DE2732086A1

DE2732086A1 - Innenachsige kreiskolbenmaschine mit kaemmeingriff und festpunktlos gelagertem innenzahnrad

Info

Publication number: DE2732086A1
Application number: DE19772732086
Authority: DE
Inventors: Laurence Lockhart Miller
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1978-01-26
Also published as: AU2702077A; BE856776A; GR74114B; IE45229L; GB1550024A; DK153234C; JPS5311305A; CA1073742A; PL119846B1; NO772405L; CH626951A5; NL7707672A; IT1080639B; JPS6218757B2; ES460579A1; DE2732086C2; SE7708195L; FR2358571B1; DK153234B; SU919605A3

Description

Patentanwälte ο τ ο ο η ο c

I I ο £ Uo 0

CMpI-Ing. Dtpl.-Chem. CHpl.-lng.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

TRW INC. 13. Juli 1977

23555 Euclid Avenue

Cleveland. Ohio 44117 / V.St.A. Unser Zeichen; T 2228

Innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Kämmeingriff und festpunktlos gelagertem Innenzahnrad

Die Erfindung betrifft innenachsige Kreiskolbenmaschinen mit Kämmeingriff und festpunktlos gelagertem Innenzahnrad, bei denen eine Reihe vergrößerbarer und verkleinerbarer Arbeitskammern zwischen den Zähnen einer sogenannten Gerotor-Zahnradgruppe mit einem innenverzahnten Außenzahnrad und einem außenverzahnten Innenzahnrad gebildet werden, die für eine kreisende Umlaufbewegung und eine Rotationsbewegung ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Kreiskolbenmaschinen

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dieser Art, bei denen jeder Innenzahn des Außenzahnrades eine zylinderförmige Rolle umfaßt, die jeweils in einer Außenzahnrad-Aussparung angeordnet ist und in der jeweils zugeordneten Aussparung rotiert sowie durch das Zusammenwirken mit einem Zahn des Innenzahnrades eine Flügelfunktion ausübt, durch die die Hochdruckbereiche gegenüber den Niederdruckbereichen abgedichtet werden.

Es sind viele Ausführungsformen von Kreiskolbenmaschinen bekannt, bei denen eine Reihe vergrößerbarer und verkleinerbarer Arbeitskammern zwischen den kämmenden Zähnen einer Gerotor-Zahnradgruppe gebildet wird, die ein innenverzähntes Außenzahnrad besitzt, dessen Zähne von einer Reihe zylindrischer Rollen gebildet werden, die in Aussparungen dieses Außenzahnrades angeordnet sind und während des Betriebs der Vorfichf tung rotieren und eine Flügel funkt ion übernehmen. Die Aus ■* sparungen sind gegenüber den zylindrischen Rollen derart bemessen, daß sie ein Wälzbett für diese bilden.

Die Innenwände der Aussparungen und die Außenwände der Bollen sind glatt bearbeitet, wobei ihre Dimensionierung so gewähit ist, dfeft während des Betriebs der vörrichtahg zwischen diesen Fl&cften ein Hochdi-uck-Medienfilm geTbiläet wird. Der Medienfil* unterstützt die Abdichtung des gegenüber dem Niederdruckbereich <!urcn die Ätii%riiig*Hig einer resultierenden Kraft mit einer üb wesentlichen riiaiAlie ponente gegen die Zahnrollen des Außenzahnractes, dufch diese in dichte Anlage an die Zähne ö>s und in äieser Anlage gehalten werden. Me auf die wirkenden Kräfte führen außerdem dazu, daß diese eine Verlaigerung erfahren, so aafi sie zwi^cfien sich und der Äusspajningsfläöhe eine Dichtung biltiiön. Diese Wirkung Rollen ist als Flügelwirkung beEeiöhnet. Der Hocndruck-

medienfilm dient auch der Verringerung des Verschleißes zwischen den Rollen und dem Außenzahnrad durch die Herbeiführung einer Schmierung zwischen diesen Teilen.

Es wurde erkannt, daß bei hohen Arbeitsdrücken hohe resultierende nichtradiale Kräfte auf die zylindrischen Rollen wirken, die zu einer Zerstörung des Hochdruckmedienfilnis führen, der zwischen den Rollen und der Wand der jeweiligen zugehörigen Aussparunge vorhanden ist. Dies führt wiederum zu einem beträchtlichen direkten Kontakt zwischen den Rollen und der Wand der zugehörigen Aussparung. Das kann zu einem Verschleiß und/oder einem Pressen der Teile führen. Der Wälzvorgang der Rollen kann dann aufhören, wodurch auch ein Verschleiß an den Zähnen des InnenZahnrades durch deren Reibberührung mit den Rollen eintritt.

Es sind viele Vorschlage gemacht worden» um Kreiskolbenmaschinen dieser Apt so zu gestalten, daß zwischen den Rollen und ihren Aussparungen zwangsweise Hoehdruckmedium verbleibt, um so die Dichtwirkung der Rollen zu fördern und den Verschleiß der Rollen sowie der Aussparungswände zu verringern. Ein solcher Vorschlag ist in der US-Patentschrift 3 915 6o3 offenbart. In dieser Patentschrift ist jede der bogenförmigen Aussparungen mit einem Paar zusätzlicher Ausnehmungen versehen,, wobei jeäe dieser zusätzlichen Ausnehmungen ein DLehtglxed aufnimmt, das durch die beim Betrieb der Vorrichtung auftretenden Drücke in der Ausnehmung beweglich ist. Die Bewegung des Dichtgliedes soll einen erwünschten Hochdruckmedienfilm zwischen jede» Rollenglied und der zugehörigen Arbeitskammer aufrecht erhalten·. Da» Dicht glied arbeitet als eine Dichtung und nicht als Lastaufnahmeglied zur Aufnahme der auf die Rolle eirmirkeiwten

Eine andere Art der vorgeschlagenen Vorrichtung ist so ausgebildet, daß Arbeitsmedium in die Bereiche zwischen die Rollen

und die bogenförmigen Aussparungen geleitet wird, wie dies die US-Patentschrift 3 692 439 zeigt. Bei der in dieser Patentschrift offenbarten Lösung wird Hochdruckmedium direkt dem Bereich zwischen den Rollen und den Aussparungen zugeleitet, um dadurch die Rollen in Anlage an die Zähne des Innenzahnrads zu drücken. Durch die zwangsweise Zuführung von Hochdruckmedium hierfür ergibt sich bei dieser Vorrichtung augenscheinlich ein Verlust an volumetrischem Wirkungsgrad.

Bei den Lösungen nach den US-Patentschriften 3 915 6o3 und 3 692 439 kann durch die Vorkehrungen zur Erhaltung der Flüssigkeit in den Aussparungen zur radialen Verlagerung der Rollen aufgrund der Rollenumfangsbewegung ein Fressen auftreten. Darüberhinaus ist der Aufbau bei diesen Lösungen etwas kompliziert und kostenaufwendig, wobei eine Vielzahl von Teilen erforderlich ist.

Ein Vorschlag zur Verringerung des Fressens der Rollen und der Aussparungen des Außenzahnrades ist in der US-Patentschrift 3 460 481 gezeigt, bei.dem die Innenwand jeder Aussparung mit einem Überzug, beispielsweise mit einem Teflon-Überzug versehen ist. Dieser Aufbau ist ebenfalls kompliziert und kostenaufwendig.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neue, verbesserte innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Kämmeingriff und festpunktlos gelagertem Innenzahnrad, einer sogenannten Gerotor-Zahnradgruppe, bei der die Zähne des innenverzahnten Außenzahnrades Rollen sind. Entsprechend der vorliegenden Erfindung rotieren die Rollen des innenverzahnten Außenzahnrades während der relativen Rotation und Kreisbahnbewegung des innenverzahnten Bauteils (Außenzahnrad) und des außenverzahnten Bauteils (Innenzahnrad). Die Rollen bewegen sich dabei generell in dichtende Anlage an die Zähne des Innenzahnrades, so daß

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sie eine Dichtung zwischen dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad herstellen, wobei sie generell eine Umfangsbewegung ausführen und dadurch auch eine Dichtung zwischen sich und der sie aufnehmenden Aussparung herstellen. Dadurch ergibt sich eine Abdichtung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich der Maschine. Erfindungsgemä'ß ist die Innenwand des Außenzahnrades so ausgebildet, daß normalerweise ein Medienfilm zwischen der Rolle und der Fläche der zugeordneten Aufnahmeaussparung entsteht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Außenzahnrad einen einstückigen homogenen Körper mit einer kontinuierlichen Innenwand, die eine Reihe gebogener Aussparungen bildet, von denen eine jede zur Aufnahme einer radial und in Umfangsrichtung verlagerbaren Rolle bemessen ist. Die kontinuierliche Innenwand besitzt weiterhin eine Reihe radial ausgerichteter Kerben, die zwischen den bogenförmigen Aussparungen angeordnet sind und dazu dienen, Bereiche der Innenwand innerhalb der bogenförmigen Aussparungen in Abhängigkeit von den auf die Rollen einwirkenden Kräfte elastisch ausbiegbar zu machen.

Wenn die Rollen durch hohe nichtradiale Kräfte belastet und dadurch in der zugehörigen Aussparung radial und in Umfangsrichtung bewegt werden, können Wandbereiche der Aussparungen ausbiegen, so daß normalerweise ein Medienfilm zwischen der Rolle und den Wandbereichen der Aussparung aufrechterhalten wird. Durch die zusätzliche Ausbildung einer Kerbe wird eine beträchtliche Verringerung des Verschleißes zwischen der Rolle und der Aussparung selbst bei hohen Arbeitsdrücken erreicht. Dies ist ganz offensichtlich eine wesentliche Vereinfachung verglichen mit den komplizierten und kostenaufwendigen bekannten Bauweisen, wie sie zuvor beschrieben sind.

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Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuersystem, mit dem der Medienfluß in zeitlicher Abstimmung mit der relativen Kreis- und Rotationsbewegung der Zahnteile den eich vergrößernden und sich verkleinernden Arbeitskammern zugeführt bzw. von diesen Arbeitskammern abgeführt wird, und zwar auf eine Weise, bei der ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad erreicht wird. Eine Steuerscheibe weist dazu eine radiale Fläche auf, die einer Axialseite der Verzahnungsteile anliegt und an dem außenverzahnten Innenzahnrad befestigt ist sowie mit diesem gegenüber dem innenverzahnten Außenzahnrad umläuft und rotiert. Die Steuerscheibe umfaßt eine Anzahl von Medienkanalpaaren, deren Zahl der Zähnezahl des Innenzahnrades entspricht. Einer der Medienkanäle eines jeden Paares steht ständig in medienleitender Verbindung mit einer Hochdru kmedien-Quelle, während der andere Kanal in ständiger medienleitender Verbindung mit einem Niederdruckmedium steht. Die Medienkanalpaare sind auf einem Kreis angeordnet, dessen Abmessung so gewählt ist, daß Teile der Kanäle in bestimmten Rotations- und Umlaufpositionen der Verzahnungsteile in Radialrichtung mit bestimmten Bereichen der Kerben ausgerichtet werden. Dies erlaubt eine wirkungsvolle Überführung einer entsprechenden Arbeitskammer aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich, wobei ein extrem hoher volumetrischer Wirkungsgrad der Vorrichtung erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsform. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäß gestalteten hydraulischen Kreiskolbenmaschine,

Fig. 2 eine Ansicht des Außenzahnrades der Maschine gemäß Fig. 1 in Axialrichtung gesehen,

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Pig. 3 eine Ansicht des Innenzahnrades und des damit vereinigten Steuerschiebers der in Fig. 1 dargestellten Maschine bei aufgeschnittenem Innenzahnrad,

Pig. ¹I eine Darstellung der Maschine entsprechend der Linie X-X der Fig.l, wobei Teile fortgelassen sind und eine Position dargestellt ist, in der die erfindungsgemäß gestalteten Zahnräder von der Position in Fig. 1 abweichen,

Fig. 5 eine Ansicht des Steuerdrehschiebers gemäß Fig. H in Axialrichtung gesehen und bei entferntem Innenzahnrad ,

Fig. 6 eine vergrößerte schematische Teildarstellung einer erfidnungsgemäß ausgebildeten Gerotor-Verzahnung mit Darstellung der Reaktion der miteinander in Eingriff stehenden Zähne auf die während des Betriebs auftretenden Kräfte.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Hydraulik-Maschine, die als Pumpe oder als Motor betrieben werden kann, jedoch zur Erläuterung nachfolgend nur als Motor beschrieben wird. Den Fachleuten wird dabei anhand der Beschreibung aber ohne weiteres klar, wie die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine als Pumpe arbeitet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfaßt der Hydraulikmotor ein Gehäuse mit den Gehäuseteilen lo, 12, die mit herkömmlichen Bauteilen wie Bolzen usw. (nicht dargestellt) fest miteinander verbunden sind. Zwischen den Gehäusebauteilen lo,12 sind eine Außenzahnradplatte 1Ί sowie ein zusätzlicher Plattenbauteil 16 angeordnet und axial ausgerichtet mit diesen Gehäuseteilen fest verbunden.

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Die Gehäusebauteile Io weisen eine zentrale Kammer 18 auf, in der eine Abtriebswelle 2o teilweise angeordnet ist. Innerhalb der Kammer 18 ist ein Lagerglied 22 untergebracht, das eine Innenwand 2H umfaßt, die ein Traglager für einen Teil der Abtriebswelle 2o bildet. Ein ebenfalls in der Kammer angeordneter Endverschlußteil 26 weist Rollenlager 28 auf, in denen die Abtriebswelle 2o drehbar um ihre Mittelachse gelagert ist. Das innerste Ende der Abtriebswelle 2o umfaßt einen vergrößerten Kopf 32, der durch axial verlaufende Rollenlager 3¹· und radial verlaufende Rollenlager 36 drehbar um die Mittelachse 3o gelagert ist. Zur Aufnahme der während des Betriebs der Maschine auftretenden Axialkräfte ist eine Reihe von Axialdrucklagerscheiben 38, ¹Io, 42 vorgesehen.

Ein vorzugsweise aus Teflon oder einer Kombination aus Teflon und einem Teil aus Elastomer-Material gebildetes Ringglied stellt eine dynamische Dichtung dar, die Medien-Leckverluste zwischen der Welle 2o und dem Lagerglied 22 verhindert. Das Ringglied 46, das ebenfalls aus Teflon oder aus einer Kombination aus Teflon und einem Elastomer-Material hergestellt ist, bildet eine dynamische Dichtung gegen Leckverluste des Arbeitsmediums aus der Kammer 48, die zwischen dem Lagerglied 22 und dem Endverschlußteil 26 liegt. Statische Dichtungen werden von den O-Ringen 5o, 52 gebildet, die der zusätzlichen Dichtung der Zentralkammer 18 gegen Leckverluste des Arbeitsmediums dienen.

Die Drehung der Abtriebswelle 2o wird durch eine relative Kreis- und Rotationsbewegung der kämmenden Bauteile einer Gerotor-Zahnradgruppe bewirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Gerotor-Zahnradgruppe ein innenverzahntes Außenzahnrad mit einer Außenzahnradplatte 14 sowie ein außenverzahntes Innenzahnrad 54. Das außenverzahnte Innenzahnrad 54 hat einen Zahn weniger als das Außenzahnrad, wobei seine Mittelachse 53 exzentrisch gegenüber der Mittelachse

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des Außenzahnrades angeordnet ist. Während des Betriebs rotiert das Innenzahnrad 5*J um seine Achse und läuft darüberhinaus noch um die Mittelachse des Außenzahnrades um.

Eine Taumelwelle 56 besitzt eine Mittelachse 58* die einen Winkel gegenüber der Mittelachse 3o der Abtriebswelle bildet und einen Bereich aufweist, der mit dem Innenzahnrad 5*· keilverzahnt ist und mit diesem Teil zusammen mit dem Innenzahnrad 5^ rotiert und auf einer Kreisbahn umläuft. Ein anderer Abschnitt der Taumelwelle 56 ist mit dem vergrößerten Kopf 32 der Abtriebswelle 2o keilverzahnt und dient der Drehung der Abtriebswelle 2o um ihre Mittelachse 3o, wenn das Innenzahnrad 5*J gegenüber dem Außenzahnrad kreist und rotiert.

Die Keilverzahnungen zwischen der Taumelwelle 56 und dem Innenzahnrad 5^ sowie zwischen der Taumelwelle 56 und der Abtriebswelle 2o sind vorzugsweise entsprechend der Lösung nach der US-Patentschrift 3 606 6ol gestaltet, auf deren Offenbarungsinhalt hier Bezug genommen wird. Generell macht der Bereich der Taumelwelle für die Keilverbindung zwischen 5o % und 6o % der Umfangsteilung aus und ist so gewählt, daß die belasteten Keilzähne der Taumelwelle Druckspannungen unterworfen werden und Druckwinkel besitzen, die kleiner als 45° sind. Weitere Einzelheiten dieser Keilverzahnung können der US-Patentschrift 3 606 6ol entnommen werden.

Die Außenzahnradplatte I^ besitzt eine Innenbohrung mit einer Mittelachse 55 (siehe Figur 2). Die Außenzahnradplatte I¹J ist vorzugsweise als einstückiger homogener Bauteil aus schmiedbarem Gußeisen ausgebildet, der eine Innenwand 59 mit einer kontinuierlichen Oberfläche aufweist, die eine Reihe bogenförmiger Aussparungen 6o bildet, welche im Umfangsabstand zueinander angeordnet und zur Innenbohrung hin geöffnet sind. Jede der Aussparungen 6o bildet einen zylindrischen Bogenteil, wobei die Mittelpunkte der Bögen der Aussparungen 6o alle gleich

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- irr -

weit von der Mittelachse 55 entfernt sind. Jede der teilzylindrischen Aussparungen 60 ist so bemessen, daß sie eine zylindrische Rolle 62 aufnehmen kann (von denen in Fig. 2 nur eine dargestellt ist). Jede Rolle 62 wird dabei durch die zugehörige Aussparung wälzbar aufgenommen, wobei sie mit ihrem Umfang in der Aussparung verlagerbar ist, wie dies die US-Patentschrift 3 289 6o2 offenbart.

Die Aussparungen 60 sind in ihrer Umfangserstreckung vorzugsweise etwas größer als ein Halbkreis, so daß sie die Rollen mehr als l8o° übergreifen und dadurch eine herausdrückende Radialbewegung der Rollen 62 unterbinden. Die Innenwand der Außenplatte l¹», bei der in jeder Aussparung 60 eine zylindrische Rolle 62 angeordnet ist, bildet das innenverzahnte Außenzahnrad der Gerotor-Zahnradgruppe. Wie bereits erwähnt, besitzt das Innenzahnrad 5¹I eine Mehrzahl von Außenzähnen (deren Anzahl um einen Zahn geringer ist als die Anzahl der von der Außenzahnradplatte l¹» gehaltenen Rollen 62). Die Zwischenräume zwischen den zylindrischen Rollen des Außenzahnrades und den Außenzähnen des Innenzahnrades bilden Arbeitsmedienkammern, die sich auf Grund der ihnen zugeführten Mediendrücke sowie durch die relative Rotations- und kreisende Uralaufbewegung des InnenZahnrades und des Außenzahnrades vergrößern und verkleinern.

Die Innenwand 59 der Außenzahnradplatte 1*4 weist darüberhinaus eine Vielzahl von im {Jmfangsabstand zueinander angeordneten Kerben 6*1 auf, die zwischen den bogenförmigen Aussparungen ausgebildet und gegenüber der Mittelachse 55 radial angeordnet sind. Die Kerben 6¹I erstrecken sieh axial über die gesamte Außenzahnradplatte 1*4und schneiden damit deren gegenüberliegende Axialseiten. Jede der Kerben 6$ weist vorzugsweise ein Paar konvergierender Wandbereiche 66, 68 auf, die mit einem Winkel von 3o bis Uo aufeinanderzulaufen und deren radiale Tiefe etwas kleiner ist als die Tiefe der Aussparungen 60, wie dies die Fig. 2 erkennen läßt. Der Winkel und die

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Tiefe der Kerben können jedoch im Rahmen des grundlegenden Erfindungsgedankens auch abweichend gestaltet sein.

In der Fig. Ί ist durch eine Linie C eine Exzentrizxtätsmitte der Vorrichtung gekennzeichnet, wobei die Linie durch die Mittelachse des Innenzahnrades 5^ und die Mittelachse des Außenzahnrades geht. Die Steuereinrichtung, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, dient dazu, Hochdruckmedium in die Arbeitskammern auf einer Seite der Exzentrizitätslinie zuzuführen und auf der anderen Seite der Exzentrizitätslinie Medium aus den Arbeitskammern abzuführen.

Wie die Fig. Ί erkennen läßt, umfaßt das Außenzahnrad neun Rollen,die mit den Buchstaben A-I bezeichnet sind und die zwischen sich die Arbeitskammern bilden. Den auf einer Seite der Exzentrizitätslinie liegenden Kammern (beispielsweise die Kammern zwischen den Zahnrollen I, H, G, F und EVwird an jeder Stelle Hochdruckmedium zugeführt. Die auf der anderen Seite der Exzentrizitätslinie liegenden Kammern (beispielsweise die Kammern zwischen den Rollen E,D,C,B und A) entleeren Miederdruckmedium. Dadurch erfährt das Innenzahnrad 5¹* ein resultierendes Drehmoment, das diesen im Gegenuhrzeigersinn um seine Mittelachse dreht und um die Mittelachse 55 des Außenzahnrades im Uhrzeigersinn kreisen läßt. An denverschiedenen Punkten dieser Bewegung kann ein Zahn des InnenZahnrades maximal zwischen Zähne des Außenzahnrades eingreifen, wie dies der Zahn 72 des Innenzahnrades in Fig. ¹I zeigt. An anderen Punkten kann ein Zahn des Innenzahnrades während dieser Bewegung nur mit einem Minimum oder überhaupt nicht zwischen Zähne des Außenzahnrades eingreifen ( der Zahn 7 4 in Fig. H befindet sich nahe an dieser Stellung).

Die Anordnung von drehbaren und umfangsverlagerbaren Zahnrollen in den Aussparungen dient der Abdichtung der Hochdruck-Arbeitskanmern gegenüber den Niederdruck-Arbeitskammern. Die Fig. zeigt, daß das Innenzahnrad 5^ im Gegenuhrzeigersinn rotiert, wenn sich die Hochdruckzone auf der linken Seite der Rolle E

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befindet. Unter diesen Bedingungen wird eine Kraft auf die Rolle E ausgeübt, die diese in enge, dichtende Anlage an den rechten Teil der Aussparungswand zu bringen sucht. Das Hochdruckmedium hat dabei einen leichten Zugang zu den radial am weitesten außen liegenden Bereichen 69 der Aussparung. Eine resultierende Kraft R wirkt mit einer im wesentlichen radial gerichteten Komponente auf die Rolle E ein und drückt diese in enge, dichte Anlage an den Zahn 7'J des Innenzahnrades 5*J. In der Fig. Ί wirkt auf die Rolle I ( die im Beinch des Zahns 72 des Innenzahnrades einen maximalen Eingriff hat) eine resultierende Kraft R¹, wodurch sie ebenfalls sowohl radial als auch umfangsmäßig in dichte Anlage an das Innenzahnrad und die zugehörige Aussparung gebracht wird, so daß eine weitere Abdichtung der Hochdruckzone gegenüber der Niederdruckzone entsteht.

Es ist bekannt, daß zwischen den Rollen und den zugehörigen Aussparungswänden die Neigung zur Bildung eines dünnen Hochdruckmedienfilms besteht. Die Fig. 6 zeigt in ausgezogenen Linien und vergrößertem Maßstab einen schmalen Spalt P zwischen der Außenwand 76 der Rolle E und einem Berich 78 der rechten Seite der Aussparungswand. In diesem Spalt ist ein dünner Hochdruckmedienfilm ausgebildet, der nicht nachteilig für die grundlegende Dichtfunktion der Zahnrollen ist und in der Tat dadurch nützlich ist, daß er der Schmierung der Rollen dient, wenn diese gegenüber den Aussparungswänden ro'tieren.

Bei bekannten Vorrichtungen besteht bei hohen Drücken und fehlenden Kerben 6¹J bei den Rollen wie der Rolle E die Neigung zu einem Andruck gegen einen Bereich der Aussparungswand mit einer solchen Kraft, daß der FlUssigkeitsfilm zwischen der Rolle und dem Bereich der Aussparungswand nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Das kann zu einem extrem

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hohen direkten Reibungskontakt zwischen den Rollen und der Aussparungswand sowie im Ergebnis zu extremem Verschleiß der Rollen und der Aussparungswände führen. Zugleich kann ein hoher Verschleiß des Innenzahnrades verursacht werden, wenn die Kräfte zwischen einer Rolle und der zugehörigen Aussparungswand so groß werden, daß die Drehung der Rolle blockiert wird.

Die Kerben 64 ermöglichen bei den Kräften, die während des Betriebs der Vorrichtung auftreten, eine Ausbiegung der Aussparungswände. Dadurch ist die Möglichkeit eines direkten Kontaktes zwischen den Aussparungswänden und den Rollen vermindert. Die Kerben 64 in der Außenzahnradwand machen dabei Bereiche der Aussparungswände unter der Wirkung der Kräfte elastisch ausbiegbar, die auf die Zähne des Außenzahnrades wirken. Bei der Darstellung in PIg. 6 ist der ausgebogene Bereich der Aussparungswand in gestrichelten Linien bei 78' dargestellt, während die Rollen-Oberfläche in die schematisch bei 76' dargestellte Position bewegt wird. Bei hohen Betriebsdrücken biegen die Aussparungswände in Abhängigkeit von den aufgebrachten Kräften aus. Durch die Ausbiegung der Aussparungswände wird zwischen diesen und der Rolle normalerweise ein Medienfilm gebildet und aufrechterhalten, wodurch die Möglichkeit eines direkten Kontaktes zwischen den Rollen und den Aussparungswänden auf ein Minimum beschränkt wird und die Rolle bei guter Schmierung eine gut dichtende Anlage an die Aussparungswand erfährt. Bei einer Verringerung der hohen Kräfte führt die Elastizität der Aussparungswand zu deren Rückkehr in die Ausgangsposition.

Wenn die Hochdruck- und die Niederdruckbereiche auf den der Darstellung in Fig. 6 entgegengesetzten Seiten der Rolle E lägen, würde das Innnenzahnrad im Uhrzeigersinn rotieren.Die Rolle E würde dann eine Umfangsverlagerung in Anaige an den rechts liegenden Bereich der Aussparungswand erfahren, wobei diese in Abhängigkeit von den auftretenden Kräften ausgebogen würde. 709884/0871

Die Umlauf- und Rotationsbewegung des Innenzahnrads wird durch einen Drehschieber gesteuert, der im wesentlichen in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt ist. Der festgelegte Gehäuseteil umfaßt einen Ringkanal 80. Der Ringkanal 80 steht in medienleitender Verbindung (schematisch bei 82 dargestellt) mit einer ersten (nicht dargestellten), in dem Gehäuseteil ausgebildeten Öffnung. Die erste Öffnung leitet dem Ringkanal 80 entweder Hochdruckmedium oder Niederdruckmedrum zu. Der Ringkanal 80 steht außerdem in medienleitender Verbin dung mit einem Medienraum 8¹J, der innerhalb einer Innenwand 86 des Plattenbauteils 16 ausgebildet ist.

In den Gehäusebauteil IO ist außerdem ein Flüssigkeitskanal S8 ausgebildet. Dieser Kanal steht in medienIeItender Verbindung (schematisch bei 90 dargestellt) mit einer zweiten (nicht dargestellten) Öffnung in dem Gehäusebauteil 10. Die zweite Öffnung dient ebenfalls als Hochdruck- oder Niederdrucköffnung. Das dem Kanal 8B zugeführte Medium kommt in medienleitende Verbindung mit der Keilverzahnung zwischen der Tauaelwelle 56 und dem vergrößerten Kopf 32 der Abtriebewelle, wobei eine Mittelbohrung 92 in der Taumelwelle ausgebildet i*t» so daß das Medium dadurch auch in eine*» Medienraum 9% in einer Mittelbohrung eines Steuerschiebers 96 ge-* la,ngt.

Der Steuarsehietier 96 wird durch drei aneinander Platten gfeefcildet. Der Steuerschieber 96 ist (durcfc Sfeift« an de« Innenzahnrad befestigt, wodurch er mit diesen umläuft und rotiert. Eine erste Platte 1OO weist eine radiale Fläche 101 auf, die in GIeitberührung mit einer Axialseite 4er Aussenzahnradplatte IM steht, die einen Teil der Gerotorzahnradgruppen bildet. Wie die Fig. k erkennen läßt, urafa&t die Platte 100 eine Mehrzahl von Paaren erster und zweiter Kanäle 102, 104, die sich axial durch sie hindurch erstreckt. Die Kanäle 1O2, 10¹I sind auf einem Kreis angeordnet.

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Eine zweite Platte 105 umfaßt eine Vielzahl von Paaren generell radial verlaufender erster und zweiter Kanäle 108, 110 (siehe Fig. 5)> von denen die ersten Kanäle 108 in medienleitender Verbindung mit den jeweils zugehörigen ersten Kanälen 102 und der Kammer 84 stehen, die den Steuerschieber 96 umschließt. Die zweiten Kanäle 110 stehen in medienleitender Verbindung mit jeweils einem zweiten Kanal 104 und mit der Medienkammer 94, die innerhalb des Steuerdrehschiebers ausgebildet ist. Eine dritte Platte 112 wirkt als Verschleißplatte, die iner radialen Wand 114 des Gehäusebauteils 10 gleitend anliegt.

Die Arbeitskammern der erfindungsgemäß ausgebildeten hydraulischen Maschine sind zwischen den Rollen des Außenzahnrads ausgebildet und umfassen die Kerben 64» die zwischen den Rollen angeordnet sind. Während des Betriebs wird Hochdruckmediura durch eine öffnung geleitet und dann entweder durch die ersten Kanäle 102 oder die zweiten Kanäle 104 in die Arbeitskammern auf einer Seite der Exzentrizitätslinie geführt. Zur gleichen Zeit verbinden die anderen Kanalgruppen 102 oder die Arbeitskaflmern auf der anderen Seite der Exzentrizitätslinie mit der anderen Öffnung» in der Niederdruck herrscht. Dadurch wird ein auf das Innenzahnrad wirkendes Drehmoment erzeugt, das dessen Rotation und Umlauf gegenüber dem Außenzahnrad bewirkt.

Entsprechend einem besonders vorteilhaften Ke-rkmal der vorliegenden Erfindung ist der Kreis, auf dem die Axialkanäle 102, 104 angeordnet sind, so bemesse», daß diese Kanäle in bestimmten Rotations- und UmIaufpositionen der Teile des Gerotors eine radiale Ausrichtung mit den Kerben 6Ψ erfahren. Wenn beispielsweise, wie in Pig. 4 dargestellt, ein Zahn des Innenzahnrads wie der Zahn 74 einen minimalen Eingriff hat, sind die zugeordneten Kanäle 1O2, 104 nur in geringem Maß oder überhaupt nicht radial mit den Kerben 64 ausgerichtet. Bei den dem Zann 72 mit maximalem Eingriff zugeordneten Ka-

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nälen sind demgegenüber beide radial mit den Kerben ausgerichtet (obwohl die eigentliche Verbindung durch die Wandteile des Außenzahnrades verschlossen sind). An verschiedenen Punkten zwischen dem maximalen und dem minimalen Eingriff verändert sich das Maß der radialen Ausrichtung der Kanäle 102, 10'» mit den Kerben.

Auf diese Weise wird Arbeitsmedium wirkungsvoll den Kerben zugeführt, was zu einem hohen volumetrischen Wirkungsgrad führt. Eine mit hohem Druck beaufschlagte kammer, die außerdem den maximalen Eingriff erreicht (beispielsweise die Kammer zwischen den Rollen E und H in Fig. 4), steht im wesentlichen in Verbindung mit einem ersten Kanal 102, so daß Hochdruckmedium im wesentlichen aus der Arbeitskammer ausgelassen wird, bevor sie die Grenze der Niederdruckzone zur Hochdruckzone überschreitet. Dadurch wird ein Hochdruckabfall in der Arbeitskammer bei maximalem Eingriff auf ein Minimum beschränkt. Eine unter Niederdruck stehende Arbeitskammer, die gerade einen maximalen Eingriff erreicht hat (beispielsweise die Kammer zwischen den Rollen A und B), wird einem großen Teil eines zweiten Kanals 104 ausgesetzt, wodurch Hochdruckmedium schnell mit der Arbeitskammer in Verbindung gelangt. Dadurch werden die Hochdruckkammern vor Erreichen der maximalen Eingriffstellung im wesentlichen entleert und kurz nach dem maximalen Eingriff mit Flüssigkeit gefüllt, wodurch hohe Druckunterschiede in den Arbeitskammern bei dem maximalen Eingriff vermieden werden, die den volumetrischen Wirkungsgrad der Vorrichtung beeinflussen würden.

Wie die Fig. 5 erkennen läßt, ist jedes Paar der Kanäle 102 und 10¹I zusätzlich mit benachbarten Wänden ausgebildet, die im gleichen Winkel wie die Wände der Kerben konvergieren. Beim maximalen Eingriff blockieren die Außenzahnradwände die Verbindung jedes Kanals mit der Arbeitskammern trotz der radialen Ausrichtung mit den Kerben.

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Wie darUberhinaus Fig. 1 erkennen läßt, ist eine Uberdruckabsperrorgan-Anordnung vorgesehen, durch die Medium aus
der Kammer 48 austreten kann, die zwischen dem Einsatzglied 22 und dem Endverschlußteil 26 ausgebildet ist. Ein Medienkanal 116 umfaßt einen ersten Zweig 118, der über ein Rückschlagventil 120 mit der ersten öffnung verbunden ist, während ein zweiter Ring 122 über ein Rückschlagventil 12¹I mit der zweiten öffnung verbunden ist. Diese Anordnung ist so
gestaltet, daß sie das jeweilige Rückschlagventil schließt, wann immer eine öffnung mit Hochdruck beaufschlagt ist. Dadurch kann Hochdruckmedium, das in die Kammer 48 austritt,
das Rückschlagventil öffnen, das zur Niederdrucköffnung
führt, wodurch die Kammer 48 entleert wird.

Wie bereits erwähnt, ist die vorangehend beschriebene Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, in deren Rahmen noch vielerlei Änderungen möglich
sind.

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Claims

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Ansprüche

Innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Kämmeingriff und feat punktlos gelagertem Rotor, gekennzeichnet durch eine Gerotor-Zahnradgruppe mit einem ersten und einem zweiten Verzahnungsteil, von denen der erste Verzahnungsteil innenverzahnt und der zweite Verzahnung»- teil außenverzahnt ist sowie einen Zahn weniger aufweist als der erste Verzahnungsteil, wobei der erste und zweite Verzahnungsteil zur Ausführung einer relativen Uatlauf- und Rotationsbewegung und zur Bildung einer Reihe vergrößerbarer und verkleinerbarer Arbeitskamraern zwischen den kämmenden Zähnen ausgebildet sind, weiterhin durch einen Steuerdrehschieber zur Leitung des Wedienstroms zu bestimmten Arbeitskammern hin und von bestimmten Arbeitskammern weg zur Erzeugung eines Drehmomente zwischen dem ersten und zweiten Verzahnung«teil und damit zur Erzeugung einer relativen Rotation»- und Umlauf-

ORIGINAL INSPECTED

bewegung der Verzahnungsteile, wobei der innenverzahnte Verzahnungsteil eine Innenwand besitzt, die eine Reihe im Umfangsabstand liegender bogenförmiger Aussparungen bildet, die jeweils ein zylindrisches Zahnglied im wesentlichen mit Wälzanlage aufnehmen, das unter Einfluß der in den Arbeitskammern entstehenden Drücke umfangsverlagerbar und dadurch in dichter Anlage an eine Wand der Aussparung des innenverzahnten Verzahnungsteils bringbar ist, wobei ferner die Innenwand des innenverzahnten Verzahnungsteils eine Reihe im Umfangsabstand zueinander angeordneter Kerben aufweist, deren Zahl der Anzahl der bogenförmigen Aussparungen entspricht und die jeweils zwischen einem Paar benachbarter bogenförmiger Aussparungen angeordnet sind, wodurch Bereiche der bogenförmigen Aussparungen in Abhängigkeit von den während des Betriebs der Maschine auf die zylindrischen Zahnglieder wirkenden Kräfte elastisch ausbiegbar sind, so daß zwischen der bogenförmigen Aussparung und dem Zahnglied bei deren dichtenden Zusammenwirken während des Maschinenbetriebs einen Medienfilm aufrechterhalten wird.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der axial verlaufenden Kerben ein Paar konvergierender, sich radial erstreckender Wandflächen aufweist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das innenverzahnte Zahnrad festgelegt und das außenverzahnte Zahnrad in dem innenverzahnten Zahnrad für eine Umlauf- und Rotationsbewegung gelagert ist, daß ferner der Steuerdrehschieber eine Schieberplatte aufweist, die mit einer Radialfläche einer Axialseite der Gerotor-Verzahnungsteile anliegt, wobei eine Reihe von Medienkanalpaaren in der radialen Fläche ausgebildet ist, die auf einem Kreis angeordnet sind und von denen der eine

Kanal eines jeden Kanalpaares ständig in medienleitender Verbindung mit einem ersten Medienraum und der zweite Medienkanal des Kanalpaar in ständiger medienleitender Verbindung mit einem zweiten Medienraum steht, wobei die Kanalpaare mit dem außenverzahnten Zahnrad bewegbar sind, wodurch sie Arbeitsmedium in zeitlicher Abstimmung zu der relativen Umlauf- und Rotationsbewegung der Zahnräder der Gerotor-Zahnradgruppe den sich vergrößernden und verkleinernden Arbeitskammern zuführen und von den Arbeitskammern abführen und wobei die Kanäle derart angeordnet sind, daß sie in bestimmten Rotations- und Umlaufpositionen der Gerotor-Zahnräder radial mit den Kerben ausgerichtet sind.

709884/0871