DE4440782A1 - Innenzahnradpumpe mit Verdrängervorsprüngen - Google Patents
Innenzahnradpumpe mit VerdrängervorsprüngenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe nach den Merkma
len des Anspruchs 1.
Derartige Innenzahnradpumpen dienen als regelbare Förderpumpen
für Hydraulikflüssigkeiten. In verschiedenen kinematischen
Anordnungen können Außenrad und Innenrad aufeinander abwälzen
und durchlaufen während des Abwälzprozesses verschiedene
Stationen des Förderprozesses.
Durch Bildung von Bereichen mit darin herrschendem Unterdruck
während der Dekompression wird aus einem Ansaugraum Hydraulik
flüssigkeit angesaugt. Bei der weiteren Rotation bilden sich
abgeschlossene Kammern zwischen den Verzahnungspartnern, die
sog. Verdrängungszellen, in denen die Hydraulikflüssigkeit
durch Verringerung des Zellenvolumens komprimiert wird. Nach
Überschreiten eines vorgegebenen Ausschiebedruckes öffnet das
jeder Verdrängungszelle zugeordnete Auslaßventil und die
Hydraulikflüssigkeit wird in einen Auslaßbereich ausgeschoben.
Derartige Innenzahnradpumpen sind bekannt durch die
DE 34 44 859-C2 (IP 1372) und in veränderter Bauform durch die
EP 0 474 001 A1 (Bag 1840) sowie die DE 34 48 253-C2 (PP
1372).
In jeder dieser Ausgestaltungen hat die Innenzahnradpumpe
vorzugsweise eine Fördercharakteristik, die nur bis zu einer
bestimmten Drehzahl drehzahlabhängig ist. Bei Überschreiten
dieser Schwelldrehzahl werden die Zellen der Pumpe nur teilge
füllt, der Füllungsgrad nimmt mit Erhöhung der Drehzahl ab.
Dadurch ist dann die Fördermenge unabhängig von der tatsäch
lichen Antriebsdrehzahl der Pumpe begrenzt und konstant. Die
Schwelldrehzahl kann vorzugsweise durch Verstellung einer
Drossel im Zulauf verstellt werden. Diese Pumpen sind mit
mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Auslaßöffnungen
versehen, die durch Rückschlagventile verschlossen sind. Durch
diese Ausgestaltung geraten die nur teilgefüllten Zellen erst
dann mit dem Druckraum in Verbindung, wenn der Druck in der
teilgefüllten Zelle den Systemdruck erreicht hat.
Bei Innenzahnradpumpen der oben genannten Bauweisen wurde bei
bestimmten Betriebsverhältnissen ein Auftreten starker Druck
schwankungen im Auslaßbereich sowie eine teilweise daraus
resultierende starke Geräuschbildung beobachtet.
Die Druckschwankungen im Auslaßbereich resultieren aus den
sich aus der Zahnform der beteiligten Zahnflanken ergebenden
Verhältnissen beim Schließen der Verdrängungszelle, die auf
grund der Annäherung der abwälzenden Zähne in einer sehr
kurzen Zeit, also während eines nur sehr geringen Drehwinkels
der Pumpe, erfolgt und damit eine kurzzeitige, starke Span
nungserhöhung der Hydraulikflüssigkeit (sog. Druckpeak) hervor
ruft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Geräusche und Druck
schwankungen an der Pumpe herabzusetzen.
Ein Teil der Geräusche und Druckschwankungen entstehen durch
die spezifische Form der Verdrängungszelle, die sich aus der
jeweils vorliegenden Kinematik der Innenzahnradpumpe ergibt.
Hierdurch bilden sich spezifische Zellenformen aus, die Effek
te zur Folge haben, die die Geräuschbildung und das Entstehen
von Druckpeaks begünstigen.
In der DE-OS 37 37 961-A1 (Bag. A-1619) ist ein Verfahren
angegeben, mit dem die sich beim Zahneingriff bildenden Dop
pelkammern hydraulisch besser verbunden werden und damit die
Laufruhe der Innenzahnradpumpe verbessert werden kann.
Hierzu wird die in Laufrichtung des Ritzels voreilende Kammer
einer Zahnzelle im Druckbereich, insbesondere im letzten Teil
des Druckbereiches, in hydraulisch gut leitende, möglichst
ungedrosselte Verbindung mit der nacheilenden Kammer der
Zahnzelle gebracht. Die dafür am Ritzel angebrachten Ausspa
rungen können entweder in radialer Richtung mit nur geringer
Tiefe an der Stirnseite des Ritzels angebracht sein. Alterna
tiv hierzu kann aber auch die Treibflanke mit einer oder
mehreren Nuten von begrenzter radialer Länge versehen werden.
Weiterhin kann vorgesehen werden, die Fußräume des Ritzels
und/oder des Hohlrades gegenüber der Normalverzahnung zu
vergrößern, indem z. B. Einfräsungen einer zur Zahnradachse
parallelen Nut vorgenommen werden. Ebenfalls ist es möglich,
daß die kämmenden Flanken der Zähne der Wälzpartner auf der
Saugseite der Pumpe einen geringeren Überdeckungsgrad auf
weisen als die Flanken der Zähne auf der Druckseite. Hierdurch
kann der Leistungsbedarf der Innenzahnradpumpe weiter redu
ziert werden.
Nicht unproblematisch an dieser Art der Beeinflussung des
Verhaltens beim Schließen der Verdrängungszelle sowie der
Laufruhe der Innenzahnradpumpe ist die Verschlechterung des
Volumenstromes, die sich durch das Rückströmen der Hydraulik
flüssigkeit von der Kammer im Druckbereich zur nacheilenden
Kammer im Saugbereich und damit aus der noch nicht endgültig
geschlossenen Zelle in den Ansaugbereich ergibt. Auch findet
weiterhin das endgültige Schließen der Verdrängungszelle in
sehr kurzer Zeit, also während eines nur geringen Drehwinkels
der Pumpe, statt, so daß sich der Druckaufbau mit Hilfe der
Ausnehmungen an den Zahnflanken nur in definierten Grenzen
beeinflussen läßt. Während des Rückströmens der Hydraulik
flüssigkeit über die Zellenkammern sind die beteiligten Zahn
flanken noch zu weit voneinander entfernt, um schon eine
Abdichtung der Verdrängungszelle herbeiführen zu können.
Genauer spezifizierte Aufgabe der Erfindung ist es daher, die
Eingriffsverhältnisse während des Schließens der Verdrängungs
zelle derart zu beeinflussen, daß neben einer Verminderung der
Druckpeaks und der sich daraus ergebenden Geräuschbildung auch
der geförderte Volumenstrom gleichbleibt oder sogar verbessert
wird.
Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruches 1.
Eine Veränderung der Eingriffsverhältnisse beim Schließen der
Verdrängungszelle läßt sich durch Veränderung der Zahnform der
im Eingriff befindlichen Zahnpaarungen erreichen. Zusätzlich
und alternativ zur Korrektur von Verzahnungen entsprechend der
für den ganzen Zahn geltenden Verzahnungsgesetze (z. B. Evol
vente, Zykloide und andere) können durch geeignete Veränderung
von Teilbereichen der Zahnflanken gezielt Veränderungen des
Abwälzverhaltens in bestimmten Stellungen des Zahneingriffs
herbeigeführt werden. Hierbei müssen die Änderungen der Zahn
form des einen Wälzpartners entsprechende Änderungen der
Zahnform des anderen Wälzpartners nach sich ziehen, um weiter
hin ein komplikationsloses Abwälzen der beteiligten Zahnpaa
rungen zu gewährleisten. Dies kann zu Verringerungen des
Zahnvolumens des Gegenrades führen.
Diese Möglichkeit zur partiellen Veränderung der Verzahnungs
geometrie in Teilbereichen einer Zahnflanke wird nun für die
erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe genutzt, um gezielt die
geometrischen Verhältnisse beim Schließen der Verdrängungs
zelle zu beeinflussen.
Hierzu wird an je einer oder auch beiden beteiligten Verzah
nungspartnern der erfindungsgemäße Verdrängervorsprung vor
gesehen, der sich über den Kopfkreis des jeweiligen Wälzpart
ners hinaus erstreckt und folgende Aufgaben hat:
- - Vorverlagerung des Beginns des Schließens der Ver drängungszelle auf einen früheren Zeitpunkt bzw. eine frühere Drehwinkelstellung gegenüber der norma len Verzahnung,
- - frühzeitige Bildung eines Spaltes zwischen den bei weiterer Drehung der Pumpe in Eingriff kommenden Zahnflankenteilen, derart, daß ein enger Durchlaß spalt entsteht, der einen in jeder Drehstellung definierten Drosselquerschnitt aufweist.
Hierdurch wird zum einen der Vorgang des Schließens der Ver
drängungszelle "weicher" gestaltet und gleichzeitig durch den
sich bildenden Durchlaßspalt (hier: Hauptfunktion Drossel
spaltes), die sich in der Verdrängungszelle befindliche Hy
draulikflüssigkeit am ungehinderten Rückströmen in den An
saugraum gehindert. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des
Verdrängervorsprunges kann erreicht werden, daß der Durchlaß
spalt während einer definierten Drehwinkelveränderung nahezu
gleich bleibt und somit ein definiertes und von der Konstruk
tion vorher bestimmbares Volumen aus der Verdrängungszelle in
den Ansaugraum zurückfließt.
Je nach gewählter Anbringung des Verdrängervorsprunges auf dem
Ritzel und/oder dem Hohlrad muß der andere Verzahnungspartner
eine korrespondierende Zahnform aufweisen, so daß in allen
Drehstellungen der Innenzahnradpumpe ein Abstand zwischen den
Vorsprüngen des einen Rades und den entsprechenden Gegenformen
des anderen Rades gewahrt bleibt. Neben den rein geometrischen
Abwälzbedingungen der gewählten Verdrängervorsprungform können
hier auch Überlegungen zur möglichen Belastung eines Zahnes
hinsichtlich der Zahnfußfestigkeiten sowie Überlegungen hin
sichtlich des Reibverhaltens zwischen den Verzahnungspartnern
angestellt werden.
Je nach Art der gewählten Kinematik einer Innenzahnradpumpe,
auf die später noch eingegangen wird, sowie im Hinblick auf
ein gewünschtes Förderverhalten der Innenzahnradpumpe (z. B.
Pulsation des Förderstromes) wird die Verzahnung derart ausge
legt, daß die Zähnezahl des Ritzels kleiner ist als die des
Hohlrades. Hierbei wird das Ritzel mit mindestens einem Zahn
weniger ausgelegt, vorzugsweise wird die Zähnezahldifferenz
aufgrund der Reibungs- und Abwälzverhältnisse jedoch zwei
Zähne oder größer gewählt.
Die Wirkungsweise der Verdrängervorsprünge kann weiter dadurch
verbessert werden, daß die einzelnen Zähne zur Zahnteilung
unsymmetrische Flankenformen erhalten, wobei auf den kämmenden
Flanken in der Regel eine hohe Profilüberdeckung, bei den
nicht kämmenden Flanken jedoch eine geringe Profilüberdeckung
gewählt wird. Durch diese Wahl der Profilüberdeckung, also der
gemeinsamen Länge des Abwälzweges zwischen den Verzahnungs
partnern, wird das frühe Eintauchen des Verdrängungsvorsprun
ges in die Verdrängungszelle gefördert und damit das genannte
"weiche" Schließungsverhalten der Verdrängungszelle gefördert.
Die Form der Verdrängungszelle, deren Teilung in eine vor
laufende Kammer und eine nacheilende Kammer eine Verschlechte
rung des Füllungsgrades hervorruft, kann durch gezielte Beein
flussung der Zahnformen in der Nähe des Zahnfußes, eine soge
nannte "Hohlkehlenbildung" bzw. ein Einfräsen von Nuten,
gezielt beeinflußt werden. Hierbei darf jedoch nicht die
resultierende Zahnfestigkeit außer acht gelassen werden, die
einer derartigen Veränderung enge Grenzen setzt.
Vornehmliches Beeinflussungsmittel des volumetrischen Fül
lungsgrades einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ist die
Geometrie des Durchlaßspaltes zwischen den Wälzpartnern vor
dem Schließen der Verdrängungszelle.
Mit diesen hängt wiederum der geometrische Wirkungsgrad der
Gesamtpumpe zusammen. Durch die geometrische und zeitliche
Veränderung des entstehenden Durchlaßspaltes wird während
einer fortschreitenden Drehung der Innenzahnradpumpe festge
legt, wieviel Hydraulikflüssigkeit aus dem Verdrängungsraum in
den Ansaugbereich zurückströmen kann. Hierdurch werden sich im
Verdrängungsraum aufbauende Druckspitzen (Druckpeaks) auf eine
definierte Art und Weise abgebaut und somit gar nicht erst in
den Druckraum übertragen.
Schließt die Verdrängungszelle nach dieser für einen bestimm
ten Zeitraum bzw. Drehwinkel gebildeten Drosselstrecke endgül
tig, so ist durch die nur noch geringe notwendige Annäherung
der Wälzpartner der Spannungspeak ebenfalls minimiert. Durch
die Bildung des Drosselspaltes mit seinen definierten Rück
strömverhältnissen kann auch bei noch nicht endgültig ge
schlossener Verdrängungszelle schon Hydraulikflüssigkeit über
das Auslaßventil in den Auslaßbereich gelangen, wenn der dort
herrschende Systemdruck in der Verdrängungszelle überschritten
wird. Auch hierdurch werden Spannungsschwankungen auf der
Auslaßseite der Pumpe reduziert.
Alle diese Maßnahmen und Effekte tragen dazu bei, daß die
Bildung von Geräuschen aufgrund von Spannungsspitzen und
Spannungsschwankungen beim Betrieb einer Innenzahnradpumpe
deutlich reduziert werden kann. Hierzu gehört auch die Ver
ringerung der mechanischen Belastungen der Pumpenbauteile, die
ebenfalls den sonst auftretenden Spannungsspitzen ausgesetzt
sind.
Der Volumenstrom der Innenzahnradpumpe kann unabhängig von der
Pumpendrehzahl durch Einstellung von Drosselelementen auf der
Einlaßseite der Pumpe auf einen Maximalwert begrenzt werden,
so daß oberhalb dieser Pumpendrehzahl der Volumenstrom kon
stant bleibt.
Der während der Dekompression der Verdrängungszelle nach dem
Ausschieben der Hydraulikflüssigkeit entstehende Unterdruck
saugt die neu zu fördernde Hydraulikflüssigkeit in einen
sichelförmigen, sich über mehrere Zahnteilungen von Hohlrad
und Ritzel erstreckenden Ansaugraum.
Gegenüber anderen bekannten Regelpumpen, deren Fördercharak
teristik keine drehzahlabhängige Förderung zeigt bzw. deren
Förderung drehzahlunabhängig einstellbar ist, haben die be
kannten Innenzahnradpumpen den Vorteil der robusten Bauweise,
bei der die Fördercharakteristik ohne zusätzlichen mechani
schen Aufwand einstellbar ist. Mit besonderem Vorteil werden
derartige Regelpumpen zum Antrieb durch Kraftfahrzeugmotoren
eingesetzt, deren Drehzahl stark schwankt. Sie dienen dort als
Hydraulikpumpen oder Schmierölpumpen, da bei diesen Pumpen die
maximale Fördermenge ohne Leistungsverlust bei einer bestimm
ten, relativ niedrigen Drehzahl begrenzt werden kann.
Dient die Pumpe nach dieser Erfindung zur Speisung eines
Hydrauliksystems, so münden sämtliche Auslaßkanäle in einen
gemeinsamen Druckraum. Die Pumpen können vorteilhafterweise
auch als Mehrkreispumpen verwendet werden, bei denen unter
schiedliche Drucksysteme mit Öl gespeist werden. Dazu werden
die Auslaßkanäle gruppenweise zusammengefaßt und mit den
unterschiedlichen Drucksystemen verbunden. Hierzu werden auf
dem Umfang der Pumpe zwei oder mehr Druckräume vorgesehen.
Diese Druckräume haben - der Natur der Rotationskolbenpumpen
gemäß - sodann unterschiedliche Fördermengen und vorzugsweise
auch unterschiedlichen Förderdruck. Es besteht hierdurch die
Möglichkeit, mit nur einer einzigen Pumpe mehrere, zumindest
aber zwei Betriebssysteme mit unterschiedlichem Druck und
unterschiedlicher Fördermenge zu speisen, ohne daß Energiever
luste auftreten.
Die erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpen können in verschiede
nen kinematischen Zuordnungen von Innenrad und Außenrad gebaut
werden:
- - mit drehbar gelagertem und angetriebenem Innenrad auf einer stationären Drehachse und umlaufendem, drehbar gelagerten Außenrad sowie Abdichtung über ein Sichel element (DE 34 44 859-C2 (IP 1372)), das den freien Raum zwischen den sich nicht überlappenden Bereichen der Kopf kreise von Innerad und Außenrad ausfüllt und damit eine Zellenbildung ermöglicht. Derart gestaltete Innenzahnrad pumpen haben ihren Einlaßkanal vor der Sichel. Um eine gleichmäßige Füllung der Zahnräume zu erzielen und um die Füllung der Zahnlücken nicht nur durch die Drosselung, sondern auch durch die Begrenzung der Füllzeit genau dosieren zu können, können auch zwei Einlaßkanäle im Bereich der Sichel jeweils für den Außenzahnkranz und für das Ritzel vorgesehen werden, wobei die Öffnungsweite dieser Einlaßkanäle vorzugsweise kleiner als die Zahn teilung ist.
- - mit ortsfestem Außenrad und umlaufendem, auf einem ange triebenen Rotorelement drehbar gelagertem Innenrad, wobei das Rotorelement den gesamten durch den Kopfkreis der Außenverzahnung und die Stirnplatten beschriebenen Innen raum der Pumpe ausfüllt (DE 34 48 253-C2 (PP 1372)). Auf dem Rotor ist in einer Aussparung das Innenrad gelagert. Die Aussparung umschreibt wiederum den Kopfkreis der Verzahnung des Innenrades. Die Verzahnung des Innenrades kämmt in der Verzahnung des Außenrades bei Umlauf des Rotors. Stirnseitig vor dem Rotor liegt eine Ölzufuhrkam mer auf dem Drehkreis der Drosselbohrung, die in den Rotor eingebracht ist. Diese Drosselbohrung steht wieder um mit der Verzahnung in Verbindung. Die Auslaßkanäle sind auf dem Umfang des Außenrades bzw. einem der Gehäu sedeckel mit einem derartigen Abstand verteilt, daß die durch die Verzahnung entstehenden Zellen stets einen Auslaß in den gemeinsamen Druckraum haben.
- - mit ortsfestem Außenrad und auf einem Exzenter drehbar gelagerten und über den Exzenter angetriebenen Innenrad ohne Abdichtung durch ein Rotorelement (EP 0 474 001 A1 (Bag 1840)). Dabei liegt der Einlaß der Pumpe 50, daß der gesamte Eingriffsbereich der Verzahnung auf der Drucksei te ohne Kurzschluß zum Einlaßbereich ist und daher in seiner gesamten Erstreckung als Pump- und Druckraum zur Verfügung steht. Es wird hierzu ein mit dem Exzenter umlaufender Einlaßraum geschaffen, der einerseits un mittelbar oder über im Exzenter angeordnete Axialkanäle mit dem Einlaßbereich verbunden ist und der andererseits nur mit dem mit dem Exzenter umlaufenden Füllraum der Pumpe in Verbindung steht. Die Verzahnung der Pumpe ist vorzugsweise so ausgebildet, daß im Eingriffsbereich zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise jeweils mehre re Zahnpaarungen im dichtenden Eingriff sind und ge schlossene Zahnzellen bilden. Durch diese Zellen sind Auslaß- und Einlaßbereich voneinander getrennt.
Im folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand
der Fig. 1 und 2 sowie die Funktionsweise der Verdränger
vorsprünge anhand der Fig. 3 bis 6 beschrieben. Die gewähl
te Kinematik der dargestellten Innenzahnradpumpe ist lediglich
als eine denkbare Variante dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Pumpe,
Fig. 2 einen Radialschnitt durch die Pumpe,
Fig. 3 Verzahnungskombinationen mit Verdrängervorsprung,
Fig. 4 Bildung der Verdrängungszelle mit Verdrängervor
sprung (auf der Seite der Dichtflanke),
Fig. 5 Austritt der Verdrängervorsprünge aus dem Schnitt
bereich der Kopfkreise,
Fig. 6 Verlauf des Drucks im Auslaßbereich der Pumpe mit
und ohne Verdrängervorsprung.
In der Fig. 1 wird das Pumpengehäuse gebildet durch den
Pumpenmantel 1 und die Stirnplatten 2 und 3, die aufeinander
geschichtet sind. Der Gehäusemantel 1 weist einen kreiszylin
drischen Innenraum auf, in dessen zylindrischen Innenmantel
eine umlaufende Nut 4 eingestochen ist. Auf den seitlich
stehen bleibenden Stegen 5 ist das Außenrad 6 befestigt. Das
gesamte Paket aus Gehäusemantel 1, Stirnplatten 2 und 3 sowie
Außenrad 6 wird durch eine Verschraubung 7 zusammengehalten.
Die Verschraubung 7 durchdringt mit Löchern 8 das Außenrad im
Bereich der Zahnköpfe.
Das Außenrad weist eine Innenverzahnung auf. Der Innenraum der
Pumpe wird also durch die Innenverzahnung mit Kopfkreis 9 des
Außenrades umschrieben. In der Stirnplatte 3 ist ein Zapfen 10
mit einem Ende fest eingefügt. Das andere Ende des Zapfens 10
ragt in den Innenraum der Pumpe. Auf dem Zapfen 10 ist ein
Exzenter 11 frei drehbar gelagert. Die axiale Breite des
Exzenters entspricht im wesentlichen der axialen Breite des
Gehäusemantels 1 und des Außenrades 6. Der Exzenter besitzt
einen kreiszylindrischen Außenumfang, dessen Mittelachse bei
12 angedeutet ist und der mit der Exzentrizität E um die Achse
13 des Zapfens 10 umläuft. Auf dem Exzenter 11 ist das Innen
rad 14 frei drehbar gelagert. Das Innenrad 14 weist eine
Außenverzahnung auf. Die Exzentrizität E des Exzenters und die
Außenverzahnung des Innenrades sind so dimensioniert und die
Verzahnungen sind so ausgeführt, daß die Außenverzahnung des
Innenrades mit der Innenverzahnung des Außenrades kämmt.
Daher schneiden sich die Kopfkreise 9 und 15 der Verzahnung in
den umlaufenden Schnittpunkten 21 und 22. Auf dem Innenumfang
des Kopfkreises 9 des Außenrades entstehen dadurch zwischen
den Schnittpunkten 21 und 22 einerseits auf der Seite der
Achse 13, in die die Exzentrizität E weist, der umlaufende
Eingriffsbereich und andererseits auf der Seite der Achse 13,
die von der Exzentrizität abgewandt ist, der umlaufende Innen-
Sichelraum oder Füllraum 23 der Pumpe.
Die Verzahnung ist so ausgeführt, daß die Zähne des Außen- und
Innenrades zwischen den Schnittpunkten 21 und 22 der Kopf
kreise 9 und 15 mit ihren Flanken in dichtendem Eingriff sind.
Es entstehen daher zwischen den Schnittpunkten 21 und 22 im
Eingriffsbereich eine oder mehrere Zahnzellen, die durch
Berührung ihrer Flanken zueinander und zu dem von der Exzen
trizität abgewandten Innensichelraum 23 abgedichtet sind.
Zum Antrieb der Pumpe dient die Antriebswelle 16. Die An
triebswelle 16 ist konzentrisch zur Mittelachse 13 des Zapfens
10 in der anderen Stirnplatte 2 drehbar gelagert und schließt
mit ihrem Ende im wesentlichen bündig mit der Innenseite der
Pumpenkammer ab. Dort bildet die Welle 16 eine Stirnfläche, an
der exzentrisch ein Kupplungslappen 17 befestigt ist. Dieser
Kupplungslappen 17 ragt axial in eine Mitnehmertasche 18, die
in die benachbarte Stirnfläche des Exzenters 11 im Bereich der
Exzentrizität eingebracht ist.
Als Einlaß besitzt die Pumpe einen im wesentlichen radialen
Einlaßkanal 19 in der Stirnplatte 3. Der Einlaßkanal mündet in
einen Verteilerraum 20 ein, der den Zapfen 10 konzentrisch
umgibt. Der Verteilerraum ist als kreiszylindrische Ausnehmung
der Stirnfläche der Stirnplatte ausgebildet, die den Pumpen
raum begrenzt. Ihr Radius ist kleiner als der Radius Fi des
Fußkreises des Innenrades, vermindert um die Exzentrizität E.
In der Stirnfläche der gegenüberliegenden Seite des Exzenters
11 ist eine kreiszylindrische Ausnehmung konzentrisch zu der
Mittelachse 12 des Exzenters eingebracht. Diese Ausnehmung
dient als Einlaßkammer 28. Der Verteilerraum 20 und die Ein
laßkammer 28 sind durch Kanäle, welche den Exzenter axial
durchdringen, miteinander verbunden. Diese Kanäle sind vor
zugsweise als Nuten der Innenbohrung des Exzenters ausgebildet
und dienen der Schmierung des Gleitlagers des Exzenters auf
dem Zapfen 10 wie auch der Kühlung des Exzenters 11. Als ein
solcher Kanal dient die Mitnehmertasche 18, die deshalb den
Exzenter 11 axial durchdringt und mit ihrer äußeren Kante auf
einem Radius umläuft, der etwas größer ist als der Radius der
Welle. Es können auch mehrere solcher Kanäle vorgesehen sein.
Aus Fig. 2 ergeben sich zwei weitere solcher Schmierkanäle 29
und 30 im Gleitlagerbereich des Innenrades, die in
Umfangsrichtung des Mantels des Exzenters 11 jeweils um 60°
versetzt sind. Entsprechende Kanäle können auch in der Innen
bohrung des Exzenters angelegt sein, so daß durch den in
diesen Kanälen 29, 30 und in der Mitnehmertasche 18 fließenden
Ölstrom eine symmetrische Verteilung des Öls und gleichzeitig
hydrodynamische Abstützung des Exzenters bewirkt wird. Dabei
kommt diesen Ölströmen aber insbesondere auch die Funktion der
Kühlung des Exzenters zu. Diese Funktion der Kühlung ist
deswegen von besonderer Wichtigkeit, weil der Exzenter selbst
in seiner Innenbohrung drehbar gelagert ist und auf seinem
Außenmantel als drehbare Lagerung des Innenrades dient.
Die Ausnehmung 28 ist gegenüber dem Innenumfang des Innenrades
durch stehenbleibende Rippe 34 verschlossen. Diese Rippe muß
sich im wesentlichen über den gesamten Eingriffsbereich er
strecken. Das heißt mit anderen Worten, daß die Ausnehmung
lediglich auf der von der Exzentrizität abgewandten Seite der
Exzenterlagerung bis auf den Innenumfang des Innenrades rei
chen darf. Dieser Öffnungsbereich darf sich lediglich maximal
über den Zentriwinkel erstrecken, der an der Pumpenachse 13
gemessen wird und nicht größer ist als die Summe aus Teilungs
winkel und dem an der Pumpenachse 13 gemessenen Zentriwinkel
des Innen-Sichelraums 23 (Öffnungsbereich).
In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Rippe 34 auch im Öffnungs
bereich lediglich eine kleine Verbindungsöffnung 35 in Form
einer in die Stirnseite der Rippe eingebrachten Nut aufweist.
Diese Nut liegt auf dem Durchmesser des Exzenters, der die
Pumpenachse und die Exzenterachse schneidet, jedoch auf der
von der Exzenterachse abgewandten Seite.
Das Innenrad ist auf der Stirnseite, die in der Radialebene
der Ausnehmung 28 liegt, mit Verbindungsnuten 36 versehen.
Jeweils eine Verbindungsnut 36 verbindet je einen Zahngrund
radial mit dem Innenumfang.
Der Auslaßkanal 24 liegt radial im Gehäusemantel 2 und ist mit
der Umfangsnut 4 des Gehäusemantels verbunden. Diese Umfangs
nut wird nach innen durch den Außenumfang des Außenrades
begrenzt und bildet eine Außenkammer.
Das Außenrad weist im Bereich jeder Zahnlücke mindestens eine
Auslaßbohrung 25 auf. In Fig. 1 ist gezeigt, daß in axialer
Richtung pro Zahnlücke jeweils zwei Auslaßbohrungen 25.1 und
25.2 nebeneinander liegen. Dabei sind die Auslaßbohrungen
jeweils in parallelen Radialebenen angeordnet. Jede Radialebe
ne wird überdeckt von einem elastischen Ventilring 26.1 und
26.2′ der die sämtlichen Auslaßbohrungen einer Normalebene
überdeckt und dabei in einer Axialebene durch trennt ist. Das
eine Ende ist z. B. durch einen Niet festgehalten, das andere
Ende ist frei beweglich. Diese Ventilringe 26.1, 26.2 dienen
als Rückschlagventile für jede der Auslaßbohrungen.
Zur Funktion:
Die Antriebswelle 16 wird mit Drehrichtung 31 angetrieben.
Dabei greift der Kupplungslappen 17 in die Mitnehmertasche 18
des Exzenters ein und nimmt den Exzenter mit. Das Innenrad 14
führt dadurch eine taumelnde Bewegung im Innenraum der Pumpe
aus, wobei es sich infolge des Eingriffs seiner Verzahnung mit
der Verzahnung des Außenrades mit Drehrichtung 32 dreht. Dabei
bildet es mit der Verzahnung des Außenrades in dem Ein
griffsbereich zwischen den Schnittpunkten 21, 22 der beiden
Kopfkreise eine oder mehrere Zahnzellen, die sich fortlaufend
vergrößern und verkleinern. In dem nachlaufenden Bereich
vergrößern sich die Zellen, bis sie sich öffnen und mit dem
mit Öl gefüllten Innensichelraum 23 in Verbindung kommen. Auf
der vorlaufenden Seite des Innenrades verkleinern sich die
Zellen. Hier wird also das Öl unter Druck gesetzt. Wenn der
Druck in einer Zelle den in der Umfangsnut 4 herrschenden
Systemdruck übersteigt, werden dort die Ventilringe 26.1 und
26.2 von den Auslaßbohrungen 25.1, 25.2 infolge der Druckdif
ferenz abgehoben, so daß das Öl aus der Zelle ausgestoßen
werden kann.
Infolge des auf der Einlaßseite entstehenden Unterdrucks wird
Öl aus dem Einlaßkanal 19 angesaugt. Hierbei gelangt das Öl
zunächst in den Verteilerraum 20. Der Verteilerraum steht
durch die den Exzenter axial durchdringende Mitnehmertasche 18
und/oder durch Verbindungskanäle 29 mit der Ausnehmung 28 in
Verbindung. Die Verbindungskanäle 29 sind als Nuten im Innen
umfang des Gleitlagers des Exzenters ausgeführt. Im Bereich
der Gleitlagerung des Exzenters 11 entsteht hierdurch ein
guter Schmierfilm, der gleichzeitig zur Schmierung und zur
hydrodynamischen Abstützung dient.
Infolge der Drehung des Exzenters mit Drehrichtung 31 dreht
sich das Innenrad mit Drehrichtung 32. Daher führt das Zahnrad
eine Relativbewegung zu dem Exzenter und zu der radialen
Verbindungsöffnung 35 in der Außenrippe 34 des Exzenters aus.
Daher wird über die Verbindungsnuten 36 in der Stirnfläche des
Innenrades eine intermittierende Verbindung zwischen der
Ausnehmung 28 und dem Innen-Sichelraum (gleich Füllraum) 23
der Pumpe hergestellt. Die Verbindungsöffnung 35 und/oder die
Verbindungsnuten 36 sind nun so dimensioniert, daß sie le
diglich eine drosselnde Verbindung bewirken. Außerdem wird die
in den Füllraum 23 gelangende Ölmenge begrenzt durch die
drehzahlabhängige Zeit, in der die Verbindungsöffnung 35 und
die Verbindungsnuten 36 jeweils fluchten.
Die Verbindungsöffnung 35 kann auch größer als dargestellt
sein, so daß jeweils mehrere der Verbindungsnuten des Innen
rades mit der Verbindungsöffnung 35 der Ausnehmung fluchten
und daher eine ständige Verbindung zwischen der Ausnehmung 28
und dem Füllraum 23 besteht. Die Größe der Verbindungsöffnung
35 ist jedoch so begrenzt, daß sie niemals eine der geschlos
senen Zahnzellen des Eingriffsbereiches überdeckt. Dadurch
wird ein Totweg dieser Zahnzellen im Druckbereich vermieden
und der hydraulische Wirkungsgrad erhalten bzw. verbessert.
Daher darf die Weite der Verbindungsöffnung 35 nur um eine
Teilung größer sein als die Weite des sichelförmigen Innenrau
mes 23, welcher durch die beiden Fußkreise begrenzt wird. Die
Weite des sichelförmigen Innenraumes 23 der Öffnung 35 und der
Teilung wird dabei jeweils als Zentriwinkel um die zentrische
Achse 13 der Pumpe gemessen.
Die Pumpe ist vorzugsweise auch als sauggedrosselte Pumpe
verwendbar. Durch eine Drosselung der eingelassenen Ölmenge
kann pro Zeiteinheit nur eine begrenzte Ölmenge angesaugt
werden. Diese zeitlich begrenzte Ansaugmenge reicht nur bis zu
einer bestimmten Drehzahl zur vollständigen Füllung der Pumpe
aus. Nur bis zu dieser Drehzahl ist daher die Fördermenge der
Pumpe proportional zur Drehzahl. Bei Erhöhung der Drehzahl
erfolgt keine weitere Steigerung der Fördermenge. Daher ist
die Erhöhung der Drehzahl auch nicht mit einer erhöhten Lei
stungsaufnahme verbunden. Die Pumpe ist daher insbesondere für
Verbraucher in Kraftfahrzeugen geeignet, die einen Ölbedarf
haben, der nicht von der stark schwankenden Motordrehzahl
abhängig ist.
Die Drosselung kann - wie bereits geschildert - vorteilhaft
durch eine enge Dimensionierung der Verbindungsöffnung 35 der
Ausnehmung 28 und/oder durch eine enge Dimensionierung der
Verbindungsnuten 36 in der Stirnfläche des Innenrades erfol
gen. Es ist alternativ oder zusätzlich jedoch auch möglich, im
Einlaßkanal 19 eine Drossel vorzusehen, durch die die pro
Zeiteinheit durchgelassene Ölmenge begrenzt wird.
Die konstruktive Ausbildung einer erfindungsgemäßen Innen
zahnradpumpe ist in den Fig. 1 und 2 anhand einer unkor
rigierten Verzahnung als Prinzip dargestellt worden. Durch
das Verändern der Verzahnungsgeometrie durch die Verdränger
vorsprünge wird die Grundfunktion der dargestellten Innen
zahnradpumpe nicht verändert. Es ändern sich nur die Bildung
der Verdrängungszelle sowie das Rückströmen der Hydraulik
flüssigkeit in den Ansaugbereich.
In Fig. 3 sind die möglichen Kombinationen dargestellt, die
sich durch die Anbringung der Verdrängervorsprünge auf den
beiden Verzahnungspartnern ergeben können. Die Drehrichtun
gen entsprechen der Darstellung aus Fig. 2.
In Fig. 3a ist eine unkorrigierte Verzahnung dargestellt,
bei der das Innenrad bei einer Zähnezahldifferenz von 2 im
Hohlrad abwälzt. In dieser Darstellung sowie in den folgen
den Prinzipbildern wird nichts über den Antrieb der Wälz
partner ausgesagt, dies kann entsprechend der vorstehend
genannten Kinematikvarianten erfolgen.
In Fig. 3b sind die Verdrängervorsprünge am Hohlrad, in Fig.
3c am Ritzel angebracht. Durch die Korrekturen nur eines
Verzahnungspartners wird die Form der Verdrängungszelle
deutlich verändert, das Schließen der Verdrängungszelle
sowie die Bildung eines Durchlaßspaltes ist jedoch nur
teilweise realisiert.
In Fig. 3d sind beide Verzahnungspartner mit Verdrängervor
sprüngen versehen, so daß hier ein besseres Förderverhalten
gegenüber der Varianten der Fig. 3b bzw. 3c erwartet werden
kann. Die Fig. 3d entsteht durch Überlagern der jeweils kor
rigierten Verzahnungspartner aus den Fig. 3b bzw. 3c.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie die korrigierte Verzahnung
des sich in Drehrichtung 49 drehenden Ritzels 46 in die
korrigierte Verzahnung des feststehenden Hohlrades ein
taucht. Das Ritzel 46 dreht sich um die Drehachse 47, die
relativ zur Symmetrieachse 48 des Hohlrades 45 versetzt ist,
um den Wert der Exzentrizität. Hierdurch ergeben sich sowohl
für das Ritzel 46 der Kopfkreis 50 als auch für das Hohlrad
45 der Kopfkreis 51. Die beiden Kopfkreise schneiden sich in
dem Eintrittspunkt in die Überdeckung 44 sowie dem Aus
trittspunkt aus der Überdeckung 52. Dieses sind die Punkte,
bei denen der erste bzw. letzte Kontakt der Verzahnungs
partner im Überdeckungsbereich stattfindet.
In der Verlängerung des Zahnfußes einer jeden Verzahnung
des Hohlrades 45 sind Auslaßkanäle 43 mit hier nicht darge
stellten Drosselrückschlagventilen vorgesehen. Durch diese
wird im Verlauf der Komprimierung der Hydraulikflüssigkeit
bei Überschreiten des Auslaßdruckes die Hydraulikflüssigkeit
ausgeschoben.
In der dargestellten Konstellation tragen sowohl das Hohlrad
45 als auch das Ritzel 46 Verdrängervorsprünge 40, 41 und
Bereiche, die zum einwandfreien Abwälzen der Verzahnungs
partner entsprechende Ausnehmungen vorsehen.
Bei der gezeigten Drehrichtung 49 des Ritzel 46 nähert sich
der Zahn mit dem Verdrängervorsprung 41 dem Punkt, an dem
die Verdrängungszelle gebildet wird. Dieser Punkt ist da
durch gekennzeichnet, daß noch keine mechanische Berührung
zwischen dem Zahn des Ritzels und dem entsprechenden Gegen
zahn des Hohlrades besteht. Ist der Zahn des Ritzels mit dem
Verdrängervorsprung 41 um eine Zahnteilung weiter rotiert,
so sieht man deutlich die Bildung eines engen Durchlaßspal
tes 53, der das Volumen der Verdrängungszelle 42 in defi
nierter Weise gegenüber dem Ansaugraum abschließt. Bei
weiterer Rotation des Ritzels gegenüber dem Hohlrad wird nun
das Volumen an Hydraulikflüssigkeit, die sich in der Ver
drängungszelle befindet, weiter komprimiert. Da die Ver
drängungszelle 42 über den engen Durchlaßspalt 53 mit dem
Ansaugraum in Verbindung steht, wird Hydraulikflüssigkeit in
definierter Weise in den Ansaugraum 54 zurückströmen.
Durch die spezielle Geometrie des Verdrängervorsprunges 41
auf dem Ritzel sowie der entsprechenden Gegenform des Hohl
rades 40 bleibt der enge Durchlaßspalt während einer defi
nierten Drehung des Ritzels in nahezu unveränderter Weise
aufrecht erhalten. Wird während dieser Drehwinkeländerung
des Ritzels in der Verdrängungskammer 42 schon der System
druck im Auslaßbereich erreicht, so kann zeitgleich zum
Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit über den engen Durch
laßspalt 53 auch schon Hydraulikflüssigkeit über den Aus
laßkanal 43 in den Austrittsraum gelangen, wenn das nicht
dargestellte Drosselrückschlagventil geöffnet hat.
Bei weiterer Rotation des Zahnes auf dem Ritzel mit dem Ver
drängervorsprung 41 wird am Schnittpunkt der Kopfkreise von
Hohlrad und Innenrad 44 der mechanische Kontakt zwischen den
beteiligten Wälzpartnern erreicht. Hierdurch wird die Ver
drängungszelle endgültig gegenüber dem Ansaugraum abge
schlossen. Der enge Durchlaßspalt 53 ist dann selbstver
ständlich ebenfalls geschlossen. Diese während der Änderung
der Drehstellung des Ritzels ausgeführte Schließbewegung
führt jedoch nur zu einer relativ geringen Volumenänderung
der Verdrängungszelle 42, wodurch die Druckerhöhung in der
Verdrängungszelle 42 gegenüber einer unkorrigierten Ver
zahnung eher "weich" erfolgt. Die dadurch auftretende Druck
erhöhung in der Verdrängungszelle liegt deutlich unter der,
die beim nahezu schlagartigen Schließen einer Verdrängungs
zelle bei unkorrigierter Verzahnung auftritt.
Ist die Verdrängungszelle endgültig geschlossen, so wird bei
weiterer Rotation des Ritzels die Verdrängungszelle von
ihrem Volumen her reduziert, es wird weitere Hydraulikflüs
sigkeit ausgeschoben, bis der untere Totpunkt der Ausschie
bebewegung erreicht ist.
Neben der in Fig. 4 dargestellten Eintauchbewegung eines
Zahnes mit Verdrängervorsprung in den entsprechend ausgebil
deten Verzahnungsbereich des Gegenrades ist auch noch die in
der Fig. 5 dargestellte Austauchbewegung desselben Zahnes
aus der Verzahnung des Hohlrades von Wichtigkeit.
Nach dem Erreichen des unteren Totpunktes der Relativbewe
gung von Verzahnung des Ritzels und Verzahnung des Hohlrades
wird bei weiterer Drehung des Ritzels in Richtung auf den
Endpunkt der Überdeckung der beiden Kopfkreise 52 der Ver
drängervorsprung 41 des Ritzelzahnes aus der Zahnlücke der
Hohlradverzahnung aus tauchen. Bei der erfindungsgemäßen
Verzahnungsgeometrie müssen hierzu beim jeweils anderen
Verzahnungspartner entsprechende Korrekturen der Zähne
vorgenommen werden, um ein einwandfreies Austauchen unter
definierten Wälzbedingungen zu erreichen. Hieraus ergibt
sich die korrigierte Verzahnungsgeometrie des Hohlrades, die
aus einem Verdrängervorsprung mit daran anschließenden
Ausnehmungsbereich besteht.
Am Endpunkt 52 der Überdeckung der Kopfkreise löst sich der
mechanische Kontakt der Wälzpartner, so daß sich der sichel
förmige Ansaugbereich der Innenzahnradpumpe öffnet.
Die dargestellte Form der Verdrängervorsprünge bzw. Ausneh
mungen an Hohlrad und Ritzel ergeben sich zum einen aus den
Wälzbedingungen, zum anderen auch aus fertigungstechnischen
Begebenheiten, die zu Nachkorrekturen der Grundform eines
Verdrängervorsprunges Anlaß geben.
In der Fig. 6a ist ein typischer Druckverlauf für eine
Innenzahnradpumpe dargestellt, deren Verzahnung dem bisher
üblichen Standard entspricht. Man sieht sehr deutlich den
steilen Druckanstieg beim Beginn des Schließens der Ver
drängungszelle, also beim ersten mechanischen Kontakt der
beteiligten Wälzpartner. Nach einigen relativ stark gedämpf
ten Schwingungen des Druckverlaufes pendelt sich der Zellen
druck auf einen nahezu konstanten Wert ein und fällt dann
beim Öffnen des Auslaßventiles auf einen Sockelwert ab.
In Fig. 6b ist dargestellt, wie dieser Druckverlauf bei
Verwendung einer erfindungsgemäßen Verzahnung mit Verdrän
gervorsprüngen aussieht. Der Spannungspeak zu Beginn des
Schließvorganges ist deutlich (auf etwa die Hälfte) redu
ziert, der sonstige Verlauf gleicht weitgehend der unkor
rigierten Verzahnung.
Man kann damit eine deutliche Verbesserung des Pumpenverhal
tens in Bezug auf den Druckverlauf beim Schließen der Ver
drängungszelle erkennen, der hauptsächlich auch für die
Geräuschbildung während des Pumpenbetriebes verantwortlich
ist.
Bezugszeichenliste
1 Gehäusemantel, Pumpenmantel
2 Stirnplatte
3 Stirnplatte
4 Nut, Druckraum
5 Stege
6 Außenrad
7 Verschraubung der Pumpe
8 Löcher
9 Kopfkreis, Außenrad
10 Zapfen
11 Exzenter
12 Mittelachse
13 Achse
14 Innenrad
15 Kopfkreis, Innenrad
16 Antriebswelle der Pumpe
17 Kupplungslappen
18 Mitnehmertasche, Loch
19 Einlaßkanal der Pumpe
20 Verteilerraum
21 ein Schnittpunkt, Kopfkreise
22 and. Schnittpunkt, Kopfkreise
23 Innensichelraum
24 Auslaßkanal
25.1 Auslaßbohrung
25.2 Auslaßbohrung
26.1 Ventilring
26.2 Ventilring
27 Einlaßfläche
28 Einlaßkammer, Ausnehmung
29 Schmierkanal, Verbindungskanal
30 Schmierkanal, Verbindungskanal
31 Drehrichtung, Exzenter
32 Drehrichtung, Innenrad
33 Drossel
34 Rippe
35 Verbindungsöffnung
36 Verbindungsnut
40 Verdrängervorsprung und korrigierter Bereich der Ver zahnung des Hohlrades
41 Verdrängervorsprung und korrigierter Bereich der Ver zahnung des Ritzels
42 Verdrängungszelle
43 Auslaßbohrung mit Drosselrückschlagventil (hier nicht dargestellt)
44 Schnittpunkt der Kopfkreise von Hohlrad und Ritzel am Beginn der Überdeckung
45 Hohlrad
46 Ritzel
47 Drehachse des Ritzels
48 Symmetrieachse des Hohlrades
49 Umdrehungsrichtung des Ritzels
50 Kopfkreis des Ritzels
51 Kopfkreis des Hohlrades
52 Schnittpunkt der Kopfkreise von Hohlrad und Ritzel am Ende der Überdeckung
53 enger Durchlaßspalt
54 sichelförmiger Ansaugraum der Innenzahnradpumpe
2 Stirnplatte
3 Stirnplatte
4 Nut, Druckraum
5 Stege
6 Außenrad
7 Verschraubung der Pumpe
8 Löcher
9 Kopfkreis, Außenrad
10 Zapfen
11 Exzenter
12 Mittelachse
13 Achse
14 Innenrad
15 Kopfkreis, Innenrad
16 Antriebswelle der Pumpe
17 Kupplungslappen
18 Mitnehmertasche, Loch
19 Einlaßkanal der Pumpe
20 Verteilerraum
21 ein Schnittpunkt, Kopfkreise
22 and. Schnittpunkt, Kopfkreise
23 Innensichelraum
24 Auslaßkanal
25.1 Auslaßbohrung
25.2 Auslaßbohrung
26.1 Ventilring
26.2 Ventilring
27 Einlaßfläche
28 Einlaßkammer, Ausnehmung
29 Schmierkanal, Verbindungskanal
30 Schmierkanal, Verbindungskanal
31 Drehrichtung, Exzenter
32 Drehrichtung, Innenrad
33 Drossel
34 Rippe
35 Verbindungsöffnung
36 Verbindungsnut
40 Verdrängervorsprung und korrigierter Bereich der Ver zahnung des Hohlrades
41 Verdrängervorsprung und korrigierter Bereich der Ver zahnung des Ritzels
42 Verdrängungszelle
43 Auslaßbohrung mit Drosselrückschlagventil (hier nicht dargestellt)
44 Schnittpunkt der Kopfkreise von Hohlrad und Ritzel am Beginn der Überdeckung
45 Hohlrad
46 Ritzel
47 Drehachse des Ritzels
48 Symmetrieachse des Hohlrades
49 Umdrehungsrichtung des Ritzels
50 Kopfkreis des Ritzels
51 Kopfkreis des Hohlrades
52 Schnittpunkt der Kopfkreise von Hohlrad und Ritzel am Ende der Überdeckung
53 enger Durchlaßspalt
54 sichelförmiger Ansaugraum der Innenzahnradpumpe
Claims (19)
1. Innenzahnradpumpe mit folgenden Merkmalen:
- - ein Hohlrad mit Innenverzahnung, dessen treibende Flanken radial nach innen durch einen Innen-Kopfkreis begrenzt werden,
- - ein Ritzel mit Außenverzahnung, dessen treibende Flan ken radial nach außen durch einen Außen-Kopfkreis begrenzt werden,
- - das Ritzel ist exzentrisch zum Hohlrad gelagert, die auf der Druckseite eingreifenden Flanken zwischen den Schnittpunkten des Außen-Kopfkreises und des Innen- Kopfkreises stehen in dichtendem Eingriff (Dichtflan ke),
- - das Hohlrad oder das Ritzel ist angetrieben,
- - die Zähnezahl des Ritzels ist geringer als die Zähne zahl des Hohlrades,
- - die Zahnform der Verzahnungen weicht von der Ideal zahnform ab,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Zähne des Ritzels und/oder Hohlrades über den jeweiligen Kopfkreis hinaus verlängert und mit einem Vorsprung (Verdrängervorsprung) versehen sind,
- - der Vorsprung derart ausgebildet ist, daß er vor dem Bereich, in dem sich die Kopfkreise überdecken, in die durch den Kopfkreis begrenzte Zahnlücke des anderen Rades eintaucht und mit der Seite des Zahnes des ande ren Rades, an der auch die Dichtflanke liegt, einen engen Durchlaßspalt mit in jeder Drehstellung defi niertem Drosselquerschnitt bildet.
2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
auch die Zähne des anderen Rades jeweils einen Ver
drängervorsprung aufweisen und daß sich der enge
Durchlaßspalt auch auf der Seite des jeweiligen Ver
drängervorsprung ergibt, an welcher Seite auch die
Dichtflanke liegt.
3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das andere Rad (an seinen nicht kämmenden Flanken
(Gegenflanken) Aussparungen aufweist, welche in allen
Drehstellungen einen Abstand von den Vorsprüngen der
Zähne des einen Rades haben.
4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Hohlrad ortsfest ist, daß in dem Hohlrad und ex
zentrisch zu diesem eine Welle drehbar angetrieben
ist, daß an der Welle ein Exzenter befestigt ist und
daß auf dem Exzenter drehbar das Ritzel gelagert ist
und korrespondierend mit der Antriebsdrehzahl umläuft.
5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Hohlrad ortsfest ist, daß in dem Hohlrad und zen
trisch zu diesem eine Welle drehbar angetrieben ist,
daß an der Welle ein Rotor befestigt ist und daß auf
dem Rotor drehbar ein Ritzel exzentrisch gelagert ist
und mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt.
6. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ritzel ortsfest und angetrieben ist, daß das Rit
zel mit einem Hohlrad kämmt, daß die Drehachse des
Hohlrades entsprechend der Verzahnungsverhältnisse
exzentrisch umläuft und daß ein feststehendes sichel
förmiges Element den Hohlraum zwischen Ritzel und
Hohlrad dichtend ausfüllt.
7. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der vor dem Schließen der Verdrängungszelle zwischen
den kämmenden Flanken von Hohlrad und Ritzel gebildete
Durchlaßspalt während einer definierten Zeit bzw.
eines definierten Drehwinkels der Pumpe seine Geome
trie wenig ändert und sich die Verhältnisse beim Rück
strömen der Hydraulikflüssigkeit aus der sich bilden
den Verdrängungszelle in den Ansaugraum nur wenig än
dern.
8. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zähnezahldifferenz zwischen Hohlrad und Ritzel
mindestens 1, vorzugsweise 2 oder größer ist.
9. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zähne zur Zahnteilung unsymmetrische Flankenformen
aufweisen, wobei auf den kämmenden Flanken eine hohe
Profilüberdeckung und bei den nicht kämmenden Flanken
eine geringe Profilüberdeckung vorliegt.
10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 3 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verdrängungsraum durch Beeinflussung der Zahnform
in der Nähe des Zahnfußes auf der kämmenden Seite des
Zahnes (Hohlkehlenbildung) vergrößert ist.
11. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Volumetrische Wirkungsgrad als Verhältnis von
Effektivem Füllungsgrad zum Theoretischen Füllungsgrad
vornehmlich von der Geometrie des Durchlaßspaltes vor
dem Schließen der Verdrängungszelle abhängt.
12. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
für den Druckaufbau in der sich bildenden
Verdrängungszelle die geometrische und zeitliche Ver
änderung des entstehenden Durchlaßspaltes während der
fortschreitenden Drehung der Innenzahnradpumpe weitge
hend bestimmend ist.
13. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die sich bildende Spannungsspitze beim Schließen einer
Verdrängungszelle mit unkorrigierter Verzahnung durch
die Korrektur mittels Zahnvorsprüngen verringert wird.
14. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausschieben der Hydraulikflüssigkeit aus der Ver
drängungszelle auch schon bei nicht geschlossenem
Drosselspalt erfolgt, wenn der Druck in der Verdrän
gungszelle den Systemdruck der Druckseite überschrei
tet.
15. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Geräuschbildung beim Betrieb der Innenzahnradpumpe
sowie die mechanische Belastung der Pumpenbauteile
durch Korrektur der Verzahnung mittels Verdrängervor
sprüngen erheblich verringert werden können.
16. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Volumenstrom der Innenzahnradpumpe unabhängig von
der Pumpendrehzahl durch Einstellung der Drosselele
mente auf der Einlaßseite auf einen Maximalwert be
grenzt werden kann.
17. Innenzahnradpumpe nach Anspruch einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Saugöffnungen die Hydraulikflüssigkeit in einen
sichelförmigen, sich über mehrere Zahnteilungen von
Hohlrad und Ritzel erstreckenden Ansaugraum einströmen
lassen.
18. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 3 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die kämmenden Zähne von Hohlrad und Ritzel mindestens
eine abgeschlossene Zahnzelle bilden, wobei jede die
ser Zahnzellen über einen zugehörigen Auslaß, der
durch ein Auslaßventil verschlossen ist, mit einem
gemeinsamen Druckkanal in Verbindung steht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4440782A DE4440782C5 (de) | 1993-11-18 | 1994-11-15 | Innenzahnradpumpe mit Verdrängervorsprüngen |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP4339280.6 | 1993-11-18 | ||
DE4339280 | 1993-11-18 | ||
DE4440782A DE4440782C5 (de) | 1993-11-18 | 1994-11-15 | Innenzahnradpumpe mit Verdrängervorsprüngen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE4440782A1 true DE4440782A1 (de) | 1995-07-20 |
DE4440782C2 DE4440782C2 (de) | 2002-12-05 |
DE4440782C5 DE4440782C5 (de) | 2006-05-24 |
Family
ID=6502830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4440782A Expired - Fee Related DE4440782C5 (de) | 1993-11-18 | 1994-11-15 | Innenzahnradpumpe mit Verdrängervorsprüngen |
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- 1994-11-16 GB GB9423129A patent/GB2284638B/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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IT1271052B (it) | 1997-05-26 |
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