DE3243404C2

DE3243404C2 - Parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine

Info

Publication number: DE3243404C2
Application number: DE3243404A
Authority: DE
Inventors: Hans Lumbye Nordborg Hansen; Hans Christian Norborg Petersen; Svend Erik Nordborg Thomsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DK530483A; JPH0137562B2; US4597725A; CA1233072A; DK530483D0; JPS59141702A; DE3243404A1; DK158962C; DK158962B

Abstract

Eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine weist ein außen verzahntes (12) und ein innen verzahntes Zahnrad (5) auf. Die Zahnräder (5, 12) drehen und kreisen relativ zueinander. Das erste Zahnrad (12) besitzt zwischen wirksamen Umfangsabschnitten (16) unwirksame Abschnitte (18), die mit dem zweiten Zahnrad (5) nicht in Berührung kommen. Ein Verteilerventil (19) weist zwei Sätze von Steueröffnungen (20; 23, 24) auf. Hierbei münden die von den ersten Steueröffnungen (20) ausgehenden Kanäle (21) im Bereich der unwirksamen Abschnitte (18). Hilfskanäle (32) sind am zweiten Zahnrad (5) vorgesehen. Sie verbinden auf jeder Seite der zwischen den sich vergrößernden und den sich verkleinernden Verdrängerkammern (17) verlaufenden Symmetrielinie (S) die jeweils benachbarten Verdrängerkammern miteinander, stellen aber keine Verbindung über die Symmetrielinie (S) hinweg her.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Kreiskolbenmaschine dieser Art (DE-OS 22 40 632) sind die Zähne des innenverzahnten Zahnrades durch fünf zylindrische Rollen gebildet, während das außenverzahnte Zahnrad vier Zähne und eine trochoidenförmige Umfangsfläche aufweist. Diese Umfangsfläche ist ringsum für die Abdichtung der Verdrängerkammern wirksam, weil alle Abschnitte nacheinander mit den Zähnen des innenverzahnten Zahnrades in Berührung kommen. Dagegen besitzt das innenverzahnte Zahnrad zwischen den einwärts gerichteten Flächen der Rollen größere Abschnitte, die unwirksam sind, also mit dem anderen Zahnrad nicht in Berührung kommen. Das außenverzahnte Zahnrad weist jeweils im Bereich zwischen den Zähnen Mündungen von Kanälen auf, die zu je einer um 90° versetzten Steueröffnung an der Stirnseite des Zahnrades führen. Diese vier Steueröffnungen des ersten Satzes liegen auf einem Kreis um die Achse des außenverzahnten Zahnrades. Der zweite Satz der Steueröffnungen umfaßt eine zuflußseitige zentrische Bohrung und fünf auf einem hierzu konzentrischen Kreis angeordnete abflußseitige Steueröffnungen. Die Hilfskanäle sind als Nuten an den Zahnflanken des außenverzahnten Zahnrades ausgebildet Sie ermöglichen es, daß eine Verdrängerkammer, wenn die zugehörige Steueröffnung des ersten Satzes nur unzureichend von einer Steueröffnung des zweiten Satzes überdeckt wird, über die Nachbarkammer gefüllt oder entleert werden kann.

Die Mündung der Kanäle stellt immer dann, wenn der zugehörige Umfangsabschnitt des außenverzahnten Zahnrades mit einer Rolle des ir.nenverzahnten Zahnrades zusammenwirkt, einen Kurzschluß zwischen einer Druck führenden Verdrängerkammer und einer Niederdruck führenden Verdrängerkammer dar. Dieser Kurzschluß bleibt verhältnismäßig lange aufrechterhalten, weil sich die Kanalmündung gerade etwa im Bereich des augenblicklichen Drehpunktes befindet Dieser Kurzschluß steht im Widerspruch zu den Anforderungen, die an die Hilfskanäle gestellt werden und beeinträchtigt die Leistung der Maschine.

Bei einer anderen bekannten Kreiskolbenmaschine (DE-AS 21 24 006) sind die Steueröffnungen des ersten Salzes nicht am außenverzahnten Zahnrad angebracht, sondern an einem Drehschieber, der sich um eine feste Achse dreht Zwischen diesem und dem außenverzahnten Zahnrad muß daher ein die Kreisbewegung des Zahnrades ausgleichendes Element beispielsweise eine Gelenkwelle, vorhanden sein. Um trotz des bei einer solchen Konstruktion unvermeidlichen Spiels die Verdrängungskammern zeitrichtung füllen und entleeren zu können, sind Hilfskanäle an den Zähnen des außenverzahnten Zahnrades oder in den Zahnlücken des innenverzahnten Zahnrades vorgesehen. Von den Kanälen, die von den Steueröffnungen des zweiten Satzes ausgehen, ist lediglich erwähnt und veranschaulicht daß sie mit dem Zahngrund im innenverzahnten Zahnrad verbunden sind. Eine solche Maschine ist wegen des gesonderter. Drehschiebers teurer und platzaufwer.diger.

Es ist auch eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine bekannt (DE-OS 28 29 417), bei der das außenverzahnte Zahnrad nur dreh; and das innenverzahnte Zahnrad kreist Die in einer Stirnseite des außenverzahnten Zahnrades angeordneten Steueröffnungen des ersten Satzes wirken nach Art eines Drehschiebers mit den im Gehäuse angeordneten Steueröffnungen des zweiten Satzes zusammen. Das innenverzahnte Zahnrad weist eine Trochoidenverzahnung und außen eine eine Kreisbewegung zulassende Führung auf. Die Zähne des außenverzahnten Zahnrades sind durch Zylinderrollen gebildet. Zwischen je zwei Zylinderrollen mündet eine Nut, die gleichzeitig eine Steueröffnung des ersten Satzes bildet. Wegen der äußeren Führung des innenverzahnten Zahnrades ergeben sich große Einbaumaße. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die durch die Hüfskanäle erzielbare Genauigkeit bei der Druckumsteuerung nicht durch Kurzschlüsse beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Konstruktion befinden sich die Hilfskanäle und die mit den Steueröffnungen des ersten Satzes verbundenen Kanäle an verschiedenen Zahnrädern. Daher ist es möglich, die Mündungen der Steueröffnungskanäle in unwirksamen Abschnitten des ersten Zahnrades anzuordnen, so daß sich keine Kurzschlüsse ergeben können, und trotzdem mittels der Hilfskanäle die zwischen benachbarten Verdrängerkammern vorgesehene Abdichtung zeitweilig aufzuheben. Insgesamt ergibt

sich daher eine Kreiskolbenmaschine, die wegen der Hilfskanäle ein unbehindertes Füllen und Entleeren der Verdrängerkammem erlaubt, obwohl die fest mit dem ersten Zahnrad verbundenen oder unmittelbar daran angebrachten Steueröffnungen nur eine unzureichende Verteilerfunktion haben, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß die Wirkung der Hilfskanäle und die Leistung der Maschine nicht durch Kurzschlüsse beeinträchtigt wird.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ergibt eine be- to sonders einfache Konstruktion.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kreiskolbenmaschine,

Fig.2 eine Ansicht der Zahnräder längs der Linie H-H in Flg. 1 mit aufgelegten Steueröffnungen des zweiten Satzes und

Fig.3 eine andere Ausführungsform entsprechend der Darstellung der F i g. 2.

Gemäß Fi g. 1 ist ein feststehendes Gehäuse 1 vorgesehen, das aus einer Endplatte 2, einem Lagerblock 3, einer Seitenscheibe 4, einem innen verzahnten Zahnrad 5, einer weiteren Seitenscheibe 6 und einer Endplatte 7 besteht. Diese Teile sind durch Schrauben miteinander verbunden, von denen lediglich die Schrauben 8 gezeigt sind. Eine Hauptwelle 9 ist mit einem hülsenartigen Fortsatz 10 im Lagerblock 3 gelagert. Sie ist über eine Gelenkwelle 11 mit einem außen verzahnten Zahnrad 12 verbunden.

Wie F i g. 2 zeigt, besitzt das innen verzahnte Zahnrad 5 eine innere Umfangsfläche 13 in der Form einer Trochoide mit der Mittelachse Mu Auf diese Weise ergeben sich sechs Zähne 14. Das außen verzahnte Zahnrad 12 mit fünf Zähnen 15 hat eine Mittelachse M2, die um den Abstand e exzentrisch zur Mittelachse M\ Hegt. Die Zähne 15 haben außen die Form eines Zylinderabschnitts, der als wirksamer Umfangsabschnitt 16 an der Umfangsfläcbe 13 anliegt, so daß sich insgesamt fünf Verdrängerkammern 17, nämlich 17a bis 17e, ergeben. Zwischen diesen wirksamen Abschnitten 16 gibt es unwirksame Abschnitte 18, die mit dem innen verzahnten Zahnrad 5 nicht in Berührung kommen.

Zwischen der Seitenscheibe 6 und der angrenzenden Stirnfläche des Zahnrades 12 wird ein Verteilei-ventil 19 gebildet Dieses weist Steueröffnungen 20 eines ersten Satzes im Zahnrad 12 und Steueröffnungen 23 und 24 eines zweiten Satzes in der Seitenscheibe 6 auf. Wie F i g. 2 zeigt, sind fünf Steyeröffnungen 20, nämlich die Steueröffnungen 20a bis 2Oe zwischen den Zähnen 15 vorgesehen. Sie werden durch Nuten 21 mit einer zum Umfang hin offenen Mündung 22 gebildet. Die Steueröffnungen 23 und 24 des zweiten Satzes liegen auf einer Trochoidenbahn um die Mittelachse M\ des Zahnrades 5, die von den Steueröffnungen 20 bei der drehenden und kreisenden Bewegung des Zahnrades 12 bestrichen wird. Der Radius des Kreises um die Mittelachse M2, auf dem die Steueröffnungen 20 liegen, ist etwas größer als der Wert m χ e, wobei m die Zahl der Zähne 15 angibt, hier also m = 5. Die Steueröffnungen 23 stehen mit einem Druckanschluß 25 in der Endplatte 7 dadurch in Verbindung, daß sie über Radialkanäle 26 an eine Ringnut 27 angeschlossen sind, die ihrerseits mit dem DruckanschluO 25 verbunden ist. Die Steueröffnungen 24 stehen über Radialkanäle 28 und eine Axialbohrung 29 mit einem Niederdruckanschhiß 30 in Verbindung, der ebenfalls in der Endplatte 1 vorgesehen ist. Durch unterschiedliche Schraffur ist in F i g. 2 angedeutet, daß die Steueröffnungen 23 und 24 in Umfangsrichtung abwechselnd mit der Druckseite und der Niederdruckseite verbunden sind.

Hilfskanäle 31 und 32 sind an beiden Seiten des Zahnrades 5 in den Flanken der Zähne 14 derart vorgesehen, daß die Verdrängerkammern 17a und 176 auf der einen Seite der durch die Mittelachse M_x und M₂ bestimmten Symmetrielinie 5 miteinander verbunden sind, daß auch die Verdrängerkammern 17c/ und 17e auf der anderen Seite der Symmetrielinie S miteinander verbunden sind, daß aber eine Verbindung über die Symmetrieebene hinweg nicht erfolgt Wenn sich beispielsweise die Verdrängerkammer 17e vergrößert, so ist der Flüssigkeitsnachschub über die Steueröffnung 2Oe behindert, weil diese die zugehörige Steueröffnung 23 nur kleinflächig überdeckt. Außerdem ändert sich die Oberdeckung nur langsam, weil der Abstand vom augenblicklichen Drehpunkt des Zahnrades 12 gering ist Das Auffüllen der Verdrängerkammern 17e erfolgt daher zusätzlich über die Hilfskanäle 31 und 32 von der Vc_t>drängerkammer 17</, deren Steueröffnung 2Od großflächig mit der zugehörigen Steueröffnung 23 in Überdeckung steht.

Die Hilfskanäle 31 und 32 sowie die Steueröffnungen 20 befinden sich an unterschiedlichen Zahnrädern. Überdies :nünden die die Steueröffnungen 20 bildenden Nuten 21 inmitten der unwirksamen Abschnitte 18, so daß kein Kurzschluß auftritt, welcher die Steuerfunktion der Hilfskanäle 31,32 beeinträchtigen könnte. Die Kreiskolbenmaschine hat daher einen sehr gleichmäßiger. Lauf, arbeitet geräuscharm, vermeidet Druckspitzen und hat praktisch keine Verluste beim Verdrängervolumen.

In Fig.3 ist eine abgewandelte Ausführungsform veranschaulicht. Hierbei werden für gleiche Teile dieselben und für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet, unterschiedlich ist, daß die Steueröffnungen 120 des ersten Satzes jeweils mit um 90° versetzten Verdrängerkammern 17 verbunden-sind, wobei wiederum die Mündung 122 des zugehörigen Kanals 121 im unwirksamen Abschnitt 118 des Umfangs des Zahnrades 12 vorgesehen ist.

Der zweite Satz besitzt eine ringförmige Steueröffnung 123, die auf einem Kreis um die Mittelachie M\ des Zahnrades 5 liegt sowie eine Steueröffnung 124, die als zentrische Bohrung vorgesehen ist. Durch die kreisende Bewegung des Zahnrades 12 kommen die Steueröffnungen 120 sinnrichtig mit den Steueröffnungen 123 und 124 in Überdeckung. Auch hier werden kleinfläche Überdeckungen dadurch kompensiert, daß Verdrängerkammern über benachbarte Verdrängerkammern gefüllt oder entleert werden können.

Die Zahnräder können beispielsweise aus einzelnen Pla:teii bestehen, in welche die Steueröffnungen 20,120 und eventuelle weitere Kanäle 121 als Ausschnitte gestanzt sind, und die Platten werden dann durch Löten, Schweißen, Kleben u. dgl. zu einer Einheit verbunden.

Es gibt auch die Möglichkeit, die Funktionen der beiden Zahnräder zu vertauschen, also das äußere Zahnrad 5 drehen und kreisen zu lassen und ihm die unwirksamen Abschnitte und die damit in Verbindung stehenden ersten Steueröffnungen zuzuordnen. Die zweiten Steueröffnungen sind dann fest mit dem inneren Zahnrad verbunden und liegen zweckmäßigerweise in dem von dem Querschnitt des äußeren Zahnrades abgedeckten Flächenbereich. Die Steueröffnungen des Verteilerventils können auch auf beiden Seiten des drehenden und kreisenden Zahnrades vorgesehen sein.

Statt der ringförmigen Steueröffnung !23 können auf demselben Kreis auch mehrere Einzelöffnungen vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

10

15

20

25

30

35

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit einem drehbaren und kreisenden, drehfest mit einer Hauptwelle verbundenen, außenverzahnien Zahnrad und einem feststehenden innenverzahnten Zahnrad, die zwischen sich Verdrängerkammern bilden, wobei der Umfang des einen Zahnrades zwischen wirksamen Abschnitten, die mit dem anderen Zahnrad in Berührung kommen, in Zahnlücken unwirksame Abschnitte, die mit dem anderen Zahnrad nicht in Berührung kommen, aufweist, mit einem Verteilerventil, das zwei Sätze von in mindestens einer zu den Zahnradachsen senkrechten Ebene zusammenwirkenden Steueröffnungen aufweist, von denen die Steueröffnungen des ersten Satzes fest mit dem außenverzahnten Zahnrad verbunden sind, in Umfangsrichtung aufeinander folgen und über in diesem Zahnrad verlaufende Kanäle im Bereich von Zahnlückpnzu den Verdrängerkammern führen und von denen die Steueröffnungen des zweiten Satzes gehäusefest sind und zu dem Druck- bzw. Niederdruckanschluß führen, und mit an einem der Zahnräder angebrachten Hilfskanälen, die auf jeder Seite der zwischen den sich vergrößernden und den sich verkleinernden Verdrängerkfjnmern verlaufenden Symmetrielinie die jeweils benachbarten Verdrängerkammern miteinander verbinden, aber keine Verbindung über die Symmetrielinie hinweg herstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die unwirksamen Abschnitte (18) am außenverzahnten Zahnrad (12) und die Hilfskanäle /31, 32) am innenverzahnten Zahnrad (5) ausgebildet sind.

2. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (20) des ersten Satzes durch bis zum unwirksamen Abschnitt (18) hin verlaufende Nuten (21) in der Stirnseite des außenverzahnten Zahnrades (12) gebildet sind.