno de los dos dentados (1a, 2i) un perfil derivado de una cicloide, que se puede generar mediante la rodadura de un círculo primitivo en un círculo fijo, y presentando los dos dentados engranados (1a, 2i) una holgura de rodadura radial de dientes y tangencial (P_{R}, P\tau), caracterizada porque, en el punto del engrane de dientes más profundo, la holgura de rodadura tangencial de dientes (P\tau) es menor que la holgura de rodadura radial de dientes (P_{R}), y el perfil de las cabezas de diente o de los pies de diente de al menos uno de los dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice en el caso de las cabezas de diente, o se incrementa o se reduce constantemente en el caso de los pies de diente.

2. Máquina de anillo dentado según la reivindicación 1, caracterizada porque el perfil de las cabezas de diente queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un primer círculo primitivo, cuyo radio se reduce de forma continua desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de las cabezas de diente, y porque el perfil de los pies de diente queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un segundo círculo primitivo, cuyo radio aumenta de forma continua desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de los pies de diente.

3. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el perfil de las cabezas de diente del otro de los dos dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un tercer círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de las cabezas de diente.

4. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el perfil de los pies de diente del otro de los dos dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un cuarto círculo primitivo, cuyo radio aumenta constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de los pies de diente.

5. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el perfil de las cabezas de diente de al menos uno de los dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de las cabezas de diente, y porque el perfil de los pies de diente del otro de los dentados (1a, 2i) queda formado desde o por la curva de lugar de un punto en el contorno de un cuarto círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice de los pies de diente.

6. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el radio del círculo primitivo cambia durante la rodadura según una función lineal o una función senoidal o cosenoidal o una función de segundo orden, por lo menos, preferentemente según una función de sección cónica o de un polinomio.

7. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el radio del círculo primitivo cambia durante la rodadura según una función empírica.

8. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la holgura de rodadura tangencial de dientes (P\tau) asciende a entre 20 y 60% de la holgura de rodadura radial de dientes (P_{R}).

9. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el perfil de al menos uno de los dos dentados (3a, 4i) está retirado de forma equidistante en comparación con la norma de generación del perfil que forma la curva de lugar, para obtener una parte de la holgura de rodadura tangencial de dientes (P_{1}) o, preferentemente, toda la holgura de rodadura tangencial de dientes (P\tau) medida en el círculo primitivo de paso (W_{1}, W_{2}).

10. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los perfiles de cabeza de diente y los perfiles de pie de diente de los dos dentados (1a, 2i) son cicloides o están derivados de cicloides, y los círculos primitivos generadores de los perfiles están adaptados entre sí de tal forma que a partir de las curvas de lugar de los puntos en los contornos de los círculos primitivos se obtiene una parte de la holgura tangencial de dientes (P\tau) medida en el círculo primitivo de paso (W_{1}, W_{2}) o, preferentemente, toda la holgura de rodadura tangencial de dientes (P\tau).

11. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los perfiles de las cabezas de diente y de los pies de diente de los dentados (1a, 2i) están orientados tangencialmente unos hacia otros en las transiciones.

12. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque sólo uno de los dos dentados (1a, 2i) presenta un perfil para cuya generación cambian el círculo primitivo de las cabezas de diente y/o el círculo primitivo de los pies de diente.

13. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque los perfiles de las cabezas de diente y/o de los pies de diente de los dos dentados (1a, 2i) quedan formados respectivamente por o desde las curvas de lugar de puntos en el contorno de círculos primitivos, cuyos radios cambian constantemente desde la zona de vértice hacia las dos zonas de flancos de las cabezas de diente y/o de los pies de diente.

14. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la extensión circundante de los entredientes del dentado exterior (1a) y los dientes del dentado interior (2i), medida en el círculo primitivo de paso correspondiente, mide 1,5 a 3 veces más que la extensión circundante de los dientes del dentado exterior (1a) y los entredientes del dentado interior (2i), medida en el círculo primitivo de paso correspondiente.

15. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la extensión circundante de los dientes del dentado exterior (1a) y los entredientes del dentado interior (2i), medida en el círculo primitivo de paso correspondiente, mide 1,5 a 3 veces más que la extensión circundante de los entredientes del dentado exterior (1a) y los dientes del dentado interior (2i), medida en el círculo primitivo de paso correspondiente.

16. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en los pies de dientes de al menos uno de los dentados (1, 2i) están previstas escotaduras (8) para el fluido de compresión.

17. Máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una de las ruedas dentadas (1, 2), preferentemente la rueda dentada exterior (2), forma, para un funcionamiento de motor, un estator no giratorio respecto a la carcasa (3).

18. Juego de ruedas dentadas para una máquina de anillo dentado del tipo de construcción de desplazamiento positivo, preferentemente una máquina de anillo dentado según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el juego de ruedas dentadas una rueda dentada interior (1) con un dentado exterior (1a), una rueda dentada exterior (2) con un dentado interior (2i) que presenta al menos un diente más que el dentado exterior (1a) y que forma junto con el dentado exterior (1a), en un engrane de los dentados (1a, 2i) en el que un eje de giro (D_{1}) de una de las ruedas dentadas (1, 2) es excéntrico respecto a un eje de círculo primitivo de paso (D_{2}) de la otra de las ruedas dentadas (1, 2), unas celdas que se expanden y se comprimen, presentando las cabezas de diente o los pies de diente de al menos uno de los dentados (1a, 2i) un perfil derivado de una cicloide, que se puede generar mediante la rodadura de un círculo primitivo en un círculo fijo, y presentando los dentados (1a, 2i) engranados entre sí una holgura de rodadura tangencial de dientes (P_{R}, P\tau), caracterizado porque en el punto del engrane de dientes más profundo, la holgura de rodadura tangencial de dientes (P\tau) es menor que la holgura de rodadura radial de dientes (P_{R}) y el perfil de las cabezas de diente o de los pies de diente de al menos uno de los dentados (1a, 2i) queda formado por o desde la curva de lugar de un punto en el contorno de un círculo primitivo, cuyo radio se reduce constantemente desde las dos zonas de flancos hasta la zona de vértice en el caso de las cabezas de diente, o se incrementa o se reduce constantemente en el caso de los pies de diente.