DE2009605A1

DE2009605A1 - Antriebsmaschine, insbesondere Hydraulikmotor

Info

Publication number: DE2009605A1
Application number: DE19702009605
Authority: DE
Inventors: Spencer Lakewood; Nevulis Anthony Wickliffe; Ohio Bowman (V.St.A.). P FOIb 13-Oi)
Original assignee: Bowman, Spencer, Lakewood, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1970-03-02
Publication date: 1970-09-24
Also published as: FR2038087A1; CH505277A; GB1242519A; US3589243A; NL7003139A; DE7007483U

Description

Spencer Bowman, 1635 fiiverside Drive, Lakewood, Ohio (USA)

Antriebsmaschine, insbesondere Hydraulikmotor

Die Erfindung betrifft eine Antriebsmaschine, insbesondere einen Hydraulikmotor, mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten, über ein Zahngetriebe angetriebenen Abtriebswelle. Vor allem ist die Erfindung auf einen hydraulischen Langsamläufermotor gerichtet, der bei geringen Laufgeschwindigkeiten ein hohes Drehmoment bei zugleich hohem volumetrisehen Wirkungsgrad liefert.

Der erfindungsgemäße Motor kann demgemäß mit besonderem Vorteil überall dort Verwendung■finden, wo, wie z.B. bei Windenantrieben, hohe Anfahrdrehmomente aufzubringen sind. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auf diesen Anwendungs-

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bereich nicht beschränkt ist, sondern allgemeinere Anwendung finden kann.

Hydraulikmotoren sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie weisen jedoch sämtlich den Nachteil auf, daß sie in den unteren Geschwindigkeitsbereichen einen außerordentlich schlechten volumetrisehen Wirkungsgrad haben. Beispielsweise hat ein Hydraulikmotor herkömmlicher Bauart bei einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung je Minute einen volumetrischen Wirkungsgrad, der unterhalb 10% liegen kann. Erst bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von JOO Umdrehungen je Minute erreicht der volumetrische Wirkungsgrad bei den bekannten Maschinen einen einigermaßen annehmbaren Wert, während in Drehzahlbereichen von 2000 bis 3000 Umdrehungen je Minute der Wirkungsgrad gut ist.

Bei langsamlaufenden Antriebsmaschinen können sich auch dann Schwierigkeiten ergeben, wenn der Antrieb mit hohem Drehmoment angefahren werden muß. Dies ist z.B. bei einem Windenantrieb der Fall, bei dem ein hohes Anfahrdrehmoment bei niedriger Geschwindigkeit aufgebracht werden muß und bei dem es somit nicht möglich ist, den Antrieb vor seiner Betriebsbelastung auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu bringen. Um ein Anfahren unter Last zu ermöglichen, werden die bekannten, mit hohen Drehzahlen und Drehmomenten arbeitenden Antriebe zusammen mit Untersetzungsgetrieben verwendet. Es handelt sich hier zumeist um großbauende und verhältnismäßig teure Motor-Getriebeaggregate, die zudem noch mit einer besonderen Brems- oder Haltevorrichtung ausgestattet werden müssen.

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Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorgenannten Antriebe zu beheben. Insbesondere bezweckt die Erfindung einen Hydraulikmotor, der bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten abtriebsseitig ein hohes Anfahrdrehmoment bei zugleich hohem volumetrisehen Wirkungsgrad . liefert.

Die erfindungsgemäße Antriebsmaschine kennzeichnet sich dadurch, daß das Zahngetriebe einen angetriebenen Zahnkranz aufweist, der ein antriebsmäßig mit der Welle verbundenes Zahnrad umgreift und im Zahneingriff mit diesem steht und dessen Innendurchmesser zur Erzielung einer exzentrischen Lage zwischen Zahnkranz und Zahnrad erheblich größer ist als der Außendurchmesser des Zahnrades, und daß eine den Zahnkranz bei seiner Umläufbewegung relativ zu dem inneren Zahnrad abstützende Vorrichtung sowie zur Mitnahme des Zahnkranzes und Drehung der Abtriebswelle eine ihn über seine Umlauf bahn antreibende Antriebsvorrichtung vorgesehen sind.

Die Abstützvorrichtung bzw. die Lagerung des Zahnkranzes besteht vorzugsweise aus einem zwischen Maschinengehäuse und Zahnkranz eingeschalteten Gelenkhebe!system, welches zweckmäßig nach Art eines Parallelogramm-Hebelsystems ausgebildet ist. Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung weist das Hebelsystem einen Lagerring auf, der über Gelenkhebel mit dem Maschinengehäuse gelenkbeweglich verbunden ist und mit dem der Zahnkranz ebenfalls über Gelenkhebel beweglich gekuppelt ist. Die zwischen Maschinengehäuse und Lager-

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ring bzw. zwischen Lagerring und Zahnkranz angeordneten Gelenkhebel bestehen vorzugsweise jeweils aus einem Hebelpaar, wobei die Hebel nach Art eines Parallelogramm-Hebelsystems so angeordnet sind, daß der Zahnkranz auf einer elliptischen oder kreisbogenförmigen Umlaufbahn um das mit der Abtriebswelle verbundene Zahnrad beweglich ist.

Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung besteht die auf den Zahnkranz einwirkende Antriebsvorrichtung aus einer Anzahl im Abstand um den Zahnkranz angeordneter und mit dem Zahnkranz antriebsmäßig verbundener hydraulischer Kolben-Zylindervorrichtungen, deren Zylinder entweder im Inneren des Zahnrades oder aber in bzw. an dem Maschinengehäuse radial angeordnet werden können. Die hydraulischen Kolben-Zylindervorrichtungen werden so gesteuert, daß der Zahnkranz die gewünschte Umlaufbewegung ausführt, bei der er durch wechselnden Zahneingriff mit dem Zahnrad dieses und damit die Antriebswelle antreibt. Die Steuerung läßt sich z.B. dadurch bewerkstelligen, daß jeder Kolben-Zylindervorrichtung ein gesondertes Steuerventil zugeordnet wird. Vorzugsweise finden hierbei Schieberventile Verwendung, deren Schieber in baulich vorteilhafter Weise über eine von dem Zahnkranz getragene Steuerscheibe gesteuert werden können. Andererseits kann zur Steuerung der Ventile aber auch eine Ventilplatte vorgesehen sein, die gegenüber den Kolben-Zylindervorrichtungen drehbar ist und Druckmittelkanäle aufweist, die bei ihrer Drehbewegung in Aufeinanderfolge in Verbindung mit den zu den Kolben-Zylindervorrichtungen führenden Kanälen gelangen.

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Wie erwähnt, ist bei der erfindungsgemäßen Antriebsmaschine der Zahnkranz "schwimmend", d.h. so gelagert, daß er eine Umlaufbewegung ausführt, bei der sich seine Mittelachse auf einer Umlaufbahn bewegt. Die Umlauf bewegung wird in bevorzugter Ausführung durch die Hydraulikzylinder bewirkt, die über den Umfang des Zahnkranzes verteilt angeordnet sind. Da die Anzahl der Zähne an dem mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnkranz größer ist als die Anzahl der Zähne des auf der Welle sitzenden Zahnrades, ergibt sich eine Getriebe- μ Untersetzung. Da die zum Antrieb des Zahnkranzes verwendeten hydraulischen Hubzylinder keine Abdichtungsprobleme aufwerfen, läßt sich bei der erfindungsgemäßen Antriebsmaschine ein hoher volumetrische^ Wirkungsgrad erreichen. Der hydraulische Antrieb weist eine hydraulische Verriegelung auf und ist in Verbindung mit den im Eingriff stehenden Getrieberädern selbsthaltend. Schließlich ist auch die vergleichsweise einfache Bauweise des erfindungsgemäßen Antriebsmotors vorteilhaft.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den einzelnen Ansprüchen aufgeführt und werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine hydraulische Antriebsmaschine gemäß der Erfindung schematisch von der Stirnseite her, wobei der Antrieb einer Winde zugeordnet ist;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1} " .

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Pig. 3 die Maschine gemäß den Fig. 1 und 2 im Querschnitt zur Darstellung der im Eingriff stehenden Getrieberäder ;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. Ij

Fig. 4A eines der verwendeten Steuerventile im Schnitt durch das Ventilgehäuse j

Fig. 5 in einer der Fig. 2 entsprechenden Schnittdarstellung eine geänderte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5·

In der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben sind, ist der erfindungsgemäße Hydraulikmotor in Verbindung mit einer Winde dargestellt, obgleich er selbstverständlich auch für andere Antriebszwecke Verwendung finden kann·

In Fig. 2 ist die Winde mit 10 bezeichnet; sie weist eine zylindrische Trommel 12 mit im seitlichen Abstand voneinander angeordneten radialen Flanschen 14 auf. Die Trommel 12 ist auf Lagern 16 gegenüber einem stationären Gehäuse 20 drehbar gelagert. Das Gehäuse kann zweiteilig ausgebildet sein| es besteht aus dem eigentlichen Windengehäuse 21 und einem Gehäuse 22, welches den Windenantrieb aufnimmt. Die beiden Gehäuseteile 21 und 22 sind zusammengebaut bzw. zu einem einteiligen Gehäuse vereinigt und auf einem gemeinsamen Fußteil 23 abgestützt.

Das Windengehäuse weist die Stirnwände 24 und 25 auf, wobei die letztgenannte Stirnwand zugleich die Stirnwand des den

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Antrieb aufnehmenden Gehäuseteils 22 bildet. Eine Welle 26 ist in Lagern 2? und 28 der Stirnwände 24 und 25 drehbar gelagert. Wie Pig. 2 zeigt, erstreckt sich die Welle 26 durch die zylindrische Windentrommel 12; sie weist hier Lagerflansche oder Lagerringe 29 auf, auf denen die Trommel über die Wälzlager 16 gelagert ist.

Zur antriebsmäßigen "Verbindung der Windentrommel 12 mit der Welle 26 ist eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung 50 vorgesehen. Diese Kupplung weist einen auf der Welle 26 gleitenden Ringkolben 32 auf, der rückwärtig ein zylindrisches Kolbenhemd 33 trägt, welches einen Bund des Lagerringes 29 übergreift und mit diesem eine Zylinderkammer 34 bildet. Zwischen der zylindrischen Trommel 12 und der Welle 16 ist eine größere Anzahl an Reibscheiben 36 und 38 angeordnet. Me Reibscheiben 36 weisen zur drehschlüssigen Verbindung mit der Trommel 12 am Außenumfang Zähne auf, während die Reibscheiben 38 über am Innenumfang angeordnete Zähne mit der Welle 26 in Verbindung stehen, so daß das Drehmoment von der Welle 26 über die Reibscheiben auf die Trommel 12 übertragen werden kann.

Um die Reibscheiben 36 und 38 zwischen der Stirnfläche 39 des Kolbens 32 und einer Widerlagerplatte 40 reibungsschlüssig einzuspannen, ist die Zylinderkammer 34 über Kanäle 41 und 42 der Welle 26 an eine Druckmittelquelle anschließbar.

Im folgenden wird nun der Antrieb der Welle 26 näher erläutert:

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Der allgemein mit 50 bezeichnete Antrieb ist in dem Gehäuseteil 22 des Gehäuses 20 untergebracht. Der Antrieb weist ein Getrieberad 52 mit Außenverzahnung auf, welches mittels Federn, Keilstücke 53 oder sonstigen Verbindungsorganen drehschlüssig mit der Welle 26 verbunden ist. Das Zahnrad 52 ist von einem mit Innenverzahnung versehenen Zahnkranz 54· 'umschlossen. Der Innendurchmesser des Zahnkranzes 54- ist erheblich größer als der Außendurchmesser des Zahnrades 52. Außerdem hat der Zahnkranz 54- eine größere Anzahl an Zähnen als das Zahnrad 52.

Die Lagerung des Zahnkranzes 54- ist insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen. Diese Lagerung weist ein Paar Gelenkhebel 56 auf, die bei 57 gelenkbeweglich mit dem Gehäuse 20 verbunden sind. Mit ihrem anderen Ende sind die Hebel 56 bei 58 en einem Lagerring 59 angelenkt. Der Lagerring 59 ist demgemäß quer zur Längsachse der Welle 26 in beiden Richtungen schwenkbar.

An dem Lagerring 59 ist bei 61 ein Hebelpaar 60 angelenkt. Das andere Ende dieser Hebel 60 ist mittels eines Gelenkbolzens 62 mit dem Zahnkranz 54- gelenkig verbunden, so daß dieser über die beiden parallelen Hebel 60 quer zur Bewegungsrichtung des Lagerringes 59 hin- und herschwenkbar ist.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Gelenkbolzen 62 im Winkelabstand von 180° am Umfang des Zahnkranzes 54- angeordnet sind. Entsprechend sind die Gelenkbolzen 58 der beiden Hebel 56 im Winkelabstand von 180° am Umfang des Lagerrings 59 angeordnet.

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Der Winkelabstand der Hebel 56 und 60 beträgt demgemäß 90°. Die Hebel 56 und 60 bilden daher zusammen mit dem Lagerring ' ein Parallelogramm-Hebelsystem, über das der Zahnkranz 54 mit dem Gehäuse verbunden ist. Aufgrund der sich überlagernden Gelenkbewegungen der Hebel 56 und 60 bewegt sich jeder Punkt des Zahnkranzes 54· auf einer kreisförmigen oder elliptischen Umlaufbahn. Bei dieser Umlaufbewegung gelangt ein Teil der Zahne des Zahnkranzes 54· in Zahneingriff mit den Zähnen des Zahnrades 52, während auf den übrigen Bereichen dieser Getrieberäder kein Zahneingriff vorhanden ist (Fig. 3)· Der Abschnitt, an dem die beiden Getrieberäder im Zahneingriff stehen, wandert um den gesamten Umfang des inneren Zahnrades 52 herum, wenn der Zahnkranz sich über die vorgenannte Umlaufbahn bewegt. Hierbei wird über den Zahneingriff die Antriebskraft von dem Zahnkranz auf das innere Zahnrad übertragen.

Der Zahnkranz 54- wird von einer Anzahl hydraulisch betätigter Kolben 64 über seine Umlaufbahn bewegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht Kolben vorgesehen, von denen in Pig. 2 nur ein einziger dargestellt ist. Es versteht sich, daß die Anzahl der Kolben unterschiedlich sein kann und insbesondere von der jeweiligen Verwendung der Antriebsmaschine abhängig ist.

An dem Zahnkranz 54- ist eine Kupplungsstange 65 mit ihrem inneren Ende angelenkt. Das äußere Ende dieser Kupplungsstange ist über einen Gelenkbolzen 66 mit dem Kolben 64 gelenkig verbunden. Der Kolben 64 gleitet in einem Zylinder 68, der von

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der zylindrischen Seitenwand 69 des Gehäuses 20 getragen ist. Es ist erkennbar, daß bei der Hubbewegung des Kolbens 64 in dem Zylinder 68 die Linearbewegung des Kolbens über das Gelenkhebelsystem 56? 60 in die gewünschte Umlaufbewegung des Zahnkranzes 54 umgesetzt wird·

Die Betätigung der Kolben 64 in den Zylindern 68, die somit ihrerseits Hydraulikmotoren bilden, erfolgt durch Einleiten eines hydraulischen Druckmittels in die einzelnen Zylinderkammern über ein Ventil- und Leitungssystem. Dieses umfaßt einen Verteilerring 70, der an der Seitenwand 69 des Gehäuses 20 befestigt ist. Der Verteilerring weist ein Paar Ringnuten auf, von denen die eine einen Hochdruckkanal 72 und die andere einen Auslaß- bzw. Niederdruckkanal 74 bildet. Der Hochdruckkanal 72 ist an eine Hochdruckquelle angeschlossen, während der Kanal 74 mit einem Sumpf oder einem Vorratsbehälter verbunden ist.

Jeder einzelnen Kolben-Zylindervorrichtung 64, 68 ist ein Ventilmechanismus 76 zugeordnet. Dieser weist ein Ventilgehäuse 78 auf, in dessen Ventilkammer 80 ein Ventilorgan 82 verschiebbar angeordnet ist. Das Ventilorgan besteht aus einem Schieber mit endseitigen zylindrischen Kolbenansätzen 83 und 84, die über einen im Durchmesser verjüngten Schaft 85 verbunden sind (insbesondere Fig. 4 und 4A). Die zylindrische Ventilkammer 80 weist im Abstand nebeneinander drei Nuten oder Ausdrehungen 86, 87 und 88 auf, wobei die Nut 86 im Bereich des Schieberkolbens 83, die Nut 87 konzentrisch zu dem Schaft

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85 und die Nut 88 im Bereich des anderen Schieberkolbens 84 angeordnet ist· Die Nut 86 ist über einen Kanal 89 an den ringförmigen Hochdruckkanal 72 angeschlossen, während die Nut 88 über einen Kanal 90 mit dem Ringkanal 74 auf der Niederdruckseite verbunden ist. Die Nut 87 ist über einen Kanal 91 mit dem Innenraum 92 der Zylinderkammer 68 verbunden.

Wenn der Schieber 82 gemäß der Darstellung der 3?ig. 4A nach links verschoben wird, so gelangt der Hochdruckkanal 72 über den Kanal 89» die Nuten 86 und 87 und den Kanal 91 is. Verbindung mit dem Zylinder 68, der hierdurch von dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird. Bei dieser Ventileinstellung ist der Niederdruckkanal 90 von dem Kolbenende 84 des Schiebers 82 verschlossen. Wird der Schieber 82 bei der Darstellung gemäß Pig. 4A nach rechts geschoben, so wird; die Druckmittelzuleitung zu dem Zylinder geschlossen und der Zylinder 68 statt dessen über den Kanal 91» die Nut 88 und den Kanal 90 an den Niederdruckkanal 74 angeschlossen.

Die Stellbewegung des Schiebers 82 wird von einer Nocken- oder Steuerscheibe 95 gesteuert. Diese Steuerscheibe ist an dem Zahnkranz 54 befestigt} sie führt daher eine der UmIaufbewegung des Zahnkranzes entsprechende Bewegung aus* Wie vor allem Fig. 1 zeigt, weist die Steuerscheibe 95 sm Umfang eine Anzahl rechteckiger Aussparungen 96 auf, die seitlich von Armen 97. begrenzt sind. Die Arme 97 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, welcher der Länge des Schiebers 82 entspricht, so daß die dem Schieber zugewandten Flächen 98 der

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Arme gleitend an den äußeren Enden des Schiebers 82 anliegen. Es ist aus Fig. 1 erkennbar, daß sich die Steuerscheibe 95 aufgrund ihrer Umlaufbewegung in Aufeinanderfolge den Ventilgehäusen 78 in radialer Richtung nähert und sich anschließend wieder von den Ventilgehäusen entfernt, wobei diese Radialbewegung aufgrund des Bewegungsspiels in den Aussparungen 96 möglich ist. Außerdem führt die Steuerscheibe in begrenztem Maße eine Umfangsbewegung aus, die zu einer Verschiebung der Schieber 82 der Steuerventile durch die Arme 97 führt.

Der vorstehend in Zusammenhang mit einer Winde 12 beschriebene Antriebsmechanismus arbeitet wie folgt:

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Betriebszustand befindet sich der obere (in der 12-Uhr-Position liegende) Kolben in der unteren Hubendstellung, während der untere (in der 6-Uhr-Position liegende) Kolben sich in der oberen Hubendstellung befindet. Die den beiden Kolben zugeordneten Schieberventile 82 befinden sich hierbei in ihrer Mittelstellung, in der die Einlaß- und Auslaßöffnungen dieser Ventile gesperrt sind. Die anderen Ventile und Kolben liegen in den verschiedenen Zwischenstellungen. Dabei ist z.B. das in der 9-Uhr-Position liegende Schieberventil 82 voll nach links verschoben, so daß der zugeordnete Zylinder 68 mit der Hochdruckleitung 72 in Verbindung steht, während das gegenüberliegende, in der 3-Uhr-,Position befindliche Schieberventil 82 voll nach rechts verschoben ist, so daß dessen Zylinder an den Niederdruckkanal 74- angeschlossen ist. Die hierbei von dem Hochdruckmedium beaufschlagten Kolben führen Hin- und Herbewegungen aus, wodurch

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der Zahnkranz 54 über das Hebelsystem unter Mitnahme der Steuerscheibe 95 verschoben wird. Bei der Mitnahme der Steuerscheibe werden die Schieber 82 der Steuerventile über die Arme 97 verschoben. Beispielsweise bewirkt die Verschiebung des Zahnkranzes 54, daß sich die Steuerscheibe 95 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach oben und im Uhrzeigersinn bewegt, wodurch das in der 12-Uhr-Position liegende Schieberventil 82 nach rechts und das in der 6-Uhr-Position liegende Schieberventil 82 nach links verschoben werden. Die Verstel-

lung des in der 12-Uhr-Position liegenden Schieberventils 82 bringt den zugeordneten Zylinder in Verbindung mit der Niederdruckseite, so daß sich der Kolben 64 aus seiner unteren Hubendstellung nach oben bewegt. Umgekehrt bewirkt die Verstellung des in der 6-Uhr-Position liegenden Schiebers 82, daß der zugeordnete Kolben 64 von dem Hochdruckmedium beaufschlagt wird, so daß er aus seiner oberen Hubendstellung gedrückt wird. Entsprechende Wirkungen stellen sich an jedem einzelnen Ventil und Arbeitskolben ein, so daß die verschiedenen Ventile zu jedem Zeitpunkt des Arbeitszyklus sich in den verschiedenen Öff- W nungs- und Schließstellungen befinden, während sich die zugeordneten Arbeitskolben entsprechend in den verschiedenen Hubstellungen befinden.

Bei diesen Hin- und Herbewegungen der Arbeitskolben wird der Zahnkranz 54 über seine Umlaufbahn bewegt, wobei seine Zähne fortlaufend an anderen Stellen in und außer Eingriff mit den Zähnen des inneren Zahnrades 52 kommen. Wenn die Zähne des Zahnkranzes 54 in Zahneingriff mit den Zähnen des Zahnrades 52 gelan-

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gen, bewirkt der Keileffekt der hierbei aufeinandertreffenden Zahnflanken eine Drehbewegung an dem Zahnrad 52. Zu dieser Drehbewegung kommt die begrenzte Vinkelbewegung des Zahnkranzes 54 hinzu, so daß unter diesen beiden kombinierten Bewegungen das Zahnrad 52 und damit die Welle 26 in Umdrehung versetzt werden.

Durch Druckbeaufschlagung der Zylinderkammer 34 läßt sich über den Kolben 32 die Reibungskupplung 36, 38 schließen, so daß die Trommel 12 von der sich drehenden Welle 26 mitgenommen wird.

Wie erwähnt, ist bei dem erfindungsgemäßen Antrieb eine unterschiedliche Anzahl der Zähne der Getrieberäder 52 und 54 in der Weise vorgesehen, daß eine Untersetzung erzielt wird. Es versteht sich, daß die Differenz der Zähne dieser beiden Getrieberäder unterschiedlich sein kann. Beispielsweise kann der Zahnkranz mit sechzig Zähnen und das Zahnrad mit vierundfünfzig Zähnen bestückt sein, so daß der Differenzwert der Zähne sechs beträgt. Der mit sechzig Zähnen bestückte Zahnkranz muß hier ·2» gleich neunmal seine Umlaufbahn zurücklegen, um eine Umdrehung des Zahnrades 52 zu bewirken. Da bei jeder einzelnen Umlaufbewegung des Zahnkranzes jeder Kolben einen Arbeitszyklus ausführt, ergeben sich neun Kolbenzyklen je Wellenumdrehung. Der Hydraulikmotor arbeitet daher mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten, während die Winde mit demgegenüber niedriger Umlaufgeschwindigkeit angetrieben wird.

Die vorstehend beschriebene Antriebsmaschine zeichnet sich

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durch einen !lohen volumetrischen Wirkungsgrad aus. Es ist ersichtlich, daß Leckverluste lediglich in den Kolben- und Zylindervorrichtungen und in den Ventilen auftreten können· Da die Kolben.- und Zylindervorrichtungen einfache linearbewegliche Hubkolben aufweisen, ergeben sich keine besonderen Dichtungsprobleme. Mit Hilfe herkömmlicher Dichtringe lassen sich die Kolben und die Schieberventile so abdichten, daß keine oder keine nennenswerten Leckverluste auftreten. Aufgrund der sehr geringen Leckverluste ist das hydraulische System bei der erfindungsgemäßen Antriebsmaschine in jeder Stellung innerhalb seines Arbeitszyklus hydraulisch verriegelt, was für den Fall eines Ausfalls der Energiezuführung von Bedeutung sein kann.

In den Fig. 5 und 6 ist ein geändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die in Fig. 5 dargestellte Winde mit derjenigen des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. bis 4- übereinstimmt, so daß insoweit von einer Erläuterung abgesehen werden kann. Die Änderungen betreffen vor allem die Lagerung der Getrieberäder sowie die zum Antrieb der Getrieberäder erforderlichen Ventil- und Kolbenvorrichtungen.

Wie aus den Fig. 5 und 6 erkennbar, weist die Abtriebswelle 100 an ihrem einen Ende einen radialen Ringflansch oder Ansatz 101 auf_t an dem mittels Befestigungsorgane 102 das innere, mit der Außenverzahnung versehene Getrieberad 10J befestigt ist. Letzteres wird von einem Zahnkranz 105 umschlossen, der mit seiner Innenverzahnung in. Zahn eingriff mit dem inneren

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Zahnrad gelangen kann. Vie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 ist auch hier der Zahnkranz 105 über Gelenkhebel 106 mit einem Lagerring 108 gelenkbeweglich verbunden. Der Lagerring 108 ist seinerseits über Hebel 110 an dem Gehäuse gelagert, so daß der Zahnkranz 105 eine Umlaufbewegung ausführen kann, wie dies in Zusammenhang mit den I¹Ig. 1 bis 4 näher erläutert ist. In der einen Stirnwand 114 des Gehäuses 116 ist eine Stummelwelle 112 drehbar gelagert. Das Zahnrad 105 ist über die Stummelwelle 112 geschoben und an dieser befestigt.

Eine Anzahl hydraulisch betätigter Kolben 118 ist über den Umfang des Zahnrades 103 verteilt angeordnet. Die Kolben arbeiten in hydraulischen Zylindern 120, die in dem Zahnrad 103 angeordnet bzw. ausgeformt sind. Wie Fig. 5 zeigt, ist jedem Kolben 118 eine Feder 122 zugeordnet, die das Bestreben hat, den Kolben radial nach außen zu schieben. An dem äußeren Kolbenende weist jeder Kolben eine Rolle 124 auf. Die Laufrollen 124 können in eine Rollennut 126 eingreifen, die am Innenumfang des Zahnkranzes 105 angeordnet ist.

Zur Betätigung der einzelnen Arbeitskolben 118 ist in dem Zahnrad 103 eine Anzahl an Einlaßkanälen bzw. Einlaßöffnungen 130 ausgeformt, die an den Innenraum der verschiedenen Zylinder 120 angeschlossen sind. Eine Ventilplatte 132 ist drehbar an einem Lager 134 gelagert, welches von dem äußeren Zahnkranz 105 getragen ist. Wie Fig. 6 zeigt, ist die Ventilplatte 132 exzentrisch ausgebildet 5 sie weist ein Paar bogenförmiger Nuten oder Kanäle 136, 138 auf. Diese Nuten 156,

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sind konzentrisch zu der Stummelwelle 112 angeordnet. Sie drehen sich über die Einlaßöffnungen I30 hinweg, so daß sie bei der Drehbewegung vorübergehend mit diesen Einlaßöffnungen in Verbindung stehen.

Über das außenliegende Ende der Stummelwelle 112 ist ein Verteilerring 140 geschoben, der sich mit dieser Welle dreht. Der Verteilerring weist einen Hochdruckkanal 142 und einen Niederdruckkanal 144 auf, die jeweils von einer Ringnut gebildet sein können. Mit dem Hochdruckkanal 142 steht ein Kanal 146 der Stummelwelle 112 in Verbindung, während der Niederdruckkanal 144 an einen weiteren Kanal 148 der Stummelwelle angeschlossen ist.

Die Drehung der Ventilplatte 132 wird über die UmIaufbewegung des Zahnkranzes IÖ5 etwa nach Art einer Kurbelwelle erreicht, wobei die Ventilplatte bei jedem Umlaufzyklus des Zahnkranzes eine Umdrehung ausführt. Das innere Zahnrad IO3 und die Welle 112 mit den hierin befindlichen Kanälen drehen sich demgegenüber mit einer verminderten Geschwindigkeit, die der jeweiligen Untersetzungsgeschwindigkeit des Antriebs entspricht.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß bei der Drehbewegung der Ventilplatte 132 die Nuten 136 und 138 mit den zu den Zylindern 120 führenden Kanälen I30 vorübergehend in Verbindung kommen, so daß die Druckbeaufschlagung und die Druckentlastung" der Arbeitszylinder in der vorstehend im Zusammenhang mit den Pig. 1 bis 4 beschriebenen Weise gesteuert werden. Die durch die wechselnde Druckbeaufschlagung und Druckentlastung der

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Arbeitszylinder bewirkte Hin- und Herbewegung der Arbeitskolben 118 führt demgemäß zu einer Umlaufbewegung des Zahnkranzes 105, bei der dieser fortlaufend in "und außer Zahneingriff gelangt mit dem inneren Zahnrad 103. Der sich über seine Umlaufbahn bewegende Zahnkranz 105 erteilt somit dem inneren Zahnrad 103, der Welle 100 und bei eingerückter Kupplung der Windentrommel eine Drehbewegung.

Auch bei dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Antriebs ist der volumetrische Wirkungsgrad außerordentlich gut, da im. hydraulischen Teil des Antriebes Abdichtungen lediglich an hin- und herbeweglichen und drehenden Teilen vorgenommen zu werden brauchen und demgemäß keine höheren Leckverluste auftreten werden. Im übrigen ist auch dieser Antrieb im Falle eines Ausfalls der Energiezuleitung hydraulisch verriegelt.

Mit beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich gegenüber den bekannten Hydroantrieben einige erhebliche Vorteile erzielen. Beispielsweise ist es möglich, hiermit Winden oder sonstige Vorrichtungen mit Geschwindigkeiten von etwa einer Umdrehung ge Minute oder sogar darunter anzutreiben, ohne daß hierbei nennenswerte Leckverluste selbst bei sehr hohen Drehmomenten, die z.B. in der Größenordnung von 300 bis 500 m/kg liegen, auftreten. Der erfindungsgemäße Antrieb zeichnet sich dabei durch ein hohes Anfahrdrehmoment aus und ist daher vor allem dort verwendbar, wo, wie z.B. bei Winden, hohe Anfahrdrehmomente verlangt werden. Der letztge-

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nannte Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebs ist darauf zurückzuführen, daß sich der Hydraulikmotor aus jeder Betriebs stellung seines Arbeitszyklus anfahren läßt und daß in jeder Betriebsstellung der volle hydraulische Druck der Arbeitszylinder über die Kolben auf das Umlaufgetriebe übertragen wird, ohne daß hierbei ein das Anfahrdrehmoment mindernder Kurbeleffekt vorhanden ist.

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Claims

Ansprüche

1. Antriebsmaschine_T insbesondere Hydraulikmotor, mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten, über ein Zahngetriebe angetriebenen Abtrxebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahngetriebe einen angetriebenen Zahnkranz (54-» 105) aufweist, der ein antriebsmäßig mit der Welle (26, 100) verbundenes Zahnrad (52, 103) umgreift und im Zahneingriff mit diesem steht und dessen Innendurchmesser zur Erzielung einer exzentrischen Lage zwischen Zahnkranz und Zahnrad erheblich größer ist als der Außendurchmesser des Zahnrades, und daß eine den Zahnkranz (54» 105) bei seiner Umlaufbewegung relativ zu dem inneren Zahnrad (52, 103) abstützende Vorrichtung (56 bis 62 bis 106 bis 110) sowie zur Mitnahme des Zahnkranzes und Drehung der Abtriebswelle eine ihn über seine Umlaufbahn antreibende Antriebsvorrichtung (64 bis 69 bzw. 118 bis 124) vorgesehen sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zahnkranz (54, 105) tragende Vorrichtung aus einem zwischen Gehäuse (22, 116) und Zahnkranz (54, 105) gelenkig eingeschalteten Hebelsystem (56 bis 62 bzw. 106 bis 110) besteht.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (56 bis 62 bzw. 106 bis 110) aus einem Parallelogramm-Hebelsystem besteht.

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4. Maschine nach Anspruch 2 ©Sea? 3> 'dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystiem einen !Lagerring '£59» ΙΟίΟ aufweist,, wobei der I^agerring über die Bebelelemente £55 j 60 bzw«. 106,_a 110) einers-eits rnifc dem C*ehäuse rand ander.erseiifcrS-milt dem Zatokraaaz (54=, 105} verbundeM ist;.

5. Maschine nach einem der Jbaspz-uehe 1 -bis 4_Ί dadnrch gekennzeichnet, daß die auf den Zahnkranz {54«, 105} einwirkende Antriebsvorrichtung aus einer Jknzahl im Abstand um den

Zahnkranz herum angeordneter und mit dem Zahnkranz an- ™

triebsmäßig verbundener hydraulischer Eolben-Zjlindervorrichtungen (64 bis 69 bzw. 118 bis 124) besteht.

6. Maschine nach Anspruch 5> gekennzeichnet durch den IDruckmittelzu- und -abfluß der Kolben-Zylindervorrichtungen (64 bis 69 bzw. 118 bis 124) nach Maßgabe der Bewegung des Zahnkranzes (54, 105) steuernde Ventilvorrichtungen (76, 132).

7· Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, £ daß die Kolben-Zylindervorrichtungen (118 bis 124) in dem inneren Zähnrad (103) radial angeordnet sind.

8. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindervorrichtungen (64 bis 69) an dem Gehäuse (22) angeordnet sind.

9. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilvorrichtung eine Ventilplätte (132) aufweist, die gegenüber den Kolben-Zylindervorrichtungen (118 bis 124)

drehbar ist und Druckmittelkanäle (136, 138) aufweist, die bei ihrer Drehbewegung in Aufeinanderfolge in Verbindung mit den zu den Kolben-Zylindervorrichtungen führenden Kanälen (146, 148) gelangen.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben-Zylindervorrichtung ein Steuerventil (76) zugeordnet ist, und daß über die Ventilorgane (82) der Steuerventile die Anschlüsse zwischen den Zylindern (68) und einer Hochdruckquelle bzw. einer Niederdruckleitung steuerbar sind.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilorgane (82) aus dem Ventilgehäuse (78) herausragende Betätigungsorgane (83» 84) aufweisen und über eine von dem Zahnkranz (54) getragene Steuerscheibe (95) gesteuert sind.

12.. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile aus Schieberventilen (76) bestehen, deren Schieber (82) beidseitig aus dem Ventilgehäuse (78) herausgeführt ist, und daß die Steuerventile in Aussparungen (96) am Umfang der Steuerscheibe (95) liegen, wobei die Betätigungsorgane der Steuerventile von den an ihnen anliegenden Wänden (98) der Aussparungen betätigt sind.

13. Hydraulikmotor, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (22, 116) eine Mehrzahl im Winkelabstand zuein-

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ander angeordneter Hydraulikzylinder (68 bzw. 120) mit darin hubbeweglichen Kolben (64, 118) angeordnet sind, die jeweils mit einem in dem Gehäuse befindlichen Antriebsglied (59, 108) antriebsmäßig verbunden sind, und daß eine Ventilsteuerung vorgesehen ist, welche die Zylinder in Aufeinanderfolge mit einer hydraulischen Druckquelle verbindet, wobei die Ventilsteuerung von dem Antriebsglied (59, 108) angetrieben ist.

. Lagerung für ein auf einer Umlaufbahn bewegliches Glied, Q insbesondere für eine Antriebsmaschine gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied (54, 105) mit einem Lagerglied (59, 108) über einen Gelenkhebelmechanismus (60, 106) beweglich verbunden ist, und daß das Lagerglied (59» 108) mit dem Gehäuse (22, 116) über einen zweiten Gelenkhebelmechanismus (56, 110) so verbunden ist, daß es in einer quer zur Bewegungsrichtung des erstgenannten Gelenkhebelmechanismus verlaufenden Richtung beweglich ist. ^

15· Lagerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenkhebelmechanismen jeweils aus einem Paar im wesentlichen diametral einander gegenüberliegender Hebel (56, 60 bzw. 106, 110) bestehen."

16. Umlaufgetriebe, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, mit in einem stationären Gehäuse gelagerter Abtriebswelle und einem 'angetriebenen-'--Zahnrad, mit welchem ein angetriebenes Umli'äuiPrkd -im" Eingriff "steht,

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dadurch, gekennzeichnet, daß die das Umlauf rad (54, antreibende Antriebsvorrichtung ein schwimmendes Element (59, 108), vorzugsweise in Gestalt eines Lagerringes, aufweist, daß ein erstes Paar im wesentlichen paralleler Hebel (56, HO), die dieses Element mit dem Gehäuse verbinden, sowie ein zweites Paar Hebel (60, 106) vorgesehen sind," die etwa rechtwinklig zu dem ersten Hebelpaar angeordnet sind und das Element (59, 108) mit dem Umlaufrad (54, 105) verbinden, daß ferner zum Antrieb des Umlaufrades zwischen ihm und dem Gehäuse wirkende Hydraulikmotoren (64 bis 69 bzw. 118 bis 124) vorgesehen sind, die von einer von dem Umlaufrad getragenen Betätigungsvorrichtung (95 bzw. 132) betätigt sind.

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