DE4311168A1 - Hydraulische Maschine - Google Patents
Hydraulische MaschineInfo
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine mit
zwei relativ zueinander drehbewegbaren Verdrängungsele
menten, nämlich einem Zahnrad und einem Zahnring, des
sen Zähnezahl um eins größer als die Zähnezahl des
Zahnrads ist, bei der die Zahnform mindestens eines
Verdrängungselementes zumindest abschnittsweise durch
eine trochoidenartige Kurve T = f (RC, E, RT) als Funk
tion eines Teilkreisradius RC, einer Exzentrizität E
und eines Erzeugerkreisradius RT definiert ist.
Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus US
2 421 463 bekannt. Die (N + 1) Zähne des Zahnkranzes,
die nach innen ragen und deswegen im folgenden auch als
Innenzähne bezeichnet werden, bestehen entweder aus
losen, zylindrischen Rollen oder aus festsitzenden Zy
lindersegmenten. Die N-Außenzähne des Zahnrades werden
durch eine Kreisschar erzeugt, deren Kreise mit ihren
Mittelpunkten auf einer Zykloide liegen. Die Zykloide
wird dadurch erzeugt, daß ein Rollkreis auf einem Ba
siskreis schlupffrei abrollt, wobei der Basiskreis den
n-fachen Durchmesser des Rollkreises aufweist. Die Zy
kloide wird von einem Punkt im Rollkreis erzeugt, der
einen der Exzentrizität entsprechenden Abstand vom Zen
trum des Rollkreis aufweist.
Die gleiche Zykloide kann auch dadurch erzeugt werden,
daß ein anderes Kreispaar aufeinander abrollt, wobei
hier ebenfalls ein Kreis als Grundkreis oder Teilkreis
und der andere Kreis als Rollkreis bezeichnet ist. In
diesem Fall umschließt aber der Rollkreis den Grund
kreis oder Teilkreis (Dubbel, 13. Auflage, 1970, Seite
144, Bild 138). Beide Verfahren zum Erzeugen einer Tro
choide sind gleichwertig und lassen sich ineinander
umrechnen.
Seit den ersten Ausführungsformen dieser Art von hy
draulischer Maschine ist man bemüht, die Maschine zu
verbessern, beispielsweise im Hinblick auf Verschleiß,
Wirkungsgrad, Laufgeräusche und ähnlichem. Man versucht
hierbei, die einzelnen Parameter aufeinander abzustim
men und gibt teilweise Verhältniswerte an, innerhalb
derer sich die einzelnen Parameter bewegen müssen
(EP 0 079 156 B1).
Auch durch die Angabe von Verhältnissen der Parameter
oder die Wahl von Parameterbereichen lassen sich nicht
alle Forderungen erfüllen, die an eine derartige Ma
schine gestellt werden.
Aus DE 14 26 751 A1 ist es zwar bekannt, die Radien der
Wälzkurven der beiden Verdrängungselemente mit der Pe
riode einer Zahnteilung gegenüber einem konstanten Wert
zu korrigieren. Dies führt aber lediglich zu einer Ver
gleichmäßigung des abgegebenen Moments im Motorbetrieb
bzw. zu einer höheren Gleichmäßigkeit der abgegebenen
Flüssigkeitsmenge im Pumpenbetrieb, ohne daß eine Ver
besserung des Wirkungsgrades oder eine Verminderung des
Verschleißes erkennbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
hydraulische Maschine anzugeben, mit der auch bisher
nicht zu erfüllende Forderungen besser erfüllt werden
können.
Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Maschine der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß von den die
Funktion f bestimmenden Parametern mindestens einer in
Umfangsrichtung periodisch mit der Periode einer Zahn
teilung variiert.
Die Parameter sind also in Umfangsrichtung nicht mehr
konstant. Man kann nun die Zahnform abschnitts- oder
bereichsweise den jeweils lokalen Erfordernissen anpas
sen. Beispielsweise können einzelne Teile der Zahnform
besser im Hinblick auf eine Flankenpressung dimensio
niert werden, während andere Bereiche nunmehr so ausge
staltet werden können, daß sie die Forderungen an die
Dichtigkeit besser erfüllen. Bislang war dies nicht
oder nur sehr beschränkt möglich. Im allgemeinen mußte
man einen Kompromiß finden, der beide Forderungen eini
germaßen gut erfüllt. Durch die Variation der Parameter
in Umfangsrichtung fällt diese Beschränkung weg. Neben
der Verbesserung der Dichtigkeit und damit der Vergrö
ßerung des volumetrischen Wirkungsgrades läßt sich auch
der Verschleiß verringern und Betriebseigenschaften der
Maschine verbessern, beispielsweise ein gleichmäßigeres
Moment, wenn die Maschine als Motor eingesetzt wird,
oder eine gleichmäßigere Pumpenleistung, wenn die Ma
schine als Pumpe eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung variiert die Exzen
trizität. Hierdurch ergeben sich geringere Kontaktspan
nungen und eine verbesserte Überdeckung. Bei niedrigen
Zähnezahlen ist die Überdeckung, also die Beibehaltung
der Dichtigkeit beim Sprung von einer Dichtungsstelle
auf eine andere, oft ein Problem. Durch eine Variation
der Exzentrizität läßt sich hier eine Verbesserung er
zielen. Es ergibt sich ein verminderter Verschleiß und
damit eine größere Lebensdauer. Durch die verbesserten
Eingriffsverhältnisse läßt sich die Maschine mit oder
bei einem höheren Druck betreiben. Als besonders vor
teilhaft hat sich herausgestellt, daß sich durch die
Variation der Exzentrizität eine Phasenverschiebung von
Drehmomentspitzen im Motorbetrieb bzw. Volumenstrom
spitzen im Pumpenbetrieb erzielen läßt.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Exzentrizität sich in
jeder Periode um einen Betrag A vergrößert und verklei
nert, der im Bereich kleiner oder gleich 5% ihres Mit
telwerts liegt. Die Variation der Exzentrizität ist
also relativ gering. Dennoch lassen sich hiermit die
vorteilhaften Eigenschaften erreichen.
Auch ist von Vorteil, wenn eine durch die variierende
Exzentrizität gebildete Umlaufkurve die gleiche Länge
wie der Umfang eines Kreises mit Radius E besitzt.
Hierdurch ergeben sich günstige Reibungswerte.
Vorteilhafterweise ist die Umlaufkurve stetig differen
zierbar. Sie wird also frei von Knicken gehalten.
Vorteilhafterweise ist ein Verdrängungselement fest und
das andere rotiert und orbitiert demgegenüber. Bei der
Variation der Exzentrizität ist es also vorteilhaft,
wenn die Maschine als Orbit-Maschine ausgebildet ist.
Vorzugsweise folgt die Variation der Exzentrizität ei
ner Sinusfunktion. Eine derartige Variation ist leicht
reproduzierbar. Es ergeben sich harmonische Übergänge
und positive und negative Abweichungen von der Kreis
form der Umlaufkurve. Die Sinusfunktion kann auch pha
senverschoben sein.
Auch ist bevorzugt, daß die Exzentrizität einer Umlauf
kurve mit zum Mittelpunkt hin gekrümmten Abschnitten
folgt, wobei der Krümmungsradius dieser Abschnitte grö
ßer als das Produkt aus Zähnezahl und Exzentrizität
ist. Der Radius ist also sozusagen negativ. Hierbei
läßt sich die Wandergeschwindigkeit des Berührungspunk
tes zwischen den Abrollkreisen von Zahnrad und Zahn
kranz variieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß die
ser Punkt streckenweise die Bewegungsrichtung ändert.
Die Umlaufkurve kann auch durch Geradenabschnitte ge
bildet sein.
Auch ist bevorzugt, daß der Erzeugerkreisradius peri
odisch variiert. Hierbei ergibt sich, insbesondere
dann, wenn gleichzeitig die Radien der Rollkreise vari
iert werden, ein besseres Eingriffsverhältnis von Zahn
rad und Zahnring mit geringerer Kontaktspannung, was
einen höheren Druck bei längerer Lebensdauer zuläßt,
einen gleichmäßigeren Gang erzeugt und zu einem besse
ren Wirkungsgrad führt.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Teilkreisra
dius als Funktion des Erzeugerkreisradius variiert. In
diesem Fall können sich die Radien auch sprunghaft än
dern, so daß gezielt die Abschnitte der jeweiligen Zäh
ne im Hinblick auf ihre Funktion hin dimensioniert wer
den können.
Vorzugsweise sind hierbei Erzeugerkreisradius und Teil
kreisradius abschnittsweise konstant und bilden Zahnab
schnitte, wobei benachbarte Zahnabschnitte eine im Be
rührungspunkt gemeinsame Tangente haben. Es ist also
von außen nicht an einer Kante sichtbar, daß ein Wech
sel im Erzeugerkreisradius oder im Teilkreisradius
stattgefunden hat. Die Zahnoberfläche bleibt weiterhin
"glatt". Auch ein Übergang von einem Erzeugerkreisradi
us zum anderen erzeugt einen sanften Übergang, der das
Laufverhalten der Maschine nicht negativ beeinflußt.
Vielmehr wird das Laufverhalten positiv beeinflußt,
weil jeder Zahnabschnitt auf seine Funktion hin ausge
bildet werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung variieren zusätzlich
die Radien von Rollkreisen für Zahnrad und Zahnring als
Funktion der Zähnezahl periodisch, wobei der Zahnring
über seinen Umfang eine Periode mehr als das Zahnrad
aufweist. Eine derartige Maschine hat eine verbesserte
innere Dichtigkeit. Eine Periode entspricht also einer
Zahnteilung, wobei sich innerhalb einer Zahnteilung
wiederum eigene Funktionsperioden ergeben können.
Vorzugsweise sind die Zähne jeweils unbeweglich in ih
ren jeweiligen Verdrängungselementen angeordnet. Die
Zähne sind also nicht als Rollen oder Zylinder ausge
bildet. Sie sind vielmehr fest.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine
Maschine,
Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung verschiedener
Größen,
Fig. 3 eine Variation der Exzentrizität in einer
Maschine,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3,
Fig. 5 eine Darstellung der Veränderung der Ex
zentrizität,
Fig. 6 und 7 Darstellungen zur Erläuterung von Vortei
len einer in Fig. 3 dargestellten Maschi
ne,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ma
schine mit einer Variation der von der
Zähnezahl abhängigen Funktion und
Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläute
rung des Wechsels von einem Erzeugerkreis
radius zu einem anderen.
Eine hydraulische Maschine 1 weist ein Zahnrad 2 und
einen Zahnring 3 auf. Das Zahnrad 2 weist N Außenzähne
4 auf, im vorliegenden Fall sechs Außenzähne 4. Der
Zahnring 3 weist N + 1 Innenzähne 5 auf, im vorliegen
den Fall sieben. Die Zahl der Innenzähne 5 ist also
immer um eins höher als die Zahl der Außenzähne 4. Das
Zahnrad hat einen Mittelpunkt 6. Der Zahnring 3 hat
einen Mittelpunkt 7. Beide Mittelpunkte 6, 7 sind um
eine Exzentrizität E gegeneinander versetzt. Im Betrieb
rotiert das Zahnrad 2 um seinen Mittelpunkt, während es
um den Mittelpunkt des Zahnrings 3 orbitiert. Wenn der
Zahnring 3 ebenfalls drehbar gelagert ist, können auch
beide Teile rotieren, wobei die Mittelpunkte 6, 7 in
der jeweiligen Position verbleiben.
Die Bewegung von Zahnrad 2 und Zahnring 3 läßt sich
durch einen Rollkreis 8 für das Zahnrad 2 und einen
Rollkreis 9 für den Zahnring 3 darstellen. Hierbei
rollt der Rollkreis 8 dem Rollkreis 9 entgegen dem Uhr
zeigersinn, wobei sich der Rollkreis 8 selbst in Rich
tung des Uhrzeigersinns dreht.
Jeder Außenzahn 4 weist einen Zahnkopf 10 und Zahnflan
ken 11, 12 auf. Benachbarte Außenzähne 4 sind durch
Zahnlücken 13 mit einem Lückenboden 14 getrennt. Ent
sprechendes gilt für die Innenzähne 5. Jeder Innenzahn
5 weist einen Zahnkopf 15 und zwei Zahnflanken 16, 17
auf. Benachbarte Innenzähne 5 sind durch eine Zahnlücke
18 mit einem Zahnlückenboden 19 voneinander getrennt.
Die Zahnköpfe 10 der Außenzähne 4 sind durch eine tro
choidenartige Kurve gebildet, für die anhand von Fig. 2
einzelne Größen erläutert werden sollen. Der Abroll
kreis 8 des Zahnrades 2 und der Abrollkreis 9 des Zahn
ringes 3 berühren sich in einem Punkt P. Der Abroll
kreis 8 hat einen Radius RH. Der Abrollkreis 9 hat ei
nen Radius RK. Der Punkt P befindet sich stets auf ei
ner Geraden 40, die die Mittelpunkte 6 und 7 verbindet.
Auf dieser Geraden 40 wird auf der dem Mittelpunkt 6
abgewandten Seite ausgehend vom Mittelpunkt 7 der Radi
us RC eines Teilkreises oder auch Grundkreises 21 auf
getragen. Der so gefundene Punkt 39 ist Mittelpunkt
eines Erzeugerkreises oder Scharkreises 20. Eine Gerade
S zwischen dem Mittelpunkt des Erzeugerkreises 20 und
dem Punkt P schneidet (und das gilt auch für alle ande
ren Positionen des Erzeugerkreises 20) die Kreislinie
an einem Punkt A, der ein Punkt der Zahnkontur ist. Nun
wird der Abrollkreis 8 festgehalten und der Abrollkreis
9 auf ihm abgerollt. Hierbei orbitiert der Mittelpunkt
7 um den Mittelpunkt 6. Der Punkt P wandert im Uhrzei
gersinn auf dem Abrollkreis 8. Beim Abrollen wandert
auch ein Radialstrahl 41 um den Mittelpunkt 6 und zwar
mit einer um den Faktor N (= Zähnezahl Zahnrad) vermin
derten Geschwindigkeit, d. h. der Winkel VK = α/N, wobei
α der Winkel zwischen einer Verbindungsgeraden vom
Punkt P zum Mittelpunkt 6 und der Geraden 40 ist. Im in
Fig. 2 dargestellten Zustand fallen beide Geraden auf
einander. Der Winkel α wird fortlaufend gezählt, d. h.
er erhöht sich bei jedem vollen Umlauf des Punktes P um
360°. Im vorliegenden Fall beträgt er gerade 360°. Auf
dem Radialstrahl 41 wird ausgehend vom Mittelpunkt 7
die Strecke RC abgetragen und man erhält einen Punkt
43. Man hat nun drei Punkte eines Parallelogramms, näm
lich die Mittelpunkte 6, 7 und den Punkt 43. Der vierte
Punkte 39′ ist der Mittelpunkt des Erzeugerkreises 20.
Bei der Konstruktion einer derartigen Zahnstruktur müs
sen die dargestellten Größen in Umfangsrichtung nicht
konstant gehalten werden. Durch eine Variation der Grö
ßen lassen sich technisch interessante und vorteilhafte
Effekte erzielen. Die Außenzähne 4 und die Innenzähne 5
können vollkommen neue Formen annehmen. Beispielsweise
lassen sich nun die Zahnköpfe 10, 15 im wesentlichen
unabhängig von den Zahnflanken 11, 12 bzw. 16, 17 kon
struieren, so daß die Zahnköpfe 10, 15 im Hinblick auf
eine verbesserte Dichtigkeit, die Zahnflanken 11, 12
bzw. 16, 17 aber im Hinblick auf eine verbesserte Flan
kenpressung hin konstruiert werden können. Hierdurch
wird einerseits erreicht, daß die Maschine mit einem
höheren Druck belastet werden kann, also als Pumpe ei
nen höheren Druck erzeugen bzw. als Motor einem höheren
Druck ausgesetzt werden kann. Trotzdem kann der Ver
schleiß kleingehalten werden. Die Lebensdauer wird er
höht.
Ein erstes Beispiel für eine derartige Variation ist in
den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Der Mittelpunkt 6 des
Abrollkreises 8 des Zahnrades 2 bewegt sich nicht mehr
auf einem Kreis mit Radius E um den Mittelpunkt 7 des
Abrollkreises 9 des Zahnringes 3, sondern auf einer
Umlaufkurve 22, die sich ergibt, wenn dem Kreis mit
Radius E die in Fig. 5 für eine halbe Zahnteilung Z/2
dargestellte Funktion überlagert wird. Diese Funktion
ist eine sich periodisch wiederholende Funktion, bei
spielsweise vom Sinus-Typ mit einer Amplitude A. Diese
Amplitude ist in Fig. 5 übertrieben groß dargestellt.
In Wirklichkeit hat diese Amplitude A einen Wert im Be
reich von höchstens gleich 5% der Exzentrizität E. Es
ergibt sich dabei die Umlaufkurve 22 des Mittelpunkts 6
des Abrollkreises 8 um den Mittelpunkt 7 des Abroll
kreises 9, die in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Umlauf
kurve 22 weist nach außen gekrümmte Abschnitte 23 und
nach innen gekrümmte Abschnitte 24 auf, wobei die nach
innen gekrümmten Abschnitte einen Krümmungsradius RW
besitzen, der größer ist als das N-fache der Exzentri
zität. Die nach innen gekrümmten Abschnitte 24 nähern
sich dabei der Form einer Geraden an. Die Länge der
Umlaufkurve 22 ist gleich der Länge einer Kreislinie,
d. h. der Umfangslänge, eines Kreises mit Radius E. Die
Umlaufkurve 22 ist knickfrei.
Der Effekt, der mit einer derartigen Variation der Ex
zentrizität E erzielt wird, wird anhand der Fig. 6 und
7 erläutert, wobei die Fig. 6 eine herkömmliche Maschi
ne darstellt, bei der die Exzentrizität E in Umlauf
richtung konstant gehalten wird.
Im bekannten Fall erfolgt der Eingriff, d. h. die Berüh
rung zwischen Außenzahn 4 und Innenzahn 5 an den Flan
ken 11 bzw. 17 an einem Punkt RP3 entsprechend dem au
genblicklichen Rollpunkt 0 der beiden Abrollkreise 8,
9. In diesem Rollpunkt 0 schneiden sich Normalen 25,
26, 27, die in existierenden Punkten RP3 und RP2 bzw.
in einem gewünschten Berührungspunkt RP1 errichtet wor
den sind. Man sieht, daß der Berührungspunkt RP1 links
nur ein theoretischer Berührungspunkt ist, während der
Berührungspunkt RP2 auf der rechten Seite real ist und
gebildet werden kann.
Variiert man hingegen die Exzentrizität in Umfangsrich
tung periodisch, läßt sich der Rollpunkt 0 zwischen den
Abrollkreisen 8, 9 bei derselben Bewegung des Zahnrades
2 gegenüber dem Zahnring 3 sehr viel näher an eine Mit
tellinie 28 des Innenzahnes 5 heranführen. Man sieht,
daß nun alle Berührungspunkte RP1, RP2 und RP3 im ge
wünschten Sinn konstruierbar sind. Mit der Variation
der Exzentrizität läßt sich nun eine Überlappung der
Berührungspunkte RP1 und RP2 erreichen, was mit der
bekannten Konstruktion nicht möglich war.
Fig. 8 zeigt eine hydraulische Maschinen, bei denen die
Außenzähne im Zahnring 3 durch Rollen 29 gebildet sind.
Die Innenzähne werden dadurch gebildet, daß bei der im
Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Konstruktion zu
sätzlich der Parameter N variiert wird. Natürlich ist
die Zähnezahl einer derartigen Maschine fest. Sie muß
eine natürliche Zahl sein. Eine Variation läßt sich
aber dennoch durchführen, wenn man sich vor Augen hält,
daß die Zähnezahl N einer der beiden Faktoren zur Er
mittlung der Radien der Abrollkreise 8, 9 von Zahnrad 2
und Zahnring 3 ist. Es gilt nämlich:
RK = E × (N + 1)
RH = E × N.
RH = E × N.
Wenn man nun N mit einer Wellenfunktion überlagert, die
N-Perioden für den Rollkreis 8 des Zahnrades 2 und
N + 1-Perioden für den Abrollkreis 9 des Zahnringes 3
aufweist, ergibt sich eine Zahnform der Außenzähne 4,
wie sie in der Fig. 8 dargestellt ist. Eine derartige
Maschine erlaubt einen sehr dichten Eingriff von Zahn
rad 2 und Zahnring 3, wodurch ein hoher volumetrischer
Wirkungsgrad bei kleiner Reibung erreicht werden kann.
Die Variation der übrigen Größen wurde hier der Deut
lichkeit halber sehr klein gehalten.
Fig. 9 zeigt die Möglichkeit, den Teilkreisradius RC
zusammen mit dem Erzeugerkreisradius RT gemeinsam zu
variieren.
Ein erster Rollkreis 29 mit Radius RR1, der auf einem
ersten Basiskreis 30 mit Radius RB1 abrollt, erzeugt
eine erste Kurve 31 mit den Punkten P1 bis P6 (ent
spricht Punkt 39 in Fig. 2) Diese Punkte P1 bis P6
sind Mittelpunkte von Erzeugerkreisen 32 mit Radius
RT1. Diese Erzeugerkreise 32 (die dem Kreis 20 in Fig.
2 entsprechen) bilden einen ersten Abschnitt 33 des
Zahnprofils. Der Radius RC des zuvor erwähnten Teil
kreises 21 ist um den Faktor (N + 1)/N größer als der
Basiskreis 30.
Ein zweiter Rollkreis 34 mit Radius RR2, der sich vom
Radius des Rollkreis RR1 unterscheiden kann, rollt auf
einem zweiten Basiskreis 35 ab und definiert eine zwei
te Kurve 36 mit Punkten P1′ bis P6′. Diese Punkte auf
der Kurve 36 sind Mittelpunkte von Erzeugerkreisen 37,
die einen Radius RT2 haben. Dieser Radius ist größer
als der Radius RT1 der ersten Erzeugerkreise 32. Mit
der Vergrößerung dieses Radius RT2 wird die Vergröße
rung des Radius RB2 des Basiskreises 35 kompensiert, so
daß am Zahnkopf ein glatter Übergang zwischen dem Be
reich 33, der mit Hilfe der ersten Erzeugerkreise 32
gebildet worden ist und einem Bereich 38, der durch die
zweiten Erzeugerkreise 37 gebildet wird, erzielt werden
kann. Im Berührungspunkt zwischen den beiden Abschnit
ten 33 und 38 haben beide Abschnitte 33, 38 die gleiche
Tangente.
Eine Maschine mit einem so konstruierten Zahnrad 2 läßt
sich am besten dann einsetzen, wenn die Innenzähne 5
des Zahnringes 3 nicht durch Rollen gebildet sind, son
dern entsprechend an die Form der Außenzähne 4 angepaßt
werden können.
Wenn nun die Variation der Zähnezahl zusammen mit der
Variation der Teilkreisradien RC und der Erzeugerkreis
radien RT vorgenommen wird, können Maschinen des Orbit-
Typs und des Gerotor-Typs erzeugt werden, die ausge
zeichnete Eingriffsverhältnisse mit geringen Kontakt
spannungen haben. Hierbei entstehen Maschinen, die
durch höheren Druck belastbar sind und gleichzeitig
eine längere Lebensdauer aufweisen. In vielen Fällen
läßt sich auch ein gleichmäßigerer Gang erzielen. Der
Wirkungsgrad wird vergrößert.
Claims (13)
1. Hydraulische Maschine mit zwei relativ zueinander
drehbewegbaren Verdrängungselementen (2, 3), näm
lich einem Zahnrad (2) und einem Zahnring (3), des
sen Zähnezahl um eins größer als die Zähnezahl (N)
des Zahnrads (2) ist, bei der die Zahnform minde
stens eines Verdrängungselementes (2, 3) zumindest
abschnittsweise durch eine trochoidenartige Kurve
T = f (RC, E, RT) als Funktion eines Teilkreisra
dius RC, eine Exzentrizität E und eines Erzeuger
kreisradius RT definiert ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß von den die Funktion f bestimmenden
Parametern (RC, E, RT) mindestens einer in Umfangs
richtung periodisch mit der Periode einer Zahntei
lung (Z) variiert.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Exzentrizität (E) variiert.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Exzentrizität (E) sich in jeder
Periode um einen Betrag (A) vergrößert und verklei
nert, der im Bereich von 1 bis 5% ihres Mittel
werts liegt.
4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine durch die variierende Exzentri
zität (E) gebildete Umlaufkurve (22) die gleiche
Länge wie der Umfang eines Kreises mit Radius E
besitzt.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die durch die variierende Ex
zentrizität (E) gebildete Umlaufkurve (22) stetig
differenzierbar ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Verdrängungselement (2, 3)
fest ist und das andere (3, 2) demgegenüber rotiert
und orbitiert.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Variation der Exzentrizität
einer Sinusfunktion folgt.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Exzentrizität einer Umlauf
kurve (22) mit zum Mittelpunkt (7) hin gekrümmten
Abschnitten (24) folgt, wobei der Krümmungsradius
(RW) dieser Abschnitte größer als der Produkt aus
Zähnezahl (N) und Exzentrizität ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Radien (RH, RK) von Roll
kreisen (8, 9) für Zahnrad (2) und Zahnring (3) als
Funktion der Zähnezahl (N) periodisch variieren,
wobei der Zahnring (3) über seinen Umfang eine Pe
riode mehr als das Zahnrad (2) aufweist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Erzeugerkreisradius (RT)
periodisch variiert.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilkreisradius (RC) als Funktion des
Erzeugerkreisradius (RT) variiert.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Erzeugerkreisradius (RT) und Teilkreisradius
(RC) abschnittsweise konstant sind und Zahnab
schnitte (33, 38) bilden, wobei benachbarte Zahn
abschnitte (33, 38) eine im Berührungspunkt gemein
same Tangente haben.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 5) jeweils
unbeweglich in ihren jeweiligen Verdrängungselemen
ten (2, 3) angeordnet sind.
Priority Applications (3)
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DE4311168A DE4311168C2 (de) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | Hydraulische Maschine |
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ID=6484799
Family Applications (1)
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DE4311168A Expired - Fee Related DE4311168C2 (de) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | Hydraulische Maschine |
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