-
Hydraulische Maschine
-
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine in Form eines Planetengetriebes
mit Sonnenrad, Planetenrädern und außen liegendem Zahnkranz, wobei Füllstücke zwischen
den Planetenrädern angeordnet und Ein- und Auslaßöffnungen im Bereich der Planetenräder
vorgesehen sind.
-
Eine derartige hydraulische Maschine ist aus der DE-OS 21 OO 403 bekannt,
wobei der äußere Zahnkranz in einem Gehäuse lose umläuft, die Planetenräder gehäusefest
gelagert sind und der Antrieb der als Pumpe arbeitenden Maschine über das Sonnenrad
erfolgt. Die Ein- und Auslaßöffnungen sind diametral gegenüberliegend auf der Innen-
und Außenseite der Planetenräder angeordnet, so daß diese entlastet sind. Wird eine
derartige hydraulische Maschine als Motor eingesetzt, so ist das erzielbare Drehmoment
relativ gering.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Maschine
der eingangs angegebenen Art so auzubilden, daß bei Verwendung als Motor ein hohes
Drehmoment erzielt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sonnenrad
lose zwischen den Planetenrädern läuft, die Planetenräder auf einem Planetenradträger
drehbar gelagert sind und zwischen Planetenradträger und außen liegendem Zahnkranz
ein Lager vorgesehen ist.
-
Durch diese Bauweise ergibt sich ein hohes Schluckvolumen pro Umdrehung,
wenn die hydraulische Maschine als Motor arbeitet, wodurch ein entsprechend hohes
Drehmoment erzielbar ist. Dabei erfolgt der Abtrieb über den Planetenradträger,
oder es liegt der Planetenradträger fest und der Abtrieb erfolgt über den äußeren
Zahnkranz.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
und in der folgenden Beschreibung wiedergegeben.
-
Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend
anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Schema einer Grundform eines
Zahnradmotors zu Vergleichszwecken, Fig. 2 ein Schema einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 3 ein Schema einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, Fig. 4 einen
Längsschnitt durch eine Ausführungsform entsprechend Fig. 2, (längs der Schnittlinie
B-B in Fig. 6), Fig. 5 einen Längsschnitt in einer anderen Ebene des Zahnradmotors
nach Fig. 4, Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 7 einen
Längsschnitt durch eine Ausführungsform entsprechend Fig. 3, Fig. 8 einen Querschnitt
längs der Linie D-D in Fig. 7, Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie E-E in Fig.
7 mit einer abgewandelten Kanalführung, und Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine
weitere Ausführungsform entsprechend Fig. 3.
-
Die Fig. 1 zeigt eine Grundform eines Zahnradmotors mit einem Sonnenrad
1, auf dessen Umfang mehrere Planetenräder 2 angeordnet sind, die wie das Sonnenrad
1 in einem Gehäuse 4 drehbar gelagert sind Dieser Zahnradmotor besteht aus einer
Summe einzelner Zahnradmotoren in Form der Planetenräder 2. Das Schluckvolumen pro
Umdrehung beträgt q = 21um2 . B . z1,
wobei m und B vorgegebene
Zahnradabmessungen sind. Die Kennzahl k = qn/qO ergibt hierbei 1.
-
Bei der Ausführungsform eines Zahnradmotors nach Fig. 2 mit einem
außen liegenden Zahnkranz 3 und einem Planetenradträger 5 , über den der Abtrieb
erfolgt, ergibt sich ein Schluckvolumen pro Umdrehung von 3 = 4im2 . B . z3 , wobei
z3 = Z1 + 2z2. Bei Zähnezahlen von Z1 = 23, Z2 = 13 und z3 = 49 ergibt sich eine
Kennziffer k = 2z3/z1 = 4,26. Mit anderen Worten ist bei dieser Bauweise nach Fig.
2 ein um 4,26 mal höheres Drehmoment erzielbar als bei der Bauweise nach Fig. 1.
-
Dies trifft auch für die Bauweise nach Fig. 3 zu, bei der der träger
5 festliegt und der Abtrieb über den äußeren Zahnkranz 3 erfolgt, während das Sonnenrad
1 wie bei der Bauweise nach Fig. 2 lose umläuft.
-
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine Ausführungsform eines Zahnradmotors nach
dem Schema in Fig. 2. Der Plantentradträger 5 ist rohrförmig ausgebildet und mit
einem Flansch 6 versehen, dem gegenüberliegend ein -Flansch 6' auf dem Planetenradträger
5 aufgekeilt ist. Zwischen den Flanschen 6,6' sind die Planetenräder 2 angeordnet,
die in den Flanschen drehbar gelagert sind. Zwischen den Planetenrädern 2 sind Füllstücke
7 (Fig. 6) angeordnet, die mit den Flanschen 6,6' mittels Schrauben 8 fest verbunden
sind. Auf dem Planetenradträger 5 ist das Sonnenrad 1 drehbar gelagert, mit dem
die Planetenräder 2 in Eingriff stehen.
-
Mit dem Gehäuse 4 des Zahnradmotors ist der außenliegende Zahnkranz
3 verkeilt, mit dem die Planetenräder 2 ebenfalls in Eingriff stehen. Das Gehäuse
4 mit dem damit fest verbundenen Zahnkranz 3 ist über Lager 9 auf dem Planetenradträger
5 abgestützt. Bei Beaufschlagung der Planetenräder 2 mit unter Druck stehender Flüssigkeit
läuft der Planetenradträger 5 in dem feststehenden Gehäuse 4 um, wobei sich das
Sonnenrad 1 lose dreht. Bei 10 ist am Planetenradträger 5 eine Innenverzahnung ausgebildet,
in die eine Abtriebswelle eingesteckt werden kann.
-
Für die Beaufschlagung der mit dem Planetenradträger 5 umlaufenden
Planetenräder 2 ist das in den Fig. 4 bis 6 wiedergegebene Kanalsystem
vorgesehen.
Auf den Außenseiten der Flansche 6,6' sind Ringplatten 12 mittels Schrauben befestigt,
die im Bereich der Planetenräder 2 mit Bohrungen 13,14 versehen sind, die mit axial-verlaufenden
Kanälen 13', 14' im zugeordneten Flansch in Verbindung stehen (Fig. 4). Auf dem
Umfang jedes der vier Planetenräder 2 sind insgesamt vier derartige Bohrungen 13,14
vorgesehen, wie Fig. 6 zeigt, wobei zwei in einem radialen Abstand voneinander liegende
Bohrungen 13,14 auf der linken Seite in Fig. 4 ausgebildet sind, während die in
Fig. 6 gestrichelt dargestellten Bohrungen 13,14 in der in Fig. 4 rechts liegenden
Ringplatte 12' ausgebildet sind. Auf den Ringplatten liegen im Bereich der Bohrungen
13,14 Ringe 15,16 in einem radialen Abstand voneinander an, die Ringkanäle 17,18
bilden und in Ringnuten des Gehäuses 4 unter Zwischenschaltung von Dichtungsringen
eingesetzt sind. Die Ringkanäle 17 und 17 stehen über Kanäle 19,20 mit einer Bohrung
21 in Verbindung, durch welche die unter Durck stehende Flüssigkeit zugeführt wird
(Fig. 4). Die Ringkanäle 18,18' stehen mit in entsprechender Weise im Gehäuse 4
ausgebildeten Rücklaufkanälen 22, 23 in Verbindung, die in eine Rücklaufbohrung
24 am Gehäuse münden.
-
Die mit der Druckleitung und den Ringkanälen 17,17' in Verbindung
stehenden Bohrungen 13 in den Ringplatten 12,12' liegen auf gegenüberliegenden Seiten
der Planetenräder 2 diametral einander gegenüber, wie Fig. 6 zeigt. In entsprechender
Weise sind die Rücklaufbohrungen 14 diametral gegenüberliegend auf den gegenüberliegenden
Seiten des Planetenrades angeordnet. Durch diese diametrale Anordnung der Druck-und
Rücklaufbohrungen sind die Planetenräder 2 entlastet, so daß sie an sich keiner
Lagerung bedürfen. Es ist auch möglich, die Druckbohrungen 13 auf einer Seite der
Planetenräder 2, beispielsweise in Fig. 4 auf der linken Seite, anzuordnen und die
Rücklaufbohrungen 14 auf der anderen Seite, jedoch bringt die dargestellte seitenverkehrte
Anordnung auch eine Entlastung der Planetenräder in Achsrichtung. Die Ringe 17 und
18 gleiten auf den Ringplatten 12,12', wobei die Ringe 17, 17' so ausgelegt sind,
daß sie vom Druckmittel an den Ringplatten 12, 12' anliegend gehalten werden.
-
Die Fig. 5 zeigt ein im Gehäuse 4 des Zahnradmotors ausgebildetes
Kanalsystem für die Schmierung der Lager 9 und der Planetenräder 2. Von einer Bohrung
25 gehen Kanäle 26 aus, die zu Ringkanälen 27 an den Lagern 9 und zu Ringkanälen
28 an den Ringplatten 12,12' führen. Durch Bohrungen sind diese Ringkanäle 28 mit
dem Lagerbereich der Planetenräder 2 verbunden. Die Ringlcanäle 28 sind zwischen
den Ringkörpern 17,18 ausgebildet.
-
und dienen auch zur Schmiermittelversorgung der Gleitflächen zwischen
den Ringkörpern 17,18 und den Ringplatten 12. Wie Fig. 5 zeigt, münden von dem axial
verlaufenden Kanalabschnitt 26 radiale Kanäle in einen auf dem Außenumfang der Flansche
6,6' ausgebildeten Ringraum zur Schmiermittelversorgung des äußeren Bereichs der
Gleitflächen zwischen den Ringkörpern 17 und den Ringplåtten sowie zwischen den
Flanschen 6,6' und dem Zahnkranz 3, der zwischen den Flanschen 6,6' liegt und die
Druckräume an den Planetenrädern 2 nach außen abschließt. In entsprechender Weise
schließt das Sonnenrad 1 die Druckräume zwischen den Flanschen 6, 6' nach innen
ab. Die Schmiermittelversorgung zum Sonnenrad 1 erfolgt von dem Ringkanal27auf der
rechten Seite in Fig. 4.
-
Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine Ausführungsform entsprechend dem Schema
in Fig. 3, wobei gleiche oder entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind, wie in den vorhergehenden Figuren. Der Planetenradträger 5 liegt
bei dieser Ausführungsform fest, während sich das über die Lager 9 auf dem Planetenradträger
9 abgestützte Gehäuse 4 dreht. Auf der rechten Seite in Fig. 7 kann eine Abtriebswelle
an dem insgesamt etwa topfförmig ausgebildeten Gehäuse 4 angeflanscht werden In
dieses Gehäuse 4 erstreckt sich der als einseitig geschlossenes Rohrstück ausgebildete
Planetenradträger 5 mit den Flanschen 6,6'. Am linken Ende in Fig. 7 ist der Planetenradträger
5 mit einem größeren Außendurchmesser versehen. In diesem Abschnitt ist ein Druckkanal
29 und ein Rücklaufkanal 30 ausgebildet. Beide Kanäle sind über gestrichelt angedeutete
radial angeordnete Bohrungen mit der Außenseite verbunden.
-
In dem Planetenradträger 5 ist eine Hülse 31 unter Zwischenschaltung
von Dichtungsringen angeordnet, die einen Ringraum 32 von dem Inneren Hohlraum 33
des Planetenradträgers 5 abtrennt. Von dem Ringraum 32, der mit dem Druckkanal 29
verbunden ist, gehen radial verlaufende Bohrungen 34
aus, die zu
Ringkanälen 35 im Flansch 6 führen. Diese Ringkanäle 35 umgeben jeweils ein Lager
eines Planetenrades 2. Axial verlaufende Kanäle 36 verbinden die Ringräume 35 mit
dem Eingriffsbereich der Planetenräder 2. In entsprechender Weise verlaufen vom
Hohlraum 33, der über Bohrungen in der Hülse 31 mit dem Rücklaufkanal 30 verbunden
ist, radiale Bohrungen 37 zu Ringkanälen 38 im Flansch 6', die ein Lager der Planetenräder
2 umgeben und über axial verlaufende Öffnungen-39 mit dem Eingriffsbereich des Planetenrades
in Verbindung stehen.
-
Die Bohrungen 34 und 37 sind, wie Fig. 8 und 9 zeigen, durch zwei
senkrecht zueinander liegende, von der Außenseite der Flansche 6, 6' eingebrachte
Bohrungen ausgebildet, die durch Schrauben 40 verschlossen sind. Die Fig. 7 zeigt
zwei verschiedene Ausführungsformen der Ringnuten 35 und 38. Die Ringnut 35 geht
von der Bohrung für das Planetenradlager aus, während die Ringnut 38 in einem Ringkörper
41 ausgebildet ist, der30ine Bohrung größeren Durchmessers am Flansch 6' eingesetzt
ist. Diese Ausgestaltung ist in der Herstellung einfacher.
-
Die Fig. 10 zeigt einen Zahnradmotor entsprechend der Bauweise nach
Fig. 7, wobei der feststehende Planetenradträger 5 mit einem Außengehäuse 42 mittels
Schrauben verbunden ist. Dieses Außengehäuse 42 umgibt das umlaufende, in Fig. 7
mit 4 bezeichnete Gehäuse, das mit dem äußeren Zahnkranz 3 verkeilt ist. Das für
den Abtrieb dienende Gehäuse 4 ist über die Lager 9 in dem Außengehäuse 42 abgestützt.
Die Druckmittelkanäle im Flansch 6' entsprechen der Kanalführung in Fig. 7 und 8,
während der Flansch 6 mit einem Ringkanal 43 versehen ist, der mit den Ringnuten
um die Plantenradlager in Verbindung steht. Die Druckleitung 44 und die Rücklaufleitung
45 sind bei dieser Bauweise als axial verlaufende Bohrungen auf der Stirnseite des
Planetenradträgers 5 ausgebildet.
-
Bei dem beschriebenen Zahnradmotor kann in einfacher Weise durch Abschalten
einzelner Planetenräder und Verbinden der entsprechenden Druck- und Rücklaufleitungen
ein Schaltmotor ausgebildet werden, der ein in Stufen umschaltbares Schluckvolumen
aufweist.
-
Die Bauweise nach Fig. 7 eignet sich besonders als Radnabenmotor.
-
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 7 bis 10 sind die Druck-und
Rücklauföffnungen an den Planetenrädern diametral einander gegenüberliegend angeordnet,
so daß die Planetenräder entlastet sind.
-
In Fig. 4 ist mit 46 ein Stift bezeichnet, der den konzentrischen
Ring 15 gegen Verdrehen sichert. Der Kanal 20 in Fig. 6 ist als Doppelbohrung ausgebildet,
um den benötigten Querschnitt für den Kanal 20 sicherzustellen.
-
Zur Drehmomentsteigerung können zwei oder mehrere der beschriebenen
hydraulischen Motoren hintereinandergeschaltet werden.
-
- Leerseite -