DE3909319A1 - Zahnradmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnradmotor und insbe­ sondere auf einen Zahnradmotor zum Antrieb eines Ventila­ tors, indem der Motor von einer Ölpumpe Hochdruck- Arbeits­ öl zu seinem Drehen empfängt.

Ein herkömmlicher Zahnradmotor dieser Art ist beispielswei­ se in der JP-Patent-OS Nr. 62 - 2 76 274 (1987) offenbart. Dieser Zahnradmotor umfaßt ein Gehäuse mit einem Ein- sowie Auslaßkanal für das Fluid (Öl), ein drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnetes Rad mit Innenverzahnung, ein inner­ halb des innenverzahnten Rades angeordnetes Rad mit Außenver­ zahnung, das zusammen mit dem innenverzahnten Rad im Gehäuse eine Arbeitskammer bildet, eine mit dem außenverzahnten Rad durch dessen Drehen als Einheit gedrehte Welle und ein die­ se Welle drehbar abstützendes Lager, wobei der Ein- und Auslaßkanal mit Öffnungen zur Arbeitskammer hin offen sind, eine Bremse mit dem innenverzannten Rad zur Anlage kommen kann und eine Elektromagnetspule zur Verlagerung des Brems­ schuhs vorhanden ist.

Da bei diesem Motor jedoch auf der Seite des Gehäuses eine Öffnung oder ein Kanal nicht ausgebildet ist und das außen­ sowie innenverzahnte Rad einem Druck zu dieser Gehäuseseite hin ausgesetzt sind, wird ein Freiraum zwischen einem Gehäu­ sedeckel und den beiden Zahnrädern groß, so daß die Leck­ oder Durchflußmenge des Fluids durch diesen Freiraum eben­ falls recht groß wird. Beide Zahnräder kommen durch den auf sie einwirkenden Druck mit der Wand auf der erwähnten Gehäu­ seseite in Anlage, so daß Öl nicht zwischen die Zahnräder und diese Gehäusewand fließt, wodurch dort ein Ölfilm schließ­ lich kaum oder nicht mehr vorhanden ist und das Gleitmoment der Räder sehr hoch wird. Ist dieses Gleitmoment oder der Gleitwiderstand größer als das vom Motor erzeugte Drehmo­ ment, so kann der Motor nicht mehr drehen, d.h., es tritt ein Blockierzustand auf.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Zahnrad­ motor zu schaffen, der von den oben geschilderten, dem Stand der Technik anhaftenden Nachteilen frei ist, der eine erhöh­ te Leistungsfähigkeit aufweist und bei dem das Auftreten einer Blockierung wegen eines Ölfilmmangels mit Sicherheit verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt ein Zahnradmotor gemäß der Erfindung ein Gehäuse mit einer Öffnung an seiner einen Stirnseite und mit einem zylindrischen Raum in diesem, einen die stirnseitige Öffnung des Gehäuses abschließenden Deckel, eine im Gehäuse sowie im Deckel drehbar gelagerte Welle, ein auf der Welle axial bewegbar angeordnetes, mit Bezug zur Welle in seiner Umfangsrichtung unbewegbares Rad mit einer Außenverzahnung, ein mit dem Außenumfang des außenver­ zahnten Rades in Anlage bzw. Eingriff befindliches Rad mit einer Innenverzahnung, das zusammen mit dem außenverzahnten Rad einen Arbeitsraum abgrenzt, einen im Deckel ausgebil­ deten, dem Arbeitsraum ein unter hohem Druck stehendes Fluid zuführenden Einlaßkanal, einen im Deckel ausgebildeten, vom Arbeitsraum Fluid abführenden Auslaßkanal sowie an einer Seitenfläche der beiden Zahnräder befindliche Hoch- und Nie­ derdrucköffnungen oder -kanäle, wobei ein Außenumfangsab­ schnitt des Hochdruckkanals auf der Seite des Gehäuses grö­ ßer ist als derjenige des Hochdruckkanals auf der Seite des Deckels.

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung stellt eine am Außenumfangsabschnitt des gehäuseseitigen Hochdruckka­ nals ausgebildete Ölnut über den Außenumfang des innenver­ zahnten Rades eine Verbindung zum deckelseitigen Hochdruck­ kanal her. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Teil von beiden Zahnrädern oder auch nur von einem dieser Zahn­ räder kleiner bemessen als der die Nabe dieser Räder oder dieses Rades bildende Teil.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung, aus der die Auf­ gabe und deren Lösung, weitere Ziele sowie die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes deutlich werden, erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Axialschnitt eines Zahnradmotors in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 1; Fig. 3 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung für eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie B-B in der Fig. 3; Fig. 5 eine zu Fig. 3 gleichartige Darstellung für eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie C-C in der Fig. 5.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Zahnradmotor mit einem Ge­ häuse 1 ausgestattet, in dem u.a. ein Raum für die Aufnahme der Zahnräder 6 sowie 7 ausgebildet und das von einem Deckel 2 verschlossen ist. Ein innenverzahntes Rad 7 von Ringform ist drehbar in den Innenumfang dieses Raumes im Gehäuse 1 eingesetzt, und mit diesem Zahnrad 7 ist ein in dieses einge­ fügtes Rad 6 mit Außenverzahnung in Anlage bzw. Eingriff. Das außenverzahnte Rad 6 sitzt mittels einer Keilnutverbin­ dung 9 auf einer Welle 3, die durch ein Kugellager 4 und eine Metallbüchse oder ein Nadellager 8 an ihren beiden En­ den drehbar im Gehäuse 1 bzw. im Deckel 2 gelagert ist. Das außenverzahnte Rad 6 ist auf der Welle 3 axial beweg­ bar, mit Bezug zur Welle 3 ist es jedoch undrehbar gehalten. Im Gehäuse 1 befindet sich eine Öldichtung 5, die mit dem Außenumfang der Welle 3 in Anlage ist, wodurch der Austritt von Arbeitsöl verhindert wird.

Der Deckel 2 ist mit einem Einlaßkanal 10 sowie einem Auslaß­ kanal 11 für das Fluid (Öl) versehen. Ein Hochdruckkanal 13 steht mit dem Einlaßkanal 10, ein Niederdruckkanal 15 steht mit dem Auslaßkanal 11 in Verbindung. Die Zahnräder 6 und 7 befinden sich in einem Arbeitsraum 16, dem Öl vom Einlaßkanal 10 über den Hochdruckkanal 13 zugeführt wird, das vom Arbeitsraum 16 über den Niederdruckkanal 15 zum Aus­ laßkanal 11 gelangt.

Durch die Zähne der beiden Zahnräder 6 und 7 werden im Ar­ beitsraum 16 mehrere Abteile gebildet, wobei bei einer Zufuhr von Öl über die Kanäle 10 und 13 zu den Abteilen des Arbeits­ raumes 16 durch den Druckunterschied zwischen dem Ein- so­ wie Auslaßkanal 10 und 11 durch das den Arbeitsraum 16 durch­ strömende Öl die beiden Zahnräder 6 und 7 gedreht werden, wobei das außenverzahnte Rad 6 als Einheit mit der am einen Ende aus dem Gehäuse 1 ragenden Welle 3, die auf dieser Sei­ te mit einem zu treibenden Teil verbunden ist, dreht.

Das innenverzahnte Rad 7 ist über einen geeignet bemesse­ nen Zwischenraum jeweils mit seinerAußenumfangsfläche 7 a der Innenumfangsfläche 1 a des Gehäuses 1, mit seiner ersten Seitenfläche 7 b einer Seitenfläche 1 b des Gehäuses 1 und mit seiner zweiten Seitenfläche 7 c einer Seitenfläche 2 a des Deckels 2 benachbart angeordnet. Das vom Einlaßkanal 10 und Hochdruckkanal 13 im Deckel 2 kommende Hochdrucköl gelangt in einen Freiraum 19 a zwischen der Seitenfläche 7 c des innenverzahnten Rades 7 sowie der Seitenfläche 2 a des Deckels 2 und in einen Freiraum 19 b zwischen einer Seiten­ fläche 6 a des außenverzahnten Rades 6 sowie der Seitenflä­ che 2 a des Deckels 2. Dann gelangt das Öl in einen Freiraum 18 a zwischen der Seitenfläche 7 b des innenverzahnten Rades 7 und der Seitenfläche 1 b des Gehäuses 1 sowie in einen Freiraum 18 b zwischen der Seitenfläche 6 b des außenverzahn­ ten Rades 6 und der Seitenfläche 1 b des Gehäuses 1. Auf die­ se Weise kann ein angemessener Ölfilm gebildet werden.

Da den Zahnrädern 7 und 6 der Einlaßkanal 10 zugeordnet ist, werden, wenn das Hochdrucköl zu diesen beiden Zahnrädern fließt, beide Zahnräder 6 und 7 zum Gehäuse 1 hin gepreßt, wodurch die Freiräume 18 a und 18 b verengt werden, während die Freiräume 19 a und 19 b größer werden. Der Hochdruck-Ver­ bindungskanal 12 wird erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sein Außenumfang 12 a größer bemessen wird als der Außenum­ fang des im Deckel 2 befindlichen Hochdruckkanals 13. Als Ergebnis dessen wird das innverzahnte Rad 7 durch den Öl­ druck auf der Seite des Hochdruck-Verbindungskanals 12 zum Deckel 2 hin gedrückt, so daß ein geeigneter Zwischenraum mit einer Ölfüllung aufrechterhalten wird und das Drehen des Motors einwandfrei gesichert ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei eine Ölnut 20 vorgesehen ist, die sich vom Hochdruck-Verbindungskanal 12 im Gehäuse 1 längs dessen Innenumfangsfläche 1 a erstreckt und mit dem Hochdruckkanal 13 im Deckel 2 in Verbindung steht. Insofern kann Öl einwand­ frei und sicher dem Freiraum 18 a zwischen dem innenverzahn­ ten Rad 7 sowie dem Gehäuse 1, dem Freiraum 17 zwischen der Außenumfangsfläche 7 a des verzahnten Rades 7 sowie der Innenumfangsfläche 1 a des Gehäuses 1 und dem Freiraum 19 a zwischen dem innenverzahnten Rad 7 sowie dem Deckel 2 zuge­ führt werden, womit ein geeigneter Ölfilm vorhanden und ein störungsfreies Drehen des Motors gewährleistet ist.

Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten dritten Ausführungs­ form gemäß der Erfindung sind in wenigstens einem der beiden Zahnräder 6 und 7 - im Beispiel in beiden Zahnrädern - Kehlen ausgearbeitet, so daß zurückgesetzte Seitenflächenteile 6 a′ sowie 7 a′ entstehen und die Zahnräder 6, 7 an diesen Stellen im Querschnitt gegenüber dem Querschnitt an der Nabe der Zahnräder etwas vermindert sind. Dadurch wird ein störungs­ freier Betrieb des Motors ohne eine Berührung der Zahnräder mit der Seitenfläche 1 b des Gehäuses 1 bzw. der Seitenflä­ che 2 a des Deckels 2 selbst dann erreicht, wenn die Zahnrä­ der 6 bzw. 7 auf Grund einer Ungleichheit im Öldruck eine Kipplage mit Bezug zu der zu ihrer Drehachse rechtwinkligen lotrechten Ebene annehmen sollten.

Bei allen drei Ausführungsformen werden zwischen dem innen­ verzahnten Rad 7, dem außenverzahnten Rad 6, dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 immer angemessene ausreichende Freiräume 17, 18 a, 18 b, 19 a und 19 b aufrechterhalten, so daß die Leck­ menge an Hochdrucköl vom Hochdruckkanal 13 zum Niederdruck­ kanal 15 hin gering ist. Ferner werden die beiden Zahnräder 6 und 7 in einem schwimmenden, gleitenden Zustand zur Bildung des Ölfilms betrieben, so daß der Drehmomentverlust des Mo­ tors herabgesetzt und sein Wirkungsgrad gesteigert werden kann.

Ein erfindungsgemäßer Zahnradmotor umfaßt - kurz ausge­ drückt - ein Gehäuse mit einer Öffnung an dessen einer Stirn­ seite, in dem ein zylindrischer Freiraum für die Aufnahme von Zahnrädern ausgebildet ist. Die Öffnung ist von einem Deckel verschlossen. Eine Welle ist im Gehäuse sowie Deckel drehbar gelagert. Auf der Welle ist ein Rad mit einer Außen­ verzahnung axial bewegbar, jedoch mit Bezug zur Welle undreh­ bar gehalten, das als Einheit mit der Welle dreht. Mit dem außenverzahnten Rad ist ein Rad mit Innenverzahnung in Anla­ ge und Eingriff, wobei beide Zahnräder zusammen einen Ar­ beitsraum bilden. Im Deckel sind ein Einlaßkanal zur Zufuhr von Hochdrucköl zum Arbeitsraum und ein Auslaßkanal zur Ab­ leitung von Niederdrucköl vom Arbeitsraum ausgebildet. Be­ nachbart zu den beiden Stirnflächen der Zahnräder sind Hoch­ bzw. Niederdruckkanäle vorhanden, wobei der Hochdruckkanal auf der Seite des Gehäuses einen größeren Außenumfang hat als der Hochdruckkanal auf der Seite des Deckels.

Die Erfindung wurde wörtlich und bildlich anhand spezieller Ausführungsformen erläutert. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auf diese Ausführungsformen keineswegs begrenzt ist, daß vielmehr dem Fachmann bei Kenntnis der offenbarten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (3)

1. Zahnradmotor mit einem eine Öffnung an seiner einen Stirn­ seite und einen darin ausgebildeten Freiraum aufweisenden Gehäuse (1), mit einem die Gehäuseöffnung abschließenden Deckel (2) und mit einer im Gehäuse sowie im Deckel dreh­ bar gelagerten Welle (3), dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (3) ein Rad (6) mit einer Außenverzahnung axial bewegbar sowie mit Bezug zur Welle undrehbar ge­ halten ist und mit der Welle als Einheit dreht, daß mit dem Rad (6) mit Außenverzahnung ein Rad (7) mit Innenver­ zahnung in Eingriff ist, das zusammen mit dem außenverzahn­ ten Rad (6) einen Arbeitsraum (16) bildet, daß im Deckel (2) ein Einlaßkanal (10) zur Zufuhr von Hochdruckfluid zum Arbeitsraum (16) sowie ein Auslaßkanal (11) zur Ableitung des Fluids vom Arbeitsraum (16) ausgebildet sind und daß an den Seitenflächen beider Zahnräder (6, 7) jeweils Hoch- und Niederdruckkanäle (13, 12, 15) vorhanden sind, wobei der Außenumfangsteil (12 a) des Hochdruckka­ nals (12) auf der Seite des Gehäuses (1) größer ist als derjenige des Hochdruckkanals (13) auf der Seite des Deckels (2).

2. Zahnradmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ölnut (20), die den Außenumfangsteil des Hochdruckkanals (12) auf der Seite des Gehäuses (1) mit dem Hochdruckkanal (13) auf der Seite des Deckels (2) über eine Außenumfangs­ fläche (7 a) des innenverzahnten Rades (7) verbindet.

3. Zahnradmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Querschnittsbereich von wenigstens einem der beiden Zahnräder (6, 7) kleiner ist als der axiale Quer­ schnittsbereich am Nabenteil der beiden Zahnräder.