DE3624517A1 - Innenzahnradpumpe - Google Patents
InnenzahnradpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe mit einem
treibenden Ritzel und einem Hohlrad, bei der auf der Druck
seite die nacheilenden Flanken der Zähne des Ritzels (Dicht
flanken des Ritzels) mit den entsprechenden Gegenflanken des
Hohlrades (Dichtflanken des Hohlrades) im Bereich zwischen
dem Schnittpunkt der Kopfkreise und dem Wälzpunkt mit einem
Überdeckungsgrad größer 2 in Eingriff sind.
Derartige Innenzahnradpumpen dienen als Regelpumpen für
Hydraulikflüssigkeiten. Sie sind in dieser Ausgestaltung mit
einer Vielzahl von Auslaßöffnungen versehen, deren Teilung
kleiner oder gleich der Zahnteilung ist. Diese Auslaßöff
nungen münden sämtlichst oder gruppenweise in einen gemein
samen Druckkanal und - mit allenfalls einer Ausnahme - sind
sämtliche Auslaßöffnungen einer Gruppe durch Rückschlagventil
verschlossen.
In dieser Ausgestaltung hat die Innenzahnradpumpe eine
Fördercharakteristik, die nur bis zu einer bestimmten Dreh
zahl drehzahlabhängig ist. Über dieser Drehzahl ist die
Förderung konstant. Die Schwelldrehzahl kann durch Verstel
lung einer Drossel im Zulauf verstellt werden.
Eine derartige Innenzahnradpumpe ist bekannt durch die
DE-OS 34 44 859. Diese Innenzahnradpumpe hat gegenüber
üblichen Innenzahnradpumpen die Besonderheit, daß ein Über
deckungsgrad von mindestens 2 besteht, so daß die Innenzahn
radpumpe mindestens zwei, vorzugsweise jedoch drei oder mehr
gegeneinander abgeschlossene Zahnzellen auf der Saug- und
Druckseite bildet.
Gegenüber allen anderen bekannten Regelpumpen, deren Förder
charakteristik keine drehzahlabhängige Förderung zeigt bzw.
deren Förderung drehzahlunabhängig einstellbar ist, hat die
bekannte Innenzahnradpumpe den Vorteil der robusten Bauweise,
bei der die Fördercharakteristik ohne zusätzlichen mecha
nischen Aufwand einstellbar ist. Mit besonderem Vorteil
werden derartige Regelpumpen zum Antrieb durch Kraftfahrzeug
motoren eingesetzt, deren Drehzahl stark schwankt. Sie dienen
dort als Hydraulikpumpen oder Schmierölpumpen, da bei diesen
Pumpen die maximale Fördermenge ohne Leistungsverlust bei
einer bestimmten, relativ niedrigen Drehzahl begrenzt werden
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Leistungsbedarf
der bekannten Innenzahnradpumpe weiter herabzusetzen.
Hierzu wird vorgeschlagen, die Zahnflanken so auszugestalten,
daß die treibenden Zahnflanken eine geringere Überdeckung
haben als die dichtenden Zahnflanken. Die Überdeckung gibt
die Anzahl der Zahnpaare auf der Saug- bzw. Druckseite an,
die miteinander in Eingriff stehen, d.h.: sich berühren.
Diese Lösung ist insbesondere im Niederdruckbereich - bis
ca. 20 bar - und insbesondere im Automobilbereich von großem
Vorteil, wo es darauf ankommt, bei relativ niedrigen Dreh
zahlen eine maximale Fördermenge zu erreichen, dabei aber die
Leerlaufleistung und insbesondere mechanische Leistungsauf
nahme der Pumpe gering zu halten. Ein bevorzugtes Anwendungs
gebiet sind Schmierölpumpen, die im Sumpf des Kraftfahrzeug
motors angeordnet sind.
Die vorgeschlagene Lösung beinhaltet, daß die Zahnflanken des
Ritzels und/oder die Zahnflanken des Hohlrades auf der trei
benden Seite und der dichtenden Seite nicht spiegelsymme
trisch hergestellt sind. Wesentlich ist, daß die Zahnflanken
der treibenden Seite nur einen verhältnismäßig geringen
Bereich haben, in dem die treibenden Flanken von Ritzel und
Hohlrad miteinander in Eingriff geraten können (Eingriffs
bereich). Dieser Eingriffsbereich liegt - für Ritzel und
Hohlrad gleichermaßen - zwischen Wälzkreis und Kopfkreis und
beginnt jeweils am Wälzkreis.
Außerhalb dieses Eingriffsbereichs können die durch übliche
Verzahnungsverfahren entstandenen Zahnflanken abgetragen oder
derart deformiert werden, daß kein Zahneingriff entsteht.
Vorzugsweise wird der Eingriffsbereich so groß gewählt, daß
der Überdeckungsgrad zwischen 1 und 2 liegt. Mit diesem
relativ geringen Überdeckungsgrad ergibt sich einerseits eine
erhebliche Minderung der mechanischen Leistungsaufnahme.
Andererseits tritt bei diesem Überdeckungsgrad insbesondere
bei Hydraulikpumpen des Niederdruckbereichs kein unzulässiger
Verschleiß auf.
Ein wesentlicher Teil der Leistungsaufnahme der bekannten
Innenzahnradpumpe beruht auch darauf, daß die Zahnzellen im
Bereich des Totpunktes sehr eng werden und sich dort sehr
hohe Strömungsgeschwindigkeiten ergeben. Es wird daher zur
Lösung dieses Problems weiterhin - bevorzugt in Kombination
mit der zuvor genannten Lösung - vorgeschlagen, den Grund der
Zahnlücken des Hohlrades zwischen Fußkreis und Wälzkreis
erheblich im Querschnitt zu erweitern. Der Grund der Zahn
lücke kann in diesem Bereich einen im wesentlichen kreiszy
lindrischen Querschnitt erhalten.
Der Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeiten und der
dadurch bedingten Leistungsaufnahme dient allein oder in
Kombination mit den anderen Maßnahmen dieser Erfindung auch,
daß die Auslaßöffnungen zwischen der Eingriffslinie und dem
Außenumfang des Hohlrades, vorzugsweise zwischen Eingriffs
linie und Fußkreis des Hohlrades angelegt werden, wobei zur
Eingriffslinie hin lediglich ein schmaler Dichtsteg erhalten
bleibt. Dabei wird der Querschnitt der Öffnungen im wesent
lichen dem Querschnitt der Zähne des Hohlrades angepaßt
abzüglich eines schmalen Dichtstreifens. Der Querschnitt
eines Zahnes überdeckt also die Auslaßöffnung vollständig,
wobei aber der Flächeninhalt der Auslaßöffnung möglichst nahe
an den Flächeninhalt des Zahnquerschnitts herankommt. Sämt
liche mit einer Zahnzelle kämmenden Auslaßöffnungen werden
daher zwar durch den Zahnquerschnitt des Hohlrades überdeckt
und daher stets voneinander getrennt, so daß kein Kurzschluß
zwischen den Zahnzellen über die Auslaßöffnungen entstehen
kann. Andererseits überdecken die Öffnungen jedoch groß
flächig die entstehenden Zahnzellen.
Um diese großflächige Überdeckung weiterzufördern, sind die
Auslaßöffnungen über den Fußkreis des Hohlrades hinaus
geführt und der Grund der Zahnlücken ist durch eine ent
sprechende Abschrägung zwischen Stirnseite und Zahngrund
trichterförmig erweitert. Auch hierdurch ergibt sich eine
Verminderung der Drosselverluste.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 den Radialschnitt des Ausführungsbeispiels mit
Auslässen, die auf beiden Stirnseiten des Pumpenge
häuses angeordnet sind, wobei die Auslaßöffnungen der
einen Seite gegenüber den Auslaßöffnungen der anderen
Seite um jeweils eine halbe Teilung versetzt sind;
Fig. 2 den Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 den Axialschnitt (teilweise) durch das Hohlrad.
In dem Gehäuse 31 ist das Außenrad 1 frei drehbar gelagert.
Das Außenrad 1 besitzt eine Innenverzahnung 2. Das zylin
drische Gehäuse 31 wird beidseitig durch die Deckel 32 und 33
abgeschlossen. In dem Deckel 32 ist die Welle 34 drehbar
gelagert und durch den nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotor
angetrieben. Auf der Welle 34 ist drehfest gelagert das
Innenrad 3. Das Innenrad 3 besitzt eine Außenverzahnung 4,
die mit der Innenverzahnung 2 des Außenrades 1 in Eingriff
ist. Der Innenraum der Pumpe, der außerhalb des Zahneingriffs
liegt, kann durch eine Sichel ausgefüllt sein, die sich den
Kopfkreisen der Zahnräder weitgehend anschmiegt. In dem
Deckel 33 befindet sich der Einlaßkanal 35 (s. auch Fig. 1).
Der Einlaßkanal 35 steht mit dem Sumpf 36 über eine Drossel
37 in Verbindung. In einem Bypass 38, der parallel zu dem
Drosselkanal 37 geschaltet ist, befindet sich ein Druck
steuerventil 39. Der Kolben 40 des Drucksteuerventils steuert
mit seiner Steuerkante 41 die Öffnung des Bypasskanals 38 zum
Sumpf 36. Der Kolben ist auf der einen Seite mit einer Feder
42 belastet. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Kolben
im Steuerraum 43 mit dem Auslaßdruck im Druckkanal 56 über
Steuerleitung 44 beaufschlagt. Auf die Auslaßseite der Pumpe
wird später eingegangen. Die Funktion des Drucksteuerventils
39 in seiner Abhängigkeit vom Auslaßdruck wird nachfolgend
beschrieben. Solange kein oder nur ein geringer Auslaßdruck
in der Steuerleitung 44 und dem Steuerraum 43 herrscht, gibt
der Kolben mit seiner Steuerkante den Durchfluß vom Eingang
45 zum Auslaß 46 frei. Es kann nunmehr Schmieröl aus dem
Sumpf 36 in unbegrenzter Menge zur Pumpe sowohl über die
Drossel 37 als auch Bypasskanal 38 fließen. Wenn der Druck im
Steuerraum 43 ansteigt und die Federkraft überwindet, so wird
am Drucksteuerventil 39 der Einlaß 45 gegenüber dem Auslaß 46
verschlossen. Nunmehr fließt lediglich noch ein gedrosselter
Schmierölstrom über die Drossel 37 vom Sumpf 36 zum Einlaß 35
der Pumpe. Steigt der Auslaßdruck noch weiter an, so wirkt
das Drucksteuerventil als Druckbegrenzungsventil. Die Feder
42 wird so weit zusammengedrückt, daß die vordere Steuerkante
47 die Druckleitung 44 gegenüber dem Auslaß 46 zum Sumpf
öffnet.
Zur Auslaßseite der Pumpe:
Die Pumpe bildet - wie Fig. 1 zeigt - auf der Auslaßseite
zwischen den miteinander kämmenden Zähnen des Außenrades 1
und Innenrades 3 drei in Umfangsrichtung und Axialrichtung
abgeschlossene Zellen, die über Einlaßkanal 35 mit Öl ganz
oder teilweise gefüllt worden sind. In den Deckel 33 sind
drei Auslaßöffnungen 48.1, 48.3, 48.5 eingebracht. In den
Deckel 32 sind zwei Auslaßöffnungen 48.2, 48.4 eingebracht.
Die Auslaßöffnungen des Deckels 33 sind gegenüber den Auslaßöffnungen
des Deckels 32 versetzt angeordnet. In der Projektion
auf eine Normalebene überdecken sich die Auslaßöffnungen
im Deckel 33 bzw. 32 nicht - wie Fig. 1 zeigt. Die Auslaßöffnungen
schmiegen sich mit ihrer radial inneren Kante 27
(Innenkante) eng an die Eingriffslinie 11 an, und zwar
derart, daß zwischen der Eingriffslinie 11 und der Innenkante
27 lediglich ein schmaler, jedoch für die Abdichtung ausreichend
dichtender Dichtsteg 28 stehenbleibt. Die Breite der Auslaß
öffnungen 48.1 bis 48.5 ist so gewählt, daß die Auslaßöffnungen
von dem Querschnitt der Zähne 2 des Hohlrades 1 bei
entsprechender Stellung der Zähne überdeckt werden, wobei in
Umfangsrichtung ebenfalls ausreichende Dichtflächen stehen
bleiben. In der radialen Höhe erstrecken sich die Auslaßöff
nungen bis in den Bereich des Außenumfangs des Hohlrades und
jedenfalls bis zum äußersten Bereich, mit dem der Grund der
Zahnlücken des Hohlrades 1 auf der Stirnfläche der Deckel 32,
33 mündet.
Zur Ausgestaltung des Grundes der Zahnlücken im Hohlrad 1
ergibt sich aus den Fig. 1 und 3 folgendes:
Die Zähne des Hohlrades werden nach einem Verzahnungsgesetz
hergestellt, auf das später noch eingegangen wird. Dieser
nach dem Verzahnungsgesetz entstehende ideale Zahnlückengrund
ist für eine Zahnlücke punktiert eingezeichnet und mit 29
bezeichnet. Dieser Zahnlückengrund wird jedoch bei allen
Zahnlücken und über die gesamte axiale Länge der Zahnlücken
wesentlich erweitert und in den Ausführungsbeispielen durch
Zahnlückengrund 30 gebildet. Zahnlückengrund 30 stellt in den
Ausführungsbeispielen den halben Mantel eines Kreiszylinders
dar, dessen Achse jeweils auf der Symmetrieebene der Zahn
lücke und im wesentlichen auf dem Wälzkreis oder geringfügig
radial außerhalb des Wälzkreises 7 des Hohlrades liegt.
Darüber hinaus ist der Zahnlückengrund an seinen beiden Enden
noch einmal mit einer trichterförmigen Erweiterung 26 verse
hen. Die trichterförmige Erweiterung 26 erstreckt sich radial
bis nahezu an den Außenumfang des Hohlrades. Die
trichterförmige Erweiterung 26 kann sich auch in
Umfangsrichtung erstrecken. Sie liegt jedoch jedenfalls
radial außerhalb des Wälzkreises 7 des Hohlrades 1.
Die zuvor geschilderten Auslaßöffnungen 48.1 bis 48.5
erstrecken sich nun radial jedenfalls so weit nach außen, daß
sie auch die trichterförmigen Erweiterungen 26 auf den
Stirnseiten des Außenrades 1 überdecken.
Im Schnitt nach Fig. 2 ist in jedem Deckel 32, 33 nur eine
dieser Auslaßöffnungen zu sehen. Diese Auslaßöffnungen sind
dort mit 48 bezeichnet. Jede der Auslaßöffnungen steht mit
einem in den Deckel 32, 33 gebohrten Auslaßkanal 49 in Verbindung.
Der Auslaßkanal ist jeweils auch radial nach außen
gerichtet, wie Fig. 2 zeigt. Daher mündet jeder Außenkanal 49
auf der Außenseite des Deckels 32 bzw. 33 möglichst nah am
Gehäuse 31. Auf jeden Deckel 32, 33 ist je ein Auslaßgehäuse
50 druckdicht aufgesetzt. Jedes Auslaßgehäuse 50 bildet eine
Auslaßkammer, die auf einer Seite mit den Auslaßöffnungen
48.1, 48.3, 48.5 und auf der anderen Seite mit den Auslaßöffnungen
48.2, 48.4 jeweils über einen Druckkanal 49 und eine
Bohrung 52 in Verbindung steht. Die Bohrungen 52 (vgl. Fig.
1) sind jeweils durch ein Rückschlagventil verschlossen, mit
Ausnahme derjenigen Bohrung, die mit der Auslaßöffnung 48.5
in Verbindung steht. Die Auslaßöffnung 48.5 liegt am Ende der
Druckzone unmittelbar vor dem Wälzpunkt. Beide Auslaßkammern
sind mit dem gemeinsamen Druckkanal 56 verbunden.
Die Rückschlagventile auf beiden Seiten werden gebildet durch
je ein n-förmiges Blech, das gegen die Wand 53 des Auslaß
gehäuses 50 geschraubt ist. Die von dem gemeinsamen Quer
balken 55 des Rückschlagventils 54 abstehenden Zungen
verdecken die Bohrungen 52. Daher wirken diese Zungen als
Rückschlagventile. Jedes Rückschlagventil gibt die Verbindung
von der jeweiligen, zwischen den Zähnen gebildeten Druckzelle
über eine der Auslaßöffnungen 48, Druckkanäle 49 und
Bohrungen 52 nur frei, wenn der Druck der Auslaßzelle dem
Auslaßdruck in der Auslaßkammer 51 zumindest gleich ist. Die
letzte und kleinste Druckzelle steht über Öffnung 48.5 und
entsprechende Kanäle 49, 52 direkt mit der Auslaßkammer in
Verbindung.
Jede Auslaßkammer 51 hat einen Auslaß, der in den gemeinsamen
Druckölkanal 56 führt.
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, sind die Zähne des Hohlrades 1
unsymmetrisch ausgeführt. Zunächst werden beide Flanken eines
jeden Zahnes nach einem speziellen Verzahnungsgesetz gebil
det. Dieses Verzahnungsgesetz gewährleistet, daß ein hoher
Überdeckungsgrad besteht, der größer als 2, vorzugsweise
größer als 3 ist. Dadurch wird bewirkt, daß die Zähne in
annähernd dem gesamten Drehbereich zwischen dem Schnittpunkt
der beiden Kopfkreise 5 und 9 und dem Wälzpunkt in Eingriff
miteinander sind und daß infolgedessen mehr als zwei Zahn
zellen durch jeweils zwei aufeinanderfolgende Zahnpaarungen
gebildet werden. Diese Zahnzellen sind in Umfangsrichtung
gegeneinander abgeschlossen. Dieses Verzahnungsgesetz
schließt ein, daß auch die treibenden Flanken von Innenrad 3
und Außenrad 1 einen entsprechend großen Überdeckungsgrad
aufweisen. Es ist nun vorgesehen, daß auf der treibenden
Seite der Zähne der Überdeckungsgrad geringer ist als auf der
dichtenden Seite der Zähne. Das bedeutet:
Die Zahnflanken, die in der Druckzone zwischen dem Schnitt
punkt der Kopfkreise und dem Wälzpunkt dichtend aufeinander
liegen und die gegeneinander abgeschlossenen Zahnzellen
bilden, werden nach dem zuvor geschilderten Verzahnungsgesetz
hergestellt. Diese Flanken sind im Rahmen dieser Anmeldung
als Dichtflanken bezeichnet.
Die Flanken der Zähne von Außenrad 1 und Innenrad 3, die der
Drehmomentübertragung zwischen Innenrad 3 und Hohlrad 1
dienen (treibende Flanken) sind jedoch mit einem geringeren
Überdeckungsgrad hergestellt, der vorzugsweise zwischen 1 und
2 liegt. Dies geschieht dadurch, daß von den treibenden
Flanken des Außenrades 1 und/oder des Innenrades 3 lediglich
ein Teilbereich nach dem Verzahnungsgesetz hergestellt ist
(Eingriffsbereich der Flanke). Der Eingriffsbereich 64 der
Treibflanken des Hohlrades erstreckt sich vom Wälzkreis 7 des
Hohlrades radial ein geringes Stück nach innen. Mit 65 ist
der Querschnittsbereich bezeichnet, um den die treibende
Flanke des Hohlrades von dem durch Verzahnung hergestellten
Profil abweicht.
Der Eingriffsbereich 66 der Treibflanken des Innenrades 1
erstreckt sich von dem Wälzkreis 8 radial ein Stück nach
außen. Mit 67 ist der Querschnittsbereich des Zahnkopfes
bezeichnet, um den die treibende Zahnflanken des Innenrades 3
gegenüber dem idealen Verzahnungsprofil zurückweichen.
Es können - wie gesagt - entweder die Treibflanken des Hohl
rades oder die Treibflanken des Ritzels oder beide mit derar
tigen Aussparungen 65 bzw. 67 versehen werden. Die letztge
nannte Lösung hat den Vorteil, daß auch auf der Saugseite der
Pumpe nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten entstehen. Der
nach dem Verzahnungsgesetz gebildete Eingriffsbereich 64 der
Treibflanken des Hohlrades und/oder des Innenrades ist so
bemessen, daß einerseits jedenfalls stets eine Zahnpaarung
von Hohlrad und Innenrad miteinander in Eingriff stehen, daß
aber andererseits weniger Zahnpaarungen auf der Treibseite in
Eingriff stehen als auf der Dichtseite. Vorzugsweise ist der
Überdeckungsgrad auf der Eingriffsseite durch entsprechend
kurze Gestaltung der Eingriffsbereiche nicht größer als 2.
Zur Funktion des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2
(Schmierölpumpe):
Bei niedrigem Druck in der Auslaßkammer 51 verschiebt die
Feder 42 den Kolben 40 - in Fig. 2 - nach links. Die Pumpe
wirkt nun wie eine normale Innenzahnradpumpe. Der Schmieröl
strom fließt über Drossel 37 und Bypasskanal 38 zum Einlaß.
Sämtliche Zahnlücken werden maximal gefüllt und auf der Aus
laßseite wieder ausgedrückt. Der Grad der Füllung hängt davon
ab, wie weit auch der Bypass 38 gedrosselt ist. Hierauf wird
später noch eingegangen. Bei niedrigen Drehzahlen erfolgt
jedenfalls eine vollständige Füllung.
Dieser Betriebszustand bleibt bei niedrigen Drehzahlen des
Kraftfahrzeugmotors erhalten. Daher ist der Schmierölstrom
dem Bedarf entsprechend der Drehzahl proportional.
Wenn bei steigender Drehzahl der Druck in dem Druckkanal 56
steigt, so wird durch Drucksteuerventil 39 zunächst der
Bypass 38 verschlossen. Es gelangt nunmehr lediglich noch ein
gedrosselter Ölstrom auf die Einlaßseite. Daher werden die
Zahnlücken auf der Einlaßseite lediglich noch teilgefüllt. Im
übrigen herrscht in den Zahnlücken ein Vakuum. Das hat zur
Folge, daß der Druck in den Zahnzellen auf der Auslaßseite
zunächst niedriger als der Druck in der Auslaßkammer 51 ist.
Daher bleiben die jeweiligen Zungen des Rückschlagventils 54
geschlossen. Mit fortschreitender Verkleinerung der Zellen
auf der Auslaßseite steigt der Druck in den Zellen jedoch
an. Es öffnet jeweils nur die Zunge des Rückschlagventils,
für die der Druck der Zelle größer oder gleich dem Druck in
der Auslaßkammer 51 ist. Das hat zur Folge, daß die Pumpe
nunmehr lediglich noch eine drehzahlunabhängige, konstante
Ölmenge liefert. Es ist daher auch bei steigender Drehzahl
nicht erforderlich, eine überschießende Ölmenge unter ent
sprechenden Leistungsverlusten abzuführen, wie dies bei
herkömmlichen Systemen der Fall ist. Wenn andererseits der
Schmierölbedarf steigt, z.B. infolge Verschleiß, so wird der
Schwelldruck in der Steuerdruckkammer 43 erst bei höherer
Drehzahl erreicht. Daher wird auch der Bypass 38 erst später
verschlossen. Das hat zur Folge, daß die Schmierölpumpe sich
automatisch einem gesteigerten Bedarf anpaßt. Die Schmieröl
pumpe wird daher während der gesamten Lebensdauer des Kraft
fahrzeugmotors dem sich steigernden Schmierölbedarf gerecht.
Andererseits arbeitet die Schmierölpumpe auch bei neuem Motor
mit relativ geringem Schmierölbedarf wirtschaftlich, da bei
dieser Schmierölpumpe vermieden wird, daß ein nicht benö
tigter Förderanteil verlustbehaftet wieder in den Sumpf
zurückgeführt werden muß.
Darüber hinaus wird die Schmierölpumpe auch weiteren Bedarfs
anforderungen besonderer Betriebszustände gerecht. Sokann es
z.B. vorkommen, daß sich das Schmieröl außerordentlich
erwärmt oder daß Motorteile durch Schmieröl infolge besonde
rer Leistungsanforderungen gekühlt werden müssen. Für diesen
Fall ist - wie Fig. 2 zeigt - ein weiterer Kurzschlußkanal 58
zwischen dem Einlaß 35 der Pumpe und dem Ölsumpf 36 vorge
sehen. In diesem Kurzschlußkanal liegt ein elektromagnetisch
geschaltetes Ventil 59. Dieses Ventil wird über Meldeleitung
60 und Verstärker 61 durch einen Temperaturfühler 62 betä
tigt. Durch den Temperaturfühler kann z.B. die Öltemperatur
oder die Temperatur eines Maschinenteils, z.B. Kolbens,
erfaßt werden. Ebenso ist es möglich, statt des Temperatur
fühlers 62 ein anderes Meßinstrument, z.B. Drehzahlzähler zu
verwenden. Ebenso kann die Meldeleitung genutzt werden, um
andere außerordentliche Betriebszustände zu erfassen. In
jedem Falle dient das Ventil 59 dem Zweck, einen außerordent
lichen Bedarf zu decken. Hierbei wird davon ausgegangen, daß
auch die Summe des Ölstroms, der durch Drossel 37 einerseits
und über Bypass 38 andererseits gefördert wird, noch gedros
selt ist und daher auch bei geöffnetem Drucksteuerventil 39
noch lediglich eine Teilfüllung der Zellen der Innenverzah
nung stattfindet bei Drehzahlen, die über einer gewissen
Schwelldrehzahl liegen. Fig. 2 wird dieser Voraussetzung
dadurch gerecht, daß als Symbol eine weitere Drossel 63 im
Bypass 38 angedeutet ist.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Wirksamkeit der
Pumpe davon abhängt, daß die Verzahnung so ausgebildet ist,
daß die Zähne im Auslaßbereich zwischen den Schnittpunkten
der Kopfkreise miteinander in Eingriff sind und - unter
Berücksichtigung der Viskosität des Hydrauliköls - abge
schlossene Zellen bilden.
Durch die gezeigte Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels
wird vermieden, daß durch die Zellenbildung und durch die
Entleerung der Zellen unnötig hohe Leistungsverluste eintre
ten. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß der Über
deckungsgrad auf der Treibseite der Zähne geringer ist als
auf der Dichtseite der Zähne. Hier ist eine Abwägung zu
treffen zwischen der Vermeidung mechanischer Leistungsver
luste einerseits und einem erhöhten Verschleiß andererseits.
Diese Abwägung ist abhängig von dem Einsatzzweck der Pumpe.
Bei Hochdruck-Hydraulikpumpen spielen Leistungsverluste eine
geringere Rolle. Andererseits besteht hier zwischen den Zahn
paarungen eine erhebliche Flächenpressung mit einer ent
sprechend hohen Verschleißgefahr und daher wird man bei Hoch
druckpumpen einen verhältnismäßig hohen Überdeckungsgrad auch
auf der Treibseite der Zähne wählen. Bei Pumpen des Nieder
druckbereichs, wie z.B. Schmierölpumpen in Kraftfahrzeugen,
Hydraulikpumpen für Lenkhilfe oder sonstige Verbraucher, wird
man jedoch ohne Erhöhung des Verschleißes mit einem Über
deckungsgrad auf der Treibseite der Zähne arbeiten können,
der zwischen 1 und 2 liegt, da infolge des niedrigen Druckes
mit verschleißfördernder Flächenpressung nicht zu rechnen
ist.
Durch die Erweiterung des Zahnlückengrundes kann die Strö
mungsgeschwindigkeit des aus den Zahnlücken auszupressenden
Öls insbesondere im Bereich kurz vor dem unteren Totpunkt
sehr stark vermindert werden. Grundsätzlich kann die Erweite
rung der Zahnlücke des Hohlrades radial außerhalb des Wälz
kreises 7 so weit getrieben werden, bis die Stabilitätsgrenze
des Hohlrades erreicht ist. In einem Ausführungsbeispiel
wurde die maximale Strömungsgeschwindigkeit beim Ausdrücken
des Öls von 20 m/sec auf 5 m/sec herabgesetzt. Diese Herab
setzung der Strömungsgeschwindigkeit bedeutet gleichzeitig
eine Herabsetzung der hydraulischen Leistungsverluste.
Demselben Zweck dient einerseits die trichterförmige Erwei
terung des Zahnlückengrundes an den Stirnseiten des Hohlrades
und die dementsprechende Bemessung der Auslaßöffnungen.
Dadurch, daß die Auslaßöffnungen radial außerhalb der
Eingriffslinie unter Beibehaltung eines schmalen, aber aus
reichenden Dichtstreifens angeordnet sind, wird gewährlei
stet, daß über die Auslaßöffnungen kein Kurzschluß zwischen
aufeinanderfolgende Zahnzellen eintritt. Dies ermöglicht aber
andererseits, die Auslaßöffnungen sehr großflächig anzu
legen. Die Fläche der Auslaßöffnungen wird so gewählt, daß
sie von dem Zahnquerschnitt des Hohlrades mit ausreichend
breiten Dichtflächen in Umfangsrichtung überdeckt wird. In
diesem Rahmen können aber die Auslaßöffnungen sehr groß
flächig gewählt werden und es können weiterhin die Auslaßöff
nungen mit geringerer Teilung als der Zahnteilung angeordnet
werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß stets ein groß
flächiger Verbindungsquerschnitt zwischen den Zahnzellen und
dem Auslaß besteht.
- Bezugszeichenaufstellung
1 Außenrad, Hohlrad
2 Innenverzahnung
3 Innenrad, Ritzel
4 Außenverzahnung
5 Kopfkreis Außenrad
6 Fußkreis Außenrad
7 Wälzkreis Außenrad
8 Wälzkreis Innenrad
9 Kopfkreis Innenrad
10 Fußkreis Innenrad, Grundkreis
11 Eingriffslinie
12 Wälzpunkt
13 Schnittpunkt der Kopfkreise
14 Zahnhöhe
15 Verzahnungsmodul, großer Teilabschnitt
16 kleiner Teilabschnitt
17 Mittelpunkt, Außenrad
18 Kreis der Krümmungsmittelpunkte
19 Krümmungsmittelpunkt
20 Krümmungsradius der Eingriffslinie
21 Wälzkreisradius Außenrad
22 Wälzkreisradius Innenrad
23 Drehrichtung, Steg
24 Pfeilrichtung
25 Mittelpunkt Innenrad
26 trichterförmige Erweiterung
27 Kante, Innenkante
28 Dichtsteg
29 idealer Zahnlückengrund
30 Zahnlückengrund
31 Gehäuse
32 Deckel
33 Deckel
34 Welle
35 Einlaß
36 Tank
37 Drossel
38 Bypass
39 Drucksteuerventil
40 Kolben
41 Steuerkante
42 Feder
43 Steuerraum
44 Steuerleitung
45 Einlaß
46 Auslaß
47 vordere Steuerkante
48 Auslaßniere
49 Auslaßkanal
50 Auslaßgehäuse
51 Auslaßkammer
52 Bohrung
53 Wand
54 Rückschlagventil
55 Querbalken
56 Druckkanal
58 Kurzschlußkanal
59 Ventil
60 Meldeleitung
61 Verstärker
62 Temperaturfühler
63 Drossel
64 Eingriffsbereich der Treibflanken des Hohlrades
65 Abweichquerschnitt Hohlrad
66 Eingriffsbereich der Treibflanken des Zahnrades
67 Abweichquerschnitt
Claims (7)
1. Innenzahnradpumpe
mit treibendem Ritzel (3) und Hohlrad (1),
bei der auf der Druckseite
die nacheilenden Flanken der Zähne des Ritzels (Dicht
flanken des Ritzels) mit den entsprechenden Gegenflanken
der Zähne des Hohlrades (Dichtflanken des Hohlrades) im
Bereich zwischen dem Schnittpunkt der Kopfkreise und dem
Wälzpunkt
mit einem Überdeckungsgrad gleich oder größer 2 derart in
Eingriff sind, daß eine Vielzahl von gegeneinander abge
schlossenen Zahnzellen gebildet wird,
wobei mehrere dieser Zahnzellen über mindestens je einen
Auslaß mit Rückschlagventil mit dem gemeinsamen Druck
kanal in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die treibenden Flanken der Zähne des Ritzels (3) (Treib
flanken des Ritzels) und die entsprechenden Gegenflanken
der Zähne des Hohlrades (1) (Treibflanken des Hohlrades)
auf der Saugseite der Pumpe einen geringeren Über
deckungsgrad aufweisen als die Dichtflanken auf der
Druckseite.
2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Überdeckungsgrad der Dichtflanken gleich oder
größer 3 ist,
und daß der Überdeckungsgrad der Treibflanken zwischen
1 und 2 liegt.
3. Innenzahnradpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1
und insbesondere nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zahnlücken des Hohlrades, soweit sie außerhalb des
Wälzkreises liegen, gegenüber dem Abwälzprofil der
Verzahnung im Querschnitt wesentlich erweitert sind.
4. Innenzahnradpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1,
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslaßöffnungen unter Abzug einer geringen Dicht
leiste geringfügig kleiner als der Zahnquerschnitt des
Hohlrades ist.
5. Innenzahnradpumpe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslaßöffnungen zwischen der Eingriffslinie und dem
Umfangskreis des Hohlrades liegen und bis auf eine
schmale Dichtfläche nahe an die Eingriffslinie heran
ragen.
6. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Grund der Zahnlücken des Hohlrades auf der den
Auslaßöffnungen zugewandten Stirnseite trichterförmig bis
nahezu zum Umfang des Hohlrades erweitert ist.
7. Innenzahnradpumpe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslaßöffnungen radial den Querschnitt der Zahnlücken
des Hohlrades überdecken.
Priority Applications (11)
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---|---|---|---|
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EP19870102429 EP0244575B1 (de) | 1986-05-06 | 1987-02-20 | Innenzahnradpumpe |
ES89122024T ES2024708B3 (es) | 1986-07-19 | 1987-06-27 | Bomba de rueda dentada interior |
EP87109295A EP0254077B1 (de) | 1986-07-19 | 1987-06-27 | Innenzahnradpumpe |
DE8989122024T DE3772775D1 (de) | 1986-07-19 | 1987-06-27 | Innenzahnradpumpe. |
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DE8787109295T DE3766177D1 (de) | 1986-07-19 | 1987-06-27 | Innenzahnradpumpe. |
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---|---|---|---|
DE19863624517 DE3624517A1 (de) | 1986-07-19 | 1986-07-19 | Innenzahnradpumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=6305588
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (2)
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---|---|
JP (1) | JPS6329081A (de) |
DE (1) | DE3624517A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4110734A1 (de) * | 1990-04-05 | 1991-10-10 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Fluegelzellenpumpe |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE72039C (de) * | P. OESTERGAARD in Flensburg, Graben Nr. ig | Rahmenförmiger Schraubenschlüssel | ||
DE3444859A1 (de) * | 1983-12-14 | 1985-06-27 | Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5630 Remscheid | Rotationszellenpumpe fuer hydrauliksysteme |
JPS618484A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-16 | Mitsubishi Metal Corp | 内接型ギヤポンプ |
-
1986
- 1986-07-19 DE DE19863624517 patent/DE3624517A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-07-20 JP JP17926087A patent/JPS6329081A/ja active Pending
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DE4110734A1 (de) * | 1990-04-05 | 1991-10-10 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Fluegelzellenpumpe |
DE4110734C2 (de) * | 1990-04-05 | 2000-06-29 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Flügelzellenpumpe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6329081A (ja) | 1988-02-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |