DE1703406A1 - Hydraulische Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

Hydraulische Drehkolbenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Drehkolbenmaschine mit einem sich drehenden, mit der Hauptwelle koaxialen Zahnrad und einem einen Zahn mehr aufweisenden, drehfest gehaltenen Zahnring, dessen Mittelpunkt auf einer Kreisbahn beweglich ist_; und mit einem Kommutatorventil, das durch feststehende Öffnungen im Gehäuse und durch mit dem Zahnrad sich drehende Öffnungen gebildet ist, wobei Kanäle vom Kommutatorventil zu den zwischen den Zahnelementen gebildeten Verdrängerkammern führen.

Es ist eine Drehkolbenmaschine bekannt, bei der der Zahnring feststeht, während sich das Zahnrad dreht und gleichzeitig der Zahnradmittelpunkt eine Kreisbahn beschreibt. Hierbei ist zwischen Zahnrad und Hauptwelle eine sp-ezfelle Kupplung, z.B. eine Gelenkwelle, vorzusehen. Das Kommutatorventil weist eine mit der Drehzahl der Hauptwelle umlaufende Hülse auf, an deren Umfang abwechselnd mit der Zulauf- und Ablaufseite verbundene Öffnungen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, deren Zahi/Üei doppelten der Zähnezahl des Zahnrades ist. In der Bohrung des Gehäuses sind Öffnungen vorgesehen, deren Zahl der Zähnezahl des Zahnringes entsprechen. Sie sind mit im Gehäuse verlaufenden Kanälen verbunden, die jeweils in einer Verdrängerkammer in einer Zahnlüok· des Zahnringes münden·

2098U/0273

703406

Bei einer anderen "bekannten Drehkolbenmaschine ist das Zahnrad fest mit der Hauptwelle verbunden. Infolgedessen muß der Mittelpunkt des im übrigen drehfest gehaltenen Zahnringes eine Kreisbahn beschreiben. Zu diesem Zweck ist der Zahnring in einer speziellen Führung gehalten, die beispielsweise aus zwei senkrecht zueinander beweglichen Schiebern besteht. Die vom Kommutatorventil kommenden Kanäle verlaufen durch das Innere des Zahnrades und münden in dessen Zahnlücke in die Verdrängerkammern. Das Kommutatorventil wird hierbei durch die Kanaleingänge an einer Stirnseite des Zahnrades und durch entsprechende Öffnungen in der anliegenden Fläche des Gehäuseseitenteils gebildet. Es ist jedoch sehr schwierig, das Zahnrad mit diesen Kanälen zu veisehen, zumal es aus einem sehr harten Werkstoff bestehen muß. Außerdem ergeben sich Probleme hinsichtlich der Abdichtung und der Druckverluste, weil die Öffnungen des Kommutatorventils auf einem relativ kleinem Umfang liegen müssen und daher nur geringe Abmessungen und kleinen Abstand haben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Drehkolbenmaschine anzugeben, bei der das Zahnrad unmittelbar mit der Hauptwelle verbunden werden kann, aber die hierbei mit der Zufuhr und Abfuhr der Druckflüssigkeit verbundenen Probleme behoben sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der eingangs beschriebenen hydraulischen Drehkolbenmaschine ausgegangen und diese erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Kanäle in an sich bekannter Weise in einem festen, an die Zahnelemente angrenzenden Gehäuseseitenteil angeordnet sind und daß ihre den Verdrängerkammern zugewandten Mündungen derart bemessen und auf einem Kreis um die Mittelachse des Zahnrades angeordnet sind, daß jede Mündung vollständig vom Zahnring abgedeckt ist, wenn dessen Mittelpunkt sich auf der der Mündung gegenüberliegenden Seite der Mittelachse des Zahnrades befindet.

2098U/0273

Bei dieser Konstruktion sind - wie bei der Drehkolbenmaschine mit feststehendem Zahnring - die Zahnelemente und das Kommutatorventil voneinander getrennt; außerdem können die Kanalmündungen auf einem Kreis mit relativ großem Durchmesser liegen. Infolgedessen können die Mündungen genügend groß beroassen werden. Es ergibt sich auch eine bessere Abdichtung. Ferner brauchen im Zahnrad keine Kanäle vorgesehen zu werden. Dies führt allerdings dazu, daß die Kanalmündungen nicht, wie bisher, einem der beiden Zahnelemente fest zugeordnet sind, sondern daß sich sowohl gegenüber dem Zahnrad als auch gegenüber dem Zahnring eine Relativbewegung ergibt. Dies birgt die Gefahr in sich, daß durch die Kanalmündung benachbarte Verdrängungskammern unterschiedlichen Drucks verbunden, also kurzgeschlossen, werden. Wenn die Mündung jedoch im entscheidenden Augenblick vollständig vom Zahnring abgedankt ist, ist diese Gefahr behoben.

Nach einer bevorzugten Auslegungsregel ist dafür gesorgt, daß die Mündungen Kreisflächen mit einem Durchmesser gleich dem Durohmesser der Mittelpunktsbahn des Zahnringes sind und ihre Zentren auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegen, der gleich dem Größtdurchmesser des Zahnrades plus dem Durchmesser der genannten liittelpunktsbahn ist. Hierbei schließen die Mündungen in der Abdeckstellung mit dem freien Innenraum des Zahnringes ab, so daß bei Fortsetzung der Kreisbahnbewegung des Zahnringes sofort wieder eine Verbindung zwischen Kanalmündung und Yerdrängungskammer entsteht.

Eine sehr einfache und axial kurze Maschine ergibt sich, wenn das feste Gehäuseseitenteil eine:- Scheibe mit achsparallelen Kanälen ist, die auf der den Zahnelementen gegenüberliegenden Seite mit einer auf der Hauptwelle aufgesetzten Kommutatorventilscheibe zusammenwirken. Hierbei kann die Kommutatorventilscheibe zwei konzentrische Hingnuten besitzen, die.dem Zulauf- und Ablaufdruck zugeordnet sind und von denen abwechselnd gegeneinander gerichtete Radialnuten bis in den Bereich der Kanäle führen.

2098U/027 3

In weiterer Ausgestaltung kann der Zahnring auf Rollen gelagert sein, die in Kreisbahnführungen, deren Durchmesser gleich demjenigen der Rollen plus demjenigen der Mittelpunktsbahn des Zahnringes ist, in einem Gehäuseseitenteil auf der den Kanalmündungen gegenüberliegenden Seite laufen.

Me Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine,

Pig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Pig. 1, Pig. 3 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Pig. 1 und Pig. 4 einen Querschnitt längs der Linie C-C in Pig. 1.

Das Gehäuse der veranschaulichten hydraulischen Drehkolbenmaschine besteht aus einem Deckel 1, einem Ring 2, einem scheibenförmigen Seitenteil 3, einem Ring 4, einer Zwischenscheibe 5, einem Pührungselement 6 und einem Deckel 7, die alle durch Schrauben S zusammengehalten sind.

Eine Hauptwelle 8 ist im Lager 9 im Führungselement 6 und im Seitenteil 3 gehalten und durch einen Bund 10 gegen Axialverschiebung gesichert. Auf ihr ist im Bereich des Ringes 4 ein außen verzahntes Zahnrad 11 mit sechs Zähnen und im Bereich des Hinges 2 eine Kommutatorventilscheibe 12 aufgekeilt. Das Zahnrad arbeitet mit einem innen verzahnten Zahnring 13 mit sieben Zähnen derart zusammen, daß sich mehrere Verdrängerkammern 14 ergeben.

Der Zahnring 13 ist derart beweglich gelagert, daß sein Mittelpunkt M eich auf einer Kreisbahn um die Mittelachse A des Zahnrades bewegen kann. Zu diesem Zweok trägt der Zahnring auf

2098U/0273

seitlich ausladenden Zapfen 15 Rollen 16, die in kreisförmigen Bahnen des Führungselements 6 rollen. Der Durchmesser der Bahnen 17 ist gleich demjenigen der Mittelpunktsbahn des Zahnringes zuzüglich dem Durchmesser der Rolle 16. In der Zwischenplatte befinden sich kreisförmige Öffnungen 18, in denen ein Dichtelement 19 mit den Rollen umlaufen kann.

Im Deckel 1 befindet sich ein Stutzen 20 zum Anschluß der Zulaufleitung und ein Stutzen 21 zum Anschluß der Ablaufleitung. Der Stutzen 20 ist mit einem äußeren Ringkanal· 22, der Stutzen mit einem inneren Ringkanal 23 verbunden. Eine Bohrung 24 verbindet ferner den Stutzen 20 mit dem Gehäuse-innenraum 25.

In der Kommutatorventilscheibe 12 gibt es eine entsprechende äußere Ringnut 26 und eine innere Ringnut 27, die über Bohrungen 28 und 29 mit den Ringnuten 22 und 235 in Verbindung stehen. Von den Ringnut-en 26 und 27 gehen abwechselnd gegeneinander gerichtete Radialnuten 30 und 31 aus, welche etwa im gleichen Abstand von der Mittelachse A enden.

Im scheibenförmigen Seitenteil 3 sind 7 achsparallele Kanäle 32 vorgesehen, die am linken Ende abwechselnd mit den Radialnuten 30 und 31 in Kontakt kommen können. Die 7 Kanäle sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Man erkennt, daß ihre rechten Mündungen 33 jeweils eine der Verdrängerkammern 13 versorgen. Nur die Mündung 33a, die denxMittelpunkt M des Zahnringes 13 bezüglich der Mittelachse A des Zahnrades 11 genau gegenüberliegt, ist vom Zahnring 13 vollständig abgedeckt. Es besteht daher keine Gefahr, daß diese Mündung 33a die beiden angrenzenden Verdrängerkammern 14, die unterschiedlichen Druck führen, kurzachließt. Der Durchmesser der Mündungen 33 ist gleich dem Durchmesser der Kreisbahn des Mittelpunktes M. Die Zentren der Mündungen 33 liegen auf einem Kreis, dessen Durohmesser um den Bahndurchmeeser des Punktes M größer ist als der Größtdurchmesser dee Zahnrades 11.

2098U/0273

Es sei angenommen, daß die Maschine als Motor arbeitet und Druckflüssigkeit beim Stutzen 20 zugeführt und Ablaufflüssigkeit beim Stutzen 21 abgeführt wird. Dann steht mit Hilfe des Kommutatorventils der Stutzen 20 mit den Kanälen 32 auf der ünken Hälfte der Pig. 2 und der Stutzen 21 mit den Kanälen 32 auf der rechten Hälfte dieser Pig. in Verbindung. Infolgedessen beginnt sich das Zahnrad 11 zu drehen. Durch diese Drehung wird auch die Kommutatorventilecheibe 12 verdreht, so daß das Muster der Druckverteilung für die Kanäle 32 uid die Verdrängerkammern 14 in der richtigen Geschwindigkeit und Drehrichtung umläuft. Pur jeden vollständigen Zyklus der Druckverteilung dreht sich das Zahnrad 11 nur um einen Zahn weiter, während der Mittelpunkt M des Zahnringes 13 eine vollständige Kreisbahn durchlaufen hat. An der Hauptwelle 8 kann daher eine langsame Drehbewegung mit hohem Drehmoment abgenommen werden.

Wir-d über die Welle 8 Leistung zugeführt, so arbeitet die Maschine als Pumpe, die, je nach Drehrichtung, Druckflüssigkeit über den Stutzen 20 oder 21 abgibt.

2098U/0273

Claims (6)

1. Patentansprüche i

   Ί J Hydraulische Drehkolbenmaschine mit einem sich drehenden, mit der Hauptwelle koaxialen Zahnrad und einem einen Zahn mehr aufweisenden, drehfest gehaltenen Zahnring, dessen Mittelpunkt auf einer Kreisbahn beweglich ist, und mit einem Kommutatorventil, das durch feststehende Öffnungen im Gehäuse und durch mit dem Zahnrad sich drehende öffnungen gebildet ist, wobei Kanäle vom Kommutatorventil zu den zwischen den Zahnelementen gebildeten Verdrängerkammern führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (32) in an sich bekannter Weise in einem festen, an die Zahnelemente (11,13) angrenzenden Gehäuseseitenteil (3) angeordnet sind und daß ihre den Verdrängerkammern (H) zugewandten Mündungen (33) derart bemessen und auf einem Kreis um die Mittelachse (A) des Zahnrades (11) angeordnet sind, daß jede Mündung (333) vollständig vom Zahnring (13) abgedeckt ist, wenn dessen Mittelpunkt (M) sich auf der der Mündung gegenüberliegenden Seite der Mittelachse (A) des Zahnrades befindet.
2. 2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (33^ Kreisflächen mit einem Durchmesser gleich dem Durchmesser der Mittelpunktsbahn des Zahnringes (13) sind und ihre Zentren auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegen, der gleich dem Größtdurchmesser des Zahnrades (11) pks dem Durchmesser der genannten Mittelpunktsbahn istr
3. 3. Drehkolbenmaschine nach ^Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Gehäuseseitenteil (3) eine Scheibe mit acheparallelen Kanälen (32) ist, die auf der den Zahnelementen (11,13) gegenüberliegenden Seite mit einer auf der Hauptwelle (8) aufgesetzten Kommutatorventllscheibe (12) zusammenwirken.

   2098U/0273
4. 4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorventilscheibe (12) zwei konzentrische Ringnuten (26,27) besitzt, die dem Zulauf- und dem Ablaufdruck zugeordnet sind und von denen abwechselnd gegeneinander gerichtete Radialnuten (30,31) bis in den Bereich der Kanäle (32) führen.
5. 5. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring(13)auf Rollen (16) gelagert ist, die in Kreisbahnführungen (17), deren Durchmesser gleich demjenigen der Rollen plus demjenigen der Mittelpunktsbahn des Zahnringes ist, in einem Gehäuseseitenteil (6) auf der den Kanalmündungen (33) gegenüberliegenden Seite laufen.
6. 6. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring (13) eine ungerade Zähnezahl hat.

   2098U/0273

   Leerseite