DE19547537C1 - Gerotormotor mit Drehzahlabtastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gerotormotor nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Derartige Gerotormotore werden in mobilen und stationären hydraulischen Anlagen insbesondere dort eingesetzt, wo hohe Antriebsmomente und kleine Drehzahlen benötigt werden.

Ein gattungsgemäßer Gerotormotor besteht in der Hauptsache aus einem Gehäuse mit einem Zu- und Ablauf und einer stirn­ seitig einerseits herausragenden Abtriebswelle, einer stirn­ seitig andererseits angeflanschten Verdrängereinheit und einer inneren Steuereinheit.

Die Verdrängereinheit setzt sich aus einem Ringstück mit ei­ ner Innenverzahnung und einem, mit dem Ringstück kämmenden, einen Zahn weniger aufweisenden Läuferzahnrad mit Außenver­ zahnung zusammen. Die Zähne des Ringstückes und des Läufer­ zahnrades bilden volumenverändernde Kammern. Das Läuferzahn­ rad der Verdrängereinheit und die Abtriebswelle im Gehäuse sind über eine Kardanwelle drehfest miteinander verbunden. Dazu besitzen das Läuferzahnrad und die Abtriebswelle eine Innenverzahnung und die Kardanwelle beidseitig je eine bal­ lige Außenverzahnung.

Die Steuereinheit besteht aus einer Steuerhülse, die in ei­ ner Hauptbohrung des Gehäuses geführt wird und mit der Ab­ triebswelle drehfest verbunden oder in einem Stück ausge­ führt ist. Radiale und axiale Steuerkanäle in der Steuerhül­ se und im Gehäuse verbinden den Zu- und Ablauf mit den Kam­ mern der Verdrängereinheit.

Da für einige Anwendungsfälle eine Anzeige der Drehzahl des Gerotormotors erforderlich ist, wird der Einsatz einer Dreh­ zahlabtastung notwendig.

Dazu sind mehrere technische Möglichkeiten bekannt.

So wird auf der Abtriebswelle außerhalb des Gehäuses eine zusätzliche Schaltscheibe mit Umfangszähnen installiert. Da­ bei fungieren die Zähne der sich drehenden Schaltscheibe als Impulsgeber für eine Meßgröße, die von einem Sensor aufge­ nommen, in ein Meßsignal verarbeitet und als Meßwert ange­ zeigt wird.

Die Verwendung einer derartigen Schaltscheibe ist relativ großbauend und damit aufwendig und teuer. Der Größe der Schaltscheibe entsprechend ist auch der Sensor groß auszu­ führen. Außerdem gibt es auf Grund der Nähe zum angetriebe­ nen Verbraucher Montageprobleme.

Es wurde auch schon versucht, die axialen Steuernuten der sich drehenden Steuerhülse als Impulsgeber zu verwenden. Da­ zu wurde radial in das Gehäuse ein entsprechender Sensor eingebracht, um in Wirkungsnähe der Steuernuten zu gelangen. Neben dem hohen Fertigungsaufwand und der ungünstigen radia­ len Montage der Übertragungsleitungen hat sich ein besonde­ rer Nachteil herausgestellt. Auf Grund der Verbindung des Sensors mit den hochdruckführenden Kanälen und Räumen der Steuereinheit muß der Sensor druckfest ausgeführt sein. Das sind erhöhte Anforderungen, die sich wesentlich auf die Ko­ sten niederschlagen.

Es ist weiterhin eine mechanische Drehzahlabtastung bekannt, bei der eine von der Kardanwelle angetriebene Tachowelle aus der Verdrängereinheit herausgeführt und deren Drehzahl an einer Anzeige sichtbar gemacht wird.

Diese Drehzahlabtastung ist ungenau und störanfällig und er­ füllt daher nicht die gestellten Anforderungen.

Es besteht daher die Aufgabe, einen Gerotormotor mit einer Drehzahlabtastung zu entwickeln, die unter Ausnutzung der vorhandenen Bewegungsabläufe eine äußerst genaue Anzeige er­ möglicht und die besonders klein baut.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen 2 bis 8.

Die Drehzahlabtastung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, der nur einen geringen Realisierungsaufwand und damit geringe Kosten verursacht. Darüber hinaus arbeitet diese Drehzahlabtastung äußerst genau und präzise. Auf Grund der Vielzahl der möglichen Impulszahlen von 6 oder 12 je Um­ drehung können nicht nur volle Umdrehungszahlen sondern auch Winkelstellungen der Abtriebswelle erfaßt und bestimmt wer­ den.

Diese Arbeitsweise kann in vielen Anwendungsfällen zur ge­ nauen Positionierung der Abtriebswelle genutzt werden.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden.

Dazu zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Gerotormotors in der Ausführung mit gesonderter Steuerhülse,

Fig. 2 eine Ansicht der Verdrängereinheit,

Fig. 3 eine Darstellung der Sensoranordnung und

Fig. 4 eine Abwicklung der Bewegung des Magnetringes.

Der Gerotormotor besteht gemäß der Fig. 1 aus einem Gehäuse 1 mit einer inneren Hauptbohrung 2. In dieser Hauptbohrung 2 ist eine Steuerhülse 3 mit Spiel eingepaßt, die über einen Stift 4 mit einer Abtriebswelle 5 drehfest verbunden ist. Die Abtriebswelle 5 ist im Gehäuse 1 kugelgelagert und ragt stirnseitig einerseits aus dem Gehäuse 1 heraus.

Stirnseitig andererseits ist eine Verdrängereinheit 6 ange­ flanscht, die, wie auch die Fig. 2 zeigt, aus einem Ring­ stück 7 mit beispielsweise sieben Innenzähnen und einem, mit dem Ringstück 7 kämmenden, einen Zahn weniger aufweisenden, Läuferzahnrad 8 besteht. Die Innenzähne des Ringstückes 7 und die Außenzähne des Läuferzahnrades 8 bilden volumenver­ änderliche Druckkammern 9 und Ablaufkammern 10. Vorzugsweise werden die Innenzähne des Ringstückes 7 durch lose einge­ setzte Rollen 11 gebildet. Die aus dem Ringstück 7 und dem Läuferzahnrad 8 gebildete Verdrängereinheit 6 ist mit einem Deckel 12 und sieben Schrauben 13 am Gehäuse 1 verschraubt.

Das Läuferzahnrad 8 der Verdrängereinheit 6 und die Ab­ triebswelle 5 im Gehäuse 1 sind über eine Kardanwelle 14 drehfest miteinander verbunden. Dazu besitzen das Läufer­ zahnrad 8 und die Abtriebswelle 5 jeweils eine Innenverzah­ nung und die Kardanwelle 14 beidseitig je eine ballige Außenverzahnung.

Das Gehäuse 1 und die Steuerhülse 3 bilden im Inneren zwei Ringkanäle 15 und 16, die einerseits über mehrere axiale Ka­ näle 17 in der Steuerhülse 3 und mehrere radiale und axiale Kanäle 18 und 19 im Gehäuse 1 entweder mit den Druckkammern 9 oder den Ablaufkammern 10 der Verdrängereinheit 6 verbun­ den sind. Andererseits haben die Ringkanäle 15 und 16 je nach Drehrichtung eine Verbindung zu einem nichtdargestell­ ten Zulaufanschluß und einem nichtdargestellten Ablaufan­ schluß im Gehäuse 1.

Die Kardanwelle 14 stützt sich innerhalb der Verdrängerein­ heit 6 mit ihrer Stirnfläche an einem Füllstück 20 ab, das an der Innenfläche des Deckels 12 anliegt. Das Füllstück 20 kann lose eingelegt aber auch drehfest mit dem Läuferzahnrad 8 oder der Kardanwelle 14 verbunden sein. In dieses Füll­ stück 20 oder auch, wenn kein Füllstück 20 verwendet wird, im Läuferzahnrad 8 ist deckelseitig ein Impulsgeber in Form eines Geberringes 21 eingearbeitet, der durch einen rechtec­ kigen Drahtquerschnitt, eine bestimmte Drahtstärke und durch einen möglichst großen Ringdurchmesser gekennzeichnet ist. Dabei kann der Geberring 21 eine eigene Exentrizität oder die der Verdrängereinheit 6 besitzen. Im Deckel 12 ist ein Impulsaufnehmer in Form eines Sensors 22 eingearbeitet. Wahlweise können der Geberring 21 und der Sensor 22 induktiv oder magnetisch ausgeführt sein. Der Sensor 22 ist, wie ins­ besondere die Fig. 3 zeigt, außerhalb der Mittelachse des Gerotormotors in einem bestimmten Mittenabstand a plaziert. Bei der vorgegebenen Anzahl der Zähne des Läuferzahnrades 8 von sechs Zähnen, der Exentrizität des Geberringes 21 und den Innen- und Außendurchmesser des Geberringes 21 kann der Mittenabstand a danach bestimmt werden, ob der Geberring 21 den Sensor 22′ bei jeder Umdrehung der Kardanwelle 14 sechs mal kontaktieren oder den Sensor 22 zwölf mal überstreichen soll. Dadurch werden vom Sensor 22′ sechs oder vom Sensor 22 zwölf Impulse erfaßt.

Wenn der Geberring 21 einen Außendurchmesser r1 und einen Innendurchmesser r2 und die Verdrängereinheit eine Exentri­ zität e besitzen, dann ergeben sich

• - bei zwölf Impulsen
  ein Mindestmittenabstand a1 = r1-e und
  ein Maximalmittenabstand a2 = r2+e und
• - bei sechs Impulsen
  ein Mindestmittenabstand a1 = r2-e und
  ein Maximalmittenabstand a2 = r1-e.

Der Sensor 22, 22′ ist über eine Leitung 23 und Signalverar­ beitungsgeräte mit einer Drehzahlanzeige verbunden.

Eine besondere Ausführungsform ergibt sich, wenn 6 Impulse je Umdrehung gewollt sind. Dann wird an Stelle des Geberrin­ ges 21 ein punktförmiger Geber eingesetzt, der genau in der Mittelachse des Füllstückes 20 oder der Kardanwelle 14 plat­ ziert wird. Der punktförmige Geber ist vorzugsweise als Boh­ rung ausgeführt. Der Sensor 22′ im Deckel 12 ist dann genau im Abstand e von den Mittelachse des Gerotormotors angeord­ net.

Die Wirkungsweise eines Geromotors ist hinreichend be­ kannt.

Dabei dreht sich das Läuferzahnrad 8 um seine Achse und führt auf Grund der Exentrizität eine um die Mittelachse des Gerotormotors umlaufende Bewegung aus. Diese überlagerte Be­ wegung führt auch der Geberring 21 aus, wobei nur die umlau­ fende Bewegung für das Kontaktieren oder das Überstreichen des Sensors 22, 22′ genutzt wird. Die aus dieser Bewegung entstehende radiale Verschiebung des Geberringes 21 führt da­ zu, daß der Geberring 21 bei einer Umdrehung der Kardanwelle 14 um seine eigene Achse je nach der Anordnung sechs oder zwölf mal Kontakt mit dem Sensor 22, 22′ bekommt und ent­ sprechende Impulse auslöst, die vom Sensor 22, 22′ aufgenom­ men und über die Leitung 23 zur Meßsignalverarbeitung und zur Meßwertanzeige weitergeleitet werden.

Claims (8)

1. Gerotormotor mit Drehzahlabtastung, bestehend aus ei­ nem Gehäuse, einer im Gehäuse geführten und als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle, einer aus der Abtriebswelle und dem Gehäuse gebildeten Steuereinheit und einer stirnseitig angeflanschten Verdrängereinheit, wobei die Verdrängerein­ heit aus einem feststehenden äußeren Ringstück mit einer In­ nenverzahnung und einem inneren, einen Zahn weniger aufweisenden Läuferzahnrad mit Außenverzahnung besteht, das Läuferzahnrad der Verdrängereinheit und die Abtriebswelle über eine innen liegende Kardanwelle drehfest verbunden sind, die Verdrängereinheit mittels Schrauben und einem Dec­ kel mit dem Gehäuse verbunden ist und die Drehzahlabtastung aus einem mit einem beweglichen Element des Gerotormotors verbundenen Impulsgeber und einem feststehenden Impulsauf­ nehmer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber auf der zum Dec­ kel (12) gerichteten Seite eines der beweglichen Elemente der Verdrängereinheit (6) mit einer Exentrizität zur Mittel­ achse des Gerotormotors befestigt ist und im Deckel (12) ein Impulsaufnehmer mit einem Mittenabstand zur Mittelachse des Gerotormotors eingesetzt ist, der im Bereich der Exentrizi­ tätsbewegung des Impulsgebers liegt.

2. Gerotormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber als Geberring (21) mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist.

3. Gerotormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberring (21) und der Sen­ sor (22, 22′) induktiv ausgebildet sind.

4. Gerotormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberring (21) in einem zwi­ schen der Kardanwelle (14) und dem Deckel (12) liegenden Füllstück (20) eingearbeitet ist.

5. Gerotormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand des Sensors (22) zwischen den Endpunkten der Exentrizitätsbewegung des Geberringes (21) liegt.

6. Gerotormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand des Sensors (22′) auf dem achsnahen Endpunkt des Geberringes (21) liegt.

7. Gerotormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber punktförmig aus­ geführt und auf der Mittelachse des Füllstückes (20) ange­ ordnet ist und der Impulsaufnehmer mit einem Mittenabstand e von der Mittelachse des Gerotormotors entfernt angeordnet ist.

8. Gerotormotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber aus einer Boh­ rung gebildet wird.