WO1994018455A1

WO1994018455A1 - Zahnradmaschine

Info

Publication number: WO1994018455A1
Application number: PCT/DE1994/000033
Authority: WO
Inventors: Klaus Griese; Guido Bredenfeld; Horst Hesse
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1994-08-18
Also published as: DE4303337C2; US5496163A; DE59402723D1; EP0638144A1; EP0638144B1; DE4303337A1

Abstract

Es wird eine Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) vorgeschlagen, die zwei im Außeneingriff befindliche, zueinander versetzt angeordnete Zahnradpaare (21, 22) aufweist, die mittels einer Verzahnung (30) auf einer Antriebswelle (31) befestigt sind, wobei die Zähnezahl der Verzahnung (30) ein gerades Vielfaches der Außenverzahnung der angetriebenen Zahnräder (16, 18) ist. Die Verzahnungsbreite (b) der angetriebenen Zahnräder (16, 18) auf der Antriebswelle (31) ist kleiner als deren Zahnradbreite (B), insbesondere kleiner als deren halbe Zahnradbreite (B). Dadurch werden bessere mechanische Eigenschaften der Zahnradmachine erreicht und deren Funktionsfähigkeit erhöht. Die Erfindung ist auch auf Zahnradmaschinen mit nur einem Zahnradpaar (21a) übertragbar.

Description

Zahnradmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaεchine nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon eine Zahnradmaschine aus der DE-OS 27 05 249 bekannt, bei der die beiden auf einer Antriebswelle angeordneten Zahnräder mittels einer über die gesamte Breite dieser Zahnräder reichenden Verzahnung auf der Antriebswelle befestigt sind. Nachteilig bei dieser bekannten Zahnradmaschine ist, daß in die Antriebswelle eingeleitete Axialkräfte, wie sie z.B. beim Antrieb einer Zahnradmaschine über eine schrägverzahnte Antriebswelle entstehen, über die relativ kleine Stirnfläche der Verzahnung auf ein stirnseitiges Lager übertragen werden. Die dadurch resultierende hohe Flächenpressung verursacht einen hohen Verschleiß in diesem Lager. Außerdem benötigt die bekannte Zahnradmaschine zur Lagerung der Zahnräder auf der Antriebswelle vorteilhafterweise eine mit wenig Radialspiel behaftete, und damit in der Herstellung teuere Verzahnung. Wird eine Verzahnung mit Radialspiel verwendet, ergibt dies einen erhöhten Spananfall während der Einlaufzeit der Zahnradmaschine. Das Radialspiel in der Verzahnung verursacht außerdem einen schlechten Wirkungsgrad der bekannten Zahnradmaschine durch erhöhten Verschleiß und Reibarbeit zwischen der Innenverzahnung der Zahnräder und der Außenverzahnung der Antriebswelle.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 oder 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß in die Antriebswelle eingeleitete Axialkräfte über die gesamte Stirnfläche eines angetriebenen Zahnrads auf das stirnseitige Lager der Anriebswelle übertragen werden. Dadurch wird der Verschleiß an diesem Lager vermindert. Besonders vorteilhaft ist außerdem, daß die angetriebenen Zahnräder durch einen Teil ihrer Zahnradbreite auf der Antiebswelle in radialer Richtung geführt werden, wodurch sich bei entsprechender Maßtolerierung zwischen Zahnrad und Antriebswelle eine radialspielfreie Verbindung in einfacher Weise herstellen läßt. Dadurch wird der Verschleiß in der Verzahnung verringert. Da die Verzahnung lediglich zur Übertragung des Antriebsmoments auf die Zahnräder dient, können kostengünstig herstellbare Verzahnungsformen Verwendung finden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Verbesserungen der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Zahnrad aschinen möglich. Bei Ausbildung der Zahnradmaschine nach Anspruch 3 werden die beim Betrieb entstehenden hydraulischen Kräfte derart von den Zahnrädern auf die Antriebswelle übertragen, daß dabei keine Kippmomente entstehen, wodurch die Funktion der Zahnradmaschine verbessert wird. Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Duozahnradpumpe, Fig. 2 einen Querschnitt in Richtung II-II nach Fig. 1, Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch eine Antriebswelle und Zahnräder in Richtung III-III nach Fig. 1 und Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe mit einem Zahnradpaar.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Duozahnradpumpe 10 hat ein Gehäuse 11, das an den jeweiligen Stirnseiten von einer Grundplatte 12 und einer Stirnplatte 13 abgeschlossen ist. In dem Gehäuse 11 ist eine durchgehende Ausnehmung 14 ausgebildet, in der die Zahnräder 16, 17, 18 und 19 angeordnet sind. Dabei bilden die jeweils miteinander im Außeneingriff befindlichen Zahnräder 16 und 17 sowie 18 und 19 die Zahnradpaare 21 und 22. Die Zahnradpaare 21 und 22 werden durch eine Zwischenplatte 23 getrennt. Es ergeben sich somit zwei getrennte Fördereinheiten mit einem gemeinsamen Saugraum 24 und Druckraum 25. Die Zahnräder 17 und 19 sind auf einer Welle 26 angeordnet, die in Lagerkörpern 27 und 28 gelagert ist. Die angetriebenen Zahnräder 16 und 18 sind mittels einer Verzahnung 30 im Bereich der Zwischenplatte 23 auf einer Antriebswelle 31 drehfest befestigt. Die angetriebenen Zahnräder 16 und 18 liegen an Absätzen 29 an den jeweiligen Stirnflächen der Verzahnung 30 formschlüssig an. Die Antriebswelle 31 wird von einem nicht dargestellten Motor über eine Schrägverzahnung 32 angetrieben und ist in einem grundplattenseitigen Lagerkörper 33 und einem stirnplattenseitigen Lagerkörper 34 gelagert. Eine Dichtung 36 stellt die Abdichtung der Antriebswelle 31 zur Stirnplatte 13 sicher. Die beim Betrieb der Pumpe entstehenden Druckpulsationen können vermindert werden, wenn die Zähnezahl der Verzahnung 30 ein gerades Vielfaches der Zähnezahl der angetriebenen Zahnräder 16 und 18 beträgt, wobei die Zahnradpaare 21 und 22 um eine halbe Zahnteilung gegeneinander versetzt sind. Vorteilhafterweise ist die Verzahnungsbreite b der angetriebenen Zahnräder 16 und 18 auf der Antriebswelle 31 kleiner als deren halbe Zahnradbreite B. Die Maßtolerierung zwischen der Bohrung des nicht verzahnten Bereichs der angetriebenen Zahnrädern 16 und 18 und dem Außendurchmesser des nicht verzahnten Bereichs der Antriebswelle 31 ist so gewählt, daß sich die angetriebenen Zahnräder 16 und 18 ohne Radialspiel auf der Antriebswelle 31 montieren lassen.

Werden nun die Zahnräder 16 und 18 mit Hilfe der Antriebswelle 31, zum Beispiel im Uhrzeigersinn gedreht, so bewegen sich die komplementären Zahnräder 17 und 19 im Gegenuhrzeigersinn, und ein über den Saugraum 24 angesaugtes Druckmittel wird in den Zahnlücken bei gleichzeitigem Druckaufbau in den Druckraum 25 gefördert. Dabei entstehen über die gesamte Zahnradbreite B gleichmäßig große hydraulische Kräfte f. Diese Kräfte f können durch eine in den Wirkungslinien c der jeweiligen Zahnräder 16 und 18 angreifenden Kräfte F ersetzt werden. Die Wirkungslinien c verlaufen senkrecht zur Zahnradachse in der halben Zahnradbreite B und drücken die angetriebenen Zahnräder 16 und 18 in Richtung des Saugraums 24 auf die Antriebswelle 31. Da die Verzahnungsbreite b kleiner ist als die halbe Zahnradbreite B, wirken die Kräfte F nicht innerhalb der Verzahnungsbreite b, und es entsteht somit keine Verkippung des jeweiligen Zahnrads 16 und 18 gegenüber der Antriebswelle 31. Durch die radialspielfreie Befestigung der angetriebenen Zahnräder 16 und 18 auf der Antriebswelle 31 wird erreicht, daß es zu keiner , Relativbewegung zwischen den angetriebenen Zahnrädern 16 und 18 und der Antriebswelle 31 in der Verzahnung 30 kommt, wodurch der Verschleiß vermindert wird. Eine über die schrägverzahnte Antriebswelle 31 eingeleitete axiale Kraft A wird über den einen Absatz 29 des angetriebenen Zahnrads 16 und dessen gesamte Stirnfläche a auf den grundplattenseitigen Lagerkörper 33 übertragen. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Lagerkörpers 33. Wirkt die Kraft A als Zugkraft in der anderen Richtung in der Antriebswelle 31, so gilt oben beschriebenes sinngemäß für den Lagerkörper 34.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig.4) hat die Zahnradpumpe lediglich ein Zahnradpaar 21a mit einem angetriebenen Zahnrad 16a und einem nicht angetriebenen Zahnrad 17a. Das Zahnrad 16a ist auf der Antriebswelle 31a mittels eines Sprengrings 37 in axialer Richtung gesichert. Ferner greift der Sprengring 37 in eine in der Antriebswelle 31a ausgebildete Nut. Der Sprengring 37 ist in einer zum Zahnrad 16a hin offenen Aussparung 38 im Lagerkörper 33a ohne Kontakt mit der Wand der Aussparung 38 angeordnet. Der Sprengring 37 stellt bei einer Zugbeanspruchung der Antriebswelle 31a sicher, daß die Zugkraft mit Hilfe der gesamten Stirnfläche des Zahnrads 16a auf den Lagerkörper 34a übertragen wird. Ansonsten gelten die schon bei der oben beschriebenen Duozahnradpumpe 10 beschriebenen Merkmale und Vorteile.

Claims

Ansprüche

1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei im Außeneingriff miteinander kämmenden, durch eine Zwischenplatte (23) voneinander getrennten Zahnradpaaren (21, 22), deren angetriebene Zahnräder (16, 18) mittels einer Verzahnung (30) auf einer Antriebswelle (31) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsbreite (b) der angetriebenen Zahnräder (16, 18) kleiner ist als deren Zahnradbreite (B), daß die angetriebenen Zahnräder (16, 18) formschlüssig über Absätze (29) an den Stirnflächen der Verzahnung (30) anliegen, und daß die angetriebenen Zahnräder (16, 18) radialspielfrei auf der Antriebswelle (31) angeordnet sind.

2. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei im Außeneingriff miteinander kämmenden Zahnrädern (16a, 17a), deren angetriebenes Zahnrad (16a) mittels einer Verzahnung (30a) auf einer Antriebswelle (31a) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsbreite (b) des angetriebenen Zahnrads (16a) kleiner ist als dessen Zahnradbreite (B), daß das angetriebene Zahnrad (16a) formschlüssig über einen Absatz (29a) an der Stirnfläche der Verzahnung (30a) anliegt, und daß das angetriebene Zahnrad (16a) radialspielfrei auf der Antriebswelle (31a) angeordnet ist.

3. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsbreite (b) der angetriebenen Zahnräder (16, 16a, 18) kleiner ist als die halbe Zahnradbreite (B) .

4. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl der Verzahnung (30, 30a) um ein gerades Vielfaches so groß ist wie die Zähnezahl der angetriebenen Zahnräder (16, 16a, 18).

5. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (16a) mittels eines Sicherungselements (37) auf der Antriebswelle (31a) in axialer Richtung gesichert ist.

6. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (37) in einer Aussparung (38) in einem Lagerkörper (33a) angeordnet ist.