DE2349304A1

DE2349304A1 - Zahnradmotor

Info

Publication number: DE2349304A1
Application number: DE19732349304
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dworak; Karl-Heinz Dipl Ing Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1973-10-01
Publication date: 1975-04-03
Also published as: GB1462967A; US3975124A; JPS60124589U; JPS5061547A; FR2246188A5; DE2349304B2; DE2349304C3

Description

R. 1748
31.7.1973 Se/Gü

Anlage zur

Patent- und

G ebr auch smus t erhi 1 f s anme 1 dung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART

Zahnradmotor

Die Erfindung "betrifft einen mit Druckflüssigkeit "betriebenen
Zahnradmotor, "bei dem mindestens auf einer Seite der Zahnräder an deren Stirnseite anliegende Dicht- oder Lagerkörper angeordnet sind, die durch Druckfelder an die Zahnradstirnseit-en angepreßt werden.

Bei derartigen Maschinen müssen die auf die Dicht- oder Lagerkörper wirkenden, diese gegen die Zahnräder pressenden Kräfte
diejenigen Kräfte überwiegen, welche ein Abheben der Zahnräder von den Dicht- oder Lagerkörpern bewirken, um zu große Leckverluste zu vermeiden. Bei stillstehender Maschine sind infolge
der Haftreibung die auf die Zahnräder wirkenden Reibungskräfte⁷ wesentlich größer, so daß der Anlauf der Maschine verzögert,
unter Umständen blockiert wird. Diese Nachteile weisen fast

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alle bekannten Zahnradmotoren der zuvor beschriebenen Bauart auf, in mehr oder minder ausgeprägter Form, abhängig davon, wie stark die anpressenden Kräfte sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zahnradmotor zu schaffen, der ein besonders gutes AnIaufverhalten zeigt und insbesondere verzögerungs- und ruckfrei anläuft.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß mindestens ein ein Zusatzfeld bildendes Druckfeld über ein Ventil wahlweise mit Nieder- oder Hochdruck beaufschlagbar ist.

Das hat den Vorteil, daß man die die Dicht- oder Lagerkörper gegen die Zahnradstirnseiten anpressenden oder von diesen abhebenden Kräfte ins Gleichgewicht bringen kann, wenn das Zusatzfeld unter Niederdruck steht und entsprechend bemessen wird. Die den Anlauf des Motors behindernden Kräfte werden dadurch wesentlich verkleinert. Außerdem sind die Leckverluste im Betrieb gering, wenn das Zusatzfeld unter Hochdruck steht und die anpressenden Kräfte verstärkt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. Λ einen Längsschnitt durch einen Zahnradmotor;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zahnradmotor längs H-II;

Fig. 3 ein Wegeventil für einen Zahnradmotor nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 in sinnbildlicher Darstellung.

Der Zahnradmotor nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1, das beidseitig von Gehäusedeckeln 2, 3 verschlossen ist. Schrauben 4 halten Gehäuse 1 und Deckel 2, 3 zu-

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- 3 - E. I 7 AB

sammen. Im Gehäuse "1 sind zwei einander überschneidende Bohrungen 5¹ » 5" ausgebildet, welche ein Gehäuseinneres 5 von der Form einer Acht bilden. Im Gehäuseinneren 5 ist ein Zahnrad 6 mit Wellenzapfen 6¹, 6" in Nadellagern 7» 8 gelagert, welche in an den Stirnseiten des Zahnrads dicht anliegenden, in der Bohrung 5' angeordneten Büchsen 9» 10 eingepreßt sind. Der Wellenzapfen 6" des Zahnrades 6 ist als aus dem Gehäuse ragende Abtriebswelle 11 ausgebildet und durch einen im Gehäusedeckel 3 angeordneten Wellendxchtring 12 abgedichtet. Ein mit dem Zahnrad 6 kämmendes Zahnrad 13 ist mit Wellenzapfen 13' , 13" in. Nadellegern 14, 15 gelagert, welche in an den Stirnseiten des Zahnrades 13 dicht anliegenden, in der Bohrung 5" angeordneten Buchsen 16, 17 eingepreßt sind. Zwischen den Buchsen 9» 16 und dem Gehäusedeckel 2 sowie zwischen den Buchsen 10, 17 und dem Gehäusedeckel 3 ist je eine der Form des Gehäuseinneren 5 angepaßte Druckplatte 18, 19 angeordnet.

Im Gehäusedeckel 2 ist in einer in sich geschlossenen Nut 20'(Fig.2) eine etwa hanteiförmige Dichtung 20 symmetrisch zu einer die Achsen der beiden Zahnräder 6, 19 verbindenden Linie und symmetrisch zu einer auf dieser Linie senkrecht stehenden, durch deren Mitte gehenden Linie angeordnet. Diese Dichtung verläuft zwischen den Wellenzapfen 6', 13' mit zwei geraden Abschnitten, die einen gegenseitigen Abstand etwa vom Durchmesser der Wellenzapfen 6¹, 13' haben, parallel zu der die Zahnräder 6, 13 verbindenden Linie. An den Enden der geraden Abschnitte schwenkt die Dichtung, in Richtung der Verbindungslinie betrachtet, von den Wellenzapfen 6', 13' weg in Richtung der Kontur des Gehäuseinneren 5 und schneidet diese. Die Dichtung 20 schließt in diesem Abschnitt mit der Verbindungslinie der beiden Zahnradachsen einen WinkeldCvon jeweils etwa 60° ein. An den Schnittpunkten der Dichtung 20 mit der Kontur der Bohrungen 5'»5" geht die Dichtung in einen Radius über, der größer ist als der der Bohrungen 5¹, 5" und dessen Mittelpunkt so angeordnet ist, daß zwischen den radiusförmigen Dichtungsabschnitten und der Kontur der Bohrungen y , 5" jeweils eine sichelförmige Fläche auf der Druckplatte

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eingeschlossen ist. Die Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten der Dichtung 20 sind abgerundet.

In einer zweiten Nut 2V des Gehäusedeckels 2 ist eine kreisförmige, in sich geschlossene Dichtung 21 angeordnet, deren Mittelpunkt auf der Mitte der die Achsen der Zahnräder 6, 13 verbindenden Linie liegt und die zwischen den geraden Abschnitten der Dichtung 20 angeordnet ist. Im Gehäusedeckel 3 ist in gleicher Weise in einer Nut 22' eine hanteiförmige, der Dichtung 20 vollkommen entsprechende Dichtung 22 sowie in einer Ringnut 23' eine der Dichtung 21 vollkommen entsprechende Dichtung 23 angeordnet.

Die Nut 21' bzw. 23' für die Aufnahme einer Dichtung muß jedoch nicht kreisförmig sein und muß auch nicht symmetrisch zur die Achsen der Zahnräder verbindenden Linie sein, wenn nur eine .der der Dichtungen 21, 23 entsprechende Wirkung ausgeübt wird.

Über den sichelförmig begrenzten Flächen an den Enden der Druckplatte 18 sind Druckfelder 24, 25 ausgebildet, die über je eine an den Buchsen 9 und 16 sowie der Druckplatte 18 ausgebildete, in Achsrichtung der Zahnräder 6, 13 verlaufende Nut 26, 27 mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel gespeist werden, das von den Zahnlücken der Zahnräder 6, 13 abfließen kann. An den Längsseiten der Druckplatte 18 bilden sich zwischen der Kontur des Gehäuseinneren und dem Innenumfang der Dichtung 20 Druckfelder 28, 29 aus, die von Öffnungen 30, 3t gespeist werden, in die je eine Bohrung 30', 31' für den Zu- oder Abfluß von Druckmittel mündet. Abhängig davon, ob diese Hoch- oder Niederdrucköffnungen sind, ist das Druckfeld 28 ein Hochdruckfeld und das Druckfeld 29 ein Niederdruckfeld oder umgekehrt.

An den Buchsen 10, 17 sowie an der Druckplatte 19 sind Nuten 32, 33 ausgebildet, die der Speisung von den Druckfeldern 24, 25 vollkommen entsprechenden, jedoch nicht dargestellten Druckfeldern 24', 25' an den Enden der Druckplatte 19 dienen. Ebenso sind an den Längsseiten der Druckplatte 19 den Druckfeldern

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28, 29 entsprechende Druckfelder 28', 29' ausgebildet, die von den Öffnungen 30 und 31 gespeist werden und ein Hochdruck- oder Niederdruckfeld sind. Eine vom Äußeren des Gehäuses 1 ausgehende Bohrung 34 mündet an einer Stelle im Gehäuseinneren, die von unter Hochdruck stehenden Zahnlücken überstrichen wird. Die Bohrung 34- ist durch eine Leitung 35 mit einem 3/2-Wegeventil 36 verbunden. Das Wegeventil 36 wird von einer Druckfeder 36' in einer ersten Ausgangsstellung I gehalten und ist elektromagnetisch willkürlich betatigbar. Eine hydraulische oder mechanische Betätigung wäre jedoch ebenso anwendbar. Die Dichtungen 21, 23 begrenzen Druckfelder 37, 37¹ auf den Druckplatten 18, 19 die über Kanäle 38, 39 gespeist werden. Diese münden in eine Boh rung 40, welche über eine Leitung 41 mit dem Wegeventil 36 verbunden ist. Die von den Zahnlücken des Zahnrades 6 zu dessen Achse abfließende Leckflüssigkeit gelangt auf der einen Seite des Zahnrades£zu einem Durchbruch 42 in der Druckplatte 18, von wo sie durch einen Kanal 43 zu einer Bohrung 44 für den Abfluß der Leckflüssigkeit gelangt. Auf der anderen Seite des Zahnrades gelangt die Leckflüssigkeit zu einer Bohrung 45 für den Durchtritt der Abtriebswelle 11 durch den Gehäusedeckel 3» wo sie sich hinter dem Wellendichtring 12 sammelt. Von da fließt sie durch einen Kanal 46 zu einem Durchbruch 47 in der Druckplatte 19» von wo sie durch eine das Zahnrad 13 und dessen Wellenzapfen in Achsrichtung durchdringende Bohrung 48 und einen Durchbruch 49 der Druckplatte 18 zur Bohrung 44 gelangt. Die aus den Zahnlücken des Zahnrades 13 abfließende Leckflüssigkeit gelangt auf der einen Seite des Zahnrades über die Bohrung 48 und den Durchbruch 49, auf der anderen Seite über den Durchbruch 49 in di*'e Bohrung 44, von wo es über eine Leitung 50 zu einem Druckmittelbehälter 51 fließt. Dieser Behälter 51 ist durch eine Leitung ' 52 mit dem Wegeventil 36 verbunden. Das Wegeventil 36 ist so aufgebaut, daß es in einer Sehaltstellung I die Leitung 35 mit der Leitung 41 verbindet, während die zum Behälter 51 führende Leitung 52 verschlossen ist. In einer zweiten Schaltstellung II des Wegeventils ist die Leitung 41 mit der zum Behälter führenden Leitung 52 verbunden', während die Leitung 35 verschlossen ist. "

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Wird dem Zahnradmotor über eine der Bohrungen 30' , 31' unter Hochdruck stehendes Druckmittel zugeführt, dann werden, abhängig von der Zuflußrichtung des Druckmittels, z.B. auf der Druckplatte 18 die unter Hochdruck stehenden Druckfelder 24, 25 und 28 oder 29 aufgebaut und die Buchsen 9* 16. gegen die diesen zugewandten Stirnseiten der Zahnräder 6, 13 gepreßt. Die Druckfelder sind so bemessen, daß die von ihnen ausgeübten Anpreßkräfte die Druckkräfte ausgleichen, welche von dem Druckmittel in den unter Hochdruck stehenden Zahnlücken der Zahnräder 6, 13 auf die Buchse 9» 16 ausgeübt werden und ein Abheben derselben von der Zahnradstirnseite bewirken. Die Druckfelder 24', 25'» 28' , 29' und 37* » welche auf der Druckplatte 19 aufgebaut werden, entsprechen ganz den Druckfeldern 24, 25, 28, 29 und 3? auf der Druckplatte 18 und üben die gleiche Wirkung wie diese auf die anderen Stirnseiten der Zahnräder 6, 13 aus. Steht das Druckfeld 37 unter Hochdruck, welches ebenfalls eine über die Platte 18, die Buchsen 9* 16 anpressende Kraft ausübt, dann überwiegen die Anpreßkräfte bei den Buchsen, so daß diese dicht an den Zahnradstirnseiten anliegen und die Leckverluste gering bleiben. Das gleiche gilt für das Druckfeld 37' auf der Druckplatte 19.

Das Wegeventil 36 wird durch die Druckfeder 36* in Ausgangsstellung I gehalten. In dieser verbindet es die Leitung 35 mit der Leitung 41, so daß die Druckfelder 37, 3?' unter Hochdruck stehen. Die Buchsen 9> 10 und 16, 17 werden gegen die Zahnräder 6, 13 gepreßt, so daß die Leckverluste gering sind und der für das' abverlangte Drehmoment erforderliche Druck sich aufbauen kann. Steht der Motor, daß wird ein Anlauf erschwert, weil die Reibungskräfte zu groß sind. Soll der Motor anlaufen, dann wird das Wegeventil einmal oder mehrere Male kurzzeitig elektromagnetisch in seine Schaltstellung II gebracht, in der die Druckfelder 37, 37' über die Leitungen 41 und 52 mit Behälter 51 verbunden werden und so unter Niederdruck stehen. Die Anpreßkräfte der Druckfelder 37» 37' verschwinden kurzzeitig, so daß der Motor anlaufen kann. Danach bleibt das Wegeventil 36 in der Ausgangsstellung I, und bei anliegenden Buchsen 9» 10, 16, 17 sind die Leckverluste im weiteren Betrieb gering.

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Die Wirkung dieser Anordnung kommt genauso zur Geltung, wenn die Zahnräder nicht in getrennten Lagerbüchsen^ sondern- in brillenförmigen Lägerkörpern gelagert sind, von denen ge einer auf der gleichen Seite der Zahnräder anzuordnen wäre.

Der kleinstmögliche Ahlaufdruck bei unbelastetem Motor hängt ebenfalls von der Größe der auf den Druckplatten 18, 19 aufgebauten Druckfeldern ab. Der Anlauf wird erleichtert, wenn die Druckfelder 37» 37¹ unter Niederdruck stehen, bis dieser kleinste Anlaufdruck erreicht ist und der Motor angelaufen ist. Ein Wegeventil 55 für eine solche Anordnung zeigt die Fig. 3·

Dieses Ventil 55 ist elektromagnetisch willkürlich und hydraulisch selbsttätig betätigbar und wird durch eine Druckfeder in seiner Ausgangsstellung gehalten, bei der die Druckfelder 37* 37' über die Leitung 4-1 mit dem Behälter 51 verbunden sind, also unter Niederdruck stehen. Das Ventil wird hydraulisch umgeschaltet, wenn in der Leitung 35» in der jeweils der Druck der Hochdruckseite herrscht, der kleinstmögliche Anlaufdruck erreicht ist. Die Leitungen 35 und 41 werden dadurch mit einander verbunden, und die Druckfelder 37» 37' stehen unter diesem Anlaufdruck. "

Muß der Motor unter Last anlaufen, dann wird das Ventil wiederum beim Erreichen des kleinstmöglichen Anlauf drucks ohne Last hydraulisch umgeschaltet, obwohl jetzt der erforderliche Anlauf-,druck höher liegt. Jetzt muß das Ventil 55 elektromagnetisch ein oder mehrere Male kurzzeitig in Ausgangsstellung gebracht werden, bei der die Leitung 41 über die Leitung 52 mit d.em Be- j hälter 51 verbunden ist und die Druckfelder 37» 37* unter Nie- | derdruck stehen, so daß die Maschine anlaufen kann. Dieses kurzzeitige Umschalten des Ventiles kann nicht nur elektromagnetisch - wie dargestellt - erfolgen, sondern könnte eben sogut mechanisch oder hydraulisch erfolgen.

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Claims

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Ansprüche

.J Mit Druckflüssigkeit betriebener Zahnradmotor, bei dem mindestens auf einer Seite der Zahnräder an deren Stirnseite anliegende Dicht- oder Lagerkörper angeordnet sind, die durch Druckfelder an die Zahnradstirnseiten angepreßt

werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein ein Zusatzfeld bildendes Druckfeld (37, 37') über ein Ventil (36, 55) wahlweise mit Nieder- oder Hochdruck beaufschlagbar ist. %
2. Zahnradmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfeld (37» 37') etwa in der Mitte zwischen den Achsen der beiden Zahnräder (6, 13) angeordnet und über ein Wegeventil (36, 55) mit der Hochdruckseite oder der Niederdruckseite des Motors verbindbar ist.
3. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfeld (37» 37') rund ist und von einer in einer Nut (21', 23¹) angeordneten, in sich geschlossenen Dichtung (21, 23) begrenzt ist.
4·. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfeld (37, 37') solange mit Niederdruck beaufschlagt ist, bis der Anlaufdruck sich im Motor aufgebaut hat.

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5. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Dicht- oder Lagerkörper (9, 10, 16, 17) wirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen, wenn das Zusatzfeld (37, 37') mit Niederdruck beaufschlagt ist und daß die die Dicht- oder Lagerlörper gegen die Zahnräder pressenden Kräfte überwiegen, wenn das Zusatzfeld (37, 37') mit Hochdruck beaufschlagt wird.
6. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- ' kennzeichnet, daß das Ventil (55) durch Federkraft (56) in Ausgangsstellung gehalten wird, bei der das Zusatzfeld mit Niederdruck beaufschlagt ist und selbsttätig hydraulisch umschaltet, wenn im Motor der erforderliche Druck für lastfreien Anlauf erreicht ist.
7- Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (36, 55) in der durch eine Druckfeder (36', 56) gehaltenen Ausgangsstellung das Zusatzfeld (37, 37¹) mit der Hochdruckseite des Motors verbinde};, und zum Anlauf unter Last in eine Stellung umschaltbar ist, bei der das Zusatzfeld (37* 37*) mit einem Baum (51) niederen Drucks verbunden ist.
8. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche Λ bis 7« dadurch ge-

kennzeichnet, daß zwischen den die Zahnräder aufnehmenden Lagerkörpern (9, 10, 16, 17) und dem Gehäuse (2, 3) Druckplatten (18, 19) angeordnet sind, auf denen die von Dichtungen

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(20 bis 23) und dem Gehäuse (1 bis 3) begrenzten Druckfelder aufgebaut sind.
9. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil ein 3/2-Wegeventil (36, 55) ißt, das innerhalb oder außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist.
10. Zahnradmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) und im Gehäusedeckel (2, 3) ein Kanal (38, 39, 40) zur Speisung der Zusatzfelder (37, 37') mit Druckmittel sowie im Gehäuse (1) ein mit den unter Hochdruck stehenden Zahnlücken eines Zahnrades (6) zusammenwirkender Kanal (3*0 ausgebildet sind, und beide Kanäle über Iieitungen (35, 41) mit dem Wegeventil (36, 55) verbunden

sind, f
C

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