DE19523533C2

DE19523533C2 - Suction-controlled internal gear pump

Info

Publication number: DE19523533C2
Application number: DE1995123533
Authority: DE
Inventors: Siegfried A Dipl Ing Eisenmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2015-06-29
Also published as: DE19523533A1; AR004173A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Innenzahnradpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung.The present invention relates to an internal gear pump in the preamble of claim 1 designated genus.

Derartige Pumpen sind z. B. aus der DE 39 33 978 A1 bekannt. Der Antrieb erfolgt in der Regel durch die das Ritzel tragende Wel le. Das Liefersoll solcher Pumpen, z. B. der Schmierpumpe eines Kfz-Motors, ist nur im unteren Teil des Betriebsbereiches etwa der Drehzahl proportional. Im oberen Drehzahlbereich steigt der Schmiermittel- bzw. Arbeitsflüssigkeitsbedarf weitaus geringer als die Drehzahl des Motors. Damit wird eine Saugregelung der Pumpe notwendig.Such pumps are e.g. B. known from DE 39 33 978 A1. Of the As a rule, it is driven by the shaft carrying the pinion le. The delivery target of such pumps, e.g. B. the lubrication pump one Motor vehicle engine is only in the lower part of the operating range proportional to the speed. The increases in the upper speed range Lubricant and working fluid requirements are much lower than the speed of the engine. So that a suction control Pump necessary.

Nachteilig bei einer solchen Saugregelung ist die auftretende Kavitation. Der durch die Erhöhung der Drehzahl zu erwartende lineare Druckanstieg kann im Druckbereich solcher Pumpen nicht gehalten werden, vielmehr steigt der Druck ab einer bestimmten Drehzahl nicht linear mit geringerer Steigung an. Beim Unter schreiten der vollen geometrischen Fördermenge im Arbeitsbe reich über dem Proportionalitätsbereich tritt Kavitation auf, die zu Implosionen der gasförmigen Bestandteile der Zelleninhalte führt, so daß unerwünschte Geräusche und Schädigungen der Zellenwände die Folge sind. Des weiteren weisen solche Pumpen in höheren Drehzahlbereichen verhältnismäßig geringe Wirkungs grade auf.The disadvantage of such a suction control is that which occurs Cavitation. The one to be expected by increasing the speed linear pressure rise cannot in the pressure range of such pumps are held, rather the pressure increases from a certain one Speed not linear with a lower gradient. In the sub the full geometric delivery rate in the working area cavitation occurs well above the proportionality range, which leads to implosions of the gaseous components of the cell contents, so that undesirable noises and damage to the cell walls are the result. Furthermore such pumps have relatively low effectiveness in higher speed ranges straight up.

Die US 3,272,128 beschreibt eine reversible hydraulische Pumpe mit variierbarem Volumen vom Innen-Außen-Zahnradtyp. Die Steuerung der Volumenströme bei dieser Pumpe ist von außen über ein Steuerwelle vorzunehmen. Die Pumpe weist zwei Ebenen mit Nieren- und Zufuhrkanälen auf, nämlich oberhalb und unterhalb des Ritzels. Sie ist für zwei Drehrichtungen einsetzbar und konzipiert.US 3,272,128 describes a reversible hydraulic pump with a variable Volume of the inside-outside gear type. The control of the volume flows in this Pump is to be carried out from the outside via a control shaft. The pump has two levels with kidney and supply channels, namely above and below the pinion. she can be used and designed for two directions of rotation.

Eine solche Pumpe ist bezüglich der Volumenströme nicht selbstregelnd und löst ebenfalls nicht die oben angesprochenen Probleme bezüglich der Kavitation und des Wirkungsgrades.Such a pump is not self-regulating and solves for the volume flows also does not address the cavitation and Efficiency.

Obiges gilt auch für die in der DE 29 33 493 A1 beschriebene Zahnradpumpe mit einer Bypass-Kanalführung, insbesondere was die Selbststeuerung betrifft.The above also applies to the gear pump described in DE 29 33 493 A1 with a Bypass channel routing, especially with regard to self-control.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Innenzahnradpumpe zur Verfügung zu stellen, welche die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik nicht mehr auf weist. Insbesondere soll eine Innenzahnradpumpe mit minimaler Kavitation und hohem Wirkungsgrad bereitgestellt werden, die eine Selbststeuerung die Volumenströme ver wirklicht.It is the object of the present invention to provide an internal gear pump to make, which no longer the disadvantages of the prior art mentioned above points. In particular, an internal gear pump with minimal cavitation and high Efficiency can be provided that ver the volume flows a self-control really.

Diese Aufgabe wird durch eine Innenzahnradpumpe gelöst, die gemäß dem kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 ausgestaltet ist.This task is solved by an internal gear pump, which mark according to the the part of claim 1 is designed.

Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche beschrieben.Preferred embodiments are described by the subclaims.

Der entscheidende Vorteil dieser neuen Innenzahnradpumpe liegt darin, daß durch die geregelte Zuführung von Arbeitsflüssigkeit aus der Auslaßmündung in eine Einlaßmündung und die gleichzeitige Unterbrechung der Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal in diese Einlaßmündung eine Förderzelle, in welcher bei steigender Drehzahl Druck abfall und damit Kavitation auftreten würde, auf den höheren Auslaßdruck gebracht wird. Hierdurch wird Kavitation in dieser Förderzelle vermieden. Weiterhin entsteht ein großer Vorteil dadurch, daß, weil kein Hohlraum, d. h. kein Unterdruck in die ser Förderzelle entsteht, sondern diese mit Druck beaufschlagt wird, dieser Druck ein positives Drehmoment am Ritzel erzeugt. Diese unter dem höheren Druck stehende Förderzelle arbeitet somit wie ein Hydromotor, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.The decisive advantage of this new internal gear pump is that regulated supply of working fluid from the outlet mouth into an inlet mouth and the simultaneous interruption of the supply of working fluid from the inlet duct in this inlet mouth, a delivery cell, in which pressure increases with increasing speed waste and thus cavitation would occur on the higher Outlet pressure is brought. This will cause cavitation in this Delivery cell avoided. There is also a great advantage in that because no cavity, i.e. H. no negative pressure in the This conveyor cell is created, but pressurized it this pressure generates a positive torque on the pinion. This feed cell, which is under higher pressure, is working thus like a hydraulic motor, which makes it very efficient can be reached.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbindet die im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannte Einrichtung bei stei gendem Druck im Druckbereich nacheinander die an diesen angren zenden Einlaßmündungen mit dem Druckbereich. Hierdurch wird bei steigender Drehzahl gewährleistet, daß jeweils diejenige För derzelle, in der Druckabfall und damit Kavitation auftreten könnte, rechtzeitig mit Druck beaufschlagt wird, so daß Geräuschentwicklung und Schäden vermieden werden können.According to a preferred embodiment which connects in the kenn drawing part of claim 1 called device at stei pressure in the pressure area one after the other orifice with the pressure area. This will help increasing speed ensures that that För cell in which pressure drop and thus cavitation occur could be pressurized in time so that Noise and damage can be avoided.

Vorteilhafterweise weist die Einrichtung, die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 beschrieben ist, einen mit der Auslaßmündung verbundenen Übertrittskanal auf, der über eine Ventilvorrichtung in mindestens einen Zufuhrkanal mündet, wel cher wiederum mit einer Einlaßmündung in Verbindung steht. Die Ventilvorrichtung kann damit die geregelte Zufuhr der Arbeits flüssigkeit aus der Auslaßmündung, also dem Druckbereich, in die Einlaßmündung steuern und gleichzeitig die Zufuhr von Ar beitsflüssigkeit aus dem Einlaßkanal in diese Einlaßmündung zunächst drosseln und später unterbrechen. Hierzu weist eine solche Ventilvorrichtung vorzugsweise einen Ventilkolben auf, der mittels einer im Gehäuse abgestützen Feder gegen den Druck der Arbeitsflüssigkeit im Übertrittskanal angestellt gelagert ist und mittels eines Kopfabsatzes den Zugang der Arbeitsflüs sigkeit in die Zufuhrkanäle sperrt oder freigibt. Die Feder bietet, bei unterschiedlicher Auswahl ihrer Steifigkeit, eine Möglichkeit zur Steuerung des Betriebsverhaltens der Ventilvor richtung, während der Kopfabsatz des Ventilkolbens so ausgebil det sein kann, daß die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit entgegen der Federkraft gegen eine seiner Oberflächen drückt, während er mit seinen Seitenflächen die Zufuhrkanäle für die Arbeitsflüssigkeit je nach Stellung des Ventilkolbens sperrt oder freigibt.Advantageously, the device that characterize the part of claim 1 is described, one with the The outlet port is connected to the transition channel, which has a Valve device opens into at least one supply channel, wel cher in turn is connected to an inlet mouth. The Valve device can thus regulate the supply of work liquid from the outlet mouth, i.e. the pressure area, in control the inlet mouth and at the same time the supply of Ar liquid from the inlet channel into this inlet mouth first throttle and later interrupt. To this end, a such valve device preferably has a valve piston, against the pressure by means of a spring supported in the housing of the working fluid stored in the transfer channel is and by means of a head heel access to the work flow locks or releases liquid into the feed channels. The feather offers a different choice of stiffness Possibility to control the operating behavior of the valve direction, while the head of the valve piston is so trained Det can be that the pressurized working fluid presses against one of its surfaces against the spring force, while with its side surfaces it feed channels for the Working fluid locks depending on the position of the valve piston or releases.

Der Ventilkolben kann im drucklosen Zustand des Übertrittska nals bzw. bis zu einem vorbestimmten Druck in diesem gegen die Kraft der Feder durch einen Anschlag am Gehäuse in einer Stel lung gehalten werden, wo keine Arbeitsflüssigkeit aus dem Über trittskanal in einen Zufuhrkanal fließt. Dieser Zustand ent spricht der Ausgangsstellung der Ventileinrichtung bei geringer Drehzahl oder beim Stillstand der Pumpe. Der entgegengesetzte Anschlagpunkt des Ventilkolbens kann dadurch festgelegt werden, daß der Ventilkolben in der Stellung, wo Arbeitsflüssigkeit aus dem Übertrittskanal in alle Zufuhrkanäle einfließt, in seiner Bewegung gegen die Richtung der Federkraft angehalten wird, weil die Feder blockiert wird.The valve piston can be in the depressurized state of the transfer valve nals or up to a predetermined pressure in this against the Force of the spring by a stop on the housing in one position be kept where no working fluid from the over entry channel flows into a supply channel. This state ent speaks the initial position of the valve device at lower Speed or when the pump is at a standstill. The opposite The attachment point of the valve piston can be determined by that the valve piston is in the position where working fluid is out the transfer channel flows into all feed channels, in his Movement against the direction of the spring force is stopped, because the spring is blocked.

Die Einlaßmündung für die nicht mit dem Übertrittskanal zu verbindenden Förderzellen ist bevorzugt in ihrer Größe auf etwa den Bereich beschränkt, in dem sich diese Förderzellen erstrecken. Hierdurch wird sichergestellt, daß diejenigen Förderzel len, die mit steigender Drehzahl mit Druck aus dem Hochdruck raum beaufschlagt werden sollen, völlig vom Saugraum abge schnitten werden können. Demgegenüber kann sich die Auslaßmün dung etwa über den gesamten Bereich der Förderzellen erstrek ken, welche in Förderrichtung stromabwärts von den Förderzellen liegen, die mit dem Übertrittskanal verbunden werden können. Diese Ausbildung der Auslaßmündung ist deshalb geeignet, weil die mit ihr in Verbindung stehenden Förderzellen praktisch während des gesamten Betriebs unter Hochdruck stehen.The inlet mouth for those not connected to the transfer duct connecting conveyor cells is preferably about in size limits the area in which these production cells extend. This ensures that those Förderzel len, with increasing speed with pressure from the high pressure space to be acted upon, completely removed from the suction space can be cut. In contrast, the outlet port approximately over the entire area of the production cells ken, which is downstream of the conveyor cells lie, which can be connected to the transition channel. This design of the outlet mouth is suitable because the related promotional cells practical be under high pressure during the entire operation.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das dem Kopfabsatz abgewandte Ende des Ventilkolbens zusammen mit dem Gehäuse eine Federkammer, die zur Dämpfung der Kolbenbewegung mit Arbeits flüssigkeit gefüllt ist und über eine Bohrung in Flüssigkeits verbindung mit der Arbeitsflüssigkeit im Einlaßkanal steht. In a preferred embodiment, this forms the head heel opposite end of the valve piston together with the housing one Spring chamber working to dampen the piston movement liquid is filled and through a hole in liquid is connected to the working fluid in the inlet duct.

Die Ventilvorrichtung wirkt vorteilhafterweise gleichzeitig als Sicherheitsventil in Form eines Bypass-Ventils. Wenn bei Höchst druck im Druckbereich der Kopfabsatz den letzten Zufuhrkanal soweit überschritten hat, daß unter entstandender Dekompression eine Kurzschlußströmung der Arbeitsflüssigkeit vom Druckbereich in den Einlaßkanal auftritt, geht die Feder deshalb erst dann auf Block, wenn ein ausreichender Abströmquerschnitt geschaffen ist.The valve device advantageously acts simultaneously as Safety valve in the form of a bypass valve. If at Höchst print the last feed channel in the print area of the head heel has exceeded so far that under decompression a short circuit flow of the working fluid from the pressure area therefore occurs only in the inlet channel, the spring then goes on block if a sufficient discharge cross-section is created is.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie genden Erfindung weist das Ritzel der Innenzahnradpumpe zwei Zähne weniger auf als der Zahnring, und an der Stelle des Au ßereingriffkommens der Zähne ist ein mondsichelförmiges gehäu sefestes Füllstück vorgesehen. Hierbei sollten die Zähne des Zahnrings ausreichend spitz ausgeführt sein, so daß im Saugbe reich die Förderzellen über den Zahneingriff gegeneinander abgedichtet sind.In a further advantageous embodiment of the The invention has the pinion of the internal gear pump two Teeth less than the gear ring, and in the place of Au The engagement of the teeth is a crescent-shaped skin fixed filler provided. The teeth of the Toothed ring be made sufficiently pointed, so that in the Saugbe reach the conveyor cells against each other via the tooth mesh are sealed.

Ferner kann die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe dadurch gekennzeichnet sein, daß der Kopfabsatz des Ventilkolbens aus einer Absatzbasis und einer längs an diese anschließenden Ab satzfahne mit gleichem Außendurchmesser besteht, wobei die Führung und die Dichtfunktion des Ventilkolbens in der Gehäuse bohrung an den Gehäuseabsätzen an den Außenflächen der Absatz basis und der Absatzfahne stattfinden.Furthermore, the internal gear pump according to the invention can thereby be characterized in that the head of the valve piston a sales base and a lengthways adjoining this set flag with the same outer diameter, the Guide and the sealing function of the valve piston in the housing bore on the housing heels on the outer surfaces of the heel base and the sales flag.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the accompanying Drawings described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen In nenzahnradpumpe, bei der die Stellung der Ventilein richtung im Anlaufzustand der Pumpe wiedergegeben ist; Fig. 1 is a cross-sectional view of a gear pump according to the invention, in which the position of the Ventilein direction is shown in the start-up state of the pump;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innen zahnradpumpe in einem Zustand mit gegenüber der Fig. 1 erhöhter Drehzahl; Fig. 2 is a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention in a state with increased speed compared to Figure 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innen zahnradpumpe, wobei die Drehzahl soweit angestiegen ist, daß die Ventileinrichtung bereits eine von der Zufuhr durch ihre Einlaßmündung abgetrennte Förder zelle zur Druckbeaufschlagung vom Druckbereich her freigibt; Fig. 3 is a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention, the speed has risen so far that the valve device already releases a feed cell separated from the feed through its inlet mouth for pressurizing from the pressure area;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Innen zahnradpumpe, bei der die Ventilvorrichtung eine Stellung eingenommen hat, in welcher alle Einlaßmün dungen und Zufuhrkanäle die mit ihnen verbundenen Förderzellen mit unter Hochdruck stehender Arbeits flüssigkeit versorgen; und Fig. 4 is a cross-sectional view of the internal gear pump according to the invention, in which the valve device has assumed a position in which all inlet openings and supply channels supply the feed cells connected to them with high-pressure working liquid; and

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe, wobei das Ritzel zwei Zähne weni ger aufweist als der Zahnring und an der Stelle des Außereingriffkommens der Zähne ein mondsichelförmi ges, gehäusefestes Füllstück vorgesehen ist. Fig. 5 shows a further embodiment of the internal gear pump according to the invention, wherein the pinion has two teeth less geri than the toothed ring and at the point of disengagement of the teeth a crescent-shaped, housing-fixed filler is provided.

In der Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe dargestellt. Die Pumpe weist ein Gehäuse 1 auf, das eine Zahnradkammer 6 mit einem Zahnring 2 umschließt. Mit dem Zahnring 2 kämmt ein Rit zel 3, welches einen Zahn weniger aufweist als der Zahnring 2. Das Ritzel 3 bildet mit dem Zahnring 2 aufeinanderfolgende gegeneinander durch den Zahneingriff abdichtende Förderzellen 10, 11, 12, 13, 14, 15 und 16. Ein Einlaßkanal 4 mündet in einer als Einlaßniere ausgebildeten Einlaßmündung 7, die ge strichelt dargestellt ist. Weiterhin ist der Einlaßkanal 4 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung über eine Gehäusebohrung 17 mit Gehäuseabsätzen 17a, 17b, 17c und 17d mit den Zufuhrkanälen 22a, 22b und 22c verbunden, die in die Einlaßmündungen 8a, 8b und 8c auslaufen. In Fig. 1 a cross-sectional view of an execution form is shown an internal gear pump according to the invention. The pump has a housing 1 which encloses a gear chamber 6 with a toothed ring 2 . With the toothed ring 2 meshes a Rit zel 3 , which has one tooth less than the toothed ring 2nd The pinion 3 forms with the toothed ring 2 successive feed cells 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 and 16 that seal against one another by the tooth engagement. An inlet channel 4 opens into an inlet mouth 7 formed as an inlet kidney, which is shown in dashed lines. Furthermore, the inlet channel 4 in the position shown in FIG. 1 is connected via a housing bore 17 with housing shoulders 17 a, 17 b, 17 c and 17 d to the supply channels 22 a, 22 b and 22 c, which into the inlet openings 8 a, 8 b and 8 c expire.

Auf der Auslaßseite weist das Gehäuse einen Auslaßkanal 5 auf, der mit der in der Zahnradkammer 6 angeordneten Auslaßniere 9, die ebenfalls gestrichelt dargestellt ist, verbunden ist. Wei ter ist die Auslaßniere 9 auf ihrer der Auslaßmündung 5 abge wandten Seite mit einem Übertrittskanal 20 verbunden, welche an der dem Einlaßkanal 4 gegenüberliegenden Seite der Gehäuseboh rung 17 beim Gehäuseabsatz 17a in diese einmündet. Am unteren Teil des Gehäuses 1 ist eine Ventileinrichtung vorgesehen. Ein Ventilkolben 21 befindet sich in dieser Stellung der Ventil einrichtung in der Gehäusebohrung 17, wobei ein Kopfabsatz 24 dieses Ventilkolbens 21 mit seinem vorderen Stirnende im Über trittskanal 20 gegen das Gehäuse anschlägt und mit seinen Sei tenflächen die Gehäusebohrung 17 am Gehäuseabsatz 17a gegen die Flüssigkeit in dem Übertrittskanal 20 abdichtet. An seinem hinteren Ende ist der Ventilkolben 21 mit seinem hinteren Ab satz 29 in einer Federkammer 25 geführt, in welcher in eine Feder 23 in Richtung des Anschlagpunkts am Gehäuse (in Links richtung in Fig. 1) gegen den Druck im Übertrittskanal 20 bzw. gegen den Anschlag des Kopfabsatzes 24 am Gehäuse 1 anstellt. Die Federkammer ist an ihrem rechten Ende mit einer nicht be zeichneten Verschlußschraube dicht verschlossen. Eine Bohrung 26 im Ventilkolben 21 verbindet dessen Umgebung mit der mit Arbeitsflüssigkeit gefüllten Federkammer 25, wodurch eine Dämp fungswirkung eintritt.On the outlet side, the housing has an outlet 5 which is connected to the gear chamber disposed in the outlet kidney 6 9, which is also shown in dashed lines. Wei ter is the outlet kidney 9 on its side facing the outlet mouth 5 abge connected to a transition channel 20 , which tion on the opposite side of the inlet channel 4 side of the housing bore 17 at the housing shoulder 17 a opens into this. A valve device is provided on the lower part of the housing 1 . A valve piston 21 is in this position of the valve device in the housing bore 17 , a shoulder 24 of this valve piston 21 strikes with its front end in the passage channel 20 against the housing and with its side surfaces, the housing bore 17 on the housing shoulder 17 a against the liquid seals in the transfer channel 20 . At its rear end, the valve piston 21 is guided with its rear set 29 in a spring chamber 25 , in which in a spring 23 in the direction of the attachment point on the housing (in the left direction in Fig. 1) against the pressure in the transfer channel 20 or against stops the head paragraph 24 on the housing 1 . The spring chamber is tightly closed at its right end with a locking screw not shown. A bore 26 in the valve piston 21 connects its surroundings with the spring chamber 25 filled with working fluid, whereby a damping effect occurs.

Ausgehend von dieser alle Bauteile bezeichnenden Fig. 1 wird nunmehr die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Innenzahnrad pumpe mit Hilfe der weiteren Figuren beschrieben. Gleiche Bau teile sind in allen Figuren mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. In den Fig. 2 bis 5 werden allerdings der besseren Übersichtlichkeit halber nicht mehr sämtliche, sondern nur die relevanten Bauteile bezeichnet.Starting from this Fig. 1 designating all components, the operation of the internal gear pump according to the invention will now be described with the help of the other figures. The same construction parts are provided with corresponding reference numerals in all figures. In FIGS. 2 to 5, however, the clarity sake be no longer refers to all, but only the relevant components.

Im in Fig. 1 dargestellten Zustand wird das Ritzel 3 in der durch den Pfeil n angezeigten Richtung gedreht. Flüssigkeit wird über den Einlaßkanal 4 angesaugt und einerseits über die Einlaßniere 7 den Förderzellen 10 und 11 zugeführt. Anderer seits wird Arbeitsflüssigkeit aber auch über die Gehäusebohrung 17 im Zwischenraum zwischen dem Ventilkolben 21 und dieser Gehäusebohrung den Zuführkanälen 22a, 22b und 22c und über diese den Einlaßmündungen 8a, 8b und 8c zugeführt, welche die Förderzellen 12 und 13 mit Arbeitsflüssigkeit beliefern. Im in Fig. 1 gezeigten Zustand fördert die Pumpe im Proportionalbe reich, d. h. die Fördermenge steigt linear mit einer Erhöhung der Drehzahl n an. Da der Kopfabsatz 24 die Gehäusebohrung 17 am Gehäuseabsatz 17a gegen die Flüssigkeit im Übertrittskanal 20 abdichtet, stehen nur die Förderzellen 14, 15 und 16 unter Druck. Die Federkraft F0 übt einen stärkeren oder gleichgroßen Druck auf den Ventilkolben 21 aus wie der Druck P₀ gegen die mit AK bezeichnete Fläche des Kopfabsatzes 24.In the state shown in Fig. 1, the pinion 3 is rotated in the direction indicated by the arrow n. Liquid is sucked in via the inlet channel 4 and, on the one hand, fed to the feed cells 10 and 11 via the inlet kidney 7 . On the other hand, working fluid is also supplied via the housing bore 17 in the space between the valve piston 21 and this housing bore to the supply channels 22 a, 22 b and 22 c and via these the inlet ports 8 a, 8 b and 8 c, which feed cells 12 and 13 supply with working fluid. In the state shown in Fig. 1, the pump in the proportional range, ie the flow increases linearly with an increase in speed n. Since the head shoulder 24 seals the housing bore 17 on the housing shoulder 17 a against the liquid in the transfer duct 20 , only the delivery cells 14 , 15 and 16 are under pressure. The spring force F0 exerts a greater or equal pressure on the valve piston 21 as the pressure P ₀ against the surface of the head heel 24 labeled AK.

Bei der nun folgenden Funktionsbeschreibung wird davon ausge gangen, daß an den Auslaßkanal 5 ein Verbraucher angeschlossen ist, dessen hydraulischer Widerstand
In the following functional description it is assumed that a consumer is connected to the outlet channel 5 , the hydraulic resistance

etwa konstant ist. is about constant.

Die Regelung beginnt, wenn die von der Arbeitsflüssigkeit im Übertrittskanal 20 auf den Kopfabsatz 24 ausgeübte Kraft größer wird als die Federkraft. In Fig. 2 dreht sich das Ritzel 3 mit der Drehzahl n₁, die bereits höher ist als die Grenzdrehzahl im Proportionalitätsbereich der Pumpe. Der Druck der Arbeitsflüs sigkeit im Druckbereich würde sich linear hierbei auf einen Druck P₁, erhöhen, so daß der Ventilkolben 21 nach rechts bewegt wird. Dadurch wird der Ansaugwinkel α_s von α_{s max} (siehe Fig. 1) auf α_s1 (siehe Fig. 2) reduziert. Der Druck P_1'' der linear zu erreichen wäre, kann sich jedoch nicht halten, sondern fällt auf P₁ ab. Damit fällt auch die Fördermenge linear ab. Es stel len sich bei der gesteigerten Drehzahl n₁ eine neue Fördermenge und ein neuer Druck P₁ ein, der niedriger ist als P_1', jedoch höher als P₀. Die Einstellung eines Druckes P₁, der höher ist als der Druck P₀, ist auch konstruktiv durch die Ausgestaltung der Ventileinrichtung und der Pumpe bedingt. Wäre dieser Druck nämlich nicht höher als P_0' dann würde der Ventilkolben 21 durch die Feder 23 wieder in die Ursprungslage (Fig. 1) zurückge drückt, und der Prozeß würde von neuem beginnen, weil die Dreh zahl gegenüber der Ausgangslage erhöht ist. Wäre der Druck P₁ im Druckbereich auf dem Wert P₁' geblieben, dann wäre die Drossel wirkung des nach rechts rückenden Kolbens 21 durch den in den Zufuhrkanal 22a eindringenden Kopfabsatz 24 auf die Befüllung der Förderzelle 12 unwirksam geblieben. Somit muß der Druck P₁ zwischen P₀ und P₁' liegen.The regulation begins when the force exerted by the working fluid in the transfer channel 20 on the head heel 24 becomes greater than the spring force. In FIG. 2, the pinion 3 rotates with the rotation speed n _1, which is already higher than the limit speed in the proportional band of the pump. The pressure of the working fluid in the pressure range would increase linearly to a pressure P ₁ , so that the valve piston 21 is moved to the right. As a result, the suction angle α _s is reduced from α _{s max} (see FIG. 1) to α _s1 (see FIG. 2). However, the pressure P _{1 ″} that could be achieved linearly cannot persist, but drops to P ₁ . This means that the flow rate also drops linearly. At the increased speed n _1, a new delivery rate and a new pressure P _{1 occur} which is lower than P _{1 '} but higher than P ₀ . The setting of a pressure P ₁ , which is higher than the pressure P ₀ , is also structurally dependent on the design of the valve device and the pump. If this pressure were not higher than P _{0 '} , the valve piston 21 would be pushed back into the original position ( FIG. 1) by the spring 23 , and the process would start again because the speed is increased compared to the starting position. Had the pressure P _{1 remained} in the pressure range at the value P ₁ ', the throttling effect of the piston 21 moving to the right would have remained ineffective due to the head shoulder 24 penetrating into the feed channel 22 a on the filling of the feed cell 12 . Thus, the pressure P ₁ must be between P ₀ and P ₁ '.

Aus einer Zusammenschau der Fig. 2 und 3 wird ersichtlich, was bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahl, hier auf die Drehzahl n₂ in Fig. 3, geschieht. Der bei der Drehzahlsteigerung oben beschriebene Prozeß setzt sich weiter fort, so daß der Ventil kolben 21 durch die Druckerhöhung immer weiter nach rechts geschoben wird, bis, wie in Fig. 3 dargestellt, beispielsweise ein Zustand erreicht wird, wo der Ventilkolben 21 mit seinem Kopfabsatz 24 die Gehäusebohrung 17 am Gehäuseabsatz 17c ab dichtet, so daß die hier mit 12 bezeichnete Förderzelle nicht über den Einlaßkanal 4 mit angesaugter Arbeitsflüssigkeit ver sorgt wird, sondern über den Übertrittskanal 20 und die Kanäle 22a und 8a mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit. Die Arbeitsflüssigkeit in der Förderzelle 12 steht mit den strom abwärts liegenden Förderzellen auf dem erhöhten Druck P₂, so daß in ihr kein Hohlraum entsteht und sich auch trotz der Raumver größerung kein Unterdruck ausbilden kann. Im Gegenteil erzeugt diese Förderzelle 12 durch die Druckbeaufschlagung mit dem Druck P₂ ein positives Drehmoment auf das Ritzel 3, weil ihr Raum unter Hochdruck expandiert und wie ein Hydromotor arbei tet. Diese innere Differentialregelung arbeitet somit mit hohem Wirkungsgrad. Die unter dem Druck P₂ stehende Arbeitsflüssigkeit wird nicht auf Atmosphärendruck dekomprimiert, sondern gibt unter einem gewissen Strömungsverlust durch die Kanäle seine potentielle Energie wieder als mechanische Leistung an die Pumpenantriebswelle zurück. Der Ansaugwinkel in dieser Stellung ist mit α_s2 bezeichnet. A summary of FIGS. 2 and 3 shows what happens when the speed is increased further, here to the speed n ₂ in FIG. 3. The process described above for increasing the speed continues, so that the valve piston 21 is pushed ever further to the right by the pressure increase until, as shown in FIG. 3, a state is reached, for example, where the valve piston 21 with its head shoulder 24 seals the housing bore 17 on the housing shoulder 17 c, so that the feed cell designated here 12 is not provided via the inlet duct 4 with the working fluid sucked in, but via the transfer duct 20 and the ducts 22 a and 8 a with the working fluid under pressure. The working fluid in the feed cell 12 is with the downstream feed cells at the increased pressure P ₂ , so that no cavity is formed in it and no negative pressure can develop despite the increase in space. On the contrary, this delivery cell 12 generates a positive torque on the pinion 3 due to the pressurization with the pressure P ₂ , because its space expands under high pressure and works like a hydraulic motor. This internal differential control thus works with high efficiency. The working fluid under pressure P ₂ is not decompressed to atmospheric pressure, but instead returns its potential energy as mechanical power to the pump drive shaft with a certain loss of flow through the channels. The suction angle in this position is designated α _s2 .

Im in Fig. 4 gezeigten Zustand ist nunmehr die Drehzahl n₃ so weit gesteigert, daß der Ventilkolben 21 soweit nach rechts gerückt ist, daß er die gesamte Gehäusebohrung 17 mit seinem Kopfabsatz 24 gegen die Arbeitsflüssigkeit im Einlaßkanal 4 am Gehäuseabsatz 17d abdichtet. Die mit 12 bezeichnete Förderkam mer und alle von ihr aus stromabwärts gerichteten Förderkammern werden nunmehr entweder über die Auslaßniere 9 oder über den Übertrittskanal 20 und die sie kreuzenden Zufuhr- und Einlaßka näle 22a, 22b, 8a und 8b mit unter Druck stehender Arbeitsflüs sigkeit versorgt. Hierbei ist die Feder 23 auf Block gedrückt. Die Hälfte der im Anfangsstadium zur Ansaugung verwendeten Förderzellen sind von dem Einlaßkanal 4 abgetrennt und gleich zeitig mit dem Hochdruck P₃ verbunden, so daß sie als Hydromo tor, wie oben beschrieben, wirksam sind. Vor allen Dingen ar beitet die Pumpe in dem gesamten abgeregelten Bereich praktisch ohne Kavitation, so daß keine Geräusche entstehen. Im Drehzahl bereich von N₀ bis N₃ ist im Einlaßkanal 4 wegen der gerade beschriebenen inneren Regelung keinerlei Blende oder sonstige Drossel notwendig.In the state shown in Fig. 4, the speed n ₃ is now increased so far that the valve piston 21 has moved so far to the right that it seals the entire housing bore 17 with its head shoulder 24 against the working fluid in the inlet channel 4 on the housing shoulder 17 d. The designated 12 Förderkam mer and all of her from downstream delivery chambers are now either through the outlet kidney 9 or via the transfer channel 20 and the intersecting supply and inlet channels 22 a, 22 b, 8 a and 8 b with pressurized Working fluid supplied. The spring 23 is pressed onto the block. Half of the feed cells used in the initial stage for suction are separated from the inlet channel 4 and at the same time connected to the high pressure P ₃ , so that they act as a hydromotor, as described above. Above all, the pump works practically without cavitation in the entire regulated area, so that no noise is generated. In the speed range from N ₀ to N ₃ , no aperture or other throttle is necessary in the inlet duct 4 because of the internal control just described.

Ist, wie in Fig. 4, der Ventilkolben 21 bis auf Federblock nach rechts gedrückt, kann keine weitere innere Regelung stattfin den. Bei weiteren Drehzahlsteigerungen wird die Fördermenge mit verminderter Steilheit proportional zur Drehzahl weiter anstei gen, bis in den verbleibenden restlichen Saugzahnkammern im Bereich der kurzen Saugniere 7 Hohlraumbildung auftritt.Is, as in Fig. 4, the valve piston 21 pressed down to the spring block to the right, no further internal control can take place. With further speed increases, the delivery rate with reduced steepness will continue to increase proportionally to the speed until 7 cavitation occurs in the remaining remaining suction tooth chambers in the region of the short suction kidney.

Die oben beschriebene Pumpe eignet sich hauptsächlich zur Ver sorgung von automatischen Getrieben mit einem Druckniveau bis 25 Bar oder höher. Die Steifigkeit der Feder 23 bestimmt die Steilheit der Förderlinie im abgeregelten Bereich und muß an den hydraulischen Widerstand des Verbrauchers angepaßt werden.The pump described above is mainly suitable for supplying automatic transmissions with a pressure level up to 25 bar or higher. The rigidity of the spring 23 determines the steepness of the conveyor line in the regulated area and must be adapted to the hydraulic resistance of the consumer.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs gemäßen Innenzahnradpumpe, bei der zwei weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung hervortreten. Ein erster Aspekt betrifft hierbei die Ausbildung der Pumpe mit einem Ritzel 3, welches zwei Zähne weniger aufweist als der Zahnring 2. FIG. 5 shows a further embodiment of the modern fiction, internal gear pump in which two further aspects of the present invention emerge. A first aspect relates to the design of the pump with a pinion 3 , which has two teeth less than the toothed ring 2 .

An der Stelle, an der die Zähne des Ritzels 3 mit dem Zahnring 2 außer Eingriff kommen, ist hier ein mondsichelförmiges, ge häusefestes Füllstück 27 vorgesehen. Die Zähne 28 des Zahnrings 2 sind ausreichend spitz ausgeführt, um im Saugbereich die Förderzellen für den Zahneingriff genügend gegeneinander ab zudichten.At the point where the teeth of the pinion 3 come out of engagement with the toothed ring 2 , a crescent-shaped, housing-fixed filler 27 is provided here. The teeth 28 of the toothed ring 2 are designed to be sufficiently pointed in order to sufficiently seal the feed cells for the tooth engagement from one another in the suction area.

Der Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Innenzahnradpumpe und die Funktion der Ventileinrichtung entsprechen den in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen.The operation of the internal gear pump shown in FIG. 5 and the function of the valve device correspond to those described in FIGS. 1 to 4.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der anhand der Fig. 5 deut lich wird, betrifft die Sicherheitsventilwirkung der Ventil einrichtung. Dieses arbeitet als Bypass-Ventil, wenn bei Höchst druck im Druckbereich der Kopfansatz 24 den letzten Zufuhrkanal 22c soweit überschritten hat, daß unter Dekompression Kurz schluß vom Druckbereich in den Einlaßkanal 4 eintritt. Die Feder 23 darf hierbei erst auf Block gehen, wenn ein für diesen Zweck ausreichender Abströmquerschnitt an dieser Stelle er reicht ist. Für die Funktion des Ventilkolbens 21 als Sicher heitsventil muß der Kopfansatz 24 länger sein als die Breite der Aussparung 30. In Fig. 5 ist der Kopfansatz 24 demgemäß ausgestaltet. Ist der Kopfansatz zu kurz, so verliert der Kol ben seine Führung.Another aspect of the invention, which becomes clear with reference to FIG. 5, relates to the safety valve action of the valve device. This works as a bypass valve when at maximum pressure in the pressure area of the head attachment 24 has exceeded the last feed channel 22 c to such an extent that short circuit from the pressure area into the inlet channel 4 occurs under decompression. The spring 23 may only go to block when a sufficient outflow cross-section is sufficient at this point. For the function of the valve piston 21 as a safety-valve of the head restraint 24 must be longer than the width of the recess 30th In Fig. 5 the head extension 24 is designed accordingly. If the base of the head is too short, the piston loses its lead.

Wie ferner in Fig. 5 gezeigt ist, besteht der Kopfabsatz 24 des Ventilkolbens 21 hier aus einer Absatzbasis 24a und einer längs an diese anschließenden Absatzfahne 24b mit gleichem Außendurchmesser. Die Führung und die Dichtfunktion des Ventil kolbens 21 in der Gehäusebohrung 17 an den Gehäuseabsätzen finden an den Außenflächen der Absatzbasis 24a und der Absatz fahne 24b statt. Obwohl die Absatzbasis 24a selbst schmal aus geführt ist, insbesondere schmaler als die Breite der Zufuhrka näle 22, kann durch die ausgefräste Absatzfahne 24b eine gute Führung und Abdichtung gewährleistet werden.As further shown in Fig. 5, the head shoulder 24 of the valve piston 21 here consists of a heel base 24 a and a longitudinally adjoining heel tab 24 b with the same outer diameter. The leadership and sealing function of the valve piston 21 in the housing bore 17 on the housing heels take place on the outer surfaces of the heel base 24 a and the heel flag 24 b. Although the heel base 24 a itself is narrow, in particular narrower than the width of the feed channels 22 , good routing and sealing can be ensured by the milled heel tab 24 b.

Claims

1. Internal gear pump with

a) a housing ( 1 ) with a gear chamber ( 6 ),
b) a toothed ring ( 2 ) in the housing ( 1 ),
c) arranged in the toothed ring ( 2 ), with this meshing pinion ( 3 ), which has at least one tooth less than the toothed ring ( 2 ) and with these together successive mutually sealing against each other by the tooth engagement sealing cells ( 10 , 11 , 12 , 13th , 14 , 15 , 16 ) for the working fluid speed, and
d) at least one inlet channel ( 4 ) and at least one outlet channel ( 5 ) for the working fluid in the housing ( 1 ),
e) wherein the working fluid from the inlet channel via inlet mouths ( 7 , 8 a, 8 b, 8 c) is fed into the suction area of the gear chamber ( 6 ) and via at least one outlet mouth ( 9 ) from the pressure area of the gear chamber ( 6 ) in the Outlet channel ( 5 ) is discharged,

marked by

a) a device ( 20 , 21 , 22 ) which, with increasing pressure in the pressure area, supplies a controlled amount of the working fluid from the outlet mouth ( 9 ) into at least one inlet mouth ( 8 a, 8 b, 8 c) while at the same time the The supply of working fluid from the inlet channel ( 4 ) into this inlet mouth ( 8 a, 8 b, 8 c) is interrupted, connecting the inlet mouths ( 8 a, 8 b, 8 c) adjacent to the pressure area one after the other, and thereby, that
b) the device ( 20 , 21 , 22 ) has a transfer channel ( 20 ) connected to the outlet mouth ( 9 ), which via a valve device ( 21 , 22 , 23 ) into at least one supply channel ( 22 a, 22 b, 22 c) opens, which in turn is connected to an inlet opening ( 8 a, 8 b, 8 c), the valve device ( 21 , 23 , 24 ) having a valve piston ( 21 ) which is supported by a spring () supported in the housing ( 1 ) 23 ) is mounted against the pressure of the working fluid in the transfer channel ( 20 ) and by means of a head heel ( 24 ) blocks or releases the access of the working fluid into the supply channels ( 22 a, 22 b, 22 c).

2. Internal gear pump according to claim 1, characterized in that the valve piston ( 21 ) in the depressurized state of the transfer channel ( 20 ), or up to a predetermined pressure therein, against the force of the spring ( 23 ) by a stop on the housing ( 1 ) is held in a position where no working fluid flows from the transfer channel ( 20 ) into a supply channel ( 22 ).

3. Internal gear pump according to one of claims 1 or 2, characterized in that the valve piston ( 21 ) in the position where working fluid flows from the transfer channel ( 20 ) into all supply channels ( 22 ), thereby moving against the direction of the spring force is stopped that the spring ( 23 ) is pressed onto the block.

4. Internal gear pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet mouth ( 7 ) for the not to be connected to the transfer channel ( 20 ) conveyor cells ( 10 , 11 ) is limited in size to approximately the area in which these conveyor cells extend.

5. Internal gear pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outlet mouth ( 9 ) extends approximately over the entire area of the conveyor cells ( 14 , 15 , 16 ), which is downstream in the conveying direction of the conveyor cells ( 12 , 13 ) lie, which can be connected to the transfer channel ( 20 ).

6. Internal gear pump according to one of claims 1 to 5 , characterized in that the head shoulder ( 24 ) facing away from the end of the valve piston ( 21 ) together with the housing ( 1 ) forms a spring chamber ( 25 ) which is used to dampen the piston movement with working fluid is filled and is in fluid communication with the working fluid in the inlet channel ( 4 ) via a bore ( 26 ).

7. Internal gear pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve device ( 21 , 23 , 24 ) acts simultaneously as a safety valve in the form of a bypass valve when the top supply ( 24 ) the last supply channel (at maximum pressure in the pressure range) 22 c) has exceeded that under decompression a short-circuit flow of the working fluid from the pressure area into the inlet channel ( 4 ) occurs.

8. Internal gear pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pinion ( 3 ) has two teeth less than the toothed ring ( 2 ) and a crescent-shaped, housing-fixed filler is provided at the point of disengagement of the teeth .

9. Internal gear pump according to claim 8, characterized in that the teeth of the toothed ring are made sufficiently pointed, so that in the suction area the delivery cells ( 10 , 11 , 12 ) are sealed against each other via the tooth engagement.

10. Internal gear pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the head shoulder ( 24 ) of the valve piston ( 21 ) from a set base ( 24 a) and a longitudinally adjoining this shoulder vane ( 24 b) with the same outer diameter, the guidance and sealing function of the valve piston ( 21 ) in the housing bore ( 17 ) on the housing shoulders ( 17 a, 17 b, 17 c, 17 d) on the outer surfaces of the heel base ( 24 a) and the heel tab ( 24 b) occur.