DE2365057A1 - Druckmittelbetaetigte maschine, insbesondere parallel- und innenachsige rotationskolbenkraftmaschine oder -pumpe mit kaemmeingriff - Google Patents
Druckmittelbetaetigte maschine, insbesondere parallel- und innenachsige rotationskolbenkraftmaschine oder -pumpe mit kaemmeingriffInfo
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Description
PATENTANWALT ÜIPL.-ING. GERHARD SCHWAN
BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 · ELtENSTRASSE 32
28, Dez, 1973
72-CHL-5O5
EATON CORPORATION
1OO Erieview Plaza, Cleveland» Ohio 44114, V.St.A.
1OO Erieview Plaza, Cleveland» Ohio 44114, V.St.A.
Druckmittelbetätigte Maschine, insbesondere parallel- und
innenachsige Rotationskolbenkraftmaschine oder -pumpe mit
innenachsige Rotationskolbenkraftmaschine oder -pumpe mit
Kämmeingriff
Die Erfindung betrifft druckmittelbetätigte Rotationsmotoren
oder -pumpen und befaßt sich insbesondere mit einer Steuerschieberanordnung für parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff.
oder -pumpen und befaßt sich insbesondere mit einer Steuerschieberanordnung für parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff.
Die erfindungsgemäße Maschine eignet sich insbesondere als Riemenantriebsmotor
mit rotierendem Gehäuse, der ein Fließband,
Taktband oder dergleichen antreibt. Die Erfindung wird daher im folgenden an Hand eines solchen Motors näher erläutert. Die beschriebene Steuerschieberanordnung kann jedoch auch, bei jeder
beliebigen anderen druckmittelbetätigten Maschine eingesetzt
werden, bei der ein Verdrängerorgan eine Umlaufbewegung gegenüber einem anderen Verdrängerorgan ausführt, wie dies bei innenachsigen Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff der Fall ist.
Taktband oder dergleichen antreibt. Die Erfindung wird daher im folgenden an Hand eines solchen Motors näher erläutert. Die beschriebene Steuerschieberanordnung kann jedoch auch, bei jeder
beliebigen anderen druckmittelbetätigten Maschine eingesetzt
werden, bei der ein Verdrängerorgan eine Umlaufbewegung gegenüber einem anderen Verdrängerorgan ausführt, wie dies bei innenachsigen Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff der Fall ist.
Innenachsige Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff weisen
ein innenverzahntes, ringförmiges Bauteil mit einer Anzahl N von
ein innenverzahntes, ringförmiges Bauteil mit einer Anzahl N von
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FERNSPRECHER: 0811/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN
Zähnen auf, innerhalb dessen ein außenverzahntes Bauteil exzentrisch
angeordnet ist, das eine geringere Anzahl (N-1 ) von Zähnen aufweist und zusammen mit dem innenverzahnten Bauteil N sich
vergrößernde und verkleinernde Verdrängerzellen bildet, wenn das eine Bauteil eine Umlaufbewegung mit Bezug auf eine Achse des anderen
Bauteils ausführt. Eine die Achsen der beiden Bauteile enthaltende
imaginäre Ebene, die Exzentrizitätsebene, trennt die auf der einen Seite der Ebene liegenden 5 sich vergrößernden Verdrängerzellen
von den auf der anderen Seite der Ebene befindlichen,
sich verkleinernden Verdrängerzellen. Die Exzentrizitätsebene rotiert mit der Umlaufgeschwindigkeit des umlaufenden Bauteils der
Maschine. Über eine Steuerschieberanordnung werden die auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene liegenden Verdrängerzellen
mit der Hochdruckseite und die auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene
liegenden Verdrängerzellen mit der Niederdruckseite der Maschine verbunden.
Es sind verschiedene Anordnungen bekannt» um für die erforderliche
funktionsgerechte Druckmittelbeaufschlagung zu sorgen. Eine
bekannte Lösung arbeitet mit einem sogenannten Kommutatorsteuerschieber.
Dabei ist ein erstes Schieberelement mit einer Anzahl b<
von Druckmittelkanälen vorgesehen, von denen jeder an seinem einen Ende mit einer Verdrängerzelle in Verbindung steht. Das andere
Ende der N Durchlässe wird der Reihe nach mit 2(N-1) Durchlässen
eines zweiten Schieberelements in Verbindung gebracht. Die 2(N-1 ) Durchlässe des zweiten Schieberelements stehen ihrerseits
mit dem Druckmitteleinlaß und dem Druckmittelauslaß in Verbindung.
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N-1 Durchlässe des zweiten Schieberelement.s „ die mit dem Druckmitteleinlaß
verbunden sind, wechseln sich mit N-I Durchlässen ab ι die an den Druckmittelauslaß angeschlossen sind. Die relative
Drehbewegung der Verdrängerba jtei'ie wird ausgenutzt, om über
eine Gelenkwelle das zweite Schieberelement anzutreiben und für die gewünschte Takt- und Folgesteuerung zu sorgen.
Derartige Steuerschieberanordnungen arbeiten zwar zufriedenstellend.
Sie erfordern jedoch eine große Anzahl von Einzelteilen, die mit geringen Toleranzen gefertigt werden müssen, um für die
richtige Taktfolge zu sorgen, Dies wird besonders kritisch, wenn die Rotationskolbenmaschine mit einer großen Anzahl von Verdrängerzellen
ausgestattet ist, um für einen sehr gleichmäßigen Betrieb
zu sorgen. Zusätzliche Probleme treten auf, wenn eine innenachsige Rotationskolbenmaschine mit. Kämmeingriff als Riemenantriebsmotor
benutzt wird, bei dem das Außengehäuse und nicht die Abtriebswelle rotiert. Ein Spiel in der Antriebsanordnung des
Riemenantriebsmotors, das auf Abnutzung zurückzuführen ist, führt leicht zu einer unerwünschten Umlaufbewegung des rotierenden Genäuses.
Ein derartiger Riemenantriebsmotor* ist aus der US-PS 3 552 893 bekannt. Er ist mit einer herkömmlichen Steuerschieberanordnung
versehen, die ein inneres ventilkolbenförmiges Schieberteil und eine Schieberhülse aufweist und in der obengenannten Weise
über eine Gelenkwelle betätigt wird. Zu Taktfehlern kann es dabei durch Torsionsverformungen der Antriebsverbindung zwischen
dem ersten und dem. zweiten Bauteil kommen. Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, daß ein sehr langes Motorgehäuse erforderlich
40β8?0/υ3£Ί
-A-
ist, um genügend Raum für leistungsfähige radial belastbare Lager
zu schaffen, wie sie in den meisten Anwendungsfällen von
Riemenantriebsmotoren notwendig sind. Die zusätzliche Länge ist in erster Linie auf die Verwendung von Gelenkwellen zum Antrieb
der Schieberteile zurückzuführen.
Dementsprechend liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe
zugrunde, einen Riemenantriebsmotor in Form einer innenacbsigen
Rotationskolbenkraftmaschine zu schaffen, der mit einer vereinfachten, sicher arbeitenden Steuerschiebe.ranordnung ausgestattet
ist. Es soll ein Fördermotor geschaffen werden, der ein rotierendes Außengehäuse aufweist und bei dem die gegenüberliegenden
Enden einer feststehenden durchgehenden Welle so ausgebildet
sind, daß über sie die Druckmittelzufuhr zum Motor und die Druckmittelabfuhr
vom Motor erfolgt. Eines der Verdrängerteile soll dabei stillstehen, während das andere eine Umlauf- und eine Drehbewegung
ausführt, um für eine verbesserte Steuerschieberfunktion
zu sorgen. Es soll ferner eine neuartige, zwangsweise wirkende Steuerschieberanordnung für eine druckmittelbetätigte Maschine,
insbesondere eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenkraftmaschine
oder -pumpe mit Kämmeingriff geschaffen werden.
Erfindungsgemäß ist ein langgestrecktes Bauteil vorgesehen, das
an seinen gegenüberliegenden Enden mit einem Einlaß- und einem Auslaßabschnitt versehen ist. Im mittleren Bereich dieses Bauteils
ist ein außenverzahntes Innenzahnrad fest angebracht. Ein innenverzahntes
ringförmiges Außenzahnrad umfaßt das außenverzahnte
/^r,.^- ; 409828/a34 3 .. . -,. - ·
Innenzahnrad exzentrisch. Die Zähne der beiden Zahnräder kämmen
miteinander und bilden sich vergrößernde und verkleinernde Verdrängerzellen,
während die beiden Zahnräder eine relative Umlauf- und Drehbewegung ausführen. Auf Grund der unterschiedlichen Zähne
zahl der Zahnräder führt eine Umlaufbewegung des Außenzahnrades um die Achse des Innenzahnrades zu einer Drehung des Außenzahnrades,
die ihrerseits über Rollen- oder Zapfenverbindungen auf ein Gehäuse übertragen wird, das das Gehäuse des Riemenantriebsmotors
bildet.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung, geht von jeder axialen Stirnfläche des Außenzahnrades eine Anzahl N von diskontinuierlichen
oder abgestuften Ausnehmungen aus» die in der Innen fläche des Außenzahnrades an Stellen ausmünden, die im Bereich
der Verdrängerzellen liegen. Jeder axialen Stirnfläche des Außenzahnrades liegt eine feststehende Gehäusefläche gegenüber, die
eine gleiche Anzahl N von Durchlässen aufweist. Die Durchlässe und Ausnehmungen sind derart ausgerichtet und angeordnet, daß
die Umlaufbewegung des Außenzahnrades für eine Druckmittelverbindung
zwischen bestimmten Durchlässen benachbart der einen axialen Stirnfläche und sämtlichen sich vergrößernden Verdrängerzellen
sowie für eine Druckmittelverbindung zwischen bestimmten Durchlässen
benachbart der anderen axialen Stirnfläche und sämtlichen sich verkleinernden Verdrängerzellen sorgt. Auf diese Weise können
alle auf der einen Seite einer Exzentrizitätsebene liegenden, sich vergrößernden Verdrängerzellen von der einen axialen Stirnfläche
aus mit der Hochdruckseite verbunden werden, während alle
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sich verkleinernden Verdrängerzellen auf der anderen Seite der
Exzentrizitätsebene über die andere nxiale Stirnfläche mit der
Niederdruckseite verbunden werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In der; beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Ansicht der einen Stirnseite eines Motors,
Figur 2 einen Schnitt des Motors entlang der Linie 2-2 der
Figur 1, und
Figuren 3, 4, 5, 6, 7 und 8 Querschnitte entlang den entsprechenden
Linien der Figur 2.
Figur 2 zeigt einen Riemenantriebsmotor 1O zum Antrieb eines
nicht veranschaulichten Förderbandes. Der Motor 10 umfaßt eine
Gehäuseanordnung A, die eine Verdrängervorrichtung B und eine
Steuerschieberanordnung C aufnimmt. Die Gehäuseanordnung A weist hohle zylindrische Gehäuseendteile 149 15 auf, die sich gegen
ein Ringgehäuseteil 16 anlegen. Je nach der gewünschten Drehrichtung der Gehäuseanordnung A wird Druckmittel über das Gehäuseendteil
14 oder das Gehäuseendteil 15 zugeführt und über das jeweils
andere Gehäuseendteil abgeführt. In den Gehäuseendteilen 14,15 ist eine einteilige durchgehende Welle 12 gelagert, die
in ihrem mittleren Abschnitt mit einem außenverzahnten Innenzahnrad 18 einteilig verbunden ist. Es versteht sich, daß es grundsätzlich
auch möglich ist, das außenverzahnte Innenzahnrad als
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' BAD
gesondertes Bauteil zu fertigen und dann auf der Welle 12 fest anzubringen. Zu der Verdrängervorrichtung B gehört das Innenzahnrad
18, das von einem innenverzahnteh ringförmigen Außenzahnrad 20 exzentrisch umfaßt ist, das seinerseits Innerhalb d^s Ringgehäuseteils
16 sitzt,- Über einen Rollenantrieb 23 wird die kombinierteUmlauf-
und Drehbewegung des Außerszahnrades 20 in eine reine Drehbewegung am Gehäuse A umgesetzt. Aufbau und Arbeitsweise
des Rollenantriebs sind im einzelnen aus der US-PS 3 389 618 bekannt. Die Steuerschieberanordnung C weist Steuerschieberelemente
24, 25 auf, die innerhalb der Gehäuseendteile 14,15 sitzen
und sich dichtend gegen jeweils eine axiale Stirnfläche des AuSenzahnrades
2O anlegen. Schieberdurchlässe 26,27 der Steuersehieberelemente
24,25 kommen bei einer Umlauf bewegung des Au>3enzahn~
rads 2O um das Innenzahnrad 18 der Reihe nach mit diskontinuierlichen
oder nicht durchgehenden Ausnehmungen 28β29 in Verbindung,
die auf den gegenüberliegenden axialen Stirnflächen des Außenzahnrades 2O vorgesehen sind. ■
Das zylindrische.Ringgehäuseteil 16 sitzt zwischen den innenliegenden
axialen Stirnflächen 3O,31 der Gehäuseendteile 14,15, deren
außenliegende axiale Stirnflächen mit 32 und 33 bezeichnet sind. Zwischen die Gehäuseendteile 14S15 und das Ringgehäuseteil
16 .sind Abstandsscheiben 36 eingesetzt, .die über die Urafangsflächen.
der Gehäuseteile vorstehen und als Führungen für ein mehrteiliges,
nicht veranschaulichtes Band dienen. Die Abstandsscheiben 36 und die Gehäuseteile 14,15,16 sind mittels eines zweckentsprechenden
Klebstoffes, beispielsweise Epoxydharz, miteinander
28/0
verbunden, um für eine kompakte Konstruktion zu sorgen. Es versteht
sich, daß die Gehäuseanordnung A auch auf andere Weise zusammengehalten
werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben oder durch gegenseitiges Verschrauben der Gehäuseteile.
Das Einlaßgehäuseendteil 14 weist eine langgestreckte Kammer 38 auf, die von der Stirnfläche 32 ausgeht und mit einer Bohrung 40
größeren Durchmessers in Verbindung steht, die zur innenliegenden Stirnfläche 3O des Gehäuseendteils 14 reicht. In ähnlicher Weise
ist das Auslaßgehäuseendteil 15 mit einer langgestreckten Kammer 39 versehen, die von der Stirnfläche 33 ausgeht und mit einer zu
der Stirnfläche 31 reichenden Bohrung 41 in Verbindung steht. In den Kammern 38, 39 der Gehäuseendteile 14,15 sind Ausnehmungen
zur Aufnahme von Nadellagern 42,43 und Dichtungen 44,45 ausgebildet,
mittels deren die durch die Kammern 38,39 hindurch reichende einteilige Welle 12 gelagert und abgedichtet wird. Die Welle 12
ist mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen 48,49 versehen, die einander gegenüberliegende Abflachungen 5O zur Aufnahme einer C-förmigen,
nicht veranschaulichten Spannvorrichtung aufweisen, um eine Drehung der Welle 12 zu verhindern.
An ihrem äußeren Ende mit Stöpseln verschlossene Bohrungen 53,54 reichen von der Außenfläche der Gehäuseendteile 14,15 zu einer
Stelle jenseits der Kammern 38 bzw. 39. Zwei längsgerichtete Schmierkanäle 56,58 und 57,59 verlaufen von den Bohrungen 53 bzw.
54 zur innenliegenden Stirnfläche 3Of31 der Gehäuseendteile 14 bzw.
15. Sie erlauben es, den Rollenantrieb zwischen dem Außenzahnrad
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2Ö und dem Ringgehäuseteil 16 zu schmieren, indem sie leckendes
Druckmittel über das Wellenspiel 60,61 von der Hochdruck- zur
Niederdruckseite gelangen lassen.
Die N Zähne 21 des Außenzahnrades 2O werden in an sich bekannter
Weise von Rollen gebildet. Das Innenzahnrad 18 weist N-1 Außenzähne
auf. Die Exzentrizität e entspricht dem Abstand zwischen der Achse 64 des Außenzahnrades und der Achse 65 des Innenzahnrades.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, bilden die Zähne der Zahnräder 18,2O N Verdrängerzellen 22, wobei alle sich vergrößernden Verdrängerzellen
auf der einen Seite der die Achsen 64r65 enthaltenden
rotierenden Exzentrizitätsebene Y-Y und alle sich verkleinernden Verdrängerzellen auf der anderen Seite dieser Ebene liegen.
Bei der in den Figuren 4, 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsform ist N gleich 14-
Wird das Innenzahnrad 18 gegen Drehung festgehalten, führt: das
Außenzahnrad 2O eine hypozykloidförmige Umlaufbewegung um das Innenzahnrad
18 aus, wobei die Achse 64 um die Achse 65 einen Kreis beschreibt, dessen Radius gleich der Exzentrizität e ist. Bei dieser
Bewegung des Außenzahnrads 2O wird jede der N Verdrängerzellen
22 vergrößert und verkleinert während sich das Außenzahnrad 2O um eine einer Zahnbreite entsprechende Strecke dreht. Die Exzentrizitätsebene
Y-Y rotiert mit einer Winkelgeschwindigkeit, die gleich der Umlaufgeschwindigkeit des Außenzahnrades 20 ist.
An der Außenfläche des Außenzahnrades 2O ist eine Mehrzahl von in
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- 1O - :
Urnfdngs richtung verteilt angeordneten, axial gerichteten Nuten
67 vorgesehen, während die Innenfläche des Ringgehäuseteils 16 mit einer gleichen Anzahl von Nuten 68 v/ersehen ist. Die Nuten
67,68 des Außenzahnrads 2O und des Ringgehäuseteiis 16 bilden zur -„ - \
sqmmen eine Mehrzahl von geteilten Löchern 69. In jedem Loch 69 ;
sitzt eine Antriebsrolle 70. Über di0 Antriebsrollen 7O wird das \\ ν ·,
Ringgehäuseteil 16 in der gleichen Richtung und mit dar gleichen; [.
Drehzahl wie das Außenzahnrad 2O gedreht. Um für eine möglichst
gleichförmige Antriebsverbindung zwischen dem Außenzahnrad 2Q und; ■
dem Ringgehäuseteil 16 in beiden Drehrichtungen zu sorgen, ist die Anzahl der Antriebsrollen 7O und der geteilten Locher 69
gleich der Anzahl der Verdrängerzellen 22 und liegen die Antriebs-'
rollen und die Löcher 69 auf radialen Linien, die die Winkel zwi—■■ >■ ·_ j
sehen den die Zähne 21 bildenden Rollen halbieren. Der effektive J.
Durchmesser jedes geteilten Loches 69 ist gleich dem Durchmesser >,:;/,
der Antriebsrolle 7O plus der Exzentrizität e der Zahnräder 18t2o3 "I- .;
Diese Beziehung gewährleistet, daß nur die Drehbewegung, nicht *" · tf *.
aber die Umlaufbewegung des AuSenzahnrads 2O auf das Ringgehäuse ■ *
teil 16 übertragen wird. .
Die zylindrischen Steuerschieberelemente 24,25 sind in den abge— :
stuften Bohrungen 4O bzw. 41 derart fest angeordnet, daß die axialen
Stirnflächen 72^73 der Steuerventilelemente 24,25 mit den · ■·■
Stirnflächen 30,31 der Gehäuseendteile 14S15 fluchten. Eine Mittelöffnung reicht durch die Steuerschieberelemente 24,25 hindurch,
wobei für ein leichtes Spiel zur Aufnahme der Welle 12 gesorgt ist. Pie Steuerschieberelemente 24,25 sind, beispielsweise über
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einen Preßsitz, in den Bohrungen 4O,41 festgelegt, so daß. sie
gemeinsam mit dem Gehäuse 16 rotieren. Die axiale Lange der
Steuerschieberelemente 24,25 ist etwas kleiner als die: oxiole
Länge der Bohrungen 4O,41 de*r Gehäu-seenrfteile. "1 4,1 5,.. um ringiojrmige
Offnungen 74 bzw. 75 zu bilden.
Wie aus den Figuren 2 und 8 hervorgeht, stehen die jeweils N
Schieberdurchlässe 26,27 der Steuerschieberelemente 24,25 über, die Öffnungen 74,75 mit vier radial gerichteten Durchlässen 76,
77 der Welle 12 in Verbindung. Die Durchlässe-76f77 sind ihrerseits
mit längsverlaufenden Einlaß- und Auslaßkanälen 78,79 an
den gegenüberliegenden Enden der Welle 12 verbunden. Da die Anordnung
vorliegend als Motor veranschaulicht ist, können sämtliche Einlaßschieberdurchlässe 26 mit der Hochdruckseite und olle
Auslaßschieberdurchlässe 27 mit der Niederdruckseite der Maschine verbunden werden.
Wie aus Figur 3 hervorgeht, haben die Schieberdurchlässe 26 des
Steuerschieberelements 24 untereinander gleiche Abmessungen; die Schieberdurchlässe 26 sind ferner in gleichen gegenseitigen Abständen
um die Umfangsflache des Steuerschieberelements 24 verteilt.
Hervorzuheben ist, daß das Ein!aßsteuerschieberelement
in der Bohrung 4O derart ausgerichtet .ist, aa3 nach der Montage
ein Schieberdurchlaß 26a auf der einen Seite einer zur Exzentrizitätsebene senkrechten Linie liegt (bei der in Figur 3 veranschaulichten
Stellung ist dies die Achse 64), während ein diametral gegenüberliegender Schieberdurchlaß 26b an der anderen Seite
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dieser Linie verläuft. So erstreckt sich gemäß Figur 3 der Durchlaß
26a von der Achse 64 nach oben, während eine.Seite dieses
Durchlasses im wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64
steht. Der Durchlaß 26b verläuft dagegen von der Achse 64 nach
unten und steht ebenfalls mit seiner einen Seitenfläche praktisch in Linienkontakt mit der Achse 64. Um die Durchlässe 26a und 26b in gr-ei gneter Weise auszurichten, wird die Linie als eine. Achse
des Gehäuses 16 definiert, die bei der Endmontage senkrecht zu
der Exzentrizitätsebene steht. Die Schieberdurchlässe 27 des
Steuerschieberelements 25 hoben die gleiche Größe wie die Schieberdurchlässe 26; sie sind in Umfangsrichtung.in gleichen Abständen um die Außenfläche des Steuerschieberelements 25 verteilt.
Hervorzuheben ist, daß das Auslaßsteuerschiebereiement 25 in der Bohrung 41 spiegelbildlich mit Bezug auf das Steuerschieberelement 24 ausgerichtet ist. Wie aus Figur 7 hervorgehts verläuft ein Durchlaß 27a im wesentlichen von,der einen Seite einer zur Exzentrizitätsebene senkrecht stehenden Achse des Gehäuses 16 in einer Richtung, die derjenigen des entsprechenden Einlaßdurehlasses 26a entgegengesetzt ist. Der entsprechende diametral gegenüberliegende Durchlaß 27b geht von der anderen Seite dieser Linie in einer
Richtung aus» ai-a derjenigen des entsprechenden Einlaßdurehlasses 27a entgegengesetzt ist. So steht bei der in Figur 7 veranschaulichten Stellung die eine Seitenfläche des Durchlasses 27a im wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64 und reicht dieser
Durchlaß von der Achse 64 nach unten, während eine Seitenfläche
de^ Durch kJ.sses 37b im: wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64 steht und /on ,dieser Achse aus nach oben verlauft. -Die Pha-
Durchlasses im wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64
steht. Der Durchlaß 26b verläuft dagegen von der Achse 64 nach
unten und steht ebenfalls mit seiner einen Seitenfläche praktisch in Linienkontakt mit der Achse 64. Um die Durchlässe 26a und 26b in gr-ei gneter Weise auszurichten, wird die Linie als eine. Achse
des Gehäuses 16 definiert, die bei der Endmontage senkrecht zu
der Exzentrizitätsebene steht. Die Schieberdurchlässe 27 des
Steuerschieberelements 25 hoben die gleiche Größe wie die Schieberdurchlässe 26; sie sind in Umfangsrichtung.in gleichen Abständen um die Außenfläche des Steuerschieberelements 25 verteilt.
Hervorzuheben ist, daß das Auslaßsteuerschiebereiement 25 in der Bohrung 41 spiegelbildlich mit Bezug auf das Steuerschieberelement 24 ausgerichtet ist. Wie aus Figur 7 hervorgehts verläuft ein Durchlaß 27a im wesentlichen von,der einen Seite einer zur Exzentrizitätsebene senkrecht stehenden Achse des Gehäuses 16 in einer Richtung, die derjenigen des entsprechenden Einlaßdurehlasses 26a entgegengesetzt ist. Der entsprechende diametral gegenüberliegende Durchlaß 27b geht von der anderen Seite dieser Linie in einer
Richtung aus» ai-a derjenigen des entsprechenden Einlaßdurehlasses 27a entgegengesetzt ist. So steht bei der in Figur 7 veranschaulichten Stellung die eine Seitenfläche des Durchlasses 27a im wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64 und reicht dieser
Durchlaß von der Achse 64 nach unten, während eine Seitenfläche
de^ Durch kJ.sses 37b im: wesentlichen in Linienkontakt mit der Achse 64 steht und /on ,dieser Achse aus nach oben verlauft. -Die Pha-
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senlage der Schieberdurchldsse 27 stellt damit ein Spiegelbild
der Phasenlage der Schieberdurchlässe 26 dar3 und umgekehrt„
Entsprechend Figur 2 ist das Außenzahnrad 20 o.e. jeder seiner rs··!·'.··
len Stirnflächen 80,81 mit einer Anzahl N von diskontinuier licnsr:
oder nicht durchgehenden Ausnehmungen 28,29 versehen. Die Ajsnehmungen
28,29 können mit den betreffenden SchiebercürcrLassen 26,
27 zusammenwirken. Die Ausnehmungen 28 sind in Umfangsrichtung
in gleichen Abständen um die Innenfläche des Außenzahnrads 2O verteilt.
Sie reichen von der Stirnfläche 8O nach innen und münden in der Innenfläche des Außenzahnrades 2O derart aus, daß sie mit
den Verdrängerzellen 22 in Verbindung stehen. In entsprechender Weise sind die Auslaßausnehmungen 29 in Umfangsrichtung .in gleichen Abständen um das Außenzahnrad 2O verteilt, wobei jede Ausnehmung
von der Stirnfläche 81 nach innen reicht und in der Innenfläche des Außenzahnrades 2O mündet. Aus Figur 4 geht hervor, daß
die eine Kante der Ausnehmungen 28, 29 derart von einem Radius des Außenzahnrades 2O ausgeht, daß die Ausnehmungen 28 und 29 um
einen kleinen Winkel cC vor oder hinter der Mitte der zugehörigen
Verdrängerzelle liegen,, und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung
des Äußenzahnrades 20 sowie davon, ob es sich bei der Ausnehmung 28 oder 29 um einen Einlaß- oder einen Auslaßkanal handelt.
Weil jede Verdrängerzelle 22 zwischen benachbarten Zähnen 21 des Außenzahnrades 2O verläuft, reicht jede der Ausnehmungen 28, 29
der Breite nach von einem Zahn 21 bis zu einer Stelle, die der
Hälfte des Abstands zwischen benachbarten Zähnen entspricht. Da-
OiO ORIGINAL.
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bei ist hervorzuheben, daß die diskontinuierlicher; Ausnehmungen
derart mit Bezug auf die Zahne 21 des AuBenzahhrads 20 angeordnet
sind, daß die auf der Einiaßseite liegend&r: Ausnehmung er. 2.8
spiegelbildlich zu den auslaßseitigen Ausnehmungen 29 liegen» und zwar in der gleichen Weise, wie dies vorstehend für die EiniaQ-
und Auslaßschieberdurchlässe 26y27 diskutiert wurde. So liegt
entsprechend den Figuren 4 und 6 eine Einlaßausnermung 28x benachbart
dem Zahn 21x, während die entsprechende Auslaßausnehmung
29x benachbart dem Zahn 21 y angeordnet ist. Der Raum zwischen den
Zähnen 21 χ und 21y bildet eine Verdrcmgerzelle 22k. Außerdem muß
die Höhe jeder Ausnehmung 28,29 über die Schieberdurchlässe 26,27
um eine Strecke hinausreichen, die mindestens gleich der Exzentrizität e der Anordnung ist.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt und in einer bestimmten'Stellung
stehen, wie am besten aus den Figuren 4 und 6 hervorgeht, N/2
Einlaßdurchlässe 26 mit Ausnehmungen 28 in Verbindung, die zu auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene liegenden, sich erweiternden Verdrängerzellen führen, während N/2 Auslaßdurchlässe
27 mit Ausnehmungen in Verbindung stehen, die zu sich verkleinern-'
den Verdrängerzellen auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene
führen. Diese Beziehung wird bei der veranschaulichten Ausführungsform
durch die Bemessung der Schieberdurchlässe 26,27 und der Ausnehmungen 28,29 sichergestellt. Wird die Breite einer Verdrangerzelle als der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen
zwei radialen Linien definiert, die von der Mitte des Gehäuses oder der Achse 64 ausgehen und benachbarte,, die Zähne bildende
t-ίϊ ■;". J
409828/0343
Rollen halbieren, und wird ungefähr die Hälfte dieser Strecke von
den durch die Rollen gebildeten. Zähnen eingenommen, wird der verbleibende
halbe Abstand zu gleichen Teilen auf die Ausnehmungen
28,29 aufgeteilt. Die SchieberdurchiäSHs 25,27 nehmen im wesentlichen
die gleiche Breite wie die. Ausnehmungen 28 ..29 ein, um für einen geeigneten Druckmittelstrom zwischen den DurchJaasen und
den Ausnehmungen zu sorgen. Der Steuerschiebertakt kann durch Variieren der Breite der Schieberdurchlösse 26,27 und der Ausneh- ·
mungen 28,29 eingestellt werden.
Auf der Einlaßseite ist jeweils ein bestimmter Einlaßdurchlaß 26a stets derselben Ausnehmung 28x und derselben Verdrängerzelle
22x zugeordnet» Die gleiche Zuordnung gilt für die Auslaßseite. Dadurch werden die Herstellung und die Montage der Anordnung wesentlich
vereinfacht. .
Die Steuerschieberanordnung C weist ferner einen Druckentlastungskanal
86 auf, der diagonal von der einen zur anderen Stirnfläche
der Verdrängervorrichtung B reicht, wie dies aus den Figuren 2,
4, 5 und 6 hervorgeht.
Die Gehäuseanordnung A sitzt fest in einer nicht veranschaulichten
Aufnahme,die die Abflachungen 5O des Einlaß- und des Auslaßanschlusses
48,49 faßt, um eine Drehbewegung der Welle 12 zu verhindern.
Ein Band oder ein Riemen (nicht veranschaulicht) mit drei gesonderten, nebeneinanderliegenden Abschnitten wird um die
Außenfläche der Gehäuseanordnung A herumgelegt, wobei jeder Band-
abschnitt zwischen die nach außen vorstehenden Abstandsscheiben
36 paßt und von diesen.geführt wird.
Unter Druck stehendes Druckmittel, beispielsweise Drucköl, wird
von einer nicht veranschaulichten Pumpe aus in den Einlaßkonal
78 eingeführt und gelangt über die radial verlaufenden Durchlässe
76 in die ringförmige Öffnung 74 sowie von dort in die Schieberdurchlässe
26, wobei sämtliche Schieberdurchlässe 26 mit Druck beaufschlagt werden. Wegen der in den Figuren 4 und 6 veranschaulichten
geometrischen Beziehung zwischen den Schieberdurchlässen
26,27" und den Ausnehmungen 28,29 erfolgt eine Verbindung nur zwischen
den Einlaßschieberdurchlässen 26 und den Einlaßausnehmungen
28, die mit auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene Y-Y liegenden, sich vergrößernden Verdrängerzellen 22 ausgerichtet sind.
In ähnlicher Weise stehen auf der Niederdruckseite der Anordnung
die sich verkleinernden Verdrängerzellen nur über die zugeordneten
Auslaßausnehmungen 29 mit Atislaßschi eberdunchlässen 27 in
Verbindung. Das Druckmittel gelangt von den Auslaßschieberdurchlässen 27 über die ringförmige Öffnung 75 in die radial verlaufenden
Durchlässe 78; es strömt von dort über den Auslaßkanal 79 zu einem nicht veranschaulichten Auffangbehälter» Während des
Betriebes rotieren die Steuerschieberelemente 24 und 25 in Synchronismus sowohl mit dem Gehäuse 16 als auch mit dem Außenzahnrad 2O. Da jedoch das Außenzahnrad 2O außerdem umläuft, führt
jede der Ausnehmungen 28r29 des Außenzahnrades 2O eine komplizierte
Umlauf bewegung gegenüber dem zugeordneten Einlaß- oder Auslaßdurchlaß 26,27 <jus. Diese Relativbewegung stellt die für
4098 2 8/0 34 3
das Arbeiten der Maschine erforderlichen Druckmittelverbindungen
her.
An der Einlaßseite der Maschine eingeführtes, unter r;onem Druck
stehendes Druckmittel bewirkt ajf diese Weise, daß des Außerzahnrad
20 entgegen dem Uhrzeigersinn (Figur 5) um das Irnenzahnrad
18 rotiert und umläuft. Es kann jedoch nur die Drehbewegung des Außenzahnrades 2O über die Antriebsrollen 7O auf das Ringgehäuseteil
16 übertragen werden. Es kommt also zu einer Drehbewegung der Gehäuseanordnung A1 wodurch ein Band, Riemen oder dergleichen
angetrieben wird. Werden die Druckmitteleinlaß- und -auslaßanschlüsse vertauscht, läuft der Motor in der entgegengesetzten
Richtung.
Die Antriebsrollen 7O werden durch Druckmittel geschmiert, das
über das geringe Wellenspiel 6O auf der Hochdruckseite der Maschine
austritt und den Antriebsrollen 7O über die Bohrung 53 und
die Schmierkanäle 56,58 zugeführt wird. Das Druckmittel wird von dem Spalt zwischen dem Außenzahnrad 2O und dem Ringgehäuseteil 16
über die Bohrung 54 und die Schmierkanäle 57,58 im Gehöuseendteil
15 abgeleitet. Entsprechend den Verhältnissen auf der Einlaßseite der Maschine gelangt das Druckmittel von dem Wellenspiel
61 in die ringförmige Öffnung 75 und von dort über die radial verlaufenden
Durchlässe 77 in den Auslaßkanal 79.
Auf der Hochdruckseite der Verdrängervorrichtung B an der axialen Stirnfläche ausleckendes Druckmittel wird über den Druckentla-
409828/0343
stungskanal 86 zu der auf der Niederdruckseite liegenden axialen
Stirnfläche abgeleitet und verläßt die Maschine in der normalen Weise über die Auslaßschieberdurchlässe 27„
Während die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einem Motor beschrieben
wurde, versteht es sich, daß die Maschine in entsprechender
Weise auch als Pumpe eingesetzt werden kann, indem der
Maschine unter niedrigem Druck stehendes Druckmittel zugeleitet und die Gehäuseanordnung A in Drehung versetzt wird.
Maschine unter niedrigem Druck stehendes Druckmittel zugeleitet und die Gehäuseanordnung A in Drehung versetzt wird.
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Claims (12)
- - 19 A η s ρ r ü c h eΊ .'jsteuerschieberanordmjng fur eine druckmittel betätigte Maschine, bei der. ein innenverzahntes Bauteil exzentrisch zu einem außenverzahnten Bauteil angeordnet ist, das eine kleinere Zähnezahl hat, wobei .die beiden Bauteile mit Kämmeingriff unter Ausbildung einer vorbestimmten Anzahl von sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen gegeneinander bewegbar sind und wobei eine die Achsen der beiden Bauteile enthaltende Exzentrizitätsebene die sich vergrößernden Verdrängerzellen auf der einen Seite der Ebene von den sich verkleinernden Verdrängerzellen auf der anderen Seite der Ebene trennt, gekennzeichnet durch ein erstes Steuerschieberelement mit mehreren ersten Schieberdurchlässen, die Druckmittel von der Hochdruckseite der Maschine aufnehmen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Verdrängerzellen ist und von denen jeder ständig einer bestimmten Verdrängerzelle zugeordnet ist, ein zweites Steuerschieberelement mit mehreren zweiten Schieberdurchlässen, über die Druckmittel zur Niederdruckseite der Maschine gelangt, deren Anzahl der Anzahl der Verdrängerzellen entspricht und von denen jeder ständig einer bestimmten Verdrängerzelle zugeordnet ist, durch Mittel, die für eine Druckmittelverbindung zwischen jeder sich vergrößernden Verdrängerzelld auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene und den zugeordneten ersten Schieberdurchlässen sorgen, sowie Mittel, die für eine Druckmittelverbindung zwischen jeder sich verkleinernden Verdrängerzelle auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene und den zugeordne-4 0982 8/QK 3 ■-""·'·- 2O ten zweiten Schieberdurchlässen sorgen.
- 2. Steuerschieberanordnung nach Anspruch T-, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittelbetätigte Maschine ein Gehäuse mit einem Einlaß, der ständig mit sämtlichen Durchlässen des ersten Steuerschieberelements verbunden ist, und einem Auslaß aufweist, der ständig mit sämtlichen Durchlässen des zweiten Steuerschieberelements verbunden ist, daß das außenverzahnte Bauteil eine Umlaufbewegung um die Achse der Steuerschieberelemente ausführt und daß jedes der Steuerschieberelemente eine axiale Stirnfläche aufweist, die derart mit einer axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils.in Eingriff steht, daß auf Grund der Umlaufbewegung des innenverzahnten Bauteils gegenüber den Steuerschieberelementen die Durchlässe in den beiden Steuerschieberelementen geöffnet und geschlossen werden.
- 3. Steuerschieberanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide axiale Stirnflächen des innenverzahnten Bauteils mit mehreren in Umfangsrichtung in' gleichmäßigem Abstand verteilt angeordneten, diskontinuierlichen Ausnehmungen 'versehen sind, deren Anzahl gleich der Anzahl der Verdrängerzellen ist und von denen jede von einer axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils ausgeht und in dessen Inhenumfangsflache im Bereich einer Verdrängerzelle mündet.
- 4. Steuerschieberanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberdurchlässe und die Ausnehmungen an der einen409828/0343axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils spiegelbildlich zu den Ausnehmungen und den Schieberdurchlässen an der anderen axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils angeordnet sind.
- 5. Druckmittelbetätigte Maschine, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse angeordnetes innenverzahntes Bauteil, ein in dem innenverzahnten Bauteil sitzendes außenverzahntes Bauteil, wobei das innenverzahnte. Bauteil mit einer vorbestimmten Anzahl von Zähnen versehen und exzentrisch mit Bezug auf das außenverzahnte Bauteil derart angeordnet ist, daß es eine Drehbewegung und eine Umlaufbewegung ausführen kann, wobei die Zähne der beiden Bauteile während deren Relativbewegung unter Bildung einer vorbestimmten Anzahl von sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen miteinander kämmen, ferner durch Mittel zur Lagerung des innenverzahnten Bauteils derart, daß es eine Umlaufbewegung mit Bezug auf eine Achse des Gehäuses ausführen kann, ein erstes Steuerschieberelement mit mehreren ersten Schieberdurchlässen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Verdrängerzellen ist und von denen jeder ständig einer bestimmten Verdrängerzelle zugeordnet ist, ein zweites Steuerschieberelement mit mehreren Schieberdurchlässen, deren Anzahl der Anzahl der Verdrängerzellen entspricht und von denen jeder ständig einer bestimmten Verdrängerzelle zugeordnet ist, Mittel, die für eine Druckmittelverbindung zwischen jeder der sich vergrößernden Verdrängerzellen und den zugeordneten ersten Schieberdurchlässen sorgen, sowie Mittel, die für eine Druckmittelverbindung409828/0343zwischen jeder der sich verkleinernden Verdrängerzellen und den zugeordneten zweiten Schieberdurchlässen sorgen.
- 6. Druckmittelbetätigte Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Steuerschieberelement derart gelagert sind, daß sie sich synchron mit der Drehbewegung des innenverzahnten Bauteils drehen.
- 7. Druckmittelbetätigte Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Steuerschieberelement auf in Axialrichtung gegenüberliegenden Seiten des innenverzahnten Bauteils angeordnet sind und auf Grund der Umlaufbewegung des innenverzahnten Bauteils die ersten und zweiten Schieberdurchlässe in dem ersten und zweiten Steuerschieberelement der art geöffnet und geschlossen werden können, daß für die Druckmittelverbindung zwischen jeder der sich vergrößernden Verdrängerzellen und den zugeordneten Durchlässen im ersten Steuerschieberelement sowie für die Druckmittelverbindung zwischen jeder der sich verkleinernden Verdrängerzellen und den zugeordneten Durchlässen des zweiten Steuerschieber elements gesorgt wird.
- 8. Druckmittelbetätigte Maschine, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Ringgehäuseteil, ein innerhalb des Ringgehäuseteils angeordnetes innenverzahntes Bauteil, eine zwischen dem innenverzahnten Bauteil und dem Ringgehäuseteil befindliche Antriebsanordnung, die eine drehende Antriebsbewegung zwischen409 828/0343diesen Bauteilen überträgt und gleichzeitig eine gegenseitige Umlaufbewegung zuläßt, eine in dem Gehäuse drehbar.gelagerte .Welle, die an ihren axialen Enden einen Druckmitteleinlaß und einen Druckmittelauslaß bildet, ein auf der Welle sitzendes und über ein Teil der Welle reichendes außenverzahntes Bauteil, dessen Zähnezahl kleiner als diejenige des . innenverz.ahnten Bauteils ist, wobei das innenverzahnte Bauteil exzentrisch mit Bezug auf das außenverzahnte Bauteil angeordnet ist und gegenüber diesem eine Drehbewegung und eine Umlaufbewegung ausführen kann, während deren die Zähne der verzahnten Bauteile unter Bildung einer vorbestimmten Anzahl von sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen miteinander kämmen, und wobei die Achsen der verzahnten Bauteile eine sich während des Betriebs der Maschine bewegende Exzentrizitätsebene bestimmen, die die sich vergrößernden Verdrängerzellen von den sich verkleinernden Verdrängerzellen trennt, sowie durch eine Steuerschieberanordnung, die für eine Druckmittelverbindung zwischen dem Einlaß und den auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene liegenden Verdrängerzellen sowie für eine Druckmittelverbindung zwischen dem Auslaß und den auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene liegenden Verdrängerzellen sorgt.
- 9. Druckmittelbetätigte Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersc.hieberanordnung ein erstes Steuerschieberelement mit mehreren ersten Schieberdurchlässen und ein zweites Steuerschieberelement mit mehreren zweiten Schieberdurchlässen aufweist, daß alle ersten Schieberdurchlässe ständig mit409828/0343dem Einlaß und alle zweiten Schieberdurchlässe ständig mit dem Auslaß in Druckmittelverbindung stehen und daß das erste und das zweite SteuerschiebereLeinent derart gehäusefest angeordnet sind, daß eine Relativbewegung zwischen ihnen verhindert wird.
- 10..DruGkmittelbetatigte Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß' beide axialen Stirnflächen des innenverzahnten Bauteils mit mehreren in Umfangsrichtung in gleichem Abstand verteilt abgeordneten, diskontinuierlichen Ausnehmungen versehen sind;» von denen jede von einer axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils ausgeht und in dessen innerer Umfangsflache im Bereich einer Verdrängerzelle mündet.
- 11. Druckmittelbetätigte Maschine nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberdurchlässe und die Ausnehmungen an der einen axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils spiegelbildlich zu den Ausnehmungen und den Schieberdurchlässen an der anderen axialen Stirnfläche des innenverzahnten Bauteils angeordnet sind.
- 12. Riemenantriebsmotor., gekennzeichnet durch eine einteilige Welle mit einem sich über einen Mittelabschnitt der Welle erstreckenden außenverzahnten Bauteil und an gegenüberliegenden Wellenenden vorgesehenen rohrförmigen Abschnitten, die einen Druckmitteleinlaß und einen Druckmittelauslaß für den Motor bilden, einen ersten hohlen zylindrischen Gehäuseabschnitt, der die Welle an der einen Seite des außenverzahnten Bauteils umfaßt und in dem409828/0343die Welle gelagert ist, einen zweiten hohlen zylindrischen Gehäuseabschnitt, der auf der anderen Seite des außenverzahnten Bauteils sitzt und in dem' die Welle gelagert ist, einen zylindrischen Ringgehäuseabschnitt, der mit dem ersten und dem zweiten Gehäuseabschnitt verbunden ist und mit diesem zusammen das Gehäuse bildet, ein innenverzahntes Bauteil, dessen Zähnezahl größer als diejenige des außenverzahnten Bauteiles ist und das innerhalb des Ringgehäuseqbschnitts exzentrisch zu dem außenverzahnten Bauteil angeordnet und diesem gegenüber bewegbar ist, wobei die Zähne der verzahnten Bauteile während der Relativbewegung unter Bildung einer Mehrzahl von sich verkleinernden und vergrößernden Verdrängerzellen miteinander kämmen, ferner durch eine zwischen dem Ringgehäuseabschnitt und dem innenverzahnten Bauteil sitzencfe Antriebsanordnung, mittels deren der Ringgehäuseabschnitt in Abhängigkeit von der Hypozykloidbewegung des innen verzahnten Bauteils um das außenverzahnte Bauteil drehbar ist. sowie durch eine funktionsmäßig zwischen dem Einlaß am einen Ende der Welle und dem Auslaß am anderen Ende der Welle sitzende Steuerschieberanordnung, die den Einlaß mit den sich vergrößernden Verdrängerzellen und den Auslaß mit den sich verkleinernden Verdrängerzellen verbindet und das innenverzahnte Bauteil zu einer Hypozykloidbewegung um das außenverzahnte Bauteil veranlaßt,,"4098 28/034 3Leerseite
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