DE3545078A1

DE3545078A1 - Schmiervorrichtung fuer fluid-geraete

Info

Publication number: DE3545078A1
Application number: DE19853545078
Authority: DE
Inventors: James M. Corinth Miss. Eley
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-07-10
Also published as: GB2169351A; JPS61164085A; FR2577010B1; BE904007A; GB8600116D0; US4553915A; FR2577010A1; CA1250789A; GB2169351B

Description

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Unser Zeichen: A 15 Lh/fi

Dana Corporation 4500 Dorr Street Toledo, Ohio, U.S.A.

öchmiervorrichtung für Fluid-Geräte

Dana Corp.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für fluidische Geräte, insbesondere ein Niederdruckschmiersystem für Lager in Zahnradpumpen und Motoren.

Es ist üblich, ein mittels einer Zahnradpumpe gepumptes Fluid zum Schmieren der Wellen und Lager in der Pumpe zu verwenden. Dies wird erreicht durch verschiedene Schmiersysteme, die gewöhnlich eine oder mehr Nuten längs jedem Lager umfassen, wobei die Nut oder die Nuten an das Fluid in unterschiedlichen Drücken angeschlossen sind, beispielsweise an einen Einlaßdruck und einen Auslaßdruck, oder an einen Druck in dem Bereich, in dem die Zähne der Zahnradpumpe außer Eingriff treten, um eine Fluidströmung durch das betreffende System zu bewirken. Es ist erwünscht, einen kontinuierlichen Fluidstrom durch jedes solche Schmiersystem zu erhalten, um u.a. die Lager zu kühlen.

Nicht alle Schmiersysteme für Zahnradpumpen, welche die Lager mit Bereichen unterschiedlichen Fluiddruckes verbinden, schaffen, zuverlässig einen Fluidstrom hinter die Lager. Um einen zuverlässigen und merklichen Fluidstrom hinter die Lager zu erreichen, wird ein Schmiersystem vorgeschlagen, in welchem die Wellen und die Lager als Pumpen wirken, unter Ausnutzung der Viskosität bzw. der Scherungskräfte im Schmieröl, so daß das Fluid hinter die Lager gefördert wird. Dies hat ferner den Vorteil, daß ein ölstrom erzeugt wird (wenn das Fluid beispielsweise ein öl ist), wobei die Lager an einen einzigen Druckbereich angeschlossen werden können, vorzugsweise an den Einlaß oder Niederdruckanschluß.

Die Erfindung betrifft somit ein Niederdruck-Schmiersystem für externe Zahnradpumpen und dergleichen, wobei jede Welle mit einem Paar im wesentlichen diametral angeordneter Nuten

versehen ist. Beide Nuten verlaufen in Längsrichtung teilweise längs des zugeordneten Lagers, wobei eine Nut mit einem Ende des Lagers und die andere Nut mit dem anderen Ende des Lagers kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Die Enden jedes Lagers stehen in Strömungs-Verbindung mit dem Einlaß oder dem Niederdruckanschluß, so daß die Welle und das zugehörige Lager als Pumpe wirken und das Öl von der Einlaßöffnung hinter das Lager und zurück zur Einlaßöffnung fördern und umwälzen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Niederdruckschmiersystem für Zahnradpumpen u.dgl. zu schaffen, um ein Fluid, z.B. öl, hinter die Lager zu fördern.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 3-3 von Fig.

Fig. 4 zeigt vergrößert eine Welle und ein Lager im Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 5-5 von Fig.

Fig. 1 zeigt eine Zahnradpumpe 10 mit einem Pumpenkörper mit einer Zahnradkammer 14, die durch eine hintere Deckplatte 16 und eine vordere Deckplatte 18 geschlossen ist, die beide am Pumpenkörper 12 geeignet, z.B. durch Maschinenschrauben, befestigt sind. In der Zahnradkammer 14 ist ein Paar kämmender Zahnräder 20 und 22 angeordnet, die vorzugsweise einteilig mit den entsprechenden Wellen 24 und 26

ausgebildet sind.

Die Welle 24 ist in einem Paar zylindrischer Lager 28 und drehbar gelagert, die in Bohrungen 32 und 34 in den Deckplatten 16 und 18 sitzen bzw. eingepreßt sind. Ebenso ist die Welle 26 in einem Paar zylindrischer Lager 36 und 38 drehbar gelagert, die in Bohrungen 40 und 42 in den Deckplatten 16 und 18 sitzen. Die Welle 26 ist eine Antriebswelle und erstreckt sich durch die Deckplatte 18 und durch eine Dichtung 48 hindurch nach außen. Ein Hohlraum 50 in der Deckplatte 16 verbindet die Bohrungen 32 und 40 und in entsprechender Weise verbindet ein Hohlraum 52 in der Deckplatte 18 die Bohrungen 34 und 42.

Wie auch die Fig. 2 und 3 zeigen, hat die Pumpe 10 einen Einlaß oder Niederdruckanschluß 44 und einen Auslaß oder Hochdruckanschluß 46. Beide Anschlußöffnungen liegen in der hinteren Deckplatte 16 und stehen in Verbindung mit der Zahnradkammer 14 auf entgegengesetzten Seiten der kämmenden Zahnräder 20 und 22.

Die Pumpe 10 ist eine Druckpumpe und sie umfaßt daher ein Paar Druckplatten 54 und 56, die in der Getriebekammer 14 auf entgegengesetzten Seiten der Zahnräder 20 und 22 angeordent sind. Bei beiden Druckplatten wird ein Teil ihrer Oberflächen entfernt von den Seitenflächen der Zahnräder 20 und 22 durch das Hochdruckfluid beaufschlagt, so daß sie gegen die Zahnradseitenflächen angedrückt werden, um eine hoch wirksame Dichtung zwischen den Druckplatten und den ZahnradSeitenflächen zu schaffen.

Die soweit beschriebene Pumpe 10 ist bekannt.

Nachfolgend wird nun das Niederdruckschmiersystem in Verbindung mit der Pumpe 10 beschrieben. Insoweit dieses Schmiersystem

betroffen ist, kann die Konstruktion der Pumpe rechts von den Zahnrädern 20 und 22 nach Fig. 1 betrachtet werden als identisch mit der Konstruktion der Pumpe links von den Zahnrädern 20 und 22. Es wird daher nur der Teil des Schmiersystems rechts von den Zahnrädern 20 und 22 im Detail beschrieben, es wird jedoch betont, daß das gesamte Schmiersystem eine Anordnung von Nuten und Fluidkanälen links von den Zahnrädern 20 und 22 umfaßt, das identisch mit demjenigen ist, das nun für den Bereich rechts von den Zahnrädern 20 und 22 beschrieben wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist in der Innenfläche der Deckplatte 16 eine Ausnehmung ausgebildet, die mit der Einlaßöffnung 44 und mit einem Paar Fluidkanälen 60 und 62 in der Deckplatte in Verbindung steht. Die Fluidkanäle 60 und 62 (Fig. 4) ihrerseits stehen in Verbindung mit dem Hohlraum 50, so daß eine Fluidverbindung bzw. ein ölkanal vorgesehen ist zwischen dem Einlaß 44 und den äußeren Enden der Lager 28 und 36.

Wie die Fig. 1, 4 und 5 zeigen, sind alle Lager mit einem Paar von Nuten 64 und 66 versehen. Jede Nut 64 verläuft in Längsrichtung nur teilweise längs des Innendurchmessers des zugehörigen Lagers, ausgehend von dessen äußerem Ende. Ebenso verläuft jede Nut 66 in Längsrichtung nur teilweise längs des Innendurchmessers des zugehörigen Lagers, ausgehend von dessen innerem Ende. Wie Fig. 5 am besten zeigt, sind die Nuten 64 und 66 im wesentlichen diametral einander gegenüber angeordnet und etwa um 90° versetzt gegen die Belastungslinie oder Belastungsrichtung 68, längs welcher die Welle 26 gegen das Lager 36 gepreßt wird.

Das Lager 36 hat mit der Welle 26 ein Durchmesserspiel von etwa 0,1 mm. Wenn somit die Pumpe 10 in Betrieb ist, so daß die Zahnräder 20 und 22 voneinander weg belastet werden, wird durch die Kraft 68 die Welle 26 in die Position nach Fig. 5

gedrückt, so daß die Welle 26 auf einem sehr dünnen Ölfilm zwischen ihr und dem Lager 36 läuft. Hierdurch entsteht eine sichelförmige Kammer 70, deren größte Breite etwa 0,1 mm beträgt und sie erstreckt sich etwa von der Nut 64 bis zur Nut 66. Während nur der Zusammenhang zwischen der Welle 26 und dem Lager 36 in dieser Hinsicht erläutert worden ist, soll darauf hingewiesen werden, daß dieselbe Situation für alle Lager und Wellen in der Pumpe vorliegt.

Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Nut 72 in der Innenfläche der Druckplatte 54 vorgesehen, die dazu dient, eine Fluidverbindung zwischen dem inneren Ende des Lagers 28 und der Einlaßöffnung 44 zu schaffen. Ebenso ist eine Nut 74 vorgesehen, durch welche das innere Ende des Lagers 36 in Fluidverbindung oder Strömungsverbindung mit der Einlaßöffnung gebracht wird. Entsprechende Nuten in der Druckplatte 56 dienen dazu, eine Strömungsverbindung von den Lagern 30 und 38 zu der Einlaßöffnung 44 zu schaffen.

In der Beschreibung des Betriebs des Niederdruckschmiersystems wird angenommen, daß die Welle 26 in der durch den Pfeil 76 angezeigten Richtung angetrieben wird, wodurch infolge des Eingriffs der Zahnräder 22 und 20 die Welle 24 in der durch den Pfeil 78 angezeigten Drehrichtung getrieben wird. Als Folge hiervon wird das Fluid, z.B. öl, durch die Einlaßöffnung 44 in die Pumpe 10 eingeführt und von der Pumpe durch die Auslaßöffnung 46 abgeführt.

Während des Betriebs der Pumpe 10 wirken die Wellen und Lager als Pumpen unter Ausnutzung der Viskosität bzw. der Scherung in öl (viscous shear pump). Insbesondere, wie Fig. 5 zeigt, haftet das öl in der Kammer 70 an der Welle 26 und wird auf diese Weise mit der Welle 26, während diese rotiert, in der durch Pfeile 80 angezeigten Richtung mitgeführt. Wenn jedoch das öl den Bereich der Nut 66 er-

reicht, nimmt das Volumen der Kammer 70 merklich ab, so daß ein Teil des Öls in der Kammer 70 durch die Nut 66 nach außen gedrückt wird. Infolge seiner Neigung, an der Welle 26 zu haften, wird das öl, das in der Kammer 70 transportiert wird, von der Nut 64 weg transportiert, so daß durch dieses Wegtransportieren ein niedrigerer Druck in diesem Bereich entsteht, mit der Folge, daß durch die Nut 64 Öl in die Kammer eingeführt oder hereingezogen wird. Die Welle 26 und das Lager 36 wirken somit als Pumpe, indem öl in die Kammer 70 durch die Nut 64 eingesaugt und durch die Nut 66 aus der Kammer 70 abgeführt wird. Da die Nut 64 in Verbindung mit dem Einlaß 44 steht, über den Hohlraum 50, den Kanal 62 und die Ausnehmung 58, und da die Nut 66 in Verbindung mit der Einlaßöffnung steht, über die Nut 64, wird ein vollständiger Strömungskreis aus einem Niederdruckschmierfluid gebildet, von der Einlaßöffnung 44 ausgehend, hinter dem Lager 36 vorbei und zurück zur Einlaßöffnung 44.

Das Niederdruckschmiersystem wurde im Detail nur in Verbindung mit der Welle 26 und dem Lager 36 beschrieben, dieselbe Arbeitsweise und dieselbe Pumpenwirkung gilt jedoch für alle Wellen und Lager in der Pumpe.

Verschiedene Modifikationen der Erfindung sind möglich. Beispielsweise können die verschiedenen Fluidkanäle, die die inneren und äußeren Enden der Lager mit der Einlaßöffnung 44 verbinden, auch an anderen Stellen als den gezeigten, ausgebildet sein, abhängig z.B. von den Herstellungsverfahren.

Claims

A1503935A5078 Dana Corp. Patentansprüche

1. Schmiervorrichtung für ein fluidisches Gerät, insbesondere Niederdruckschmiersystem für Zahnradpumpen, mit einer Niederdruck-Einlaßöffnung, einer Welle, einem Zahnrad auf der Welle und einem zylindrischen Lager, in welchem die Welle gelagert ist, gekennzeichnet durch erste Fluid-Kanäle, welche das Ende des Lagers entfernt vom Zahnrad mit der Niederdrucköffnung verbinden, zweite Fluid-Kanäle, welche das Ende des Lagers angrenzend an das Zahnrad mit der Niederdrucköffnung verbinden, eine erste Nut im Lager, die teilweise längs des Lagers von dessem entfernten Ende aus verläuft und durch eine zweite Nut im Lager, die teilweise längs des Lagers von diesem benachbarten Ende aus verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Längsrichtung des Lagers verlaufen und im wesentlichen diametral einander gegenüber angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten etwa 90° versetzt gegen die Richtung der Belastung sind, durch welche die Welle gegen das Lager gepreßt wird.

4. Schmiervorrichtung, insbesondere Niederdruckschmiervorrichtung für Zahnradpumpen, mit einem Niederdruckanschluß, einem Paar kämmender Zahnräder, von denen jedes auf einer separaten Welle sitzt, sowie einer Mehrzahl von zylindrischen Lagern, in denen die Wellen gelagert sind, wobei die Lager äußere und innere Enden haben, gekennzeichnet durch ein Niederdruckschmiersystem mit ersten Fluid-

kanälen, welche die äußeren Enden der Lager mit dem Niederdruckanschluß verbinden, zweiten Fluidkanälen, welche die inneren Enden der Lager mit dem Niederdruckanschluß verbinden, eine erste Nut in jedem Lager, die sich nur über einen Teil längs des Lagers von dessem äußeren Ende aus erstreckt, eine zweite Nut in jedem Lager, die sich nur über einen Teil des Lagers von dessem inneren Ende aus erstreckt, derart, daß die Lager und Wellen als Pumpen wirken, um das Schmiermittel von der Niederdruckanschlußöffnung anzusaugen, durch die Lager umzuwälzen und zur Niederdrucköffnung zurückzuführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in jedem Lager in Längsrichtung des Lagers verlaufen und im wesentlichen diametral einander gegenüber angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten etwa 90° versetzt gegen die Linie der Belastung sind, durch welche die Welle gegen die Lager gepreßt wird.

7. Fluid-Vorrichtung, insbesondere Zahnradpumpe, mit einem Niederdruckanschluß, einer Welle, einem auf der Welle sitzenden Zahnrad, einem zylindrischen Lager, in welchem die Welle mit Spiel gelagert ist, gekennzeichnet durch erste Fluidkanäle, welche das Ende des Lagers entfernt vom Zahnrad mit dem Niederdruckanschluß verbinden, zweiten Fluid-Kanälen, welche das Ende des Lagers angrenzend an das Zahnrad mit dem Niederdruckanschluß verbinden, einer ersten Nut in dem Lager, die sich nur über einen Teil längs des Lagers von diesem entfernten Ende aus erstreckt, einer zweiten Nut in dem Lager, die sich nur über einen Teil längs des Lagers von diesem benachbarten Ende aus erstreckt, wodurch die Welle und das Lager als Pumpe wirken, um Fluid von dem Niederdruckanschluß abzuführen, das Fluid zwischen der Welle und dem Lager umzuwälzen und um das Fluid zu dem Niederdruckanschluß zurückzuführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Nuten sich in Längsrichtung der Lager erstrecken und annähernd diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten etwa 90° versetzt gegen die Linie der Belastung angeordnet sind, durch welche die Welle gegen das Lager gepreßt wird.

10. Fluid-Pumpe mit einem Niederdruckanschluß, einem Paar kämmender Zahnräder, die durch den Fluid-Druck auseinandergedrückt werden, wobei die Zahnräder auf separaten Wellen sitzen und jede Welle in einem Paar zylindrischer Lager mit äußeren und inneren Enden gelagert ist, gekennzeichnet durch erste Fluid-Kanäle, welche die äußeren Enden der Lager mit dem Niederdruckanschluß verbinden, zweiten Fluid-Kanälen, welche die inneren Enden der Lager mit dem Niederdruckanschluß verbinden, einer ersten Nut in jedem Lager, die sich nur teilweise längs des Lagers von dessem äußeren Ende aus erstreckt und einer zweiten Nut in jedem Lager, die sich nur teilweise längs jedes Lagers von dessem inneren Ende aus erstreckt, wodurch die Wellen und Lager als Pumpen wirken, um Fluid vom Niederdruckanschluß abzuführen, das Fluid zwischen den Wellen und den Lagern umzuwälzen und um das Fluid zu dem Niederdruckanschluß zurückzuführen.

11. Fluid-Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in jedem Lager in Längsrichtung des Lagers verlaufen und im wesentlichen diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind.

12. Fluid-Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten annähernd 90° versetzt gegen die Linie der Belastung angeordnet sind, durch welche die Welle gegen die Lager angepreßt wird.