DE3406543A1 - Verdraengermaschine, insbes. zykloiden-planetengetriebe mit integriertem, hydraulischem motor - Google Patents

Description

Rudolf Braren 23 654 20/h

Conollystr. 26/7, D-8000 München 40

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.

Bei einer Verdrängermaschine der vorstehend angegebenen Art, die einem älteren Vorschlag des Anmelders (P 33 27 772.9) entspricht, sind in einem Gehäuse zwei Radpaarungen von jeweils einem Zentralrad und einem Planetenrad angeordnet, von denen mindestens eine Radpaarung durch den Kämmeingriff des Zentralrades in das Planetenrad Verdrängerkammern bildet. Die Verdrängerkammern sind über die Steueröffnungen eines mit dem Planetenrad exzentrisch um die Zentralachse umlaufenden Steuerelements mit Druckmittel beaufschlagt. Die weitere Radpaarung, die eine Getriebestufe darstellt,

aber auch mittels ihrer Verzahnung ebenfalls Verdrängerkammern bilden kann, ist in axialem Abstand von der ersten Radpaarung angeordnet, d.h. die Planetenräder unddie Zentralräder liegen stirnseitig nebeneinander. Das ergibt in Achsrichtung einen zusätzlichen Platzbedarf und erfordert Maßnahmen, um das von den beiden Paarungen auf die Welle ausgeübte Kippmoment aufzufangen.

Es ist auch bereits ein nicht zur vorstehenden Gattung zählender Planetenmotor bekannt, bei dem ein ringförmiges

Hohlrad als Planetenrad mit einem Zentralrad kämmt. Das ringförmige Hohlrad weist an seinem Außenumfang eine Anzahl von kreissegmentförmigen Ausnehmungen auf, mit denen es in einen Bolzenring des Gehäuses eingreift. Auf diese Weise kann das Planetenrad eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse ausführen, wird jedoch durch den Eingriff mit dem Bolzenring an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert (DE-OS 31 19 807). Nachteilig an dieser bekannten Konstruktion ist, daß infolge des Spiels zwischen dem Gehäuse und dem Planetenrad, das der doppelten Exzentrizität des Planetenrades entspricht, eine starke Belastung der Ausnehmungen und der Bolzen mit entsprechendem Verschleiß entsteht, die einen harten Gang und eine entsprechende Geräuschbildung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die axial kürzer baut, keine konstruktiven Maßnahmen zur Verhinderung eines Kippmomentes am Rotor erfordert und mit geringer Beanspruchung der miteinander kämmenden Teile und entsprechend niedriger Geräuschbildung läuft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Bei der erfindungsgemässen Verdrängermaschine trägt das Planetenrad der ersten Paarung zugleich auch die Verzahnung für das Planetenrad der zweiten Paarung und bildet somit ein einheitliches Teil. Es kämmt mit seiner Innenseite mit dem Zentral rad, das zentrisch zur Maschinenachse gelagert ist, und mit seiner Außenseite mit dem Zentralrad der weiteren Paarung, das ebenfalls zentrisch, jedoch gehäusefest angeordnet ist. Vorzugsweise besteht sowohl die Innen- als auch die Außenverzahnung des ringförmigen Planetenrades aus einem geschlossenen Zykloiden-Kurvenzug,

während die Verzahnung der beiden Zentralräder durch Rollen oder Bolzen gebildet sein können.

Für die Zykloidenverzahnung sind selbstverständlich auch die umgekehrten Zuordnungen von Kurvenzügen und Bolzenringen möglich, ebenso die bekannten Zuordnungen von zwei Zykloidenkurven, durch die abgeschlossene Kammern gebildet werden können, sofern der Zähnezahlunterschied in einer Radpaarung jeweils eins ist. Insbesondere wenn die Zykloiden-Verzahnungen des Planetenrades eine Kurvenausbildung entsprechend der DE-PS 24 3 3 67 5 haben, steht beim Umlauf des Planetenrados zumindest die überwiegende Mehrzahl der Kurvenorhebungcn und der zugeordneten Bolzen miteinander in Eingriff, so daß eine geringe Flächenpressung mit entsprechend geringem Verschleiß und leisem Lauf die Folge ist.

In der beschriebenen Ausführung wirkt die zweite Radpaarung als Getriebestufe und ermöglicht so eine weitere, Drehmomentwandlung und Übersetzung zum Antrieb hin. Das Steuerelement, das mit seinen Steueröffnungen die Druckmittelzufuhr zu den Verdrängerkammern der ersten Radpaarung steuert, führt mit dem Planetenrad dessen UmIaufbewegung aus und ist hierzu entsprechend gelagert (vgl. P 33 27 772.9) .

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, ist das Steuerelement zum Ausgleich des auf einer Stirnseite wirksamen Druckes auch auf seiner gegenüberliegenden Stirnseite mit Druck der gleichen Höhe und Flächenverteilung beaufschlagt. In einer praktischen Ausführung wird das dadurch erreicht, daß an beiden Stirnseiten eines scheibenförmigen Exzenterkörpers je eine Steuerscheibe so befestigt ist, daß die Steueröffnungen einander axial genau gegenüberliegen. Der Exzenterkörper weist die Lagerstellen auf, die dem Steuerelement die erforderliche Umlaufbewegung vermitteln. Beide Steuerscheiben sind in gleicher Weise mit dem Anschluß für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Druckmittels verbunden, wobei eine der Steuerscheiben abgedichtet an den Stirnseiten des Zentralrades und Planetenrades der ersten Paarung anliegt und somit die Zufuhr des Druckmittels zu den Verdrangerkammern steuert, während die andere Steuerscheibe ausschließlich für die Druckkompensation wirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Planetenmotors nach der Erfindung längs der Linie I-I in Fig. 2;

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; Figur 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Motor weist ein aus den Gehäuseteilen 1, 2 und 3 bestehendes Gehäuse auf, dessen Gehäuseteil 2 eine Anschlußbohrung 31,.33 für die Zufuhr von Druckmittel und dessen Gehäuseteil 3 eine Anschlußbohrung 32, 34 für die Abfuhr des Druckmittels aufweist. In den Gehäuseteilen 1 und 3 ist eine Abtriebswelle 4 auf Radial-Wälzlagern 41 ·

drehbar gelagert. Die Abtriebswelle 4 verläuft zentrisch zur Maschinenachse O.

Auf einer Keilverzahnung 5 der Abtriebswelle 4 sitzt drehfest ein Zentralrad 6 einer ersten Radpaarung, das eine aus drehbar gelagerten oder fest eingesetzten Bolzen 7 bestehende Außenverzahnung trägt. Das so zentrisch umlaufende Zentralrad 6 kämmt mit einem Planetenrad 8 der ersten Radpaarung, das eine Innenverzahnung 81 in Form eines Zykloiden-Kurvenzuges trägt. Die Achse M des Planetenrades 8 liegt mit der Exzentrizität e exzentrisch zur Zentralrad- und Maschinenachse Q, so daß das Planetenrad 8 eine Umlaufbewegung um die Zentralradachse 0 und zugleich eine Drehung um seine eigene Achse M ausführt.

Das Planetenrad 8 trägt an seinem Außenumfang eine weitere Verzahnung 82 in Form eines geschlossenen Zykloiden-Kurvenzuges, die mit einem Zentralrad 9 einer weiteren Radpaarung, dessen Verzahnung durch Bolzen gebildet ist, kämmt. Das Zentralrad 9 liegt zur Maschinenachse 0 ebenfalls konzentrisch und ist gehäusefest. Seine Bolzen sind in axiale Bohrunyon dos Gehäuseteil« 2, vorzugsweise

drehbar, eingeschoben.

. Bezüglich

der Ausbildung der Kurvenzüge bzw. Bolzen der Räder 6, 8 und 9 sowie deren Zähnezahlen wird auf die DE-PS 24 33 675 verwiesen.

Das Planetenrad 8, das die Funktion des Planetenrades beider Radpaarungen in sich vereinigt, weist einen axialen Lagerfortsatz 83 auf, der konzentrisch zur Planetenradachse M angeordnet ist. In dem Lagerfortsatz 83 ist über Wälzlager ein Exzenterkörper 84 drehbar gelagert, der mittels einer exzentrischen Bohrung 85 und über weitere Wälzlager konzentrisch zur Maschinenachse O auf der Abtriebswelle 4 gelagert ist. An den beiden Stirnseiten des Exzenterkörpers 84 ist je eine Steuerscheibe 10 von identischer Ausbildung mittels Spannhülsen 11 befestigt. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, weist jede Steuerscheibe 10 zwei einander gegenüberliegende bogenförmige Steueröffnungen 12, 13 auf, die sich jeweils etwa über eine Länge von 160° erstrecken. Die Steueröffnung 12 ist zum Umfangsrand der Steuerscheibe 10 hin offen, während die Steueröffnung 13 zum Innenrand der Steuerscheibe 10 offen ist. Bezüglich der Ausbildung der Steueröffnungen und der Steuerscheibe wird im einzelnen auf die Fig. 3 sowie auf P 33 27 772.9 verwiesen.

Zwischen dem Zentralrad 6 und dem Planetenrad 8, genauer zwischen der Bolzenverzahnung 7 und der Zykloidenverzahnung 81 sind Verdrängerkammern 14 gebildet (Fig. 2), denen beim Umlauf des Steuerelements 10 über die Steueröffnung 12 Druckmittel zugeführt und aus denen über die Steueröffnung 13 das Druckmittel wieder abgeführt wird. Das Druckmittel wird über in dem Lagerfortsatz 83 vorgesehene Radialbohrungen 86 zugeführt und über Radialbohrungen 4 5 der Abtriebswelle 4, die in eine Axialbohrung 46 münden, wieder abgeleitet. Die Axialbohrung 46 steht .über den Kanal 34 mit dem Anschluß 32

- 9 in Vorbindung (Fig. 1).

Im Betrieb des Planetenmotors führt das Planetenrad 8 eine Umlaufbewegung um das Zentralrad 6 aus, wobei durch das in den Verdrängerkammern 14 umlaufende Druckfeld ein Drehmoment auf das Zentralrad 6 und somit auf die Abtriebswelle 4 übertragen wird. Gleichzeitig mit der Umlaufbewegung führt das Planetenrad 8 auch eine Drehung um seine eigene Achse Maus, deren Geschwindigkeit durch den Kämmeingriff zwischen seiner Außenverzahnung 82 und dom qohäusoFesten Zentralrad 9 bestimmt ist. Die result jerondo Gesamt übersetzung i> an der Abtriebswelle 4 errechneL sich eius der Formel

ζ + ζ '

worin ζ und z¹ die Zähnezahlen der Außenverzahnung bzw. der Innenverzahnung des Planetenrades 8 (im vorliegenden Fall jeweils 8) bedeuten.

7.S versteht sich, da (J die Stirnflächen des Steuerelements 10, 84 jeweils flüssigkeitsdicht an den Stirnflächen der zugehörigen Radpaarungen bzw. Gehäuseteilen anliegen, so daß keine hydraulischen Kurzschlüsse zwischen Verdrängerkammern untereinander oder mit den Steueröffnungen bestehen.

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Claims (6)

Rudolf Braren 23 654 20/h Conollystr. 26/7, D-8000 München 40 Verdrängermaschine, insbesondere Zykloiden-Planetengetriebe mit integriertem 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 mindestens einer ersten Paarung eines Zentralrades mit mindestens einem Planetenrad gebildet sind, welches eine zu der Achse des Zentralrades exzentrische Umlaufbewegung ausführt, mit einem mit der Umlaufgeschwindigkeit des Planetenrades um die Achse des Zentralrades umlaufenden Steuerelement, über dessen Steueröffnungen die Verdrängerkammern mit den Anschlüssen für das Druckmittel in Verbindung stehen, und mit mindestens einer weiteren, als Getriebestufe dienenden Paarung eines Zentralrades mit einem Planetenrad, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (8) der ersten Paarung als ringförmiges Hohlrad ausgebildet ist und auf seinem Außenumfang die Planetenradverzahnung (82) der weiteren Paarung für den Eingriff mit dem als Hohlrad ausgebildeten Zentralrad (9) der weiteren Paarung trägt.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (81) und die Außenverzahnung (82) des ringförmigen Hohlrades (8) jeweils durch einen Zykloiden-Kurvenzug gebildet sind.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen der mit dem ringförmigen Planetenrad (8) kämmenden Zentralräder (6, 9) durch Rollen oder Bolzen gebildet sind.

4. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, beide Planetenräder biLdende llohlrad (8) stirnseitig einen zur Planetenachse (M) konzentrischen Ringvorsprung (83) aufweist, und daß das scheibenförmige Steuerelement (10 und 84) außen an dem Ringvorsprung (83) koaxial mit der Planetenradachse (M) und innen koaxial zur Zentralradachse (O) drehbar gelagert ist.

5. Verdrängermaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (10, 84) zum Ausgleich des auf einer Stirnseite wirksamen Druckes auch auf seiner gegenüberliegenden Stirnseite mit Druck beaufschlagt ist.

6. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identisch ausgebildete Steuerscheiben (10) in gleicher Lage an den gegenüberliegenden Stirnseiten eines scheibenförmigen Exzenterkörpers (84) befestigt sind, der die Lagerstellen für den Umlauf der Steuerscheiben (10) trägt.