DE69009691T2

DE69009691T2 - Joint with hydraulic rotary coupling device, in particular for mobile machines.

Info

Publication number: DE69009691T2
Application number: DE69009691T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Costantini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2010-11-20
Also published as: EP0429413A1; ATE106850T1; IT1236282B; EP0429413B1; IT8940175A1; ES2057518T3; DE69009691D1; IT8940175A0

Abstract

The invention relates to an articulation with rotating hydraulic connection, in particular for mobile work machines. In a very compact structure a hollow internal body (4) and an external body (1) are rotatingly coupled, with their respective cylindrical surfaces (3) and (5) placed in contact. The hydraulic rotating connection is realised by means of the coupling between the annular channels (2) envisaged in the external body (1) and the open ends (6) arranged in the hollow internal body (4). A motor (8), solidly mounted to the hollow internal body (4), activates a shaft (9), which is the drive shaft of an epicyclic reduction gear (16), (20), which latter is coaxial and reciprocally connects the hollow internal body (4) with the external body (1). A clutch (10) is interposed to operate between the shaft (9) and the hollow internal body (4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenk mit einer hydraulischen Drehkupplungsvorrichtung, insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen. In einer äußerst kompakten Struktur sind ein hohler innerer Körper (4) und ein äußerer Körper (1) drehbar verbunden, wobei sie sich jeweils mit ihren zylindrischen Oberflächen (3) und (5) berühren. Die Drehkupplungsvorrichtung besteht aus der Verbindung der geplanten ringförmigen Kanäle (2) in dem äußeren Körper (1) und den offenen Enden (6) in dem hohlen inneren Körper (4). Ein fest an dem hohlen inneren Körper (4) angebrachter Motor (8) bewegt eine Welle (9), die die Antriebswelle des Planetenuntersetzungsgetriebes (16), (20) ist, welches den hohlen inneren Körper (4) koxial mit dem äußeren Körper (1) verbindet. Eine Kupplung (10) ist zwischengeschaltet und wirkt zwischen der Antriebswelle (9) und dem hohlen inneren Körper (4).The invention relates to a joint with a hydraulic rotary coupling device, in particular for mobile work machines. In an extremely compact structure, a hollow inner body (4) and an outer body (1) are rotatably connected, touching each other with their respective cylindrical surfaces (3) and (5). The rotary coupling device consists of the connection of the planned annular channels (2) in the outer body (1) and the open ends (6) in the hollow inner body (4). A motor (8) fixedly attached to the hollow inner body (4) moves a shaft (9) which is the drive shaft of the planetary reduction gear (16), (20) which connects the hollow inner body (4) coaxially to the outer body (1). A clutch (10) is interposed and acts between the drive shaft (9) and the hollow inner body (4).

Die Erfindung betrifft ein Gelenk mit hydraulischer Drehkupplungsvorrichtung, insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen.The invention relates to a joint with a hydraulic rotary coupling device, in particular for mobile work machines.

Dieser Gelenktyp hat die Aufgabe, zwei Teile der Maschine miteinander zu verbinden und eine uneingeschränkte Rotation in zwei Richtungen des einen Teils gegenüber dem anderen Teil zu erlauben. Dies ist der Fall bei einigen Typen von mobilen Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Gelenkarm-Baggern und Kränen, bei denen ein hydraulisch bewegter Gelenkarm auf einer um die vertikale Achse drehbaren Plattform angebracht ist. Nach bekanntem Stand der Technik besteht dieses Gelenk zwischen den beiden Teilen aus einem Lager von beträchtlichem Durchmesser auf dem einen Teil, auf dem sich ein Kronenrad befindet, in das ein Zahnradzahn des anderen Teils eingreift, der von einem festen Untersetzungsgetriebe gedreht wird, das natürlich exzentrisch zur Rotationsachse angebracht ist. Die vollkommen von dem Lager getrennte, aber mit ihm koaxiale Drehkupplung sichert die hydraulische Verbindung der auf den beiden Teilen der Maschine angebrachten Bauteile des Hydraulikkreises.This type of joint has the task of connecting two parts of the machine to interconnect and to allow unrestricted rotation in two directions of one part with respect to the other. This is the case of some types of mobile work machine, such as articulated excavators and cranes, in which a hydraulically moved articulated arm is mounted on a platform rotating about a vertical axis. According to the known state of the art, this joint between the two parts consists of a bearing of considerable diameter on one part, on which there is a crown wheel engaged by a gear tooth on the other part, rotated by a fixed reduction gear mounted eccentrically to the axis of rotation. The rotary coupling, completely separate from the bearing but coaxial with it, ensures the hydraulic connection of the components of the hydraulic circuit mounted on the two parts of the machine.

Nach dem bekannten Stand der Technik ist die oben beschriebene Struktur die Ursache vieler Beeinträchtigungen, darunter der Schwierigkeit des Zusammenbaus und der Anpassung der verschiedenen Teile aneinander: Lager, Untersetzungsgetriebe mit Zahn, Drehkupplung. Dies verursacht beträchtliche Montagezeit und Kosten.According to the known state of the art, the structure described above is the cause of many drawbacks, including the difficulty of assembling and adapting the various parts to one another: bearings, gear reducers with teeth, rotary coupling. This causes considerable assembly time and costs.

Eine weitere negative Eigenschaft betrifft die Masse und das Gewicht der von dem bekannten Stand der Technik erfaßten Lösungen.Another negative feature concerns the mass and the weight of the solutions covered by the known state of the art.

Das Dokument FR-A- 1 553 597 zeigt ein Gelenk mit hydraulischer Drehkupplung, insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen, welches besteht aus:The document FR-A- 1 553 597 shows a joint with hydraulic rotary coupling, in particular for mobile machines, which consists of:

- einem äußeren Körper mit innerer, zylindrischer Oberfläche;- an outer body with an inner, cylindrical surface;

- einem hohlen inneren Körper mit einer äußeren zylindrischen Oberfläche, koxial und drehbar gehalten und mit besagtem äußeren Körper verbunden und an dessen Oberfläche sich die offenen Enden von verschiedenen Hydraulikleitungen befinden; an besagtem hohlen, inneren Körper ist ein Hydraulikmotor zur Erzeugung der Rotationsbewegung gegenüber besagtem äußeren Körper befestigt.- a hollow inner body with an external cylindrical surface, held coaxially and rotatably and connected to said outer body and on the surface of which are located the open ends of various hydraulic lines; to said hollow inner body a hydraulic motor is attached for generating the rotational movement relative to said outer body.

Die vorliegende Erfindung, wie in Anspruch 1 beschrieben, versucht die Vermeidung der Beeinträchtigungen und Mängel des bekannten Stands der Technik mit einen Gelenk mit hydraulischer Drehkupplung, das die wesentlichen Gelenk- Komponenten in einer einzigen, kompakten Vorrichtung zusammenfaßt.The present invention, as described in claim 1, attempts to avoid the drawbacks and deficiencies of the known prior art with a joint with a hydraulic rotary coupling that combines the essential joint components in a single, compact device.

Weitere Eigenschaften und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführung der Erfindung, die hier in den beigefügten Abbildungen in Form eines nicht-einschränkenden Beispiels illustriert ist, worin:Further features and advantages will become apparent from the following detailed description of a preferred but not exclusive embodiment of the invention, which is illustrated in the accompanying drawings in the form of a non-limiting example, wherein:

- Abbildung 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Achsebene;- Figure 1 shows a schematic longitudinal section through an axial plane;

- Abbildung 2 schematisch die Ausführung von Abbildung 1; und- Figure 2 shows schematically the implementation of Figure 1; and

- Abbildung 3 schematisch eine zweite Ausführung zeigt.- Figure 3 shows schematically a second embodiment.

Mit Bezug auf die Illustrationen zeigt Abbildung 1 den äußeren Körper eines Gelenks mit hydraulischer Drehkupplung, der fest auf einem der beiden durch das Gelenk miteinander zu verbindenden Teile angebracht werden kann: Zum Beispiel, im Falle einer mobilen Arbeitsmaschine, dem Radrahmen. Zu diesem Zweck weist der äußere Körper (1) am oberen Teil einen Flansch (23) mit durchgehenden Bohrungen (24) zur Verbolzung auf. Der äußere Körper (1) weist unterhalb des Flansches (23) eine innere, zylindrische Oberfläche (3) auf, die ringförmige, mit den äußeren Leitungen (30) verbundene Kanälen (2) aufweist. Ein hohler, innerer Körper (4) ist koaxial und drehbar in dem äußeren Körper (1) gehalten und mit ihm verbunden und weist eine äußere, zylindrische Oberfläche (5) auf, die derart geformt und angebracht ist, daß sie die innere zylindrische Oberfläche berührt. Die offenen Enden (6) der fest in dem hohlen inneren Körper geplanten Hydraulikkanäle (7) sind in Übereinstimmung mit der äußeren zylindrischen Oberfläche (5) angebracht. Jeder Hydraulikkanal (7) hat ein offenes Ende (6), das derart angebracht ist, daß es auf einen der ringförmigen, in den äußeren Körper (1) gebohrten Kanäle (2) trifft. Die Rotationsdichtigkeit zwischen den ringförmigen Kanälen (2) und den offenen Enden (6) wird im Umfang durch die Dichtungen (25) gewährleistet. Der hohle innere Körper (4) wird mit den beiden Lagern (26) und (27) in dem äußeren Körper (1) gelagert. Ein Hydraulikmotor (8) ist an dem hohlen inneren Körper (4) angebracht, der eine asymmetrische Form aufweist und an seinem oberen Teil einen Flansch (28) für seinen Anschluß an den oberen Teil der Maschine hat. Der Hydraulikmotor (8), der sich in der inneren Höhlung des hohlen inneren Körpers (4) befindet, treibt die Welle (9) an, die sich mit den zylindrischen Oberflächen (3) und (5) koaxial befindet und durch eine hydraulisch betriebene Kupplung (10) mit dem hohlen inneren Körper (4) besetzt ist. Die Kupplung (10) ist eine Scheibenkupplung und wird von koaxialen Federn (11), in der besetzten Stellung gehalten; diese Federn (11) wirken auf einen Scheibenkranz (12) mit Gegenwirkung bezüglich der von einer Vorrichtung in den ringförmigen Kanal (13) eingeleiteten, unter inneren Überdruck gesetzten Flüssigkeit; der ringförmige Kolben (14) der Vorrichtung ist koaxial verschiebbar in einer koaxial in den hohlen inneren Körper (4) gebohrten zylindrischen Kammer (15) eingeschlossen. Die Welle (9) ist die Antriebswelle eines Planetenuntersetzungsgetriebes, das mit (19) bezeichnet ist und das den hohlen inneren Körper (4) und den äußeren Körper (1) miteinander verbindet. Insbesondere weist das Planetenuntersetzungsgetriebe (16) einen Satellitenträger (17) auf, der mit dem hohlen inneren Körper (4) und einem innen verzahnten Kronenrad (18) befestigt ist, in das die Satelliten (19) eingreifen, die am äußeren Körper (1) befestigt sind und koaxial zur Rotationsachse der Welle (9) angeordnet sind. Die Kupplung (10) wird von Federn (11) in der eingekuppelten Stellung gehalten. Die Auskupplung erfolgt dadurch, daß die unter einem inneren Überdruck stehende Flüssigkeit in eine Kammer (13) eingeleitet wird, wenn die Rotationssteuerung zur Erzeugung von Rotation des hohlen inneren Körpers (4) gegenüber dem äußeren Körper (1) betätigt wird. Dabei dreht die Welle (9) frei gegenüber dem hohlen inneren Körper (4) und dies erzeugt die Rotation des letzteren gegenüber dem äußeren Körper (1) gemäß dem Untersetzungsverhältnis des Planetenuntersetzungsgetriebes (16).With reference to the illustrations, figure 1 shows the external body of a joint with hydraulic rotary coupling, which can be firmly mounted on one of the two parts to be connected by the joint: for example, in the case of a mobile work machine, the wheel frame. For this purpose, the external body (1) has a flange (23) with through holes (24) for bolting at the upper part. The external body (1) has, below the flange (23), an internal cylindrical surface (3) which has annular channels (2) connected to the external conduits (30). A hollow internal body (4) is coaxially and rotatably held in and connected to the external body (1) and has an external cylindrical surface (5) shaped and mounted so as to contact the internal cylindrical surface. The open ends (6) of the hydraulic channels (7) firmly provided in the hollow internal body are mounted in correspondence with the external cylindrical surface (5). Each Hydraulic channel (7) has an open end (6) which is arranged to meet one of the annular channels (2) bored in the outer body (1). The rotational tightness between the annular channels (2) and the open ends (6) is ensured circumferentially by the seals (25). The hollow inner body (4) is supported by the two bearings (26) and (27) in the outer body (1). A hydraulic motor (8) is mounted on the hollow inner body (4), which has an asymmetrical shape and has a flange (28) on its upper part for its connection to the upper part of the machine. The hydraulic motor (8), which is located in the inner cavity of the hollow inner body (4), drives the shaft (9) which is coaxial with the cylindrical surfaces (3) and (5) and is engaged with the hollow inner body (4) by a hydraulically operated coupling (10). The clutch (10) is a disc clutch and is held in the engaged position by coaxial springs (11); these springs (11) act on a disc ring (12) with a counteraction with respect to the liquid introduced into the annular channel (13) by a device and placed under internal overpressure; the annular piston (14) of the device is coaxially displaceable in a cylindrical chamber (15) drilled coaxially in the hollow inner body (4). included. The shaft (9) is the drive shaft of a planetary reduction gear, designated (19), which connects the hollow inner body (4) and the outer body (1). In particular, the planetary reduction gear (16) comprises a satellite carrier (17) fixed to the hollow inner body (4) and to an internally toothed crown wheel (18) engaged by the satellites (19) fixed to the outer body (1) and arranged coaxially with the axis of rotation of the shaft (9). The clutch (10) is held in the engaged position by springs (11). Disengagement is achieved by introducing the fluid under internal overpressure into a chamber (13) when the rotation control is actuated to produce rotation of the hollow inner body (4) relative to the outer body (1). The shaft (9) rotates freely relative to the hollow inner body (4) and this produces the rotation of the latter relative to the outer body (1) according to the reduction ratio of the planetary reduction gear (16).

Das Aggregat ist äußerst kompakt und prinzipiell unbegrenzt in der Leistungsübertragung und der Anzahl der hydraulischen Drehkupplungen zwischen den beiden zu verbindenden Teilen des Gelenkes.The unit is extremely compact and in principle unlimited in terms of power transmission and the number of hydraulic rotary couplings between the two parts of the joint to be connected.

In einer zweiten, auf der Abbildung 3 illustrierten Ausführung wird anstelle des Planetenuntersetzungsgetriebes (16), das ein oder mehrere Stadien aufweisen kann, ein normaleres Untersetzungsgetriebe (20) verwendet, wobei das Chassis (21) fest mit dem hohlen inneren Körper verbunden ist, während die Leitungswelle (22) am äußeren Körper (1) angebracht und mit der Antriebswelle (9) ausgerichtet ist. Beide illustrierte Ausführungen sind durch äußerste Kompaktheit gekennzeichnet und erlauben einfachen und rationellen Zusammenbau und Zerlegung.In a second embodiment, illustrated in Figure 3, instead of the planetary reduction gear (16), which may have one or more stages, a more standard reduction gear (20) is used, the chassis (21) being integral with the hollow inner body, while the drive shaft (22) is mounted on the outer body (1) and aligned with the drive shaft (9). Both embodiments illustrated are characterized by extreme compactness and allow simple and rational assembly and disassembly.

Claims

1. Joint with hydraulic rotary coupling device, particularly for mobile work machines, consisting of:

- an outer body (1) conforming to its own internal cylindrical surfaces (3), annular channels (2) and said connections;

- a hollow inner body (4) coaxially and rotatably supported and connected to said outer body (1), and having an outer cylindrical surface (5) at the open ends (6) of which various hydraulic conduits (7) are attached, and the open ends (6) face said annular channel (2); said hollow inner body (4) having a hydraulic motor (8) attached to it for generating the rotary movement with respect to said outer body (1);

- motor transmission equipped with a drive shaft (9) directly set in motion by said hydraulic motor (8) mounted coaxially to the cylindrical surfaces (3) and (5); a reduction gear (16) connecting the outer body (1) to the hollow inner body (4) and to said drive shaft (9);

characterized in that said hydraulic motor (8) is located in an internal recess of the hollow inner body (4), said drive shaft (9) acts on said hollow inner body (4), and which is held in the predetermined position by a clutch (10) which is hydraulically detachable and plate-shaped and which is held in the position concerned by a system of coaxial branches (11) which act with antagonistic action on a plate ring (12) with respect to the liquid injected in the annular channel (13) of a hydraulic lifting device; the annular pistons (14) of the lifting device are coaxially slidable and fixed in a cylindrical chamber (15) which is drilled coaxially in the hollow inner body (4) and is fixed to the plate belt (12).

2. Joint according to claim 1), characterized in that said reduction gear (16) is an epicyclic reduction gear in which the drive shaft (9) is integral with the motor shaft; the satellite carrier (17) is integral with the hollow inner body (4) and the internally fixed crown wheel (18) with which the satellites (18) correspond and which is integral with the outer body (1).

3. Joint according to claim 1), characterized in that said reduction gear is a reduction gear (20) with at least two stages, and in which the chassis (21) is firmly connected to the inner hollow body (4) and the drive shaft (22) is fixed to the outer body (1) coaxially to the drive shaft (9).