DE1728617C2 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine, die als Pumpe oder als Flüssigkeitsmotor verwendbar 1st, mit einem feststehenden Innenverzahnten Zahnring und einem damit kämmenden, darin exzentrisch umlaufenden und nur mit seiner Verzahnung gehaltenen, außenverzahnten Innenzahnrad, das einen Zahn weniger als der Zahnring hat, wobei seine Drehachse mit einer von der Zähnezahl abhängigen, gegenüber der Eigenfrequenzzahl höheren Frequenz um die Achse des Zahnringes kreist und dazu über eine entsprechende Antriebsverbindung mit einer koaxial zum Zahnring im Gehäuse gelagerten An- oder Abtriebswelle der Maschine drehfest gekoppelt 1st, mit einem zu dieser Welle koaxialen, auf der anderen Seite der Zahnräder drehbar Im Gehäuse gelagerten zylindrischen Steuerdrehschieber, der mittels eines koaxial vom Innenzahnrad vorstehenden, in eine exzentrische Öffnung des Schiebers eingreifenden Zapfens in eine In der Drehzahl der Kreisbewegung des Innenzahnrades entsprechende Drehung versetzt wird, und der beiderseits der durch die Drehachsen der beiden Zahnräder bestimmten Exzentrizitätsebene je eine nutartige Steueröffnung aufweist, von denen eine zur ständigen Verbindung der sich gerade vergrößernden Verdrängerzellen zwischen den Verzahnungen der Zahnräder mit dem einen von zwei Druckmittelanschlüssen und die andere zur ständigen Verbindung der sich gerade verkleinernden Verdrängerzellen mit dem anderen dieser Druckmittelanschlüsse (Niederdruck- oder Hochdruckanschluß) am Gehäuse dient.

Bei einer In der FR-PS 14 41 278 beschriebenen Rotationskolbenmaschine dieser Art besteht die das Drehmoment übertragende Verbindung zwischen der An- oder Abtriebswelle und dem Innenzahnrad aus einer Doppelgelenkwelle, wodurch die Welle und das Innenzahnrad zwangsläufig die gleiche Drehzahl haben müssen. In vielen Anwendungsfällen besteht jedoch das Bedürfnis, zwischen den genannten Teilen ein anderes Drehzahlverhältnis zu wählen. Außerdem ergibt eine Verbindung mittels einer Gelenkwelle besonders bei höherer Drehzahl einen unruhigen Lauf.

Aus der FR-PS 14 05 745 1st eine ebenfalls mit einer Gelenkwelle arbeitende Maschine bekannt, deren Steuerschieber an der der An- oder Abtriebswelle abgewandten Seite der Zahnräder In einem abgeteilten Abschnitt des Gehäuses angeordnet Ist.

Bei einer aus der DT-PS 3 40 826 bekannten Rotationskolbenmaschine, bei welcher das Innenzahnrad nur zwei Zähne hat, wird die Funktion des Steuerdrehschiebers von dem Innenzahnrad selbst übernommen, das die Im Gehäuse angebrachten Ein- und Auslaßöffnungen schließt. Dies erfordert aber eine komplizierte Konstruktion mit Im Innenzahnrad angebrachten Aussparungen für den Ein- und Auslaß des Strömungsmittels. Eine solehe Lösung ist für Drehkolbenmaschlnen mit größerer Zähnezahl der Zahnräder nicht brauchbar.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Innenzahnrad und der An- oder Abtriebswelle die Wahl eines beliebigen Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisses ermöglicht und daß ein Steuerschieber von einfacher Ausbildung Verwendung findet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein am Ende der An- oder Abtriebswelle drehfest angeordnetes dazu koaxiales Ritzel Im Inneneingriff mit einer Im Innenzahnrad zentrisch angebrachten Gebrlebelnnenverzahnung kämmt und dadurch die Antriebsverbindung zwischen dem Innenzahnrad und der Welle herstellt, und daß die Steueröffnungen des Steuerdrehschiebers hauptsächlich durch sich jeweils fast über die Hälfte seines Umfangs erstreckende nutartige Umfangsöffnungen an jenem gebildet sind.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildete ten Maschine Ist Ihr ruhiger Lauf bei vergleichsweise kurzer Baulänge.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Ist In der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Flg. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung,

Flg. 2 einen Querschnitt durch die Maschine entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

Flg. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Flg. 1 und

Flg. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 von FIg. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Rotationskolbenmaschine Ist symmetrisch ausgebildet und kann bei jeder Drehrichtung der Maschlnenwelle durch entsprechende Zuordnung der Anschlüsse nur Niederdruckseite und zur Hochdruckseite wahlweise als Pumpe oder als Motor betrieben werden. S.e wird nachstehend In Ihrer Verwendung als Pumpe beschrieben.

Die Maschine hat ein Gehäuse 135 mit einer Axialbohrung 136, In der eine Antriebswelle 138 gelagert Ist. An dein in Flg. 1 linken Ende ist ein Ritzel 146 koaxial und drehfest an der Antriebswelle angebracht. E'.n Innenverzahnter Zahnring 142 ist in dem Gehäuse feststehend koaxial mit der Welle am linken Ende derselben angeordnet. In dem Zahnring 142 befindet sich ein damit kämmendes außenverzahntes Innenzahnrad 144. Dieses Zahnrad 144 läuft In dem Zahnring exzentrisch um. wobei es sich um seine eigene Achse drehen und mit dieser eine kreisende Umlaufbewegung um die Achse des Zahnringes 142 ausführen kann. Es wird dabei nur mit seiner Verzahnung gehalten. Die Zähnezahl des Innenzahnrades 144 1st um eins kleiner als die Zähnezahl des Zahnringes 142. Be! dem dargestellten Beispiel hat der Zahnring 142 sieben Zähne und das Innenzahnrad 144 sechs Zähne (Fig. 4). Die Crehachse des Innenzahnrades kreist also mit einer von seiner Zähnezahl abhängigen, gegenüber der Eigendrehzahl höheren Frequenz um die Achse des Zahnringes. Bei der Dreh- und Kreisbewegung des Innenzahnrades 144 In dem Zahnring 142 entstehen somit zwischen den Verzahnungen der beiden Zähnungen Verdrängerze'len A, B, C, D. F., F, G (Flg. 4), die abwechselnd größer und kleiner werden. Durch diese Volumenänderung entsteht die gewünschte Förderwirkung der Pumpe oder, Im Fall eines Motors, die Antriebswirkung. Um hierbei das Strömungsmittel funktionsgerecht In die Verdrängerzellen .·! bis G einzuführen bzw. aus diesen abzuführen, sind Im Gehäuse 135 seitlich neben dem Zahnring und dem Zahnrad 142 bzw. 144 Gehäusekanäle 158,159, 160, 161, 162, 163, 164 ausgebildet, die jeweils In eine der Verdrängerzellen münden und über einen Steuerdrehschieber 149 der Reihe nach mit dem Niederdruckanschluß 151 bzw. dem Hochdruckanschluß 157 In Verbindung gebracht werden. Das Innenzahnrad 144 hat eine Getriebeinnenverzahnung 140. Das an der Antriebswelle 138 drehfest angebrachte koaxiale Ritzel 146 kämmt mil dieser Innenverzahnung 140 des Innenzahnrades 144. Dadurch Ist die Übertragung des Drehmoments von der Welle 138 auf das Innenzahnrad 144 möglich, ohne daß dessen kreisende Umlaufbewegung gestört wird. Zugleich wird eine Untersetzung zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 138 und der Drehzahl der Eigendrehung des Innenzahnrades 144 erhalten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispie! hat die Getriebeinnenverzahnung 140 achtzehn Zähne und das Ritzel 146 zwölf Zähne, so daß ein Untersetzungsverhältnls von 3 : 2 besteht. Eine Umdrehung der Antriebswelle hat somit zur Folge, daß das Innenzahnrad 144 zwei Drittel einer Umdrehung macht.

Der Steuerdrehschieber 149 Ist als hohler zylindrischer Teil mit einer axialen Mlttelbchrung 150 ausgebildet die ständlu mit dem Niederdruckanschluß 151 über radiale Öffnungen 152 in Verbindung steht. Die Bohrung 150 steht ferner über Öffnungen 155 mit einer sich fast über die Hälfte des Schieberumfanges erstreckenden nutartigen Umfangsöffnung 148 In Verbindung, die durch Trenn- oder Steuerrippen 153 und 154 am Umfang des Schiebers begrenzt ist. Die Steuerrippen 153 und 154 begrenzen auf der anderen Seite eine gleichfalls fast über dl2 Hälfte des Schieberumfanges verlaufende nutartige Umfangsöffnung 156, die ständig mit dem Hochdruckan-

iü Schluß 157 In Verbindung steht. Die beiden Umfengsöffnungen 148, 156, welche Steueröffnungen bilden, sind so ausgeführt, daß sie bei der Drehung des Steuerdrehschieber an Gehäusekanälen 158 bis 164 vorbeilaufen, wodurch die Verdrängerzellen -1 bis G nacheinander funktionsgerecht zum Teil mit dem Niederdruckanschluß 151 und zum Teil mit dem Hochdruckanschluß 157 In Verbindung gebracht werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform dreht sich das Innenzahnrad 144 relativ zu dem Zahnring 142, wobei

.Ό seine Drehachse zugleich auf einer Kreisbahn um die Achse des Zahnringes umläuft, die mit der Achse der Antriebswelle 138 zusammenfällt. Bei jeder vollständigen Umdrehung des Innenzahnrades 144 um seine eigene Achse kreist seine Achse sechsmal um die Achse des Außenzahnrades 142. Damit das StrömungsmiUel mit der beschriebenen Ausbildung des Steuerdrehschiebers funktionsgerecht zu und von den Verdrängerzellen -1 bis G gefördert wird, muß der Steuerdrehschieber bei jedem Umlauf des Innenzahnrades 144 eine vollständige Umdrehung um seine eigene Achse ausführen. Mit anderen Worten: die Drehzahl des Steuerdrehschiebers 149 muß gleich der Drehzahl der Umlaufbewegung des Innenzahnrades 144 sein. Um das zu erreichen, hat der Steuerdrehschieber 149 In seiner Stirnseite eine exzentri-

S5 sehe Öffnung In Form eines Langlochs 167. in aas ein als fester Bestandteil des Innenzahnrades 144 ausgebildeter Mitnehmerzapfen 168 hineinragt. Wenn das Innenzahnrad 144 bei seiner Kreisbewegung einen Umlauf ausführt, dreht der Mitnehmerzapfen 168 den Steuerdrehschieber 149 um eine vollständige Umdrehung. Dies ergibt die richtige Drehfolge für den Steuerdrehschieber, so daß jeweils die sich zusammenziehenden Verdrängerzellen mit dem Hochdruckanschluß 157 in Verbindung stehen und gleichzeitig die sich erweiternden Verdrängerzellen

Ί5 mit dem Niederdruckanschluß 151 in Verbindung gebracht werden.

Wenn die Antriebswelle 138 In eier entgegengesetzten Richtung gedreht wird, werden die Funktionen der Anschlüsse 151 und 157 ebenso wie diejenigen der Umlangsöffnungen 148 und 156 des Steuerdrehschiebers vertauscht. Wenn angenommen wird, daß das Innenzahnrad 144 In Flg. 2, 3 und 4 Im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird das Volumen der Verdränperzellen A. B und C" verkleinert (Förderwirkung), und das Volumen der Verdrängerzellen E, F und G vergrößert sich (Ansaugwirkung). Die Verdrängerzeile D befindet sich in einer neutralen Übergangsstellung. Unter diesen Bedingungen tritt Strömungsmittel aus den Verdrängerzellen .1. B und C durch die Gehäusekanäle 159. !6(> und 161 zur Auslaß-

bo umfangsöffnung 156 des Steuerdrehschiebers aus. die wiederum mit dem Hochdruckanschluß 157 in Verbindung steht. Die Verdrängerzellen /:", Fund G stehen über die fiphäusekanälc 563, !64 bzw. 15H, die KlnlalJumlangsölfnung 148, die Öffnungen 155. die Bohrung ISIt

ι."- und die Öffnung 152 mit dem Nlccicrdruckariscliluß 151 in Verbindung. Bei dieser Drehung im Uhrzeigersinn l'tihrl das Innen/ahnrad M4 eine Kreisbewegung im Gcgeniihr/eigersinn aus. und die durch den Mitnehmer-

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zapfen 168 und das Langloch 167 gebildete Mitnehmerverbindung bewirkt, daß der Steuerschieber 149 gleichfalls Im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Wie oben erwähnt, werden bei einer Umkehrung der Drehrichtung des Innenzahnrades die Einlaß- und Auslaßfunktionen Im Pumpenbetrieb vertauscht. Es Ist also erkennbar, daß die Maschine unterschiedslos In der einen oder der anderen Drehrichtung als hydraulischer Motor arbeitet, wenn entweder dem Anschluß 151 oder dem Anschluß 157 ein Druckmittel zugeführt wird.

Die Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 138 und dem Innenzahnrad 144 In Form des Ritzels 146 und der Innenverzahnung 140 ergibt eine Untersetzung zwischen der Drehzahl der Antriebswelle und der Drehzahl des Innenzahnrades und zugleich eine Drehmomentübertragung, bei der die ein Verkanten des Innenzahnrades verursachenden Kräfte sehr gering sind. Diese Eigenschaft Ist besonders günstig, wenn die Maschine als Motor arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmaschine, die ais Pumpe oder Flüssigkeitsmotor verwendbar 1st, mit einem feststehenden Innenverzahnten Zahnring und einem damit kämmenden, darin exzentrisch umlaufenden und nur mit seiner Verzahnung gehaltenen, außenverzahnten Innenzahnrad, das einen Zahn weniger als der Zahnring hat, wobei seine Drehachse mit einer von seiner Zähnezahi abhängigen, gegenüber der El_bendrehzahl höheren Frequenz um die Achse des Zahnrings kreist und dazu über eine entsprechende Antriebsverbindung mit einer koaxial zum Zahnring Im Gehäuse gelagerten An- oder Abtriebswelle der Maschine drehfesi gekoppelt 1st, und mit einem zu diese·· Welle koaxialen, auf der anderen Seite der Zahnräder drehbar im Gehäuse gelagerten zylindrischen Steuerdrehschieber, der mittels eines koaxial vom Innenzahnrad vorstehenden, in eine exzentrische Öffnung des Schiebers eingreifenden Zapfens In eine in der Drehzahl der Kreisbewegung des Innenzahnrads entsprechende Drehung versetzt wird, und der beiderseits der durch die Drehachsen der beiden Zahnräder bestimmten Exzentrizitätsebene je eine nutartige Steueröffnung aufweist, von denen eine zur ständigen Verbindung der sich gerade vergrößernden Verdrängerzellen zwischen den Verzahnungen der Zahnräder mit dem einen von zwei Druckmittelanschlüssen und die andere zur ständigen Verbindung der sich gerade verkleinernden Verdrängerzellen mit dem anderen dieser Druckmittelanschlüsse (Niederdruck- oder Hochdruckanschluß) am Gehäuse dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Ende der An- oder Abtriebswelle (138) drehfest angeordnetes dazu koaxiales Ritzel (146) im Inneneingriff mit einer Im Innenzahnrad (144) zentrisch angebrachten Getriebeinnenverzahnung (140) kämmt und dadurch die Antriebsverbindung zwischen dem Innenzahnrad und der Welle herstellt, und daß die Steueröffnungen des Steuerdrehschiebers (149) hauptsächlich durch sich jeweils fast über die Hälfte seines Umfangs erstrekkende nutartige Umfangsöffnungen (148, 156) an jenem gebildet sind.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdrehschieber (149) eine exzentrische öffnung (167) aufweist, die ein Langloch bildet und In die ein am Innenzahnrad (144) angebrachter Mitnehmerzapfen (168) eingreift.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdrehschieber (149) als hohler zylindrischer Teil ausgebildet Ist, der an seinem Außenumfang Trenn- und Steuerrippen (153, 154) trägt.