DE3410832A1 - Verdraengermaschine, insbesondere zykloiden-planetengetriebe mit integriertem hydraulischem motor - Google Patents
Verdraengermaschine, insbesondere zykloiden-planetengetriebe mit integriertem hydraulischem motorInfo
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Description
Rudolf Braren
Conollystr. 26/7, D - 8000 München 40
- 23 647 20/h
• Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe
mit integriertem hydraulischem Motor ■
Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine insbesondere
ein Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor-,mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1, 9 oder 10.
Planetenmaschinen dieser Art haben ein Gehäuse mit Druckini ttelanschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Druckmittel
zu Verdrängerkammern, die durch die Verzahnungen eines zu einer Zentralradachse konzentrisch angeordneten Zentralrades
und eines Planetenrades gebildet sind. Die Planetenradachse bewegt sich bei gehäusefestem Zentralrad mit einer
schnellen Umlaufgeschwindigkeit um die Zentralradachse..
Durch das Abwälzen erhält das Planetenrad eine langsame
Geschwindigkeit um seine eigene Planetenradachse (vgl. "Grundlagen der Planetenmotore^ - Vorstellung eines
neuen Planetenmotors" Zeitschrift ö+p "Ölhydraulik und
Pneumatik" 25 (1981) Nr. 2).
Bei einer bekannten Verdrängermaschine der eingangs genannten Art (vgl. DE-OS 31 19 807) ist das Zentralrad ein koaxial
mit der Maschinenachse (Abtriebsachse) angeordnetes außen-
-V
verzahntes Sonnenrad. Die Verzahnung ist durch Bolzen gebildet. Das Planetenrad ist ein das Sonnenrad umgebendes
Hohlrad, das an seiner Innenseite eine Zykloidenverzahnung
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trägt und an seiner Außenseite kreissegmentförmige Ausnehmungen
besitzt, in welche gehäusefeste Bolzen formschlüssig eingreifen. Durch diese Formschlußverbindung
kann das Planetenrad eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse
ausführen, ist jedoch an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert. Diese Bauart einer Verdrängermaschine
hat den Vorteil, daß die Abtriebsbewegung nicht von dem exzentrisch umlaufenden Pla.netenradabgenommen
werden muß, was ein "Herausfiltern" der UmIaufbewegung
durch eine Kardanwelle od.dgl. nötig macht, sondern unmittelbar von dem zur Maschinenachse zentrisch gelagerten
Zentralrad. Nachteilig ist jedoch, daß die Formschlußverbindung zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse, die
notwendigerweise mit einem der doppelten Exzentrizität des Planetenrades entsprechenden Spiel behaftet ist, um
die Umlaufbewegung zu gestatten, in der geschilderten Ausführung einer starken Belastung mit entsprechendem 'Verschleiß
unterliegt und zu einer beträchtlichen Geräuschbildung führt. Denn zur Verhinderung der Drehbewegung des
Planetenrades um dessen eigene Achse stehen, immer nur wenige der die Formschlußverbindung ausmachenden Bolzen
und Ausnehmungen in gegenseitigem,Eingriff, und zu Beginn
der Eingriffsbewegung ist die Flächenpressung zwischen
den'Ausnehmungen und den Bolzen sehr hoch, was einen harten
Gang und entsprechenden Verschleiß hervorruft.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verdrängermaschine
der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ohne eine ins Gewicht fallende Erhöhung des Platzbedarfes
ein besseres Betriebsverhalten, d.h. ein geringerer Verschleiß und höhere Laufruhe erzielt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einer Verdrängermaschine
der genannten Art gelöst durch die Merkmale gemäß
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dem Kennzeichen eines der Patentansprüche 1, 9 und.10.
Entsprechend der ersten grundsätzlichen erfindungsgemässen
Lösung umschließen die Ausnehmungen der Formschlußverbindung zwischen Planetenrad und Gehäuse die'jeweils zugeordneten
Bolzen auf deren ganzem Umfang. Das hat zur Folge, daß das Planetenrad sich nicht nur an wenigen Stellen der
Formschlußvefbindung am Gehäuse abstützt, sondern in jeder Betriebsphase theoretisch an allen Bolzen bzw. Ausnehmungen
und in der Praxis zumindest auf dem überwiegenden Teil davon. Auch das Einlaufen in den Eingriff erfolgt nicht
mehr schlagartig, sondern allmählich, was die Laufruhe erheblich verbessert. ·
Trotz der Vergrösserung der Ausnehmungen so, daß diese die Bolzen der Formschlußverbindung ganz umfassen, wird der
Platzbedarf allenfalls geringfügig erhöht. So i'st es beispielsweise möglich, die Bolzen der Formschlußverbindung
am Planetenrad zu befestigen oder einstückig mit diesem auszubilden, so daß mindestens ein Ende dieser Bolzen in
eine von einer entsprechenden Anzahl von kreisförmigen Ausnehmungen
hineinragt, die der ..Stirnseite des Planetenrades gegenüberliegen, d.h. unmittelbar im Gehäuse oder in einem
davon gesonderten Teil angeordnet sind. Da in diesem Fall die Bolzen nicht am Außenrand des Planetenrades liegen
müssen, findet in radialer Richtung keine Vergrösserung des Planetenrades statt.
Nach einer bezüglich Aufwand und gedrängter Bauweise besonders vorteilhaften Ausführungsform, bei der das Zentralrad
eine Zykloidenkurve als Außenverzahnung aufweist und die Innenverzahnung des Planetenrades ein Bolzenring ist,
ist vorgesehen, daß die Bolzen dieses Bolzenringes mindestens über eine Stirnseite des Planetenrades hinaus' verlängert sind
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und zugleich die Bolzen der Formschlußverbindung bilden, die in dem Planetenrad stirnseitig gegenüberliegende
gehäusefesto Ausnehmungen eingreifen. In diesem Fall kann nämlich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung
das Steuerelement zur Steuerung der Beaufschlagung der
Verdrängerkammern mit Druckmittel auf dem Außenumfang des Planetenrades gelagert werden, so daß ohne eine Vergrösserung
des Platzbedarfes in radialer Richtung eine Verkürzung in axialer Richtung möglich ist. In diesem
Fall weist das Planetenräd von seinem Umfang zu den Verdrängerkammern führende Bohrungen für die Zu- bzw.
Abfuhr des Druckmittels auf (vgl. hierzu im Prinzip die Ausbildung von Planetenräd und Steuerelement gemäß Fig- 8,
der Patentanmeldung P 33 27 772.9).
Nach der zweiten grundsätzlichen Lösung ist das Planetenrad
mit seinem Außenumfang in einem Lagerelement in einer ersten Richtung linear verschiebbar gelagert und das Lagerelement
ist seinerseits wiederum im Gehäuse in einer Richtung verschiebbar angeordnet, die zur ersten Richtung senkrecht
liegt. Auf diese Weise ist eine Art "kardanischer" Lagerung nach dem Prinzip einer Oldham-Kupplung geschaffen, die eine
in jeder Betriebsphase im Eingriff stehende. Formschlußverbindung zwischen Planetenrad und Gehäuse ergibt.
f.
Nach der dritten grundsätzlichen Losung besteht zwischen
dem Planetanrad und dem Gehäuse-eine ständige, jedoch
elastisch nachgiebige Verbindung, die ihrer Natur entsprechend ebenfalls zu einer gleichförmigen Übertragung
des vom Planetenrad ausgeübten Abstützmomentes auf das Gehäuse führt. Hierzu ist das Planetenrad an dem Gehäuse
mittels eines elastisch nachgiebigen Elementes befestigt, das beispielsweise aufgrund seines Werkstoffes, z.B. Gummi,
nachgiebig ist oder durch seine Formgebung, z.B. als Falten- * oder im Innenumfang des Zentralrades
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balg oder Faltenschei.be, eine Verformung zulässt,- die
der Exzentrizität des Planetenrades entspricht. Es versteht sich, daß die Nachgiebigkeit des eingeschalteten elastischen
Elementes im wesentlichen in radialer Richtung von Bedeutung ist und in Umfangsrichtung nur eine solche Bewegungskomponente
erlauben muß, die aus der UmIaufbewegung des Planetenrades
um die Zentralradachse resultiert. Gegenüber einer Drehung um die eigene Achse des Planetenrades soll dieses jedoch
festgehalten werden.
Weitere' vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus
Unteransprüchen entnehmbar und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand
der beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform längs der Linie I-I in Fig. 2;
Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1;
Figur 3 - einen Längsschnitt längs der Linie IH-III in
Fig. 1; "\
Figur 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, geschnitten längs der Linie IV-IV in Fig. 5;
Figur 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;
Figur 6, 7 Längs- und Querschnitt durch eine dritte grundsätzliche
Ausführungsform der Verdrängermaschine;
Figur 8 einen Querschnitt durch eine Modifikation der dritten
hur,Cührungsfform der Erfindung, und
Figur 9 nAxian~ Querschnitt durch eine vierte Ausführungs
form dor Erfindung.
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Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Planeten-Verdrängermotor besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse mit den
Gehäuseteilen 1 (Abtriebsseite), 2 und 3 (Anschlußseite). Die Gehäuseteile 1, 2 und 3 sind durch eine nicht gezeigte
Verschraubung miteinander verbunden. In dem Gehäuse ist ein zur Maschinenachse O konzentrisch laufendes Zentralrad
4 gelagert, dessen Verzahnung durch eine geschlossene Zykloidenkurve gebildet ist (vgl. DE-PS 24 33 '675).
Das Zentralrad 4 kämmt mit einem Planetenrad 5, das einen Bolzenring 6 als Verzahnung trägt und an dem nahe
seinem äußeren Umfang weitere Bolzen 7 -so befestigt sind, daß diese stirnseitig zu beiden Seiten hin über das
Planetenrad 5 hinausragen". Das Zentralrad 4 weist an seiner abtriebsseitigen Stirnseite einen Wellenansatz
41 auf, mit dem es im Gehäuseteil 1 durch Radial- und Axialwälzlager 42 gelagert ist. Von der gegenüberliegenden
Stirnseite des Zentralrades 4 steht, nach außen ein Lageransatz 44 vor, dessen Lagerfläche zentrisch zur Achse O
verläuft. Auf dem Lageransatz 44 ist mittels Wälzlagern 4 3 ein Steuerelement 8 in Form einer Steuerscheibe gelagert,
deren Außenumfang exzentrisch zur Achse O und zentrisch zur Achse M des Planetenrades 5 läuft. Der
Abstand zwischen den beiden Achse M und O entspricht der .Exzentrizität der Umlaufbahn des Planetenrades 5 um die
Zehtralachse O. Mit ihrem Außenumfang stützt sich die Steuerscheibe 8 über Rollenhülsen 7Ϊ ab, die drehbar auf
den Bolzen 7 des Planetenrades 5 angeordnet sind. Die Bolzen 7 sind ihrerseits auf einem Kreis angeordnet,
der konzentrisch zur Planetenradachse M liegt.
Auf den beiden Stirnflächen der Steuerscheibe 8 sind zwei identisch ausgebildete Steuerplatten 8' mittels Spannhülsen
811 befestigt, die zwei bezüglich eines in Richtung der Exzentrizität des Steuerscheibenumfanges verlaufenden
Durchmessers der Steuerscheibe 8*angeordnete kreisbogen-
*symmetrisch
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förmige Steuersegmente 81, 82"bilden. Der Innendurchmesser
des Steuersegments 81 verläuft konzentrisch zur Achse O; zum Außenumfang hin ist das Steuersegment 81
offen. Der Außendurchmesser des Steuersegments 82 verläuft ebenfalls konzentrisch zur Zentralradachse 0;
zum Innenumfang der Steuerplatte 8' hin ist das Steuersegment
82 offen (vgl. Fig. 3). Die Bogenlänge der SteuerSegmente 81, 82 beträgt etwa 175°, wobei die endsei
tigen Kanten der Steuersegmente Steuerkanten für die Druckumkehrung bei der Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckmittel,
wie nachfolgend noch erläutert wird, bilden (vgl. hierzu Patentanmeldung P 33 27 772.9). Die Steuerplatten 81 liegen mit ihren Stirnflächen flüssigkeitsdicht
an den Stirnflächen der Steuerscheibe 8 bzw. an den zugewendeten Stirnflächen des Planetenrades 5 und des
Zentralrades 4 bzw. des Gehäuseteils 3 an.
Das Steuersegment 81 jeder der beiden Steuerplatten 8'
steht mit einem im Gehäuseteil 2 vorgesehenen Anschluß 31 für Druckmittel in Verbindung. Das Steuersegment 82
der beiden Steuerplatten 81 steht über eine Ringnut 45
des Lageransatzes 44, eine Radialbohrung 46, eine zentrale Axialbohrung 47, eine weitere Radialbohrung
48, eine Ringnut 49 und eine Gehäusebohrung 33 mit einem Anschluß 32 für die Abfuhr von Druckmittel in Verbindung.
Es versteht sich, daß die Strömungsrichtung des Druckmittels auch umgekehrt sein kann. Das äußere Ende der
Axialbohrung 47 ist durch einen Stopfen flüssigkeitsdicht verschlossen.
Zwischen beiden Stirnseiten des Gehäuseteiles 2 und dem •jeweils zugeordneten Gehäuseteil 1 bzw. 3 ist je eine
Ringscheibe ^72 befestigt, die auf einem Kreis, der konzentrisch
zur.Plnnetenradachse M verläuft und dessen
Durchmesser dom Mittolpunktsdurchmesser der Bolzen 7
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entspricht, Ausnehmungen 73 aufweist, in welche die überstehenden
Enden der Bolzen 7 hineinragen. Der Durchmesser der Ausnehmungen 73 entspricht dem Durchmesser der Bolzen
7, vergrössert um das Zweifache der Exzentrizität e (Abstand der Achsen M und O voneinander).
Sowohl die die Verzahnung dos Planetenrades 5 bildenden Bolzen 6 als auch die Bolzen 7, die in der geschilderten
Weise über die Ausnehmungen 73 eine Formschlußverbindung des Planetenrades 5 mit dem Gehäuse herstellen, sind
zweckmässigerweise drehbar im Planetenrad 5 gelagert,
können jedoch auch fest angeordnet sein.
Im Betrieb des Planeten-Verdrängermotors gemäß den Fig. 1 bis 3 gelangt von einer nicht gezeigten Pumpe gefördertes
Druckmittel über den Anschluß 31 in das Gehäuse und von dort in die bogenförmigen Steuersegmente 81 der Steuerplatten 8*. Von dem an der Stirnseite des Zentralrades
4 und des Planetenrades 5 anliegenden Steuersegment aus beaufschlagt das Druckmittel eine Hälfte von Verdrängerkammern
9 (Fig. 2), die durch die Verzahnungen des Zentralrades 4 und des Planetenrades 5 gebildet sind,
und erzeugt dadurch ein Moment am Zentralrad 4. Infolge des-formschlüssigen Eingriffes des Zentralrades 4 in
das Planetenrad 5 vollzieht das Planotenrad 5 eine Umlaufbewegung
um die Zentralradachse O mit einer schnellen Geschwindigkeit <ίοΛ , während sich das Zentralrad 4 um
seine Achse O mit einer langsameren Geschwindigkeit LStt
dreht. Dabei verhält sich Aj»c zu^ wie 1 zu der Anzahl der Abschnitte
dor Zykloidenkurve des Zentralrades 4. Das Planetenrad 5 kann infolge des formschlüssigen Eingriffes
der Bolzen 7 in die Ausnehmungen 73 eine Drehung um seine eigene Achse M nicht ausführen, so daß es bei seiner
Umlaufbewegung ständig zu sich selbst parallel gehalten wird. Infolge der beschriebenen Bemessung und Anordnung der
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Bolzen 7 bzw. der Ausnehmungen 73 liegen in jeder Bewegungsphase des Planctenrades 5 die Enden der Bolzen
7 an den Rändern der Ausnehmungen 73 an und stützen sich und damit das Planetenrad 5 gegen eine Verdrehung
in Umfangsrichtung darauf ab.
Infolge der beschriebenen Lagerung der Steuerscheibe
8 mit den darauf befestigten Steuerplatten 8' an dem Zentral rad 4 und dem Planetenrad 5 vollzieht die Steuerscheibe
8 ebenfalls eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse O mit der Geschwindigkeit 60Λ , d.h. die Steuerscheibe
8 dreht sich um die Zentralradachse 0 wie eine Kurbel. Hierdurch und aufgrund der Anordnung der Steuersegmente
81, 82, gemäß der die Steuersegmente 81, 82 bezüglich eines in Richtung der.Exzentrizität des Steuerscheibenumfanges
verlaufenden Durchmessers der Steuerscheibe 8 symmetrisch angeordnet sind, wird erreicht,
daß im Bereich des jeweils kleinsten Kammervolumens jede Verdrängerkammer 9 durch die in Umlaufrichtung vordere
Steuerkante des Steuersegments 81 geöffnet und" im Bereich des grössten Kammorvolumens durch die in Umlaufrichtung
hintere Steuerknnte desselben Steuersegments geschlossen und umgesteuert wird. Aus dem Stcuersegment 82 tritt
das Druckmittel durch die Ringnut 45 in die Radialbohrung 46 und von dort durch die Axialbohrung 47 in die Radialbohrung
48 und die Ringnut 49 ein und verlässt diese über die Gehäusebohrung 33 und den Anschluß 32 zur Saugse'ite
der Pumpe hin.
Aufgrund der Anlage aller Bolzen 7 an den Rändern der zugehörigen Ausnehmungen 4 3 wird das Reaktionsmoment, das
infolge der Bewegung des Zentralrades 4 von dem Planetenrad 5 auf das Gehäuse ausgeübt wird, auf alle Bolzen 7,
im Ausführungsbeispiel zwölf Bolzen, verteilt.
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Infolge der identischen Ausbildung und der symmetrischen
Anordnung der Steüerplatten 8' an den beiden Stirnseiten
der Steuerscheibe 8 heben sich die in axialer Richtung auf die Steuerscheibe 8 wirkenden hydraulischen Druckkräfte
auf, so daß diese nur mit einer solchen Kraft an die anliegenden Teile angedrückt wird, die zur flüssigkeitsdichten
Abdichtung erforderlich ist.
Im übrigen ist das Zentral rad 4 mit seinen Lageransätzen 41 und 44 in den zugehörigen Gehäuseteilen 1 bzw. 3 durch
nicht näher bezeichnete Dichtringe abgedichtet und mit
dem Lageransatz 44 gleitend im Gehäuseteil 3 gelagert.
Die Ausführungsform gemäß den Fig.· 4 und 5 unterscheidet
sich bezüglich der Ausbildung, der Anordnung und der Lagerung des Zentralrades 104 nicht von der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3.
Abweichend davon werden jedoch die beiden Funktionen der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 vorgesehenen
beiden Bolzenkränze 6 und 7 hier durch einen einzigen Bolzenkranz 106 erfüllt, was aus folgender Gestaltung
resultiert: Das mit dem Zentralrad 104 kämmende Planetenrad 105 weist eine durch die Bolzen 106 gebildete
Verzahnung auf, deren Bolzen sich über beide Stirnseiten des Planetenrades 105 hinaus erstrecken und in kreisförmige
Ausnehmungen 173 zweier an den. Stirnseiten des Planetenrades 105 anliegender Ringscheiben 172 hineinragen.
Die Ausnehmungen 173 liegen auf einem Kreis um die Zentralachse O, dessen Durchmesser dem Mittelpunktsdurchmesser
der Bolzen 106 um die Planetenradachse M entspricht. Somit erfüllen die Bolzen 106 die erwähnte zweifache
Funktion, nämlich diejenige als Verzahnung des Planetenrades 105, die mit dem Zykloiden-Kurvenzug des Zentralrades
104 unter Ausbildung von Vordrangerkammern 109 zusammenwirkt, sowie diejenige der Formschlußverbxndung des
Planetenrades 105 mit dem Gehäuse, durch die eine Dreh-
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bewegung des Planetenrades 105 um dessen eigene Achse M verhindert wird. Sie treten somit an die Stelle der Bolzen
. 7 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3.
Mit den beiden Stirnflächen des Planetenrades 105 sind von den Bolzen 106 durchsetzte Ringscheiben 174 und 175
fest verbunden, von denen die Ringscheibe 174 einen konzentrisch zur Planetenradachse M laufenden Innenumfang
aufweist, der eine Lagerfläche für Wälzlager 143 bildet. ' Das Zentralrad 104 weist eine zentrisch zur Achse O
angeordnete Lagerbohrung 143 auf, deren Umfangsflache
eine Gleitlagerfläche für das ringförmige Steuerelement
108 bildet. Das Steuerelement 108 weist einen axial aus der Lagerbohrung 144 (in Fig. 4 nach rechts)hinausragenden
Lageransatz 189 auf, auf dessen konzentrisch zur Planetenradachse M verlaufender Umfangsflache sich die Wälzkörper
des Wälzlagers 143 abstützen.
Das Steuerelement 108 besitzt zwei einander bezüglich des Durchmessers, in dessen Richtung die Exzentrizität e verläuft,
symmetrisch gegenüberliegende Steuersegmente 181 und 182, "die sich über einen Umfang von jeweils etwa
160° erstrecken und als Teil-Ringnut in der äußeren Umfangsf lache des Steuerelements 108 ausgebildet sind.
Der Gehäuseteil 103 weist einen das Steuerelement 108 mit dessen Innenfläche lagernden Lageransatz 135 auf, der
in die Ausnehmung 144 des Zentralrades 104 hineinragt. In dem Bereich des Lageransatzes 135 sind ein Anschluß
131 für die Zufuhr von Druckmittel sowie ein Anschluß
132 für die Abfuhr von Druckmittel ausgebildet. Von dem ■ Anschluß 131 aus erstreckt sich eine zunächst axial und
dann radial verlaufende Verbindung 133 zu einer umlaufenden Ringnut 134 des Lageransatzes 135. Von dem Anschluß 132
aus verläuft eine zunächst axiale und dann radiale Verbindung 136 zu einer ebenfalls umlaufenden Ringnut 137.
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Das Steuersegment 181 steht über einen die Wand des Steuerelements 108 durchsetzenden Radialkanal 185 in
Verbindung mit der Zufuhr-Ringnut 134; das Steuersegment 182 ist über einen weiteren Radialkanal 186 mit der Abfuhr-Ringnut
137 verbunden. Weiterhin stehen beide Steuersegmente 181, 182 über Radialkanäle.151 in dem
Zentralrad 104, die in den Senken der Zykloidenkurve münden, mit den Verdrängerkammern 109 in Verbindung.
Beim Betrieb des Verdrängermotors nach den Fig. 4, 5 tritt
Druckmittel über den Anschluß 131, die Verbindung 133, die Ringnut 134 und den Radialkanal 185 in das Steuersegment
181 ein und wird von diesem beim Umlauf gesteuert durch die Radialkanäle 151 des Zentralrades 104 den Verdrängerkammern
109 zugeführt. Es versteht sich, daß die Radialkanäle 151 in einer Anzahl vorhanden sind, daß jede
Verdrängerkammer 109 beaufschlagt werden kann. Hierdurch entsteht am Zentralrad 104 ein Moment, das dessen · Drehbewegung
um die Zentralradachse O mit einer Geschwindigkeit 4d$£ bewirkt. Zugleich führt das Planetenrad 105 eine Umlaufbewegung
um die Zentralradachse O mit der Exzentrizität e aus, bei der es durch die Bolzen 106 an einer Drehung um
die eigene Achse M gehindert ist% Das Druckmittel verlässt
die Verdrängerkammern 109 durch das Steuerelement 108 gesteuert über die Radialkanäle .151, das Steuersegment 182,
den Radialkanal 186, die Ringnut 13T und die Verbindung
136 zum Anschluß 132. ·
Die Punktionsweise der Ausführungsform gemäß den Fig. 6,
ist ähnlich derjenigen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3. Das mit dem Zentralrad 204 in Eingriff stehende
Plänetenrad 205 weist einen axialen Lagerfortsatz 251 auf, dessen Innenfläche zu der Planetenradachse M konzentrisch
verläuft. Darin ist ein Steuerelement 208 mit beidseitig angeordneten Steucrplatten 208' gelagert, dessen■Innenumfang
auf einem zentrisch zur Zentralradachse O laufenden
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Lägerfortsatz 244 abgestützt ist. Bezüglich der Steuerung
der Druckmittel zu- und abfuhr darf auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 3 sowie auf die zeichnerische Darstellung
in Fig. 6 verwiesen werden. Unterschiedlich zu der Ausführungsform
gemäß denFig. 1 bis 3 ist die Art der Halterung und Führung des Planetenrades 205. Dieses ist
.an seinem Außenumfang über Schrauben 271 fest mit einem
Ende eines Metall-Faltenbalges 207 verbunden, der sich axial durch das Gehäuse erstreckt und zwischen den einander
zugewendeten Stirnseiten der Gehäuseteile 202 und 203 festgelegt ist. Der Faltenbalg 207 weist Öffnungen 272
auf, die den Durchtritt von Druckmittel, das über den Anschluß 231 zugeführt wird, in das Innere des Faltenbalges
erlauben. Der Faltenbalg 207 ist in axialer Richtung ausreichend vorgespannt, so daß das Planetenrad 205 mit
seiner Stirnseite an den Gehäuseteil 201 flüssigkeitsdicht angedrückt wird. ·
Infolge der Halterung und Führung des Planetenrades 205 mittels des Faltenbalges 207 kann das Planetenrad unter
entsprechender Verformung des Faltenbalges seine durch den Eingriff in das Zentralrad 204 im Betrieb bedingte
Umlaufbewegung um die Zenträlachse O ausführen. Die
elastische Nachgiebigkeit des Faltenbalges 207 gestattet eine der Exzentrizität e (Abstand zwischen den Achsen M
und O) entsprechende Auslenkung in radialer Richtung. Dagegen wird infolge der Verdrehsteifigkeit des Faltenbalges
207 das Planetenrad 205 an einer Drehung um dessen eigene Achse M gehindert. Der Faltenbalg 207 übt somit
die Funktion aus, die bei der Ausführungsform gemäß
den Fig. 1 bis 3 den Bolzen 7 in Verbindung mit den Ausnehmungen 7 3 zukommt.
Die Fig. 8 zeigt einen der Fig. 7 entsprechenden Schnitt durch eine Ausführungsform, die insofern eine Modifikation
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der Ausführungsform gemäß den Fig.-6, 7 darstellt
als auch hier die Formschlußverbindung des Planetenrades 305 mit dem Gehäuse 301 über ein in radialer
Richtung elastisch nachgiebiges Element hergestellt ist. Im übrigen die die Anordnung die gleiche wie
bei dem genannten früheren Ausführungsbeispiel; insbesondere
ist die Beaufschlagung mit Druckmittel und die Steuerung der Druckmittelzufuhr identisch.
Das Planetenrad 305 ist mit dem Gehäuse 301 durch ein elastisch nachgiebiges Element 307 verbunden, dessen
elastische Nachgiebigkeit eine radiale Zusammendrückung bzw. Dehnung in einem Ausmaß entsprechend der Exzentrizität
e des Planetenrades 305 erlaubt, jedoch in Umfangsrichtung verhältnismässig starr ist. Das elastische
Element 307 kann durch ein Gummimaterial gebildet sein, welches das Planetenrad 305 unmittelbar mit dem Gehäuse
301 verbindet. Abweichend davon kann es aber auch'eine
metallische Faltenscheibe sein, die nach Art eines Faltenbalges zick-zack zu ihrer Mittelebene verlaufende
ringförmige Auswölbungen und eine Vielzahl radial verlaufender Schlitze besitzt. Die Auswölbungen und die
durch die Schlitze gebildeten radialen "Federlamellen" erlauben die erwähnte radiale Verformbarkeit bei gleichzeitiger
Starrheit in Umfangsrichtung.
S.
Aus dem geschilderten Aufbau ist erkennbar, daß·das Planetenrad 305 im Betrieb in radialer Richtung ausweichen
kann, d.h. einenUmlauf mit der Exzentrizität e um die Zentralachse 0 ausführen kann, während eine
Drehbewegung um die eigene Achse M infolge der in Umfangsrichtung wirksamen Steifigkeit des elastischen Elements
307 unterbunden ist.
Die Fig. 9 zeigt einen analog zu den Fig. 7 und 8 geführten
Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
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die mit Ausnahme der nachfolgend besprochenen Formschlußverbindung
zwischen dem Planetenrad 405 und dem Gehäuse 401 zur Verhinderung einer Drehbewegung des Planetenrades
405 um dessen eigene Achse M der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 entspricht. Das bedeutet, daß mit
Ausnahme der erwähnten Formschlußverbindung die übrigen Komponenten des Verdrängermotors in gleicher Weise angeordnet
sind, wie dies in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 besprochen ist.
Bei dem vorliegenden" Ausfuhrungsbeispiel ist die Verzahnung
des Zentralrades 404, das um die zentrale Maschinenachse O umläuft, durch Bolzen 406 gebildet,
während das Planetenrad 405 eine·Innenverzahnung in Form eines geschlossenen Zykloiden-Kurvenzuges aufweist.
Zwischen den beiden Verzahnungen sind Verdrängerkammern 409 gebildet, die in der gleichen Weise mit Druckmittel
beaufschlagt werden, wie das in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 geschildert ist.
Der Außenumfang des Planetenrades 405 ist jedoch nicht kreisförmig, sondern quadratisch und bildet ebene Lagerflächen
451, mit denen das Planetenrad 405 in einem quadratischen Lagerring 452 in einer bestimmten Richtung
(hier in vertikaler .Richtung entsprechend dem Doppelpfeil 453) eine Hin- und Herbewegung ausführen kann. Das
Ausmaß dieser Hin- und Herbewegung entspricht dem Doppelten der Exzentrizität e. Der Lagerring 452 ist
seinerseits in der hierzu rechteckig ausgebildeten Innenfläche 455 des Gehäuses 401 gleitend verschiebbar gelagert,
wobei die Richtung seiner Verschiebbarkeit senkrecht zu derjenigen des Planetenrades 405 verläuft (siehe Doppelpfeil
455). Auch der Lagerring 452 ist in seiner Beweglichkeit auf das Doppelte der Exzentrizität e beschränkt,
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34-1ÜÖ32
Die auf diese Weise erzielte "kardänische" Formschlußverbindung
zwischen dem Planetenrad 405 und dem Gehäuse 401 lässt einerseits die notwendige Umlaufbewegung des
Planetenrades 405 um die Zentralradachse O zu, verhindert aber andererseits jegliche Drehbewegung des Planetenrades
405 um dessen Achse M. Das im Betrieb des Verdrängermotors auftretende Reaktionsmoment an dem Planetenrad
405, welches das Planetenrad um dessen eigene Achse M zu drehen versucht, wird zu jeder Zeit von den Lagerflächen
451 des Lagerringes 452 bzw. von den Lagerflächen
455 des Gehäuses 401 aufgenommen. Da diese Lagerflächen ständig im Eingriff stehen, verteilt sich das Reaktionsmoment so weitgehend, daß keine örtliche Überlastung und
auch kein harter Gang eintreten können.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Erfindung ist das Steuerelement jeweils so angeordnet, daß es mit dem Planetenrad eine schnelle Umlaufbewegung
ausführt und aus diesem Grund nur zwei Steuersegmente benötigt (vgl. Patentanmeldung P 33 27 772.9).
Es ist jedoch durchaus möglich, das Steuerelement mit der langsameren Abtriebsdrehzahl des Zentralrades umlaufen
zu lassen, wobei dann allerdings eine grössere Anzahl von Steueröffnungen an dem Steuerelement sowie
ein Kommulator zur entsprechenden Umsteuerung der einzelnen Verdrängerkammern notwendig ist (vgl. DE-OS
31 19 807) .
EPO - COPY
Claims (1)
- Rudolf Braren - 'Conollystr. 26/7,. D-8000 München 40-23 647 20/hVerdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integrier tain hydraulischem MotorAnsprüche1. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planetenrad gebildet sind, welches eine zu der Achse des Zentralrades exzentrische Umlaufbewegung ausführt, mit einer zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden, durch Ausnehmungen und darin eingreifende Bolzen gebildeten Formschlußverbindung, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängerkammern mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (73, 173) der Formschlußverbindung zwischen Planetenrad (4, 104) und Gehäuse (1, 101) die jeweils zugeordneten Bolzen (7, 106) auf deren ganzem Umfang umschließen.2. Verdrängermaschine nach Anspruch'1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (7) der Formschlußverbindung am Planetenrad (5) angeordnet sind und mit mindestens einem Ende in kreisförmige Ausnehmungen (73) hineinragen, die der. StirnseiteEPO - COPY Z'~" '- 2 •des Planetenrades (5) gegenüberliegen.3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Bolzen (7) der Formschlußverbindung auf einem . Kreis um die Achse (M) des Planetenrades (5) angeordnet sind.4.' Verdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ~~" daß das Steuerelement (8) eine Steuerscheibe ist, die stirnseitig am Zentralrad (4) und am Planetenrad (5) anliegt und mit einer Lagerbohrung zentrisch zur Achse (O) des Zentralrades (4) sowie mit ihrem zu der Lagerbohrung exzentrischen Außenrand an den Bolzen (7) drehbar gelagert ist,5. Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (8) auf einem zur Achse (0) des Zentralrades (4) konzentrischen Lageransatz(44) des Zentralrades (4) gelagert ist.6. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, bei dem das Zentralrad eine Zykloidenkurve als Außenverzahnung aufweist und die damit zusammenwirkende Innenverzahnung des Planetenrades ein Bolzenring ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (106) des Bolzenringes über mindestens eine Stirnseite des Planetenrades (105) hinaus verlängert sind und zugleich die Bolzen der Formschlußverbindung bilden., die in dem Planetenrad (105) stirnseitig gegenüberliegende gehäusefeste Ausnehmungen (173) eingreifen.7. Verdrängermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (108) ein .In ^m Zentralrad (104) Qelagerter Ring ist, der mit seiner Außenfläche auf dem Innenumfang des Zentrnlrades (10 4) und mit einer zur Außenfläche exzentrischen Laqerflache am Plane^enrad (105) drehbar gelagert ist, und daß das Zontralrad (10 4) von seinem Umfang zu den Verdrängerkanimern (109) führende Bohrungen (151) fürEPO-COPY- 3 die Zu- bzw. Abfuhr dos Druckmittels aufweist. ..8. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (73, 173) der Formschlußverbindung in einer Scheibe (72, 172) vorge- \ sehen sind, die stirnseitig zwischen der Gehäusewand und dem Planetenrad (5, 105) angeordnet ist.9. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit . Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planetenrad gebildet sind, welches eine zu der Achse des Zentralrades exzentrische UmIaufbewegung ausführt, mit einer zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden Formschlußverbindung, die eine Drehung des Planetenrades um dessen eigene Achse verhindert, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängorkammorn mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug a]s Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (405) mit seinem Außenumfang (451) in einem Lagerelement (452) in einer ersten Richtung linear verschiebbar gelagert ist, und daß das Lagerelement (452) im Gehäuse (401) in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung verschiebbar gelagert ist.10. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe .mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planet.enrad qebi ldet sind, welches eire zu der Achse dos Zrmt-.ralradcs exzentrische Umlauf bewegung ausführt,EPO - COPYmit: einer zwischen dem. Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden Verbindung, die eine Drehung des Planetenrades um dessen eigene Achse verhindert, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängerkammern mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als . Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (305) mit dem Gehäuse (301) über ein elastisch nachgiebiges Element (307) verbunden ist.11. Verdrängermaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (307) aus elastisch nachgiebigem Werkstoff, z.B. Gummi, besteht oder ein Faltenbalg oder eine Faltenscheibe ist.\'VEPO - COPY
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DK48585A DK48585A (da) | 1984-02-23 | 1985-02-01 | Fortraengningsmaskine, navnlig cykloideplanetdrev med integreret hydraulisk motor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843410832 DE3410832A1 (de) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Verdraengermaschine, insbesondere zykloiden-planetengetriebe mit integriertem hydraulischem motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=6231475
Family Applications (1)
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Country | Link |
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DE (1) | DE3410832A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818200A (en) * | 1985-08-06 | 1989-04-04 | White Hollis Newcomb Jun | Hydrostatic steering device having the control valve within the rotor |
DE19961400A1 (de) * | 1999-12-20 | 2001-07-05 | Danfoss Fluid Power As Nordbor | Hydraulische Maschine |
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1984
- 1984-03-23 DE DE19843410832 patent/DE3410832A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19961400C2 (de) * | 1999-12-20 | 2001-11-08 | Sauer Danfoss Nordborg As Nord | Hydraulische Maschine |
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