INVERSER VERZAHNUNGSROTORSATZ

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Verzahnungsrotorsatz für eine Pumpe oder einen Motor, der aus einem drehbaren Außenrotor mit in diesem gelagerten Innenrotor besteht, wobei der Innenrotor Lagertaschen für Planetenräder aufweist. Der Verzahnungsrotorsatz ist ähnlich einer Zahnringpumpe mit verzahnter Ausführung, wobei die Funktion und Wirkungsweise des Verzahnungsrotorsatzes, der einer Zahnringpumpe entspricht.

[0002] Bei Zahnringpumpen wird der Druckraum vom Saugraum nicht durch ein sichelförmiges Füllstück getrennt, sondern eine besondere Ausbildung der Zähne - basierend auf der Trochoiden-Verzahnung - gewährleistet die Abdichtung zwischen-Zahnring und außenverzahntem Ritzel. Der innenverzahnte Zahnring besitzt einen Zahn mehr als das Ritzel, so daß bei entsprechender Gestaltung der Zähne sich die Zahnköpfe genau gegenüber dem Zahneingriffspunkt berühren. Damit ein Abrollen gewährleistet ist, muß zwischen dem Zahnkopf des Außenläufers und dem Zahnkopf des Innenläufers ein Kopfspiel vorhanden sein. Der Nachteil von Zahnringpumpen ist, daß durch dieses Kopfspiel bei den Zahnringpumpen innere Leckagen und somit ein schlechter volumetrischer Wirkungsgrad auftritt. Hierdurch können bei niedrigen Drehzahlen keine hohen Drücke aufgebaut werden.

[0003] Vorteilhafter im Vergleich zu Zahnringpumpen ist ein Pumpe nach der Lehre der DE-A-196 46 359. Die Pumpe bildet einen Verzahnungsrotorsatz, bestehend aus einem Lagerring mit einer Innenverzahnung und einem darin exentrisch aufgenommenen Zahnrad mit Außenverzahnung, wobei die Innenverzahnung durch im Lagerring drehbar gelagerte Rollen gebildet wird und einen Zahn mehr als die Außenverzahnung aufweist, wobei der Außenverzahnung des Zahnrades eine Feinverzahnung mit einem wesentlich kleineren Modul überlagert ist und jede Rolle auf Ihrem Umfang eine Feinverzahnung mit dem gleichen Modul aufweist, in die die Zähne des Zahnrades eingreifen.

[0004] Die Funktion des Verzahnungsrotorsatzes ergibt sich dadurch, daß ein Antriebsmoment über eine Antriebswelle auf den Innenrotor wirkt und diesen dreht. Vom verzahnten Innenrotor wird eine Kraft auf das Planetenrad übertragen, die einerseits eine Stoßkraft durch das Zentrum des Planetenrades und eine Umfangskraft ergibt, die ein Drehmoment des Planetenrades bewirkt. Durch die Stoßkraft, die auf den Lagerring wirkt, wird dieser in Rotation versetzt.

[0005] Der bekannte Verzahnungsrotorsatz weist den Nachteil auf, daß eine hohe Anzahl von Planetenräder eingesetzt werden muß, um die Funktion zu ermöglichen und bedingt durch den Einsatz der hohen Anzahl an Planetenräder ein relativ hoher Reibungsanteil besteht, der durch das Drehmoment einer mit dem Innenrotor verbundenen Antriebswelle überwunden werden muß. Ferner hat sich bei dem bekannten Verzahnungsrotorsatz als nachteilig erwiesen, daß bei einer Drehbewegung des Innenrotors relativ gleichsinnig drehend Schmieröl in den Zahnlücken des Planetenrads von der Druckseite zur Saugseite gefördert wird, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe sinkt.

[0006] Aus den Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe, einen Verzahnungsrotorsatz zu bilden, der so gestaltet ist, daß bei ähnlicher Baugröße eine geringere Anzahl von Planetenrädern zur Verminderung der Reibung eingesetzt wird. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, einen Verzahnungsrotorsatz zu bilden, der ein höheres Fördervolumen und größeren Wirkungsgrad bei vergleichbarer Baugröße des bekannten Verzahnungsrotorsatzes aufweist.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verzahnungsrotorsatz für eine Pumpe oder einen Motor, bestehend aus einem drehbaren Außenrotor, der eine annähernd sternförmige Bohrung mit einer Innenfeinverzahnung und einem in der Bohrung exzentrisch gelagerten Innenrotor, der Lagertaschen für Planetenräder aufweist, die Planetenräder weisen eine Feinverzahnung auf mit der Sie in der Feinverzahnung des Außenrotors abrollen, wobei die Planentenräder eine Verzahnung ergeben, die eine Außenverzahnung bildet, wobei die Außenverzahnung einen Zahn weniger aufweist als die Innenverzahnung des Außenrotors. Der Vorteil eines derart gestalteten Verzahnungsrotorsatzes liegt darin, daß der erfindungsgemäße Verzahnungsrotorsatz im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verzahnungsrotorsatz mit einer geringeren Anzahl von Planetenrädern betrieben werden kann. Dadurch, daß weniger Planetenräder bei gleicher Baugröße eingesetzt werden als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verzahnungsrotorsatz, bestehen weniger Reibflächen wie beispielsweise zwischen dem Planentenrad und der Lagertasche des Innenrotorssowie zwischen der Verzahnung des Planetenrads und der Verzahnung des Außenrotors. Aufgrund der geringeren Reibung weist eine Pumpe oder ein Motor mit dem erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz einen höheren Wirkungsgrad auf als die aus dem Stand der Technik bekannte Pumpe mit Verzahnungsrotorsatz, da ein geringeres Drehmoment aufgewendet werden muß, um die Reibung im System zu überwinden. Konstruktionsbedingt ermöglicht der erfindungsgemäße Verzahnungsrotorsatz ferner ein größeres Fördervolumen im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verzahnungsrotorsatz.

[0008] Ferner weist der erfindungsgemäße Verzahnungsrotorsatz einen höheren Wirkungsgrad auf, da bei einer Drehung des Innenrotors im Uhrzeigersinn die Planetenräder eine Drehung im Gegendrehsinn durchlaufen und somit zusätzliches Schmieröl in den Zahnlücken der Planetenräder von der Saugseite zur Druckseite gefördert wird.

[0009] Ein weiteres Problem der Feinverzahnung besteht darin, daß die auftretenden Kräfte und Momente bei dem gattungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz nicht optimal durch die bisher verwendete Evolventenverzahnung aufgenommen werden. Insbesondere besteht das Problem, daß die bekannte Verzahnung die Stoß- und Umfangskräfte nicht ohne große Flächenpressung in Form einer Linienführung überträgt. Die bisher bekannten Verzahnungen eignen sich nur für die Übertragung hoher Umfangskräfte und nicht für die Übertragung großer Stoßkräfte, die durch das Zentrum des Planetenrades verlaufen.

[0010] Als nachteilig erweist sich bei dem gattungsbildenden Verzahnungsrotor, daß nicht unter allen Betriebsbedingungen ein sauberes Abrollen ohne Eingriffsstörungen gewährleistet ist. Die Bewegung der Planetenräder relativ zum Lagering kommt in einer Position zum Stillstand.

[0011] In diesem Zustand, in dem das Planetenrad nahezu stillsteht und gleichzeitig eine große Kraft übertragen wird, besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm zwischen Planetenradzahnkopf und Lagerring zusammenbricht, wodurch die Couetteströmung zum Stillstand kommt. Hierbei entsteht Festkörperkontakt durch den Verlust des Schmiermediums im Spalt. Es besteht somit nicht mehr eine günstige hydrodynamische Schmierung, sondern es entstehen Mischreibungszustände und im ungünstigsten Fall Haftreibung. Im Falle der Misch- und Haftreibung treten Verschleißerscheinigungen auf und die Standzeit des Verzahnungsrotorsatzes sinkt.

[0012] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Außen- und/oder Innenfeinverzahnung zumindest in Teilbereichen der Zahnform der Verzahnung einen bogenförmigen Anteil aufweist. Der Vorteil eines derart gestalteten Verzahnungsrotorsatzes besteht darin, daß durch den bogenförmigen Anteil an der Zahnform im wesentlichen Rollreibung und keine Gleitreibung auftritt, so daß der Verschleiß an der Verzahnung minimal wird.

[0013] Durch den konvex ausgebildeten Zahnkopf des feinverzahnten Planetenrads und den konkav ausgebildeten Zahnfuß des feinverzahnten Außenrotors kommt es zu einer Berührungsfläche und nicht zu einer Berührungslinie. Die Hertzsche Pressung wird durch diese Wälzpaarung sehr stark reduziert. Durch Einbeziehen eines Flankenspiels zwischen dem Zahn des Planetenrads und der Zahnlücke des Außenrotors ist gewährleistet, daß die großen Stoßkräfte nur über Zahnkopf und Zahnfuß übertragen werden. Dadurch wird verhindert, daß auf die Zahnflanken große Keilkräfte wirken, die zur Zerstörung der Flankenoberflächen führen können. Zusätzlich kann durch das Flankenspiel das Fördermedium aus den Zahnlücken abfließen, da es sonst zu Quetschöl kommt, was zu sehr hohem Druckaufbau führen kann.

[0014] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Bereich des Zahnkopfes und/oder des Zahnfußes die Zahnform bogenförmig ausgebildet ist. Eine Derartige Gestaltung der Zahnform im Bereich des Zahnkopfes und/oder des Zahnfußes ermöglicht es, daß sehr große Stoßkräfte (Radialkräfte) übertragen werden können, wobei der Anteil der zu übertragenden Umfangskraft gering sein kann. Es werden hierbei der Zahnkopf und der Zahnfuß, im Gegensatz zu den bei Verzahnungsrotoren bekannten Evolventenverzahnungen in den Abrollvorgang, d.h. dem Abwälzen der verzahnten Planetenräder auf der verzahnten Außenrotorkurve, mit einbezogen.

[0015] Die konvex gekrümmte Zahnflanke des Planetenrads und die konkav gekrümmte Zahnflanke des Außenrotors bilden beim Zahneingriff eine relativ große Dichtfläche, die beim Übertritt der Verdrängerkammer vom Saugbereich in den Druckbereich die Verdrängerkammer abdichtet. Auch Abweichungen der Rechtwinkligkeit des Rotors führen nicht zu Leckverlusten der Verdrängerkammer.

[0016] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß insbesondere der Bereich des Zahnkopfes und/oder des Zahnfußes die Zahnform der Feinverzahnung eine Abflachung aufweist. In der Hauptzone der Kraftübertragung, in der das Drehmoment durch den Innenrotor über die verzahnten Planetenräder auf den verzahnten Außenrotor wirkt, kommt es, geometrisch bedingt, fast zum Stillstand des Planetenrades. Bei dem beschriebenen relativen Stillstand und der gleichzeitigen Übertragung einer großen Kraft besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm zwischen dem Planetenradzahnkopf und der Lagertasche des Innenrotors zusammenbricht. Um dem entgegenzuwirken, wurden die Planetenradzahnköpfe abgeflacht. Die Größe der Abflachung hängt vom Einsatzgebiet des Verzahnungsrotors ab. Bei kleine Drehzahlen und hohen Drücken ist eine starke Abflachungen notwendig, um einen Schmierfilmaufbau auch bei geringen Gleitgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Bei großen Drehzahlen und niedrigen Drücken ist eine geringere Abflachung notwendig. Für den Übergang vom Zahnkopf des Planetenrads zur Abflachung, wurde eine spezielle Kurve, eine Zykloide, verwendet, die den Schmierfilmaufbau stärker begünstigt, als ein einfacher Übergangsradius.

[0017] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß insbesondere der Bereich des Zahnkopfes und/oder des Zahnfußes die Zahnform einen großen Krümmungsradius aufweist. Anstelle einer Abflachung ist es auch zweckmäßig, im Bereich des Zahnkopfes und/oder Zahnfußes eine Fläche mit einem großen Krümmungsradius vorzusehen.

[0018] Durch die Abflachung der Planetenradzahnköpfe wird auch eine Verbesserung der Kraftübertragung (Hertzsche Pressung) vom Planentenrad auf den Innenrotor bewirkt.

[0019] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der bogenförmige Anteil wenigstens teilweise als Zykloide ausgebildet ist. Die Zykloide hat sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf das Abrollverhalten und das Übertragen der Stoßkräfte erwiesen. Diese Zykloidenverzahnung gewährleistet auch bei erheblichen Krümmungsänderungen und kleinen Krümmungsradien einwandfreies gleitarmes Abrollen, das wiederum den Verschleiß herabsetzt.

[0020] In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens im Bereich der Zahnflanken die Zahnform als Evolvente ausgebildet ist. Bei dieser Verzahnung werden die Zahnflanken des verzahnten Außenrotors und der verzahnten Planetenräder durch eine Evolvente gebildet, wobei bei dieser Ausführungsform jedoch leichter Eingriffsstörungen auftreten können, als bei einer Ausführungsform, deren Zahnflanken als Zykloide ausgebildet sind.

[0021] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Feinverzahnung eine verschleißarme Oberfläche aufweist. Die verschleißarme Oberfläche kann durch eine chemische, insbesondere thermochemische und/oder physikalische Oberflächenbehandlung erzielt werden. Die Oberfläche kann weiterhin auch galvanisiert sein. Weitere vorteilhafte Öberflächenbehandlungsverfahren sind Caburierung und Nitrierung und/oder Nitrocarburierung, Borieren und/oder Chromieren.

[0022] In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Bereich der Lagertaschen wenigstens ein Fluidkanal angeordnet ist. Der Fluidkanal kann mit der Druckseite der Pumpe verbunden sein, so daß kontinuierlich Schmieröl zwischen Planentenrad und Lagertasche zugeführt wird, um einen verbesserten Schmierfilmaufbau zu gewährleisten.

[0023] Vorteilhafterweise weisen alle beweglichen Teile des Verzahnungsrotorsatzes, insbesondere der Außenrotor und/oder die Planetenräder und/oder der Innenrotor auf wenigstens einer Stirnseite einen umlaufenden Steg auf. Dieser umlaufende Steg dient als Dichtung innerhalb des Gehäuses, in welchem der Verzahnungsrotorsatz aufgenommen ist. Üblicherweise weisen derartige bewegliche Teile eine Dichtfläche auf ihren Stirnseiten auf, die sich über deren gesamte Fläche erstreckt. Die erfindungsgemäße Dichtung mittels des umlaufenden Steges hat zum Vorteil, daß die bei den bekannten Dichtungen auftretenden hohen Reibungskräfte stark vermindert werden und so der Verzahnungsrotorsatz leichter und damit effizienter arbeitet. Dabei weist der umlaufende Steg eine Breite auf, welche das Optimum zwischen Dichtwirkung und Reibungskraft darstellt.

[0024] Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verzahungsrotorsatzes, wobei dieser in einem Formgebungsverfahren, bevorzugt mittels pulvermetallurgischer Verfahren, Kunststoffspritzguß, Fließpressen, Druckguß, insbesondere Aludruckguß, und Stanzverfahren hergestellt wird. Eine derart aufwendige Verzahnung, wie sie der erfindungsgemäße Verzahnungsrotorsatz aufweist, ist mittels dieser Verfahren einfach und kostengünstig herzustellen. Eine Herstellung durch Zerspanen, beispielsweise durch Schleifen, Fräsen, Stoßen und Sägen, welches bekanntermaßen bei den üblichen Verzahnungen Verwendung findet, kann bei der Erfindung keine Anwendung finden, da die Verzahnung hierzu zu kompliziert ausgebildet ist.

[0025] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verzahnungsrotorsatz in einer Pumpe, insbesondere einer Schmierölpumpe für Verbrennungsmotoren, Getrieben, Hydraulikaggregaten und Hochdruckreinigungsanlagen, verwendet wird.

[0026] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verzahnungsrotorsatz als Motor verwendet wird.

[0027] Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Verzahnungsrotorsatz nach dem Stand der Technik,

Fig. 2

einen erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz,

Fig. 2a

einen erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz in einer zweiten Arbeitsstellung,

Fig. 2b

eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz mit Saugseite und Druckseite,

Fig. 3

eine Variante I der erfindungsgemäßen Verzahnung gemäß der Einzelheit "X" in Fig. 2,

Fig. 4

eine Variante II der erfindungsgemäßen Verzahnung,

Fig. 5

eine Variante III der erfindungsgemäßen Verzahnung.

[0028] Fig. 1 zeigt einen Verzahnungsrotorsatz 0.1 nach dem Stand der Technik, bestehend aus einem drehbaren Außenrotor 0.2 mit Lagertaschen 0.3, in denen drehbar gelagerte Planetenräder 0.4 angeordnet sind, die eine Innenverzahnung bilden, mit einem exzentrisch zum Außenrotor 0.2 gelagerten Innenrotor 0.5 mit annähernd sternförmiger Außenkontur, die mit einer Außenfeinverzahnung 0.6 versehen ist, wobei die sternförmige Au-ßenverzahnung einen Zahn weniger aufweist als die Innenverzahnung. Der Verzahnungsrotorsatz 0.1 weist sieben Planetenräder 0.4 auf. Es zeigt sich als nachteilig, daß bei einer Drehbewegung des Innenrotors 0.5 in Richtung des Uhrzeigersinns Schmieröl in den Kammern, die aus den Zahnlücken des gleichsinnig drehenden Planetenrads und der Wand der Lagertasche 0.3 gebildet werden, von der Druckseite zur Saugseite gefördert wird, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe sinkt.

[0029] Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz 1 für eine Pumpe oder einen Motor, bestehend aus einem drehbaren Außenrotor 2, der eine annähernd sternförmige Bohrung 3 mit einer Innenfeinverzahnung 4 und einem in der Bohrung 3 exzentrisch gelagerten Innenrotor 5, der Lagertaschen 6 für Planetenräder 7 aufweist, die Planetenräder 7 weisen eine Feinverzahnung auf mit der sie in der Feinverzahnung des Außenrotors 2 abrollen, wobei die Planetenräder 7 eine Verzahnung 8 ergeben, die eine Außenverzahnung bildet, wobei die Außenverzahnung einen Zahn weniger aufweist als die Innenverzahnung 4 des Außenrotors 2. Der Verzahnungsrotorsatz 1 weist einen Saugbereich 9 und einen Druckbereich 10 und Verdrängerkammern 11 auf. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten verzahnungsrotorsatz 0.1 nach dem Stand der Technik, werden für den erfindungsgemäßen Verzahnungsrotorsatz 1 nur 6 Planetenräder 7 benötigt, so daß weniger Reibung auftritt.

[0030] Über eine Antriebswelle 12 wirkt ein Antriebsmoment M1 auf den Innenrotor 5. Dadurch wirkt eine Stoßkraft F2 über die Lagertasche 6 des Innenrotors 5 auf das Planetenrad 7. Die Stoßkraft F3 im Planetenrad 7 teilt sich in zwei Komponenten, die Radialkraft F4 und das Drehmoment M4 auf. Die Stoßkraft F3 wirkt durch das Zentrum des verzahnten Planetenrads 7 auf den verzahnten Außenrotor 2 und versetzt diesen in Rotation. Durch das Drehmoment M4 wird das verzahnte Planetenrad 7 in Rotation versetzt. Das Planetenrad 7 überträgt vor allem die Stoßkraft F3 und erfährt dabei ein durch Reibung in der Lagertasche verursachtes geringes Reibmoment MR.

[0031] Der erfindungsgemäße Verzahnungsrotor 1 kann als Pumpe zur Druckerzeugung eingesetzt werden, in dem der Innenrotor 5 über eine Antriebswelle 12 angetrieben wird. Andererseits kann der erfindungsgemäße Verzahnungsrotorsatz 1 auch als Motor verwendet werden, in dem der Druckbereich 10 mit Druck beaufschlagt wird, so daß der Innenrotor 5 in Rotation versetzt wird und die Antriebswelle 12 antreibt.

[0032] In der Hauptzone der Kraftübertragung 13, in der das Drehmoment durch den mit Lagertaschen 6 ausgestatteten Innenrotor 5 über das verzahnte Planetenrad 7 auf den verzahnten Außenrotor 2 wirkt, kommt es, geometrisch bedingt, fast zum Stillstand des Planetenrads 7. Bei dem beschriebenen relativen Stillstand und der gleichzeitigen Übertragung einer großen Kraft besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm zwischen Planetenradzahnkopf und Innenrotor 5 zusammenbricht.

[0033] Fig. 2a zeigt den Verzahnungsrotorsatz 1 in einer zweiten Arbeitsstellung. Hier ist die Dichtwirkung der Feinverzahnung besonders gut ersichtlich.

[0034] Fig. 2b zeigt eine Aufsicht auf den Verzahnungsrotorsatz 1, wobei sowohl eine Saugseite 14 als auch eine Druckseite 15 gezeigt sind. In die Saugseite 14 mündet eine Einlaßöffnung 16 ein, die beispielsweise seitlich als Bohrung in das den Verzahnungsrotorsatz aufnehmende Gehäuse ausgebildet sein kann. Ebenso mündet in die Druckseite 15 eine Auslaßöffnung 17 ein. Der Durchmesser der Auslaßöffung 17 kann geringer als derjenige der Einlaßöffnung 16, da bei letzterer eine höhere Fließgeschwindigkeit gegeben ist. Es ist ferner ersichtlich, daß bei einer Drehung des Innenrotors 5 im Uhrzeigersinn die Planetenräder 7 eine Drehung im Gegendrehsinn durchlaufen und somit zusätzliches Schmieröl in den Zahnlücken der Planetenräder 7 von der Saugseite 9 zur Druckseite 10 gefördert wird.

[0035] Fig. 3 zeigt eine Variante I der erfindungsgemäßen Verzahnung gemäß der Einzelheit "X" in Fig. 2. Die in Fig. 2 dargestellte große Stoßkraft F3 und das nur kleine Reibmoment MR müssen übertragen werden. Bei dieser Verzahnung werden Zahnkopf 18 und Zahnfuß 19 in den Abrollvorgang, d. h. das Abwälzen des verzahnten Planetenrads 7 auf der verzahnten Außenrotorkurve 2 mit einbezogen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Verzahnung wurden die Flächenanteile der Verzahnung so gewählt, daß sie der Kräfteaufteilung entsprechen.

[0036] Der größte Anteil, der bogenförmige Anteil 23, der Verzahnung besteht somit am Zahnfuß 19 und Zahnkopf 18, die die Stoßkraft F3 zwischen dem verzahnten Planetenrad 7 und dem verzahnten 2 Außenrotor übertragen. Nur ein kleiner Anteil der Verzahnungsflächen besteht aus Gleitflächen im Bereich der Zahnflanken, die das Reibmoment MR in eine Drehbewegung des verzahnten Planetenrads 7 umwandeln.

[0037] Der Zahnkopf 18.1 des verzahnten Außenrotors 2 ist so berechnet, daß er sich genau in den Zahnfuß 19.2 des verzahnten Planetenrads 7 anlegt, und ein problemloses Abrollen gewährleistet. Umgekehrt greift der Zahnkopf 18.2 des verzahnten Planetenrads 7 in den Zahnfuß 19.1 des verzahnten Aussenrotors 2 ein. Es kommt durch den konvex gestalteten Zahnkopf 18.1 des verzahnten Außenrotors 2 und den konkav ausgeführten Zahnfuß 19.2 des verzahnten Planetenrads 7 zu einer Berührungsfläche und nicht zu einer Berührungslinie. Durch diese Wälzpaarung wird daher die Hertzsche Pressung stark reduziert.

[0038] Dies gilt auch für die Zahnflanken des verzahnten Außenrotors 2 und des verzahnten Planetenrads 7. Durch Einbeziehen eines Flankenspiels 20 zwischen Zahn des Planetenrads 4 und Zahnlücke des Außenrotors 2 ist gewährleistet, daß die große Stoßkraft F3 nur über Zahnkopf 18 und Zahnfuß 19 übertragen wird. Dadurch wird verhindert, daß auf die Zahnflanken 21 große Keilkräfte wirken, die zur Zerstörung der Flankenoberflächen führen können. Zusätzlich kann durch das Flankenspiel das Fördermedium aus den Zahnlücken 20 abfließen, da es sonst zu Quetschöl kommt, was zu sehr hohem Druckaufbau führen kann.

[0039] Fig. 4 zeigt eine zweite Position der erfindungsgemäßen Verzahnung. Bei dem vorstehend beschriebenen relativen Stillstand der Planetenräder 4 und der gleichzeitigen Übertragung einer großen Kraft besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm zwischen Planetenradzahnkopf 18 und der Lagertasche 6 des Innenrotors 5 zusammenbricht. Dies wird dadurch verhindert, daß die Planetenradzahnköpfe 18 abgeflacht werden. Die Größe der Abflachung 22 hängt vom Einsatzgebiet des Verzahnungsrotors 1 ab. Bei kleinen Drehzahlen und hohen Drücken muß eine starke Abflachung 22 vorgesehen werden. Bei einer großen Drehzahl und niedrigen Drücken reicht eine mäßige Abflachung 22 aus, um einen kontinuierlichen Schmierfilm aufzubauen. Für den Übergang von der Zahnflanke 21 des Planetenrads 7 zur Abflachung 22, wurde eine Zykloide 23 verwendet, die den Schmierfilmaufbau stärker begünstigt, als ein einfacher Übergangsradius.

[0040] Durch die Abflachung 22 der Planetenradzahnköpfe 18 wird auch eine Verbesserung der Kraftübertragung (Hertzsche Pressung) vom Planetenrad 7 auf die Lagertasche 6 des Innenrotors 5 bewirkt.

[0041] Fig. 5 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Verzahnung, wobei die Zahnflanken 21 des verzahnten Außenrotors 2 und der verzahnten Planetenräder 7 durch eine Evolvente 24 gebildet werden. Der Zahnkopf 18 des Planetenrads 7 ist dagegen als Zykloide 25 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform besteht jedoch eine größere Wahrscheinlichkeit, daß Eingriffsstörungen auftreten.

Ansprüche

1. Verzahnungsrotorsatz (1) für eine Pumpe oder einen Motor, bestehend aus einem drehbaren Außenrotor (2), der eine annähernd sternförmige Bohrung (3) mit einer Innenfeinverzahnung (4) und einem in der Bohrung (3) exzentrisch gelagerten Innenrotor (5), der Lagertaschen (6) für Planetenräder (7) aufweist, die Planetenräder (7) weisen eine Feinverzahnung auf mit der Sie in der Feinverzahnung des Außenrotors (2) abrollen, wobei die Planentenräder (7) eine Verzahnung (8) ergeben, die eine Außenverzahnung bildet, wobei die Außenverzahnung einen Zahn weniger aufweist als die Innenverzahnung des Außenrotors (2)

2. Verzahnungsrotorsatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und/oder Innenfeinverzahnung zumindest in Teilbereichen der Zahnform der Verzahnung einen bogenförmigen Anteil (23) aufweist.

3. Verzahnungsrotorsatz (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im Bereich des Zahnkopfes (18) und/oder des Zahnfußes (19) die Zahnform bogenförmig ausgebildet ist.

4. Verzahnungsrotorsatz (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im Bereich des Zahnkopfes (18) und/oder Zahnfußes (19) die Zahnform einen großen Krümmungsradius aufweist.

5. Verzahnungsrotorsatz 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im Bereich des Zahnkopfes (18) und/oder Zahnfußes (19) die Zahnform eine Abflachung 22 aufweist.

6. Verzahnungsrotorsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bogenförmige Anteil (23) wenigstens teilweise als Zykloide ausgebildet ist.

7. Verzahnungsrotorsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der Zahnflanken (21) die Zahnform als Evolvente ausgebildet ist.

8. Verzahnungsrotorsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinverzahnung eine verschleißarme Oberfläche aufweist.

9. Verzahnungsrotorsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lagertaschen (6) wenigsten ein Fluidkanal angeordnet ist.

10. Verzahnungsrotorsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor (2) und/oder die Planetenräder (7) und/oder der lnnenrotor (5) auf wenigstens einer Stirnseite einen umlaufenden Steg auf/weisen.

Claims

1. Geared rotor assembly (1) for a pump or motor, consisting of a rotating outer rotor (2) which has a roughly star-shaped hole (3) with an internal fine gearing system (4), and of an inner rotor (5) which is mounted on bearings eccentrically in the hole (3) and which has bearing pockets (6) for planet wheels (7), the planet wheels (7) have a fine gearing system by means of which they roll in the fine gearing of the outer rotor (2), the planet wheels (7) showing a gearing system (8) which forms an external gearing system, the external gearing having one tooth fewer than the internal gearing of the outer rotor (2).

2. Geared rotor assembly (1) as in claim 1,
characterised in that
the external and / or internal fine gearing has, at least in some areas of the tooth shape of the gearing system, a curved portion (23).

3. Geared rotor assembly (1) as in claim 1 or 2,
characterised in that,
in particular in the area of the tooth tip (18) and / or of the tooth base (19), the tooth shape is made in a curved shape.

4. Geared rotor assembly (1) as in claim 1 to 3,
characterised in that,
in particular in the area of the tooth tip (18) and / or the tooth base (19), the tooth shape has a large radius of curvature.

5. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 4,
characterised in that,
in particular in the area of the tooth tip (18) and / or the tooth base (19), the tooth shape has a flattened area (22).

6. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 5,
characterised in that
the curved portion (23) is made at least partly in the form of a cycloid.

7. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 6,
characterised in that,
at least in the area of the tooth flanks (21), the tooth shape is made in the form of an involute.

8. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 7,
characterised in that
the fine gearing has a low-abrasion surface.

9. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 8,
characterised in that
there is at least one fluid channel in the area of the bearing pockets (6).

10. Geared rotor assembly (1) as in one of claims 1 to 9,
characterised in that
the outer rotor (2) and / or the planet wheels (7) and / or the inner rotor (5) have a circumferential flange on at least one face.

Revendications

1. Ensemble rotor à denture (1) pour une pompe ou un moteur, composé d'un rotor extérieur (2) pivotant présentant un alésage (3) pratiquement en forme d'étoile avec une denture fine intérieure (4), et un rotor intérieur (5) présentant des poches de stockage (6) pour des pignons satellites (7), placé de manière excentrique dans l'alésage (3), les pignons satellites (7) présentant une denture fine avec laquelle ils se déroulent dans la denture fine du rotor extérieur (2), les pignons satellites (7) donnant une denture (8) qui forme une denture extérieure, la denture extérieure présentant une dent de moins que la denture intérieure du rotor extérieur (2).

2. Ensemble rotor à denture (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la denture fine extérieure et/ou intérieure présente une portion (23) en forme d'arc au moins dans des zones partielles de la forme de dent de la denture.

3. Ensemble rotor à denture (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dent est en forme d'arc, notamment dans la zone de la tête de dent (18) et/ou du pied de dent (19).

4. Ensemble rotor à denture (1) selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la forme de la dent présente un grand rayon de courbure, notamment dans la zone de la tête de dent (18) et/ou du pied de dent (19).

5. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la forme de la dent présente un aplatissement (22), notamment dans la zone de la tête de dent (18) et/ou du pied de dent (19).

6. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la portion en forme d'arc (23) a au moins partiellement la forme d'une cycloïde.

7. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la forme de la dent soit celle d'une développante au moins dans la zone des flancs (21) de dent.

8. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la denture fine présente une surface résistante à l'usure.

9. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un canal de fluide est disposé dans la zone des poches de stockage (6).

10. Ensemble rotor à denture (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le rotor extérieur (2) et/ou les pignons satellites (7) et/ou le rotor intérieur (5) présentent une entretoise circulante sur au moins un côté frontal.

Zeichnung