DE1653933C3

DE1653933C3 - Als Übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung einer als Pumpe oder Flüssigkeitsmotor verwendbaren Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE1653933C3
Application number: DE1653933A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7070 Schaebisch Gmuend Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1967-08-19
Filing date: 1967-08-19
Publication date: 1974-07-04
Also published as: CS155190B2; DE1653933A1; BR6801592D0; ES357273A1; FR1576889A; DE1653933B2; US3500756A; JPS4815488B1; GB1232674A; SE328489B

Description

Ferner sind Untersetzungsgetriebe in Verbindung mit anderen Einrichtungen bekannt, bei denen in einem feststehenden Zahnring ein auf einem Exzenter gelagertes Planetenrad kämmt, das über eine Gelenkwelle eine Antriebswelle antreibt. Bei einem bekannten, zum Antrieb einer Winde dienenden Getriebe dieser Art (s. die USA.-Patentschrift 1 560 161) wird der Exzenter über eine Antriebswelle mittels einer Handkurbel angetrieben, wobei das Planetenrad in kreisende Bewegung versetzt wird, aber infolge des in geringen Unterschiedes seiner Zähnezahl gegenüber der Zähnezahi des Zahnringes nur mit geringer Drehzahl um die Exzenterwelle kreist, womit eine geringe Drehzahl der Gelenkwelle und der Antriebswelle bewirkt wird. Planetenrad und Gelenkwelle bilden i;, dabei zwei getrennte Teile.

Während bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art und den anderen erwähnten, bekannten Rotationskolbenpumpen oder -motoren ein rotierendes, mil dem Pumpenrotor oder der Antriebswelle pimimlaufcndes Steuerorgan ;ils Verteilerorgan für tue Druckflüssigkeit erforderlieh ist. durch das der M'lumetrische Wirkungsgrad der Hvdraulikrr.aschine t rheblu'ii beeinirächtijit wird, oder eier Rotor selbst 11 π seinen Seitenflächen mit Steuerkanälen versehen ist. =;, tlie zusammen eine Steuerdrchschicbercmrichtung hüllen, int es die Aufgabe der Erfindung, eine als ¹C bersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung /wischen Antriebswelle und Pumpenrotor zu schäften, ohne daß ein mitumiaiifcndes Steuerorgan für die Druckflüssigkeit erforderlieh ist.

Die Erfindung besteht darin, daß mit der An- bzw. Abtriebswelle eine Gelenkwelle schwenkbar, aber drohfest \erbunden ist, die am anderen Wellenende mit einer Aullenverzahnumi versehen ist, die standig mit der mehr Zähne aufweisenden Innenverzahnung eines ortsfesten Zahnringes kämmt, so dal.', sich das als Ritzel wirkende Wcllenende an der Innenverzahnung des Zahnringes abwälzt, wobei das Wellenende auf eine 1 Exzenter einer mit dem Roter der Ma-.chine drehfest verbundenen Exzenterwelle gelagert ist und dadurch diesen Rotor mit einem der l'mlaulbcwegung des Ritzels im Zahn rinn entsprechenden Vielfachen der Drehzahl der An- bzw. Antriebswelle aufweist bzw. von diesem angetrieben wird. K"

In weiterer Ausgestaltung der Erfindunc wird vorgeschlagen, daß die Außenver/ahnung am Wcllcnende der Gelenkwelle konisch ausgebildet ist und daß die Gelenkwelle am Kupplungsende mittels eines Mitnehniersliftes mit dc^r An- bzw. Abtriebswelle verbunden ist.

Die Erfindung eignet sich besonders für die Bauart einer Rotationskolbenmaschine, bei welcher der über die Exzenterwelle angetriebene Rotor da·- außenverzahnte Innen/ahnrad einer Innenlaufei/ahnradpumpe ist und ein als Zahnring ausgebildetes, einen Zahn mehr als jenes aufweisendes innenverzahnies Außenrad kämmend in der Drehbewegung mitnimmt. Schließlich gehört es zu einer Ausführungsfonn der Erfindung, daß die Gelenkwelle als Hohlwelle ausgebildet und die Exzenterwelle durch die Gelenkwelle hindurchgeführt und in der An- bzw. Abtricbswclle gelagert ist.

im folgender wird die Erfindung an Hand der Zeichnimg an einem Ausfuhrungsbcispicl erläutert. das eine als Dosiervorrichtung einer Hilfskraftlcnkiing verwendete Druckflüssigkeitsmaschine mit vorgeschaltetem Übersetzungsgetriebe betrifft

Es zeigt

F i g. 1 in sinnbildlicher Darstellung eine Hilfskraft lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe mit Übersetzungsgetriebe,

F i g. 3 einen anderen Längsschnitt durch diese Anordnung nach der Linie ΙΠ-ΙΠ in Fi g. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch die Pumpe nach der Linie IV-IV in F i g, 2 und

Fi g. 5 einen Querschnitt durch das Getriebe riach der Linie V-V in F i g. 2.

In F i g. 1 ist eine als Dosiervorrichtung verwendete,, vom Lenkhandrad betätigte, mit einer Zahnradpumpe vergleichbare Druckflüssigkeitsmaschine mit 1 bezeichnet. Von dieser führen zwei Leitungen 26 und 27 zu einem Steuerventil 2, das durch den in der Dosiervorrichtung erzeugten Differenzdruck hydrau lisch verstellt wird. Ein an das Steuerventil 2 angeschlossener Servomotor 3 erhält die zum Verstellen der gelenkten Räder erforderliche Druckflüssigkeit über eine vom Motor angetriebene Servopumpe 4. die die Druckflüssigkeit von einem Ausgleichsbehälter 5 nachsaugt.

In F i ti 2 und den weiteren Figuren sind ein Übersetzungsgetriebe mit 6. die eigen'Hche Druckllüssigkeitsvcrdrängermaschine mit 7 und eine als Antriebswelle dienende Lenkspindei mit 8 bezeichnet. Wird die Lenkspindei 8 gedreht. ->o wird über einen Mitnehmerstift 9 eine Gelenkwelle 10. die mit ihrem Kupplungsende drehfest und allseitig schwenkbar auf dem Lenkspindelende gelagert ist. mitgenommen. Das dem Mitnehmerstift abgelegene Wellenende HIz; der Gelenkwelle 10 trägt eine konische Außcnverzahnung 11. die mit einer Innen- jrzahnung 12 eines ortsfesten Zahnringes 13 ständig im ! ingrifT steht. Das Wellenende 10« der Gelenkwelle 10 ist dabei mittels eines Rollenlagers 15 mit kugeligem Außenring auf einem Exzenter 14 einer Exzenterwelle 16 gelagert. Bei einer Rechtsdrehimii der Lenkspinde! S wird das verzahnte Wellenende 10« w eine entgegengesetzt gerichtete Umlaufbahn im Zahnring Π gebracht und versetzt dabei die Exzenterwelle J6 in eine Drehbewegung nach links bzw. entgegen^ A/', dem Uhrzeigersinn mit einem de:;i Verhältnis k-r Zähnezahlen eier Aul.'enverA.hnung II und ue; Innenverzahnung 12 entsprechenden Vielfachen der Antriebsdrehzahl. Für das Übersetz.imgsverhäkn!-

gilt / --■

■obei mit 1 das Drchzahlvielfache

der Exzenterwelle 16 gegenüber der Antriebswelle H angegeben wird, wenn für

die Zähnezahi der

Außenvcr/ahnuni! 11 und für .",., die Zähnrzahl der Innenverzahnung 12 eingesetzt wird. Bei Z_n ?.4 und ;.,, 2K beträgt somit das Übersetzungsverhältnis: ; fi bit: Exzenterwelle 16 treibt ihrerseits einen drehfest mit ihr verbundenen außenverzahnten Rotor bzw. Innenrntor 18 der Verdrängermaschine? an, der mit ein ;m drehbar gelagerten, einen Zahn mehr aufweisenden Zahnring 17 kämmt. Der Zahnring 17 und der Rotor 18 bilden in bekannter Weise mitein ander Verdrängerzcllen 19, die stimseitig durch einen Zwischendeckel 20 und ci.ien Abschlußdcckcl 21 begrenzt sind. Der Abschlußdeckel 21 weist zwei nierenförmigc Kammern 22 und 23 für die Zu- und Abführung der Druckflüssigkeit zu und von den Vcrdränger/ellen 19 auf. Die Kammern 22, 23 stehen jeweils mit einer Anschlußöffnung 24 bzw. 25 für die Leitungen 26 bzw. 27 in Verbindung.

Die Förderrichtung der Verdrängermaschine 7 wechselt mit der Drehrichtung der Lenkspindel 8, so daß je nach Drehrichtung der Druckmittelzufluß durch die Anschlußöffnung 24 und der Abfluß durch die Anschlußöffnung 25 oder entsprechend umgekehrt erfolgt.

Die Erfindung eignet sich besonders für die Verwendung bei einer Pumpe oder einem Flüssigkeitsmotor mit zwei Zahnrädern im Inneneingriff. Durch den Wegfall eines drehenden Steuerschiebers werden bei der Erfindung ein kleinerer Strömungswiderstand, ein geringerer innerer Leckverlust sowie eine günstige Bauweise erreicht. Vor allem ist die voneinander unabhängige Lagerung des Zahnringes 17 an seinem Außendurchmesser und des Rotors 18 auf der Exzenterwelle 16 gegenüber dem sich nur am Zahnring abstützenden Innenrotor bekannter Einrichtungen vorteilhaft, da hierdurch ein besseres Abwälzen der Zahnprofile beider Teile miteinander erreicht wird. Die erfindungsgemäße als Übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung ist aber auch bei anderen Bauarten von Rotationskolbenmaschinen sehr vorteilhaft verwendbar, bei denen ein ortsfest gelagerter Rotor in Umfangsrichtung fördert und bei einer verhältnismäßig geringen Baugröße mit einer bestimmten höheren Drehzahl betrieben werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Als Übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung zwischen einem Rotor einer als Pumpe oder Flüssigkeitsmotor verwendbaren Rotationskolbenmaschine und eimer nach außen führenden, zur Mittelachse der Rotorbewegung koaxialen An- bzw. Abtriebswelle, insbesondere Wellenverbindung zwischen einer als Dosiervorrichtung bei einer Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge dienenden Rotationskolbenpumpe und dem Lenkrad des Fahrzeugs, durch die unter Verwendung einer schrägliegenden Kardan- bzw. Gelenkwelle bewirkt wird, daß ein gegenüber der Antriebswelle um ein Vielfaches höherer Wechselumlauf der sich vergrößernden und verkleinernder: Verdrängerzellen urn den Rotor pro Minute erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der An- bzw. Abtriebswelle (8) eine Gelenkwelle (10) schwenkbar, aber drehfest verbunden ist, die am anderen Wellenende (10 a) Biit einer Außenverzahnung (Hj versehen ist. die Ständig mit der mehr Zahne aufweisenden Innenverzahnung (12) eines ortsfesten Zahnringes (13) kämmt, so daß sich das als Ritzel wirkende Wellenende (10a) an der Innemerzahnung (12) des 7_;\hnrini»es anwälzt, wobei t';is Wellenenrle (10<?> auf einem Exzenter (14) einer mit dem Rotor (18) der Maschine (7) drehfest verbundenen Exzenterv.elle (16) gc.jgert ist und dadurch diesen Rotor (18) mit einem der Umlaufbewegungcn des Ritzels (10«) im Zahnring (13) entsprechenden Viel-

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2. Als Übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnung (11) am Wellenende (10«) der Gelenkwelle (10) konisch ausgebildet ist und die Gelenkwelle (10) am Kupplungsende mittels eines Mitnehmerstiftes (9) mit der An- bzw. Abiriebswelle (8) verbunden ist.

3. Als Übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Exzenterwelle (16) angetriebene Rotor(18) das außenverzahnte Innenzahnrad einer Innenläufcrzahnradpumpc ist lind ein als Zahnring ausgebildetes, einen Zahn mehr als jenes aufweisendes innenverzahntes Außenzahnrad (17) kämmend in der Drehbewegung mitnimmt.

4. Als übersetzungsgetriebe wirkende Wellenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (10) als Hohlwelle ausgebildet und die Exzenterwelle (16) durch die Gelenkwelle (10) hindurchgefühlt und in der An- bzw. Abtriebswelle (8) gelagert ist.

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Die Erfindung betrifft eine als Überseizungsge- :be wirkende Wellenverbindung zwischen einem tor einer als Pumpe oder Flüssigkeitsmotor verndbaren Rotationskolbenmaschine und einer nach außen führenden, zur Mittelachse der Rotorbewegung koaxialen An- bzw. Abtriebswelle, insbesondere Wellenverbindung zwischen einer als Dosiervorrichtung bei einer Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge dienenden Rotationskolbenpumpe und dem Lenkrad des Fahrzeugs, durch die unter Verwendung einer schrägliegenden Kardan- bzw. Gelenkwelle bewirkt wird, daß ein gegenüber der Antriebswelle um ein Vielfaches höherer Wechselumlauf der sich, vergrößernden und verkleinernden Verdra'ugerzellen um den Rotor pro Minute erfolgt. _t

Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Zweck, mit weniger Umdrehungen der Antriebswelle einer verhältnismäßig kleinen Verdrängermaschine einen großen Druckmitteldurchsatz zu erzielen. So wird bei einer bekannten Steuerpumpe (s. die USA..-Patentschrift 3 087 436) die sogenannte innere Übersetzung eines über eine Gelenkwelle angetriebenen Planetenrades, das mit einem ortsfesten innenverzahnten Zahnring im Eingriff steht anil darin einkreisende Bewegung ausführt, benutzt, um bei einer kleinen Antriebsdrehzahl einen mehrfachen Pumpenzyklus zu erreichen. Hierbei wirk! das Übersetzungsgetriebe gleichzeitig als Pumpe, indem das einer, Zahn weniger als der Zahnring aufweisende Planete:, rad mit diesem Yerdrängerzellen bildet. Bei einer solchen Einrichtung ist jedoch eir. besonderes mi\- Un-Ih)IIf₁-MnIfV Steuerorgan für die Zu- und Abführuni; des Druckmittels zu und von den YcrdrängerzeHen erforderlich. Bei den heute gebräuchlichen hohen Drücken und großen Durchflußmeniien sind aber nicht nur diese rotierenden, mit vielen Steuerkunalen versehenen Steuerorgane nachteilig, sondern auch die dabei fehlende präzise Laüerun» de- sich nur a;n Zahnring abstiit/'.nden Planetenrades.

Bei einei anderen bekannten Einrichtung dieser Art (s. rsA.-Pateiiischriit 3 233 57:4) fehlt zwar ein mitumlaufendcs Steueiurüan. Dafür ist der Rotoi aber als Steuerdrehschieber ausi.---bildet, indem er auf beider. Stirnseiten Steuenunen aufweist. Es simi jedoch zusätzliche Bohrungen und Kanäle in und hinter den inneren Gehiiuscstirnplatien erforderlich, wodurch der Strömungsweg für die Druckfiüssigkei; nachteilig beeinflußt wird.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung (s. die USA.-Patentschrift 3 288 078) ist in einer ersten Auführungsform der Förder- bzw. Arbeitsrotoi mit der Antriebswelle nicht über eine Gelenkwelle, sondern über ein mit dem Rotor drehfest verbundenes Ritzel, das mit der Innenverzahnung eines mit der Antriebswelle koaxial verbundenen Zahnrings kämmt, antriebsmäßig gekoppelt, womit ein ins Schnelle übersetzendes Planetengetriebe gegeben ist. Dabei ist ein Steuerdrehschieber zwischen .Antriebswelle und Pumpenrotor angeordnet und als sogenannter Langsamläufer mit relativ sielen Steueröffnungen ausgebildet. In einer zweiten Ausführungsform dagegen, bei der der Pumpenrotor zwischen der Antriebswelle und einem schnellaufcndcn Steuerdrehschieber mit relativ wenigen Steueröffnungen angeordnet ist, wird der Pumpenrotor aber relativ langsamer als die Antriebswelle gedreht, da diese ein Antriebsritze! aufweist, das mit einer Getriebcinncnverzahnung im Rotor kämmt. Aber auch hier kreist dann der Rotor mit entsprechend höherer Umlaufzahl innerhalb der Gehäuseinnenvcrzahnung. Elci beiden Ausführungen ist der Rotor in dieser Innenverzahnung gehalten bzw. gelagert.