DE3408333A1

DE3408333A1 - Maschine mit variabler verdraengung

Info

Publication number: DE3408333A1
Application number: DE19843408333
Authority: DE
Inventors: Laurence L. West Lafayette Ind. Miller
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1984-09-20
Also published as: DK81084D0; US4493622A; DK167779B1; BR8400966A; DK81084A; DE3408333C2

Description

PRINZ, LEISEFVBU-NKE. ·&: RABTNER

Patentanwälte - Ecjre>pean-_P?it-e_nt- Aho/ricys Q L Π Q O O

München Stuttgart

⁴ 6. März 1984

TRW Inc.

23555 Euclid Avenue
Cleveland, Ohio 44117 /V.St.A.

Unser Zeichen: T 3674

Maschine mit variabler Verdrängung

Die Erfindung betrifft eine Maschine mit variabler Verdrängung, insbesondere einen mit variabler Verdrängung arbeitenden Hydraulikmotor, der auf die Last anspricht und die Verdrängung ansprechend auf die an seiner Welle wirksame Last einstellt.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Hydraulikmotor, der mit geringer Verdrängung und hoher Geschwindigkeit arbeitet, wenn die Drehmomentlast an seiner Welle gering ist. Die Verdrängung im Motor nimmt zu, wenn die Drehmomentlast an der Welle zunimmt.

Im Stand der Technik sind bereits Hydraulikmotoren beschrieben, bei denen der Benutzer die Verdrängung verändern kann, um die Geschwindigkeit und das abgegebene Drehmoment des Motors zu verändern. Z.B. ist in der US-PS 3 687 578 ein Hydraulikmotor beschrieben, dessen

-T-

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in Kämmeingriff stehende Zahnräder Arbeitsmittelkammern begrenzen, die erweitert oder verkleinert werden können, um die Zahnräder in Drehung zu versetzen und dadurch eine Welle anzutreiben, die an eines der Zahnräder angekoppelt ist. Eines der Zahnräder wird relativ zu dem anderen in Axialrichtung verschoben oder verdreht, um das Volumen der Kammern zu verändern und hierdurch die hydraulische Verdrängung des Motors zu verändern. Die Veränderung der Verdrängung erfolgt durch äußere Mittel (z.B. eine externe Arbeitsmittelquelle oder eine handbediente Kurbel), wodurch die Zahnräder relativ zueinander verschoben werden, um das durch den Motor verdrängte Arbeitsmittelvolumen zu verändern.

Ein anderes Beispiel eines Hydraulikmotors mit variablem Verdrängungsvolumen ist in der US-PS 3 200 756 beschrieben. Der dort beschriebene Flügelzellenmotor weist einen Kurvenring auf, der in eine Stellung vorgesapnnt ist, in welcher seine Einlaßöffnung einen maximalen Strömungsquerschnitt aufweist, um eine maximale Verdrängung zu ermöglichen. Ansprechend auf eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit seiner Welle wird durch die Zentrifugalkraft der Reibungseingriff zwischen den Flügeln und dem Kurvenring verstärkt. Der Kurvenring rotiert dann, um die Größe der Einlaßöffnung zu vermindern und die Verdrängung des Motors zu verkleinern. Dieser Motor arbeitet also zunächst mit großer Verdrängung und hohem Drehmoment bei geringer Geschwindigkeit und spricht auf zunehmende Geschwindigkeit dadurch an, daß die Verdrängung und das abgegebene Drehmoment reduziert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auf die Last ansprechenden, mit variabler Verdrängung arbeitenden Hydraulikmotor zu schaffen, bei dem die Verdrängung von der veränderlichen Drehmomentlast an der Welle abhängt. Bei niedriger Drehmomentlast an der Welle soll der Motor mit niedriger Verdrängung und niedrigem

-.ν

Drehmoment arbeiten, und wenn die Drehmomentlast an der Welle zunimmt, soll er mit hoher Verdrängung und hohem Drehmoment arbeiten. Im Gegensatz zu der US-PS 3 687 soll der erfindungsgemäße Motor fähig sein, die Verdrängung entsprechend den veränderlichen Iastbedingungen anzupassen; im Gegensatz zur US-PS 3 200 756 soll der erfindungsgemäße Motor zunächst mit geringer Verdrängung und geringem Drehmoment arbeiten und dann auf hohe Verdrängung bei hohem Drehmoment übergehen, wenn die Drehmomentbelastung an der Welle zunimmt.

Der erfindungsgemäße Motor enthält einen Gerotor-Zahnradsatz mit exzentrischen Zahnrädern, die relativ zueinander rotieren und umlaufen, um die zwischen den Zähnen gebildeten Kammern zu expandieren und zu komprimieren, und mit einem Steuerschieber, der eine Einlaßöffnung mit einigen der Kammern in Verbindung bringt und eine Auslaßöffnung mit den übrigen Kammern in Verbindung bringt, während die Zahnräder relativ zueinander rotieren und umlaufen. Hinsichtlich der Steuerung trennt eine Mittellinie die Kammern, welche mit der einen öffnung in Verbindung sind, von den Kammern, die mit der anderen öffnung in Verbindung sind. Ferner trennt eine Exzentrizitäts-Mittellinie die expandierenden von den komprimierenden Kammern. Die -Steuer-Mittellinie fällt mit der Exzentrizitäts-Mittellinie zusammen, wenn der Motor mit maximaler Verdrängung arbeitet. Wenn die Steuer-Mittellinie einen Winkel zu der Exzentrizitäts-Mittellinie bildet, so nimmt die Verdrängung des Motors mit zunehmendem Winkel ab. Die Verdrängung des Motors ist verschieden, je nachdem, wie die Steuer-Mittellinie und die. Exzentrizitäts-Mittellinie relativ zueinander bewegt werden.

Der erfindungsgemäße Motor ist insbesondere so konstruiert, daß die relative Lage der Steuer-Mittellinie zur Exzentrizitäts-Mittellinie bei wenigstens einem Zahnradsatz des Motors verändert wird, wenn eine Änderung der Drehmomentlast an der Welle auftritt. Die in dem Motor auftretende

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Verdrängung ändert sich in Abhängigkeit von der Änderung der relativen Lage der Steuer-Mittellinie der Steuereinrichtung zur Exzentrizitäts-Mittellinie des Zahnradsatzes. Die im Motor erfolgende Verdrängung ändert sich also entsprechend den Änderungen der Drehmomentlast an der Ausgangswelle .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Zahnradsatz ein Gerotor-Außenzahnrad (Stator) mit begrenzter Rotation und ein Gerotor-Innenzahnrad (Rotor), welches relativ zu dem Gerotor-Außenzahnrad rotiert und umläuft. Zwischen dem Gerotor-Außenzahnrad und dem Motorgehäuse sind Federn wirksam. Die Federn spannen das Gerotor-Außenzahnrad in eine vorbestimmte Orientierung innerhalb des Gehäuses vor. Wenn sich das Gerotor-Außenzahnrad in der vorbestimmten Orientierung befindet, arbeitet der Motor mit minimaler Verdrängung und niedrigem Drehmoment.

Wenn im Betrieb des Motors die Drehmomentlast an der Welle zunimmt, so steigt der Druck innerhalb der Kammern auf der Einlaßseite des Motors an. Durch den erhöhten Druck wird das Gerotor-AuBenzahnrad entgegen der Federvorspannung , verdreht bzw. verschwenkt. Wenn das Gerotor-Außenzahnrad entgegen der Federvorspannung verdreht wird, wird die Steuer-Mittellinie der Steuereinrichtung relativ zu der Exzentrizitäts-Mittellinie des Zahnradsatzes verdreht, um die im Motor auftretende Verdrängung und das abgegebene Drehmoment zu vergrößern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

- ΐΓ-

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsqemäß aufgebauten Hydraulikmotors;

Fig. 2 und 3

Radialschnitte des Zahnradsatzes bei dem in Fig.

gezeigten Motor, wobei in Fig. 2 die Bestandteile des Zahnradsatzes im Zustand maximaler Verdrängung und in Fig. 3 im Zustand minimaler Verdrängung gezeigt sind;

Fig. 4 einen radialen Teilschnitt eines Steuerschiebers

bei dem Motor nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Motors;

Fig. 6 eine Stirnansicht auf die rechte Seite eines primären Zahnradsatzes bei dem Motor nach Fig. 5, und zwar in einer der Betriebsstellungen;

Fig. 7 eine Stirnansicht auf die rechte Seite eines sekundären Zahnradsatzes bei dem Motor nach Fig. 5, wenn der primäre Zahnradsatz sich in der in Fig. gezeigten Stellung befindet und der Motor mit minimaler Verdrängung arbeitet; und

Fig. 8 einen Teilschnitt eines Teiles des Motors nach Fig. 5, wobei die Steuerschieberstruktur dargestellt' ist, durch welche das unter hohem Druck ' stehende Arbeitsmittel von der Einlaßöffnung des Motors zur Mitte des Motors gelenkt wird.

Das zunächst anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein in nur einer Richtung rotierender Motor, dessen Ausgangswelle ebenfalls nur in einer Richtung rotiert. Der Erfindungsgedanke ist aber auch auf in beiden Richtungen arbeitende Motoren anwendbar, deren

Ausgangswelle in der einen oder anderen Richtung rotiert. Eine solche Ausführungsform ist in den Figuren 5 bis 8 gezeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte, in nur einer Richtung arbeitende Motor ist allgemein mit 10 bezeichnet. Er enthält ein Gehäuse, das zum einen aus einem Gußteil 14, welches eine Ausgangswelle 16 um eine mittlere Achse 18 drehbar lagert, und zum anderen durch eine Reihe von Platten 20, 22, 24, 26 gebildet ist, die fest miteinander verbunden sind (durch Schrauben 28). Das Gehäuse enthält eine Einlaßöffnung 27, über die unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel von einer entsprechenden Quelle zugeführt wird, und eine Auslaßöffnung 29, über die das unter niedrigem Druck stehende Arbeitsmittel in einen Behälter gelangt.

Ein Gerotor-Zahnradpaar 30, 32 ist in demjenigen Teil des Gehäuses angeordnet, der zwischen den feststehenden Platten 20, 22 und 24 gebildet ist. Das Gerotor-Außenzahnrad 30 (Stator) ist an der Platte 22 des Gehäuses begrenzt verdrehbar gelagert, also verschwenkbar, und zwar um eine zentrale Achse, die mit der Mittelachse 18 der Ausgangswelle 16 zusammenfällt. Das Gerotor-Außenzahnrad 30 enthält eine Reihe von Innenzähnen, die durch mehrere zylindrische Rollen 34 (Fig. 2, 3) gebildet sind und jeweils in einem bogenförmigen Schlitz aufgenommen sind, wie bereits in der US-PS 3 289 602 beschrieben ist. Das Gerotor-Innenzahnrad 32 enthält eine Reihe von Außenzähnen 38, deren Anzahl um 1 kleiner ist als die Anzahl von Innenzähnen des Gerotor-Außenzahnrades. Die zentrale Achse des Gerotor-Innenzahnrades 32 ist exzentrisch zu der zentralen Achse des Gerotor-Außenzahnrades angeordnet. Das Gerotor-Innenzahnrad 32 kann relativ zu dem Gerotor-Außenzahnrad 30 rotieren und umlaufen.

Die in Kämmeingriff stehenden Zähne der beiden Zahnräder 30, 32 begrenzen Arbeitsmittelkammern, die während des

Rotierens und Umlaufens der Zahnräder relativ zueinander expandiert und komprimiert werden. Es wird nun auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen. Die Zahnräder begrenzen sieben Kammern, die mit A bis G bezeichnet sind. Bei geeigneter Steuerung verursacht der Druck des Arbeitsmittels eine Drehung des Innenzahnrades 32 um die zentrale Achse 18 herum und ein Umlaufen relativ zu dem anderen Zahnrad 30. Durch die Bewegung des Innenzahnrades 32 werden die Arbeitsmittelkammern auf den einander in bezug auf eine Exzentrizitäts-Mittellinie L gegenüberliegenden Seiten vergrößert und verkleinert, wobei diese Linie durch die zentrale Achse des Außenzahnrades 30 und des Innenzahnrades 32 verläuft. Wenn die Gerotor-Zahnräder z.B. die in Fig. 2 gezeigte Orientierung aufweisen, verläuft die Exzentrizitäts-Mittellinie L durch den einen Zahn des Innenzahnrades 32, das eine maximale Eindringtiefe in der Arbeitsmittelkammer E aufweist, und den diametral gegenüberliegenden Zahn, der in tangentialem Dichtungseingriff mit einer Rolle 34 ist, die einen Zahn des Gerotor-Außenzahnrades 30 bildet. Die Arbeitsmittelkammern A, F, G auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L werden expandiert, während die Arbeitsmittelkammern B, C, D auf der anderen Seite dieser Exzentrizitäts-Mittellinie L komprimiert werden. Diejenige eine Kammer, in

ti

welche ein Zahn maximal tief eindringt (nämlich Kammer E), geht von dem einen Zustand (nämlich Expansion oder Kompression) in den anderen Zustand über. Diese Kammer wird üblicherweise als "Null"-Kammer bezeichnet.

Wenn die Zahnräder die in Fig. 2 gezeigte Orientierung einnehmen, wird unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel über die Einlaßöffnung 27 in alle expandierenden Kammern

A, F und G auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L eingeleitet, während das unter niedrigem Druck

ti

stehende Arbeitsmittel aus allen komprimierenden Kammern

B, C und D auf der anderen Seite dieser Linie zur Auslaßöffnung 29 abströmt. Die "Null"-Arbeitsmittelkammer E ist

von Einlaßöffnung 27 sowie von Auslaßöffnung 29 abgesperrt. Infolgedessen verursacht das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel ein Moment M am Gerotor-Innenzahnrad 32. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird durch das Moment M das Gerotor-Innenzahnrad 32 im Uhrzeigersinn um seine eigene Achse verdreht und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse des Gerotor-Außenzahnrades 30 in Umlauf gebracht. Die Drehbewegung des Innenzahnrades 32 um seine eigene Achse wird über ein Winkelgelenk 40 (Taumelwelle) auf die Ausgangswelle 16 übertragen, um diese mit derjenigen Geschwindigkeit anzutreiben, mit welcher das Innenzahnrad 32 um seine eigene Achse umläuft.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist eine speziell ausgelegte Kopplung zwischen dem Gerotor-Außenzahnrad 30 und dem Gehäuseteil bzw. der Platte 22 vorgesehen. Durch diese Kopplung kann das Außenzahnrad 30 eine begrenzte Schwenkbewegung um die Mittelachse .18 ausführen, damit seine Winkelstellung bzw. Orientierung relativ zu dem Innenzahnrad 32 verändert werden kann. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Außenumfang des AußenZahnrades 30 eine Reihe von Aussparungen 32 auf, und das Gehäuseteil bzw. die Platte 22 ist mit einer entsprechenden Anzahl von gegenüberliegenden Aussparungen 44 versehen. Zwei Platten 46 erstrecken sich zwischen den einander entsprechenden Aussparungen des Außenzahnrades 30 und der Platte 22. Eine Reihe von Tellerfedern 48 sind jeweils zwischen zwei Platten 46 angeordnet. Die Tellerfedern 48 beaufschlagen die Platten 46, um das Außenzahnrad 30 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zu beaufschlagen, in welcher die Aussparungen 42 in dem Außenzahnrad 30 und die Aussparungen 44 in dem Gehäuseteil bzw. der Platte 22 miteinander in Deckung sind. Das Außenzahnrad 30 ist im Uhrzeigersinn um seine Achse verdrehbar in die in Fig. 2 gezeigte Stellung, um die im Motor auftretende Verdrängung zu vergrößern. Die Tellerfedern 48 können zusammengedrückt werden, um die im Uhrzeigersinn erfolgende Verdrehung des AußenZahnrades 30 um seine Achse in

die in Fig. 2 gezeigte Stellung zuzulassen. Eine Reihe von Anschlägen 50, 52 an der Platte bzw. dem Gehäuseteil 22 und dem Außenzahnrad 30 wirken miteinander zusammen, um die Verdrehung bzw. Verschwenkung des Außenzahnrades 30 zu begrenzen.

Eine Schieber-Steuereinrichtung ist vorgesehen, um das Arbeitsmittel zu den durch die Zahnräder 30, 32 begrenzten Arbeitsmittelkammern hinzulenken und aus diesen abzuziehen. Diese Schieber-Steuereinrichtung ist im wesentlichen gemäß der US-PS 3 087 436 aufgebaut. Sie enthält ein hülsenartiges Steuerschieberelement 54 (Fig. 1 und 4), das mit der Ausgangswelle 16 drehfest gekoppelt ist. Das hülsenartige Steuerschieberelement 54 ist in einer zentralen Bohrung 55 angeordnet, die in dem Gehäuseteil 14 gebildet ist. Das Steuerschieberelement 54 enthält miteinander abwechselnde (a) sich in Axialrichtung erstreckende Schlitze 56/ die bis zu seinem Außenumfang reichen, und (b) sich in Radialrichtung erstreckende Kanäle 58, die sich von einem zentralen Kanal 60 in dem Steuerschieberelement 54 bis zum Außenumfang desselben erstrecken. Die Anzahl der sich in Axialrichtung erstreckenden Spitze 56 und der sich in Radialrichtung erstreckenden Kanäle ist gleich der doppelten Anzahl von Zähnen 38 an dem Innenzahnrad 32.

Das Gehäuseteil 14 und die Platte bzw. das Gehäuseteil enthalten Verteilerkanäle 59, die sich von der Grenzfläche 62 des Gehäuseteils bzw. der Platte 20, die an die Zahnräder 30, 32 angrenzt, bis zur Bohrung 55 innerhalb des Gehäuseteils 14 erstrecken. Die Verteilerkanäle 59 enthalten axiale Kanäle 64 in dem Gehäuseteil bzw. in der Platte 20 sowie Winkelkanäle 66 in dem Gehäuseteil 14. Die Anzahl der Verteilerkanäle 59 ist gleich der Anzahl von Arbeitsmittelkammern, die durch die Zahnräder 30, 32 gebildet sind, wobei jeder Verteilerkanal mit einer entsprechenden Arbeitsmittelkammer in Verbindung ist. Wie

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aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden die Kanäle 64 in dem Gehäuseteil bzw. der Platte 20 sieben schräge, bogenförmige Verteileröffnungen 68a bis 68g in der Grenzfläche der Platte 20, wobei die öffnungen 68a bis 68g mit den Arbeitsmittelkammern in Verbindung sind, welche durch die Zahnräder 30, 32 gebildet sind.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform des Motors wird das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel von der Einlaßöffnung 27 zu einem ringförmigen Hohlraum 70 geleitet, der in dem Gehäuseteil 14 gebildet ist. Dieses unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel wird durch radiale Kanäle 72 in der Ausgangswelle 16 zu dem zentralen Kanal 60 im Inneren des Steuerschieberelements 54 und zu den radialen Kanälen 58 in diesem gelenkt. Die radialen Kanäle 58 in dem Steuerschieberelement 54 sind also in dauernder Verbindung mit dem unter Druck stehenden Arbeitsmittel, das über die Einlaßöffnung 27 zugeführt wird. Die in Längsrichtung verlaufenden Rillen oder Schlit ze 56 im Außenumfang des Steuerschieberelements 54 sind dauernd in Verbindung mit einem ringförmigen Auslaßhohlraum 74, der in dem Gehäuseteil 14 gebildet ist. Dieser ringförmige Auslaßhohlraum 74 ist in Verbindung mit der Auslaßöffnung 29. Die in Längsrichtung verlaufenden RiI-len oder Schlitze 56 in dem Steuerschieberelement 54 sind somit in dauernder Verbindung mit der Auslaßöffnung 29.

Das Steuerschieberelement 54 ist drehfest mit der Ausgangswelle 16 durch Stifte 75 verbunden. Wie oben bereits erwähnt, sind das Innenzahnrad 32 und die Ausgangswelle durch die Winkelgelenkkupplung 40 drehfest miteinander verbunden. Während also das Innenzahnrad 32 relativ zu dem Außenzahnrad 30 rotiert und umläuft, rotiert das Steuerschieberelement 54 gemeinsam mit der Ausgangswelle 16 und dem Innenzahnrad 32. Der Umschaltpunkt der Steuerschieberwirkung liegt an der Grenzfläche zwischen dem

Steuerschieberelernent554 und der Bohrung 55 in dem Gehäuseteil 14, während die miteinander abwechselnden radialen Kanäle 58 und axialen Rillen oder Schlitze 56 in dem Steuerschieberelement 54 relativ zu den Verteilerkanälen 59 in dem Gehäuseteil 14 rotieren. Während der Drehbewegung des Steuerschieberelements 54 lenken die Verteilerkanäle 59 einerseits das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel von der Einlaßöffnung 27 zu einigen der Arbeitsmittelkammern und ziehen andererseits das unter niedrigem Druck stehende Arbeitsmittel aus den anderen Arbeits mittelkammern zu der Auslaßöffnung 29 ab. Eine "NuIl"-Kammer, nämlich die Kammer E, wenn die Zahnräder 30 und 32 sich in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befinden, ist sowohl von der Einlaß- als auch von der Auslaßöffnung abgesperrt.

Wenn sich bei der gezeigten Ausführungsform die Motorteile in der in Fig. 2 oder in Fig. 3 gezeigten Stellung befinden, sind die Verteileröffnungen 68a, 68f und 68g in Verbindung mit dem unter hohem Druck stehenden Arbeitsmittel aus der Einlaßöffnung 27. Die Verteileröffnungen 68b, 68c und 68d sind in Verbindung mit der unter niedrigem Druck stehenden Auslaßöffnung 29. Die Verteileröffnung 68e ist sowohl von der Einlaß- als auch von der Auslaßöffnung abgesperrt.

In Hydraulikmotoren wird die Verdrängung des Motors als Größe des Arbeitsmittelvolumens angegeben, das während jeder Umdrehung der Ausgangswelle verdrängt wird. Mit zunehmender Verdrängung kann der Motor ein höheres Drehmoment abgeben. Motoren, die mit hoher Verdrängung und hohem abgegebenem Drehmoment arbeiten, arbeiten aber im allgemeinen bei relativ geringer Geschwindigkeit. Wenn andererseits die Verdrängung des Motors relativ gering ist, so benötigt der Motor weniger Arbeitsmittel während jeder Umdrehung und gibt ein geringeres Drehmoment ab, arbeitet jedoch bei höherer Geschwindigkeit.

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Bei der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform des Motors weist das Steuerschieberelement 54 eine Steuer-Mittellinie C auf, die durch die Mitte des Steuerschieberelements 54 verläuft und die Arbeitsmittelkammern, welche mit der einen öffnung in Verbindung sind, von denen trennt, die mit der anderen Öffnung in Verbindung sind. Wenn die Gerotor-Zahnräder 30, 32 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung sind, die einer großen Verdrängung entspricht, so fällt die Steuer-Mittellinie C mit der Exzentrizitätslinie L des Zahnradsatzes zusammen und erstreckt sich durch die Null-Arbeitsmittelkammer E hindurch. Die expandierenden Arbeitsmittelkammern A, F, G auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L

und der Steuer-Mittellinie C empfangen jeweils das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel von der Einlaßöffnung 27 durch die Verteileröffnungen 68a, 68f und 68g hindurch. Die komprimierenden Arbeitsmittelkammern B, C und D auf der anderen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L und der Steuer-Mittellinie C stoßen jeweils das Arbeitsmittel über die öffnungen 68b, 68c, 68d zur Auslaßöffnung 29 aus. In dieser Stellung oder Orientierung können die Gerotor-Zahnräder 30, 32 eine maximale Arbeitsmittelmenge während jeder Umdrehung des Innenzahnrades 32 um seine zentrale Achse verdrängen. Wenn also die Steuer-Mittellinie C_Q mit der Exzentrizitäts-Mittellinie L der Gerotor-Zahnräder 30, 32 zusammenfällt, arbeitet der Motor mit maximaler Verdrängung.

In Fig. 3 ist die Orientierung oder Relativstellung der Gerotor-Zahnräder 30, 32 verändert worden, indem das Außenzahnrad entgegen dem Uhrzeigersinn um 7,5° verdreht wurde. Die drei Verteileröffnungen 68a, 68f und 68g, denen unter hohem Druck stehendes Arbeitsmedium aus der Einlaßöffnung 27 zuströmt, wenn die Zahnräder 30, 32 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung sind, erhalten das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel auch, wenn die Zahnräder in der in Fig. 3 gezeigten Stellung sind. In gleicher

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Weise gilt, daß die öffnungen 68b, 68c, 68d, die das Arbeitsmittel zu der Auslaßöffnung 29 abziehen, wenn die Zahnräder in der in Fig. 2 gezeigten Stellung sind, dies ebenfalls tun, wenn die Zahnräder in der in Fig. 3 gezeigten Stellung sind. Die Steuer-Mittellinie c bleibt also unverändert. Verändert hat sich aber die Lage der Exzentrizitäts-Mittellinie L . In Fig. 3 ist die Exzentrizitäts-Mittellinie L_e relativ zu der Steuer-Mittellinie C_ um einen Winkel Φ von etwa 45° verdreht. Wie aus

dieser Figur ersichtlich ist, sind zwei expandierende Arbeitsmittelkammern F, G auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L vorhanden, die das Arbeitsmittel unter hohem Druck von der Einlaßöffnung aufnehmen, die dritte Arbeitsmittelkammer, die mit der unter hohem Druck stehenden Einlaßöffnung in Verbindung ist, ist jedoch die Kammer A, die sich auf der anderen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L befindet und nun komprimiert. Das unter niedrigem Druck stehende Arbeitsmittel wird aus den komprimierenden Kammern B, C auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L zu der Auslaßöffnung abgezogen, die andere Kammer D, die mit der Auslaßöffnung in Verbindung ist, liegt jedoch auf der anderen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L und expandiert. Wenn die Gerotor-Zahnräder mit ihrer in Fig. 3 gezeigten Orientierung arbeiten, ist das Volumen der mit der Einlaßöffnung in Verbindung befindlichen Arbeitsmittelkammern vermindert, und das Volumen der mit der Auslaßöffnung in Verbindung befindlichen Arbeitsmittelkammern ist um einen entsprechenden Betrag vermindert, so daß die Verdrängung des Motors vermindert worden ist. Der Motor kann pro Umdrehung der Ausgangswelle 16 nur weniger Arbeitsmittel verdrängen und infolgedessen auch nur ein geringeres Drehmoment abgeben, als wenn die Gerotor-Zahnräder 30, 32 mit der in Fig. 2 gezeigten Orientierung arbeiten würden.

Wenn bei der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform die Gerotor-Zahnräder sich in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befinden, hat^ der Winkel Φ zwischen

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der Exzentrizitäts-Mittellinie L und der Steuer-Mittellinie C seinen größten Wert/ und der Motor arbeitet mit minimaler Verdrängung.

Mit zunehmendem Winkel Φ zwischen der Steuer-Mittellinie C und der Exzentrizitäts-Mittellinie L des Zahnradsat-

C 6

zes nehmen die Arbeitsmittelmenge/ die in diejenigen Arbeitsmittelkammern einströmt, welche mit der Einlaßöffnung in Verbindung sind, sowie die Verdrängung des Motors ab. Umgekehrt nehmen bei abnehmendem Wert des Winkels Φ die Arbeitsmittelmenge, die in diejenigen Arbeitsmittelkammern einströmt, welche mit der Einlaßöffnung in Verbindung sind, sowie die Verdrängung des Motors zu. Während also die Gerotor-Zahnräder 30, 32 zwischen der in Fig. 2 gezeigten und der in Fig. 3 gezeigten Orientierung bzw. Stellung verschoben werden, ändert sich die Verdrängung des Motors mit dem Winkel Φ zwischen der Steuer-Mittellinie C und der Exzentrizitäts-Mittellinie

Die Tellerfedern 48 beaufschlagen die Gerotor-Zahnräder 30, 32 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung für minimale Verdrängung. Wenn nicht die an der Ausgangswelle wirksame Drehmomentlast eine Verdrehung des Außenzahnrades 30 entgegen der Wirkung der Tellerfedern-48 verursacht, arbei-. tet der Motor mit geringer Verdrängung und hoher Geschwindigkeit.

Ansprechend auf eine zunehmende Drehmomentlast an der Ausgangswelle 17 und eine entsprechende Zunahme des Arbeitsdrucks in den Kammern A, F und G wird das Außenzahnrad 30 entgegen der Wirkung der Tellerfedern 48 verdreht bzw. verschwenkt, um die Gerotor-Zahnräder in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zu bringen. Mit zunehmender Last an der Ausgangswelle 17 wirken insbesondere die mechanischen und hydraulischen Kräfte, die zwischen den Zahnrädern 30, 32 auftreten, auf das Außenzahnrad 30 ein

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und verdrehen dieses entgegen der Vorspannung der Tellerfedern 48 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung. Die Exzentrizitäts-Mittellinie L wird relativ zu der Steuer-Mit-

tellinie C um einen Winkelbetrag verdreht, der von der Größe der Zunahme der Drehmomentlast abhängt. Die Verdrängung des Motors, und infolgedessen das von diesem abgegebene Drehmoment, werden größer. Der Motor spricht also auf eine zunehmende Drehmomentlast an seiner Ausgangswelle an und stellt sich auf diese ein, um das abgegebene Drehmoment zu erhöhen. Wenn die Drehmomentlast an der Ausgangswelle des Motors abnimmt, vermindert sich der Druck in den Arbeitskammern A, F und G, und die Tellerfedern 48 verdrehen das Außenzahnrad 30 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, um die Verdrängung des Motors zu vermindern.

Es muß beachtet werden, daß die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Stellungen der Gerotor-Zahnräder 30, 32 Augenblicksstellungen sind. Im Betrieb können diese Zahnräder 30, 32 ihre Stellungen fortwährend verändern, während das Innenzahnrad 32 rotiert und umläuft und das Außenzahnrad 30 zwischen den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Stellungen verschoben wird, während die Drehmomentlast an der Ausgangswelle 16 verändert wird. Während die Stel-

lung des Außenzahnrades 30 sich veränderte nämlich, zwi- _.\ i

sehen der Stellung nach Fig. 2 für maximale Verdrängung und der Stellung nach Fig. 3 für minimale Verdrängung, verändert sich die Verdrängung des Motors zwischen maximalem und minimalem Wert. Die Verdrängung verändert sich insbesondere in Übereinstimmung mit den veränderlichen Drehmomentlasten an der Ausgangswelle.

Während der Motor seine Verdrängung einstellt, wird unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel in einer Kammer eingefangen, die nicht mit der Einlaß- oder der Auslaßöffnung in Verbindung steht. Wenn das in einer solchen Kammer eingefangene Arbeitsmittel durch die Verkleinerung

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der Kammer weiter komprimiert wird, kann der Wirkungsgrad des Motors beeinträchtigt werden. Der erfindungsgemäße Motor ist mit einer Struktur ausgestattet, durch welche die Auswirkungen eines solchen Einschlusses behoben werden. Die Platte 26 des Gehäuses an dem einen Ende des Motors weist einen Druckhohlraum 80 auf, und das Arbeitsmittel aus dem Einlaßhohlraum 70 wird dem Druckhohlraum 80 zugeführt über (a) den zentralen Kanal 82 in der Taumelwelle, (b) die Mitte des Gerotor-Innenzahnrades 32 und (c) einen zentralen Kanal 84 in der Platte 24 des Gehäuses. Die Platte 24 des Gehäuses weist eine Reihe von axialen Kanälen 86 auf, welche der Anzahl von Arbeitsmittelkammern entsprechen, wobei jeder axiale Kanal 86 mit einer entsprechenden Kammer fluchtet. Ein Rückschlag-Kugelventil 90 ist in jedem axialen Kanal 86 vorgesehen. Das Rückschlag-Kugelventil 90 wird durch den hohen Arbeitsmitteldruck, der in dem Druckhohlraum 80 herrscht, in die in Fig. 1 gezeigte Stellung beaufschlagt, wenn der Arbeitsmitteldruck in diesem Hohlraum 80 den Druck in der Kammer überschreitet, die dem Rückschlag-Kugelventil zugeordnet ist. In dieser Stellung besteht keine Verbindung zwischen dem Druckhohlraum 80 und der Kammer. Die kugel des Rückschlagventils 90 kann sich von ihrem Sitz abheben und Druck in eine Kammer entweichen lassen, wenn der Arbeitsmittel'druck in der, Kammer den Einlaßdruck, in < dem< · κ. ■ Druckhohlraum 80 überschreitet. Wenn also Arbeitsmittel in einer Kammer eingeschlossen ist und der Druck in dieser Kammer auf einen Wert aufgebaut wird, der oberhalb des Einlaßdruckes liegt, so wird die Kugel des dieser Kammer zugeordneten Rückschlag-Kugelventils 90 von ihrem Sitz abgehoben, um den Druck in den Hohlraum 80 entweichen zu lassen.

Es wird nun auf die Figuren 5 bis 8 Bezug genommen, in denen eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 ist ein in nur einer Richtung arbeitender Motor, während

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die Ausführungsform nach den Figuren 5 bis 8 in beiden Richtungen arbeitet. Der in den Figuren 5 bis 8 gezeigte Motor weist eine Ausgangswelle 100 auf, die in der einen oder anderen Richtung rotieren kann, je nachdem, welche ihrer beiden öffnungen 101, 103 als Einlaßöffnung zur Entgegennahme des Arbeitsmittels aus einer Quelle bzw. Auslaßöffnung zum Abziehen des Arbeitsmittels in einen Behälter verwendet wird.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt der Motor ein Gehäuse mit (a) einem Gußteil 102, in welchem die Ausgangswelle 100.um eine zentrale Achse 155 drehbar gelagert ist, (b) einer Reihe von Platten 104, 105, 106, 108, 110, 112, 114, die an dem Gußteil 120 durch Schrauben 116 befestigt sind.

Der Motor nach den Figuren 5 bis 8 umfaßt einen primären Gerotor-Zahnradsatz 107 zwischen den Gehäuseplatten 105 und 108 und einen sekundären Gerotor-Zahnradsatz 109, der zwischen den Gehäuseplatten 108 und 112 angeordnet ist.

Jeder der Gerotor-Zahnradsätze 107, 109 weist eine zugehörige Exzentrizitäts-Mittellinie L auf, und ein Steuerschieber weist eine gemeinsame Steuer-Mittellinie C für beide Zahnradsätze 107, 109 auf. Wenn der Motor mit minimaler Verdrängung arbeitet, sind die Exzentrizitäts-Mittellinien der Zahnradsätze abgeglichen, d.h. sie liegen in derselben Ebene, jedoch ist die Exzentrizität e~ des sekundären Zahnradsatzes um 180° phasenverschoben gegenüber der Exzentrizität e., des primären Zahnradsatzes. Wenn die Drehmomentlast an der Ausgangswelle des Motors zunimmt, wird das Außenzahnrad des sekundären Zahnradsatzes in dem Gehäuse um einen begrenzten Winkel verdreht. Während das Außenzahnrad des sekundären Zahnradsatzes verdreht wird, wird die Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären Zahnradsatzes gegen die Exzentrizitäts-Mittellinie des primären Zahnradsatzes verdreht. Die Verdrängung des Motors nimmt mit zunehmender Stärke der Verdrehung der Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären

Zahnradsatzes gegenüber der Exzentrizitäts-Mittellinie des primären Zahnradsatzes zu. Wenn die Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären Zahnradsatzes um 90° gegenüber der Exzentrizitäts-Mittellinie des primären Zahnradsatzes verdreht ist, arbeitet der Motor mit maximaler Verdrängung.

Der primäre Gerotor-Zahnradsatz 107 umfaßt ein innenverzahntes Gerotor-Außenzahnrad 120, das durch eine Reihe von rollenförmigen Zähnen 123 gebildet ist, welche von der feststehenden Gehäuseplatte 110 getragen werden. Ein Gerotor-Innenzahnrad 124 weist eine Reihe von Außenzähnen 126 auf, deren Anzahl um 1 geringer ist als die der Zähne des Gerotor-Außenzahnrades 120. Dieses Außenzahnrad 120 wird relativ zu dem Gehäuse durch die Schrauben 116 so festgehalten, daß seine Stellung in dem Gehäuse unverändert ist. Das Gerotor-Innenzahnrad 124 kann relativ zu dem Außenzahnrad 120 rotieren und umlaufen. Das Innenzahnrad 124 ist an die Ausgangswelle 100 über eine Winkelgelenkkupplung 126 angeschlossen, so daß die Ausgangswelle 190 drehfest mit dem Innenzahnrad 124 verbunden ist.

Der sekundäre Gerotor-Zahnradsatz 109 ist in den Figuren 5 und 6 gezeigt. Er enthält ein innenverzahntes Gerotor-Außenzahnrad 128 mit rollenförmigen Zähnen 129 sowie ein außenverzahntes Gerotor-Innenzahnrad 130, das einen Zahn weniger als das Außenzahnrad 128 aufweist und relativ zu dem Außenzahnrad 128 rotieren und umlaufen kann.

In dem sekundären Zahnradsatz ist das Gerotor-Außenzahnrad 128 an der Gehäuseplatte 110 so gelagert, daß es begrenzt verdreht werden kann. Das Gerotor-Außenzahnrad ist mit einer Reihe von äußeren Aussparungen 132 versehen, und die Gehäuseplatte 110 weist eine entsprechende Anzahl von nach innen gerichteten Aussparungen 134 auf. Zwei Platten 136 und 137 und eine Reihe von Tellerfedern 138

sind jeweils zwischen zwei Aussparungen 132, 134 angeordnet und beaufschlagen das Außenzahnrad in die in Fig. 6 gezeigte Stellung, in gleicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Das Außenzahnrad 128 kann also entgegen der Wirkung der Tellerfedern 138 begrenzt verdreht bzw. verschwenkt werden, um seine Stellung relativ zu dem Gehäuse und zu dem Innenzahnrad 130 zu verändern. Das Innenzahnrad 130, das relativ zu dem Außenzahnrad rotieren und umlaufen kann, ist an das Innenzahnrad 124 des primären Gerotor-Zahnradsatzes über eine Winkelgelenkkupplung 140 angeschlossen (Fig. 5). Die Innenzahnräder 124, 130 der beiden Zahnradsätze sind also miteinander derart gekoppelt, daß sie zwar gemeinsam rotieren, aber relativ zueinander umlaufen.

Die Gehäuseplatte 104 umfaßt zwei konzentrische ringförmige Rillen 142, 144. Die ringförmige Rille 142 ist an eine öffnung angeschlossen, und die andere ringförmige Rille 144 ist an die andere öffnung angeschlossen.

Eine Steuerschieberplatte 146 ist mit dem Gerotor-Innenzahnrad 124 durch Stifte 148 so verbunden, daß es mit diesem Innenzahnrad 124 mitrotiert und umläuft. Die Steuerschieberplatte 146 ist vorzugsweise aus vier Plattenelementen aufgebaut, entsprechend der US-PS 4 219 313. · Die Abschlußplatte 146a, die an die primären Gerotor-Zahnräder 120, 124 angrenzt, weist zwei öffnungen 150, 152 auf. Diese öffnungen 150, 152 sind den primären Gerotor-Zahnrädern 120, 124 zugewandt und in Fig. 7 strichpunktiert eingezeichnet. Wie ferner aus Fig. 7 ersichtlich ist, sind die Öffnungspaare 150, 152 kreisförmig angeordnet. Die Steuerschieberplatte 146 ist mit Kanälen 147 versehen, welche die öffnungen 150 ständig mit einem Arbeitsmittelhohlraum 149 verbinden, der die Steuerschieberplatte 146 umgibt und mit der ringförmigen Rille 144 in dem Gehäuse in Verbindung ist (siehe Fig. 5). Die Steuerschieberplatte 146 weist ferner Kanäle 151, 153 auf,

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welche die anderen Öffnungen 152 ständig mit den anderen ringförmigen Rillen 142 in dem Gehäuse in Verbindung bringen (siehe Fig. 5). Jede der Öffnungen 150 ist also dauernd in Verbindung mit einer Öffnung, und jede Öffnung 152 ist dauernd mit der anderen Öffnung in Verbindung.

Diejenige Seite des Gerotor-Außenzahnrades 128/ welche an die Steuerschieberplatte 146 angrenzt, weist eine Reihe von V-förmigen Aussparungen 145 auf, die zwischen den rollenförmigen Zähnen des Gerotor-AußenZahnrades angeordnet sind. Die Paare von Öffnungen 150, 152 stehen im Austausch mit den V-förmigen Aussparungen 145 in dem Außenzahnrad 120, um das Arbeitsmittel während der Drehung und des Umlaufens des Innenzahnrades 124 in die Kammern zu leiten und aus diesen abzuziehen.

Es soll z.B. angenommen werden, daß die Öffnungen 150 alle mit der Hochdrucköffnung in Verbindung sind und die Öffnungen 152 mit der unter niedrigem Druck stehenden Auslaßöffnung in Verbindung sind. In dem primären Gerotor-Zahnradsatz 107 sind die unter hohem Druck stehenden Öffnungen 150 in Verbindung mit den expandierenden Kammern auf der einen Seite der Exzentrizitäts-Mittellinie L , und die auf der Niederdruckseite liegenden Öffnungen 152 sind in Verbindung mit den komprimierenden Kammern auf der anderen Seite dieser Exzentrizitäts-Mittellinie L , wie in Fig. 7 gezeigt ist. Eine Steuer-Mittellinie C , die sowohl dem primären als auch dem sekundären Zahnradsatz gemeinsam ist und sich durch die Mitte der Steuerschieberplatte 146 erstreckt, fällt mit der Exzentrizitäts-Mittellinie L des primären Zahnradsatzes 107 zusammen .

Jeder der Räume zwischen den Zähnen des Außenzahnrades des primären Zahnradsatzes 107 wird ständig mit einem entsprechenden Raum zwischen den Zähnen des Außenzahnrades 128 des sekundären Zahnradsatzes 109 über die axialen

Kanäle 160 in Verbindung gebracht, die in der feststehenden Platte 108 gebildet sind (Fig. 5) und sich zwischen den beiden Gerotor-Zahnradsätzen erstrecken. Das von der Steuerschieberplatte 146 in einen Raum zwischen den Zähnen des Außenzahnrades 120 des primären Zahnradsatzes beförderte Arbeitsmittel gelangt auch in einen entsprechenden Raum zwischen den Zähnen des Außenzahnrades 128 des sekundären Zahnradsatzes, und zwar über einen axialen Kanal 160. Das Arbeitsmittel wird also zwischen den Kammern des sekundären Zahnradsatzes und Einlaß- sowie Auslaßöffnung durch den Steuerschieber, den primären Zahnradsatz und die axialen Kanäle 160 vermittelt.

Der primäre und der sekundäre Zahnradsatz werden in den Motor derart eingebaut, daß sie gegeneinander phasenverschoben sind, daß also ihre Exzentrizitäts-Mittellinien zwar abgeglichen sind, die Exzentrizitäten der Zahnradsätze jedoch um 180° phasenverschoben sind. Der Betrag, um den die Exzentrizitäten der Zahnradsätze gegeneinander phasenverschoben sind, kann sich ändern, wenn die Drehmomentlast an der Ausgangswelle des Motors verändert wird. Die Verdrängung des Motors ändert sich, wenn die Phasenbeziehung zwischen primärem und sekundärem Zahnradsatz sich ändert.

Die durch den primären Zahnradsatz 107 gebildeten Kammern sind in Axialrichtung länger als die durch den sekundären Zahnradsatz 109 gebildeten Kammern. Wenn die Exzentrizitäten der Zahnradsätze um 180° gegeneinander phasenverschoben sind, fallen ihre Exzentrizitäts-Mittellinien L mit der gemeinsamen Steuer-Mittellinie C zusammen. Während die Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären Zahnradsatzes 109 in eine Stellung verlagert wird, in der sie um 90° gegen die Exzentrizitäts-Mittellinie des primären Zahnradsatzes 107 phasenverschoben ist, wird auch die Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären Zahnradsatzes relativ zu der gemeinsamen Steuer-Mittellinie C_ verdreht.

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Der Betrag, um den die Exzentrizität e₂ des sekundären Zahnradsatzes 109 gegenüber der Exzentrizität e- des primären Zahnradsatzes 107 phasenverschoben ist, nimmt ab, und die Verdrängung des Motors nimmt zu. Wenn die Exzentrizitäts-Mittellinie des sekundären Zahnradsatzes um gegen die gemeinsame Steuer-Mittellinie C verdreht ist, weist die Verdrängung des Motors ihren maximalen Wert auf.

Der sekundäre Zahnradsatz 109 ist so konstruiert, daß die Tellerfedern 138 den sekundären Gerotor-Zahnradsatz in eine Stellung beaufschlagen, in der die entsprechende Exzentrizitäts-Mittellinie mit der Exzentrizitäts-Mittellinie des primären Zahnradsatzes 107 abgeglichen ist, seine Exzentrizität e₂ aber umd 180° gegenüber der Exzentrizität e« des Zahnradsatzes phasenverschoben ist, sich also in einer Stellung befindet, bei welcher der Motor mit minimaler Verdrängung arbeitet. Die Figuren 6 und 7 zeigen den primären und den sekundären Zahnradsatz in diesem Zustand.

Ansprechend auf eine Zunahme der Drehmomentlast an der Ausgangswelle bewirken die miteinander kombinierten Arbeitsmitteldrücke in dem sekundären Zahnradsatz 109 eine Verdrehung des Gerotor-Außenzahnrades 128 des sekundären Zahnradsatzes entgegen der Spannung der Tellerfedern 138. Durch die Verdrehung des AußenZahnrades 128 wird seine Exzentrizitäts-Mittellinie L gegenüber der gemeinsamen Steuer-Mittellinie C verdreht. Der Betrag, um den die Exzentrizität des sekundären Zahnradsatzes 109 gegenüber der Exzentrizität des primären Zahnradsatzes 107 phasenverschoben ist, wird verkleinert, und die Verdrängung des Motors nimmt zu. Bei zunehmender Drehmomentlast an der Ausgangswelle nimmt also die Verdrängung des Motors zu.

Der in den Figuren 5 bis 8 gezeigte Motor ist ebenfalls so konstruiert, daß verhindert wird, daß eingeschlossenes

Arbeitsmittel unter höheren Druck als das eintretende Arbeitsmittel gelangt, unabhängig davon, welche der öffnungen mit der Hochdruckseite verbunden ist. Die Gehäuseteile 102 und 104 enthalten Ventil- und Kanalanordnungen zur Ein leitung des unter hohem Druck stehenden Arbeitsmittels von der Einlaßöffnung zur Mitte der Vorrichtung hin, unabhängig davon, welche öffnung die Einlaßöffnung ist. Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Das Gehäuseteil 104 ist mit -Kanälen 170, 172 versehen, die mit den jeweiligen öffnungen in Verbindung sind. Eine Ventilkugel 174 wird gegen einen von zwei Sitzen 176, 178 gedrückt, je nachdem, welche öffnung das unter höherem Druck stehende Arbeitsmittel empfängt. Diese öffnung wird dann mit einem Kanal 180 in dem Gehäuseteil 104 in Verbindung gebracht. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, gelangt das Arbeitsmittel im Kanal 180 durch Kanäle in dem Gehäuseteil 102 zur Mitte des Motors. Das Arbeitsmittel wird in eine Druckkammer 179 über Kanäle 182, 184 in den Winkelkupplungen 126, 140 und einen Kanal 186 in der Gehäuseplatte 112 weitergeleitet. Die Druckkammer 179 steht also in Verbindung mit der Hochdruckseite, unabhängig davon, welche öffnung dem hohen Druck ausgesetzt ist. Die Gehäuseplatte 112 ist mit einer Reihe von Kanälen 188 versehen, welche die Druckkammer 179 mit den Kammern des sekundären Gerotor-Zahnradsatzes in Verbindung bringen, wobei ein Rückschlag-Kugelventil 190 in jedem dieser Kanäle vorgesehen ist. Die Vorrichtung verhindert also Einschlüsse in der gleichen Weise wie die zuvor beschriebene Ausführungsform.

- Leerseite

Claims

PRINZ, LEISER, BUNKE '&/PA.f

Patentanwälte European Patent Attorneys 3 A 08 3

München Stuttgart

6. März 1984

TRW Inc.

23555 Euclid Avenue

Cleveland, Ohio 44117 /V.St.A.

Unser Zeichen: T 3674

Patentansprüche Hydraulikmotor mit

- einem Zahnradsatz, der relativ zueinander rotierende und umlaufende Gerotor-Zahnräder umfaßt, zwischen deren miteinander in Kämmeingriff stehenden Zähnen Arbeitsmittelkammern gebildet sind, die während der Rotation und des Umlaufs der Zahnräder relativ zueinander expandieren und komprimieren,

- einer Ausgangswelle,

- einer Kopplungseinrichtung, die eines der Gerotor-Zahnräder an die Ausgangswelle ankoppelt und während der Drehung und des Umlaufs der Gerotor-Zahnräder relativ zueinander ein Drehmoment auf die Ausgangswelle überträgt, wobei durch die Ausdehnung und die Verkleinerung der zwischen den Gerotor-Zahnrädern gebildeten Arbeitsmittelkammern das Arbeitsmittel während jeder Umdrehung der Ausgangswelle vordrängt wird,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Verändern der Orientierung der Gerotor-Zahnräder ansprechend auf eine Änderung der Drehmomentlast an der Ausgangswelle in solcher Weise, daß die während der Drehung und des Umlaufs der Gerotor-Zahnräder relativ zueinander erfolgende Verdrängung verändert wird.

2. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerotor-Zahnräder in einem Gehäuse angeordnet sind und daß die Einrichtung zum Verändern der Orientierung der Gerotor-Zahnräder Mittel zur drehbaren Lagerung eines der Gerotor-Zahnräder an dem Gehäuse sowie Federmittel umfaßt, welche dieses eine Gerotor-Zahnrad in eine Orientierung beaufschlagen, bei welcher der Motor eine vorbestimmte minimale Verdrängung aufweist, wobei das genannte eine Gerotor-Zahnrad derart in dem Gehäuse verdrehbar ist, daß die Orientierung der Zahnräder verändert wird und die Verdrängung des Motors zunimmt, wenn die Drehmomentlast an der Ausgangswelle die Übertragung eines Momentes auf das genannte eine Gerotor-Zahnrad bewirkt, durch welches die Vorspannkraft der Federmittel überwunden wird.

3. Hydraulikmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerotor-Zahnräder ein außenverzahntes Gerotor-Innenzahnrad und ein innenverzahntes Gerotor-Außenzahnrad umfassen, welches einen Zahn mehr besitzt als das Innenzahnrad, wobei die Zähne der beiden Zahnräder miteinander in Kämmeingriff sind, um die Arbeitsmittelkammern zu bilden, wobei das Innenzahnrad mit der Ausgangswelle drehfest gekoppelt ist und relativ zu dem Außenzahnrad rotieren und umlaufen kann, und daß das Außenzahnrad relativ zu dem Gehäuse verdrehbar ist, um die Orientierung der Gerotor-Zahnräder zu verändern.

4. Hydraulikmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerotor-Außenzahnrad durch einen Teil des Gehäuses drehbar gelagert ist und daß die Federmittel zwischen dem Außenzahnrad und dem Gehäuse angreifen.

5. Hydraulikmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerotor-Außenzahnrad eine Reihe von Aussparungen und das Gehäuse ebenfalls eine Reihe von damit zusammenwirkenden Aussparungen aufweist, die den entsprechenden Aussparungen in dem Gerotor-Außenzahnrad gegenüberliegen, und daß die Federmittel teilweise in den Aussparungen des Gehäuses und teilweise in den Aussparungen des Gerotor-Außenzahnrades angeordnet sind und das Gerotor-Außenzahnrad in diejenige Orientierung vorspannen, in welcher der Motor mit minimaler Verdrängung arbeitet.

6. Hydraulikmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gerotor-Zahnradsätze vorgesehen sind, von denen der zweite ein in dem Gehäuse befestigtes Gerotor-Außenzahnrad und ein rotierendes und umlaufendes Gerotor-Innenzahnrad umfaßt, welches drehfest mit der Ausgangswelle sowie mit dem Gerotor-Innenzahnrad des ersten Zahnradsatzes gekoppelt ist, daß die Exzentrizität des ersten Zahnradsatzes gegenüber der des zweiten Zahnradsatzes phasenverschoben ist und daß die Einrichtung zum Verändern der Orientierung der Gerotor-Zahnräder des ersten Zahnradsatzes zugleich eine Veränderung des Betrages ermöglicht um den die Exzentrizität des ersten Gerotor-Zahnradsatzes gegenüber der Exzentrizität des zweiten Gerotor-Zahnradsatzes phasenverschoben ist, um die Verdrängung des Motors zu verändern.

7. Hydraulikmotor mit relativ zueinander drehbaren und umlaufenden Gerotor-Zahnrädern, die eine Verdrängung

3b eines Arbeitsmittels bewirken und miteinander in Kämmeingriff stehende Zähne aufweisen, zwischen denen Arbeitsmittelkammern gebildet sind, die während der Drehung

und des Urnlaufs der Gerotor-Zahnräder relativ zueinander expandieren und komprimieren, mit einer Ausgangswelle und einer Einrichtung zum Ankoppeln eines der Gerotor-Zahnräder an die Ausgangswelle, um auf diese während der Drehung und des Umlaufs der Zahnräder relativ zueinander ein Drehmoment zu übertragen, gekennzeichnet durch eine Steuerschiebereinrichtung, die das Einströmen des Arbeitsmittels in einige der zwischen den Gerotor-Zahnrädern gebildeten Arbeitsmittelkammern und das Abziehen des Arbeitsmittels aus anderen Arbeitsmittelkammern zu einem Auslaß entsprechend der an der Ausgangswelle vorhandenen Drehmomentlast steuert.

8. Hydraulikmotor nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einlaßöffnung, durch die das unter Druck stehende Arbeitsmittel zuströmt, und eine Auslaßöffnung, durch die das unter niedrigem Druck stehende Arbeitsmittel abströmt, wobei die Gerotor-Zahnräder eine Exzentrizitäts-Mittellinie definieren, welche die während des Umlaufs und der Drehbewegung der Zahnräder expandierenden von den komprimierenden Arbeitsmittelkammern trennt, und wobei die Steuerschiebereinrichtung eine Steuer-Mittellinie aufweist, welche diejenigen Arbeitsmittelkammern, welche mit der einen öffnung in Verbindung sind, von denjenigen Arbeitsmittelkammern trennt, die mit der anderen Öffnung in Verbindung sind, während die Zahnräder rotieren und umlaufen, und durch eine auf die Drehmomentlast an der Ausgangswelle ansprechende Einrichtung zum Verändern der Orientierung der Exzentrizitäts-Mittellinie des Zahnradsatzes relativ zu der Steuer-Mittellinie der Steuerschiebereinrichtung .

9. Hydraulikmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerotor-Zahnräder ein außenverzahntes Gerotor-Innenzahnrad sowie ein innenverzahntes Gerotor-Außenzahnrad umfassen, welches einen Zahn mehr besitzt als das Innenzahnrad, wobei die Zähne der beiden Zahnräder miteinander in Kämmeingriff sind, um die Arbeitsmittelkammern

zu bilden, wobei ferner das Gerotor-Innenzahnrad drehfest mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und exzentrisch relativ zu dem Außenzahnrad derart angeordnet ist, daß das Innenzahnrad relativ zu dem Außenzahnrad rotieren und umlaufen kann, wobei die Steuerschiebereinrichtung während der Drehung und des Umlaufs des Gerotor-Innenzahnrades Arbeitsmittel den Arbeitsmittelkammern zuführt und aus diesen ausströmen läßt, und daß das Gerotor-Außenzahnrad relativ zu dem Gerotor-Innenzahnrad ansprechend auf die Drehmomentlast an der Ausgangswelle verdrehbar ist, um die Orientierung der Exzentrizitäts-Mittellinie des Zahnradsatzes relativ zu der Steuer-Mittellinie der Steuerschiebereinrichtung zu verändern.

10. Hydraulikmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenzahnrad und das Außenzahnrad in einem Gehäuse angeordnet sind und das Außenzahnrad um einen begrenzten Winkel relativ zu dem Gehäuse so verdrehbar ist, daß die Orientierung der Exzentrizitäts-Mittellinie relativ zu der Steuer-Mittellinie verändert wird, und daß die Zahnräder eine vorbestimmte Orientierung aufweisen, in der die Steuer-Mittellinie mit der Exzentrizitäts-Mittellinie zusammenfällt, und die Steuer-Mittellinie relativ zu der Exzentrizitäts-Mittellinie verdrehbar ist, während das Außenzahnrad relativ zu dem Gehäuse verdreht wird, wobei der Motor mit einer vorbestimmten Verdrängung arbeitet, wenn die Steuer-Mittellinie mit der Exzentrizitäts-Mittellinie zusammenfällt, und wobei die Verdrängung des Motors durch eine Veränderung des Winkels zwischen der Steuer-Mittellinie und der Exzentrizitäts-Mittellinie verändert wird.