Zahnradmaschine mit zueinander in Umfangsrichtung versetzten Zahnrädern

Abstract

 Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschalteten, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte (30) voneinander getrennten Zahnradpaaren (24 und 25) mit im Ausseneingriff oder inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden geradverzahnten oder schrägverzahnten Zahnradem (28,29 und 26,27), deren Zahnradwellen (16,21) drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpem (12,13.17,18) oder in im Gehäuse und/oder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen (14.15.19,20) dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle (16,21) angeordneten Zahnräder (27,29 und 26,28) in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zahnradmachine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschaltetan, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte voneinander getrennten Zahnradpaaren mit im Aussencingriff oden Inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern, deren Zehnradwellen drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpern oder in im Gehäuse und/oder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen.

[0002] Bei der aus der DT-PS 973 994 bekannten Zehnradmaschine sind die mit Flankenspiel kämmenden Zahnräder der geradverzahnten identischen Zahnradpaare um eine halbe Zehnteilung in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Dadurch wird erreicht, dass die momentanen Förderströme der zwei Zahnradpaare in Gegenphase verlaufen. Durch die parallelschaltung der zwei Zahnradpaare werden die in Gegenphase verlaufendsn, monentanen Förderströme addiert, wodurch die resultierende Förderstromschwankung der Zahnradmaschine etwa ein Viertel der Förderstromschwenkung eines einzelnen Zahrradpaares beträgt. Die Förderstromschwankung ist gleich den Differenz aus dem makimalen und minimalen Förderstrom,bezogen auf den mittleren Förderstrom.

[0003] Bei dieser Zahnradmaschine bleibt trotz der verhältnismäßig geringen Förderstromschwankung der Zahnradmaschine die Förderstromschwankung der einzelnen Zahnradpaare unverändert groß, was immer noch starke Geräusche verursacht.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nicht nur die Förderstromschwankung der Zahnradmaschine, sondern auch die Förderstromschwankunq der einzelnen Zahnradpaare stark verringert ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle angeordneten Zahnräder in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt ist.

[0006] Der mit der Erfindung erzielbare technische Fortschritt beruht auf mehreren Vorteilen: Die Förderstromschwankung der einzelnen Zahnradpaare ist auf etwa ein Viertel der Förderstromschwankung eines vergleichbaren Zahnradpaares mit Flankenspiel reduziert. Dadurch ist die Förderstromschwankung des Förderstromes der Zahnradmaschine auf etwa ein Sechzehntel dieses Wertes verringert. Der Schalldruckpegel und die Druckpulsation dieser Zahnradmaschine sind dementsprechend sehr gering.

[0007] Optimale Verhältnisse werden auch dann noch erreicht, wenn der.Versatz der Zahnräder zueinander bis zu 50 % größer oder kleiner als ein Viertel Zahnteilung ist.

[0008] Ist auf einer Zahnradwelle ein schrägverzahntes Zahnrad mit links steigender Flankenrichtung und ein schrägverzahntes Zahnrad mit rechts steigender Flankenrichtung angeordnet, kann der Steg in der Zwischenplatte mit geraden Seitenwänden ausgebildet sein, was eine erhebliche Vereinfachung bei der Herstellung bedeutet.

[0009] Haben die auf einer Zahnradwelle angeordneten, schrägverzahnten Zahnräder die^gleiche Flankenrichtun^g, muß der Steg der Zwischenplatte teilweise schräge Seitenwände haben.

[0010] Die Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 den Förderstrom in Abhängigkeit von Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine mit Flankenspiel und einem Zahnradpaar,

Fig. 2 den Förderstrom in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine ohne oder nahezu ohne Flankenspiel und mit einem Zahnradpaar, einzelnen

_Fig. 3 die^vFörderströme und deren Summe in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel einer Zahnradmaschine mit zwei parallel geschalteten Zahnradpaaren ohne oder nahezu ohne Flankenspiel,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV aus Fig. 5,

_Fig. 5 den Schnitt V-V aus Fig. 4,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI aus Fig. 4,

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform in dem Schnitt wie in Fig. 6,

Fig. 8 eine weitere Abwandlung der Erfindung im Schnitt wie in Fig. 6 und

Fig. 9 eine dritte abgewandelte Ausführungsform der Erfindung im Schnitt wie in Fig. 4.

[0011] Für eine Gerad- oder Schrägverzahnung mit Flankenspiel hat der bekannte momentane Förderstrom 1, der von der durch die Zahnkraft beaufschlagten, sogenannten primären Zahnflanke gefördert wird, als Funktion des Verdrehungswinkels, betrachtet in Radmitte der Verzahnung des treibenden Rades, den aus Fig. 1 ersichtlichen Verlauf. Die Dauer der Periode des momentanen Förderstroms beträgt im Bogenmaß gemessen

wobei Z die Zähnezahl des treibenden Rades ist.

[0012] Wenn die Gerad- oder Schrägverzahnung kein oder nahezu kein Flankenspiel hat, nimmt nicht nur die primäre Zahnflanke an dem Fördervorganq teil, sondern auch die von der Zahnkraft nicht beaufschlagte, sogenannte sekundäre Zahnflanke. Da die sekundäre Zahnflanke gerade um den Bogen

später oder früher in Eingriff kommt, ist der momentane Förderstrom 2 der sekundären Zahnflanke gegenüber dem momentanen Förderstrom 1 der primären Zahnflanke um den Bogen

verschoben, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

[0013] Sind die druckseitigen und saugseitigen Ausnehmungen zum Entlasten von Quetschflüssigkeit ausreichend bemessen, wechseln die Förderströme der primären und der sekundären Zahnflanke einander regelmäßig ab, wodurch ein momentaner Förderstrom 3 eines gerad- oder schrägverzahnten Zahnradpaares ohne oder nahezu ohne Flankenspiel entsteht, dessen _Förderstromschwankung auf ein Viertel verringert ist und dessen Periodendauer auf

halbiert ist. verglichen mit jeweils derjenigen des Förderstroms 1.

[0014] Wenn zwei gerad- oder schrägverzahnte Zahnradpaare ohne oder nahezu ohne Flankenspiel parallel geschaltet werden, müssen zur Erzielung der erfindungsgemäßen reduzierten Förderstromschwankung die aus Fig. 3 ersichtlichen zwei Förderströme 3 und 4 der einzelnen Zahnradpaare in Gegenphase verlaufen oder um einen Bogen

in Phase verschoben sein. Dies bedeutet konstruktiv, daß die in Radmitte betrachtete Verzahnung der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder um den Bogen

oder ein Viertel Zahnteilung zueinander versetzt sein müssen. Ist der Versatz bis zu 50 % größer oder bis zu 50 % kleiner als

werden noch ausreichend gute Ergebnisse erzielt.

[0015] Die Summe der Förderströme 3 und 4 ist der Förderstrom 5 der Zahnradmaschine mit zwei parallel geschalteten Zahnradpaaren ohne oder nahezu ohne Flankenspiel. Die Förderstromschwankung ist, wie aus Fig. 3 leicht ersichtlich ist, etwa ein Viertel der Förderstrotmschwankung eines einzelnen Zahnradpaares ohne oder nahezu ohne Flankenspiel oder ein Sechzehntel der Förderstromschwankung eines einzelnen Zahnradpaares mit Flankenspiel. Die Dauer der Periode beträgt im Bogenmaß gemessen

[0016] Die Zahnradmaschine hat, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ein Gehäuse 6, das beidseitig durch Gehäusedeckel 7 und 8 verschlossen ist. In dem Gehäuse 6 ist eine durchgehende Gehäuseöffnung 9, die durch zwei sich teilweise überschneidende Längsbohrungen 10 und 11 gebildet wird. Dadurch hat die Gehäuseöffnung 9 die Form einer Acht. In der Längsbohrung 10 sind zwei Lagerkörper 12 und 13 mit Lagorbohrungen 14 und 15 angeordnet, in denen eine Welle 16 drehbar gelagert ist. In der Längsbohrung 11 sind zwei Lagerkörper 17 und 18 mit Lagerbohrungen 19 und 20 angeordnet, in denen eine Antriebswelle 21 drehbar gelagert ist.

[0017] Zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten 32 und 33 zweier hydraulisch parallel geschalteter Zahnradpaare 24 und 25 mit ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden Zahnrädern 26,27,28,29 ist eine Zwischenplatte 30 angeordnet. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Verzahnungen der Zahnräder 26,28 un 27,29 erfindungsgemäss in Radmitte über einen Bogen von

oder ein Viertel Zahn- teilung zueinander versetzt. Treibend sein können entweder die Zahnräder 26 und 28,26 und 29 oder 27 und 28. In den Lagerkörpern 12,13,17,18 und in der Zwischenplatte 30 sind im Eingriffsbereich an den Zahnrädern zugewandten Seitenflächen die druckraumseitigen und saugraumseitigen Ausnehmungen 35,39,37,41,36,40,38,42 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit angebracht.

[0018] Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, sind die Ausnehmungen 35,36,37,38 zum Entlasten von Guetscbflüssigkeit an den voreilenden Stirnseiten 33 und 31 aus der Lage etwa symmetrisch zum Pol F um eine Distanz

in Richtung Saugraum S und die Ausnehmungen 39,40,41,42 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit au den nacheilenden Stirnseiten 34 und 32 aus der Lage etwa symmetrisch zum Pol P um die gleiche Distanz

in Richtung Druckraum D verschoben.

[0019] Die Stege haten, verglichen mit d ajeuigen einer gleichen Verzahnung mit Flankenspiel, die halbe Breite 55.

[0020] Wenn nicht, wie in den Fig. 4,5,6 veranschaulicht ist, auf jeder Welle 16,21 zwei Zahnräder 27,29 bzw. 26,28 mit gleichgerichteter Flankenstei_fung, sondern wie aus Fig. 7 ersichtlich ist,Zahnräder 43 und 44 mit verschieden gerichteter Flankensteigung angeordnet sind,ist in der Zwischenplatte 30 insgesamt nur eine druckraumseitige Ausnehmung 45 und nur eine saugraumseitige AusnehmunG 46 zum Entlasten von Quetschflüssigkeit ausgebildet, weil die druckraumseitig einander gegenüberliegenden und die saugraumseitig einander gegenüberliegenden Ausnehmungen miteinander fluchten.

[0021] Die in Radmitte betrachteten Verzahnungen der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder 43,44 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ebenfalls erfindungsgemä2 etwa um ein iertel Zahnteilung zueinander in Umfangsrichtung versetzt.

[0022] Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Zahnradmaschine mit dem Schrägungswinkel null, das heißt mit geradverzahnten Zahnrädern, sind die Verzahnungen der zwei auf einer Welle angeordneten Zahnräder 47 und 48 wiederum in erfindungsgemäßer Weise un etwa ein Viertel Zahnteilung zueinander versetzt. Die Stegbreite 55 ist unverändert geblieben. Dei dem Schrägungswinkel null ist der Steg symmetrisch zu der Fläche durch die Achsen der zwei Wellen angeordnet.

[0023] Bei der Zahnradmaschine nach Fig. 9 sind die Zahnradkellen 16 und 21 nicht in Lagerkörpern, sondern in einem Gehäuse 49 und einem Gehäusedeckel 50 angeordneten Lagerbüchsen 51,52,53,54 gelagert.

Ansprüche

1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit zwei hydraulisch parallel geschalteten, axial zueinander angeordneten, durch eine Zwischenplatte voneinander getrennten Zahnradpaaren mit im Ausseneingriff oder Inneneingriff ohne oder nahezu ohne Flankenspiel kämmenden geradverzahnten oder schrägverzahnten Zahnrädern, derem Zahnradwellen drehbar gelagert sind in im Gehäuse angeordneten Lagerkörpern oder in im Gehäuse und/cder Gehäusedeckel angeordneten Lagerbuchsen,
dedurch gekennzeichnet,
dass die Verzahnung der zwei auf einer Zahnradwelle (16,21) angeordneten Zahnräder (27,29 und 26,28 oder 43,44 oder 47,48) in Radmitte betrachtet ein Viertel Zahnteilung zueinander in Ümfangsrichtung versetzt ist.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Zahnräder (27,29 und 26,28 oder 43,44 oder 47,48) zueinander bis zu 50 % grösser oder kleiner als ein Viertel Zahnteilung ist.

3. Zahnradmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Zahnradwelle ein schrägverzahntes Zahnrad (44) mit links Steigender Flankenrichtung und ein schrägvarzahntes Zahnrad (43) mit rechts steigender Flankenrichtung angeordnet ist.

4. Zehnradmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Zahnradwelle (16, 21) angeordneten, schrägverzahnten Zahnräder (27,29 und 26,28) die gleiche Flankenrichtung haben.

Zeichnung