DD276122A1

DD276122A1 - HYDRAULIC ENGINE

Info

Publication number: DD276122A1
Application number: DD32042988A
Authority: DD
Inventors: Gunter Adamczak; Bernd-Michael Wauer; Ulrike Pade
Original assignee: Rohr Und Kaltwalzwerk Karl Mar
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1990-02-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikmotor, bestehend aus einem Zahnrad auf einer Welle, die in einem Gehaeuse drehbar gelagert ist, um welches erfindungsgemaess radial Flachkolben mit keilfoermiger Spitze zum Zahnrad hin und einer T-foermigen Ausbildung auf der dem Zahnrad abgewandten Seite angeordnet sind, die in einer das Zahnrad umgebenden, mit dem Gehaeuse verbundenen Segmenthuelse gleitbeweglich gefuehrt werden, und die in einer bestimmten Zeitfolge mit dem Zahnrad in Eingriff bringbar sind sowie einer seitlich an den Flachkolben anliegenden, um ihre Drehachse frei beweglichen Steuerscheibe mit einem am Umfang angebrachten Nocken, der dichtend in einer Ausdrehung der Segmenthuelse eingepasst ist. Der Hydraulikmotor erzeugt durch Getriebewirkung vorzugsweise im Drehzahlreich 0n10 ein mehrfach groesseres Drehmoment als Hydraulikmotoren vergleichbarer Baugroesse, wobei bei Verwendung als Stellantrieb eine beliebig wiederholbare genaue Drehwinkeleinstellung realisierbar wird. Fig. 1The invention relates to a hydraulic motor, comprising a gearwheel on a shaft, which is rotatably mounted in a housing, around which inventively radially flat piston with a wedge-shaped tip towards the gearwheel and a T-shaped configuration are arranged on the side facing away from the gearwheel, which in a gear surrounding, with the housing connected Segmenthuelse are guided slidably, and which can be brought in a certain time sequence with the gear engaged and a laterally applied to the flat piston, about its axis of rotation freely movable control disc with a circumferentially mounted cam, which is sealingly fitted in a recess of the segment sleeve. The hydraulic motor generated by gear action preferably in the speed range 0n10 a multiple greater torque than hydraulic motors comparable construction size, which when used as an actuator repeatable any precise rotational angle adjustment is feasible. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention The invention can be applied as

- Antrieb von Industrierobotern- Drive industrial robots

- Steilantrieb an Werkzeugmaschinen, Walzgerüsten u.a.- Steep drive on machine tools, rolling stands u.a.

- Lenkantrieb von Spezialfahrzeugen- Steering drive of special vehicles

- Antrieb von Bau-, Bergbau· und Landmaschinen- Drive construction, mining and agricultural machinery

- Antrieb von Winden und Rudereinrichtungen auf Schiffen u.a.- Propulsion of winches and rudders on ships, etc.

Characteristic of the known state of the art

Radialkolbenhydraulikmotoren für niedrige Drehzahlen und große Drehmomente haben eine rotierende, oszillierende oder umlaufende Treibscheibe mit Innen- oder Außenverzrnnung, die durch Kolben oder direkt vom Fluid beaufschlagt wird und ihre Bewegung mittels formschlüssiger Verbindung als Drehbewegung auf die Abtriebswelle überträgt, wobei bei einigen Motoren, z. B. nach DE-OS 3132448, durch die innr>nverzahnte Treibscheibe und die außenverzahnte Antriebswelle sowie in bekannter Weise beim Gerotormotor durch das Umlaufen der außenverzahnten Treibscheibe eine Getriebewirkung erzielt wird. Durch die schnell umlaufende Treibscheibe werden Massenkräfte wirksam, die eine Trägheit des Motors zur Folge haben und besonders beim Gerotormotor zum erhöhten Verschleiß und damit zu einer stark begrenzten Lebensdauer sowie zu Störungen des Produktionsprozesses mit teilweise hohen ökonomischen Auswirkungen führen.Radial piston hydraulic motors for low speeds and high torques have a rotating, oscillating or rotating traction sheave with internal or Außenverznnnung which is acted upon by the piston or directly from the fluid and transfers their motion by means of positive connection as a rotary motion to the output shaft, wherein in some engines, eg. B. to DE-OS 3132448, by the innr> nverzahnte traction sheave and the externally toothed drive shaft and in a known manner in the gerotor motor by the rotation of the externally toothed traction sheave gear effect is achieved. Due to the fast rotating traction sheave mass forces are effective, which have an inertia of the engine result and especially in the gerotor motor for increased wear and thus lead to a very limited life and disruptions of the production process with sometimes high economic impact.

Allen bekannten Radialkolbenhvdraullkmotoren für niedrige Drehzahlen und große Drehmomente ist gemeinsam, daß sie 1. für eine genaue Drehwinkeleinstellung, wie sie z. B. bei Industrierobotern nötig ist, nicht geeignet sind, 2. sehr groß sind und viel Platz beanspruchen und 3. auf Grund der komplizierten Formen der Antriebselemente auf Sondermaschinen hergestellt werden müssen.All known Radialkolbenhvdraullkmotoren for low speeds and high torque is common that they 1. for a precise rotational angle adjustment, as z. B. is necessary in industrial robots are not suitable, 2. are very large and take up a lot of space and 3. must be made on special machines due to the complicated shapes of the drive elements.

Object of the invention OBJECT OF THE INVENTION It is to provide an engine which is characterized by

- eine wesentlich höhere Lebensdauer und einfachere Instandhaltung als vergleichbare Motoren- a much longer life and easier maintenance than comparable engines

- ökonomische Herstellung- economical production

- Einsparung von Material und Platz.- saving of material and space.

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, einen Hydraulikmotor mit Getriebewirkung zu schaffen, der vorzugsweise Im Drehzahlbereich 0 < η S 10 arbeitet, der ein mehrfach größeres Drehmoment erzeugt als Hydrauliknnotoren vergleichbarer Baugröße und mit dem eine beliebig wiederholbare Drehwinkeleinstellung möglich ist. Erfindungsgemäß sind um ein Zahnrad auf einer Welle, die in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, radial Flachkolben mit keilförmiger Spitze zum Zahnrad hin und einer T-förmigen Ausbildung auf der dem Zahnrad abgewandten Seite, in einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Segmenthülso gleitbeweglich angeordnet. Die Anzahl der Flachkolben ist um mindestens eins größer oder kleiner als die Zähnezahl des Zahnrades. Seitlich an den Flachkolben ist eine Steuerscheibe auf der Welle, um ihre Drehachse frei beweglich, in einer Ausdrehung der Segmenthülse angeordnet. Die Steuerscheibe ist im Durchmesser kleiner als die Ausdrehung in der Segmenthülse und besitzt am Umfang einen Nocken, der den Raum zwischen Segmenthülse, Steuerscheibe und Gehäuse abdichtet. An den Flachkclben sind im Bereich der Steuerscheibenschlitze Bohrungen angebracht, die zum T-förmigon Ende der Flachkolben führen.The technical problem, which is solved by the invention, is to provide a hydraulic motor with gear effect, which preferably operates in the speed range 0 <η S 10, which generates a multi-times larger torque than hydraulic motors comparable size and with an arbitrarily repeatable rotational angle adjustment possible is. According to the invention are a gear on a shaft which is rotatably mounted in a housing, radially flat piston with wedge-shaped tip towards the gear and a T-shaped configuration on the side facing away from the gear, slidably disposed in a fixedly connected to the housing Segmenthülso. The number of flat pistons is at least one greater or smaller than the number of teeth of the gear. Laterally on the flat piston, a control disk on the shaft, about its axis of rotation freely movable, arranged in a recess of the segment sleeve. The control disk is smaller in diameter than the recess in the segment sleeve and has a cam on the circumference, which seals the space between the segment sleeve, control disk and housing. On the Flachkclben holes are mounted in the region of the Steuerscheibenschlitze, leading to the T-förmigon end of the flat piston.

In einer vorteilhaften Ausführung des Hydraulikmotors ist die Anzahl der Flachkolben geradzahlig, die Zfihnezahl des Zahnrades ungeradzahlig zu wählen. Die keilförmige Spitze der Flachkolben ist dabei der Zahngeometrie des Zahnrades angepaßt. Wenn die Anzahl der Flar!.Kolben größer als die Zähnezahl des Zahnrades ist, ergibt sich gleicher Drehsinn von Welle und Steuerscheibe, wenn din Anzahl der Flachkolben jedoch kleiner als die Zähnzahl des Zahnrades ist, entgegengesetzter Drehsinn von Welle und Steuerscheibe. Gegenüber der Steuerscheibe ist auf der Welle eine Scheibe befestigt, die dt η gleichen Durchmesser wie die Steuerscheibe hat.In an advantageous embodiment of the hydraulic motor, the number of flat pistons is even numbered to choose the Zfihnezahl the gear odd. The wedge-shaped tip of the flat piston is adapted to the tooth geometry of the gear. If the number of Flar.. Pistons is greater than the number of teeth of the gear, results in the same sense of rotation of the shaft and control disk, if the number of flat pistons, however, is smaller than the number of teeth of the gear, opposite sense of rotation of shaft and control disk. Opposite the control disc, a disc is fixed on the shaft, which has dt η same diameter as the control disc.

Wird der Hydraulikmotor mit Drucköl beaufschlagt, fließt Öl in die Zuflußöffnung der Steuerscheibe über Kanäle zu den Steuerscheibenschlitzen, die an den Flachkolben anliegsn. Das öl gelangt von dort in die Bohrungen der Flachkolben, die im Zylinderraum münden.When pressurized oil is applied to the hydraulic motor, oil flows into the control disc inflow port through channels to the control disc slots which abut the flat piston. The oil passes from there into the holes of the flat piston, which open in the cylinder chamber.

Das in den Zylinderraum eindringende Öl schiebt die Flachkolben mit der keilförmigen Spitze in die Verzahnung des Zahnrades. Durch die Teilungsdifferenz von Hachkolben und Zahnrad wird das Zahnrad gedreht. Es befinden sich ständig mehrere Kolben im Eingriff. Durch des kontinuierliche, nacheinander erfolgende Beaufschlagen der Flachkolben wird eine gleichförmige Drehbewegung erzeugt. Der Flachkolben, der zuerst ganz in die Verzahnung eindringt, dichtet durch die T-förmige Ausbildung auf der Seite der Steuerscheibe den Raun zwischen Segmenthülse, Steuerscheibe und dem Nocken der Steuerscheibe ab. Die nachfolgend in die Verzahnung des Zahnrades eindringenden Flachkolben verdrängen mit ihrem T-förmigen Teil eine ölmenge, die auf den Nocken der Steuerscheibe eine Kraft ausübt, die die Steuerscheibe dreht, wodurch weitere Flachkolben beaufschlagt werden. Der Nocken der Steuerscheibe verdrängt bei seiner Drehbewegung ebenfalls eine Ölmenge, welche die T-förmigen Teile von den Flachkolbon beaufschlagen, die durch die Steuerscheibe mit der Rücklaufleitung verbunden sind und so nach außen gedruckt werden. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe. Bei einer Umdrehung der Steuerscheibe ist jede·' Flachkolben einmal mit der Vorlauf- und einmal mit der Rücklaufleitung verbunden. Bei einer Umdrehung der Steuerscheibe hat sich das Zahnrad um einen Zahn weitergedreht. Für die Anzahl von Flachkolben ist jede Teilung denkbar, die garantiert, daß zu jeder Zeit mindestens drei Flachkolben im Eingriff stehen, Die große Drehzahldifferenz von Abtriebswelle und Steuerscheibe macht bei entsprechender Ausführung eine genaue ' Drehwinkeleinstellung, wie sie bei Industrierobotern, Stellantrieben, Lenkantrieben u.a. notwendig ist, möglich. Die niedrige Drehzahl und die geringen bewegten Massen gestatten ein Umsteuern aus dem vollen Lauf in die Gegenrichtung.The penetrating into the cylinder chamber oil pushes the flat piston with the wedge-shaped tip in the teeth of the gear. Due to the pitch difference of Hachkolben and gear, the gear is rotated. There are constantly several pistons engaged. By the continuous, successive acting on the flat piston, a uniform rotational movement is generated. The flat piston, which first penetrates completely into the toothing, seals the Raun between the segment sleeve, the control disk and the cam of the control disk by the T-shaped design on the side of the control disk. The flat piston, which subsequently penetrates into the toothing of the toothed wheel, displaces with its T-shaped part an amount of oil which exerts a force on the cam of the control disk which rotates the control disk, whereby further flat pistons are acted upon. The cam of the control disc displaced during its rotational movement also an amount of oil, which act on the T-shaped parts of the Flachkolbon, which are connected by the control disc with the return line and are printed outwards. This process is repeated with each revolution of the control disk. During one revolution of the control disk, each flat piston is connected once to the supply line and once to the return line. In one revolution of the control disk, the gear has rotated further by one tooth. For the number of flat piston each division is conceivable, which guarantees that at any time at least three flat pistons are engaged, The large speed difference of the output shaft and control disc makes with appropriate design a precise 'rotation angle setting, as in industrial robots, actuators, steering drives u.a. necessary, possible. The low speed and the low moving masses allow reversing from the full run in the opposite direction.

Ausführungsbelspiel

Fig. 1: zeigt den erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder im SchnittFig. 1: shows the hydraulic cylinder according to the invention in section

Flg.2: stellt den Schnitt A-A dar. Stage 2: represents the section A-A.

In einem Gehäuse 11st auf einer drehbir gelagerten Welle 2 ein Zahnrad 3 befestigt, um welches Flachkolben 4 mit einer keilförmigen Spitze um Zahnrad 3 hin und einer T-förmlgen Ausbildung auf der dem Zahnrad 3 abgewandton Seite in einer mit dem Gehäuse 1 fest verbundenen Segmenthülse 5 gleitbeweglich geführt sind. Die Anzahl der Flachkolben 4, von denen nur jeder zweite realisier wird, ist um eins kleiner als die Zähnezahl des Zahnrades 3. Seitlich ist an den Hachkolben 4 eine Steuerscheibe 6 auf der Welle 2 um ihre Drehachse frei beweglich in einer Ausdrehung der Segmenthülse 5 angeordnet Die Steuerscheibe β ist i. η Durchmesser kleiner als die Ausdrehung in der Segmenthülae 5 und besitzt am Umfang einen Nocken 7, der den Raum zwischen Segmenthülse 5, Steuerscheibe β und Gehäuse 1 abdichtet. An den Flachkolben 4 sind Bonrungen 8 im Bereich der Steuerscheibenschlitze 9 angebracht, die zum T-förmigen Ende der Flachkolben 4 führen. Dio keilförmige Spitze der Flachkolben ist der Zahngeometrie des Zahnrades 3 angepaßt.In a housing 11st on a drehbir mounted shaft 2, a gear 3 attached to which flat piston 4 with a wedge-shaped tip to gear 3 and a T-förmlgen training on the gear 3 abgewandton side in a firmly connected to the housing 1 segment sleeve. 5 are slidably guided. The number of flat pistons 4, of which only every second is realisier, is smaller by one than the number of teeth of the gear 3. The side of the control piston 6 on the shaft 2 is freely movable on the shaft 2 about its axis of rotation in a recess of the segment sleeve 5 The control disk β is i. η diameter smaller than the recess in the Segmenthülae 5 and has at the periphery of a cam 7, which seals the space between the segment sleeve 5, control disk β and housing 1. At the flat piston 4 Bonrungen 8 are mounted in the region of the control disc slots 9, which lead to the T-shaped end of the flat piston 4. Dio wedge-shaped tip of the flat piston is the tooth geometry of the gear 3 adapted.

Gegenüber der Steuerscheibe 6 ist auf der Welle 2 eine Scheibe 10 befestigt, die wie die Steuerscheibe 6 in einer Ausdrehung der Segmenthülse 5 angeordnet ist und den gleichen Durchmesser wie die Steuerscheibe 6 hat. Wird der Hydraulikmotor mit Drucköl beaufschlagt, fließt über den Anschlußstutzen 11 Öl in die Zuflußöffn~ng der Steuerscheibe β über Kanäle zu den Steuerscheibenschlitzen 9, die an den Flachkolben 4 anliegen. Das öl gelangt von dort in die Bohrungen 8 der Flachkolben 4, die im Zylinderraum münden. Das in den Zylinderraum eindringende öl schiebt die Flachkolben 4 mit der keilförmigen Spitze in die Verzahnung des Zahnrades 3. Durch die Teilungsdifferenz von Flachkolben 4 und Zahnrad 3 wird das Zahnrad 3 gedreht. Jader Flachkolben 4 dreht das Zahnrad 3 um die doppelte Teilungsdifferenz von Zahnrad 3 und Flachkolben 4. Es befinden sich ständig mehrere Flachkolben 4 im Einnriff. Das kontinuierliche, nacheinander erfolgende Beaufschlagen der ^riachkolben 4 erzeugt eine gleichförmige Drehbewegung. Der Flachkolben 4, der zuerst ganz in die Verzahnung eindringt, dichtet durch die T-förmige Ausbildung ι uf der Seite der Steuerscheibe 6 den Raum, der von Segmenthülso 5, Steuerscheibe β und Gehäuse 1 umschlossen wird, ab. Die nachfolgend in die Verzahnung des Zahnrades 3 eindringenden Flachkolben 4 verdrängen mit ihrem T-förmlgen Teil aus diesem Raum eine Ölmenge, die auf den Nocken 7 der Steuerscheibe β eine Kraft ausübt, die die Steuerscheibe 6 dreht, wodurch weitere Flackolben 4 beaufschlagt werden. DerOpposite the control disk 6, a disk 10 is fixed on the shaft 2, which is arranged as the control disk 6 in a recess of the segment sleeve 5 and has the same diameter as the control disk 6. If the hydraulic motor is acted upon by pressure oil, oil flows into the inflow opening of the control disk β via channels 11 to the control disk slots 9, which bear against the flat piston 4. The oil passes from there into the holes 8 of the flat piston 4, which open in the cylinder chamber. The penetrating into the cylinder chamber oil pushes the flat piston 4 with the wedge-shaped tip in the teeth of the gear 3. Due to the pitch difference of flat piston 4 and gear 3, the gear 3 is rotated. Jader flat piston 4 rotates the gear 3 by twice the pitch difference of gear 3 and flat piston 4. There are constantly several flat piston 4 in the attack. The continuous, sequential pressurizing the ^r iachkolben 4 produces a uniform rotational movement. The flat-bottomed piston 4, which at first completely penetrates into the toothing, seals the space which is enclosed by segment sleeve 5, control disk β and housing 1, due to the T-shaped design on the side of the control disk 6. The following penetrate into the teeth of the gear 3 flat piston 4 displace with its T-shaped part from this space an amount of oil on the cam 7 of the control disc β exerts a force that rotates the control disk 6, whereby more Flackolben 4 are acted upon. The

Cam 7 of Steuerscheibu 6 displaced during its rotational movement also an amount of oil, which the T-shaped parts of the Actuate flat piston 4, which are connected by the control disk β with the return line and se printed to the outside

werden. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe 6.become. This process is repeated with each revolution of the control disk. 6

In one revolution of the control disk 6, each flat piston 4 is once with feed and once with the return line

verbunden. Bei einer Differenz der Zähnezahl des Zahnrades 3 und der Anzahl Flachkolben 4 von 1 hat sich bei einer Umdrehung der Steuerscheibe 6 das Zahnrad 3 um einen Zahn gedreht. Für die Flachkolben 4 ist jede Teilung denkbar, die garantiert, daß zu jeder Zeit mindestens drei Flachkolben 4 im Eingr'** stehen.connected. With a difference in the number of teeth of the gear 3 and the number of flat pistons 4 of 1, the gear 3 has rotated by one tooth during one revolution of the control disk 6. For the flat piston 4, any division is conceivable which guarantees that at least three flat pistons 4 are in the position at all times.

The large speed difference of shaft 2 and control disk 6 makes an accurate with appropriate design Rotation angle adjustment, as used in industrial robots, actuators, steering drives u.a. necessary, possible. The low one Speed and the low moving masses allow a reversal from the full run in the opposite direction.

Claims

1. Hydraulic motor housed in a housing (1), characterized by a on a shaft (2) arranged in the housing (1) rotatably mounted gear (3) to which radially flat piston (4) with wedge-shaped tip to the gear (3 ) and a T-shaped training on the gear (3) facing away angeordnot, in a the gear (3) surrounding, with the housing (1) connected to the segment sleeve (5) are slidably guided and in a certain time sequence with the gear (3) are engageable, wherein the number of flat pistons (4) by at least one greater or smaller than the number of teeth of the gear (3), by a laterally to the flat piston (4) fitting, in a recess of the Segment sleeve (5) arranged around its axis of rotation freely movable, on the shaft (2) rotatably mounted control disc (6) with a cam attached to the circumference (7), the space between the segment sleeve (5), control disc (b) and housing (1) sealing t and through holes (8) in the flat piston (4), which lead from the control disc slots (9) to the T-shaped ends of the flat piston (4).

2. Hydraulic motor according to claim 1, characterized by an even number of flat pistons (4) and an odd number of teeth of the gear (3).

3. Hydraulic motor according to claim 1, characterized by a large speed difference between the control disc (6) and shaft (2).

4. Hydraulic motor according to claim 1, characterized by a wedge-shaped tip of the flat piston (4) which is adapted to the tooth geometry of the gear (3).

5. Hydraulic motor according to claim 1, characterized by a on the shaft (2) opposite the control disc (6) fixed disc (10).