DE4338349C2 - Zahnradmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Zahnradmaschinen ergibt sich das Problem, daß der zwischen den Zahnrädern und den Deckeln vorhandene Axialspalt aus Gründen der Leichtgängigkeit der Zahnräder möglichst groß, aus Gründen des volumetrischen Wirkungsgrades jedoch möglichst klein sein soll. Dies bedingt bei kleinen Axialspalten und gleichzeitig leichtgängigen Zahnrädern eine präzise und damit aufwendige Fertigung der Zahnräder und der Zwischenplatte. Dies gilt insbesondere bei höheren Betriebsdrücken der Zahnradmaschine, bei denen besonders geringe Axialspalte erwünscht sind.

Aus der US 2 957 428 ist schon eine gattungsgemäße Zahnradmaschine bekannt. Bei dieser Zahnradmaschine sind die Zahnräder in axialer Richtung geringfügig dicker als die Zwischenplatte. Zwischen der Zwischenplatte und jedem Deckel befindet sich eine Flachdichtung, durch die der Überstand der Zahnräder über die Zwischenplatte ausgeglichen wird und die offenbar aus einem elastischen Material hergestellt ist. Die Zahnräder sind mit Gummi beschichtet und liegen mit der Gummischicht an den Deckeln an. Die Einstellung eines definierten Axialspiels zwischen den Zahnrädern und den Deckeln wird in der US 2 957 428 nicht angesprochen und ist mit den der Schrift entnehmbaren Mitteln auch nicht möglich.

Auch aus der DD 54 888 ist schon eine gattungsgemäße Zahnradmaschine bekannt. Bei dieser Zahnradmaschine wird das Axialspiel zwischen den Zahnrädern und den Deckeln dadurch erhalten, daß die Zahnräder in axialer Richtung weniger dick als die Zwischenplatte sind.

In der DE 41 19 160 A1 wird erwähnt, daß Zahnräder und Zwischenplatten von Zahnradmaschinen gemeinsam bearbeitet werden. Diese gemeinsame Bearbeitung dient dazu, um ein geringes Axialspiel zwischen den Zahnrädern und den Deckeln einzustellen. Während der gemeinsamen Bearbeitung werden also die Zahnräder etwas dünner als die Zwischenplatten gemacht. Außerdem ist in der DE 41 19 160 A1 geoffenbart, daß die Zahnräder und die Zwischenplatte aus Sintermetall bestehen.

Die DE 88 11 252 U1 zeigt eine Zahnradmaschine, bei der mehrere Teile mit Verschleißschutzschichten auf Titanbasis versehen sind. Hinweise zur Einstellung des Axialspiels zwischen den Zahnrädern und den Deckeln der Zahnradmaschine finden sich in der Schrift nicht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Axialspalt zwischen den Zahnrädern und den Deckeln mittels eines Distanzteils, das zwischen den zugeordneten Deckeln und der Zwischenplatte angeordnet ist, genau einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, einerseits die Zahnräder und die Zwischenplatte in einem Arbeitsgang auf eine gemeinsame Dicke und insbesondere bündig zu bearbeiten, beispielsweise zu schleifen, und andererseits einen genau definierten Axialspalt zwischen den Zahnrädern und den Deckeln einzustellen. Weiterhin ermöglicht das Distanzteil je nach Anwendungsfall verschieden große Axialspalte einzustellen, wodurch bei stets gleich gefertigten Zahnrädern und Zwischenplatten eine hohe Flexibilität bei geringem Fertigungsaufwand erzielt wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Unteransprüchen. Das Verschleißverhalten wird bei hohen Betriebsdrücken und/oder aggressiven Medien verbessert, wenn die Zahnräder und die Zwischenplatte aus sinterfähigem Material bestehen.

Besonders verschleißfest werden die Zahnräder, wenn deren Gefüge an den den Deckeln zugewandten Stirnflächen mit Keramikmaterial durchsetzt ist.

Das Verschleißverhalten kann zusätzlich dadurch verbessert werden, indem die Deckel auf den der Zwischenplatte bzw. den Zahnrädern zugewandten Stirnflächen keramikbeschichtet sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Zahnradpumpe vereinfacht im Längsschnitt, Fig. 2 die Einzelheit Y nach Fig. 1, Fig. 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein Zahnrad, Fig. 4 die Einzelheit Y in einer abgewandelten Ausführung der Zahnradmaschine und Fig. 5 ein vereinfachtes Schema einer Kraftstoffeinspritzanlage.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Zahnradpumpe bezeichnet, deren in der Zeichnung vereinfacht dargestelltes Gehäuse aus zwei Deckeln 11, 12 und einer Zwischenplatte 13 aufgebaut ist. Die im Sinterverfahren hergestellte Zwischenplatte 13 weist einen Durchbruch 14 auf. In dem Durchbruch 14 kämmen zwei vorzugsweise ebenfalls im Sinterverfahren hergestellte Zahnräder 16, 17 im Außeneingriff miteinander. Das Zahnrad 16 ist mittels einer Kerbverzahnung 18 drehfest mit einer Antriebswelle 20 verbunden, von der ein Wellenstumpf 21 ausgeht, der den Deckel 11 durchdringt. Das Zahnrad 17 ist drehbar auf einer Achse 22 gelagert. Die Achse 22 und die Antriebswelle 20 sind in Lagerkörpern 23, 24 gelagert, die in entsprechenden Ausnehmungen der Deckel 11, 12 angeordnet sind.

Zwischen den Deckeln 11, 12 und der Zwischenplatte 13 ist jeweils ein Distanzteil 25 angeordnet (Fig. 2). Das Distanzteil 25 hat eine Aussparung 26, die den Bereich der Zahnräder 16, 17 freiläßt und bündig mit dem Durchbruch 14 der Zwischenplatte 13 abschließt.

Das Distanzteil 25 besteht beispielweise aus Stahl, Aluminium oder Kupfer und weist je nach Anwendungsfall bzw. Betriebsdrücken der Zahnradpumpe 10 eine Dicke von 10 µm bis 50 µm auf.

Das Distanzteil 25 dichtet gleichzeitig die Deckel 11, 12 und die Zwischenplatte 13 gegeneinander ab.

Durch die den Axialspalt zwischen den Zahnrädern 16, 17 und den Deckeln 11, 12 bestimmende Dicke des Distanzteils 25 ist es möglich, die Zwischenplatte 13 und die Zahnräder 16, 17 in einem Arbeitsgang auf einfache Weise auf eine gemeinsame, einheitliche Dicke zu bearbeiten, beispielsweise zu schleifen. So kann insbesondere bei hohen Betriebsdrücken, zum Beispiel 70 bar, durch die Wahl einer geeigneten Dicke des Distanzteils 25 auf einfache Weise ein gewünschter (kleiner) Axialsspalt eingestellt werden.

Um das Verschleißverhalten der Zahnradpumpe 10 bei hohen Betriebsdrücken und/oder aggressiven Medien, insbesondere Kraftstoffen oder Medien mit schlechten Schmiereigenschaften, zu verbessern, können die gesinterten Zahnräder 16, 17 mehrschichtig aufgebaut werden, wobei das Gefüge an den den Deckeln 11, 12 zugewandten Stirnflächen der Zahnräder 16, 17 mit Keramikmaterial 27 durchsetzt ist (Fig. 3).

Das Verschleißverhalten und das Laufverhalten der Zahnradpumpe 10 kann weiterhin verbessert werden, wenn die den Zahnrädern 16, 17 zugewandten Stirnseiten der Deckel 11, 12 mit einer Keramikschicht 28 beschichtet und plan bearbeitet sind (Fig. 4).

Anstelle von Keramik können jedoch auch Kohlenstoffbeschichtungen auf den Zahnrädern 16, 17 und auf den Deckeln 11, 12 eingesetzt werden.

Um das Geräuschverhalten der Zahnradpumpe 10 zu verbessern, wird ferner vorgeschlagen, deren Verzahnungen mit einem beispielsweise aus der DE 40 22 500 A1 bekannten harmonisch variablen Übersetzungsverhältnis auszulegen.

Um die Fertigungskosten bei höheren Stückzahlen zu senken ist es weiterhin denkbar, daß der Wellenstumpf 21 bzw. die Welle 20 der Zahnradpumpe 10 mit der Antriebswelle eines Elektromotors 30 identisch ist, so daß auf eine Kupplung zwischen der Zahnradpumpe 10 und dem Elektromotor 30 verzichtet werden kann.

In der Fig. 5 ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 10 schematisch dargestellt, bei der diese Bestandteil einer Kraftstoffeinspritzanlage ist. Die von dem Elektromotor 30 angetriebene Zahnradpumpe 10 fördert dabei Kraftstoff in eine Kraftstoffverteilerleitung 31, an die mehrere Einspritzventile 32 angeschlossen sind. In der Leitung 31 ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 33 zwischen den Einspritzventilen 32 und einer Rücklaufleitung 34 zu einem Tank 35 so geschaltet, daß dieses bei geschlossenem Zustand den Druck des Kraftstoffes in der Leitung 31 kurzzeitig, zum Beispiel zum Zwecke der Beschleunigungsanreicherung, erhöht. Das Druckbegrenzungsventil 33 kann dabei sowohl elektrisch als auch beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbar sein.

Claims (7)

1. Zahnradmaschine mit mindestens zwei in einem Gehäuse auf einer Antriebs- beziehungsweise Abtriebswelle (20) und einer dazu parallelen Achse (22) drehbar geführten Zahnrädern (16, 17), die zwischen zwei Deckeln (11, 12) des Gehäuses im Bereich eines Durchbruchs (14) einer Zwischenplatte (13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16, 17) und die Zwischenplatte (13) die gleiche Dicke aufweisen und daß zwischen der Zwischenplatte (13) und wenigstens einem Deckel (11, 12) ein Distanzteil (25) angeordnet ist, das eine wenigstens den Bereich der Zahnräder (16, 17) freilassende Aussparung (26) aufweist.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (26) des Distanzteils (25) bündig mit dem Durchbruch (14) der Zwischenplatte (13) abschließt.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzteil (25) aus Stahl, Aluminium oder Kupfer besteht und eine Dicke von 10 µm bis 50 µm aufweist.

4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16, 17) und die Zwischenplatte (13) aus sinterfähigem Material bestehen.

5. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (11, 12) an den den Zahnrädern (16, 17) zugewandten Stirnflächen mit Keramikmaterial (28) beschichtet sind.

6. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefüge der Zahnräder (16, 17) an den den Deckeln (11, 12) zugewandten Stirnseiten mit einem Material (27) hoher Verschleißfestigkeit durchsetzt ist.

7. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16, 17) und die Deckel (11, 12) kohlenstoffbeschichtet sind.