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Kennwort: I,Stiftlose Zahnradpumpe Zahnradmas chine Die Erfindung
betrifft eine Zahnradmaschine, insbesondere eine Zahnradpumpe mit Außeneingriff,
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Zahnradmaschinen dieser Art unterscheiden sich u.a. durch die Art
der Abstützung ihrer Zahnräder im Gehäuse. Dabei ist der Begriff "Abstützung" folgendermaßen
zu verstehen: Das (im Falle einer Zahnradpumpe) von außen angetriebene Zahnrad sitzt
in der Regel drehfest auf der Antriebswelle und ist über diese auf beiden Seiten
im Gehäuse drehbar gelagert. Die Abstützungen dieses Zahnrades im Gehäuse sind hier
also als Lager ausgebildet. Das andere Zahnrad kann entweder ebenfalls über eine
mitoumlauSende Welle im Gehäuse gelagert sein oder aber es ist mit einer konzentrischen
Bohrung direkt auf einem feststehenden Bolzen gelagert, der in entsprechende Bohrungen
des Gehäuses eingesetzt ist. Im letzteren Falle sind also die Abstützungen des Zahnrades
im Gehäuse als Sitzflächen für den feststehenden Bolzen ausgebildet. Je nach dem,
ob der Bolzen nur auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Zahnrades im Gehäuse
sitzt, ist das Zahnrad einseitig oder beidseitig abgestützt. Eine einseitige Abstützung
kommt im allgemeinen nur für Zahnradmaschinen mit geringer Zahnbreite (für kleines
Fördervolumen) in Betracht. Die einseitige Abstützung kann übrigens auch dadurch
verwirklicht werden, daß das Zahnrad nur auf einer Seite einen Zapfen besitzt und
nur mit diesem in einer oder zwei Lagerstellen gelagert ist (fliegende Lagerung").
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Bei bekannten Zahnradmaschinen (z.B. DT-GM 1 774 389) besteht das
Gehäuse aus drei Teilen, nämlich aus einem Mittelstück, dessen Breite etwa gleich
der Breite der Zahnräder ist, und welches die Radräume
bildet,
und aus zwei Seitenwänden mit den Abstützungen für die Zahnräder. Grundsätzlich
kommt es bei solchen bekannten Zahnradmaschinen darauf an, daß für jedes einzelne
Zahnrad die Achse des Radraumes und die Achse der Abstützung im Gehäuse (Lager oder
Bolzensitz)bzw. die Achsen der beiden Abstützungen möglichst exakt fluchten, d.h.
in einer einzigen Geraden liegen, in der zugleich die Achse des betreffenden Zahnrades
liegt. Es ist selbstverständlich, daß ferner die einzelnen Zahnradachsen untereinander
möglichst exakt parallel liegen müssen. Bei der Fertigung einer solchen Zahnradmaschine
muß daher beachtet werden, daß der Abstand zwischen den genannten Achsen bei jedem
einzelnen der drei Gehäuseteile genau übereinstimmt, und daß die drei Gehäuseteile,
z.B. unter Verwendung von Paßstiften, derart zusammengebaut werden, daß das erwähnte
Fluchten der Achsen gewährleistet ist.
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Vielfach ist es auch üblich und bekannt, eine der beiden Seitenwände
zusammen mit dem Gehäusemittelteil einstückig auszubilden. In dem hierdurch entstehenden
topfförmigen Gehäuseteil wird jeder Radraum und die dazugehörende Abstützbohrung
(die als Lagerbohrung bzw. als Bolzensitz dient) in einem einzigen Arbeitsgang fertig
bearbeitet, so daß es ohne Schwierigkeiten zu erreichen ist, daß die Achsen eines
Radraumes und der dazugehörenden Abstützbohrung genau fluchten und daß die Abstände
zwischen zwei benachbarten Radrumen und zwischen den dazugehörenden Abstützbohrungen
exakt gleich sind.
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Da aber für die Herstellung der Abstützbohrungen in der anderen Seitenwand,
die nach wie vor ein eigenes Bauteil bilden muß, zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich
sind, kann nicht hundertprozentig sichergestellt werden, daß auch in diesem Gehäuseteil
der gleiche Achsabstand zwischen den Abstützbohrungen erzielt wird und daß beim
Zusammenbauen dieser Seitenwand mit dem vorerwähnten topfförmigen Gehäuseteil die
Achsen der Abstützbohrungen exakt fluchtend zusammengeführt werden.
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Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus der häufig erhobenen Forderung
der Austauschbarkeit sämtlicher Einzelteile einer Serie von Zahnradmaschinen. Danach
müssen nicht nur die Achsabstände in
sämtlichen Gehäuseteilen der
Serie genau gleich sein, sondern genau so auch die Lage der Bohrungen für die Paßstifte
sowohl untereinander als auch relativ zu den Abstützbohrungen. Dadurch erreicht
man, daß in einem Schadensfalle z.B. die Gehäuseseitenwand einer bestimmten Maschine
durch diejenige einer anderen oder durch ein entsprechendes Reserveteil ersetzt
werden kann. Andernfalls wäre die gesamte Maschine nicht mehr brauchbar.
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Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist es bekannt (DL-PS 100 774),
sämtliche Zahnräder über je eine durchgehende Welle beidseitig in Lagerbuchsen zu
lagern. Dabei ist jede Lagerbuchse mit ihrer im wesentlichen kreiszylindrischen
Außenmantelfläche im Gehäuse zentriert.
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Der Durchmesser der Zentrierfläche ist zweckmäßig gleich dem Durchmesser
des Radraumes. Bei dieser Bauweise braucht also der Achsabstand nur in einem einzigen
Gehäuseteil hergestellt zu werden. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß zumindest
vier (für jedes Zahnrad zwei) zusätzliche Bauteile benötigt werden, was die Fertigung
erheblich verteuert. Da sich außerdem zwei benachbarte Radräume naturgemäß einander
überschneiden, müssen sich benachbarte Lagerbuchsen, wie auch aus DT-AS 1 653 891
ersichtlich, flächig z.B. entlang von Kreisabschnittflächen, einander berühren.
Dabei muß diese Berührung dichtend erfolgen, damit nicht ein unnötiger Kurzschluß
zwischen Saug- und Druckseite entsteht. Daher muß wiederum bei jedem sich derart
berührenden Lagerbuchsenpaar eine exakte Einhaltung des Achsabstandes der Lagerbohrungen
gewährleistet werden. Dies ist, wie bei der zuerst beschriebenen Bauweise, wenn
überhaupt, dann nur mit großem Aufwand erzielbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß die Austauschbarkeit
der Einzelteile einer Serie von Zahnradmaschinen gewähl3eistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkanale
des Anspruches 1 gelöst. Hierbei wird in dem einstückig ausgebildeten Gehäusehauptteil,
z.B. im Falle einer Maschine mit zwei Zahnrädern, der eine Radraum von der einen
Seite her und der andere
Radraum von der anderen Seite her in das
Gehäuse eingearbeitet, jeweils zusammen mit einer Abstützbohrung als Lagerbohrung
oder als Bolzensitz und der Zentrierfläche für die Deckscheibe. Nach dem Einsetzen
der Zahnräder wird dann jeder Radraum durch die betreffende Deckscheibe verschlossen.
Dadurch, daß von den Deckscheiben zweier benachbarter Zahnräder die eine auf der
einen und die andere auf der anderen Seite der Zahnräder angeordnet ist, können
beide Deckscheiben (im Gegensatz zu den Lagerbuchsen der bekannten Maschine gemäß
DL-PS 100 774) an ihrem gesamten Umfang kreiszylindrisch ausgebildet sein und sind
daher mit ihrem gesamten Umfang im Gehäuse zentriert. Dadurch wird nicht nur eine
sichere Abdichtung erzielt, sondern bei jedem beidseitig abgestützten Zahnrad vor
allem auch ein exaktes Fluchten der Achsen seiner beiden Abstützbohrungen. Hierzu
trägt wesentlich der Umstand bei, daß der Achsabstand nur in einem einzigen Bauteil,
nämlich dem Gehäusehauptteil hergestellt zu werden braucht, und daß es beim Fertigen
einer Scheibe keinerlei Schwierigkeiten bereitet, die Außenmantelfläche und die
Bohrung exakt koaxial zueinander zu legen. Auch in dem Falle, daß eine Deckscheibe
und ein feststehender Bolzen zu einem einstückigen Bauteil vereinigt sind, liegen
mit Sicherheit beide exakt koaxial zueinander. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht
darin, daß eine exakte Fixierung der Deckscheiben mittels Paßstiften nicht erforderlich
ist. Zwar muß die Lage der in der Regel vorzusehenden Nuten zum Ableiten der sogenannten
Quetschflüssigkeit (aus den in Eingriff befindlichen Zahnlücken) hinreichend genau
eingehalten werden; hierzu sind aber keine Paßstifte erforderlich. Somit wird durch
die Erfindung die Fertigung der Einzelteile einer Zahnradmaschine, insbesondere
wenn deren Austauschbarkeit gefordert wird, beträchtlich vereinfacht. Zweckmäßig
wird man zur weiteren Vereinfachung der Herstellung das Merkmal des Anspruches 2
anwenden.
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Die bisher beschriebene Ausführung wird man bevorzugt bei solchen
Zahnradmaschinen anwenden, bei denen alle Zahnräder beidseitig abgestützt sind;
in diesem Falle besitzt jede Deckscheibe eine konzentrische Abstützbohrunt. Falls
dagegen eines der Zahnräder nur einseitig abgestützt ist, wird man diese Abstützung
in der Regel +/ als Lagerbohrung bzw. als Bolzensitz
im Gehäusehauptteil
anordnen, so daß die hierzu gehörende Deckscheibe nur zum Einführen des Zahnrades
in das Gehäuse dient.
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In dem Falle, daß nur eines der Zahnräder, nämlich das angetriebene,
beidseitig im Gehäuse gelagert zu werden braucht, während das andere (oder die anderen)
einseitig im Gehäuse abgestützt wird (bzw.
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werden), kann die obengenannte Aufgabe gemäß einem weiteren Gedanken
der Erfindung auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3 gelöst werden.
Man wird hierbei die Abstützbohrung für das einseitig abgestützte Zahnrad (bzw.
die Zahnräder) wiederum im Gehäusewie an sich bekannt, hauptteil anordnen, so da
nur noch eine einzige Deckscheibe benötigt wird, nämlich für das angetriebene Zahnrad.
Diese einzige Deckscheibe weist eine konzentrische Abstützbohrung als Lagerbohrung
für das angetriebene Zahnrad auf und dient zur Abdeckung sämtlicher Radräume, wobei
ihr Durchmesser mindestens gleich dem dreifachen Zahnraddurchmesser ist (vorausgesetzt
die Durchmesser der Zahnräder sind alle gleich groß). Gegenüber der zuerst beschriebenen
Ausführung wird der Vorteil erzielt, daß im Gehäusehauptteil die beiden Radräume
von der gleichen Seite aus eingearbeitet werden können. Da die Deckscheibe wiederum
über eine zu ihrer Lagerbohrung koaxiale Zentrierfläche mit dem Gehäusehauptteil
verbunden ist, wird auch hier ein exaktes Fluchten der beiden Lager für das beidseitig
gelagerte Zahnrad erzielt.
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Bei allen Ausführungen kann die einzelne Deckscheibe gemäß Anspruch
4 ausgebildet sein. Es ist nämlich viel einfacher, eine flanschlose Scheibe auf
beiden Seiten auf eine bestimmte Dicke plan zu schleifen als die Stirnfläche eines
an die Scheibe angeformten Flansches genau zu bearbeiten. Statt dessen kann aber
auch, insbesondere bei der Ausführung mit nur einem beidseitig gelagerten Zahnrad,
vorteilhaft das Merkmal des Anspruches 5 angewandt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung
erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 eine Zahnradpumpe für verhältnismäßig großes Fördervolumen
im Längsschnitt nach Linie 1-1 der Fig. 2;
Fig. 2 die Zahnradpumpe
nach Fig. 1, teils in Seitenansicht, teils im Schnitt nach Linie II-II der Fig.
1; Fig. 3 eine Zahnradpumpe für verhältnismäßig kleines Fördervolumen im Längsschnitt;
Fig. 4 eine Zahnradmaschine in Doppelanordnung.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Zahnradpumpe, die besonders als Füllpumpe,
z.B. in hydrodynamischen Getrieben, verwendbar ist, besitzt ein einstückiges Gehäusehauptteil
10 mit zwei Radräumen für zwei Zahnräder 11 und 12. Bei der Darstellung gemäß Fig.
1 ist gemäß der Erfindung der obere Radraum von links und der untere Radraum von
rechts in das Gehäusehauptteil eingearbeitet. Jeder Radraum wird nach dem Einsetzen
des Zahnrades 11 bzw. 12 mit einer Deckscheibe 21 bzw. 22 verschlossen, die an ihrem
gesamten Umfang in einer Verlängerung der kreiszylindrischen Radraum-Mantelfläche
zentriert ist (Zentrierflächenpaar 13, 23).
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Beide Zahnräder 11 und 12 sind auf beiden Seiten im Gehäuse 10, 21,
22 abgestützt, und zwar sind die Abstützungen für das eine Zahnrad 11 als Lager
15 und 16 für eine drehfest mit dem Zahnrad 11 verbundene Antriebswelle 14 ausgebildet
(Lagerbuchsen 17 und 18) und die Abstützungen für das andere Zahnrad 12 als Sitze
25 und 26 für einen feststehenden Bolzen 24, auf dem das Zahnrad 12 drehbar gelagert
ist (Lagerbuchse 27). Somit ist jedes Zahnrad 11 bzw. 12 auf der einen Seite im
Gehäusehauptteil 10 und auf der anderen Seite in einer der beiden Deckscheiben (21
bzw. 22) abgestützt. Die beiden Deckscheiben 21 und 22 sind beidseitig plan geschliffen
und mittels eines losen Flansches 19 bzw. 29 mit dem Gehäusehauptteil 10 verschraubt.
Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 können die StUtzscheibe 22 und der Bolzen
24 ein einstückiges Bauteil bilden.
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Die Zahnradpumpe nach Fig. 3 kann vorzugsweise als Drucksteigerungspumpe
für Steuer- oder Schmieröl in Getrieben verwendet werden. Bei
dieser
Pumpe ist nur eines der beiden Zahnräder 31, 32 beidseitig im Gehäuse 30, 41 abgestützt,
nämlich das mit der Antriebswelle 34 drehfest verbundene Zahnrad 31 (Lager 35, 36).
Das andere Zahnrad 32 ist drehbar auf einem Bolzen 44 gelagert, der einseitig nur
im Gehäusehauptteil 30 ruht (Sitz 46). Somit ist hier nur eine Deckscheibe 41 erforderlich,
die aber nicht nur zur Abstützung des einen Zahnrades 31 und zum Verschließen von
dessen Radraum dient, sondern zugleich auch zum Verschließen des Radraumes des anderen
Zahnrades 32. Damit diese Deckscheibe 41 dennoch gemäß der Erfindung mittels eines
kreis zylindrischen und zu dem Zahnrad 31 koaxialen Sitzes zentriert werden kann,
ist ihr Durchmesser etwas größer ausgeführt als die Summe aus dem Durchmesser des
einen Zahnrades 31 und dem Doppelten des Durchmessers des anderen Zahnrades 32 (oder,
falls die Zahnräder 31 und 32 gleich groß sind, etwas größer als das Dreifache eines
Zahnraddurchmessers). Dementsprechend ist das Gehäusehauptteil 30 ebenfalls kreisrund
und mit dem gleichen Durchmesser ausgeführt. Zweckmäßig bildet sowohl das Gehäusehauptteil
30 als auch die Deckscheibe 41 eine kreiszylindrische Außenmantelfläche 33 als Zentrierfläche,
wobei die beiden aneinander anschließenden Zentrierflächen durch einen gemeinsamen
Zentrierring 40 umfaßt werdendwobei werden wobei die Innenmantelfläche 43 des Zentrierringes
40 und die genannten Außenmantelflächen 33 ein Zentrierflächenpaar 33, 43 bilden.
Diese Art der Zentrierung kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und
2 angewandt werden. Andererseits kann auch im Falle der Fig. 3 die Deckscheibe 41
in einer Bohrung des Gehäusehauptteiles zentriert und mit diesem über einen losen
Flansch verschraubt werden.
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Der verhältnismäßig große Gehäusedurchmesser der Pumpe nach Fig. 3
stellt insbesondere dann keinen Nachteil dar, wenn die Pumpe, z.B.
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bei Verwendung als Schmierpumpe in einem Getriebe, mit verhältnismäßig
kleiner Drehzahl umlaufen soll und daher ein auf der Antriebswelle 34 sitzendes
Antriebszahnradt it großem Durchmesser ausgeführt werden muß. In diesem Falle muß
für das Einführen dieses Antriebszahnrades in das Getriebegehäusegohnehin eine entsprechend
große Offnung vorgesehen werden, die dann in besonders vorteilhafter Weise anstatt
durch einen Deckel durch das ZahnradpumpengehäusS4Ferschlossen werden kann.
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Die in Fig. 4 gezeigte Doppel-Zahnradmaschine besteht aus einer ersten
Zahnradmaschine, die weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entspricht
und zwei beidseitig abgestützte Zahnräder Ilaund 19 aufweist, und aus einer zweiten
Zahnradmaschine mit zwei nur einseitig gelagerten Zahnrädern 51 und 52. Es sind
an sich mehrere Möglichkeiten denkbar, eine "breite" Zahnradmaschine gemäß Fig.
1 und eine "schmale" Zahnradmaschine, die z.B. gemäß Fig. 3 ausgebildet sein kann,
miteinander zu kombinieren. Bei der besonderen Ausführung nach Fig. 4 ist es gelungen,
unter Verwendung der gemäß dem Anspruch 1 ausgebildeten Deckscheiben 21aund 22a
die äußeren Abmessungen sowohl in Achsrichtung als auch quer zur Achsrichtung (in
Fig. 4 gesehen: die Bauhöhe) sehr klein zu halten. Dies gelingt durch die folgenden
Maßnahmen: Die Radräume der schmalen Zahnradmaschine werden durch eine Verlängerung
lOb des Gehäusehauptteiles 10a der breiten Zahnradmaschine gebildet. Das (in der
Zeichnung) obere schmale Zahnrad 51 ist drehfest mit einer Verlängerung 14b der
Treibwelle 14a der breiten Zahnradmaschine verbunden.
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Der zur Lagerung des unteren breiten Zahnrades 12adienende feststehende
Bolzen 24a besitzt jenseits der ihm zugeordneten Deckscheibe 22a eine Verlängerung
als Lagerbolzen 24b für das untere schmale Zahnrad 52. Es ist eine die Radräume
der schmalen Zahnradmaschine abdeckende und abnehmbare Gehäusewand 59 vorgesehen,
die übrigens keine Abstützung für irgendein Zahnrad aufzunehmen braucht (d.h.
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kein Lager und keinen Bolzensitz). Somit braucht die Lage dieser Gehäusewand
59 nicht durch Paßstifte exakt fixiert zu werden. Der Bolzen 24a, 24b ist mit der
Gehäusewand 59 durch zwei nebeneinanderliegende Schrauben 58 verschraubt, so daß
der Bolzen und mit ihm die Deckscheibe 22a allein über die Gehäusewand 59 an dem
Gehäusehauptteil lOa, lOb fixiert ist, und zwar sowohl in axialer als auch in Umfangs-Richtung.
Die Gehäusewand 59 übernimmt hier somit zugleich die Funktion des losen Flansches
29 der Ausführung gemäß Fig. 1.