DE4328733C1 - Innenzahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad, zwei an den beiden Seiten des Hohlrades angeordneten Axialscheiben, einem zum Hohlrad exzentrisch angeordneten und mit dem Hohlrad in Eingriff stehenden, angetriebenen, außenverzahnten Ritzel und einem in Umfangsrichtung geteilten, sichelförmigen, schwimmend gelagerten Füllstück, das mit seinem stumpfen Ende gegen einen axialen Stützbolzen anliegt und dessen erstes, den Zähnen des Ritzels zugewandtes Segment eine größere radiale Dicke als dessen zweites, den Zähnen des Hohlrades zuge­ wandtes Segment aufweist, wobei das erste Segment in der Teilungsfläche mindestens eine axial verlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtelements aufweist, gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine Innenzahnradpumpe der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (DE-OS 26 06 082, DE-OS 25 33 646).

Bei dieser bekannten Innenzahnradpumpe ist das Füllstück in Umfangsrichtung in zwei Segmente unterteilt. Durch diese Teilung wird erreicht, daß aufgrund des zwischen den Segmenten herrschenden Drucks die Segmente getrennt von­ einander an die Zahnköpfe der zugeordneten Zahnräder ange­ drückt werden und auf diese Weise die radialen Lagerver­ änderungen von Ritzel und Hohlrad in Abhängigkeit von Druck, Drehzahl und Viskosität kompensiert werden können.

Die Anlagekraft an die Zahnköpfe ist so bemessen, daß bei normalen Betriebsbedingungen keinerlei Abtrag an den Füll­ stückteilen erfolgt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß bei extremen Betriebsbedingungen, wie z. B. bei starker Verschmutzung oder im Öl vorhandenen Luftblasen, die Kraft­ verhältnisse vorrangig am dem Ritzel zugewandten Segment verändert werden, so daß dieses Segment einen starken Abtrag erfährt, der dann zum Bruch des Segments und somit zum Totalausfall der Pumpe führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Abtrag an dem dem Ritzel zugewandten ersten Segment zu begrenzen, um dadurch den Bruch und somit einen Totalausfall der Pumpe zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. dadurch, daß das erste Segment mindestens einen Anschlag zur Begrenzung eines Abtrags der den Zähnen des Ritzels zugewandten Fläche aufweist.

Mit einem derartigen Anschlag wird erreicht, daß nach einem erfolgten Erstabtrag an der den Zähnen des Ritzels zuge­ wandten Fläche ein weiterer Abtrag verhindert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zweckmäßigerweise ist erfindungsgemäß der Anschlag als mechanischer Anschlag ausgebildet und im Bereich des spitzen Endes des ersten Segments in Verbindung mit den Axialscheiben angeordnet, wobei gemäß einer weiteren vor­ teilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein zweiter mechani­ scher Anschlag im Bereich des stumpfen Endes des ersten Segments in Verbindung mit den Axialscheiben ausgebildet sein kann.

Tritt nun ein Erstabtrag am ersten Segment ein, so ver­ hindert bzw. verhindern der bzw. die Anschläge nach einer bestimmten Abtragsmenge einen weiteren Abtrag. Die entstehenden Schubkräfte werden dann von der Axialscheiben­ lagerung auf der Ritzelwelle aufgenommen.

Zweckmäßigerweise ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Anschlag als ein in eine Axialbohrung in der Axialscheibe eingepaßter Stift ausge­ bildet, der in eine entsprechende axiale Bohrung im ersten Segment, die jedoch einen größeren Durchmesser als der Stift aufweist, eingreift. Es ist ebenfalls denkbar, daß in kinematischer Umkehr der Anschlag in das erste Segment eingepaßt ist und in eine Bohrung größeren Durchmessers in der Axialscheibe eingreift. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Durchmesserdifferenz der beiden Bohrungen die erlaubte Abtragsmenge bestimmt. Im Normalbe­ trieb ist der Anschlag außer Funktion.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in vorteil­ hafter Weise vor, daß der Anschlag als hydraulischer Anschlag in Form von mindestens einer in den dem ersten Segment zugewandten Seitenflächen der Axialscheiben ange­ ordneten Blindnut ausgebildet ist, die mit ihrem offenen Ende mit der Druckaufbauseite der Pumpe in Verbindung steht, wobei das blinde Ende so angeordnet ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten Abtrag zur Druckseite der Pumpe öffnet. In kinematischer Umkehr ist es ebenfalls möglich, daß die mindestens eine Blindnut einseitig oder beidseitig am ersten Segment angeordnet ist, wobei die Verbindung mit der Druckseite immer vorhanden sein kann und sich durch den Abtrag dann eine Verbindung zum Druckaufbaubereich öffnet.

Diese Ausbildung des Anschlags beruht auf den hydraulischen Verhältnissen der Pumpe. Die in die Axialscheiben bzw. dem ersten Segment eingebrachten Blindnuten sind im Normalbe­ trieb durch die axiale Fläche des ersten Segments bzw. die Axialscheiben abgedeckt und außer Funktion.

Erst nach erfolgtem Abtrag auf der den Ritzelköpfen zuge­ wandten Fläche des ersten Segments werden durch die zwangs­ läufige Verlagerung der Rückseite des ersten Segments die den hydraulischen Anschlag bildenden Blindnuten frei und mit der Druckseite der Pumpe bzw. dem Druckraum verbunden.

Durch den Einsatz zusätzlicher Blindnuten wird die Druck­ aufbausteuerung am ersten Segment so beeinflußt, daß bei den herrschenden extremen Betriebsbedingungen eine Ent­ lastung zwischen den Zahnköpfen des Ritzels und dem ersten Segment stattfindet und somit kein weiterer Abtrag erfolgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen dem ersten Segment und dem zweiten Segment eine Verbindung zur Begrenzung der Spaltbreite im Bereich der Teilungsfläche nach erfolgtem begrenzten Abtrag ausgebildet ist.

Wenn am ersten Segment ein Abtrag erfolgt, wird der Spalt zwischen dem ersten und zweiten Segment immer größer. Mit der losen, mechanischen Verbindung zwischen den beiden Segmenten wird erreicht, daß nach erfolgtem Erstabtrag am ersten Segment eine weitere Spaltvergrößerung durch die Verbindung verhindert wird.

Schließlich ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß eine Begrenzung für eine Drehbe­ wegung des Stützbolzens zur Begrenzung des Abtrags der den Zähnen des Ritzels zugewandten Fläche des ersten Segments vorgesehen ist. Dabei kann die Begrenzung als ein Anschlagselement an der Anlagefläche des stumpfen Endes des Füllstücks am Stützbolzen auf der Rückseite einer der Axialscheiben oder im Lagerdeckel ausgebildet sein. Die gleiche Wirkung erzielt man, wenn die Begrenzung mittels eines Paßsitzes des Stützbolzens in den Axialscheiben oder den Lagerdeckeln ausgebildet ist.

Wie die praktischen Erfahrungen zeigen, erfolgt ein Abtrag am ersten Segment nicht parallel zu der den Zahnköpfen des Ritzels zugewandten Fläche, sondern es entsteht ein Dreh­ moment auf das erste Segment bzw. das Füllstück, das bewirkt, daß der größte Abtrag am spitzen Ende des ersten Segments erfolgt. Bei fortschreitendem Abtrag von dem spitzen Ende des ersten Segments her paßt sich der Stütz­ bolzen den neuen Gegebenheiten an und verdreht sich, wodurch immer die ganze Anlagefläche des stumpfen Endes des Füllstücks am Stützbolzen anliegt. Durch die Begrenzung der Drehung des Stützbolzens verändert sich bei einem Abtrag des ersten Segments von der Spitze ausgehend die Anlage des ersten Segments an der Anlagefläche des Stützbolzens von einer flächenmäßigen Anlage zu einer linearen Anlage. Die Kraft F, mit der das erste Segment an den Stützbolzen gepreßt wird, erzeugt ein Moment Md um den Anlagepunkt, welches dem Abtrag des ersten Segments durch die Zahnköpfe des Ritzels entgegenwirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Aus­ führungsform der Innenzahnradpumpe;

Fig. 1a eine Schnittansicht längs der Linie A-B in Fig. 1 zur Darstellung des mechanischen Anschlags;

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit mecha­ nischem Anschlag;

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit hydrau­ lischem Anschlag;

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit hydrau­ lischem Anschlag;

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit einer Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Segment;

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit einer Begrenzung für die Drehbewegung des Stützbolzens;

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht einer siebten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit einer Begrenzung für die Drehbewegung des Stützbolzens;

Fig. 7a, b Schnittansichten längs der Linie C-D in Fig. 7 zur Darstellung zweier alternativer Ausbildungen der Begrenzung;

Fig. 8 eine Detailansicht gemäß Detail "A" in Fig. 6 zur Darstellung des Paßsitzes in den Axialscheiben; und

Fig. 9 eine Detailansicht gemäß Detail "A" in Fig. 6 zur Darstellung des Paßsitzes in den Lagerdeckeln.

Die in den Figuren dargestellte Innenzahnradpumpe 10 umfaßt allgemein ein innenverzahntes Hohlrad 12, zwei an den beiden Seiten des Hohlrades 12 angeordnete Axialscheiben 13, ein zum Hohlrad 12 exzentrisch angeordnetes und mit dem Hohlrad 12 in Eingriff stehendes, angetriebenes, außenver­ zahntes Ritzel 14 und ein in Umfangsrichtung geteiltes, sichelförmiges, schwimmend gelagertes Füllstück 16, das mit seinem stumpfen Ende 36 gegen einen axialen Stützbolzen 17 anliegt. Das Füllstück 16 weist ein erstes, den Zähnen des Ritzels 14 zugewandtes Segment 18 und ein zweites, den Zähnen des Hohlrades 12 zugewandtes Segment 20 auf. Das erste Segment 18 hat eine größere radiale Dicke als das zweite Segment 20. In der Teilungsfläche 22 zwischen den beiden Segmenten 18, 20 sind axial verlaufende Nuten 24 zur Aufnahme von Dichtelementen 26 vorgesehen.

Wie in den Fig. 1, 1a gezeigt, weist das erste Segment 18 an seinem spitzen Ende 32 einen Anschlag 28 zur Begrenzung des Abtrags 54 der den Zähnen des Ritzels 14 zugewandten Fläche 30 des ersten Segments 18 auf. Dieser Anschlag 28 besteht, wie in Fig. 1a dargestellt, aus einem Stift 40, der mit seinem einen Abschnitt in eine Axialbohrung 38 einer Axialscheibe 13 eingepaßt ist. Mit seinem anderen Abschnitt ist der Stift 40 in einer axialen Bohrung 42 im ersten Segment 18 angeordnet, wobei diese Bohrung 42 einen größeren Durchmesser als die Axialbohrung 38 in der Axial­ scheibe 13 aufweist. Obwohl nicht in der Zeichnung darge­ stellt, ist ebenfalls eine Anordnung in kinematischer Umkehr denkbar, d. h. der Paßsitz befindet sich in diesem Fall im ersten Segment 18, und die Bohrung mit größerem Durchmesser ist in der Axialscheibe 13 angeordnet. Nach erfolgtem Erstabtrag werden die entstehenden Schubkräfte zwischen dem ersten Segment 18 und dem Ritzel 14 von der Axialscheibenlagerung 69 auf der Ritzelwelle aufgenommen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ein zweiter mechanischer Anschlag 34 im Bereich des stumpfen Endes 36 des ersten Segments 18 vorgesehen. Dieser zweite Anschlag 34 ist entsprechend dem ersten Anschlag 28 ausgebildet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Innen­ zahnradpumpe 10 ist der Anschlag als hydraulischer Anschlag 44 ausgebildet. Dieser hydraulische Anschlag 44 besteht aus mindestens einer Blindnut 46, die in die dem ersten Segment zugewandten Seitenflächen der Axialscheiben ausgebildet ist. Das offene Ende 52 der Blindnut 46 steht mit der Druckaufbauseite 50 der Innenzahnradpumpe 10 in Verbindung. Das blinde Ende 48 ist im Normalbetrieb von der Seiten­ fläche des ersten Segments 18 abgedeckt. Erst nach erfolgtem Abtrag 54 der den Zähnen des Ritzels 14 zuge­ wandten Fläche 30 des ersten Segments 18 wird durch die zwangsläufige Verlagerung der Teilungsfläche 22 die den hydraulischen Anschlag 44 bildende Blindnut 46 an ihrem blinden Ende 48 frei und mit der Druckseite 50 der Innenzahnradpumpe verbunden. Hierdurch wird der Druckaufbau am ersten Segment 18 so beeinflußt, daß bei extremen Bedingungen eine Entlastung zwischen den Zähnen des Ritzels 14 und dem ersten Segment 18 stattfindet, so daß kein weiterer Abtrag erfolgt. Je nach den Anforderungen können ebenfalls mehrere Blindnuten 46 oder Steuernuten in den Axialscheiben 13 vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, in kinematischer Umkehr die Blindnuten in den seitenflächen einseitig oder beidseitig am ersten Segment 18 anzuordnen (siehe Fig. 4), wobei jetzt die Blindnut mit der Druckseite 50 in Verbindung steht und sich nach erfolgtem Abtrag 54 eine Verbindung zur Druckaufbauseite öffnet.

Zweckmäßigerweise wird das geschlossene Ende der Blindnut als Radius ausgeführt, weil sich dann die Größe der Verbin­ dung (des Durchbruchs) automatisch auf die herrschenden hydraulischen Verhältnisse einstellt. Der Abtrag an der Innenseite des Füllstückes schreitet also so lange fort, bis ein ausreichender Querschnitt vorhanden ist, um das hydraulische Gleichgewicht zu erreichen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen dem ersten Segment 18 und dem zweiten Segment 20 eine Verbin­ dung 58 zur Begrenzung der Breite des Spalts 70 im Bereich der Teilungsfläche 22 vorgesehen. Wenn an dem ersten Segment 18 ein Abtrag erfolgt, wird der Spalt zwischen dem ersten Segment 18 und dem zweiten Segment 20 immer größer.

Durch das Vorsehen einer losen, mechanischen Verbindung zwischen den beiden Segmenten 18, 20 wird eine weitere Vergrößerung des Spalts und somit ein weiterer Abtrag am ersten Segment 18 verhindert.

Eine weitere Ausführungsform der Innenzahnradpumpe ist in den Fig. 6 bis 9 dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß ein Abtrag am ersten Segment 18 nicht parallel zu der den Zahn­ köpfen des Ritzels 14 zugewandten Fläche erfolgt, sondern daß infolge eines auf das erste Segment 18 einwirkenden Drehmoments ein verstärkter Abtrag am spitzen Ende 32 des ersten Segments 18 erfolgt. Bei fortschreitendem Abtrag vom spitzen Ende 32 des ersten Segments 18 her paßt sich der Stützbolzen 17 den neuen Gegebenheiten an und verdreht sich, so daß immer die ganze Anlagefläche 64 des stumpfen Endes 36 des Füllstücks 16 am Stützbolzen 17 anliegt. Um nun den Abtrag am ersten Segment 18 zu begrenzen, ist bei dieser Ausführungsform der Innenzahnradpumpe 10 eine Begrenzung 60 für die Drehbewegung des Stützbolzens 17 vorgesehen. Hierdurch verändert sich bei einem Abtrag des ersten Segments 18 vom spitzen Ende 32 ausgehend die Anlage des ersten Segments 18 an der Anlagefläche 64 des Stütz­ bolzens 17 von einer flächenmäßigen Anlage in eine Linien­ anlage im Anlagepunkt 68. Die Kraft F, mit der das erste Segment 18 an den Stützbolzen 17 gepreßt wird, erzeugt ein Moment Md um den Punkt 68, welches dem Abtrag des ersten Segments 18 durch die Zähne des Ritzels 14 entgegenwirkt.

In der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Begrenzung 60 als Anschlagselement 62 ausgebildet. Das Anschlagselement 62 kann entweder in der Rückseite der Axialscheiben 13 (siehe Fig. 7a) oder in den Lagerdeckeln 66 (siehe Fig. 7b) ausgebildet sein. Eine weitere Möglich­ keit der Ausbildung der Begrenzung 60 besteht in einem Paßsitz, mit welchem der Stützbolzen 17 entweder in die Axialscheiben 13 oder die Lagerdeckel 66 eingepaßt ist (siehe Fig. 8 und 9).

Bei der beschriebenen Innenzahnradpumpe wird durch das Vorsehen eines Anschlags in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen oder in deren Kombination nach einem bestimmten Abtrag der den Köpfen des Ritzels 14 zugewandten Fläche 30 des ersten Segments 18 dieser Abtrag 54 begrenzt, so daß kein weiterer Abtrag des ersten Segments 18 erfolgt und damit eine Zerstörung der Innenzahnradpumpe verhindert wird.

Claims (11)

1. Innenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad, zwei an den beiden Seiten des Hohlrades angeordneten Axialscheiben, einem zum Hohlrad exzentrisch angeordneten und mit dem Hohlrad in Eingriff stehenden, angetriebenen außenverzahnten Ritzel und einem in Umfangsrichtung geteilten, sichelförmigen, schwimmend gelagerten Füllstück, das mit seinem stumpfen Ende gegen einen axialen Stütz­ bolzen anliegt, und dessen erstes, den Zähnen des Ritzels zugewandtes Segment eine größere radiale Dicke als dessen zweites, den Zähnen des Hohlrades zugewandtes Segment aufweist, wobei das erste Segment in der Teilungsfläche mindestens eine axial verlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Segment (18) mindestens einen Anschlag (28, 34, 44, 58, 60) zur Begrenzung eines Abtrags (54) der den Zähnen des Ritzels (14) zugewandten Fläche aufweist.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag als mechanischer Anschlag (28) ausgebildet ist und im Bereich des spitzen Endes (32) des ersten Segments (18) in Verbindung mit den Axialscheiben (13) angeordnet ist.

3. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter mechanischer Anschlag (34) im Bereich des stumpfen Endes (36) des ersten Segments (18) in Verbindung mit den Axialscheiben (13) ausgebildet ist.

4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (28, 36) als ein in eine Axialbohrung (38) in der Axialscheibe (13) einge­ paßter Stift (40) ausgebildet ist, der in eine entsprechen­ de axiale Bohrung (42) im ersten Segment (18), die jedoch einen größeren Durchmesser als der Stift (40) aufweist, eingreift.

5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (28, 36) als ein in eine Axialbohrung im ersten Segment (18) eingepaßter Stift (40) ausgebildet ist, der in eine entsprechende axiale Bohrung in der Axialscheibe (13), die jedoch einen größeren Durchmesser als der Stift (40) aufweist, ein­ greift.

6. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag als hydraulischer Anschlag (44) in Form von mindestens einer dem ersten Segment (18) zugewandten, in den Seitenflächen der Axialscheiben (13) angeordneten Bandnut (46) ausgebildet ist, die mit ihrem offenen Ende (52) mit der Druckaufbauseite (56) der Pumpe (10) in Verbindung steht, wobei das blinde Ende (48) so angeordnet ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten Abtrag (54) zur Druckseite (50) der Pumpe (10) öffnet.

7. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag als hydraulischer Anschlag (44) in Form von mindestens einer an den Seitenflächen des ersten Segments (18) angeordneten Blindnut (47) ausgebildet ist, die mit ihrem offenen Ende (52) mit der Druck­ seite der Pumpe in Verbindung steht, wobei das blinde Ende (48) so angeordnet ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten Abtrag zur Druckseite der Pumpe öffnet.

8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem ersten Segment (18) und dem zweiten Segment (20) eine Verbindung (58) zur Begrenzung der Spaltbreite im Bereich der Teilungsfläche (22) nach erfolgtem begrenzten Abtrag (54) ausgebildet ist.

9. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Begrenzung (60) für eine Drehbewegung des Stützbolzens (17) zur Begrenzung des Abtrags der den Zähnen des Ritzels (14) zugewandten Fläche (30) des ersten Segments (18) vorgesehen ist.

10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzung (60) als ein Anschlagselement (62) an der Anlagefläche (64) des stumpfen Endes (36) des Füllstücks (16) am Stützbolzen (17) auf der Rückseite einer der Axialscheiben (13) oder im Lagerdeckel (66) ausgebildet ist.

11. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzung (60) mittels eines Paßsitzes des Stützbolzens (17) in den Axialscheiben (13) oder den Lagerdeckeln (66) ausgebildet ist.