DE3249829C2

DE3249829C2 - Parallel and internal axis rotary piston engine

Info

Publication number: DE3249829C2
Application number: DE19823249829
Authority: DE
Inventors: Svend Erik Thomsen; Hans Christian Petersen; Hans Lumbye Nordborg Dk Hansen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1990-01-18
Anticipated expiration: 2002-11-25

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a parallel and internal axis rotary piston machine according to the generic term of claim 1.

Bei einer bekannten Kreiskolbenmaschine dieser Art (DE-OS 22 40 632) sind die Zähne des innenverzahnten Zahnrades durch fünf zylindrische Rollen gebildet, während das außenverzahnte Zahnrad vier Zähne und eine trochoidenförmige Umfangsfläche aufweist. Diese Umfangsfläche ist ringsum für die Abdichtung der Verdrängerkammern wirksam, weil alle Abschnitte nach einander mit den Zähnen des innenverzahnten Zahnrades in Berührung kommen. Dagegen besitzt das innenver zahnte Zahnrad zwischen den einwärts gerichteten Flächen der Rollen größere Abschnitte, die unwirksam sind, also mit dem anderen Zahnrad nicht in Berührung kommen. Das außenverzahnte Zahnrad weist jeweils im Bereich zwischen den Zähnen Mündungen von Kanälen auf, die zu je einer um 90° versetzten Steueröffnung an der Stirnseite des Zahnrades führen. Diese vier Steueröffnungen des ersten Satzes liegen auf einem Kreis um die Achse des außenverzahnten Zahnrades. Der zweite Satz der Steueröffnungen umfaßt eine zu flußseitige zentrische Bohrung und fünf auf einem hierzu konzentrischen Kreis angeordnete abflußseitige Steueröffnungen. Die Hilfskanäle sind als Nuten an den Zahnflanken des außenverzahnten Zahnrades ausge bildet. Sie ermöglichen es, daß eine Verdrängerkammer, wenn die zugehörige Steueröffnung des ersten Satzes nur unzureichend von einer Steueröffnung des zweiten Satzes überdeckt wird, über die Nachbarkammer gefüllt oder entleert werden kann.In a known rotary piston machine of this type (DE-OS 22 40 632) are the teeth of the internally toothed Gear wheel formed by five cylindrical rollers, while the external gear four teeth and has a trochoidal peripheral surface. These Circumferential surface is all around for sealing the Displacement chambers effective because all sections are after each other with the teeth of the internal gear come into contact. In contrast, the interior has serrated gear between the inward Areas of the rollers have larger sections that are ineffective are not in contact with the other gear come. The externally toothed gear has in the area between the teeth mouths of channels on, each to a control opening offset by 90 ° on the front of the gear. These four Control openings of the first set lie on one Circle around the axis of the externally toothed gear. The second set of control openings includes one too river side central bore and five in one for this purpose concentric circle arranged on the discharge side Tax openings. The auxiliary channels are on as grooves the tooth flanks of the externally toothed gear forms. They enable a displacement chamber, if the associated tax opening of the first set insufficient of one control opening of the second Sentence is covered, filled over the neighboring chamber or can be emptied.

Die Kanäle im außenverzahnten Zahnrad bestehen jeweils aus zwei winklig aneinander stoßenden Abschnitten, sind verhältnismäßig lang und haben einen hohen Stö rungswiderstand. Die Mündung der Kanäle stellt immer dann, wenn der zugehörige Umfangsabschnitt des außen verzahnten Zahnrades mit einer Rolle des innenverzahn ten Zahnrades zusammenwirkt, einen Kurzschluß zwischen einer Druck führenden Verdrängerkammer und einer Niederdruck führenden Verdrängerkammer dar. Dieser Kurzschluß bleibt verhältnismäßig lange aufrechterhal ten, weil sich die Kanalmündung gerade etwa im Bereich des augenblicklichen Drehpunkts befindet. Dieser Kurzschluß steht im Widerspruch zu den Anforderungen, die an die Hilfskanäle gestellt werden und beein trächtigt die Leistung der Maschine.The channels in the externally toothed gear each exist of two sections that abut each other at an angle, are relatively long and have a high noise resistance. The mouth of the canals always poses then when the associated peripheral portion of the outside toothed gear with a roller of the internal toothing ten gear cooperates, a short circuit between a pressure-carrying displacement chamber and one Low pressure leading displacement chamber. This Short circuit remains relatively long ten, because the channel mouth is just about in the area the current pivot point. This Short circuit is contrary to the requirements which are placed on the auxiliary channels and affect impairs the performance of the machine.

Es ist ferner eine parallel- und innenachsige Kreis kolbenmaschine bekannt (DE-AS 21 55 818), bei der ebenfalls die Zähne des innenverzahnten Zahnrades durch Zylinderrollen gebildet sind und das außenver zahnte Zahnrad eine Umfangsfläche besitzt, die ringsum für die Abdichtung der Verdrängerkammern wirksam ist. Das außenverzahnte Zahnrad weist jeweils im Bereich zwischen den Zähnen an einer Stirnseite Nuten mit dreieckigem Querschnitt auf, die vier Steueröff nungen des ersten Satzes bilden und mit zehn, abwech selnd mit der Druckseite und der Niederdruckseite verbundenen Steueröffnungen des zweiten Satzes zusam menwirken, die ihrerseits auf einer trochoidenförmigen Bahn in einer angrenzenden, mit dem innenverzahnten Zahnrad fest verbundenen Stirnwand angeordnet sind. Die so ausgestalteten Steueröffnungen haben eine verhältnismäßig schlechte Verteilerfunktion. Außerdem ergibt sich auch bei dieser Maschine ein Kurzschluß zwischen einer Druck führenden Verdrängerkammer und einer Niederdruck führenden Verdrängerkammer, wenn die Mündung der Nut sich im Bereich einer Zylinder rolle befindet.It is also a parallel and inner-axis circle piston machine known (DE-AS 21 55 818), in the also the teeth of the internally toothed gear are formed by cylindrical rollers and the outside ver toothed gear has a peripheral surface that all around effective for sealing the displacement chambers is. The external gear has in each case Grooves between teeth on one end face with a triangular cross-section, the four control openings Formations of the first sentence and with ten, alternating alternating with the pressure side and the low pressure side connected control openings of the second set together men impact, which in turn on a trochoidal Path in an adjacent, with the internally toothed Gear firmly connected end wall are arranged. The control openings designed in this way have one relatively poor distribution function. Furthermore this machine also has a short circuit between a pressure leading displacement chamber and a low pressure leading displacement chamber, if the mouth of the groove is in the area of a cylinder role.

Bei einer anderen bekannten Kreiskolbenmaschine (DE-AS 21 24 006) sind die Steueröffnungen des ersten Satzes nicht am außenverzahnten Zahnrad angebracht, sondern an einem Drehschieber, der sich um eine feste Achse dreht. Zwischen diesem und dem außenverzahnten Zahnrad muß daher ein die Kreisbewegung des Zahnrades aus gleichendes Element, beispielsweise eine Gelenkwelle, vorhanden sein. Um trotz des bei einer solchen Kon struktion unvermeidlichen Spiels die Verdrängungs kammern zeitrichtig füilen und entleeren zu können, sind Hilfskanäle an den Zähnen des außenverzahnten Zahnrades oder in den Zahnlücken des innenverzahnten Zahnrades vorgesehen. Von den Kanälen, die von den Steueröffnungen des zweiten Satzes ausgehen, ist lediglich erwähnt und veranschaulicht, daß sie mit dem Zahngrund im innenverzahnten Zahnrad verbunden sind. Eine solche Maschine ist wegen des gesonderten Drehschiebers teurer und platzaufwendiger.In another known rotary piston machine (DE-AS 21 24 006) are the control openings of the first sentence not attached to the external gear, but on a rotary valve that is about a fixed axis turns. Between this and the externally toothed gear Therefore, the circular movement of the gear wheel must same element, for example a cardan shaft, to be available. In spite of the fact that such a con structure inevitable game the displacement to be able to fill and empty chambers in time, are auxiliary channels on the teeth of the externally toothed Gear or in the tooth gaps of the internally toothed Gear provided. From the channels that from the Tax openings of the second set merely mentions and illustrates that it is associated with connected to the tooth base in the internally toothed gear are. Such a machine is because of the separate Rotary valve more expensive and more space-consuming.

Es ist auch eine parallel- und innenachsige Kreis kolbenmaschine bekannt (DE-OS 28 29 417), bei der das außenverzahnte Zahnrad nur dreht und das innen verzahnte Zahnrad kreist. Die in einer Stirnseite des außenverzahnten Zahnrades angeordneten Steuer öffnungen des ersten Satzes wirken nach Art eines Drehschiebers mit den im Gehäuse angeordneten Steu eröffnungen des zweiten Satzes zusammen. Das innen verzahnte Zahnrad weist eine Trochoidenverzahnung und außen eine eine Kreisbewegung zulassende Führung auf. Die Zähne des außenverzahnten Zahnrades sind durch Zylinderrollen gebildet. Zwischen je zwei Zylin derrollen mündet eine Nut, die gleichzeitig eine Steueröffnung des ersten Satzes bildet. Wegen der äußeren Führung des innenverzahnten Zahnrades ergeben sich große Einbaumaße.It is also a parallel and inner axis circle piston machine known (DE-OS 28 29 417), in the the external gear only rotates and the inside toothed gear circles. The one in one face of the externally toothed gear arranged tax openings in the first sentence act like a Rotary valve with the control arranged in the housing openings of the second movement together. The inside toothed gear has a trochoid toothing and on the outside a guide allowing a circular movement on. The teeth of the external gear are formed by cylindrical rollers. Between two cylinders derroll opens a groove that at the same time a Control opening of the first set forms. Because of the result in external guidance of the internally toothed gear large installation dimensions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreis kolbenmaschine der eingangs beschrienenen Art anzuge ben, bei der die Kanäle im außenverzahnten Zahnrad einen geringen Strömungswiderstand haben und trotzdem ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.The invention has for its object a circle piston machine of the type described at the beginning ben, with the channels in the externally toothed gear have a low flow resistance and still high efficiency is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Bei dieser Konstruktion sind die Kanäle zwischen Steueröffnung und Mündung im außenverzahnten Zahnrad sehr kurz, so daß die Strömungswiderstände in diesen Kanälen gering sind. Die verhältnismäßig schlechte Verteilerfunktion der so ausgestalteten Steueröff nungen wird durch die Hilfskanäle kompensiert, die die auf einer Seite der Symmetrielinie befindlichen Verdrängerkammern miteinander verbinden und deren unbehindertes Füllen und Entleeren erlauben. Da sich die Mündungen der Steueröffnungs-Kanäle in unwirksamen Abschnitten des ersten Zahnrades befinden, ergeben sich keine Kurzschlüsse von einer Seite der Symmetrie linie zur anderen. Insgesamt ergibt sich daher eine Maschine mit hohem Wirkungsgrad. In this construction, the channels are between Control opening and mouth in the externally toothed gear very short, so the flow resistances in these Channels are low. The relatively bad one Distribution function of the tax opening designed in this way This is compensated for by the auxiliary channels that those on one side of the line of symmetry Connect displacement chambers and their allow unimpeded filling and emptying. That I the mouths of the tax opening channels ineffective Sections of the first gear are located there are no short circuits from one side of the symmetry line to another. Overall, there is therefore one High efficiency machine.

Insbesondere sollten die Steueröffnungen des ersten Satzes auf einem Kreis liegen, dessen von der Achse des ersten Zahnrades gemessener Radius mindestens gleich dem Wert m×e ist, wobei m die Zähnezahl des anderen Zahnrades und e die Exzentrizität zwischen beiden Zahnrädern ist. Auf diese Weise ist sicherge stellt, daß die Bewegungsbahn der ersten Steueröff nungen keine Scnleifen umfaßt und daher bereits mit Hilfe der Steueröffnungen eine möglichst gute Vertei lerfunktion erreicht wird. Dies erlaubt es, die Hilfs kanäle klein zu halten.In particular, the control openings of the first set should lie on a circle whose radius measured by the axis of the first gear is at least equal to the value m × e , where m is the number of teeth of the other gear and e is the eccentricity between the two gears. In this way it is sicherge that the movement path of the first Steueröff openings does not include grinding and therefore the best possible distribution function is already achieved with the help of the control openings. This allows the auxiliary channels to be kept small.

Insbesondere sollte der Radius etwas größer als der Wert m×e sein. Dies ergibt die optimale Verteiler funktion.In particular, the radius should be slightly larger than the value m × e . This results in the optimal distribution function.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below in the drawing illustrated, preferred embodiments explained. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kreiskolbenmaschine und Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a rotary piston machine according to the invention and

Fig. 2 eine Ansicht der Zahnräder längs der Linie II-II in Fig. 1 mit aufgelegten Steueröffnungen des zweiten Satzes. Fig. 2 is a view of the gears along the line II-II in Fig. 1 with the control openings of the second set.

Gemäß Fig. 1 ist ein feststehendes Gehäuse 1 vor gesehen, das aus einer Endplatte 2, einem Lagerblock 3, einer Seitenscheibe 4, einem innenverzahnten Zahn rad 5, einer weiteren Seitenscheibe 6 und einer End platte 7 besteht. Diese Teile sind durch Schrauben miteinander verbunden, von denen lediglich die Schrau ben 8 gezeigt sind. Eine Hauptwelle 9 ist mit einem hülsenartigen Fortsatz 10 im Lagerblock 3 gelagert. Sie ist über eine Gelenkwelle 11 mit einem außenver zahnten Zahnrad 12 verbunden.Referring to FIG. 1 a fixed housing 1 is seen in front of the wheel from an end plate 2, a bearing block 3, a side window 4, an internally toothed gear 5, a further side plate 6 and an end plate 7 is made. These parts are connected by screws, of which only the screw ben 8 are shown. A main shaft 9 is mounted in the bearing block 3 with a sleeve-like extension 10 . It is connected via an articulated shaft 11 to an externally toothed gear 12 .

Wie Fig. 2 zeigt, besitzt das innenverzahnte Zahn rad 5 eine innere Umfangsfläche 13 in der Form einer Trochoide mit der Mittelachse M _1. Auf diese Weise ergeben sich sechs Zähne 14. Das außenverzahnte Zahn rad 12 mit fünf Zähnen 15 hat eine Mittelachse M _2, die um den Abstand e exzentrisch zur Mittelachse M ₁ liegt. Die Zähne 15 haben außen die Form eines Zylinderabschnitts, der als wirksamer Umfangsabschnitt 16 an der Umfangsfläche 13 anliegt, so daß sich insge samt fünf Verdrängerkammern 17, nämlich 17 a bis 17 e, ergeben. Zwischen diesen wirksamen Abschnitten 16 gibt es unwirksame Abschnitte 18, die mit dem innen verzahnten Zannrad 6 nicht in Berührung kommen.As shown in FIG. 2, has the internally toothed wheel 5 an inner peripheral surface 13 result in the form of a trochoid with the center axis M _1. In this way, six teeth 14. The externally toothed toothed wheel 12 with five teeth 15 has a central axis M ₂ which is eccentric to the central axis M ₁ by the distance e . The teeth 15 have the shape of a cylinder outside, which rests as an effective peripheral portion 16 on the peripheral surface 13 , so that there are a total of five displacement chambers 17 , namely 17 a to 17 e . Between these effective sections 16 there are ineffective sections 18 which do not come into contact with the internally toothed gear 6 .

Zwischen der Seitenscheibe 6 und der angrenzenden Stirnfläche des Zahnrades 12 wird ein Verteilerventil 19 gebildet. Dieses weist Steueröffnungen 20 eines ersten Satzes im Zahnrad 12 und Steueröffnungen 23 und 24 eines zweiten Satzes in der Seitenscheibe 6 auf. Wie Fig. 2 zeigt, sind fünf Steueröffnungen 20, nämlich die Steueröffnungen 20 a bis 20 e zwischen den Zähnen 15 vorgesehen. Sie werden durch Nuten 21 mit einer zum Umfang hin offenen Mündung 22 gebil det. Die Steueröffnungen 23 und 24 des zweiten Satzes liegen auf einer Trochoidenbahn um die Mittelachse M ₁ des Zahnrades 5, die von den Steueröffnungen 20 bei der drehenden und kreisenden Bewegung des Zahnra des 12 bestrichen wird. Der Radius des Kreises um die Mittelachse M _2, auf dem die Steueröffnungen 20 liegen, ist etwas größer als der Wert m×e, wobei m die Zahl der Zähne 15 angibt, hier also m = 5. Die Steueröffnungen 23 stehen mit einem Druckanschluß 25 in der Endplatte 7 dadurch in Verbindung, daß sie über Radialkanäle 26 an eine Ringnut 27 ange schlossen sind, die ihrerseits mit dem Druckan schluß 25 verbunden ist. Die Steueröffnungen 24 stehen über Radialkanäle 28 und eine Axialbohrung 29 mit einem Niederdruckanschluß 30 in Verbindung, der eben falls in der Endplatte 7 vorgesehen ist. Durch unter schiedliche Schraffur ist in Fig. 2 angedeutet, daß die Steueröffnungen 23 und 24 in Umfangsrichtung abwechselnd mit der Druckseite und der Niederdruck seite verbunden sind.A distributor valve 19 is formed between the side plate 6 and the adjacent end face of the gear 12 . This has control openings 20 of a first set in the gear 12 and control openings 23 and 24 of a second set in the side window 6 . As shown in FIG. 2, five control openings 20 , namely the control openings 20 a to 20 e, are provided between the teeth 15 . They are formed by grooves 21 with an opening 22 which is open towards the circumference. The control ports 23 and 24 of the second set lie on a Trochoidenbahn around the central axis M ₁ of the gear wheel 5, which is coated of the 12 of the control ports 20 in the rotating and orbiting movement of the Zahnra. The radius of the circle around the central axis M ₂ on which the control openings 20 lie is somewhat larger than the value m × e, where m indicates the number of teeth 15 , here m = 5. The control openings 23 are connected to a pressure connection 25 in the end plate 7 in that they are connected via radial channels 26 to an annular groove 27 , which in turn is connected to the Druckan circuit 25 . The control openings 24 are connected via radial channels 28 and an axial bore 29 to a low-pressure connection 30 , which is just provided in the end plate 7 . By under different hatching is indicated in Fig. 2 that the control openings 23 and 24 are connected in the circumferential direction alternately with the pressure side and the low pressure side.

Hilfskanäle 31 und 32 sind an beiden Seiten des Zahn rades 5 in den Flanken der Zähne 14 derart vorgesehen, daß die Verdrängerkammern 17 a und 17 b auf der einen Seite der durch die Mittelachse M ₁ und M ₂ bestimmten Symmetrielinie S miteinander verbunden sind, daß auch die Verdrängerkammern 17 d und 17 e auf der anderen Seite der Symmetrielinie S miteinander verbunden sind, daß aber eine Verbindung über die Symmetrieebene hinweg nicht erfolgt. Wenn sich beispielsweise die Verdrängerkammer 17 e vergrößert, so ist der Flüssig keitsnachschub über die Steueröffnung 20 e behindert, weil diese die zugehörige Steueröffnung 23 nur klein flächig überdeckt. Außerdem ändert sich die Über deckung nur langsam, weil der Abstand vom augen blicklichen Drehpunkt des Zahnrades 12 gering ist. Das Auffüllen der Verdrängerkammer 17 e erfolgt daher zusätzlich über die Hilfskanäle 31 und 32 von der Verdrängerkammer 17 d, deren Steueröffnung 20 d groß flächig mit der zugehörigen Steueröffnung 23 in Über deckung steht. Auxiliary channels 31 and 32 are provided on both sides of the toothed wheel 5 in the flanks of the teeth 14 such that the displacement chambers 17 a and 17 b are connected to one another on one side of the line of symmetry S determined by the central axis M ₁ and M ₂ that the displacement chambers 17 d and 17 e are also connected to one another on the other side of the line of symmetry S , but there is no connection across the plane of symmetry. If, for example, the displacement chamber 17 e increases, the liquid supply is obstructed via the control opening 20 e because it only covers the associated control opening 23 over a small area. In addition, the coverage changes only slowly because the distance from the instantaneous pivot point of the gear 12 is small. The filling of the displacement chamber 17 e is therefore carried out additionally via the auxiliary channels 31 and 32 of the displacement chamber 17 d , the control opening 20 d of which is overlapping with the associated control opening 23 .

Die Hilfskanäle 31 und 32 sowie die Steueröffnungen 20 befinden sich an unterschiedlichen Zahnrädern. Überdies münden die die Steueröffnungen 20 bildenden Nuten 21 inmitten der unwirksamen Abschnitte 18, so daß kein Kurzschluß auftritt, welcher die Steuer funktion der Hilfskanäle 31, 32 beeinträchtigen könn te. Die Kreiskolbenmaschine hat daher einen sehr gleichmäßigen Lauf, arbeitet geräuscharm, vermeidet Druckspitzen und hat praktisch keine Verluste beim Verdrängervolumen.The auxiliary channels 31 and 32 and the control openings 20 are located on different gears. In addition, the control openings 20 forming grooves 21 open in the middle of the ineffective sections 18 , so that no short circuit occurs, which could adversely affect the control function of the auxiliary channels 31 , 32 . The rotary piston machine therefore runs very smoothly, operates quietly, avoids pressure peaks and has practically no losses in the displacement volume.

Die Zahnräder können beispielsweise aus einzelnen Platten bestehen, in welche die Steueröffnungen 20 als Ausschnitte gestanzt sind, und die Platten werden dann durch Löten, Schweißen, Kleben u. dgl. zu einer Einheit verbunden.The gears can consist, for example, of individual plates into which the control openings 20 are punched out as cutouts, and the plates are then soldered, welded, glued and the like. Like. Connected to a unit.

Die Steueröffnungen des Verteilerventils können auch auf beiden Seiten des drehenden und kreisenden Zahn rades vorgesehen sein.The control openings of the distribution valve can also on both sides of the rotating and rotating tooth Rades are provided.

Claims

1. Parallel and inner-axis rotary piston machine with a rotatable and rotating, non-rotatably connected to a main shaft, externally toothed gear and a fixed internally toothed gear, which form displacement chambers between them, the circumference of one gear being cut between effective from, which with the other gear in Coming into contact, ineffective sections in tooth gaps, which do not come into contact with the other gear, with a distributor valve, which has two sets of interacting in at least one plane perpendicular to the gear axis th control openings, of which the control openings of the first set firmly with the externally toothed gear are connected, follow one another in the circumferential direction and lead via channels running in this gear in the area of tooth gaps to the displacement chambers and of which the control openings of the second set are fixed to the housing and lead to the pressure or low pressure connection, and the like nd with channels attached to one of the gearwheels, which on each side of the line of symmetry between the enlarging and the decreasing displacer chambers connect the respective neighboring displacer chambers, but do not establish a connection across the line of symmetry, characterized in that the tax Openings ( 20 ) of the first set are each adjacent to an ineffective section ( 18 ), the control openings ( 23 , 24 ) of the second set are arranged on a trochoidal path and are alternately connected to the pressure and low-pressure connection ( 25 , 30 ) and that ineffective sections ( 18 ) on the externally toothed gear ( 12 ) and the auxiliary channels ( 31 , 32 ) on the internally toothed gear ( S ) are formed.

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the control openings ( 20 ) of the first set lie on a circle, the radius of the axis ( M ₂ ) of the externally toothed gear ( 12 ) is at least equal to the value m × e , where m is the number of teeth of the externally toothed gear ( 12 ) and e is the eccentricity between the two gears.

3. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the smallest distance between the control openings ( 20 ) from the axis ( M ₂ ) is slightly larger than the value m × e .