DE3410832A1

DE3410832A1 - Verdraengermaschine, insbesondere zykloiden-planetengetriebe mit integriertem hydraulischem motor

Info

Publication number: DE3410832A1
Application number: DE19843410832
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8000 München Braren; Manfred Dr. 8039 Puchheim Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-09-26

Description

Rudolf Braren

Conollystr. 26/7, D - 8000 München 40

- 23 647 20/h

• Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor ■

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine insbesondere ein Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor-,mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, 9 oder 10.

Planetenmaschinen dieser Art haben ein Gehäuse mit Druckini ttelanschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr von Druckmittel zu Verdrängerkammern, die durch die Verzahnungen eines zu einer Zentralradachse konzentrisch angeordneten Zentralrades und eines Planetenrades gebildet sind. Die Planetenradachse bewegt sich bei gehäusefestem Zentralrad mit einer schnellen Umlaufgeschwindigkeit um die Zentralradachse.. Durch das Abwälzen erhält das Planetenrad eine langsame Geschwindigkeit um seine eigene Planetenradachse (vgl. "Grundlagen der Planetenmotore^ - Vorstellung eines neuen Planetenmotors" Zeitschrift ö+p "Ölhydraulik und Pneumatik" 25 (1981) Nr. 2).

Bei einer bekannten Verdrängermaschine der eingangs genannten Art (vgl. DE-OS 31 19 807) ist das Zentralrad ein koaxial mit der Maschinenachse (Abtriebsachse) angeordnetes außen-

-V

verzahntes Sonnenrad. Die Verzahnung ist durch Bolzen gebildet. Das Planetenrad ist ein das Sonnenrad umgebendes Hohlrad, das an seiner Innenseite eine Zykloidenverzahnung

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trägt und an seiner Außenseite kreissegmentförmige Ausnehmungen besitzt, in welche gehäusefeste Bolzen formschlüssig eingreifen. Durch diese Formschlußverbindung kann das Planetenrad eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse ausführen, ist jedoch an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert. Diese Bauart einer Verdrängermaschine hat den Vorteil, daß die Abtriebsbewegung nicht von dem exzentrisch umlaufenden Pla.netenradabgenommen werden muß, was ein "Herausfiltern" der UmIaufbewegung durch eine Kardanwelle od.dgl. nötig macht, sondern unmittelbar von dem zur Maschinenachse zentrisch gelagerten Zentralrad. Nachteilig ist jedoch, daß die Formschlußverbindung zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse, die notwendigerweise mit einem der doppelten Exzentrizität des Planetenrades entsprechenden Spiel behaftet ist, um die Umlaufbewegung zu gestatten, in der geschilderten Ausführung einer starken Belastung mit entsprechendem 'Verschleiß unterliegt und zu einer beträchtlichen Geräuschbildung führt. Denn zur Verhinderung der Drehbewegung des Planetenrades um dessen eigene Achse stehen, immer nur wenige der die Formschlußverbindung ausmachenden Bolzen und Ausnehmungen in gegenseitigem,Eingriff, und zu Beginn der Eingriffsbewegung ist die Flächenpressung zwischen den'Ausnehmungen und den Bolzen sehr hoch, was einen harten Gang und entsprechenden Verschleiß hervorruft.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verdrängermaschine der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ohne eine ins Gewicht fallende Erhöhung des Platzbedarfes ein besseres Betriebsverhalten, d.h. ein geringerer Verschleiß und höhere Laufruhe erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einer Verdrängermaschine der genannten Art gelöst durch die Merkmale gemäß

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dem Kennzeichen eines der Patentansprüche 1, 9 und.10.

Entsprechend der ersten grundsätzlichen erfindungsgemässen Lösung umschließen die Ausnehmungen der Formschlußverbindung zwischen Planetenrad und Gehäuse die'jeweils zugeordneten Bolzen auf deren ganzem Umfang. Das hat zur Folge, daß das Planetenrad sich nicht nur an wenigen Stellen der Formschlußvefbindung am Gehäuse abstützt, sondern in jeder Betriebsphase theoretisch an allen Bolzen bzw. Ausnehmungen und in der Praxis zumindest auf dem überwiegenden Teil davon. Auch das Einlaufen in den Eingriff erfolgt nicht mehr schlagartig, sondern allmählich, was die Laufruhe erheblich verbessert. ·

Trotz der Vergrösserung der Ausnehmungen so, daß diese die Bolzen der Formschlußverbindung ganz umfassen, wird der Platzbedarf allenfalls geringfügig erhöht. So i'st es beispielsweise möglich, die Bolzen der Formschlußverbindung am Planetenrad zu befestigen oder einstückig mit diesem auszubilden, so daß mindestens ein Ende dieser Bolzen in eine von einer entsprechenden Anzahl von kreisförmigen Ausnehmungen hineinragt, die der ..Stirnseite des Planetenrades gegenüberliegen, d.h. unmittelbar im Gehäuse oder in einem davon gesonderten Teil angeordnet sind. Da in diesem Fall die Bolzen nicht am Außenrand des Planetenrades liegen müssen, findet in radialer Richtung keine Vergrösserung des Planetenrades statt.

Nach einer bezüglich Aufwand und gedrängter Bauweise besonders vorteilhaften Ausführungsform, bei der das Zentralrad eine Zykloidenkurve als Außenverzahnung aufweist und die Innenverzahnung des Planetenrades ein Bolzenring ist, ist vorgesehen, daß die Bolzen dieses Bolzenringes mindestens über eine Stirnseite des Planetenrades hinaus' verlängert sind

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und zugleich die Bolzen der Formschlußverbindung bilden, die in dem Planetenrad stirnseitig gegenüberliegende gehäusefesto Ausnehmungen eingreifen. In diesem Fall kann nämlich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung das Steuerelement zur Steuerung der Beaufschlagung der Verdrängerkammern mit Druckmittel auf dem Außenumfang des Planetenrades gelagert werden, so daß ohne eine Vergrösserung des Platzbedarfes in radialer Richtung eine Verkürzung in axialer Richtung möglich ist. In diesem Fall weist das Planetenräd von seinem Umfang zu den Verdrängerkammern führende Bohrungen für die Zu- bzw. Abfuhr des Druckmittels auf (vgl. hierzu im Prinzip die Ausbildung von Planetenräd und Steuerelement gemäß Fig- 8, der Patentanmeldung P 33 27 772.9).

Nach der zweiten grundsätzlichen Lösung ist das Planetenrad mit seinem Außenumfang in einem Lagerelement in einer ersten Richtung linear verschiebbar gelagert und das Lagerelement ist seinerseits wiederum im Gehäuse in einer Richtung verschiebbar angeordnet, die zur ersten Richtung senkrecht liegt. Auf diese Weise ist eine Art "kardanischer" Lagerung nach dem Prinzip einer Oldham-Kupplung geschaffen, die eine in jeder Betriebsphase im Eingriff stehende. Formschlußverbindung zwischen Planetenrad und Gehäuse ergibt.

f.

Nach der dritten grundsätzlichen Losung besteht zwischen dem Planetanrad und dem Gehäuse-eine ständige, jedoch elastisch nachgiebige Verbindung, die ihrer Natur entsprechend ebenfalls zu einer gleichförmigen Übertragung des vom Planetenrad ausgeübten Abstützmomentes auf das Gehäuse führt. Hierzu ist das Planetenrad an dem Gehäuse mittels eines elastisch nachgiebigen Elementes befestigt, das beispielsweise aufgrund seines Werkstoffes, z.B. Gummi, nachgiebig ist oder durch seine Formgebung, z.B. als Falten- * oder im Innenumfang des Zentralrades

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balg oder Faltenschei.be, eine Verformung zulässt,- die der Exzentrizität des Planetenrades entspricht. Es versteht sich, daß die Nachgiebigkeit des eingeschalteten elastischen Elementes im wesentlichen in radialer Richtung von Bedeutung ist und in Umfangsrichtung nur eine solche Bewegungskomponente erlauben muß, die aus der UmIaufbewegung des Planetenrades um die Zentralradachse resultiert. Gegenüber einer Drehung um die eigene Achse des Planetenrades soll dieses jedoch festgehalten werden.

Weitere' vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus Unteransprüchen entnehmbar und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform längs der Linie I-I in Fig. 2;

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1;

Figur 3 - einen Längsschnitt längs der Linie IH-III in Fig. 1; "\

Figur 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, geschnitten längs der Linie IV-IV in Fig. 5;

Figur 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;

Figur 6, 7 Längs- und Querschnitt durch eine dritte grundsätzliche Ausführungsform der Verdrängermaschine;

Figur 8 einen Querschnitt durch eine Modifikation der dritten

hur,Cührungsfform der Erfindung, und

Figur 9 ⁿAxian~ Querschnitt durch eine vierte Ausführungs

form dor Erfindung.

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Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Planeten-Verdrängermotor besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse mit den Gehäuseteilen 1 (Abtriebsseite), 2 und 3 (Anschlußseite). Die Gehäuseteile 1, 2 und 3 sind durch eine nicht gezeigte Verschraubung miteinander verbunden. In dem Gehäuse ist ein zur Maschinenachse O konzentrisch laufendes Zentralrad 4 gelagert, dessen Verzahnung durch eine geschlossene Zykloidenkurve gebildet ist (vgl. DE-PS 24 33 '675). Das Zentralrad 4 kämmt mit einem Planetenrad 5, das einen Bolzenring 6 als Verzahnung trägt und an dem nahe seinem äußeren Umfang weitere Bolzen 7 -so befestigt sind, daß diese stirnseitig zu beiden Seiten hin über das Planetenrad 5 hinausragen". Das Zentralrad 4 weist an seiner abtriebsseitigen Stirnseite einen Wellenansatz 41 auf, mit dem es im Gehäuseteil 1 durch Radial- und Axialwälzlager 42 gelagert ist. Von der gegenüberliegenden Stirnseite des Zentralrades 4 steht, nach außen ein Lageransatz 44 vor, dessen Lagerfläche zentrisch zur Achse O verläuft. Auf dem Lageransatz 44 ist mittels Wälzlagern 4 3 ein Steuerelement 8 in Form einer Steuerscheibe gelagert, deren Außenumfang exzentrisch zur Achse O und zentrisch zur Achse M des Planetenrades 5 läuft. Der Abstand zwischen den beiden Achse M und O entspricht der .Exzentrizität der Umlaufbahn des Planetenrades 5 um die Zehtralachse O. Mit ihrem Außenumfang stützt sich die Steuerscheibe 8 über Rollenhülsen 7Ϊ ab, die drehbar auf den Bolzen 7 des Planetenrades 5 angeordnet sind. Die Bolzen 7 sind ihrerseits auf einem Kreis angeordnet, der konzentrisch zur Planetenradachse M liegt.

Auf den beiden Stirnflächen der Steuerscheibe 8 sind zwei identisch ausgebildete Steuerplatten 8' mittels Spannhülsen 8¹¹ befestigt, die zwei bezüglich eines in Richtung der Exzentrizität des Steuerscheibenumfanges verlaufenden

Durchmessers der Steuerscheibe 8*angeordnete kreisbogen- *symmetrisch

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förmige Steuersegmente 81, 82"bilden. Der Innendurchmesser des Steuersegments 81 verläuft konzentrisch zur Achse O; zum Außenumfang hin ist das Steuersegment 81 offen. Der Außendurchmesser des Steuersegments 82 verläuft ebenfalls konzentrisch zur Zentralradachse 0; zum Innenumfang der Steuerplatte 8' hin ist das Steuersegment 82 offen (vgl. Fig. 3). Die Bogenlänge der SteuerSegmente 81, 82 beträgt etwa 175°, wobei die endsei tigen Kanten der Steuersegmente Steuerkanten für die Druckumkehrung bei der Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckmittel, wie nachfolgend noch erläutert wird, bilden (vgl. hierzu Patentanmeldung P 33 27 772.9). Die Steuerplatten 8¹ liegen mit ihren Stirnflächen flüssigkeitsdicht an den Stirnflächen der Steuerscheibe 8 bzw. an den zugewendeten Stirnflächen des Planetenrades 5 und des Zentralrades 4 bzw. des Gehäuseteils 3 an.

Das Steuersegment 81 jeder der beiden Steuerplatten 8' steht mit einem im Gehäuseteil 2 vorgesehenen Anschluß 31 für Druckmittel in Verbindung. Das Steuersegment 82 der beiden Steuerplatten 8¹ steht über eine Ringnut 45 des Lageransatzes 44, eine Radialbohrung 46, eine zentrale Axialbohrung 47, eine weitere Radialbohrung 48, eine Ringnut 49 und eine Gehäusebohrung 33 mit einem Anschluß 32 für die Abfuhr von Druckmittel in Verbindung. Es versteht sich, daß die Strömungsrichtung des Druckmittels auch umgekehrt sein kann. Das äußere Ende der Axialbohrung 47 ist durch einen Stopfen flüssigkeitsdicht verschlossen.

Zwischen beiden Stirnseiten des Gehäuseteiles 2 und dem •jeweils zugeordneten Gehäuseteil 1 bzw. 3 ist je eine Ringscheibe ^72 befestigt, die auf einem Kreis, der konzentrisch zur.Plnnetenradachse M verläuft und dessen Durchmesser dom Mittolpunktsdurchmesser der Bolzen 7

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entspricht, Ausnehmungen 73 aufweist, in welche die überstehenden Enden der Bolzen 7 hineinragen. Der Durchmesser der Ausnehmungen 73 entspricht dem Durchmesser der Bolzen 7, vergrössert um das Zweifache der Exzentrizität e (Abstand der Achsen M und O voneinander).

Sowohl die die Verzahnung dos Planetenrades 5 bildenden Bolzen 6 als auch die Bolzen 7, die in der geschilderten Weise über die Ausnehmungen 73 eine Formschlußverbindung des Planetenrades 5 mit dem Gehäuse herstellen, sind zweckmässigerweise drehbar im Planetenrad 5 gelagert, können jedoch auch fest angeordnet sein.

Im Betrieb des Planeten-Verdrängermotors gemäß den Fig. 1 bis 3 gelangt von einer nicht gezeigten Pumpe gefördertes Druckmittel über den Anschluß 31 in das Gehäuse und von dort in die bogenförmigen Steuersegmente 81 der Steuerplatten 8*. Von dem an der Stirnseite des Zentralrades 4 und des Planetenrades 5 anliegenden Steuersegment aus beaufschlagt das Druckmittel eine Hälfte von Verdrängerkammern 9 (Fig. 2), die durch die Verzahnungen des Zentralrades 4 und des Planetenrades 5 gebildet sind, und erzeugt dadurch ein Moment am Zentralrad 4. Infolge des-formschlüssigen Eingriffes des Zentralrades 4 in das Planetenrad 5 vollzieht das Planotenrad 5 eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse O mit einer schnellen Geschwindigkeit <ίοΛ , während sich das Zentralrad 4 um seine Achse O mit einer langsameren Geschwindigkeit LStt dreht. Dabei verhält sich Aj»c zu^ wie 1 zu der Anzahl der Abschnitte dor Zykloidenkurve des Zentralrades 4. Das Planetenrad 5 kann infolge des formschlüssigen Eingriffes der Bolzen 7 in die Ausnehmungen 73 eine Drehung um seine eigene Achse M nicht ausführen, so daß es bei seiner Umlaufbewegung ständig zu sich selbst parallel gehalten wird. Infolge der beschriebenen Bemessung und Anordnung der

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Bolzen 7 bzw. der Ausnehmungen 73 liegen in jeder Bewegungsphase des Planctenrades 5 die Enden der Bolzen

7 an den Rändern der Ausnehmungen 73 an und stützen sich und damit das Planetenrad 5 gegen eine Verdrehung in Umfangsrichtung darauf ab.

Infolge der beschriebenen Lagerung der Steuerscheibe

8 mit den darauf befestigten Steuerplatten 8' an dem Zentral rad 4 und dem Planetenrad 5 vollzieht die Steuerscheibe 8 ebenfalls eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse O mit der Geschwindigkeit 60Λ , d.h. die Steuerscheibe 8 dreht sich um die Zentralradachse 0 wie eine Kurbel. Hierdurch und aufgrund der Anordnung der Steuersegmente 81, 82, gemäß der die Steuersegmente 81, 82 bezüglich eines in Richtung der.Exzentrizität des Steuerscheibenumfanges verlaufenden Durchmessers der Steuerscheibe 8 symmetrisch angeordnet sind, wird erreicht, daß im Bereich des jeweils kleinsten Kammervolumens jede Verdrängerkammer 9 durch die in Umlaufrichtung vordere Steuerkante des Steuersegments 81 geöffnet und" im Bereich des grössten Kammorvolumens durch die in Umlaufrichtung hintere Steuerknnte desselben Steuersegments geschlossen und umgesteuert wird. Aus dem Stcuersegment 82 tritt das Druckmittel durch die Ringnut 45 in die Radialbohrung 46 und von dort durch die Axialbohrung 47 in die Radialbohrung 48 und die Ringnut 49 ein und verlässt diese über die Gehäusebohrung 33 und den Anschluß 32 zur Saugse'ite der Pumpe hin.

Aufgrund der Anlage aller Bolzen 7 an den Rändern der zugehörigen Ausnehmungen 4 3 wird das Reaktionsmoment, das infolge der Bewegung des Zentralrades 4 von dem Planetenrad 5 auf das Gehäuse ausgeübt wird, auf alle Bolzen 7, im Ausführungsbeispiel zwölf Bolzen, verteilt.

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Infolge der identischen Ausbildung und der symmetrischen Anordnung der Steüerplatten 8' an den beiden Stirnseiten der Steuerscheibe 8 heben sich die in axialer Richtung auf die Steuerscheibe 8 wirkenden hydraulischen Druckkräfte auf, so daß diese nur mit einer solchen Kraft an die anliegenden Teile angedrückt wird, die zur flüssigkeitsdichten Abdichtung erforderlich ist.

Im übrigen ist das Zentral rad 4 mit seinen Lageransätzen 41 und 44 in den zugehörigen Gehäuseteilen 1 bzw. 3 durch nicht näher bezeichnete Dichtringe abgedichtet und mit dem Lageransatz 44 gleitend im Gehäuseteil 3 gelagert.

Die Ausführungsform gemäß den Fig.· 4 und 5 unterscheidet sich bezüglich der Ausbildung, der Anordnung und der Lagerung des Zentralrades 104 nicht von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3. Abweichend davon werden jedoch die beiden Funktionen der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 vorgesehenen beiden Bolzenkränze 6 und 7 hier durch einen einzigen Bolzenkranz 106 erfüllt, was aus folgender Gestaltung resultiert: Das mit dem Zentralrad 104 kämmende Planetenrad 105 weist eine durch die Bolzen 106 gebildete Verzahnung auf, deren Bolzen sich über beide Stirnseiten des Planetenrades 105 hinaus erstrecken und in kreisförmige Ausnehmungen 173 zweier an den. Stirnseiten des Planetenrades 105 anliegender Ringscheiben 172 hineinragen. Die Ausnehmungen 173 liegen auf einem Kreis um die Zentralachse O, dessen Durchmesser dem Mittelpunktsdurchmesser der Bolzen 106 um die Planetenradachse M entspricht. Somit erfüllen die Bolzen 106 die erwähnte zweifache Funktion, nämlich diejenige als Verzahnung des Planetenrades 105, die mit dem Zykloiden-Kurvenzug des Zentralrades 104 unter Ausbildung von Vordrangerkammern 109 zusammenwirkt, sowie diejenige der Formschlußverbxndung des Planetenrades 105 mit dem Gehäuse, durch die eine Dreh-

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bewegung des Planetenrades 105 um dessen eigene Achse M verhindert wird. Sie treten somit an die Stelle der Bolzen . 7 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3.

Mit den beiden Stirnflächen des Planetenrades 105 sind von den Bolzen 106 durchsetzte Ringscheiben 174 und 175 fest verbunden, von denen die Ringscheibe 174 einen konzentrisch zur Planetenradachse M laufenden Innenumfang aufweist, der eine Lagerfläche für Wälzlager 143 bildet. ' Das Zentralrad 104 weist eine zentrisch zur Achse O angeordnete Lagerbohrung 143 auf, deren Umfangsflache eine Gleitlagerfläche für das ringförmige Steuerelement 108 bildet. Das Steuerelement 108 weist einen axial aus der Lagerbohrung 144 (in Fig. 4 nach rechts)hinausragenden Lageransatz 189 auf, auf dessen konzentrisch zur Planetenradachse M verlaufender Umfangsflache sich die Wälzkörper des Wälzlagers 143 abstützen.

Das Steuerelement 108 besitzt zwei einander bezüglich des Durchmessers, in dessen Richtung die Exzentrizität e verläuft, symmetrisch gegenüberliegende Steuersegmente 181 und 182, "die sich über einen Umfang von jeweils etwa 160° erstrecken und als Teil-Ringnut in der äußeren Umfangsf lache des Steuerelements 108 ausgebildet sind.

Der Gehäuseteil 103 weist einen das Steuerelement 108 mit dessen Innenfläche lagernden Lageransatz 135 auf, der in die Ausnehmung 144 des Zentralrades 104 hineinragt. In dem Bereich des Lageransatzes 135 sind ein Anschluß

131 für die Zufuhr von Druckmittel sowie ein Anschluß

132 für die Abfuhr von Druckmittel ausgebildet. Von dem ■ Anschluß 131 aus erstreckt sich eine zunächst axial und dann radial verlaufende Verbindung 133 zu einer umlaufenden Ringnut 134 des Lageransatzes 135. Von dem Anschluß 132 aus verläuft eine zunächst axiale und dann radiale Verbindung 136 zu einer ebenfalls umlaufenden Ringnut 137.

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Das Steuersegment 181 steht über einen die Wand des Steuerelements 108 durchsetzenden Radialkanal 185 in Verbindung mit der Zufuhr-Ringnut 134; das Steuersegment 182 ist über einen weiteren Radialkanal 186 mit der Abfuhr-Ringnut 137 verbunden. Weiterhin stehen beide Steuersegmente 181, 182 über Radialkanäle.151 in dem Zentralrad 104, die in den Senken der Zykloidenkurve münden, mit den Verdrängerkammern 109 in Verbindung.

Beim Betrieb des Verdrängermotors nach den Fig. 4, 5 tritt Druckmittel über den Anschluß 131, die Verbindung 133, die Ringnut 134 und den Radialkanal 185 in das Steuersegment 181 ein und wird von diesem beim Umlauf gesteuert durch die Radialkanäle 151 des Zentralrades 104 den Verdrängerkammern 109 zugeführt. Es versteht sich, daß die Radialkanäle 151 in einer Anzahl vorhanden sind, daß jede Verdrängerkammer 109 beaufschlagt werden kann. Hierdurch entsteht am Zentralrad 104 ein Moment, das dessen · Drehbewegung um die Zentralradachse O mit einer Geschwindigkeit 4d$£ bewirkt. Zugleich führt das Planetenrad 105 eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse O mit der Exzentrizität e aus, bei der es durch die Bolzen 106 an einer Drehung um die eigene Achse M gehindert ist_% Das Druckmittel verlässt die Verdrängerkammern 109 durch das Steuerelement 108 gesteuert über die Radialkanäle .151, das Steuersegment 182, den Radialkanal 186, die Ringnut 13T und die Verbindung 136 zum Anschluß 132. ·

Die Punktionsweise der Ausführungsform gemäß den Fig. 6, ist ähnlich derjenigen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3. Das mit dem Zentralrad 204 in Eingriff stehende Plänetenrad 205 weist einen axialen Lagerfortsatz 251 auf, dessen Innenfläche zu der Planetenradachse M konzentrisch verläuft. Darin ist ein Steuerelement 208 mit beidseitig angeordneten Steucrplatten 208' gelagert, dessen■Innenumfang auf einem zentrisch zur Zentralradachse O laufenden

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Lägerfortsatz 244 abgestützt ist. Bezüglich der Steuerung der Druckmittel zu- und abfuhr darf auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 3 sowie auf die zeichnerische Darstellung in Fig. 6 verwiesen werden. Unterschiedlich zu der Ausführungsform gemäß denFig. 1 bis 3 ist die Art der Halterung und Führung des Planetenrades 205. Dieses ist .an seinem Außenumfang über Schrauben 271 fest mit einem Ende eines Metall-Faltenbalges 207 verbunden, der sich axial durch das Gehäuse erstreckt und zwischen den einander zugewendeten Stirnseiten der Gehäuseteile 202 und 203 festgelegt ist. Der Faltenbalg 207 weist Öffnungen 272 auf, die den Durchtritt von Druckmittel, das über den Anschluß 231 zugeführt wird, in das Innere des Faltenbalges erlauben. Der Faltenbalg 207 ist in axialer Richtung ausreichend vorgespannt, so daß das Planetenrad 205 mit seiner Stirnseite an den Gehäuseteil 201 flüssigkeitsdicht angedrückt wird. ·

Infolge der Halterung und Führung des Planetenrades 205 mittels des Faltenbalges 207 kann das Planetenrad unter entsprechender Verformung des Faltenbalges seine durch den Eingriff in das Zentralrad 204 im Betrieb bedingte Umlaufbewegung um die Zenträlachse O ausführen. Die elastische Nachgiebigkeit des Faltenbalges 207 gestattet eine der Exzentrizität e (Abstand zwischen den Achsen M und O) entsprechende Auslenkung in radialer Richtung. Dagegen wird infolge der Verdrehsteifigkeit des Faltenbalges 207 das Planetenrad 205 an einer Drehung um dessen eigene Achse M gehindert. Der Faltenbalg 207 übt somit die Funktion aus, die bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 den Bolzen 7 in Verbindung mit den Ausnehmungen 7 3 zukommt.

Die Fig. 8 zeigt einen der Fig. 7 entsprechenden Schnitt durch eine Ausführungsform, die insofern eine Modifikation

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der Ausführungsform gemäß den Fig.-6, 7 darstellt als auch hier die Formschlußverbindung des Planetenrades 305 mit dem Gehäuse 301 über ein in radialer Richtung elastisch nachgiebiges Element hergestellt ist. Im übrigen die die Anordnung die gleiche wie bei dem genannten früheren Ausführungsbeispiel; insbesondere ist die Beaufschlagung mit Druckmittel und die Steuerung der Druckmittelzufuhr identisch.

Das Planetenrad 305 ist mit dem Gehäuse 301 durch ein elastisch nachgiebiges Element 307 verbunden, dessen elastische Nachgiebigkeit eine radiale Zusammendrückung bzw. Dehnung in einem Ausmaß entsprechend der Exzentrizität e des Planetenrades 305 erlaubt, jedoch in Umfangsrichtung verhältnismässig starr ist. Das elastische Element 307 kann durch ein Gummimaterial gebildet sein, welches das Planetenrad 305 unmittelbar mit dem Gehäuse 301 verbindet. Abweichend davon kann es aber auch'eine metallische Faltenscheibe sein, die nach Art eines Faltenbalges zick-zack zu ihrer Mittelebene verlaufende ringförmige Auswölbungen und eine Vielzahl radial verlaufender Schlitze besitzt. Die Auswölbungen und die durch die Schlitze gebildeten radialen "Federlamellen" erlauben die erwähnte radiale Verformbarkeit bei gleichzeitiger Starrheit in Umfangsrichtung.

S.

Aus dem geschilderten Aufbau ist erkennbar, daß·das Planetenrad 305 im Betrieb in radialer Richtung ausweichen kann, d.h. einenUmlauf mit der Exzentrizität e um die Zentralachse 0 ausführen kann, während eine Drehbewegung um die eigene Achse M infolge der in Umfangsrichtung wirksamen Steifigkeit des elastischen Elements 307 unterbunden ist.

Die Fig. 9 zeigt einen analog zu den Fig. 7 und 8 geführten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

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die mit Ausnahme der nachfolgend besprochenen Formschlußverbindung zwischen dem Planetenrad 405 und dem Gehäuse 401 zur Verhinderung einer Drehbewegung des Planetenrades 405 um dessen eigene Achse M der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 entspricht. Das bedeutet, daß mit Ausnahme der erwähnten Formschlußverbindung die übrigen Komponenten des Verdrängermotors in gleicher Weise angeordnet sind, wie dies in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 besprochen ist.

Bei dem vorliegenden" Ausfuhrungsbeispiel ist die Verzahnung des Zentralrades 404, das um die zentrale Maschinenachse O umläuft, durch Bolzen 406 gebildet, während das Planetenrad 405 eine·Innenverzahnung in Form eines geschlossenen Zykloiden-Kurvenzuges aufweist. Zwischen den beiden Verzahnungen sind Verdrängerkammern 409 gebildet, die in der gleichen Weise mit Druckmittel beaufschlagt werden, wie das in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 geschildert ist.

Der Außenumfang des Planetenrades 405 ist jedoch nicht kreisförmig, sondern quadratisch und bildet ebene Lagerflächen 451, mit denen das Planetenrad 405 in einem quadratischen Lagerring 452 in einer bestimmten Richtung (hier in vertikaler .Richtung entsprechend dem Doppelpfeil 453) eine Hin- und Herbewegung ausführen kann. Das Ausmaß dieser Hin- und Herbewegung entspricht dem Doppelten der Exzentrizität e. Der Lagerring 452 ist seinerseits in der hierzu rechteckig ausgebildeten Innenfläche 455 des Gehäuses 401 gleitend verschiebbar gelagert, wobei die Richtung seiner Verschiebbarkeit senkrecht zu derjenigen des Planetenrades 405 verläuft (siehe Doppelpfeil 455). Auch der Lagerring 452 ist in seiner Beweglichkeit auf das Doppelte der Exzentrizität e beschränkt,

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34-1ÜÖ32

Die auf diese Weise erzielte "kardänische" Formschlußverbindung zwischen dem Planetenrad 405 und dem Gehäuse 401 lässt einerseits die notwendige Umlaufbewegung des Planetenrades 405 um die Zentralradachse O zu, verhindert aber andererseits jegliche Drehbewegung des Planetenrades 405 um dessen Achse M. Das im Betrieb des Verdrängermotors auftretende Reaktionsmoment an dem Planetenrad 405, welches das Planetenrad um dessen eigene Achse M zu drehen versucht, wird zu jeder Zeit von den Lagerflächen 451 des Lagerringes 452 bzw. von den Lagerflächen 455 des Gehäuses 401 aufgenommen. Da diese Lagerflächen ständig im Eingriff stehen, verteilt sich das Reaktionsmoment so weitgehend, daß keine örtliche Überlastung und auch kein harter Gang eintreten können.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Steuerelement jeweils so angeordnet, daß es mit dem Planetenrad eine schnelle Umlaufbewegung ausführt und aus diesem Grund nur zwei Steuersegmente benötigt (vgl. Patentanmeldung P 33 27 772.9). Es ist jedoch durchaus möglich, das Steuerelement mit der langsameren Abtriebsdrehzahl des Zentralrades umlaufen zu lassen, wobei dann allerdings eine grössere Anzahl von Steueröffnungen an dem Steuerelement sowie ein Kommulator zur entsprechenden Umsteuerung der einzelnen Verdrängerkammern notwendig ist (vgl. DE-OS 31 19 807) .

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Claims

Rudolf Braren - '

Conollystr. 26/7,. D-8000 München 40

-23 647 20/h

Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integrier tain hydraulischem Motor

Ansprüche

1. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planetenrad gebildet sind, welches eine zu der Achse des Zentralrades exzentrische Umlaufbewegung ausführt, mit einer zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden, durch Ausnehmungen und darin eingreifende Bolzen gebildeten Formschlußverbindung, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängerkammern mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (73, 173) der Formschlußverbindung zwischen Planetenrad (4, 104) und Gehäuse (1, 101) die jeweils zugeordneten Bolzen (7, 106) auf deren ganzem Umfang umschließen.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch'1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (7) der Formschlußverbindung am Planetenrad (5) angeordnet sind und mit mindestens einem Ende in kreisförmige Ausnehmungen (73) hineinragen, die der. Stirnseite

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- 2 •des Planetenrades (5) gegenüberliegen.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bolzen (7) der Formschlußverbindung auf einem . Kreis um die Achse (M) des Planetenrades (5) angeordnet sind.

4.' Verdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ~~" daß das Steuerelement (8) eine Steuerscheibe ist, die stirnseitig am Zentralrad (4) und am Planetenrad (5) anliegt und mit einer Lagerbohrung zentrisch zur Achse (O) des Zentralrades (4) sowie mit ihrem zu der Lagerbohrung exzentrischen Außenrand an den Bolzen (7) drehbar gelagert ist,

5. Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (8) auf einem zur Achse (0) des Zentralrades (4) konzentrischen Lageransatz(44) des Zentralrades (4) gelagert ist.

6. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, bei dem das Zentralrad eine Zykloidenkurve als Außenverzahnung aufweist und die damit zusammenwirkende Innenverzahnung des Planetenrades ein Bolzenring ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (106) des Bolzenringes über mindestens eine Stirnseite des Planetenrades (105) hinaus verlängert sind und zugleich die Bolzen der Formschlußverbindung bilden., die in dem Planetenrad (105) stirnseitig gegenüberliegende gehäusefeste Ausnehmungen (173) eingreifen.

7. Verdrängermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (108) ein .In ^m Zentralrad (104) Qelagerter Ring ist, der mit seiner Außenfläche auf dem Innenumfang des Zentrnlrades (10 4) und mit einer zur Außenfläche exzentrischen Laqerflache am Plane^enrad (105) drehbar gelagert ist, und daß das Zontralrad (10 4) von seinem Umfang zu den Verdrängerkanimern (109) führende Bohrungen (151) für

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- 3 die Zu- bzw. Abfuhr dos Druckmittels aufweist. .

.8. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (73, 173) der Formschlußverbindung in einer Scheibe (72, 172) vorge- \ sehen sind, die stirnseitig zwischen der Gehäusewand und dem Planetenrad (5, 105) angeordnet ist.

9. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit . Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planetenrad gebildet sind, welches eine zu der Achse des Zentralrades exzentrische UmIaufbewegung ausführt, mit einer zwischen dem Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden Formschlußverbindung, die eine Drehung des Planetenrades um dessen eigene Achse verhindert, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängorkammorn mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug a]s Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (405) mit seinem Außenumfang (451) in einem Lagerelement (452) in einer ersten Richtung linear verschiebbar gelagert ist, und daß das Lagerelement (452) im Gehäuse (401) in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung verschiebbar gelagert ist.

10. Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe .mit integriertem hydraulischem Motor, mit einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr von Druckmittel, mit Verdrängerkammern, die durch den Kämmeingriff eines Zentralrades in ein Planet.enrad qebi ldet sind, welches eire zu der Achse dos Zrmt-.ralradcs exzentrische Umlauf bewegung ausführt,

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mit: einer zwischen dem. Planetenrad und dem Gehäuse bestehenden Verbindung, die eine Drehung des Planetenrades um dessen eigene Achse verhindert, und mit einem umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängerkammern mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, wobei ein Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung und das andere Rad mit einem Zykloidenzug als Verzahnung oder als . Bolzenring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (305) mit dem Gehäuse (301) über ein elastisch nachgiebiges Element (307) verbunden ist.

11. Verdrängermaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (307) aus elastisch nachgiebigem Werkstoff, z.B. Gummi, besteht oder ein Faltenbalg oder eine Faltenscheibe ist.

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