DE102007015626A1

DE102007015626A1 - Hydraulic machine

Info

Publication number: DE102007015626A1
Application number: DE102007015626A
Authority: DE
Inventors: Nils E. Sevelsted; Hans Christian Petersen; Claus Jesper Johansen
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-02
Also published as: US20080240966A1

Abstract

Es wird eine hydraulische Maschine (1) angegeben mit einem außen verzahnten Zahnrad (2) und einem innen verzahnten Zahnring (3), der aus einem Sintermaterial oder aus einem keramischen Material gebildet ist. Man möchte ein gutes Betriebsverhalten bei geringen Kosten ermöglichen. Hierzu ist vorgesehen, dass der Zahnring (3) im Bereich seines Außenumfangs mit einem Dichtungselement (7) versehen ist.The invention relates to a hydraulic machine (1) with an externally toothed gear (2) and an internally toothed ring gear (3), which is formed from a sintered material or from a ceramic material. You want to enable a good performance at low cost. For this purpose, it is provided that the toothed ring (3) is provided in the region of its outer circumference with a sealing element (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine mit einem außen verzahnten Zahnrad und einem innen verzahnten Zahnring.The The invention relates to a hydraulic machine with an outside toothed gear and an internally toothed ring gear.

Eine derartige hydraulische Maschine ist beispielsweise aus US 3,460,481 bekannt. Auch US 3,506,383 zeigt einen Zahnring einer derartigen hydraulischen Maschine, der aus gesintertem Material gebildet ist.Such a hydraulic machine is for example off US 3,460,481 known. Also US 3,506,383 shows a toothed ring of such a hydraulic machine, which is formed of sintered material.

Die Verwendung von Sintermaterial oder auch Keramik hat den Vorteil, dass man mit einem vergleichsweise geringen Aufwand eine hohe Genauigkeit bei der Fertigung erzielen kann. Es ist im Grunde lediglich erforderlich, ein pulverförmiges Material in eine Form einzubringen und dann gegebenenfalls unter Druck zu erhitzen, um später das Sinter- oder Keramikmaterial zu erhalten. Zwar werden an die Form hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt. Da die Form jedoch für eine Vielzahl von Zahnringen verwendet werden kann, führt auch eine höhere Genauigkeit bei der Herstellung der Form nicht zu einer nennenswerten Erhöhung der Kosten für die Zahnringe.The Use of sintered material or even ceramic has the advantage that with a comparatively low effort a high accuracy can achieve in the production. It's basically just necessary to introduce a powdery material into a mold and then, if necessary, heat under pressure to later to obtain the sintered or ceramic material. True, the Form high accuracy requirements made. However, because the shape can be used for a variety of toothed rings also results in a higher accuracy of manufacture the shape does not lead to a significant increase in costs for the toothed rings.

Sintermaterial hat allerdings den Nachteil, dass es an sich nicht vollkommen flüssigkeitsdicht ist. Insbesondere dann, wenn höhere Drücke auftreten, besteht die Gefahr eines Verlustes von Hydraulikflüssigkeit. Bei dem in US 3,460,481 bekannten Zahnring verwendet man daher ein kunststoffimprägniertes Sintereisen, um den Zahnring dicht zu halten. Alternativ dazu kann der Zahnring auf seiner Innenseite mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff oder Kupfer ausgekleidet werden, wobei diese Schicht die Oberfläche glätten soll, um die Reibungsverluste zwischen dem Zahnrad und dem Zahnring klein zu halten. Darüber hinaus soll diese Schicht einen hydrodynamischen Flüssigkeitsfilm zwischen Zahnring und Zahnrad aufrecht erhalten.However, sintered material has the disadvantage that it is not completely liquid-tight per se. In particular, when higher pressures occur, there is a risk of loss of hydraulic fluid. At the in US 3,460,481 Therefore known toothed ring is used a plastic impregnated sintered iron to keep the ring gear tight. Alternatively, the toothed ring can be lined on its inside with a thin layer of plastic or copper, which layer should smooth the surface to keep the friction losses between the gear and the toothed ring small. In addition, this layer should maintain a hydrodynamic fluid film between the toothed ring and gear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gutes Betriebsverhalten bei geringen Kosten zu erzielen.Of the Invention is based on the object, a good performance to achieve at low cost.

Die Aufgabe wird bei einer hydraulischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Zahnring im Bereich seines Außenumfangs mit einem Dichtungselement versehen ist.The Task is in a hydraulic machine of the aforementioned Kind solved thereby, that the toothed ring in the area of his Outside circumference is provided with a sealing element.

Man nimmt also in Kauf, dass die Hydraulikflüssigkeit den Zahnring durchdringt. Das Sintermaterial oder Keramikmaterial muss also nach wie vor gegenüber der Hydraulikflüssigkeit nicht dicht sein. Auch andere Materialien, die an sich nicht „dicht" sind, lassen sich nun mehr verwenden, beispielsweise Kunststoff. Die Flüssigkeit wird dann allerdings durch das Dichtungselement zurückgehalten, so dass sie nicht nach außen austreten kann. Weiter in das Sintermaterial, das Keramikmaterial oder ein anderes Material des Zahnringes übertretende Hydraulikflüssigkeit führt dann zu einer Erhöhung des statischen Drucks der Flüssigkeit und zwar solange, bis dieser Druck mit dem Arbeitsdruck im Zwischenraum zwischen dem Zahnrad und dem Zahnring im Gleichgewicht steht. Größere Bearbeitungen des Innenumfangs des Zahnringes können daher entfallen. Dennoch bekommt die Maschine eine gutes Betriebsverhalten, weil man bereits bei der Formgebung des Materials des Zahnringes die gewünschte Genauigkeit einstellen kann.you So it takes into account that the hydraulic fluid is the toothed ring penetrates. The sintered material or ceramic material must therefore after as before against the hydraulic fluid not be tight. Other materials that are not "dense" in themselves, can now be used more, such as plastic. The liquid is then retained by the sealing element, so that she can not escape to the outside. Continue in the Sintered material, the ceramic material or another material of the Tooth ring transgressing hydraulic fluid leads then to an increase in the static pressure of the liquid and until that pressure with the working pressure in the space between the gear and the toothed ring is in balance. larger Edits of the inner circumference of the toothed ring can therefore omitted. Nevertheless, the machine gets a good operating behavior, because you already in the shaping of the material of the toothed ring can set the desired accuracy.

Vorzugsweise umgibt das Dichtungselement den Zahnring. Dies hat den Vorteil, dass man den Zahnring getrennt vom Dichtungselement fertigen kann. Erst, nachdem der Zahnring fertig gestellt ist, wird das Dichtungselement montiert. Die Montage ist einfach, weil der Umfang des Zahnringes frei zugänglich ist.Preferably the sealing element surrounds the toothed ring. This has the advantage that one can manufacture the toothed ring separately from the sealing element. Only after the toothed ring is completed, the sealing element assembled. The assembly is easy because of the circumference of the toothed ring is freely accessible.

Bevorzugterweise weist das Dichtungselement eine größere Zugfestigkeit auf als der Zahnring. Damit bekommt das Dichtungselement neben der Aufgabe der Abdichtung eine zweite Aufgabe. Es macht nämlich den Zahnring belastbarer, so dass man die hydraulische Maschine auch mit höheren hydraulischen Drücken betreiben kann. Hydraulische Drücke, die im Inneren des Zahnringes wirken, also zwischen dem Zahnring und dem Zahnrad, würden ohne Gegenmaßnahmen zu einer Aufweitung des Zahnringes führen. Diese Aufweitung kann im Extremfall zu einer Zerstörung des Zahnringes führen. Auch dann, wenn der Zahnring im Übrigen intakt bleibt, kann diese Aufweitung dazu führen, dass die Dichtigkeit zwischen Berührungspunkten zwischen Zahnring und Zahnrad nicht mehr im gewünschten Maße gegeben ist. Wenn man nun durch das Dichtungselement mit der höheren Zugfestigkeit als der Zahnring dafür sorgt, dass diese Aufweitung oder Zerstörung unterbleibt oder die Aufweitung geringer gehalten werden kann, dann wird das Betriebsverhalten verbessert.preferably, the sealing element has a greater tensile strength on as the toothed ring. This gives the sealing element in addition to the task the sealing a second task. It does that Toothed ring more resilient, so you can use the hydraulic machine too can operate with higher hydraulic pressures. Hydraulic pressures acting inside the gear ring, So between the gear ring and the gear, would without Countermeasures lead to a widening of the toothed ring. This expansion can in extreme cases to destruction lead the toothed ring. Even if the ring gear incidentally remains intact, this dilation can lead to the tightness between points of contact between the toothed ring and gear no longer given the desired extent is. If you go through the sealing element with the higher Tensile strength than the toothed ring ensures that this Expansion or destruction is omitted or widening can be kept lower, then the performance is improved.

Vorzugsweise ist das Dichtungselement zumindest teilweise aus Stahl gebildet. Stahl ist einerseits für die Hydraulikflüssigkeit undurchlässig, weist andererseits aber auch eine relativ hohe Zugfestigkeit auf, so dass man durch die Verwendung von Stahl die gewünschten Eigenschaften mit geringen Kosten erhalten kann. Eine größere Menge Stahl ist nicht erforderlich.Preferably the sealing element is at least partially formed of steel. Steel is on the one hand for the hydraulic fluid impermeable, but on the other hand also has a relative high tensile strength on, so you through the use of steel get the desired properties at low cost can. A larger amount of steel is not required.

Vorzugsweise weist das Dichtungselement Kohlefasern, Glasfasern oder Kunststofffasern auf. Insbesondere können diese Fasern in eine Kunststoffmatrix eingebettet sein. Diese Fasern dienen hauptsächlich dazu, die Festigkeit des Dichtungselements gegen Kräfte zu erhöhen, die vom Inneren des Zahnringes aus wirken, beispielsweise Kräfte, die von hohen hydraulischen Drücken hervorgerufen werden.Preferably, the sealing element on carbon fibers, glass fibers or plastic fibers. In particular, these fibers may be embedded in a plastic matrix. These fibers are primarily used to increase the strength of the sealing element against forces coming from the inside of the Tooth ring from act, for example, forces caused by high hydraulic pressures.

Bevorzugterweise ist das Dichtungselement mit mehreren Lagen ausgebildet, die in Radialrichtung des Zahnrings aufeinander folgen. Man kann dann jede einzelne Lage beispielsweise etwas schwächer ausbilden, so dass sich die Gesamtbelastbarkeit des Dichtungselements im Hin blick auf Festigkeit und/oder Dichtigkeit erst durch die Kombination aller Lagen ergibt.preferably, the sealing element is formed with several layers, which in Radial direction of the toothed ring follow each other. You can then each one For example, to make a single situation somewhat weaker, so that the overall load capacity of the sealing element in Hin view on strength and / or tightness only by the combination of all Layers results.

Hierbei ist besonders bevorzugt, dass mindestens zwei Lagen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Man kann dann beispielsweise eine Lage auf eine gute Dichtigkeit hin ausbilden und eine andere Lage im Hinblick auf eine gute Festigkeit. Durch die Kombination zweier unterschiedlicher Lagen lassen sich dann im Dichtungselement auch unterschiedliche Eigenschaften vereinen.in this connection it is particularly preferred that at least two layers are different Have properties. You can then, for example, a location on to develop a good tightness and a different position with regard to on a good strength. By combining two different Layers can then be different in the sealing element Combine properties.

Vorzugsweise ist das Dichtungselement als geschlossener Ring ausgebildet. Ein geschlossener Ring hat zum Einen den Vorteil, dass er über seinen gesamten Umfang dicht ist. Zum anderen hat er den Vorteil, dass er Zugkräfte gut aufnehmen kann.Preferably the sealing element is designed as a closed ring. One closed ring on the one hand has the advantage that he over its entire circumference is tight. On the other hand, he has the advantage that he can absorb tensile forces well.

In einer zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung kann das Dichtungselement einen Wickel aufweisen. Der Wickel kann so ausgebildet sein, dass er einen geschlossenen Ring bildet, der durch eine Vielzahl von spiralförmig gelegten Lagen gebildet ist. Auch hierdurch lässt sich sowohl eine gute Dichtigkeit als auch eine hohe Festigkeit erreichen.In an additional or alternative embodiment the sealing element have a winding. The winding can do so be formed so that it forms a closed ring by a Variety of spirally laid layers is formed. This also allows both a good tightness as well as achieve high strength.

Vorzugsweise weist der Zahnring mehrere Abschnitte auf, die in Axialrichtung aneinander anliegen. Wenn man mit einem Abschnitt eine gewünschte Verdrängung nicht realisieren kann, dann ist es möglich, durch die Addition mehrerer Abschnitte die gewünschte Verdrängung zu erreichen.Preferably the toothed ring has several sections which are in the axial direction abut each other. If you want a section with a desired Repression can not realize, then it is possible by adding several sections the desired displacement to reach.

Hierbei ist bevorzugt, dass das Dichtungselement mindestens eine Stoßstelle zwischen zwei Abschnitten überlappt. Das Dichtungselement wird dann zusätzlich verwendet, um die Stoßstelle abzudichten. Darüber hinaus kann das Dichtungselement dann zu einer Ausrichtung der einzelnen Abschnitte relativ zueinander verwendet werden. Da die Abschnitte alle die gleiche Form haben müssen, ist es relativ einfach, sie vom Dichtungselement gemeinsam dicht umschließen zu lassen, so dass man lediglich noch dafür Sorge tragen muss, dass die winkelmäßige Ausrichtung stimmt. Die einzelnen Abschnitte können dann mit einem Klebstoff oder dergleichen zusammengefügt werden. Es ist auch möglich, die einzelnen Abschnitte unter Druck zusammenzupressen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn man für den Zahnring ein Sintermaterial verwendet.in this connection it is preferred that the sealing element at least one joint overlaps between two sections. The sealing element is then additionally used to the joint seal. In addition, the sealing element can then to an orientation of the individual sections relative to each other be used. Since the sections all have the same shape It is relatively easy to remove them from the sealing element to be sealed together so that you only still need to ensure that the angular Alignment is correct. The individual sections can then be joined together with an adhesive or the like. It is also possible to pressure the individual sections squeeze together, which is particularly beneficial if you used a sintered material for the toothed ring.

Vorzugsweise weisen die Abschnitte die gleiche axiale Länge auf. Man kann dann in gewissen Grenzen die Verdrängung von hydraulischen Maschinen einfach dadurch passend wählen, dass man modulartig mehrere Abschnitte zusammensetzt.Preferably the sections have the same axial length. you can then, within certain limits, the displacement of hydraulic Simply choose machines by fitting them in a modular way composed of several sections.

Vorzugsweise sind die Abschnitte durch mindestens einen Bolzen axial zusammengespannt. Ein derartiger Schraubbolzen kann die axiale Spannkraft problemlos aufbringen.Preferably the sections are axially clamped together by at least one bolt. Such a bolt, the axial clamping force easily muster.

Vorzugsweise sind die Abschnitte durch mehrere Bolzen zusammengespannt, wobei mindestens ein Bolzen durch eine Durchgangsöffnung geführt ist, die nur mit einem Teil ihrer Umfangswand Kontakt mit dem Bolzen hat. Mit anderen Worten ist die Durchgangsöffnung teilweise grö ßer als der Querschnitt des Bolzens. Man kann dann die Durchgangsöffnung nicht nur dazu nutzen, den Bolzen durch die Abschnitte zu führen. Die Durchgangsöffnung kann gleichzeitig als Kanal verwendet werden, durch den man Hydraulikflüssigkeit leitet, um beispielsweise bestimmte Steuerungsaufgaben zu erfüllen. Da man den Zahnring durch Sintern oder eine keramische Formgebung herstellt, ist es problemlos möglich, die Durchgangsöffnung mit nahezu beliebiger Kontur zu versehen.Preferably the sections are clamped together by a plurality of bolts, wherein at least one bolt passed through a through hole is that only with part of its peripheral wall contact with the bolt Has. In other words, the passage opening is partial greater than the cross-section of the bolt. One can then not only use the through hole to pass the bolt through to lead the sections. The passage opening can be used simultaneously as a channel through which you can hydraulic fluid For example, to fulfill certain control tasks. Because you have the toothed ring by sintering or ceramic shaping It is easily possible, the through hole to provide with almost any contour.

Vorzugsweise sind mehrere Bolzen vorgesehen, wobei bei n Bolzen der Teil des Umfangs 360°/n beträgt. Damit wird eine Oberbestimmung der Positionierung zwischen den Bolzen und den Abschnitten in Umfangsrichtung vermieden. Es ist auch möglich, den Teil des Umfangs der Durchgangsöffnung, der jeweils mit einem Bolzen Kontakt hat, auf zwei oder mehr Abschnitte aufzuteilen, wobei dann zwei Abschnitte in der Regel zu bevorzugen sind.Preferably are provided several bolts, wherein at n bolts of the part of Circumference is 360 ° / n. This is an upper determination the positioning between the bolts and the sections in the circumferential direction avoided. It is also possible to use the part of the scope of Through hole, each with a bolt contact has to divide into two or more sections, in which case two Sections are usually to be preferred.

Vorzugsweise weist der Zahnring mindestens einen Steuerkanal auf. Da der Zahnring als Sinterelement oder als keramisches Element oder aus einem anderen formbaren Material ausgebildet ist, hat man, wie bereits erwähnt, bei der Formgebung erhebliche Freiheiten, ohne dass die Genauigkeit bei der Fertigung leidet. Ein Steuerkanal kann für viele Zwecke verwendet werden, beispielsweise um einen hydraulischen Druck von einer Stirnseite des Zahnringes zur anderen weiter zu leiten.Preferably the toothed ring has at least one control channel. Because the toothed ring as a sintered element or as a ceramic element or from another formable material is formed, it has, as already mentioned, considerable freedom in shaping without sacrificing accuracy suffers during manufacturing. A control channel can be used for many purposes be used, for example, a hydraulic pressure of one end face of the toothed ring to the other on.

Auch ist von Vorteil, wenn ein Druckanschluss zwischen dem Zahnring und dem Dichtungselement mündet. Man kann auf diese Weise dafür sorgen, dass in radialer Richtung außerhalb und innerhalb des Zahnringes der gleiche hyd raulische Druck herrscht. Auch damit wird einer Aufweitung des Zahnringes entgegen gewirkt. Das Dichtungselement sorgt dafür, dass die Hydraulikflüssigkeit nicht nach außen abfließen kann.Also is advantageous if a pressure connection between the toothed ring and the sealing element opens. You can make that way that in the radial direction outside and inside the toothed ring the same hydraulic pressure prevails. Also, this is an expansion of the Tooth ring counteracted. The sealing element ensures that the hydraulic fluid is not going outside can drain away.

Vorzugsweise ist der Zahnring als Sinterelement oder als keramisches Element ausgebildet. Alternativ kann der Zahnring aus einem Leichtmetall, z. B. Aluminium, oder einem Kunststoff gebildet sein, beispielsweise durch Gießen.Preferably, the toothed ring is sintered or formed as a ceramic element. Alternatively, the toothed ring made of a light metal, for. As aluminum, or a plastic, for example by casting.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments described in conjunction with a drawing. Herein show:

1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Zahnsatzes einer hydraulischen Maschine, 1 a schematic perspective view of a set of teeth of a hydraulic machine,

2 einen Zahnring einer abgewandelten Ausführungsform einer hydraulischen Maschine, 2 a toothed ring of a modified embodiment of a hydraulic machine,

3 ein Dichtungselement, 3 a sealing element,

4 eine Einheit aus Zahnring und Dichtungselement der 2 und 3, 4 a unit of toothed ring and sealing element of 2 and 3 .

5 einen Ausschnitt aus einem Zahnring einer abgewandelten Ausführungsform mit Befestigungsbolzen und 5 a section of a toothed ring of a modified embodiment with fastening bolts and

6 einen weiter abgewandelten Ausschnitt eines Zahnringes mit einem Befestigungsbolzen. 6 a further modified section of a toothed ring with a fastening bolt.

1 zeigt wesentliche Bestandteile einer hydraulischen Maschine 1 mit einem außen verzahnten Zahnrad 2 und einem innen verzahnten Zahnring 3. Das Zahnrad 2 ist mit einer Drehmomentangriffsfläche 4 in Form eines Vielkeilprofils versehen. Dadurch kann das Zahnrad 2 angetrieben werden, wenn die hydraulische Maschine als Pumpe verwendet wird. Wenn die hydraulische Maschine 1 als Motor verwendet wird, dann kann das Zahnrad 2 über diese Drehmomentangriffsfläche 4 ein Drehmoment auf eine angeschlossene Welle übertragen. Das Zahnrad 2 rotiert und orbitiert im Betrieb gegenüber dem Zahnring 3. In der Regel hat der Zahnring 3 eine Anzahl von Zähnen 5, die die Anzahl der Zähne 6 des Zahnrades 2 um eins übersteigt. 1 shows essential components of a hydraulic machine 1 with an externally toothed gear 2 and an internally toothed ring gear 3 , The gear 2 is with a torque application surface 4 provided in the form of a splined profile. This can cause the gear 2 be driven when the hydraulic machine is used as a pump. When the hydraulic machine 1 used as a motor, then the gear can 2 about this torque application area 4 transmit torque to a connected shaft. The gear 2 rotates and orbits in operation against the toothed ring 3 , As a rule, the toothed ring has 3 a number of teeth 5 that the number of teeth 6 of the gear 2 exceeds one.

Weitere Elemente der hydraulischen Maschine 1, die zum Betrieb erforderlich sind, beispielsweise ein Steuerventil oder dergleichen, sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.Other elements of the hydraulic machine 1 , which are required for operation, for example, a control valve or the like, are not shown for reasons of clarity.

Die hydraulische Maschine 1 kann auch in einer hydraulischen Lenkung als Messmotor eingesetzt werden.The hydraulic machine 1 can also be used in a hydraulic steering as a measuring motor.

Der Zahnring 3 ist aus einem Sintermaterial oder aus Keramik gebildet. In beiden Fällen wird das Material des Zahnringes 3, das vor dem Herstellen des Zahnringes 3 in Pulverform vorliegt, in eine Pressform eingebracht. Die Pressform kann mit einer relativ hohen Genauigkeit hergestellt werden, so dass der Zahnring 3 nach dem Sintern oder nach dem thermischen Aushärten des keramischen Materials die gewünschte gleiche hohe Genauigkeit hat. Das gepresste Pulver wird thermisch behandelt, wobei sich beim Sintern oder beim Herstellen des keramischen Materials unterschiedliche Temperaturen notwendig sein können. Beim Sintern kann zusätzlich ein Pressdruck notwendig sein. Danach wird der fertige Zahnring 3 aus der Form entnommen und ist praktisch fertig. Eine Nachbearbeitung ist in vielen Fällen gar nicht mehr erforderlich.The toothed ring 3 is formed of a sintered material or ceramic. In both cases, the material of the toothed ring 3 That before the manufacture of the toothed ring 3 in powder form, introduced into a mold. The mold can be manufactured with a relatively high accuracy, so that the toothed ring 3 after sintering or after the thermal curing of the ceramic material has the desired same high accuracy. The pressed powder is thermally treated, whereby different temperatures may be necessary during sintering or during the production of the ceramic material. During sintering, an additional pressing pressure may be necessary. Thereafter, the finished toothed ring 3 taken out of the mold and is practically finished. Post-processing is in many cases no longer necessary.

Alternativ kann der Zahnring 3 aus Aluminium oder einem Kunststoff gebildet sein, beispielsweise durch Gießen.Alternatively, the toothed ring 3 be formed of aluminum or a plastic, for example by casting.

Allerdings sind Sintermaterialien und auch einige keramische Materialien sowie viele Kunststoffe gegenüber der Hydraulikflüssigkeit nicht vollkommen dicht. Wenn sich in den Drucktaschen, die zwischen dem Zahnring 3 und dem Zahnrad 2 gebildet sind, ein höherer hydraulischer Druck ausbildet, dann besteht die Gefahr, dass die hydraulische Flüssigkeit durch den Zahnring 3 hindurch nach Außen gelangt, was unerwünscht ist.However, sintered materials and also some ceramic materials as well as many plastics are not completely impermeable to the hydraulic fluid. If in the pressure pockets, between the toothed ring 3 and the gear 2 are formed, a higher hydraulic pressure is formed, then there is a risk that the hydraulic fluid through the toothed ring 3 passes through to the outside, which is undesirable.

Aus diesem Grunde verwendet man ein Dichtungselement 7, das den Zahnring 3 auf dem gesamten Umfang umgibt. Das Dichtungselement 7 ist hier als geschlossener Ring ausgebildet, der beispielsweise aus Stahl gebildet ist. Stahl ist dicht gegenüber Hydraulikflüssigkeit und hat darüber hinaus den Vorteil, dass er eine größere Zugfestigkeit aufweist als das Keramikmaterial oder Sintermaterial, aus dem der Zahnring 3 gebildet ist. Das Dichtungselement 7 übernimmt dann neben dem Abdichten auch noch die Aufgabe, die Festigkeit und damit die Belastbarkeit des Zahnringes 3 zu vergrößern.For this reason, one uses a sealing element 7 that the toothed ring 3 surrounds on the entire circumference. The sealing element 7 is here designed as a closed ring, which is formed for example of steel. Steel is tight against hydraulic fluid and, moreover, has the advantage of having greater tensile strength than the ceramic material or sintered material from which the toothed ring is made 3 is formed. The sealing element 7 then takes over the task of sealing, in addition to the sealing, the strength and thus the resilience of the toothed ring 3 to enlarge.

Alternativ oder zusätzlich kann das Dichtungselement auch durch Fasern verstärkt sein, beispielsweise Kohlefasern, Glasfasern oder Kunststofffasern, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Diese Fasern verlaufen dann vorzugsweise in Umfangsrichtung des Zahnringes 3. Man kann das Dichtungselement 7 auch aus mehreren Lagen bilden, wobei eine Lage beispielsweise flüssigkeitsdicht ist und eine andere Lage besonders zugfest ist. Mindestens zwei Lagen haben also unterschiedliche Eigenschaften.Alternatively or additionally, the sealing element can also be reinforced by fibers, for example carbon fibers, glass fibers or plastic fibers, which are embedded in a plastic matrix. These fibers then preferably run in the circumferential direction of the toothed ring 3 , You can the sealing element 7 also form of several layers, one layer, for example, is liquid-tight and another layer is particularly tensile strength. At least two layers have different properties.

Wenn man das Dichtungselement 7 aus Stahl oder einem anderen Metall bildet, dann kann es vorteilhaft sein, das Dichtungselement 7 als Ring auszubilden, der auf den Zahnring 3 aufgeschrumpft wird. In anderen Fällen kann es günstig sein, das Dichtungselement als Wickel auszubilden, also durch ein oder mehrere Lagen von Materialien, die spiralförmig um den Außenumfang des Zahnringes 3 gewickelt werden.If you have the sealing element 7 made of steel or other metal, then it may be advantageous, the sealing element 7 to form as a ring on the toothed ring 3 is shrunk. In other cases, it may be convenient to form the sealing element as a winding, that is, by one or more layers of materials that spiral around the outer circumference of the toothed ring 3 be wrapped.

Das Dichtungselement 7 sollte den Zahnring 3 möglichst dicht umschließen. Dies kann man dann für einen weiteren Effekt nutzen. Man kann den Zahnring nämlich durch mehrere Abschnitte bilden, die in Axialrichtung aufeinander gestapelt sind. Das Dichtungselement 7 überlappt dann mindestens eine Stoßstelle 8, die zwischen benachbarten Abschnitten 9, 10 des Zahnringes 3 ausgebildet sind. Da die Stoßstelle 8 vom Dichtungselement 7 abgedeckt ist, ist sie in 1 gestrichelt eingezeichnet.The sealing element 7 should the toothed ring 3 enclose as tightly as possible. This can then be used for another effect. Namely, the toothed ring can be formed by a plurality of sections which are stacked in the axial direction. The sealing element 7 then overlaps at least one joint 8th that is between adjacent sections 9 . 10 of the toothed ring 3 are formed. Because the joint 8th from the sealing element 7 is covered, she is in 1 dashed lines.

Die Abschnitte 9, 10 können dann durch nicht näher dargestellte Bolzen miteinander verbunden werden, die durch Durchgangsöffnungen 11 geführt sind. Die Bolzen können die Abschnitte 9, 10 axial gegeneinander verspannen.The sections 9 . 10 can then be connected together by bolts not shown, through through holes 11 are guided. The bolts can be the sections 9 . 10 axially braced against each other.

Die Abschnitte 9, 10 können alle die gleiche axiale Erstreckung aufweisen. Man kann dann eine hydraulische Maschine 1 modulartig aufbauen, wobei man in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Abschnitte 9, 10 eine gewünschte Verdrängung erhält.The sections 9 . 10 can all have the same axial extent. You can then use a hydraulic machine 1 build modular, depending on the number of sections used 9 . 10 receives a desired displacement.

Man kann die Abschnitte 9, 10 insbesondere dann, wenn sie aus einem Sintermaterial gebildet sind, in die Dichtung 7 einlegen und dann mit Druck gegeneinander pressen, so dass die Abschnitte auch miteinander versintert werden. Es ist auch möglich, die Abschnitte 9, 10 mit einem Klebstoff oder Ähnlichem zusammenzufügen oder bei Verwendung eines Kunststoffs miteinander zu verschweißen.You can see the sections 9 . 10 in particular when they are formed from a sintered material in the seal 7 Insert and then press against each other with pressure, so that the sections are also sintered together. It is also possible the sections 9 . 10 with an adhesive or the like or weld together using a plastic.

Die 2 bis 4 zeigen eine abgewandelte Ausgestaltung eines Zahnringes 3 mit Dichtungselement 7, bei der gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden sind.The 2 to 4 show a modified embodiment of a toothed ring 3 with sealing element 7 in which the same elements have been given the same reference number.

Eine erste Abwandlung besteht darin, dass die Durchgangsöffnungen 11 nun zum Umfang des Zahnringes 3 hin offen sind. Diese Durchgangsöffnungen 11 werden dann von der Dichtung 7 in Umfangsrichtung abgedeckt, wenn der Zahnring 3 und das Dichtungselement 7 zusammengesetzt worden sind. Dadurch ergibt sich eine Ausgestaltung, bei der die Durchgangsöffnungen 11 einen größeren Querschnitt haben als die Bolzen 12, wie dies aus 5 zu erkennen ist. Dies wird weiter unten näher besprochen werden.A first modification is that the through holes 11 now to the circumference of the toothed ring 3 are open. These passages 11 are then from the seal 7 covered in the circumferential direction when the toothed ring 3 and the sealing element 7 have been composed. This results in an embodiment in which the passage openings 11 have a larger cross-section than the bolts 12 like this 5 can be seen. This will be discussed further below.

Daneben weist der Zahnring 3 nach 2 bis 4 eine weitere Axialnut 13 an seinem Umfang auf, die durch das Dichtungselement 7 abgedeckt wird. Eine derartige Axialnut kann dann verwendet werden, um einen Kanal durch den Zahnring 3 zu bilden. Ein derartiger Kanal ist beispielsweise bei einer Ausgestaltung erforderlich, wie sie in DE 102 16 959 B3 oder DE 195 11 501 C2 offenbart ist.Next to it, the toothed ring 3 to 2 to 4 another axial groove 13 at its periphery, passing through the sealing element 7 is covered. Such an axial groove can then be used to form a channel through the toothed ring 3 to build. Such a channel is required, for example, in an embodiment as in DE 102 16 959 B3 or DE 195 11 501 C2 is disclosed.

Auch die Durchgangsöffnungen 11 können als Kanal verwendet werden, zumindest mit dem Teil des Querschnitts, der durch den Bolzen 12 nicht abgedeckt ist.Also the passage openings 11 can be used as a channel, at least with the part of the cross section passing through the bolt 12 is not covered.

Da man den Zahnring 3 aus einem Sintermaterial oder aus einem keramischen Material fertigt, ist man bei der Formgebung des Zahnringes 3 relativ frei. Man kann also die Durchgangsöffnungen 11 so ausbilden, dass der Zahnring 3 nur auf einem Teil des Umfangs des Bolzens 12 mit dem Bolzen 12 Kontakt hat. Dieser Teil ist in 5 mit "A" bezeichnet. Wenn man n Bolzen 12 verwendet, dann hat der Winkel A eine Größe A = 360°/n. In diesem Fall wird eine Überbestimmung in Umfangsrichtung zwischen den Bolzen 12 und dem Zahnring 3 vermieden. Der Zahnring 3, genauer gesagt seine Abschnitte 9, 10, können im Umfangsrichtung spannungsfrei montiert werden.Because you have the toothed ring 3 made of a sintered material or a ceramic material, one is in the shaping of the toothed ring 3 relatively free. So you can the through holes 11 so educate that the toothed ring 3 only on part of the circumference of the bolt 12 with the bolt 12 Contact has. This part is in 5 denoted by "A". If you n bolts 12 used, then the angle A has a size A = 360 ° / n. In this case, an over-determination in the circumferential direction between the bolts 12 and the toothed ring 3 avoided. The toothed ring 3 , more precisely its sections 9 . 10 , can be mounted stress-free in the circumferential direction.

6 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der der Bereich, in dem der Zahnring 3 Kontakt zum Bolzen 12 hat, auf zwei Teilbereiche unterteilt ist. In diesem Fall hat jeder Teilbereich D eine Größe D = 360°/(2n), wenn man n Bolzen verwendet. Auch in diesem Fall wird eine Überbestimmung vermieden. 6 shows a modified embodiment in which the area in which the toothed ring 3 Contact to the bolt 12 has, is divided into two parts. In this case, each portion D has a size D = 360 ° / (2n) when using n bolts. Also in this case over-determination is avoided.

In beiden Ausgestaltungen hat der Bolzen 12 in jeder Durchgangsöffnung die beschriebene Kontaktfläche, wobei diese Kontaktflächen in unterschiedlichen Drucköffnungen 11 so zueinander versetzt sind, dass sie in Summe einen Kreiszylinder ergeben.In both embodiments, the bolt has 12 in each passage opening, the described contact surface, wherein these contact surfaces in different pressure openings 11 are offset from each other so that they add up to a circular cylinder.

Über einen nur schematisch dargestellten Druckanschluss 14 kann man zwischen dem Zahnring 3 und dem Dichtungselement 7 einen Druck einstellen, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise kann man hier Pumpendruck oder Tankdruck oder einen Zwischendruck zwischen Pumpen- und Tankdruck einstellen.About a pressure port shown only schematically 14 you can between the toothed ring 3 and the sealing element 7 set a pressure if desired. For example, you can set here pump pressure or tank pressure or an intermediate pressure between pump and tank pressure.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 3506383 [0002]
- DE 10216959 B3 [0047]
DE 19511501 C2 [0047]

Claims

Hydraulic machine with an externally toothed toothed wheel and an internally toothed toothed ring, characterized in that the toothed ring ( 3 ) in the region of its outer periphery with a sealing element ( 7 ) is provided.

Machine according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 7 ) the toothed ring ( 3 ) surrounds.

Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing element ( 7 ) has a greater tensile strength than the toothed ring ( 3 ).

Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing element ( 7 ) is at least partially formed of steel.

Machine according to claim 3 or 4, characterized in that the sealing element ( 7 ) Comprises carbon fibers, glass fibers or plastic fibers.

Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing element ( 7 ) is formed with a plurality of layers, which in the radial direction of the toothed ring ( 3 ) follow each other.

Machine according to claim 6, characterized that at least two layers have different properties.

Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing element ( 7 ) is designed as a closed ring.

Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing element ( 7 ) has a winding.

Machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the toothed ring ( 3 ) several sections ( 9 . 10 ) which abut each other in the axial direction.

Machine according to claim 10, characterized in that the sealing element ( 7 ) at least one joint ( 8th ) between two sections ( 9 . 10 ) overlaps.

Machine according to claim 10 or 11, characterized in that the sections ( 9 . 10 ) have the same axial length.

Machine according to one of claims 10 to 12, characterized in that the sections ( 9 . 10 ) by at least one bolt ( 12 ) are axially clamped together.

Machine according to claim 13, characterized in that the sections ( 9 . 10 ) by several bolts ( 12 ) are clamped together, wherein at least one bolt ( 12 ) through a passage opening ( 11 ) is guided, which only with a part (A, B) of its peripheral wall contact with the bolt ( 12 ) Has.

Machine according to claim 14, characterized in that a plurality of bolts ( 12 ) are provided, wherein at n bolts the part (A, B) of the circumference is 360 ° / n.

Machine according to one of claims 1 to 15, characterized in that the toothed ring ( 3 ) at least one control channel ( 13 ) having.

Machine according to one of claims 1 to 16, characterized in that a pressure connection ( 14 ) between the toothed ring ( 3 ) and the sealing element ( 7 ) opens.

Machine according to one of claims 1 to 17, characterized in that the toothed ring ( 3 ) is formed of a sintered material or of a ceramic material.

Machine according to one of claims 1 to 17, characterized in that the toothed ring ( 3 ) is formed of a light metal or a plastic.