DE19833678C2

DE19833678C2 - Gerotor motor with a plane mirror control

Info

Publication number: DE19833678C2
Application number: DE1998133678
Authority: DE
Inventors: Helmut Bauers; Roland Maschke
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: White Hydraulics Inc
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: DE19833678A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gerotormotor mit einer Planspiegelsteuerung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gerotor motor a plane mirror control according to the generic term of claim 1.

Solche Gerotormotore werden in allen mobilen und statio nären Hydraulikanlagen eingesetzt, insbesondere immer dort, wo hohe Antriebsmomente und kleine Drehzahlen be nötigt werden.Such gerotor motors are used in all mobile and statio used hydraulic systems, especially always where high drive torques and low speeds are be compelled.

Gerotormotore mit einer Planspiegelsteuerung sind in verschiedener Ausführung bekannt.Gerotor motors with a plane mirror control are in different versions known.

So beschreibt die US 4 881 880 beispielsweise einen Gerotormotor mit einer Planspiegelsteuerung, der ein Ge häuse mit einer Abtriebswelle und eine angeflanschte Verdrängereinheit besitzt, die aus einem innenverzahnten Stator mit acht Zähnen und einem außenverzahnten, einen Zahn weniger aufweisenden Rotor besteht. Damit bilden sich in der Verdrängereinheit sieben Verdrängerkammern aus. Die Abtriebswelle und der Rotor sind über eine Kar danwelle drehfest verbunden. Zwischen dem Gehäuse und der Verdrängereinheit ist eine Steuereinheit in Plan spiegelbauart angeordnet, die aus einer drehbaren Steuerplatte und aus einem feststehenden Steuerventil besteht. Dabei liegt das feststehende Steuerventil am Gehäuse an und besitzt sechzehn Steuerkanäle, während die drehbare Steuerplatte an der Verdrängereinheit an liegt und sieben Steuerkanäle aufweist. Die drehbare Steuerplatte ist mit der Abtriebswelle und damit über die Kardanwelle mit dem Rotor drehfest verbunden.For example, US 4,881,880 describes one Gerotor motor with a plane mirror control, which is a Ge housing with an output shaft and a flanged Has displacement unit, which consists of an internally toothed Stator with eight teeth and an external tooth, one There is less toothed rotor. Form with it seven displacement chambers in the displacement unit out. The output shaft and the rotor are over a Kar danwelle non-rotatably connected. Between the housing and the displacement unit is a control unit in plan mirror design arranged from a rotatable Control plate and from a fixed control valve consists. The fixed control valve is on Housing and has sixteen control channels while the rotatable control plate on the displacement unit lies and has seven control channels. The rotatable Control plate is with the output shaft and thus over the propeller shaft is rotatably connected to the rotor.

Gerotormotore dieser Art weisen im Bereich der Steuer einheit bemerkenswerte volumentrische Verluste nach in nen auf. Das wirkt sich stark auf den Wirkungsgrad des. Gerotormotors aus.Gerotormotors of this type are in the field of tax unit remarkable volumetric losses after in open. This affects the efficiency of the. Gerotor motor.

Es besteht daher die Aufgabe, die Anzahl der Dichtebenen im Steuerventil der gattungsgemäßen Gerotormotore zu verringern. There is therefore the task of determining the number of sealing levels in the control valve of the generic gerotor motors reduce.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved.

Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den An sprüchen 2 bis 5.Appropriate configurations result from the An sayings 2 to 5.

Mit der Erfindung wird der volumetrische Wirkungsgrad insbesondere der Gerotormotore, bei dem das Steuerventil zwischen dem Gehäuse und der Verdrängereinheit liegt, erheblich verbessert und die Fertigungskosten gesenkt. Weitere Fertigungskosten werden eingespart, wenn die axialen Durchbrüche im Gehäuse eingebracht sind, dann kann die Zwischenplatte als gesondertes Teil entfallen.With the invention, the volumetric efficiency especially the gerotor motors, in which the control valve lies between the housing and the displacement unit, significantly improved and manufacturing costs reduced. Further manufacturing costs are saved if the axial openings are introduced in the housing, then the intermediate plate can be omitted as a separate part.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert werden.The invention is based on an Ausfüh tion example are explained in more detail.

Dazu zeigenShow this

Fig. 1: einen Gerotormotor im Schnitt, Fig. 1 shows a gerotor motor in section,

Fig. 2: den Gerotormotor im Schnitt entlang der Linie B-B aus der Fig. 1, Figure 2:.. The gerotor motor in section along the line BB of Fig 1,

Fig. 3: den Gerotormotor im Schnitt entlang der Linie C-C aus der Fig. 1, . FIG. 3 shows the gerotor motor in section along the line CC of Fig 1,

Fig. 4: eine Zwischenplatte in einer Ansicht, Fig. 4: an intermediate plate in a view

Fig. 5: eine Steuerplatte in einer Ansicht, Fig. 5 is a control plate in a view

Fig. 6: die Steuerplatte in einer anderen Ansicht, Fig. 6: the control plate in a different view,

Fig. 7: die Steuerplatte im Schnitt, FIG. 7 shows the control panel in section,

Fig. 8: den Gerotormotor in der Neutral stellung der Verdrängereinheit und Fig. 8: the gerotor motor in the neutral position of the displacement unit and

Fig. 9: den Gerotormotor in einer Arbeitsstellung der Verdrängereinheit. Fig. 9: the gerotor motor in a working position of the displacer unit.

Gemäß der Fig. 1 besteht der Gerotormotor aus einem Ge häuse 1 mit einer inneren, einerseits aus dem Gehäuse 1 herausragenden und hohl ausgebildeten Abtriebswelle 2 und einer andererseits angeflanschten und mit einem Dec kel 3 verschraubten Verdrängereinheit 4. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Verdrängereinheit 4 ist eine festste hende Zwischenplatte 5 und eine drehbare Steuerplatte 6 eingespannt. Dazu ist die Zwischenplatte 5 zum Gehäuse 1 benachbart angeordnet und mit dem Gehäuse 1 starr ver schraubt. Die Steuerplatte 6 ist zur Verdrängereinheit 4 benachbart angeordnet und über eine Kupplung 7 mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Die Steuerplatte 6 und die Zwischenplatte 5 bilden zusammen das Steuerventil des Gerotormotors.According to FIG. 1, the gerotor motor made of a Ge housing 1 with an internal, partly out of the housing 1 and hollow output shaft 2 and a flanged on the other hand and with an angle Dec 3 screwed displacer unit 4. Between the housing 1 and the displacement unit 4 , a stationary intermediate plate 5 and a rotatable control plate 6 are clamped. For this purpose, the intermediate plate 5 is arranged adjacent to the housing 1 and screwed rigidly to the housing 1 ver. The control plate 6 is arranged adjacent to the displacement unit 4 and connected to the output shaft 2 via a coupling 7 . The control plate 6 and the intermediate plate 5 together form the control valve of the gerotor motor.

Die Verdrängereinheit 4 setzt sich aus einem feststehen den und mit dem Gehäuse 1 verspannten Ringstück 8 mit sieben Innenzähnen und einem, mit dem Ringstück 8 käm menden, sechs Außenzähne aufweisenden Läuferzahnrad 9 zusammen. Die Innenzähne des Ringstückes 8 werden dabei durch lose eingesetzte Rollen 10 gebildet. Das Läufer zahnrad 9 ist drehend und wegen der gegenüber dem Ring stück 8 geringeren Zähnezahl auch um seine Achse pendelnd ausgeführt. Dadurch bilden sich zwischen dem feststehenden Ringstück 8 und dem drehbaren Läuferzahn rad 9 sieben volumenveränderliche Kammern 11 aus. Über eine Kardanwelle 12 ist das Läuferzahnrad 9 der Verdrän gereinheit 4 und die Abtriebswelle 2 mit der Steuerplat te 6 des Steuerventils drehfest miteinander verbunden. Dazu besitzen das Läuferzahnrad 9 und die Abtriebswelle 2 jeweils eine Innenverzahnung und die Kardanwelle 12 beidseitig je eine ballige Außenverzahnung.The displacement unit 4 is composed of a fixed and braced with the housing 1 ring piece 8 with seven internal teeth and a, with the ring piece 8 combing, six external teeth having rotor gear 9 together. The inner teeth of the ring piece 8 are formed by loosely inserted rollers 10 . The rotor gear 9 is rotating and, due to the 8 pieces smaller number of teeth compared to the ring also designed to swing about its axis. This forms between the fixed ring piece 8 and the rotatable rotor toothed wheel 9 seven volume-variable chambers 11 . Via a propeller shaft 12 , the rotor gear 9 of the displacement unit 4 and the output shaft 2 are rotatably connected to one another with the control plate 6 of the control valve. For this purpose, the rotor gear 9 and the output shaft 2 each have an internal toothing and the propeller shaft 12 each have a spherical external toothing on both sides.

Nur symbolisch dargestellt sind ein Einlaßanschluß 13 und ein Auslaßanschluß 14, die sich im Gehäuse 1 befin den. Beide Anschlüsse 13 und 14 münden je in einen Ringkanal 15 und 16, die jeder über sieben radiale Kanäle und sieben axiale Kanäle 17 Verbindung zur Zwischenplat te 5 haben. Die sieben zum Ringkanal 15 und die sieben zum Ringkanal 16 gehörenden axialen Kanäle 17 sind wech selweise, in gleicher Teilung und auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet. In gleicher Anordnung und in maß licher Abstimmung zu den axialen Kanälen 17 besitzt die Zwischenplatte 5 vierzehn axiale Durchbrüche 18, die im Querschnitt vorzugsweise rechteckig und davon wiederum vorzugsweise quadratisch ausgebildet sind.An inlet connection 13 and an outlet connection 14 , which are located in the housing 1 , are shown only symbolically. Both connections 13 and 14 each open into an annular channel 15 and 16 , each of which has a connection to the intermediate plate 5 via seven radial channels and seven axial channels 17 . The seven to the annular channel 15 and the seven belonging to the annular channel 16 axial channels 17 are alternately arranged in the same division and on a common pitch circle. In the same arrangement and in dimensionally coordinated with the axial channels 17 , the intermediate plate 5 has fourteen axial openings 18 , which are preferably rectangular in cross section and in turn preferably square.

Die Steuerplatte 6 besitzt gemäß den Fig. 4 bis 6 sechs gleichmäßig verteilt angeordnete axiale Steuerkanäle 19. Jeder Steuerkanal 19 wird aus einem gehäuseseitig einge brachten axialen Kanal 20 und einen verdrängerseitig eingebrachten axialen Kanal 21 gebildet. Beide axialen Kanäle 20 und 21 besitzen eine begrenzte Tiefe. Der ge häuseseitige Kanal 20 befindet sich auf dem gleichen Teilkreis wie die axialen Steuerkanäle 18 in der Zwi schenplatte 5 und der verdrängerseitige Kanal 21 ist auf einem geringeren Teilkreis angeordnet. Die Tiefe und die unterschiedlichen Teilkreise sind so gewählt, daß sich beide axialen Kanäle 20 und 21 überschneiden und sich seitlich verbinden.The control panel 6 has as shown in FIGS. 4 to 6 six evenly arranged axial control channels 19. Each control channel 19 is formed from a housing side introduced axial channel 20 and an axial channel 21 introduced displacer. Both axial channels 20 and 21 have a limited depth. The ge-side channel 20 is on the same pitch circle as the axial control channels 18 in the inter mediate plate 5 and the displacer-side channel 21 is arranged on a smaller pitch circle. The depth and the different pitch circles are chosen so that both axial channels 20 and 21 overlap and connect laterally.

Der axiale Kanal 20 auf der Gehäuseseite der Steuerplat te 6 besitzt vom Grundsatz einen trapezförmigen Quer schnitt, bei dem die beiden parallelen Grundlinien um den Mittelpunkt der Steuerplatte 6 gekrümmt sind und die beiden nichtparallelen Schenkel auf den Mittelpunkt der Steuerplatte 6 gerichtet sind. Die Querschnittsabmessun gen des trapezförmigen Kanals 20 sind in der Art auf die Größe der Fläche zwischen zwei axialen Durchbrüchen in der Zwischenplatte 5 abgestimmt, daß sich jeweils zwi schen zwei benachbarten axialen Durchbrüchen 18 der Zwi schenplatte 5 und einem räumlich dazwischenliegenden axialen Kanal 20 eine Steuerkante 22 für den Linkslauf und eine Steuerkante 23 für den Rechtslauf ergeben.The axial channel 20 on the housing side of the Steuerplat te 6 has in principle a trapezoidal cross section, in which the two parallel baselines are curved around the center of the control plate 6 and the two non-parallel legs are directed to the center of the control plate 6 . The cross-sectional dimensions of the trapezoidal channel 20 are matched to the size of the area between two axial openings in the intermediate plate 5 in such a way that between two adjacent axial openings 18 of the intermediate plate 5 and a spatially intermediate axial channel 20 a control edge 22nd for counterclockwise rotation and a control edge 23 for clockwise rotation.

Der axiale Kanal 21 auf der Verdrängerseite der Steuer platte 6 besitzt im Querschnitt die grundsätzliche Form eines Kreissegmentes, bei dem die Sehne des Kreissegmen tes um den Mittelpunkt der Steuerplatte 6 gekrümmt ist und die Sehne sich auf der Außenseite des Kreissegmentes befindet. Dabei ist wegen der gewollten Überlappung der beiden axialen Kanäle 20 und 21 der Abstand der Kreis segmentsehne vom Mittelpunkt der Steuerplatte 6 um einen geringen Betrag größer als der Abstand der innenliegen den Trapezlinie im axialen Kanal 20 der Zwischenplatte 5. Die Länge der Kreissegmentsehne des axialen Kanals 21 übersteigt die Breite des axialen Kanals 21, wodurch der axiale Kanal 21 in die Bereiche der beiden benachbarten Kammern 11 der Verdrängereinheit eingreift.The axial channel 21 on the displacer side of the control plate 6 has the basic shape of a circular segment in cross section, in which the chord of the Kreissegmen tes is curved around the center of the control plate 6 and the chord is located on the outside of the circular segment. Because of the deliberate overlap of the two axial channels 20 and 21, the distance of the circular segment chord from the center of the control plate 6 is larger by a small amount than the distance of the trapezoidal line inside the axial channel 20 of the intermediate plate 5 . The length of the circular segment chord of the axial channel 21 exceeds the width of the axial channel 21 , as a result of which the axial channel 21 engages in the regions of the two adjacent chambers 11 of the displacement unit.

Jedem Kreissegment des axialen Kanals 21 ist eine Nut 24 mit einer vorbestimmten Länge zugeordnet, die sich auf der zum Mittelpunkt der Steuerplatte 6 gerichteten Seite befindet. Diese Nut 24 ist sichel- oder bummerangförmig ausgebildet und umhüllt das Kreissegment auf seiner In nenseite und besitzt eine begrenzte Länge. Somit verbin det die Nut 24 nur in einer bestimmten Drehstellung des Steuerventiles zwei benachbarte Kammern 11 kurzzeitig miteinander. Each circular segment of the axial channel 21 is assigned a groove 24 with a predetermined length, which is located on the side facing the center of the control plate 6 . This groove 24 is crescent-shaped or boomer-shaped and envelops the circular segment on its inside and has a limited length. Thus, the groove 24 only connects two adjacent chambers 11 to one another briefly in a certain rotational position of the control valve.

Die Funktion eines Gerotormotors ist bekannt.The function of a gerotor motor is known.

Nach dem Schalten eines Wegeventiles in eine gewünschte, die Drehrichtung des Gerotormotors bestimmende Position gelangt Drucköl zum Beispiel zum Einlaßanschluß 13 und von dort über den Ringkanal 15 und über jeden zweiten axialen Kanal 17 im Gehäuse 1 zur Zwischenplatte 5 und zur Steuerplatte 6 des Steuerventils. Durch die Stellung der Zwischenplatte 5 und der Steuerplatte 6 zueinander sind die Steuerkanten 22 bzw. 23 geschlossen oder geöff net, sodaß über diese Steuerkanten 22 oder 23, über die axialen Kanäle 20 und über die axialen Kanäle 21 Drucköl in drei benachbarte Kammern 11 der Verdrängereinheit 4 eindringt.After switching a directional valve to a desired position determining the direction of rotation of the gerotor motor, pressure oil reaches, for example, the inlet connection 13 and from there via the ring channel 15 and via every second axial channel 17 in the housing 1 to the intermediate plate 5 and the control plate 6 of the control valve. By the position of the intermediate plate 5 and the control plate 6 to each other, the control edges 22 and 23 are closed or geöff net, so that these control edges 22 or 23 , the axial channels 20 and the axial channels 21 pressure oil in three adjacent chambers 11 of the displacement unit 4 penetrates.

Das Läuferzahnrad 9 gelangt unter Druck und setzt sich in eine umlaufende Drehbewegung und treibt über die Kar danwelle 12 die Abtriebswelle 2 und gleichzeitig die Steuerplatte 6 an. Mit der Drehbewegung wird das in den drei gegenüberliegenden Kammern 11 befindliche Öl ver drängt und gelangt in umgekehrter Richtung über die be treffenden axialen Kanäle 21 und 22 in der Steuerplatte 6 und über die sieben betreffenden axialen Durchbrüche 18 in der Zwischenplatte 5 in die sieben betreffenden axialen Kanäle 17 im Gehäuse 1 zum Auslaßanschluß 14. Durch eine der Nuten 24 wird die Kammer 11, deren Volu menänderung sich gegen Null verkleinert, für eine kurze Zeit mit der in Drehrichtung nachfolgenden Kammer 11 verbunden, um ein Einschließen und Quetschen eines Re stes von Drucköl zu verhindern. Auf Grund der begrenzten Länge der Nuten 24 und der jeweiligen Stellung des Läu ferzahnrades 9 bleiben die restliche Nuten 24 außer Funktion.The rotor gear 9 comes under pressure and sets in a revolving rotary motion and drives the output shaft 2 and at the same time the control plate 6 via the cardan shaft 12 . With the rotary movement, the oil in the three opposite chambers 11 is displacing ver and passes in the opposite direction via the axial channels 21 and 22 in the control plate 6 and the seven axial openings 18 in question in the intermediate plate 5 into the seven axial ones concerned Channels 17 in the housing 1 to the outlet port 14 . Through one of the grooves 24 , the chamber 11 , the volume change of which is reduced to zero, is connected for a short time to the chamber 11 following in the direction of rotation in order to prevent the inclusion and squeezing of a re stes of pressure oil. Due to the limited length of the grooves 24 and the respective position of the Läu ferzahnrades 9 , the remaining grooves 24 remain inoperative.

Durch Umschalten des Wegeventiles ändert sich die Dreh richtung des Gerotormotors.Switching the directional valve changes the rotation direction of the gerotor motor.

Claims

1. The gerotor motor with a plane mirror control, consisting of a housing ( 1 ) with an output shaft ( 2 ) and a flanged displacement unit ( 4 ) with a fixed ring piece ( 8 ) and a rotatable rotor gear ( 9 ), the rotor gear ( 9 ) is mechanically connected to the output shaft ( 2 ) and with a control valve, the chambers ( 11 ) of the displacement unit ( 4 ) are hydraulically connected to the inlet or outlet port ( 13 , 14 ) via the control valve and the control valve from a fixed position , On the housing ( 1 ) arranged control part and a rotatable, adjacent to the displacement ger unit arranged control plate ( 6 ), which are clamped between the housing ( 1 ) and the displacement unit ( 4 ) and the control edges ( 22 , 23 ) forming and In the same division arranged openings ( 18 ) and control channels ( 19 ), characterized in that

- The control part has an intermediate plate ( 5 ) with the double th number of axial openings ( 18 ) as the displacement unit ( 4 ) has chambers ( 11 ) and
- The rotatable control plate ( 6 ) has an axial control channel ( 19 ) less than the displacement unit ( 4 ) Kam mern ( 11 ) and
- Each control channel ( 19 ) from a with the axial openings ( 18 ) of the intermediate plate ( 5 ) communicating axial channel ( 20 ) with a limited length and from one with the chambers ( 11 ) of the displacement unit ( 4 ) communicate the axial channel ( 21 ) with limited length, both of which are arranged overlapping on their own pitch circle diameter and have a different cross-sectional shape.

2. Gerotor motor according to claim 1, characterized in that

- The pitch circle diameter for the axia len channels ( 20 ) of the rotatable control plate ( 6 ) is designed larger and
- Each housing-side axial channel ( 20 ) in cross section has the shape of a trapezoid, the parallel base lines of which are curved around the center of the control plate ( 6 ) and whose two non-parallel legs are directed towards the center of the control plate ( 6 ), the two Legs in cooperation with the axial openings ( 18 ) of the intermediate plate ( 5 ) on both sides control edges ( 22 , 23 ) form and
- Each displacer-side axial channel ( 21 ) in cross-section has the shape of a circle segment, the chord of which is curved around the center of the control plate ( 6 ), forms the outside of the circle segment and projects beyond the width of the housing-side axial channel ( 20 ) and so that it engages in the area of the chambers ( 11 ) of the displacement unit ( 4 ).

3. Gerotor motor according to claim 2, characterized in that each circle segment of the displacer-side axial channel ( 21 ) on the inside is assigned a groove ( 24 ) with a limited length, which envelops the circle segment and thus two adjacent in a certain position of the control valve Chambers ( 11 ) of the displacement unit ( 4 ) briefly connects together.

4. Gerotor motor according to claim 1, characterized in that the cross section of the axial openings ( 18 ) in the intermediate plate ( 5 ) is designed square.