Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der
An der radialen Außenoberfläche des Lagerkörpers liegt das Metall des Lagerkörpers unmittelbar auf dem Metall des Gehäuses auf. Eine Abdichtung wird allein durch die hochgenaue Anpassung des Gehäuses an den Lagerkörper erzielt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich sowohl das Gehäuse als auch die Lagerkörper durch den im Inneren der Zahnradmaschine wirkenden Fluiddruck verformen. Diese Verformung kann dazu führen, dass die Lagerkörper zumindest abschnittsweise nicht mehr dicht aneinander anliegen, so dass Hydraulikfluid im Bereich der radialen Außenoberfläche des Lagerkörpers von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite fließen kann. Hierdurch sinkt der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den volumetrischen Wirkungsgrad der Zahnradmaschine zu verbessern.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Dichtung wenigstens einen Richtungswechsel aufweist, wobei sie sich mit einem zugeordneten Endbereich entlang der radialen Außenoberfläche des zugeordneten Lagerkörpers erstreckt. Durch den Endbereich der Dichtung wird die Fuge im Bereich der radialen Außenoberfläche nicht mehr nur metallisch, sondern mittels einer gesonderten elastischen Dichtung abgedichtet. Die am Gehäuse und am Lagerkörper während des Betriebs auftretenden Verformungen können von dem Endbereich der Dichtungen ohne weiteres aufgenommen werden. In der Folge ergibt sich kein offener Dichtspalt, durch den Hydraulikfluid von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite der Zahnradmaschine fließen kann. Aufgrund des Richtungswechsels der Dichtung ist eine solche Undichtigkeit insbesondere im kritischen Eckbereich zwischen Axialebene und radialer Außenumfangsfläche des Lagerkörpers ausgeschlossen, da die Dichtung dort unterbrechungsfrei verläuft. Der genannte Richtungswechsel kann wahlweise scharfkantig oder mit einem geringen Radius gebogen ausgebildet sein.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Die Dichtung erstreckt sich an beiden gegenüberliegenden Endbereichen entlang der radialen Außenoberfläche des zugeordneten Lagerkörpers, wobei die Endbereiche benachbart zu unterschiedlichen Zahnrädern angeordnet sind. An der radialen Außenoberfläche der Lagerkörper existieren im Fall von Undichtigkeiten zwei mögliche Fließwege für das Hydrauliköl von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite. Dabei ist jedem Zahnrad ein derartiger Fließweg zugeordnet. Durch die vorgeschlagene Dichtung können beide Fließwege abgedichtet werden.
Die Dichtung erstreckt sich im Endbereich parallel zur Längsrichtung. Gleichwohl ist es denkbar, dass die Dichtung im Endbereich gebogen oder schräg zur Längsrichtung verläuft. Bei einem Verlauf parallel zur Längsrichtung ist die Dichtung aber besonders kurz und damit Material sparend. Weiter kann die entsprechende Aufnahmekontur für den Endbereich der Dichtung, welche vorzugsweise im Lagerkörper angeordnet ist, besonders einfach hergestellt werden.
Die Dichtung kann zumindest im Endbereich eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen. Eine Dichtung mit kreisförmiger Querschnittsform ist besonders einfach herstellbar. Darüber hinaus kommt es bei der Montage nicht darauf an, in welcher Drehlage die Dichtung eingebaut wird, so dass Montagefehler vermieden werden. Im Bereich der Axialebene kann die Dichtung ebenfalls mit einer kreisförmigen Querschnittsform ausgebildet sein. Diese ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei niedrigem Betriebsdruck auf das nachfolgend beschriebene Stützelement verzichtet werden kann. Soweit das Stützelement zum Einsatz kommt, weist die Dichtung im Bereich der Axialebene vorzugsweise eine Querschnittsform auf, welche an das Stützelement angepasst ist.
Für jeden Endbereich der Dichtung kann eine Aufnahmenut in der radialen Außenoberfläche des zugeordneten Lagerkörpers vorgesehen sein. Die Querschnittsabmessungen der Dichtung sind nach unten begrenzt, damit sie die Verformungen am Gehäuse und am Lagerkörper aufnehmen kann. Daher ist auch im Bereich der radialen Außenfläche ein besonderer Aufnahmeraum für die Dichtung erforderlich. Dieser könnte zwar im Gehäuse, namentlich in dessen Hauptkörper, vorgesehen sein, die vorgeschlagene Ausführung in Form einer Nut am Lagerkörper ist jedoch einfacher herstellbar.
Die Aufnahmenut kann mit Abstand zu dem zugeordneten Zahnrad enden. In den Zahnlücken zwischen den Zähnen des Zahnrades kann sich Hydraulikfluid befinden, welches unter hohem Druck stehen kann. Durch den vorgeschlagenen Abstand soll verhindert werden, dass dieses Hydraulikfluid von der dem Zahnrad zugeordneten Stirnseite her in die Aufnahmenut eindringt, hierdurch würde erst recht eine interne Undichtigkeit der Zahnradmaschine bewirkt, welche sich negativ auf deren volumetrischen Wirkungsgrad auswirkt.
Zwischen der Dichtung und dem zugeordneten Lagerkörper kann ein Stützelement vorgesehen sein, das sich ausschließlich im Bereich der Axialebene entlang der Dichtung erstreckt. Durch das Stützelement soll die Dichtung von dem Druck des Hydraulikfluids von beispielsweise 280 bar abgeschirmt werden, da diese hierdurch zerstört werden könnte. Im Bereich der Axialebene ist das Stützelement erforderlich, da dort sehr große Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden müssen. Dementsprechend stehen dort um die Dichtung herum Freiräume zur Verfügung, in denen das Hydraulikfluid unter vollem Druck zur Dichtung gelangen könnte. Im Bereich der radialen Außenoberfläche des Lagerkörpers müssen hingegen nur kleine Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, so dass die Dichtung unter Vorspannung in den zugeordneten Aufnahmeraum eingebaut werden kann, ohne dass Freiräume verbleiben. Dementsprechend kann auf das Stützelement dort verzichtet werden.
Die Dichtung weist im Bereich der Axialebene die Form der Ziffer "3" auf, wobei deren bogenförmige Abschnitte die Drehachsen der zugeordneten Zahnräder umgeben, wobei die Dichtung zwei Druckfelder voneinander abgrenzt. Hierdurch wird verhindert, dass Hydraulikfluid entlang der Axialebene von der Hochdruck- zur Niederdruckseite fließt. Gleichzeitig wird der Lagerkörper von den Druckfeldern gegen die Zahnräder gedrückt, so dass auch die Dichtfuge zwischen dem Lagerkörper und den Zahnrädern dicht verschlossen ist.
Das Stützelement kann vom Druck eines der beiden Druckfelder gegen die zugeordnete Dichtung gedrückt werden. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung im Bereich der Axialebene erreicht.
Die Dichtung ist über ihre gesamte Länge einstückig ausgebildet. Die Dichtung ist damit besonders kostengünstig herstellbar, vorzugsweise im Spritzgussverfahren. Gleichzeitig weist sie keine Unterbrechungen auf, welche Undichtigkeiten bewirken könnten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
Der Hauptkörper 31 begrenzt einen Innenraum 11 des Gehäuses, der sich mit einer konstanten Querschnittsform entlang einer Längsrichtung 17 erstreckt. Stirnseitig wird der Innenraum 11, durch den Lagerdeckel 40 und den Enddeckel 41 verschlossen, wobei zwischen dem Hauptkörper 31 und den Deckeln 40; 41 je eine Deckeldichtung 42 in Form eines O-Ringes aus Gummi angeordnet ist. In dem Innenraum 11 sind das erste und das zweite Zahnrad 12; 13 aufgenommen, welche im Außeneingriff miteinander kämmen. Die konstante Querschnittsform des Innenraums 11 ist an den Kopfkreisdurchmesser des ersten und des zweiten Zahnrades 12; 13 dichtend angepasst. Bezüglich der Längsrichtung 17 zu beiden Seiten neben dem ersten und dem zweiten Zahnrad 12; 13 ist je ein Lagerkörper 50 angeordnet, dessen radiale Außenoberfläche 55 dichtend an den Innenraum 11 angepasst ist. Dabei liegen die Lagerkörper 50 an den ebenen Seitenflächen des ersten und des zweiten Zahnrades 12; 13 dichtend an. Die Lagerkörper 50 sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.
Das erste Zahnrad 12 ist mit einer Welle 14 verbunden, welche durch den Lagerdeckel 40 hindurch mit einem Antriebszapfen 15 aus dem Gehäuse 31; 40; 41 herausragt. Das zweite Zahnrad 13 ist mit einer Achse 16 verbunden. In dem Lagerdeckel 40 ist ein Radialwellendichtring 43 angeordnet, welcher mit seiner Dichtlippe dichtend an der Welle 14 anliegt, so dass dort kein Hydraulikfluid austreten kann. Die Achse 16 und die Welle 14 sind in beiden Lagerkörpern 50 in einer zugeordneten Lagerbohrung 51 drehbar gelagert. In der Lagerbohrung 51 ist eine gesonderte Lagerbuchse angeordnet, damit dann, wenn die Zahnradmaschine 10 mit geringer Drehzahl läuft, kein übermäßiger Verschleiß an den entsprechenden Gleitlagern auftritt.
Am Hauptkörper 21 ist ein Nieder- und ein Hochdruckanschluss 32; 33 angeordnet. In dem in
Weiter ist auf die Dichtung 60 hinzuweisen, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung modifiziert wird. Die Dichtung 60 ist langgestreckt ausgebildet und besteht aus Gummi, wobei sie an dem zugeordneten Lager- bzw. Enddeckel 40; 41 anliegt. Sie besitzt die Form der Ziffer "3", wobei deren gebogene Abschnitte die zugeordnete Welle 14 bzw. die zugeordnete Achse 16 mit geringem Abstand umgeben. Mithin umgeben die genannten gebogenen Teile auch die Drehachsen der Zahnräder 12, 13. Durch die Dichtung 60 werden zwei Druckfelder voneinander abgegrenzt, welche jeweils den Druck am Niederdruck- bzw. am Hochdruckanschluss 32; 33 aufweisen. Durch diese Druckfelder werden die Lagerkörper 50 gegen die Zahnräder 12; 13 gedrückt, so dass die Fuge zwischen dem Lagerkörper 50 und Zahnrädern 12; 13 fluiddicht verschlossen ist. In den Lagerkörpern 50 ist eine an die Form der Dichtung 60 angepasste Nut vorgesehen. In der genannten Nut ist ein Stützelement 54 aufgenommen, wobei die Dichtung 60 auf dem Stützelement 54 aufliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Stützelementes 54 steht der Druck am Hochdruckanschluss 33 an, so dass die Dichtung 60 gegen den zugeordneten Deckel 40; 41 gedrückt wird. Diese Anordnung ist bei einem hohen Betriebsdruck von beispielsweise 280 bar erforderlich, damit die Dichtung 60 durch den Fluiddruck nicht zerstört wird. Bei niedrigerem Betriebsdruck kann auf das Stützelement ggf. verzichtet werden.
Neben der Abgrenzung der genannten Druckfelder hat die Dichtung 60 eine Toleranz ausgleichende Funktion. Die Länge des Hauptkörpers 31 ist so gewählt, dass sie auch bei ungünstigster Toleranzlage größer als die Summe der Längen der beiden Lagerkörper 50 und der Zahnräder 12; 13 ist. Damit ist sicher ausgeschlossen, dass die Zahnradmaschine 10 im Betrieb klemmt. Bei den weitaus meisten Zahnradmaschinen 10 einer Gruppe von serienmäßig hergestellten Zahnradmaschinen 10 ist dann zwischen dem Lagerkörper 50 und dem zugeordneten Deckel 40; 41 ein kleiner Spalt vorhanden, welcher durch die Dichtung 60 fluiddicht überbrückt werden muss. Zum Zwecke des Toleranzausgleichs sind die Lagerkörper 50 innerhalb des Hauptkörpers 31 bezüglich der Längsrichtung 17 minimal beweglich.
Im Gegensatz dazu ist an der radialen Außenoberfläche 55 des Lagerkörpers 50 keine gesonderte Dichtung vorgesehen. Die radiale Außenoberfläche 55 der Lagerkörper 50 liegt vielmehr nur metallisch an der Innenoberfläche des Innenraums 11 an. Die Abdichtung wird allein durch die genaue Anpassung der Lagerkörper 50 an den Hauptkörper 31 erreicht.
Die dargestellte Dichtung 60 ist über ihre gesamte Länge einstückig ausgebildet und mit einer konstanten kreisrunden Querschnittsform ausgebildet, wobei sie aus Gummi besteht. Ein gesondertes Stützelement ist nicht vorgesehen. Der gezeigte Lagerkörper 50 ist demnach nur für niedrige Betriebsdrücke geeignet. Sofern hohe Betriebsdrücke angestrebt werden, ist das in
Gegenüber der
Die Aufnahmenut 57 endet mit Abstand 62 zu der an den Zahnrädern anliegenden ebenen Stirnfläche des Lagerkörpers 60. Hierdurch wird erreicht, dass die Dichtung 60 durch die Zahnräder nicht beschädigt wird. Weiter wird erreicht, dass von den Zahnrädern her nahezu kein unter Druck stehendes Hydraulikfluid in die Aufnahmenut 57 einströmen kann.
Der in
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