DE10056976C2 - Hydraulische Maschine, insbesondere Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine, ins­ besondere Motor, mit einem innenverzahnten Zahnring, einem außenverzahnten Zahnrad, das im Zahnring rotiert und orbitiert, einer mit dem Zahnrad drehfest verbunde­ nen Welle und einer Ventilanordnung.

Eine derartige Maschine ist aus EP 0 587 010 A1 be­ kannt. Eine Ventilanordnung ist gebildet durch eine stationäre Ventilplatte und einem Ventilelement, das in das Zahnrad eingelassen ist und mit dem Zahnrad ro­ tiert.

Derartige Maschinen arbeiten nach dem Gerotor-Prinzip. Das Zahnrad hat in der Regel einen Zahn weniger als der Zahnring und ist exzentrisch im Zahnring gelagert. Da­ bei hat das Zahnrad einen Außendurchmesser, d. h. den Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Zahn­ spitzen, der einem Abstand zwischen einer Zahnspitze und dem tiefsten Punkt der gegenüberliegenden Zahnlücke im Zahnring entspricht. Die Zähne des Zahnrades wirken mit den Zähnen des Zahnringes derart zusammen, daß eine Anzahl von Druckkammern gebildet wird, wobei diese Anzahl der Anzahl der Zähne des Zahnrades entspricht. Im Verlauf der Bewegung des Zahnrades gegenüber dem Zahn­ ring vergrößern und verkleinern sich diese Druckta­ schen. Die Drucktaschen, die sich vergrößern, müssen mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Bei einem Mo­ tor steht die zuströmende Flüssigkeit unter einem ge­ wissen Druck der dazu führt, daß die Drucktaschen wei­ ter vergrößert werden. Bei einer Pumpe wird hingegen Flüssigkeit angesaugt. Die anderen Drucktaschen ver­ kleinern sich bei der Bewegung. Hier muß man dafür sor­ gen, daß die aus den Drucktaschen verdrängte Flüssig­ keit abgeführt werden kann. Bei einer Pumpe steht diese Flüssigkeit unter Druck. Bei einem Motor wird diese Flüssigkeit "zum Tank" hin entlassen. In beiden Fällen muß man sowohl die zugeführte Flüssigkeit als auch die abgeführte Flüssigkeit gezielt steuern. Hierzu dient die Ventilanordnung. Sie verbindet bei einem Motor die sich vergrößernden Drucktaschen mit dem Druckeingang und die sich verkleinernden Drucktaschen mit einem Tank-Ausgang. Bei einer Pumpe ist es umgekehrt. In bei­ den Fällen muß man sicherstellen, daß die Verbindung immer im richtigen Augenblick erfolgt. Aus diesem Grund ist die Ventilanordnung in der Regel relativ aufwendig gestaltet, was nicht nur die Fertigungskosten erhöht, sondern auch das Gewicht und den Bauraum der Maschine vergrößert.

DE 22 40 632 A1 beschreibt eine Rotationskolbenmaschine für Flüssigkeiten mit einem Zahnrad und einem Zahnring, wobei das Zahnrad im Zahnring rotiert und orbitiert. Mit dem Zahnrad ist eine Welle drehfest verbunden, die ihre Rotation auf eine Ausgangswelle überträgt. Eine Ventilanordnung weist ein primäres Verteilerventil auf, das wiederum eine Zwischenplatte aufweist, die im Ge­ häuse festgelegt ist. Die Platte weist Steueröffnungen auf, die in vorbestimmten Positionen mit Steueröffnungen im Zahnrad in Überdeckung kommen, um Drucktaschen mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen.

DE 32 43 394 A1 zeigt eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit einem innenverzahnten Zahnring, einem außenverzahnten Zahnrad, das aus sechs aufeinan­ dergelegten Platten besteht, einer Welle, die drehfest mit dem Zahnrad verbunden ist, und einer Ventilanord­ nung. Die Ventilanordnung weist eine Zwischenplatte auf, die im Gehäuse festgelegt ist, und Steueröffnungen im Zahnrad. Diese Steueröffnungen kommen in Abhängig­ keit von der Drehstellung des Zahnrades gegenüber der Zwischenplatte in Überdeckung mit Steueröffnungen in der Zwischenplatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine leichter zu bauen.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Venti­ lanordnung innerhalb des Zahnrades angeordnet ist und einen im Zahnrad drehbaren Drehschieber aufweist.

Mit dieser Ausgestaltung erreicht man mehrere Vorteile auf einmal. Zunächst einmal wird für die Ventilanord­ nung kein zusätzlicher Bauraum mehr benötigt. Die Ma­ schine kann also insgesamt kürzer bauen, so daß Gewicht durch zusätzliche Gehäuseteile eingespart werden kann. Das Gehäuse für die Maschine muß im Grunde genommen nur so lang sein, wie es durch den Zahnsatz, also Zahnring und Zahnrad, vorgegeben ist. Weiterhin wird zusätzli­ ches Gewicht eingespart. Das Gewicht der Ventilanord­ nung bleibt zwar erhalten. Allerdings muß man aus dem inneren des Zahnrades Material entfernen, um einen In­ nenraum zu schaffen, in dem die Ventilanordnung unter­ gebracht werden kann. Das Gewicht dieses Materials des Zahnrades wird also eingespart. Schließlich werden die Wege, die die Hydraulikflüssigkeit von der Ventilanord­ nung zu den Drucktaschen zurücklegen muß, kurz gehal­ ten. Dadurch werden Druckverluste vermindert. Die Ma­ schine kann mit einem höheren Wirkungsgrad arbeiten. Die Zuordnung der Ventilanordnung zu den einzelnen Drucktaschen kann präziser erfolgen. Dies hat vorteil­ hafte Auswirkungen auf die Kommutierung, d. h. die lage­ richtige Verbindung der einzelnen Drucktaschen mit der Hoch- und Niederdruckseite. Diese verbesserte Kommutie­ rung wiederum hat vorteilhafte Auswirkungen auf den Wirkungsgrad.

Bevorzugterweise ist das Zahnrad in seinem Inneren in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unter­ teilt, wobei die Welle im ersten Bereich in das Zahnrad eingesteckt ist und die Ventilanordnung im zweiten Be­ reich angeordnet ist. Die Welle kann in herkömmlicher Weise über eine Verzahnung mit dem Zahnrad drehfest verbunden werden, wobei die Verzahnung gleichzeitig ei­ ne Art Kardangelenk zwischen dem Zahnrad und der Welle bereitstellt. Diese Verzahnung wird nun, verglichen mit herkömmlichen Zahnrädern einer axial gleich langen Ma­ schine, etwas verkürzt, damit im Inneren des Zahnrades ein zweiter Bereich frei bleibt, in dem die Venti­ lanordnung angeordnet werden kann.

Vorzugsweise ist der erste Bereich in Axialrichtung länger als der zweite Bereich. Damit stellt man in Axialrichtung einen größeren Bauraum für die Kraftüber­ tragung vom Zahnrad auf die Welle zur Verfügung. Die Flüssigkeitssteuerung kommt hingegen mit einem kürzeren Bereich aus.

Vorzugsweise weist das Zahnrad in seinen Zahnlücken Ka­ näle auf, die mit der Ventilanordnung verbunden sind. Die Zahnlücken, genauer gesagt, die tiefste Stelle der Zahnlücken, sind die Stellen, die in den Drucktaschen praktisch immer offen sind, also nicht oder nur ganz kurz vom Zahnring verschlossen werden. Sie sind nur dann von den Zähnen abgedeckt, wenn das Volumen der entsprechenden Drucktasche praktisch auf Null verrin­ gert worden ist. Die Ausbildung erleichtert also die Flüssigkeitssteuerung. Auch vermeidet man dadurch eine stirnseitige Druckbelastung des Zahnrades, die sich bei herkömmlichen Maschinen in Umfangsrichtung ungleichför­ mig verteilt. Die Kanäle münden in einer Umfangswand im Innenraum des Zahnrades, können damit also leichter ab­ gedichtet werden, falls dies erforderlich ist.

Vorzugsweise unterteilt die Ventilanordnung einen In­ nenraum des Zahnrades in zwei Druckräume, nämlich in einen Hochdruck- und einen Niederdruckraum. Durch das Zusammenwirken von Zahnrad und Zahnring wird die Ma­ schine sozusagen in zwei Hälften aufgeteilt, nämlich eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite. Wenn man nun mit Hilfe der Ventilanordnung dafür sorgt, daß im Innern des Zahnrades eine entsprechende Unterteilung der Flüssigkeit hochdruckseitig und niederdruckseitig bereits vorgenommen wird, dann läßt sich die lagerich­ tige Verbindung der einzelnen Drucktasche mit dem Hoch­ druckanschluß oder dem Niederdruckanschluß besonders einfach realisieren, weil man nur dafür sorgen muß, daß die Hochdruckseite und die Niederdruckseite mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen, wie das Zahnrad im Zahnring orbitiert.

Vorzugsweise rotiert der Drehschieber mit der Orbitge­ schwindigkeit des Zahnrades im Zahnrad rotiert. Dieser Drehschieber dreht also schneller als das Zahnrad ge­ genüber dem Zahnrad. Er dreht sich mit der um ein Viel­ faches höheren Orbitgeschwindigkeit, mit der das Zahn­ rad um den Mittelpunkt des Zahnringes orbitiert. Dies vereinfacht die Kommutierung ganz erheblich, weil eine direkte Zuordnung der jeweiligen Drucktasche zum Hoch­ druck- bzw. zum Niederdruckanschluß unmittelbar möglich wird, ohne daß ein komplizierter Ventilaufbau erforder­ lich ist. Man kann die Kommutierung daher genauer vor­ nehmen. In der Regel kommt man mit weniger Teilen aus. Der Aufbau der Maschine wird vereinfacht. Der Wirkungs­ grad wird erhöht, weil weniger Druckverluste auftreten.

Hierbei ist von Vorteil, daß der Drehschieber zentrisch im Zahnrad angeordnet ist, wobei er um eine exzentrisch zum Zahnrad und zentrisch zum Zahnring angeordnete Ach­ se drehbar gelagert ist. Die zentrische Anordnung im Zahnrad erlaubt zunächst, daß der Drehschieber im Zahn­ rad rotiert. Dies erleichtert die Abdichtung einzelner Zonen, die der Drehschieber im Innern des Zahnrades voneinander trennen soll. Gleichzeitig wird durch die Fixierung der Rotationsachse des Drehschiebers auf ei­ nen Bezugspunkt im Zahnring erreicht, daß das Zahnrad nach wie vor gegenüber dem Zahnring orbitieren kann. Wenn die Maschine als Pumpe ausgebildet ist, dann un­ terstützt die orbitierende Bewegung des Zahnrades ge­ genüber dem Zahnring die Rotation des Drehschiebers im Zahnrad. Wenn die Maschine als Motor ausgebildet ist, dann unterstützt die rotierende Bewegung des Drehschie­ bers im Zahnrad die orbitierende Bewegung des Zahnrades gegenüber dem Zahnrad. Natürlich wird der größte Teil der entsprechenden Bewegungsenergie direkt über die Drücke in den Drucktaschen aufgebracht bzw., bei einer Pumpe, über die Welle in das Zahnrad eingetragen.

Vorzugsweise ist der Drehschieber als Rotor eines Flü­ gelzellenmotors ausgebildet. Durch die Druckverhältnis­ se auf beiden Seiten des Drehschiebers entsteht dann das notwendige Moment, das den Drehschieber im Zahnrad rotieren läßt. Es gibt dann immer einen Hebelarm, der mit Hochdruck beaufschlagt ist und größer als ein ande­ rer Hebelarm ist, der in die entgegengesetzte Richtung wirkt.

Bevorzugterweise ist der Drehschieber mit einem zu ei­ nem Druckraum hin offenen Ring auf in Umfangsrichtung unterbrochenen und auf einer Kreislinie angeordneten Vorsprüngen gelagert, die in Bezug zum Zahnring orts­ fest sind. Der Kreisring gibt also über einen vorbe­ stimmten Teil seines Umfangs, beispielsweise über 90°, eine Öffnung frei, durch die Hydraulikflüssigkeit vom Druckanschluß zu einem bestimmten Druckraum fließen kann. Im übrigen ist dieser Flüssigkeitsweg aber durch den Ring versperrt. Auch kann der Drehschieber zwei of­ fene Ringe aufweisen, bei denen die Öffnungen in Um­ fangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, wenn man diese Technik sowohl für die Hochdruckseite als auch für die Niederdruckseite anwenden möchte. Hierbei spielt die genaue Zuordnung der Öffnung zu den einzel­ nen Drucktaschen nur eine untergeordnete Rolle, solange sichergestellt ist, daß Flüssigkeitszufuhr und -abfuhr zur Hochdruckseite und zur Niederdruckseite des Dreh­ schiebers ungehindert möglich ist.

Vorzugsweise sind die Vorsprünge auf einem Halteteil angeordnet, das über eine Zapfenverbindung mit einem Deckel verbunden ist, der drehfest mit dem Zahnring verbunden ist. Eine derartige Zapfenverbindung kann beispielsweise dadurch gebildet werden, daß ein zylin­ derförmiger Vorsprung vom Halteteil in Axialrichtung vorsteht, der in den Deckel eingeschraubt oder auf an­ dere Weise mit dem Deckel verbunden ist. Natürlich kann auch ein zylinderförmiger Vorsprung vom Deckel in das Halteteil eingreifen. Damit wird auf einfache Weise die Rotationsachse des Drehschiebers gegenüber dem Deckel festgelegt.

Vorzugsweise ist ein Versorgungsanschluß durch die Zap­ fenverbindung hindurch mit der Ventilanordnung verbun­ den. Dies erleichtert die Flüssigkeitsführung.

Bevorzugterweise ist am Drehschieber zwischen Hoch­ druckraum und Niederdruckraum jeweils eine Dichtleiste angeordnet, die von innen am Zahnrad anliegt. Diese Dichtleiste sorgt dafür, daß der Drehschieber und das Zahnrad im übrigen mit einem kleinen Spiel zueinander ausgebildet sein können, d. h. die Reibungsverluste zwi­ schen Zahnrad und Drehschieber werden herabgesetzt, weil eine Berührung auf den in Umfangsrichtung relativ kleinen Bereich der Dichtleiste beschränkt ist. Die Dichtleiste ihrerseits sorgt für eine ausreichende Trennung zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum, wobei diese Dichtungszone mit dem Drehschieber gegen­ über dem Zahnrad umläuft.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Dichtleiste in Umfangsrichtung mit einem ausgeprägten Spiel gegenüber dem Drehschieber gelagert ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß Hydraulikflüssigkeit von der Hochdrucksei­ te unter die Dichtleiste gelangt und somit für einen Anpreßdruck der Dichtleiste am Innenumfang des Zahnra­ des sorgt.

Bevorzugterweise weist der Drehschieber eine Führungs­ scheibe mit einer Außenkontur auf, die durch eine Kreislinie mit einem ersten Radius begrenzt ist, der um ein vorbestimmtes Maß kleiner als ein zweiter Radius ist, der den Innenraum des Zahnrades beschreibt. Zum einen sorgt die Führungsscheibe dafür, daß der Dreh­ schieber immer in einer vorbestimmten Ausrichtung zum Zahnrad bleibt, unabhängig davon, wie sich die Druck­ verhältnisse im Innern des Zahnrades ausbilden. Dies ergibt eine große Wirkungsgradverbesserung und erlaubt einen geräuscharmen Betrieb. Zum anderen läßt der klei­ ne Unterschied der Radien aber die oben erwähnte Vorei­ lung bei der Kommutierung zu. Mit Hilfe des Radiusun­ terschieds läßt sich der Voreilungswinkel relativ genau einstellen.

Auch ist von Vorteil, wenn die in Richtung der Welle weisenden Stirnseiten des Zahnrades mit einer Druckta­ schenanordnung in einer Rückwand zusammenwirken, die mit dem Zahnring verbunden ist. Durch die Wirkung von Druckflüssigkeit auf den Drehschieber könnte sich eine erhöhte Reibung in den Bereichen des Zahnrades ergeben, die diesem erhöhten Druck ausgesetzt sind. Durch die Drucktaschenanordnung wird nun ein Kräftegleichgewicht hydraulisch erzeugt, das Reibungsverluste herabsetzt und eine ungleichmäßige Belastung des Zahnrades verhin­ dert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen hydraulischen Motor, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 2 den hydraulischen Motor in perspektivischer Darstellung mit geschnittenem Zahnring,

Fig. 3 den hydraulischen Motor nach Fig. 2 mit ge­ schnittenem Zahnrad,

Fig. 4 eine Ansicht nach Fig. 3 von der Rückseite her und

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht.

Fig. 1 zeigt einen hydraulischen Motor 1 mit einem Zahnsatz 2, der zwischen einem Deckel 3 und einer Rück­ wand 4 angeordnet ist. Der Zahnsatz 2, der im Zusammen­ hang mit den Fig. 2 bis 5 näher erläutert werden wird, ist über eine Kardanwelle 5 mit einer Ausgangswelle 6 verbunden, die über Lager 7, 8 in einem Gehäuse 9 dreh­ bar gelagert ist, das mit der Rückwand 4 verbunden ist. Für die Verbindung von Deckel 3, Zahnsatz 2, Rückwand 4 und Gehäuse 9 sind nur schematisch dargestellte Bolzen 10 vorgesehen. Zwischen dem Gehäuse 9 und der Ausgangs­ welle 6 ist am Ausgang eine Wellendichtung 11 vorgese­ hen. Ferner weist die Rückwand 4 noch einen Leckageaus­ gang D auf. Zur Versorgung des Motors 1 ist im Deckel ein Hochdruckanschluß P und ein Niederdruckanschluß T vorgesehen. Im Betrieb wird der Hochdruckanschluß P mit einer nicht näher dargestellten Druckquelle verbunden, während der Niederdruckanschluß T mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Drucksenke, beispielsweise einem Tank, verbunden wird.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen nun einen derartigen Motor 1 in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten.

Der Zahnsatz 2 wird gebildet durch einen Zahnring 12, der Innenzähne 13 aufweist, und ein Zahnrad 14, das Au­ ßenzähne 15 aufweist. Im Zahnrad 14 ist eine Innenver­ zahnung 16 vorgesehen, die mit einer entsprechenden Au­ ßenverzahnung an der Kardanwelle 5 zusammenwirkt. Dem­ entsprechend ist die Kardanwelle 5 drehfest mit dem Zahnrad 14 verbunden. Wie aus den Fig. 3 und 4 zu er­ kennen ist, erstreckt sich diese Verzahnung 16 aber nicht über die gesamte axiale Länge des Zahnrades 14, sondern nur über einen ersten Bereich, der etwas größer ist als die Hälfte der axialen Erstreckung des Zahnra­ des 14. In einem verbleibenden zweiten Bereich im In­ nern des Zahnrades 14 ist eine Ventilanordnung 17 vor­ gesehen, die lagerichtig die Zufuhr von Hydraulikflüs­ sigkeit zu Drucktaschen 18 (Fig. 5) steuert.

Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, wirken die Außenzähne 15 des Zahnrades 14 und die Innenzähne 13 des Zahnrin­ ges 12 so zusammen, daß sie die genannten Drucktaschen 18 bilden. Hierbei ist das Zahnrad 14 exzentrisch im Zahnring 12 angeordnet. Das Zahnrad 14 weist einen Au­ ßenzahn 15 weniger auf, als der Zahnring 12 Innenzähne 13 hat. Die Anzahl der Drucktaschen 18 entspricht dabei der Anzahl der Außenzähne 15 des Zahnrades 14.

Wenn nun das Zahnrad 14 im Zahnring 12 rotiert, orbi­ tiert es gleichzeitig um eine Mittelachse 19 des Zahn­ ringes. Bei der in Fig. 5 dargestellten Position ergibt sich nun auf zwei Seiten einer Symmetrieebene S links ein Hochdruckbereich, in dem die Drucktaschen 18 durch unter Druck zuströmende Hydraulikflüssigkeit vergrößert werden, während sich rechts der Symmetrieebene S ein Niederdruckbereich ergibt, in dem sich die Drucktaschen 18 verkleinern und die darin befindliche Hydraulikflüs­ sigkeit zum Niederdruckanschluß T abgeleitet werden muß. Hierzu dient nun die Ventilanordnung 17, die innerhalb des Zahnrades 14 in einer Bohrung 20 angeordnet ist, wobei sich die Bohrung, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, bis zu den Füßen der Außenzähne 15 erstreckt. Dem­ entsprechend entstehen zwischen einzelnen Außenzähnen 15 Kanäle 21, durch die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckbereich in die entsprechenden Drucktaschen 18 oder aus den Drucktaschen 18 in den Niederdruckbereich gelangen kann.

Die Ventilanordnung 17 weist zu diesem Zweck einen Drehschieber 22 auf, der mit einer Führungsscheibe 23 drehfest verbunden oder sogar einstückig mit ihr ausge­ bildet ist. Der Drehschieber 22 ist dabei auf einem Halteteil 24 gelagert, das einen Zapfen 25 aufweist, der, wie aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, drehfest im Deckel 3 gehalten ist. Hierzu kann der Zapfen 25 beispielsweise in den Deckel 3 eingeschraubt oder ein­ gepreßt sein.

Der Drehschieber 22 weist nun, wie insbesondere aus Fig. 5 zu erkennen ist, einen offenen Ring 26 auf, der auf Vorsprüngen 27 ruht, die am Halteteil 24 befestigt sind. Dementsprechend kann Druckflüssigkeit, die über den Anschluß P zugeführt wird, durch einen Stichkanal 28 in den Raum gelangen, der von den Vorsprüngen 27 um­ grenzt ist, und durch eine Lücke 29 im Ring 26 in die Hochdruckseite der Bohrung 20 gelangen, d. h. die linke Hälfte der Bohrung 20 bezogen auf die Symmetrieebene S in Fig. 5.

Der Drehschieber weist, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, auf seiner Rückseite eine ähnliche Ausbildung auf. Hier ist ebenfalls ein offener Ring 30 mit einer Lücke 31 vorgesehen, wobei die Lücke 31 bei einer Umdrehung des Drehschiebers 22 sternförmig angeordnete Kanäle 32 freigibt, durch die Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckseite (in Fig. 5 rechts) durch einen Kanal 33 im Zapfen 25 zum Niederdruckanschluß T gelangen kann. Die beiden von den Ringen 26, 30 umschlossenen Räume sind in Axialrichtung voneinander getrennt.

Der Drehschieber 22 weist zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite jeweils eine Dichtleiste 34, 35 auf, wobei die Dichtleisten 34, 35 im Drehschieber 22 mit einem kleinen Spiel 36 in Umfangsrichtung und in Radialrichtung gelagert sind. Dadurch kann Hydraulik­ flüssigkeit unter Druck in Radialrichtung unter die Dichtleisten 34, 35 gelangen und die Dichtleisten 34, 35 radial nach außen pressen, d. h. gegen die Innenwand der Bohrung 20. Da sich die Dichtleisten 34, 35 über die gesamte axiale Länge der Ventilanordnung 17 er­ strecken, wird dadurch eine hervorragende Dichtigkeit zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite erreicht.

Wie insbesondere aus Fig. 5 zu erkennen ist, weist die Führungsscheibe 23 einen Radius R1 auf, der geringfügig kleiner als ein Radius R2 der Bohrung 20 ist. Es ergibt sich daher in der in Fig. 5 dargestellten Position des Zahnrades 14 gegenüber dem Zahnring 12 eine leichte Ab­ weichung von einer symmetrischen Anordnung, d. h. die Unterteilung zwischen Hochdruckseite und Niederdruck­ seite eilt der Symmetrieebene S um einen Winkel α vor­ aus, wobei die Vorauseilung relativ geringfügig ist. Sie beträgt in der Regel maximal 10°. Bevorzugte Werte für die Voreilung liegen im Bereich von 1° bis 5°. Dies hat im Verhältnis zu anderen Motorprinzipien beträcht­ liche Vorteile. Bei herkömmlichen Motoren treibt die Kardanwelle auch die Ventilanordnung an, wobei es bei hohen Drücken zu einer Torsion oder Verdrehung der Kar­ danwelle kommen kann, die zu Kommutierungsfehlern führt, die wiederum Druckspitzen, Geräusche und einen schlechteren Wirkungsgrad zur Folge haben. Weitere Feh­ ler ergeben sich durch den Zahneingriff zwischen der Kardanwelle und dem Zahnrad. Wenn hingegen der Dreh­ schieber 22 im Innern des Zahnrades 14 angeordnet ist und, wie weiter unten noch erläutert werden wird, durch eine besondere Druckverteilung und das Zusammenwirken mit dem Zahnrad 14 angetrieben wird, dann ergibt sich eine besonders genaue Kommutierung, die sogar zu einer Voreilung ausgebaut werden kann.

Der Drehschieber 22 weist einen Flügel 37 auf. Der Drehschieber ist um die Mittelachse 19 des Zahnringes 12 verdrehbar. Gleichzeitig kann er insoweit frei im Zahnrad 14 rotieren, wie es die Beweglichkeit von Zahn­ rad 14 und Zahnring 12 zueinander zulassen. Da der Zahnring 12 fest im Gehäuse angeordnet ist oder sogar das Gehäuse bildet, kommt es hier ausschließlich auf die Bewegung des Zahnrades 14 an. Da der Flügel 37 ei­ nen Hebel in bezug auf die Mittelachse 19 bildet, der größer ist als der entsprechende Hebel auf der anderen Seite, führt eine Druckbeaufschlagung der Hochdrucksei­ te auf der linken Seite der Symmetrieebene S in Fig. 5 zu einem Antrieb des Drehschiebers 37 in Uhrzeigerrich­ tung (bezogen auf die Fig. 5). Diese Bewegung ist syn­ chronisiert mit der Druckversorgung der Drucktaschen 18 auf der Hochdruckseite, so daß das Zahnrad 14 im Zahn­ ring 12 in eine Orbitbewegung um die Mittelachse 19 ge­ zwungen wird, die mit einer Rotation des Zahnrades 14 gegenüber dem Zahnring 12 verbunden ist. Hierbei ist allerdings die Rotationsbewegung um den Faktor n lang­ samer, wobei n der Anzahl der Außenzähne 15 des Zahnra­ des 14 entspricht.

Dies ist ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen Ventilanordnung. Der Drehschieber 22 rotiert mit der Orbitgeschwindigkeit des Zahnrades 14. Dies wiederum ergibt eine bessere oder genauere Kommutierung, und mögliche Abweichungen der vorhandenen Geometrien von Sollwerten haben daher keine größere Bedeutung mehr. In bisherigen Konstruktionen war eine relativ große An­ zahl von Schlitzen erforderlich, die relativ genau be­ arbeitet werden mußten, um eine genaue Kommutierung zu erreichen.

Auf der Hochdruckseite wird die Hydraulikflüssigkeit eine Kraft in Axialrichtung auf das Zahnrad 14 ausüben, die wiederum zu einer erhöhten Reibung zwischen dem Zahnrad 14 und der Rückwand 34 führen könnte. Um diese Auswirkungen klein zu halten, sind in der Rückwand 4 T-förmige Ausnehmungen 38 vorgesehen, die mit Vertie­ fungen 39 (nur für einen Teil der Zähne in Fig. 4 ge­ strichelt dargestellt) zusammenwirken. Dadurch wird hy­ draulisch ein Kraftausgleich bewirkt. Allerdings er­ folgt dieser Kraftausgleich ausschließlich im Hoch­ druckbereich, so daß keine unnötigen Kräfte erzeugt werden, die für den Wirkungsgrad des Zahnsatzes 2 nega­ tive Folgen haben könnten.

In ähnlicher Weise ist zwischen dem Halteteil 24 und dem Zahnrad 14 eine Ausnehmung 40 vorgesehen, die über die Bohrung 16 mit dem Innern des Gehäuses 9 verbunden ist, so daß hier anstehende Hydraulikflüssigkeit über den Leckageanschluß D abgeführt werden kann. Auch kann man hier eine Druckentlastung eines Drucks am Zahnrad 14 bewirken, also dort, wo der Druck an und für sich stört.

Die Maschine arbeitet nun folgendermaßen:
Hydraulikflüssigkeit unter Druck wird dem Hochdruckan­ schluß P zugeführt. Sie gelangt durch den Stichkanal 28 in den Hochdruckbereich (links der Symmetrieebene S in Fig. 5). Dort bewirkt sie zweierlei. Zum einen gelangt sie durch die Kanäle 21, die in den Zahnlücken zwischen Außenzähnen 15 ausgebildet sind, in die Drucktaschen 18 auf der Hochdruckseite und versucht, diese Drucktaschen zu vergrößern. Dies bewirkt eine Rotation des Zahnrades 14 gegenüber dem Zahnring 12 entgegen dem Uhrzeigersinn und gleichzeitig eine Orbitbewegung des Zahnrades um die Mittelachse 19, diesmal aber in Uhrzeigerrichtung, bezogen auf Fig. 5. Gleichzeitig wirkt der hydraulische Druck auf den Flügel 37 des Drehschiebers 22, so daß auch der Drehschieber 22 im Uhrzeigersinn um die Mitte­ lachse 19 gedreht wird. Diese Drehbewegung erfolgt mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Orbitbewegung des Zahnrades 14. Dementsprechend wird der durch die Boh­ rung 20 gebildete Innenraum des Zahnrades 14 permanent in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite unter­ teilt, wobei die Hochdruckseite immer lagerichtig mit den nach vergrößernden Drucktaschen 18 in Verbindung steht, während die Niederdruckseite immer mit den sich verkleinernden Drucktaschen in Verbindung steht. Bei einem Betrieb als Pumpe ist die Funktion entsprechend.

Claims (15)

1. Hydraulische Maschine, insbesondere Motor, mit einem in­ nenverzahnten Zahnring, einem außenverzahnten Zahnrad, das im Zahnring rotiert und orbitiert, einer mit dem Zahnrad drehfest verbundenen Welle und einer Ventilanordnung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (17) inner­ halb des Zahnrades (14)angeordnet ist und einen im Zahnrad (14) drehbaren Drehschieber (22) aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (14) in seinem Inneren in einen er­ sten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt ist, wobei die welle (5) im ersten Bereich in das Zahnrad (14) eingesteckt ist und die Ventilanord­ nung (17) im zweiten Bereich angeordnet ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich in Axialrichtung länger als der zweite Bereich ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (14) in seinen Zahnlücken Kanäle (21) aufweist, die mit der Ven­ tilanordnung (17) verbunden sind.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung einen In­ nenraum (20) des Zahnrades (4) in zwei Druckräume, nämlich in einen Hochdruck- und einen Niederdruck­ raum, unterteilt.

6. Maschine nach einem der. Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehschieber (22) mit der Orbitgeschwin­ digkeit des Zahnrades (14) im Zahnrad (14) rotiert.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (22) zentrisch im Zahnrad (14) angeordnet ist, wobei er um eine exzentrisch zum Zahnrad (14) und zentrisch zum Zahnring (12) ange­ ordnete Achse (19) drehbar gelagert ist.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (22) als Rotor eines Flügel­ zellenmotors ausgebildet ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (22) mit einem zu einem Druckraum hin offenen Ring (26) auf in Um­ fangsrichtung unterbrochenen und auf einer Kreisli­ nie angeordneten Vorsprüngen (27) gelagert ist, die in Bezug zum Zahnring (12) ortsfest sind.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (27) auf einem Halteteil (24) angeordnet sind, das über eine Zapfenverbindung (25) mit einem Deckel (3) verbunden ist, der dreh­ fest mit dem Zahnring (12) verbunden ist.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versorgungsanschluß (T) durch die Zapfen­ verbindung (25) hindurch mit der Ventilanordnung (17) verbunden ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Drehschieber (22) zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum jeweils eine Dichtleiste (34, 35) angeordnet ist, die von innen am Zahnrad (14) anliegt.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (34, 35) in Umfangsrichtung mit einem ausgeprägten Spiel (36) gegenüber dem Dreh­ schieber (22) gelagert ist.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (22) eine Füh­ rungsscheibe (23) mit einer Außenkontur aufweist, die durch eine Kreislinie mit einem ersten Radius (R1) begrenzt ist, der um ein vorbestimmtes Maß kleiner als ein zweiter Radius (R2) ist, der den Innenraum (20) des Zahnrades (14) beschreibt.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Welle (15) weisenden Stirnseiten des Zahnrades (14) mit einer Drucktaschenanordnung (38) in einer Rückwand (4) zusammenwirken, die mit dem Zahnring (12) verbunden ist.