DE4217160C2 - Gear machine (pump or motor) - Google Patents

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Zahn­ radmaschinen wird während des Doppeleingriffes der Zahnräder das zwischen den jeweiligen Eingriffspunkten in den Zahnkammern einge­ schlossene Druckmittelvolumen (Quetschöl) bei laufender Drehung einer Kompression mit anschließender Dekompression unterworfen. Die damit verbundene Druckpulsation führt zu einer relativ hohen Ge­ räuschentwicklung. Um diese Geräuschentwicklung zu reduzieren, ist es bekannt, den bei dieser Druckpulsation resultierenden Quetschöl­ druck zu begrenzen. Dazu sind in den Dichtelementen (Dichtplatten, Lagerbuchsen bzw. Lagerbrillen) Vorsteuernuten angeordnet, die so ausgelegt sind, daß der Quetschölraum möglichst lange mit der Ab­ laufseite der Zahnradmaschine verbunden ist. Kompression und Dekom­ pression des eingeschlossenen Quetschöls finden so nicht im abge­ schlossenen Volumen statt. Durch die Verbindung des Quetschölraumes über die Vorsteuernut mit der Ablaufseite bzw. dem Ablaufkanal der Zahnradmaschine sinkt der maximal im Quetschölbereich auftretende Druck. Damit sinkt unter sonst gleichen Bedingungen der auftretende Druckgradient (Druckpulsation) und das daraus resultierende bzw. verursachte Geräusch. Diese Ausbildung der Vorsteuernuten führt zu einem "Kurzschluß", bei dem die Hochdruck- die Niederdruckseite der Zahnradmaschine über den Quetschölraum (Dichtbereich der Pumpe) über einen drehzahl- und abmessungsabhängigen Zeitraum miteinander verbunden werden. Dadurch verschlechtert sich das volumetrische Verhalten bzw. der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine.The invention is based on a gear machine (pump or motor) according to the genus of the main claim. In such known tooth wheel machines becomes that during the double meshing of the gears between the respective points of engagement in the tooth chambers closed pressure medium volume (squeeze oil) while rotation subjected to compression with subsequent decompression. The associated pressure pulsation leads to a relatively high Ge noise. To reduce this noise, is it is known the squeeze oil resulting from this pressure pulsation limit pressure. For this purpose, the sealing elements (sealing plates, Bearing bushes or bearing glasses) pilot grooves arranged so are designed so that the pinch oil space as long as possible with the Ab running side of the gear machine is connected. Compression and decom The pressure of the trapped pinch oil cannot be found in the closed volume instead. By connecting the pinch oil chamber via the pilot control groove with the discharge side or the discharge channel of the Gear machine drops the maximum that occurs in the pinch oil area Pressure. This reduces the occurrence under otherwise identical conditions Pressure gradient (pressure pulsation) and the resulting or  caused noise. This training of the input tax grooves leads to a "short circuit" in which the high pressure die Low pressure side of the gear machine over the pinch oil chamber (Sealing area of the pump) via a speed and dimension-dependent period. This worsens the volumetric behavior or the volumetric efficiency of the gear machine.

Aus der Druckschrift US 3,303,792 ist eine gattungsgemäße Zahnradmaschine bereits bekannt. Diese ist im Eingriffsbereich der Zahnräder mit Ausnehmungen versehen, die im Unterschied zum Gegenstand der Erfindung jedoch mit dem Ein- bzw. Auslaß der Zahnradmaschine verbunden sind und somit keinen nennenswerten Abstand zu den Eingriffslinien aufweisen. Aus Toleranzgründen kann dadurch eine innere Leckage und damit eine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrads nicht zuverlässig ausgeschlossen werden.No. 3,303,792 is a generic one Gear machine already known. This is in Provide recesses in the meshing area of the gears, which in contrast to the subject of the invention, however the inlet and outlet of the gear machine are connected and therefore no significant distance to the lines of intervention exhibit. For tolerance reasons, an inner Leakage and thus a deterioration in the volumetric Efficiency can not be reliably excluded.

Ferner ist eine Zahnradmaschine mit im Außeneingriff miteinander kämmenden Zahnrädern und seitlichen Dichtkörpern auch aus der DE 27 14 705 B2 bekannt. Bei dieser Zahnradmaschine werden Druckpulsationen durch speziell geformte Rückstrompfade verringert, die dazu einen pulsierenden Leckagestrom erzeugen und dem Förderstrom überlagern. Dieser Leckagestrom verringert ebenfalls den volumetrischen Wirkungsgrad.Furthermore, a gear machine is in external engagement intermeshing gears and side sealing bodies also known from DE 27 14 705 B2. At this Gear machine are caused by special pressure pulsations shaped backflow paths reduced to one generate pulsating leakage flow and the flow overlay. This leakage flow also reduces the volumetric efficiency.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die durch die Druckpulsation im Quetschölbereich (Dichtbereich) verursachte Geräuschentwicklung mit einfachen Maßnahmen verringert wird, ohne daß der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine wesentlich beeinflußt wird.The gear machine according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that due to the pressure pulsation in the pinch oil area  (Sealing area) caused noise with simple Measures is reduced without the volumetric Efficiency of the gear machine is significantly affected.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of Invention result from the dependent claims and the Description.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen nur teilweise dargestellten Schnitt durch eine vereinfacht dargestellte Zahnradmaschine, in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ein Detail nach Fig. 1.An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description and drawing. The latter shows in Fig. 1 a section, only partially shown, through a gear machine shown in simplified form, in Fig. 2 an enlarged view of a detail according to Fig. 1.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In Fig. 1 ist mit 10 das nur angedeutete Gehäuse einer Zahnradmaschine beschrieben, in dessen Innenraum 11 einander gegenüberliegend ein Zulaufkanal 12 und ein Ablaufkanal 13 münden. In Fig. 1, the only indicated housing of a gear machine is described at 10 , in the interior 11 of which an inlet channel 12 and an outlet channel 13 open out opposite one another.

Im Innenraum 11 kämmen zwei Zahnräder 14 und 15 im Außeneingriff miteinander. Die Zahnradmaschine ist in diesem Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe ausgebildet, wobei das Zahnrad 15 auf hier nicht näher dargestellte Weise im Gegenuhrzeigersinn angetrieben ist.In the interior 11 , two gears 14 and 15 mesh with one another in external engagement. In this exemplary embodiment, the gear machine is designed as a gear pump, the gear 15 being driven in a counterclockwise direction in a manner not shown here.

Die Zahnräder 14 und 15 sind mit ihren nicht dargestellten Wellen­ zapfen in vier Lagerbuchsen gelagert, von denen in Fig. 1 die Lagerbuchsen 16 und 17 dargestellt sind. Die nicht dargestellten gegenüberliegenden Lagerbuchsen sind entsprechend symmetrisch ausge­ bildet. Diese Lagerbuchsen liegen auf an sich bekannte Weise an den Zahnradseitenflächen dichtend an.The gears 14 and 15 are journaled with their shafts, not shown, in four bearing bushes, of which the bearing bushes 16 and 17 are shown in FIG. 1. The opposite bearing bushes, not shown, are formed accordingly symmetrically. These bearing bushes lie in a manner known per se on the gear wheel side surfaces.

An den aneinander liegenden Flachseiten 18 bzw. 19 der Lagerbuchsen 16 bzw. 17 sind in den Zahnradseitenflächen zugewandten Stirnseiten jeweils einander gegenüberliegende Vertiefungen 20, 21 bzw. 22, 23 ausgebildet, die paarweise eine Vorsteuernut bilden. Die beiden Ver­ tiefungen 20 und 22 bilden die ablaufseitige Vorsteuernut 24 und die beiden Vertiefungen 21, 23 die zulaufseitige Vorsteuernut 25. Die beiden Vorsteuernuten 24, 25 ragen bis in den Eingriffsbereich der beiden Zahnräder 14, 15 ohne einander zu berühren.On the flat sides 18 and 19 of the bearing bushes 16 and 17 lying against one another, recesses 20 , 21 and 22 , 23 , which are opposite one another, are formed in the end faces facing the gearwheel side surfaces, which form a pilot groove in pairs. The two recesses 20 and 22 form the outlet-side pilot groove 24 and the two recesses 21 , 23 form the inlet-side pilot groove 25 . The two pilot grooves 24 , 25 protrude into the engagement area of the two gears 14 , 15 without touching each other.

In dem in Fig. 2 vergrößert dargestellten Eingriffsbereich der beiden Zahnräder 14 und 15 befinden sich zwei Zahnpaare im Eingriff und zwar in einem Eingriffspunkt E1 und einem zweiten Eingriffs­ punkt E2. Diese Eingriffspunkte E1 und E2 liegen auf einer Ein­ griffslinie E, die - bei an sich bekannten Evolventenverzahnungen - einen Eingriffswinkel von zum Beispiel 20° hat. Zwischen den beiden Eingriffspunkten E1 und E2 wird von den beiden Zahnrädern 14 und 15 ein Druckraum 26 eingeschlossen, dessen Volumen (Quetschöl) sich über den Drehwinkel ändert. Der Druckraum 26 wird beim Einlaufen eines Zahnpaares geschlossen, mit der Drehung verkleinert, bei fortschreitender Drehung vergrößert und beim Auseinanderlaufen des anderen Zahnpaares geöffnet. Dieser Kompressions-/Dekompressionsvor­ gang ist an sich bekannt und läuft jeweils zwischen zwei im Eingriff befindlichen Zahnpaaren ab.In the area of engagement of the two gears 14 and 15 shown enlarged in FIG. 2, two pairs of teeth are in engagement, namely in an engagement point E1 and a second engagement point E2. These engagement points E1 and E2 lie on a handle line E, which - in known involute gears - has a pressure angle of, for example, 20 °. Between the two engagement points E1 and E2, a pressure chamber 26 is enclosed by the two gear wheels 14 and 15 , the volume (pinch oil) of which changes over the angle of rotation. The pressure chamber 26 is closed when one pair of teeth comes in, reduced with the rotation, enlarged with the progress of the rotation, and opened when the other pair of teeth diverge. This compression / decompression process is known per se and runs between two engaged pairs of teeth.

Im Eingriffsbereich der beiden Zahnräder 14, 15 ist in jeder der Lagerbuchsen (16, 17) eine Vertiefung 27 bzw. 28 ausgebildet. Diese Vertiefungen 27, 28 befinden sich zwischen den beiden Vorsteuernuten 24 und 25, ohne diese zu berühren und sind mit Abstand zur Ein­ griffslinie E angeordnet. Die Vertiefungen 27, 28 sind in diesem Ausführungsbeispiel als dreieckförmige Vertiefungen ausgebildet, deren Grundlinien etwa parallel zur Eingriffslinie E verlaufen.In the engagement area of the two gear wheels 14 , 15 , a recess 27 or 28 is formed in each of the bearing bushes ( 16 , 17 ). These recesses 27 , 28 are located between the two pilot grooves 24 and 25 without touching them and are arranged at a distance from a handle line E. In this exemplary embodiment, the depressions 27 , 28 are designed as triangular depressions, the base lines of which run approximately parallel to the line of engagement E.

Bei der Drehung der Zahnräder 14 und 15 wird das zunächst unkom­ primierte Ölvolumen (v₀) im Quetschölbereich (Druckraum 26) bis auf ein Minimalvolumen (v_min) komprimiert und anschließend wieder dekomprimiert. Der sich ergebende Volumenquotient (v₀ - v_min)/v₀ ist ohne den Einfluß der Vorsteuernuten der daraus resultierenden Druckdifferenz proportional. Der sich aus dem entsprechenden Druckquotienten über die Zeit (Druckpulsation) er­ gebende Druckgradient ist proportional zum dabei entstehenden Ge­ räusch. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vertiefungen 27 und 28 im Eingriffsbereich bzw. im Quetschölbereich wird sowohl das zunächst unkompromierte Ölvolumen (v₀) als auch das vollständig komprimierte Volumen (v_min) um das Volumen der Vertiefungen 27 und 28 vergrößert. Damit verkleinert sich aber der Druckquotient (v₀ - v_min)/v₀, so daß das verursachte Geräusch aufgrund des gleichfalls verringerten Druckgradienten verringert wird. Aufgrund dieser Geräuschreduzierung können die Vorsteuernuten 24 und 25 so ausgebildet werden, daß kein Kurzschluß - wie zuvor beschrieben - zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite erfolgt. Das volume­ trische Verhalten bzw. der volumetrische Wirkungsgrad der er­ findungsgemäßen Zahnradmaschine entspricht dann dem einer nicht geräuschreduzierten Zahnradmaschine. When the gears 14 and 15 rotate, the initially uncompressed oil volume (v ₀ ) in the pinch oil area (pressure chamber 26 ) is compressed to a minimum volume (v _min ) and then decompressed again. The resulting volume quotient (v ₀ - v _min ) / v ₀ is proportional to the resulting pressure difference without the influence of the pilot grooves. The pressure gradient resulting from the corresponding pressure quotient over time (pressure pulsation) is proportional to the resulting noise. The inventive design of the depressions 27 and 28 in the engagement area or in the pinch oil area increases both the initially uncompromised oil volume (v ₀ ) and the completely compressed volume (v _min ) by the volume of the depressions 27 and 28 . However, this reduces the pressure quotient (v ₀ - v _min ) / v ₀ , so that the noise caused is reduced due to the pressure gradient, which is also reduced. Due to this noise reduction, the pilot grooves 24 and 25 can be designed so that there is no short circuit - as described above - between the high pressure side and the low pressure side. The volume tric behavior or the volumetric efficiency of he gear machine according to the invention then corresponds to that of a non-noise-reduced gear machine.

Die Anordnung und Form der Vertiefungen 27 und 28 ist nicht auf die hier beschriebene Form beschränkt. Es ist auch möglich, die Ver­ tiefungen in Form von Sacklochbohrungen oder anders geformten Ver­ tiefungen auszubilden. Um jedoch einen Kurzschluß von der Hochdruck­ seite zur Niederdruckseite zu vermeiden, ist es notwendig, die Ver­ tiefung bzw. die Vertiefungen so anzuordnen, daß sie nicht von der Eingriffslinie E geschnitten werden. Die beschriebene Anordnung der Vertiefungen eignet sich sowohl für Zahnradmaschinen mit Lager­ buchsen, Lagerbrillen als auch für solche mit Dichtplatten.The arrangement and shape of the recesses 27 and 28 is not limited to the shape described here. It is also possible to form the depressions in the form of blind holes or other shaped depressions. However, in order to avoid a short circuit from the high pressure side to the low pressure side, it is necessary to arrange the recess or the recesses in such a way that they are not cut by the line of engagement E. The arrangement of the depressions described is suitable for gear machines with bearing bushes, bearing glasses as well as for those with sealing plates.

Claims (7)

1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit außen verzahnten Zahnrädern (14, 15), die unter Ausbildung eines umschlossenen Raums (26) im Doppeleingriff miteinander kämmen und mit mindestens einem Dichtkörper (16, 17), der an den Zahnradseitenflächen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtkörper (16, 17) mindestens eine sacklochartige und zu den Zahnrädern (14, 15) hin geöffnete Vertiefung (27, 28) vorgesehen ist, die mit Abstand zur Eingriffslinie (E) der Zahnräder (14, 15) angeordnet ist und vom Raum (26) überstrichen wird.1. Gear machine (pump or motor) with externally toothed gears ( 14 , 15 ), which mesh with each other in double engagement to form an enclosed space ( 26 ) and with at least one sealing body ( 16 , 17 ) which abuts the gear side surfaces, characterized that in the sealing body ( 16 , 17 ) at least one blind hole-like and towards the gears ( 14 , 15 ) open recess ( 27 , 28 ) is provided, which is arranged at a distance from the line of engagement (E) of the gears ( 14 , 15 ) and is swept by the room ( 26 ). 2. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Eingriffslinie (E) je eine Vertiefung (27, 28) angeordnet ist.2. Gear machine (pump or motor) according to claim 1, characterized in that a recess ( 27 , 28 ) is arranged on both sides of the line of engagement (E). 3. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper eine Lagerbrille der Zahnradmaschine ist.3. Gear machine (pump or motor) according to one of the Claims 1 or 2, characterized in that the Sealing body is a bearing bracket of the gear machine. 4. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper durch die Lagerbuchsen (16, 17) einer Zahnradmaschine gebildet wird. 4. Gear machine (pump or motor) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sealing body is formed by the bearing bushes ( 16 , 17 ) of a gear machine. 5. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zahnradseitenflächen eines Zahnrads (14, 15) mit einem Dichtkörper zusammenwirkt.5. Gear machine (pump or motor) according to one of claims 1 to 4, characterized in that each of the gear side surfaces of a gear ( 14 , 15 ) cooperates with a sealing body. 6. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (27, 28) dreieckförmig sind.6. Gear machine (pump or motor) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depressions ( 27 , 28 ) are triangular. 7. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Dichtkörper mindestens eine Vorsteuernut (24, 25) mit Abstand zur Vertiefung (27, 28) angeordnet ist.7. Gear machine (pump or motor) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the sealing body at least one pilot groove ( 24 , 25 ) is arranged at a distance from the recess ( 27 , 28 ).