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Dokumentenidentifikation DE19536060A1 03.04.1997
Titel Hydraulische Maschine
Anmelder Danfoss A/S, Nordborg, DK
Erfinder Hansen, Gunnar Lyshoej, Nordborg, DK;
Tychsen, Tom, Graasten, DK;
Larsen, Hans Erik, Soenderborg, DK;
Petersen, Hans Christian, Nordborg, DK
Vertreter U. Knoblauch und Kollegen, 60320 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 28.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536060
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse F04C 2/10
IPC-Nebenklasse F03C 2/08   
Zusammenfassung Es wird eine hydraulische Maschine (1) angegeben mit einem drehfest auf einer Welle (2) angeordneten Zahnrad (4), das eine erste Außenverzahnung (5) aufweist, einem Zahnring (7), der eine erste Innenverzahnung (6), die mit der ersten Außenverzahnung (5) in Eingriff steht, und eine zweite Außenverzahnung (8) aufweist, einem Zahnkranz (10), der eine zweite Innenverzahnung (9), die mit der zweiten Außenverzahnung (8) in Eingriff steht, aufweist, und mit einer Kommutierungseinrichtung zum lagerichtigen Zu- und Abführen von Hydraulikflüssigkeit in Drucktaschen, die in der ersten und/oder zweiten Verzahnung jeweils zwischen Außen- und Innenverzahnung gebildet sind.
Bei einer derartigen Maschine soll das Betriebsverhalten verbessert werden können.
Hierzu ist auf beiden axialen Seiten von Zahnrad (4) und Zahnring (7) je eine Seitenplatte (34, 37) angeordnet, die axial miteinander verbunden sind und sich gemeinsam mit dem Zahnrad (4) oder dem Zahnring (7) bewegen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine mit einem drehfest auf einer Welle angeordneten Zahnrad, das eine erste Außenverzahnung aufweist, einem Zahnring, der eine erste Innenverzahnung, die mit der ersten Außenverzahnung in Eingriff steht, und eine zweite Außenverzahnung aufweist, einem Zahnkranz, der eine zweite Innenverzahnung, die mit der zweiten Außenverzahnung in Eingriff steht, aufweist, und mit einer Kommutierungseinrichtung zum lagerichtigen Zu- und Abführen von Hydraulikflüssigkeit in Drucktaschen, die in der ersten und/oder zweiten Verzahnung jeweils zwischen Außen- und Innenverzahnung gebildet sind.

Maschinen dieser Art haben den Vorteil, daß sie bei hohem Drehmoment relativ langsam laufen. Sie sind beispielsweise in US 2 989 951, EP 0 367 046 B1 oder EP 0 038 482 A2 beschrieben.

In den bekannten Fällen ist die Kommutierung zwar schwierig, weil sich die Drucktaschen gegenüber den Anschlüssen bewegen. Die lagerichtige Versorgung der Drucktaschen wird aber auf verschiedene Weisen sichergestellt. Allen Konstruktionen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß der Zahnsatz, der aus Zahnrad, Zahnring und/oder Zahnkranz gebildet wird, ungleichmäßig belastet wird. Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit auf den Zahnsatz ist nicht gleichförmig. Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, daß sich der Hochdruck in einem halbmondförmigen Gebilde ausbreitet, das sich etwa über die Hälfte des Zahnsatzes bzw. einer Steuerscheibe erstreckt. Auf der anderen Hälfte des Zahnsatzes (beides in Umfangsrichtung gesehen) liegt Niederdruck (Tankdruck) an. Diese Druckunterschiede führen zu einem Kippmoment auf die Steuerscheibe. Von diesem Kippmoment ist insbesondere der Zahnring betroffen, der sich dann zwischen dem Zahnrad und dem Zahnkranz aus einer an und für sich gewünschten ebenen Ausrichtung heraus leicht schief stellt. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Abnutzung der beteiligten Verzahnungen, also einem erhöhten Verschleiß. Darüber hinaus kann sich die innere Leckage erhöhen, was negative Auswirkungen auf den Wirkungsgrad hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Betriebsverhalten einer derartigen Maschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf beiden axialen Seiten von Zahnrad und Zahnring je eine Seitenplatte angeordnet ist, die axial miteinander verbunden sind und sich gemeinsam mit dem Zahnrad oder dem Zahnring bewegen.

Auf diese Weise erhält man eine geschlossene Einheit, in der der Zahnsatz aufgenommen ist. Die beiden Seitenplatten, die axial miteinander verbunden sind, nehmen Zahnrad und Zahnring zwischen sich auf und stützen beide Teile auf gleiche Weise ab. Dadurch, daß sich die Seitenplatten mit dem Zahnrad oder dem Zahnring bewegen, wird die Relativbewegung zwischen dem anderen der beiden Teile und den beiden Seitenplatten zwar nicht beseitigt, aber auf ein relativ kleines Maß reduziert. Zumindest zwischen einem der beiden Teile und den Seitenplatten erfolgt sogar gar keine Relativbewegung. Die Seitenplatten und der Zahnsatz sind als Einheit zusammen stabiler als die einzelnen Teile des Zahnsatzes für sich genommen. Auf diese Weise lassen sich auch ungleichmäßige Kräfteverhältnisse besser ausgleichen. Das Betriebsverhalten der Maschine wird verbessert, weil die Leckagen kleiner gehalten werden können und der Verschleiß zumindest im Bereich der Verzahnungen ebenfalls klein bleibt. Es entsteht ein hydraulisches Gleichgewicht, weil auf beiden Seiten des Zahnsatzes der gleiche Druck erzeugt und aufrechterhalten wird. Ein Kippmoment wird dadurch vermieden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß jede Seitenplatte für jede Drucktasche eine durchgehende Öffnung aufweist, wobei die eine der Seitenplatten von einem Drehschieber mit Zu- und Abflußöffnungen und die andere von einer Endplatte abgedeckt ist. Die dem Drehschieber benachbarte Seitenplatte wird also mitverwendet, um eine Kanalanordnung für die notwendige Kommutierung der Hydraulikflüssigkeit zu den Drucktaschen sicherzustellen. Die Kanäle werden hierbei durch die durchgehende Öffnung für jede Drucktasche gebildet. Hierbei baut sich nun ein Druck zwischen dem Drehschieber und der Seitenplatte auf. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnsatzes ist aber eine ähnliche Seitenplatte mit entsprechend durchgehenden Öffnungen angeordnet, so daß sich der entsprechende Druck auf der gegenüberliegenden Seite der Einheit ebenfalls aufbaut. Damit liegen auf beiden Seiten dieser Einheit aus Seitenplatten und Zahnsatz die gleichen Druckverhältnisse vor. Damit kann ein Kippmoment praktisch nicht mehr zustande kommen.

Vorzugsweise ist für jede Drucktasche ein Druckausgleichskanal zwischen den beiden Seitenplatten vorgesehen. Damit läßt sich auch innerhalb der beiden Seitenplatten der gewünschte Druckausgleich sicherstellen. Solange zwischen den Zähnen der Außenverzahnung auf dem Zahnrad und den Zähnen der Innenverzahnung auf dem Zahnring noch Zwischenräume bestehen, die die Drucktaschen bilden, ist es einleuchtend, daß die Hydraulikflüssigkeit den Druck durch diese Öffnung weiterleiten kann, so daß sich auf beiden Seiten des Zahnsatzes jeweils der gleiche hydraulische Druck ergibt. Es gibt allerdings immer eine Position, in der ein Zahn der Außenverzahnung des Zahnrades eine Zahnlücke in der Innenverzahnung des Zahnringes praktisch vollständig ausfüllt. In diesem Fall könnte ohne den Druckausgleichskanal kein Druckausgleich stattfinden, und man hätte wieder ein druckmäßiges Ungleichgewicht zwischen den beiden axialen Seiten des Zahnsatzes. Dieses Ungleichgewicht wird aber durch den Druckausgleichskanal verhindert. Eine nennenswerte Leckage ist damit nicht verbunden. Es wird lediglich dafür gesorgt, daß sich der Druck von einer axialen Seite des Zahnsatzes auf die andere fortpflanzen kann.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Druckausgleichskanal als Nut im Boden eines Zahnzwischenraums ausgebildet ist. Man muß dann keine weiteren Maßnahmen zur Steuerung der Flüssigkeit treffen. Der Druckausgleich erfolgt automatisch. Die Wege werden kurz gehalten.

Vorzugsweise weist der Drehschieber auf der der Seitenplatte zugewandten Seite eine Reihe von Steueröffnungen auf, die auf einem Kreis angeordnet und abwechselnd mit einem Zufluß- und einem Abschlußanschluß verbunden sind. Hierbei weicht die Anzahl der Steueröffnungen von der Anzahl der Öffnungen in der Seitenplatte ab, und zwar derart, daß bei einer Relativbewegung von Seitenplatte zu Drehschieber oder umgekehrt immer die lagerichtige Versorgung der Drucktaschen mit Hydraulikflüssigkeit sichergestellt wird. Beispielsweise gibt es bei elf Drucktaschen zwölf Steueröffnungen im Drehschieber, die mit dem Zuflußanschluß verbunden sind, und zwölf Steueröffnungen, die mit dem Abflußanschluß verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich auch dann eine lagerichtige Versorgung der Drucktaschen sicherstellen, wenn sich sowohl der Zahnring als auch das Zahnrad dreht.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Steueröffnungen abwechselnd mit einer von zwei Ringnuten auf der axial entgegengesetzten Seite des Drehschiebers verbunden sind. Mit Hilfe der Ringnuten läßt sich die Versorgung des Drehschiebers auf einfache Art sicherstellen. Der Drehschieber kann dann ständig mit dem Zufluß und mit dem Abfluß verbunden sein.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwischen den Öffnungen in den Seitenplatten jeweils Hilfsöffnungen angeordnet sind. Da die Steueröffnungen im Drehschieber immer abwechselnd mit dem Zufluß und dem Abfluß verbunden sind, wechselt am Drehschieber in den Steueröffnungen immer ein hoher Druck mit einem niedrigen Druck ab. Durch die Hilfsöffnungen wird nun dieser abwechselnd hohe und niedrige Druck auch auf die Seitenplatte übertragen, so daß sich hierdurch ein gewisser Druckausgleich über die Fläche einstellt.

Ganz besonders vorteilhaft wird die Ausgestaltung dann, wenn entsprechende Hilfsöffnungen der beiden Seitenplatten miteinander verbunden sind. Dann kann sich nämlich der Druckausgleich, der sich auf einer Fläche ergibt, auch auf die andere Seitenplatte fortpflanzen, so daß man sowohl ein axiales Kräftegleichgewicht über die Einheit aus den Seitenplatten und dem Zahnsatz als auch ein weitgehend flächenmäßiges Gleichgewicht erhält.

Vorteilhafterweise sind die Hilfsöffnungen mit Löchern verbunden, durch die axial verlaufende Haltebolzen geführt sind, die die beiden Seitenplatten axial miteinander verbinden. Man benötigt also nicht einmal zusätzliche Kanäle, um den Druckausgleich zwischen den Hilfsöffnungen herzustellen. Der Druckausgleich kann vielmehr entlang der Haltebolzen, die beispielsweise als Schraubbolzen ausgebildet sein können, erfolgen. Die Ausgestaltung wird dadurch konstruktiv relativ einfach.

Vorzugsweise sind die Haltebolzen durch das Zahnrad geführt. Dies bedingt einerseits, daß sich die Seitenplatten synchron mit dem Zahnrad drehen. Andererseits wird auf einem relativ kleinen Radius die axiale Haltekraft erzeugt, so daß sich keine großen Hebelarme ausbilden können. Die Haltebolzen umgeben selbstverständlich die Welle, mit der sich das Zahnrad dreht. Die Haltebolzen sind dabei aber vorzugsweise im Zahnrad möglichst weit nach außen geführt, so daß die axiale Befestigung zwischen den Halteplatten relativ nahe an den Drucktaschen erfolgt, also da, wo sich die Drücke ausbilden können, die ohne die Haltebolzen zu einem Abspreizen der beiden Seitenplatten voneinander führen würden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung drehen sich die Seitenplatten synchron mit dem Zahnrad und der Drehschieber synchron mit dem Zahnring, wobei eine Getriebeeinrichtung vorgesehen ist, die aus der rotierenden und orbitierenden Bewegung des Zahnrings nur die rotierende auf den Drehschieber überträgt. Damit erhält man zwischen dem Drehschieber und der Seitenplatte genau die gleichen Relativbewegungen wie zwischen dem Zahnring und dem Zahnrad. Dies erleichtert die lagerichtige Versorgung der einzelnen Drucktaschen, also die Kommutierung. Der Drehschieber soll nur eine rotierende Bewegung ausführen, während der Zahnring eine orbitierende und gleichzeitig eine rotierende Bewegung durchführt. Beide Bewegungen müssen allerdings nicht in dem gleichen Umlaufsinn erfolgen. Die Getriebeeinrichtung wirkt daher als eine Art Filter, der eine bestimmte Bewegung ausfiltert.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Getriebeeinrichtung als Hülse ausgebildet ist, die mit dem Zahnring verbunden ist und die mehrere in Umfangsrichtung verteilte Ausnehmungen aufweist, in die eine entsprechende Anzahl von Vorsprüngen des Drehschiebers hineinragt. Hierbei weist die Hülse einen größeren Durchmesser als der Drehschieber auf. Es ist nicht notwendig, daß gleichzeitig immer alle Vorsprünge des Drehschiebers mit allen Ausnehmungen in Wirkeingriff stehen. Notwendig ist im Grunde genommen dieser Wirkeingriff nur zwischen jeweils einem Vorsprung und einer Ausnehmung. In der Regel werden aber mehrere Vorsprünge gleichzeitig mit den entsprechenden Ausnehmungen so zusammenwirken, daß die Drehbewegung auf den Drehschieber übertragen wird, während die Orbit-Bewegung des Zahnringes zu einer Relativverschiebung zwischen den Vorsprüngen und den Ausnehmungen führt.

Vorzugsweise sind hierbei die Ausnehmungen in einem stirnseitig am Innenumfang der Hülse umlaufenden Vorsprung angeordnet. Auch bei einer verhältnismäßig dünnen Wandstärke der Hülse lassen sich damit die notwendigen Tiefen der Ausnehmungen realisieren, so daß eine relativ große Exzentrizität bei der Bewegung des Zahnringes gegenüber dem Zahnrad zugelassen wird. Diese Exzentrizität ist Ursache für die Verschiebungen zwischen dem Drehschieber und der Hülse in radialer Richtung.

Vorzugsweise weist der Zahnring an seiner Außenverzahnung mindestens zwei Zahnabschnitte mit einer gegenüber den übrigen Zähnen vergrößerten Dicke auf, wobei die Hülse mit entsprechenden Aussparungen auf die Zähne mit vergrößerter Dicke aufgesteckt ist. Dadurch, daß die Hülse an den Zähnen der Außenverzahnung angeordnet ist, steht einerseits ein großer Hebelarm für die Drehmomentübertragung von dem Zahnring auf die Hülse zur Verfügung. Da andererseits die Zähne verwendet werden, ist die Herstellung relativ einfach. Man kann den Zahnring nach bekannten Herstellungsverfahren herstellen, beispielsweise sintern. Um die Vorsprünge herzustellen, mit denen dann die Hülse in Eingriff steht, ist es nur noch notwendig, den Zahnring zumindest im Bereich seiner Zähne auf den nicht benötigten Teilen des Umfangs abzuschleifen, d. h. die Dicke der Zähne zu verringern.

Mit Vorteil weist die Endplatte auf der der zugehörigen Seitenplatte abgewandten Seite ein sphärische Form auf, die an einer entsprechend geformten Gehäusewand anliegt. Hierdurch können Fehler ausgeglichen werden, die bei einer Verformung der Welle entstehen könnten, beispielsweise wenn die Welle stark einseitig belastet wird. Dann können die rotierenden Teile insgesamt ein wenig kippen. Damit dies keine Kantenkräfte zur Folge hat, ist die Endplatte sphärisch ausgebildet und kann sich im Gehäuse dann selbst ihre Position suchen. Auch wenn beim Anlauf eine Unebenheit vorhanden ist, kann sich die Endplatte selbst in die richtige Position bringen und dann eine sich durch die Unebenheit ergebende Leckage schließen.

Vorzugsweise ist die Welle auf beiden Seiten des Zahnrades abgestützt. Auch hierdurch lassen sich größere einseitige Kräfte auf die Welle ausüben. Auf einer Seite reicht es dann aber im Prinzip aus, wenn man ein relativ schwaches Lager verwendet, wenn die Abstützung in einer größeren Entfernung vom Zahnrad erfolgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen.

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen hydraulischen Motor,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Zahnsatzes,

Fig. 3 eine Seitenplatte,

Fig. 4 ein Drehschieber,

Fig. 5 einen Kolben,

Fig. 6 eine Endplatte und

Fig. 7 eine Kupplungshülse.

In den Fig. 3 bis 7 sind die jeweiligen Teile jeweils von beiden axialen Richtungen aus gezeigt, um gewisse Einzelheiten zu verdeutlichen.

Ein hydraulischer Motor 1 weist eine Welle 2 auf, die sich praktisch über die gesamte Länge eines Gehäuses 3 erstreckt.

Auf der Welle 2 ist drehfest ein Zahnrad 4 angeordnet, das eine erste Außenverzahnung 5 aufweist. Diese erste Außenverzahnung 5 steht in Eingriff mit einer ersten Innenverzahnung 6, die auf der Innenseite eines Zahnringes 7 angeordnet ist. Die erste Außenverzahnung 5 und die erste Innenverzahnung 6 bilden zusammen eine erste Verzahnung.

Der Zahnring 7 seinerseits weist eine zweite Außenverzahnung 8 auf, die mit einer zweiten Innenverzahnung 9 in Eingriff steht, die in einem Zahnkranz 10 ausgebildet ist, der wiederum als Teil des Gehäuses 3 ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Zahnkranz 10 als Scheibe zwischen zwei Gehäuseteilen 11, 12 angeordnet und mit Hilfe von Schraubbolzen 13 axial befestigt sein.

Die zweite Außenverzahnung 8 und die zweite Innenverzahnung 9 bilden zusammen eine zweite Verzahnung. Bei beiden Verzahnungen ist zu erkennen, daß die Außenverzahnung 5, 8 weniger Zähne als die Innenverzahnung 6, 9 aufweist.

Im vorliegenden Fall sind zwischen der ersten Außenverzahnung 5 und der ersten Innenverzahnung 6 Drucktaschen 14 ausgebildet, deren Zahl der Anzahl der Zähne der ersten Außenverzahnung 5 entspricht. Diese Drucktaschen 14 müssen nun lagerichtig mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden, die über Anschlüsse 15, 16 zu- bzw. abgeführt wird. Je nach dem, welche Drehrichtung des Motors erwünscht ist, wird der eine der beiden Anschlüsse als Zuflußanschluß und der andere als Abflußanschluß verwendet.

Das Funktionsprinzip eines derartigen Motors ist bekannt. Einer Drucktasche 14, die sich aufgrund der Kinematik ausdehnt, wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt. Einer Drucktasche 14, die sich aufgrund der Kinematik verkleinert, wird Hydraulikflüssigkeit entnommen und über den anderen Abschluß abgeführt. Hierbei rotiert der Zahnring 7 im gleichen Umlaufsinn wie das Zahnrad 4. Gleichzeitig orbitiert er in die entgegengesetzte Richtung. Es lassen sich dadurch sehr kleine Drehzahlen bei einem sehr großen Drehmoment realisieren.

Zur lagerichtigen Versorgung der Drucktaschen 14, also zur Kommutierung, ist im Gehäuse 3 ein Kolben 17 vorgesehen, der in Fig. 5 näher dargestellt ist. Der Kolben weist eine mittlere Öffnung 18 auf, durch die die Welle 2 geführt ist. Der Kolben 17 selbst ist mit Hilfe eines Stiftes 19 drehfest im Gehäuse 3 gehalten. Ferner weist der Kolben 17 zwei Stufen auf, die mit Hilfe von Dichtungen 20-22 im Gehäuse gegeneinander abgedichtet sind. In jeder Stufe sind eine Reihe von axialen Kanälen 23 bzw. 24 angeordnet, die auf einem Kreis angeordnet sind und auf der den Stufen abgewandten Seite des Kolbens 17 in eine Kontaktfläche 25 münden. Hierbei steht der eine Anschluß 15 über einen Ringkanal 26 mit den inneren Bohrungen 23 in Verbindung, während der andere Anschluß 16 über einen Ringkanal 27 mit den äußeren Bohrungen 24 verbunden ist.

An der Kontaktfläche 25 liegt ein Drehschieber 28 an, der in Fig. 4 näher dargestellt ist. Der Drehschieber 28 weist auf seiner dem Kolben 17 benachbarten Seite zwei Ringnuten 29, 30 auf, die jeweils so angeordnet sind, daß sie mit den Bohrungen 23, 24 des Kolbens 17 jeweils in Überdeckung sind. Der Drehschieber 28 kann sich daher gegenüber dem Kolben 17 drehen, ohne eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Ringnuten 29, 30 und den Bohrungen 23, 24 im Kolben 17 zu unterbrechen.

Ferner weist der Drehschieber 28 noch radial nach außen vorstehende Vorsprünge 31 auf, deren Funktion später erläutert werden wird.

In den Ringnuten 29, 30 sind jeweils Bohrungen 32, 33 vorgesehen, die unter einem Winkel zur Axialrichtung angeordnet sind. Dementsprechend münden alle Bohrungen 32, 33 auf der anderen Seite des Drehschiebers 28 auf einem gemeinsamen Kreis und bilden dort Steueröffnungen. Damit ergibt sich auf dieser Seite des Drehschiebers 28 (dargestellt in Fig. 4b) die Situation, daß die Steueröffnungen 32, 33 abwechselnd mit hohen und mit niedrigem Druck versorgt sind.

Natürlich ist es auch möglich, daß eine der beiden Ringnuten 29, 30 in Axialrichtung über den Steueröffnungen 32, 33 angeordnet ist, so daß nicht alle Kanäle, sondern nur jeder zweite Kanal, schräg verlaufen müssen.

Der Drehschieber 28 liegt mit seiner dem Kolben 17 abgewandten Seite an einer Seitenplatte 34 an, die in Fig. 3 näher dargestellt ist. Hierbei liegt der Drehschieber 28 mit seiner in Fig. 4b dargestellten Seite an der Seite der Seitenplatte 34 an, die in Fig. 3a dargestellt ist.

Die Seitenplatte 34 weist eine der Anzahl der Drucktaschen 14 entsprechende Anzahl von Öffnungen 35 auf. Die Seitenplatte 34 ist dabei mit dem Zahnrad 4 mit Hilfe von Schrauben 36 so verbunden, daß jede Öffnung 35 in eine Lücke der ersten Außenverzahnung 5 mündet. Die Zahl der Steueröffnungen 32 und die Zahl der Steueröffnungen 33 entspricht jedoch der Zahl der Zähne der ersten Innenverzahnung 6.

Auf der der Seitenplatte 34 gegenüberliegenden Seite des aus dem Zahnrad 4 und dem Zahnring 7 gebildeten Zahnsatzes ist eine zweite Seitenplatte 37 angeordnet, die genauso aussieht wie die erste Seitenplatte 34, die in Fig. 3 dargestellt ist. Es reicht daher aus, die in Fig. 3 dargestellte Platte naher zu erläutern.

Die Schrauben 36 sind durch Bohrungen 38 im Zahnrad 4 geführt und außerdem durch Bohrungen 39 in der Seitenplatte 34 bzw. 37. Damit sind die beiden Seitenplatten 34, 37 und das Zahnrad 4 axial fest miteinander verbunden. Diese Teile drehen sich auch gemeinsam.

Auf der dem Zahnrad 4 abgewandten Seite, die in Fig. 3a dargestellt ist, sind zwischen den Öffnungen 35 Hilfsöffnungen 40 vorgesehen, die über Kanäle 41 mit den Bohrungen 39 zur Aufnahme der Schrauben 36 verbunden sind. Da auf der entsprechenden Stirnseite des Drehschiebers 28 immer abwechselnd Öffnungen 32, 33 mit Hoch- und mit Niederdruck angeordnet sind, ergibt sich eine entsprechende Verteilung auch in den Öffnungen 35 bzw. den Hilfsöffnungen 40. Damit wird eine relativ gleichmäßige Druckverteilung über die Stirnfläche der Seitenplatte 34 erreicht.

Die entsprechenden Drücke können sich aber durch die Schraubenlöcher 39 in den Seitenplatten 34, 37 und 38 im Zahnrad 4 auch auf die andere axiale Seite des Zahnrades 4 fortpflanzen, so daß auf beiden Seiten der gleiche Druck herrscht. Auch die Drücke in den Drucktaschen 14 können sich auf die axial andere Seite fortpflanzen, weil in jeder Drucktasche ein Druckausgleichskanal 42 vorgesehen ist, der als Nut in eine Zahnlücke der Außenverzahnung 5 ausgebildet ist.

Die Seitenplatte 37 ist auf der dem Zahnrad 4 abgewandten Seite von einer Endplatte 43 abgedeckt, die in Fig. 6 dargestellt ist. Die Endplatte 43 weist eine der Zahl der Öffnungen 35 und der Hilfsöffnungen 40 entsprechenden Zahl von Nuten 44 auf. Auf der Gegenüberliegenden Seite 45 hat die Endplatte 43 eine sphärische Form, die in einer entsprechenden Gegenform 46 im Gehäuse 3 anliegt. Auf dieser Seite 45 sind noch Drainagerillen 47 vorgesehen, durch die Flüssigkeit, die in der Mitte der Endplatte 43 leckt, nach außen abgeführt werden kann.

Durch die sphärische Form der Seite 45 und die entsprechende Lagerfläche 46 im Gehäuse ist es möglich, daß sich die Welle 2 geringfügig durchbiegt, ohne daß die Lagerung der gesamten Einheit in Gehäuse 3 zu Kantmomenten führt.

Im Betrieb rotiert die Welle 2 mit dem Zahnrad 4, wohingegen der Zahnring 7 rotiert und orbitiert. Der Drehschieber 28 soll nun zusammen mit dem Zahnring 7 rotieren, ohne dessen orbitierende Bewegung mitzumachen. Zu diesem Zweck ist eine Kupplungshülse 48 vorgesehen, die in Fig. 7 näher dargestellt ist. Die Kupplungshülse 48 weist im Bereich ihrer einen Stirnseite einen nach innen vorstehenden und umlaufenden Vorsprung 49 auf, der zwei Aussparungen 50 aufweist. Die zweite Außenverzahnung 8 des Zahnringes 7 weist in entsprechend gegenüberliegenden Abschnitten 51 Zähne mit einer größeren Dicke als die übrigen Zähne auf. Dies kann man beispielsweise dadurch realisieren, daß man den Zahnring im Bereich seiner zweiten Außenverzahnung 8 etwas abschleift. Diese Zähne in den Bereichen 51 bilden dann Vorsprünge, auf die die Aussparungen 50 der Kupplungshülse 48 aufgesteckt werden. Die Kupplungshülse 48 macht nun die rotierende und orbitierende Bewegung des Zahnringes 7 mit. Weil die Zähne und damit die Abschnitte weit außen angeordnet sind, kann man hier leicht ein relativ großes Moment übertragen.

Auf der axial entgegengesetzten Seite weist die Kupplungshülse 48 in ähnlicher Weise einen umlaufenden und radial nach innen vorstehenden Vorsprung 52 auf, der seinerseits Ausnehmungen 53 aufweist. In diese Ausnehmungen 53 ragen die Vorsprünge 31 des Drehschiebers hinein. Es ist leicht vorstellbar, daß bei einer derartigen Kopplung zwar die rotierende Bewegung des Zahnrings 7 und damit der Kupplungshülse 48, nicht jedoch die orbitierende Bewegung, auf den Drehschieber 28 übertragen wird.

Die Welle 2 ist im Gehäuse auf beiden Seiten des Zahnsatzes gelagert, und zwar auf der in Fig. 1 rechten Seite mit Hilfe eines Nadellagers 54 und auf der in Fig. 1 linken Seite mit Hilfe von zwei Rollenlagern 55, 56, die von einer Mutter 57 vorgespannt sind. Dies ist die Abtriebsseite der Welle 2.

Der Motor 12 arbeitet auf bekannte Art und Weise. Dadurch, daß sich die Kupplungshülse 48 synchron mit dem Zahnring 7 und die Seitenplatte 34 synchron mit dem Zahnrad 4 dreht, erfolgt eine lagerichtige Versorgung der Drucktaschen 14, also die Kommutierung. Ungleichmäßige hydraulische Drücke haben praktisch keine negativen Auswirkungen mehr. Zahnrad 4 und Zahnring 7 bilden zusammen mit den beiden Seitenplatten 34, 37 eine axial fest verbundene Einheit, so daß hier keine ungleichmäßigen Kräfte entstehen können. Sämtliche axialen Kräfte werden durch die Schrauben 36 aufgenommen. Die Einheit selbst ist auf beiden axialen Seiten symmetrisch von hydraulischen Drücken belastet. Diese Drücke ergeben sich einerseits zwischen der einen Seitenplatte 34 und dem Drehschieber 28 und andererseits zwischen der anderen Seitenplatte 37 und der Endplatte 43. Dadurch werden Kippmomente auf die Einheit vermieden.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulische Maschine mit einem drehfest auf einer Welle angeordneten Zahnrad, das eine erste Außenverzahnung aufweist, einem Zahnring, der eine erste Innenverzahnung, die mit der ersten Außenverzahnung in Eingriff steht, und eine zweite Außenverzahnung aufweist, einem Zahnkranz, der eine zweite Innenverzahnung, die mit der zweiten Außenverzahnung in Eingriff steht, aufweist, und mit einer Kommutierungseinrichtung zum lagerichtigen Zu- und Abführen von Hydraulikflüssigkeit in Drucktaschen, die in der ersten und/oder zweiten Verzahnung jeweils zwischen Außen- und Innenverzahnung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden axialen Seiten von Zahnrad (4) und Zahnring (7) je eine Seitenplatte (34, 37) angeordnet ist, die axial miteinander verbunden sind und sich gemeinsam mit dem Zahnrad (4) oder dem Zahnring (7) bewegen.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenplatte (34, 37) für jede Drucktasche (14) eine durchgehende Öffnung (35) aufweist, wobei die eine der Seitenplatten (34) von einem Drehschieber (28) mit Zu- und Abflußöffnungen (32, 33) und die andere (37) von einer Endplatte (43) abgedeckt ist.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Drucktasche (14) ein Druckausgleichskanal (42) zwischen den beiden Seitenplatten (34, 37) vorgesehen ist.
  4. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal (42) als Nut im Boden eines Zahnzwischenraums ausgebildet ist.
  5. 5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (28) auf der der Seitenplatte (34) zugewandten Seite eine Reihe von Steueröffnungen (32, 33) aufweist, die auf einem Kreis angeordnet und abwechselnd mit einem Zufluß- und einem Abschlußanschluß (15, 16) verbunden sind.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (32, 33) abwechselnd mit einem von zwei Ringnuten (29, 30) auf der axial entgegengesetzten Seite des Drehschiebers (28) verbunden sind.
  7. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Öffnungen (35) in den Seitenplatten (34, 37) jeweils Hilfsöffnungen (40) angeordnet sind.
  8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Hilfsöffnungen (40) der beiden Seitenplatten (34, 37) miteinander verbunden sind.
  9. 9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsöffnungen (40) mit Löchern (39) verbunden sind, durch die axial verlaufende Haltebolzen (36) geführt sind, die die beiden Seitenplatten (34, 37) axial miteinander verbinden.
  10. 10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebolzen (36) durch das Zahnrad (4) geführt sind.
  11. 11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitenplatten (34, 37) synchron mit dem Zahnrad (4) und der Drehschieber (28) synchron mit dem Zahnring (7) dreht, wobei eine Getriebeeinrichtung vorgesehen ist, die aus der rotierenden und orbitierenden Bewegung des Zahnrings (7) nur die rotierende auf den Drehschieber (28) überträgt.
  12. 12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtung als Hülse (48) ausgebildet ist, die mit dem Zahnring (7) verbunden ist und die mehrere in Umfangsrichtung verteilte Ausnehmungen (53) aufweist, in die eine entsprechende Anzahl von Vorsprüngen (31) des Drehschiebers (28) hineinragt.
  13. 13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (53) in einem stirnseitig am Innenumfang der Hülse (48) umlaufenden Vorsprung (52) angeordnet sind.
  14. 14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring (7) an seiner Außenverzahnung (8) mindestens zwei Zahnabschnitte (51) mit einer gegenüber den übrigen Zähnen vergrößerten Dicke aufweist, wobei die Hülse (48) mit entsprechenden Aussparungen (50) auf die Zähne mit vergrößerter Dicke aufgesteckt ist.
  15. 15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte (43) auf der der zugehörigen Seitenplatte (37) abgewandten Seite (45) ein sphärische Form aufweist, die an einer entsprechend geformten Gehäusewand (46) anliegt.
  16. 16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) auf beiden Seiten des Zahnrades (4) abgestützt ist.






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