DE3344357C2

DE3344357C2 -

Info

Publication number: DE3344357C2
Application number: DE19833344357
Authority: DE
Inventors: Fedor Nikiforovic Odessa Su Erasov
Original assignee: ZAPOROZSKIJ KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICHESKIJ INSTITUT SELSKOCHOZYAISTVENNOGO MASINOSTROENIA ZAPOROZ'E SU
Current assignee: ZAPOROZSKIJ KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICHESKIJ INSTITUT SELSKOCHOZYAISTVENNOGO MASINOSTROENIA ZAPOROZ'E SU
Priority date: 1983-12-08
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1991-01-03
Also published as: DE3344357A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Planetenhydromotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Planetenhydromotor ist aus der DE-OS 31 44 423 bekannt.

Planetenhydromotore dienen in der Flugzeugindustrie und im Schwermaschinenbau als getriebeloser Antrieb für die Arbeitsorgane von Stelleinrichtungen. Sie können beispielsweise unmittelbar in Räder, Windentrommeln usw. eingebaut werden.

Die die Zahl der Verteileröffnungen bestimmende Zahl der Abwälzungen des Ringrotors am Statorrad während einer Wellenumdrehung wird bei dem vorausgesetzten Planetenhydromotor durch folgende Beziehung beschrieben:

worin bedeuten:
Z₁ - Zähnezahl des auf der Welle befestigten Zahnrades;
Z₂ - Zähnezahl des inneren Zahnkranzes des Ringrotors;
Z₃ - Zähnezahl des äußeren Zahnkranzes des Ringrotors;
Z₄ - Zähnezahl des Statorrades.

Die Zahl n der Verteileröffnungen, die sich aus dieser Beziehung ergibt, ist kleiner als die Zähnezahl des Wellenrades, d. h. kleiner als die Zahl der Arbeitskammern veränderlichen Volumens, weshalb ein Teil der Verteileröffnungen über jeweils zwei Kanäle mit jeweils zwei Arbeitskammern veränderlichen Volumens in Verbindung gesetzt sind.

Bei dieser bekannten Ausbildung verringert die paarweise Verbindung von Arbeitskammern mit jeweils einer Verteileröffnung die Anzahl der unabhängig steuerbaren Arbeitskammern und führt dadurch zu einer Erhöhung der Ungleichmäßigkeit des Abtriebsdrehmoments. Außerdem ist das gemeinsam beaufschlagte Volumen zweier paarweise an einer Öffnung hängender Arbeitskammern doppelt so groß wie das Volumen einer gewöhnlichen Arbeitskammer. Eine solche Ausbildung mit verringerter Anzahl individuell beaufschlagter Arbeitskammern, wobei diese verschiedene Volumina aufweisen (die zwei gemeinsam beaufschlagten Kammern sind in ihrer Wirkung wie eine Arbeitskammer), bewirkt eine nochmalige Vergrößerung der Drehmomentungleichmäßigkeiten.

Aus der genannten Druckschrift ist zwar eine Ausbildung bekannt, bei der die Zahl der Verteileröffnungen der Anzahl der Zähne des wellenfesten Zahnrades und somit der maximalen Zahl der Arbeitskammern gleich ist. Jedoch müssen bei dieser Ausbildung die Verteileröffnungen auf Ringbahnen verschiedenen Durchmessers liegen, um dies möglich zu machen. Dies macht die Maschine recht kompliziert.

Aus der US-PS 29 89 951 ist noch eine Maschine der betrachteten Art bekannt, bei der jeder Arbeitskammer eine Verteileröffnung zugeordnet ist, was hier jedoch nur durch eine erhebliche Anzahl von Öffnungen im nichtdrehenden Steuerschieber möglich ist. Auch dies ist somit eine recht komplizierte Ausbildung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Planetenhydromotors der oberbegrifflich vorausgesetzten Gattung, bei dessen Betrieb ein gleichmäßiges Abtriebsdrehmoment erreicht wird, ohne dabei die Anzahl der notwendigen Öffnungen im Verteiler und Steuerschieber zu vergrößern, d. h. bei einfach bleibender Bauart.

Ausgehend von der vorausgesetzten Ausbildung eines Planetenhydromotors wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann ein Motor mit einer maximalen Anzahl unabhängig beaufschlagter Arbeitskammern und damit maximaler Gleichmäßigkeit des Abtriebsdrehmoments gebaut werden, denn die Gleichmäßigkeit des Abtriebsdrehmoments hängt in unmittelbarer Proportionalität mit der Anzahl der effektiven Arbeitskammern zusammen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 angegeben, wobei die hier vorgeschlagenen Vertiefungen zwischen den Verteileröffnungen Quetscherscheinungen verhindern und eine gleichmäßige spezifische Belastung auf der gesamten Stirnfläche (Arbeitsfläche) des Verteilers gewährleisten, die der Stirnfläche (Arbeitsfläche) des Steuerschiebers zugeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Planetenhydromotor weist außer der geringeren Drehmomentungleichmäßigkeit auch eine erhöhte Leistung auf, und zwar dank der Steigerung des Durchsatzvermögens der Verteilereinrichtung.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Planetenhydromotor im Längsschnitt;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Verbindung der Öffnungen des Verteilers mit den Arbeitskammern veränderlichen Volumens.

Der Planetenhydromotor hat ein Gehäuse 1, in dem ein Statorrad 2 mit einem inneren Zahnkranz ausgebildet ist. Im Gehäuse 1 ist eine Welle 3 gelagert, auf der ein Zahnrad 4 mit einem äußeren Zahnkranz befestigt ist. Zwischen diesem und dem Statorrad 2 befindet sich ein Ringrotor 5 mit einer Exzentrizität e (Fig. 2) in bezug auf die Welle 3.

Der Ringmotor 5 besitzt einen äußeren Zahnkranz 6, der mit dem inneren Zahnkranz des Statorrads 2 in Eingriff steht, wodurch ein Übertragungszahntrieb entsteht, sowie einen inneren Zahnkranz 7, der mit dem äußeren Zahnkranz des Zahnrads 4 der Welle 3 zusammenwirkt, wodurch bei der Umlaufbewegung Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens entstehen. Die Arbeitskammern 8 sind in axialer Richtung auf der einen Seite durch ein Dichtelement 9, das auf der Welle 3 starr befestigt ist, und auf der anderen Seite durch einen Verteiler 10 begrenzt, der auf der Welle 3 starr befestigt ist. Die Welle 3 ist in Lagern 11, 12 gelagert, die zwischen dem Gehäuse 1 und dem Dichtelement 9 bzw. dem Gehäuse 1 und dem Verteiler 10 angebracht sind. Das Dichtelement 9 ist mit der Welle 3 mittels einer Gewindeverbindung verbunden, die durch einen Stift 13 gesichert ist.

Das Gehäuse 1 ist auf der einen Seite durch einen Deckel 14 geschlossen, durch den das Ende der Welle 3 hindurchtritt und in dem sich eine Einrichtung 15 zur Wellenabdichtung befindet, die an das Dichtelement 9 mittels Federn 16 angedrückt ist, welche auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt sind. Mit dem Gehäuse 1 ist ein Flansch 17 zur Befestigung des Planetenhydromotors starr verbunden oder einstückig ausgebildet.

Auf der entgegengesetzten Seite ist das Gehäuse 1 durch einen Deckel 18 geschlossen, in dem Hohlräume 19 und 20 zur Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit ausgeführt sind. Im Deckel 18 befindet sich ein Steuerschieber 21, dessen innere Stirnseite an der zugewandten Stirnseite des Verteilers 10 anliegt. In dieser Stirnseite des Steuerschiebers 21 sind Öffnungen 22 ausgeführt, die über Kanäle 23, 24 abwechselnd mit den Hohlräumen 19 bzw. 20 im Deckel in Verbindung stehen. Die Öffnungen 22 des Steuerschiebers 21 sind auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt. Der Steuerschieber 21 ist an die Stirnseite des Verteilers 10 mittels Federn 25 angedrückt, die auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilt liegen, und durch einen Stift 26 gegen Durchdrehung gesichert.

In der dem Steuerschieber 21 zugewandten Stirnseite des Verteilers 10 sind Öffnungen 27 ausgeführt, deren Zahl der Zahl der Abwälzungen des Ringrotors 5 am Statorrad 2 während einer Umdrehung der Welle 3 entspricht. Diese Zahl n ergibt sich aus nachstehender Formel:

Hierbei bedeutet:
Z₁ - Zähnezahl des Zahnrads 4 auf der Welle 3;
Z₂ - Zähnezahl des inneren Zahnkranzes 6 des Ringrotors 5;
Z₃ - Zähnezahl des äußeren Zahnkranzes 6 des Ringrotors 5;
Z₄ - Zähnezahl des Statorrads 2.

Im konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist Z₁=9, Z₂=10, Z₃=60, Z₄=63, Z₄=63, n=6.

Diese Verteileröffnungen 27 stehen mit den Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens über Kanäle 28, 29 in Verbindung, die sich im wesentlichen in axialer Richtung erstrecken. Die Öffnungen 27 sind nur einem Teil der Arbeitskammern 8 zugeordnet, nämlich den an gleicher Umfangsstelle oder in unmittelbarer Nähe gelegenen Arbeitskammern.

Zur Erzielung eines gleichmäßigen Drehmomentes an der Welle 3 ist es notwendig, daß alle Arbeitskammern 8 eine individuelle Arbeitsflüssigkeitszufuhr besitzen. Daher muß die Zahl der Öffnungen im Verteiler der Zahl der Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens bzw. der Zähnezahl Z₁ des Wellenrads 4 gleich sein. Es sind deshalb n₁ zusätzliche Öffnungen 30 notwendig, wobei gilt

n₁=Z₁-n, also vorliegend n₁=9-6=3.

Die zusätzlichen Öffnungen 30 befinden sich zwischen den Öffnungen 27 auf ein und derselben Kreislinie mit ihnen und sind mit den diametral gegenüberliegenden Arbeitskammern 8 über Kanäle 31 verbunden. Diese sind beispielsweise durch in die zylindrische Oberfläche der Welle 3 eingefräste schraubenlinienförmige Nuten gebildet, die durch die aufsitzende Oberfläche des Verteilers 10 geschlossen sind. Am Anfang und Ende dieser Kanäle 31 stellen Kanäle 32, 33 im Verteiler 10 die Verbindung zu den jeweiligen Öffnungen her. Die Öffnungen 27 und die zusätzlichen Öffnungen 30 sind mit verschiedenen Winkelschritten so angeordnet, daß jede Öffnung 27, 30 im Augenblick des maximalen und des minimalen Volumens der zugehörigen Arbeitskammer 8 veränderlichen Volumens der zwischen zwei Öffnungen 22 des Steuerschiebers 21 symmetrisch liegt, d. h. die Umschaltung von Druckbeaufschlagung auf Entlüftung bzw. umgekehrt geschieht.

Die Zahl der Öffnungen 22 des Steuerschiebers 21, die mit dem Hohlraum 19 in Verbindung stehen, wird um eins größer als die Zahl der Abwälzungen des Ringrotors 5 am Statorrad 23 während einer Umdrehung der Welle 3 (n+1=7) genommen. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Gesamtzahl der Öffnungen 22 des Steuerschiebers 21 vierzehn.

Zwischen den benachbarten Öffnungen 27 in der Stirnseite des Verteilers 10 sind Vertiefungen 34 (Fig. 3) ausgeführt, die die Form der Öffnungen 27 haben. Die Zahl dieser Vertiefungen ist der Differenz zwischen der Zahl der Öffnungen 27 und der zusätzlichen Öffnungen 30 gleich. Im vorliegenden Beispiel sind drei Vertiefungen vorgesehen, die in etwa gleichem Abstand voneinander liegen, was einen gleichmäßigen spezifischen Druck auf der gesamten Stirnfläche des Verteilers 10 gewährleistet.

Vom Innenraum 35 des Planetenhydromotors, der durch die Lager 11 und 12 umgrenzt ist, geht ein durch den Steuerschieber 21 verlaufender Kanal 36 aus und führt zu einem Hohlraum 37 zwischen dem Steuerschieber 21 und dem Deckel 18.

Der beschriebene Planetenhydromotor funktioniert folgenderweise:

Die Arbeitsflüssigkeit wird dem Hohlraum 19 zugeführt und gelangt über die Kanäle 23 des Steuerschiebers 21 zu dessen druckbeaufschlagten Öffnungen 22. Kommen diese Öffnungen 22 mit Öffnungen 27 des Verteilers 10 in Verbindung, so beaufschlagt ein Teil der Arbeitsflüssigkeit über die Kanäle 28 einen Teil der Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens, deren Zahl der Zahl n der Abwälzungen des Ringrotors 5 am Statorrad 2 während einer Umdrehung der Welle 3 gleich ist. Der andere Teil der Arbeitsflüssigkeit gelangt über die zusätzlichen Öffnungen 30 und die Kanäle 32, 31 und 33 zu Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens. Beide Teile der Arbeitsflüssigkeit beaufschlagen gleichzeitig die eine Hälfte der Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens, die sich auf der einen Seite von der Symmetrieebene A-A der Zahntriebe befinden.

Unter dem Druck der Arbeitsflüssigkeit in der einen Hälfte der Arbeitskammern 8 veränderlichen Volumens wälzt sich der Ringrotor 5 gleichzeitig am Zahnkranz des Statorrads 2 und am Zahnkranz des Zahnrads 4 ab, wodurch eine Drehbewegung auf die Welle 3 übertragen und eine ausreichende Drehmomentgleichmäßigkeit gewährleistet wird. Die verbrauchte Arbeitsflüssigkeit wird aus der anderen Hälfte der Arbeitskammern 8 sich verringernden Volumens, ähnlich wie beim Zuführen, in die Öffnungen 27 und die zusätzlichen Öffnungen 30 des Verteilers 10 verdrängt, von wo sie über die andere Hälfte der Öffnungen 22 des Steuerschiebers 21 über die Kanäle 24 in den Abführungsraum 20 abfließen.

Bei Veränderung der Zuführungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit findet eine Umsteuerung statt.

Claims

1. Planetenhydromotor, in dessen Gehäuse (1) ein Statorrad (2) an den entgegengesetzten Seiten durch Deckel (14, 18) abgedeckt ist, in deren einem (18) Hohlräume (19, 20) zur Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit ausgeführt sind, mit einer im Gehäuse (1) angeordneten Welle (3), auf der ein Zahnkranz (4) befestigt ist, und mit einem Ringrotor (5) mit einem äußeren Zahnkranz (6) und einem inneren Zahnkranz (7), welcher in bezug auf die Welle (3) exzentrisch liegt und mit seinem äußeren Zahnkranz (6) unter Bildung eines Übertragungszahntriebs mit dem Statorrad (2) und mit seinem inneren Zahnkranz (7) unter Bildung eines Zahntriebs mit Arbeitskammern (8) veränderlichen Volumens mit dem auf der Welle (3) befestigten Zahnkranz (4) zusammenwirkt, wobei die Arbeitskammern (8) auf der einen Seite durch ein auf der Welle (3) starr befestigtes Dichtelement (9) und auf der anderen Seite durch einen Verteiler (10) begrenzt sind, der auf der Welle (3) starr befestigt ist und zur Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit in die Arbeitskammern (8) veränderlichen Volumens Kanäle (28) besitzt, die mit auf einer Kreislinie liegenden Öffnungen (27) in Verbindung stehen, deren Zahl der Zahl der Abwälzungen (n) des Ringrotors (5) am Statorrad (2) während einer Umdrehung der Welle (3) gleich ist und die an der Stirnseite des Verteilers ausgeführt sind, die Öffnungen (22) in der Stirnseite eines Steuerschiebers (21) zugewandt ist, welche abwechselnd mit den Hohlräumen (19, 20) zur Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit in Verbindung gesetzt sind und deren jeweilige Anzahl um eins größer ist als die Zahl (n) der Abwälzungen des Ringrotors (5) am Statorrad (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (10) zusätzliche Öffnungen (30) besitzt, deren Zahl durch die Differenz zwischen der Zähnezahl des Zahnrads (4) der Welle (3) und der Zahl der im Verteiler (10) ausgeführten Öffnungen (27) bestimmt ist und die sich zwischen den Öffnungen (27) befinden und mit diametral gegenüberliegenden Arbeitskammern (8) veränderlichen Volumens mittels Kanälen (31) in Verbindung stehen.

2. Planetenhydromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Steuerschieber (21) zugewandten Stirnseite des Verteilers (10) zwischen den Öffnungen (27) Vertiefungen (34) ausgeführt sind, die eine Form haben, welche der Form der Öffnungen (27) entspricht, wobei die Zahl dieser Vertiefungen der Differenz zwischen der Zahl der Öffnungen (27) und der Zahl der zusätzlichen Öffnungen (30) gleich ist.