DE19631910B4

DE19631910B4 - Hydraulische Maschine der Zahnring-Bauart

Info

Publication number: DE19631910B4
Application number: DE19631910A
Authority: DE
Inventors: Andreas Voulgaris; Christos Voulgaris
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: DE19631910A1

Abstract

Hydraulische Maschine (1) der Zahnring-Bauart, insbesondere hydraulischer Motor, bestehend aus
– einem Gehäuse (2),
– einer im Innenraum des Gehäuses (2) drehbar gelagerten Welle (3), die mit wenigstens einem Wellenende die Wandung des Gehäuses (2) in einer Durchführungsöffnung (14) abgedichtet durchsetzt,
– einem im Gehäuse (2) drehfest auf der Welle (3) angeordneten Rotor (5), der eine Außenverzahnung (6) aufweist,
– einem den Rotor (5) umgebenden Rotorring (7) mit einer Innenverzahnung (8) und einer Außenverzahnung (9), wobei die Innenverzahnung (8) des Rotorrings (7) mit der Außenverzahnung (6) des Rotors (5) und die Außenverzahnung (9) des Rotorrings (7) mit einer gehäusefesten Innenverzahnung (11) zusammenwirkt,
– wobei zwischen den Verzahnungen (6, 8) des Rotors (5) und des Rotorrings (7) Arbeitskammern gebildet sind, die in einander gegenüberliegenden Zonen Druckkammern (29) und Rücklaufkammern (31) bilden,
– mit zwei drehfest im Gehäuse (2) angeordneten Steuerscheiben (12, 13), die mit seitlichen...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine der Zahnring-Bauart, insbesondere einen hydraulischen Motor, bestehend aus einem Gehäuse, einer im Innenraum des Gehäuses drehbar gelagerten Welle, die mit wenigstens einem Wellenende die Wandung des Gehäuses in einer Durchführungsöffnung abgedichtet durchsetzt, einem im Gehäuse drehfest auf der Welle angeordneten Rotor, der eine Außenverzahnung aufweist, einem den Rotor umgebenden Rotorring mit einer Innenverzahnung und einer Außenverzahnung, wobei die Innenverzahnung des Rotorrings mit der Außenverzahnung des Rotors und die Außenverzahnung des Rotorrings mit einer gehäusefesten Innenverzahnung zusammenwirkt, wobei zwischen den Verzahnungen des Rotors und des Rotorrings Arbeitskammern gebildet sind, die ineinander gegenüberliegenden Zonen Druckkammern und Rücklaufkammern bilden, und mit zwei drehfest im Gehäuse angeordneten Seitenscheiben, die mit seitlichen Führungsflächen den Rotor und den Rotorring seitlich führen und von denen mindestens die eine Seitenscheibe entgegen Federkraft axial verschiebbar ist und wobei im Zusammenwirken von Feder- und Hydraulikkräften eine Drucksteuervorrichtung ausgebildet ist, die beim Überschreiten eines bestimmten hydraulischen Druckes p_A in den Druckkammern zum Auseinanderrücken der beiden Steuerscheiben und damit zur Druckentlastung führt.

Eine hydraulische Maschine dieser Art ist in der DE 42 02 466 C2 beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Maschine sind der Rotor und der Rotorring zwischen den beiden Seitenscheiben geführt. Da die beiden Seitenscheiben, der Rotor und der Rotorring gegenüber dem Gehäuse und der Welle axial verschieblich sind, werden diese Teile von dem vor der ersten Seitenscheibe anstehenden hydraulischen Druck und letztlich gegen eine Innenschulter des Gehäuses gedrückt. Zusätzlich ist zumindest an der einen Seitenscheibe eine Feder oder ein Satz von Federn vorgesehen, die diese Andrückwirkung weiter unterstützen. Es können auch beide Seitenscheiben über Federn in dem Gehäuse in axialer Richtung abgestützt sein; hierbei ergibt sich dann eine schwimmende Anordnung des aus den Seitenscheiben, dem Rotor und dem Rotorring bestehenden Paketes. Die Zu- und Abfuhr des hydraulischen Mediums erfolgt bei dieser bekannten Maschine in einer der beiden Seitenscheiben, die daher auch als Steuerscheibe bezeichnet werden kann.

Diese Anordnung bildet eine Drucksteuervorrichtung, bei der die Seitenscheiben eine Ventilfunktion ausführen. Wenn nämlich der hydraulische Druck p_A in den Druckkammern einen unzulässig hohen Wert annimmt, rücken die Seitenscheiben auseinander, wodurch sich bis zu einem gewissen Grad ein Druckausgleich zwischen der in den Druckkammern befindlichen Hydraulikflüssigkeit und der Hydraulikflüssigkeit im übrigen Innenraum der Maschine einstellt. Der erwähnte unzulässig hohe hydraulische Druck in den Druckkammern kann sich besonders beim Anfahren der hydraulischen Maschine einstellen, wenn der Druck stark ansteigt, aber die Maschine noch nicht ausreichend schnell läuft. Das hätte dann einen erhöhten Verschleiß durch die Reibung von Rotor und Rotorring an den Innenflächen der Seitenscheiben zur Folge. Die bei der Maschine gemäß der DE 42 02 466 C2 vorhandene Drucksteuervorrichtung durch Auseinanderrücken der beiden Seitenscheiben bewirkt daher eine merklich verlängerte Lebensdauer und einen besonders gleichmäßigen Lauf der hydraulischen Maschine.

Die bekannte Maschine weist auch eine weitere Drucksteuervorrichtung auf. Hierzu ist ein innerer Bereich der Maschine, der unter dem anstehenden hydraulischen Druck steht, über ein Ventil mit dem Auslass der hydraulischen Maschine verbunden. Dieses Ventil wird durch die Rückstellkraft einer Feder geschlossen und öffnet, wenn der genannte Bereich des Innenraums unter einem erhöhten Druck steht. Durch diese weitere Drucksteuervorrichtung wird der anstehende hydraulische Druck ebenfalls gesteuert. Zum wahlweisen Funktionsbetrieb im Links- und Rechtslauf sind zwei dieser weiteren Drucksteuervorrichtungen in spiegelbildlicher Anordnung erforderlich. Hierbei besteht jeweils eine Verbindung zum Einlass und zum Auslass der Maschine, wobei die Steueröffnungen durch Rückschlagventile gebildet sind, die in der Gehäusewand nach außen münden und durch von außen zugängliche Schraubstopfen verschlossen sind.

Die US 35 36 426 betrifft eine Innenzahnradpumpe, bei der ein angetriebenes Zahnrad mit Außenverzahnung mit einer Innenverzahnung kämmt, die sich an einem Zahnrad befindet, dass frei rotierend auf einer Achse gelagert ist. Die Achsen der beiden Zahnräder sind exzentrisch zueinander angeordnet. Seitlich neben den beiden Zahnrädern sind zwei Zylinderblöcke angeordnet, die durch Gehäuseteile axial gegen die beiden Zahnräder gedrückt werden. Bei dieser bekannten hydraulischen Maschine ist je ein Kanalsystem für die Zu- und Abfuhr des hydraulischen Mediums vorgesehen. Diese Kanäle verlaufen teils in dem Gehäuse und teils in den Zylinderblöcken der Maschine. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, dass die Hydraulikflüssigkeit den beiden Zahnrädern seitlich auf beiden Seiten zugeführt und auch seitlich von beiden Seiten wieder abgeführt wird. In den Zwischenräumen zwischen Innen- und Außenverzahnung sind die Druckkammern gebildet, in denen die Hydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt und gefördert wird. Sämtliche Innenteile dieser bekannten hydraulischen Maschine sind in axialer Richtung fest gegeneinander verspannt; ein Auseinanderrücken einzelner Teile ist dabei nicht vorgesehen.

Eine andere hydraulische Maschine geht aus der US 32 80 755 hervor. Hierbei befindet sich zwischen einer gehäusefesten Innenverzahnung ein umlaufender Käfig, der durch zwei Seitenscheiben mit einem dazwischen befindlichen Kranz von Rollen gebildet ist und als Rotorring dient, der seinerseits mit einem außen verzahnten Zahnrad zusammenarbeitet, dass sich auf der durchgehenden Welle der Maschine befindet. Der den Rotorring bildende Käfig ist zwischen Gehäuseschultern axial und verschieblich eingespannt. Die Hydraulikflüssigkeit tritt an dem einen Ende der Maschine über eine sichelförmige Eintrittsöffnung in den Bereich des Käfigs ein und verlässt diesen am anderen Ende der Maschine wieder über eine Austrittsleitung. Maßnahmen zur Druckentlastung bei einem unzulässig hohen hydraulischen Druck in den Druckkammern sind auch hierbei nicht vorgesehen.

Die DE 36 27 414 A1 betrifft eine Innenzahnradpumpe, bei der die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit über eine vorgestaltete Steuervorrichtung erfolgt. Je nach Schaltstellung dieser Steuervorrichtung kann der Innenzahnradpumpe ein gedrosselter oder ungedrosselter Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden.

Die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit älterem Zeitrang gemäß der DE 195 28 016 A1 betrifft eine hydraulische Maschine der Zahnring-Bauart entsprechend der eingangs zuerst genannten Art. Hierbei ist auch schon eine weitere Drucksteuervorrichtung mit wenigstens einer Steueröffnung in einem Verbindungskanal vorgesehen, die zur Steuerung des anstehenden hydraulischen Druckes dient. Dabei wird wenigstens ein die Drucksteueröffnung enthaltender Abschnitt des Verbindungskanals in einem die Druckkammern begrenzenden Bauteil im Gehäuse der hydraulischen Maschine angeordnet. Als ein geeignetes Bauteil hierzu wird die Steuerscheibe oder der Rotorring angesehen.

Die eingangs zuerst genannten hydraulische Maschine gemäß der DE 42 02 466 C2 hat sich in der Praxis bewährt und zeichnet sich durch eine besonders hohe Lebensdauer ihrer bewegten Teile aus. Dennoch besteht das Bestreben, die Störunanfälligkeit, Robustheit und Lebensdauer noch weiter zu verbessern. Das liegt an dem teilweise sehr rauhen Einsatzgebiet derartiger Maschinen, z.B. als Antriebsmotoren in hydraulisch betätigten Einrichtungen wie z.B. Greifern eines Baggers oder einer anderen Baumaschine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Maschine der Zahnring-Bauart, wie sie eingangs zuerst erwähnt worden ist, in der Weise auszugestalten, dass die Laufeigenschaften und die Lebensdauer noch weiter verbessert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine werden somit beide Seitenscheiben als Steuerscheiben ausgebildet, die beide mit Kanalsystemen zur Zu- oder Abfuhr des hydraulischen Mediums versehen sind. Dabei hat jedes Kanalsystem Steueröffnungen, verbindende Kanäle und eine am Außenumfang der Steuerscheiben befindliche Umfangsnut als einen gemeinsamen Kanalabschnitt, der mit einem Einlass bzw. Auslass verbunden ist. Die Steueröffnungen korrespondieren dabei mit den Druckkammern und Rücklaufkammern, die zwischen den Verzahnungen des Rotors und des Rotorrings in Arbeitskammern gebildet sind, die in einander gegenüberliegenden Zonen Druckkammern und Rücklaufkammern bilden. Infolge der in dem Anspruch 1 vorgeschriebenen Anordnung der Kanalsysteme wird über jede Steuerscheibe den Druckkammern das unter Druck stehende Medium zugeführt. An allen Drucköffnungen steht somit hydraulisches Medium unter Druck an. Jede der seitlichen Trennflächen zwischen Rotor und Rotorring einerseits sowie den Steuerscheiben andererseits wird mit unter Druck stehenden hydraulischen Medium versehen, so dass die Schmierung zwischen dem Rotor und den Steuerscheiben erheblich verbessert ist. Zusätzlich werden hydraulische Ausgleichskräfte erzeugt, die die Steuerscheiben zu spreizen suchen und dadurch einen wenigstens teilweisen Ausgleich der durch den hydraulischen Druck hervorgerufenen Druckkraft bewirken, mit der die Steuerscheiben durch den an ihnen außenstehenden Druck gegen den Rotor gedrückt werden. Diese Ausgestaltung eignet sich wegen der verbesserten Schmierung auch dann besonders gut, wenn von den beiden Steuerscheiben nur eine axial verschiebbar und durch wenigstens eine Feder beaufschlagt ist.

Wie aus Anspruch 1 hervorgeht, brauchen nicht beide Steuerscheiben vollständig mit beiden Kanalsystemen für die Zufuhr und die Abfuhr des hydraulischen Mediums versehen zu sein. Der Zweck der besseren Schmierung wird in jedem Fall erreicht, wenn auf beiden Seiten des Rotors nur die Zufuhr von unter Druck stehendem hydraulischen Medium erreicht ist. Wenn jedoch jede der Steuerscheiben mit je einem Kanalsystem für die Zufuhr und die Abfuhr versehen ist, so erleichtert das auch das Umschalten der Drehrichtung und dient auch der Verminderung der Einzelteile und der Lagerhaltung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Ansprüche 2 bis 5 sind auf Einzelheiten der beiden Steuerscheiben gerichtet. Durch diese Ausgestaltungen wird eine axiale Durchströmung der Arbeitskammern möglich. Dabei können die Steuerscheiben weitgehend identisch ausgebildet sein, und es wird dennoch erreicht, dass die Steueröffnungen für die Zufuhr und die Abfuhr des hydraulischen Mediums in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, wie das für die Funktion der Maschine erforderlich ist. Dieser Versatz wird durch die konstruktiv einfache Verdrehsicherung gemäß Anspruch 4 ermöglicht.

Wenn beide Steuerscheiben als vollständige Steuerscheiben mit Einrichtungen zur Zu- und Abfuhr des hydraulischen Mediums ausgestattet sind, ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für die Steuerung der Maschine, z.B. für die Umkehr der Dreh- oder Förderrichtung und für unterschiedliche Drehzahlen. Die gemäß Anspruch 1 vorgesehenen Umfangsnuten als gemeinsame Kanalabschnitte zur Verbindung mit dem Einlass bzw. Auslass der Maschine eröffnen hierzu eine weitere konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 6, wonach nämlich mehrere Einlässe bzw. Auslässe zur Verbindung mit diesen Umfangsnuten vorgesehen sein können.

Die Ausgestaltung von als Drossel wirkenden Kanalabschnitten mit unterschiedlich großen Drosselquerschnitten ermöglichen dabei auf einfache Weise unterschiedliche Drehzahlen und/oder Fördermengen der Maschine.

Die schon erwähnten Umfangsnuten können zudem gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 9 vorteilhaft zur Anordnung der aus der DE 42 02 466 C2 bekannten weiteren Drucksteuervorrichtung herangezogen werden.

Die Erfindung wird anschließend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In den Zeichnungen ist das Folgende dargestellt:
1 zeigt eine erfindungsgemäße hydraulische Maschine im Axialschnitt.
2 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Maschine.
Die 3 und 4 sind Ansichten auf die Innenflächen der Steuerscheiben bei der erfindungsgemäßen Maschine.
5 veranschaulicht eine weitere Einzelheit an einer erfindungsgemäßen Maschine.
6 hat einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine zum Gegenstand, wobei besonders Einzelheiten der weiteren Steuereinrichtung erläutert sind.
7 ist die zu 6 gehörende Ansicht auf die Innenfläche einer Steuerscheibe.
8 enthält einen Querschnitt durch eine Steuerscheibe der Maschine gemäß 6.
9 hat einen weiteren Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine zum Gegenstand, bei der weitere Einzelheiten dargestellt sind.
Die Hauptteile der hydraulischen Maschine 1 sind ein Gehäuse 2, eine darin drehbar gelagerte Welle 3, ein vom Gehäuse 2 umgebener und die Welle 3 umgebender Ringraum 4, ein im Bereich des Ringraums 4 auf der Welle 3 angeordneter und damit drehfest verbundener Rotor 5 mit einer Außenverzahnung 6, ein im Ringraum 4 angeordneter und den Rotor 5 umgebender Rotorring 7, der eine Innenverzahnung 8 aufweist, die mit der Außenverzahnung 6 des Rotors 5 zusammenwirkt und eine Außenverzahnung 9 aufweist, die mit einer Innenverzahnung 11 am Gehäuse 2 zusammenwirkt, zwei zu beiden Seiten des Rotors 5 und des Rotorringes 7 angeordnete Seitenscheiben, die gemäß der Erfindung beide durch Steuerscheiben 12, 13 gebildet sind, und noch zu beschreibende Zu- und Abführungsleitungen für ein hydraulisches Medium, insbesondere Hydrauliköl.
Die Welle 3 durchsetzt das im Querschnitt kreisrunde Gehäuse 2 ein- oder beidseitig jeweils in einer Durchführungsöffnung 14 nach außen, in der sie durch wenigstens einen Dichtungsring abgedichtet ist. Das Gehäuse 2 besteht aus drei Gehäuseteilen 2a, 2b, 2c, die koaxial hintereinanderliegend angeordnet und durch andeutungsweise dargestellte, parallel zur Mittelachse 17 angeordnete Schrauben 18 miteinander verschraubt sind. Am axial geschlossenen Ende des Gehäuses 2 ist ein Gelenkansatz 2d mit einer Gelenkbohrung 2e angeordnet für einen um die Gelenkachse 2f schwenkbaren Anschluss der Maschine 1 an einen Halter, insbesondere an den Greifer einer Baumaschine wie eines Baggers oder dergleichen.
Zu beiden Seiten des Ringraumes 4 sind in den Gehäuseteilen 2a, 2c zylindrische Stufenausnehmungen 19, 21 angeordnet, in denen jeweils die zugehörige Steuerscheibe 12, 13 angeordnet ist.
Außenseitig von den Stufenausnehmungen 19, 21 sind in den Gehäuseteilen 2a, 2c außerdem Lagerstufenausnehmungen 22, 23 angeordnet, in denen die Welle 3 mittels zwei geeigneten Lagern gelagert ist, hier zwei Wälzlagern 24, 25, bei denen es sich bei der vorliegenden Ausgestaltung um zwei einander entgegengesetzt angeordnete Schrägwalzenlager handelt, die relativ hohe axiale Kräfte aufnehmen können. Die Steuerscheiben 12, 13 sind jeweils durch eine Drehsicherung 20 im Gehäuse 2 drehgesichert, hier durch einen achsparallelen Stift 20a.
Der Rotor 5 ist durch eine Drehmitnahmeverbindung, z.B. Keilnutverbindung 26, drehfest mit dem von ihm umgebenen Abschnitt der Welle 3 verbunden. Vorzugsweise ist die Passung der Keilnutverbindung 26 so leichtgängig, dass der Rotor 5 auf der Welle 3 axial leicht verschiebbar ist. Ferner ist die Keilnutverbindung 26 z.B. durch geeignete Spalte S so ausgebildet, dass ein Durchgang für das hydraulische Medium zwischen den Lagerstufenausnehmungen 22, 23 gewährleistet ist.
Wie insbesondere 2 zeigt, weist die jeweils durch gerundete Zähne und Zahnlücken gebildete Außenverzahnung 6 am Rotor 5 und die Innenverzahnung 8 am Rotorring 7 eine unterschiedliche Zähnezahl auf, wobei die Innenverzahnung 8 vorzugsweise einen Zahn mehr aufweist.
Hierdurch werden zwischen zugehörigen Zähnen und Zahnlücken der Außenverzahnung 6 und der Innenverzahnung 8 Arbeitskammern gebildet, die durch Anlage zugehöriger Zähne bei 27 voneinander getrennt und im Wesentlichen abgedichtet sind. Es ergeben sich jeweils auf einer Seitenhälfte einer sich im Betrieb der Maschine 1 stetig ändernden Längsmittelebene 28 Druckkammern, in 2 bei Rechtslauf siehe z.B. 29, und auf der anderen Seitenhälfte Rücklaufkammern, siehe z.B. 31. Dabei wirken die Zähne der Außenverzahnung 6 mit auf den Innenseiten in den Steuerscheiben 12, 13 angeordneten Steueröffnungen 32a, 32b zusammen. Die Lochbilder der Steueröffnungen 32a, 32b in den Steuerscheiben 12, 13 sind an sich gleich (s. 3 und 4); wobei sie bezüglich der Drehebene des Rotors 5 spiegelbildlich zueinander angeordnet und in Umfangsrichtung um ein übliches, durch die Zahnabmessung bedingtes Maß versetzt zueinander angeordnet sind, wodurch die Funktion der Maschine gewährleistet ist. Bei Blickrichtung auf die Innenseiten der Steuerscheiben 12, 13 (3 und 4) sind die beiden, die jeweiligen Steueröffnungen 32a, 32b und das zugehörige Stiftloch 20a enthaltenden Lochbilder einander gleich. Durch ein Gegeneinanderschwenken der Steuerscheiben 12, 13 und ein Verdrehen der einen Steuerscheibe in die übereinstimmende Position der Drehsicherungen 20, hier koaxiale Stellung der Löcher 20a, erhalten die Steuerscheiben 12, 13 die richtige Montage- bzw. Funktionsstellung.
Im Rotationsbetrieb bilden die Steueröffnungen 32a, 32b auf der Mediumeinlassseite mit den Druckkammern korrespondierende Zuführungs- bzw. Drucköffnungen in der einen Steuerscheibe, z.B. 12, und auf der Mediumauslassseite mit den Rücklaufkammern korrespondierende Abführungsöffnungen in der anderen Steuerscheibe, z.B. 13, für das hydraulische Medium, wobei sie mit den Zähnen des Rotors 5 so durch Abdeckung und Freigabe in bekannter Weise zusammenwirken, dass die an sich bekannte Funktion der hydraulischen Maschine 1 gewährleistet ist und eine Rotationsbewegung zwischen der Welle 3 und dem Gehäuse 2 stattfindet. Bei dieser Rotation in der einen Umfangsrichtung, siehe z.B. Pfeil 34, führt der Rotorring 7 durch die Verzahnung herbeigeführte exzentrische Bewegungen bzw. Taumelbewegungen in radialer Richtung und in Umfangsrichtung aus, die durch unterschiedliche Zähnezahlen der inneren Verzahnung Vi und durch eine unterschiedliche Querschnittsbemessung der vorzugsweise gleiche Zähnezahlen aufweisenden Außenverzahnung Va gewährleistet ist. Diese Funktion einer vorliegenden hydraulischen Maschine 1 ist bekannt und braucht insoweit nicht weiter beschrieben zu werden.
Die Steuerscheiben 12, 13 sind in den Gehäuseteilen 2a, 2c angeordnet.
Die auf einem Teilkreis angeordneten Steueröffnungen 32a, 32b sind jeweils durch sich axial und radial erstreckende Kanalabschnitte 35, 36 mit einem in der zugehörigen Steuerscheibe angeordneten gemeinsamen Kanalabschnitt 37, 38 verbunden, an den sich im Gehäuse 2 wenigstens ein radialer Kanalabschnitt 39, 41 anschließt, der eine Drossel bilden kann und der mit einem Einschraubloch 42, 43 für eine Anschluss-Leitungsarmatur verbunden ist. Der gemeinsame Kanalabschnitt 37, 38 ist durch eine Umfangsnut gebildet. Hierdurch ist es nicht nur möglich, die radialen Kanalabschnitte 36 von außen einzubohren, sondern es ist auch möglich, den jeweils zugehörigen, hier durch ein Einschraubloch 42, 43 gebildeten Anschluss, an einer beliebigen Stelle des Gehäuseumfangs anzuordnen. Die durch die zugehörigen Druck- und Rücklaufkanäle 36 gebildete Medien-Zuführung und Abführung durchsetzt somit die zylindrische Teilungsfuge zwischen der zugehörigen Steuerscheibe 12, 13 und dem Gehäuse 2 radial. Jede Steuerscheibe 12, 13 weist eine Umfangsnut 37 oder 38 in der passenden Radialebene auf. Zu beiden Seiten davon sind Dichtungsringe in Ringnuten angeordnet, die sich in den Steuerscheiben 12, 13 befinden. Wie die 3 und 4 zeigen, ist die Drehsicherung 20, hier die Bohrung 20a, nicht symmetrisch zwischen zwei Steueröffnungen 32a, 32b, sondern einseitig dazwischen angeordnet, wodurch bei gleicher Position beider Drehsicherungen 20 für die Steuerscheiben 12, 13 der Versatz in Umfangsrichtung zwischen den Steueröffnungen 32a, 32b gewährleistet ist.
Im Betrieb der Maschine 1 sind nicht nur die Druck- und Rücklaufkammern mit dem hydraulischen Medium gefüllt, sondern es füllen sich aufgrund vorhandener Spalte S und des Durchgangs von Lecköl, z.B. an den Dichtungsflächen 44, 45 zwischen dem Rotor 5 und den Steuerscheiben, auch der Gehäuseinnenraum 40 und die Lagerräume 46, 47 mit dem hydraulischen Medium, insbesonders Hydrauliköl, was zwecks der Schmierung der Lager erwünscht ist. Desgleichen füllt sich auch der zum Gehäuseinnenraum 40 gehörige ringförmige Zwischenraum 48 zwischen der Außenverzahnung 9 und der Innenverzahnung 11, was ebenfalls aus Gründen der Schmierung der Gleitflächen der äußeren Verzahnung Va erwünscht ist.
Eine der beiden Steuerscheiben 12, 13, hier die Steuerscheibe 12, ist axial unverschiebbar und die andere oder beide vorhandene Steuerscheiben, hier die Steuerscheibe 13 und/oder die Steuerscheibe 12, ist/sind axial verschiebbar angeordnet und durch eine axiale Schubkraft gegen den Rotor 5 und den Rotorring 7 beaufschlagt. Hierzu dienen jeweils wenigstens eine Feder und der hydraulische Druck, z.B. der Gehäuseinnendruck im Gehäuseinnenraum 40. Bei einer axial gerichteten Verschiebbarkeit ist darauf zu achten, dass die Steuerscheibe in der axialen Führung der Drehsicherung 20 verschiebbar ist, was durch ein entsprechendes Bewegungsspiel in einem der beiden Löcher 20a im Gehäuse 2 oder in der Steuerscheibe 13 für den Sicherungsstift 20b in einfacher Weise erreichbar ist. Außerdem sind die Umfangsnuten 37, 38 breiter und zwar so breit zu bemessen, dass in jeder Schiebestellung der betreffenden Steuerscheibe 12, 13 die gewünschte Mediummenge diese Stelle passieren kann.
Es können eine oder beide Steuerscheiben 12, 13 axial verschiebbar in den Stufenausnehmungen 19, 21 gelagert und durch eine ringförmige oder mehrere auf dem Umfang verteilt angeordnete Federn 52 gegen den Rotor 5 und den Rotorring 7 beaufschlagt sein. Die Federn 52 können einseitig oder beidseitig angeordnet sein.
Im ersteren Fall (nur eine Steuerscheibe axial verschiebbar) kann die unverschiebbare Steuerscheibe, hier die Steuerscheibe 12, mittels einer Schraube oder eines Stiftes oder durch Einpressen axial fixiert sein, oder sie kann an sich verschiebbar im Gehäuse 2 gelagert sein und an einer Schulterfläche 2a1 des Gehäuses 2, hier 2a, anliegen. Dabei ist sie so dick zu bemessen, dass der an ihr anliegende Rotorring 7 – bei der vorliegenden Konstruktion – ein Bewegungsspiel S1 zur ihm gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des Ringraums 48 aufweist. Die Anlage an der Schulterfläche 2a1 ist durch die Spannung der Feder(n) 52 vorgegeben, egal, ob der Druckanschluss durch die Steuerscheibe 12 (Anschluss 42) oder durch die Steuerscheibe 13 (Anschluss 43) verläuft. Die Breite 48a des Ringraums 4 ist so groß, dass das axiale Bewegungsspiel S1 auf beiden Seiten vorhanden ist und zwar auch unter Berücksichtigung einer noch zu beschreibenden Ventilfunktion zwischen einerseits Steuerscheibe und andererseits Rotor und Rotorring.
Zwecks Verringerung der Baugröße ist die oder sind die Federn 52 jeweils in einer Ausnehmung, insbesondere einer Ringausnehmung 40a, in der Schulterfläche 2c1 angeordnet.
Im letzteren Falle (Federn 52 zu beiden Seiten) sind die Steuerscheiben 12, 13 mit dem Rotor 5 und dem Rotorring 7 ebenfalls auch unter Berücksichtigung der noch zu beschreibenden Ventilfunktion elastisch mittenzentriert.
Die jeweils an der Steuerscheibe 12, 13 wirksame, mechanische und hydraulische Beaufschlagungskraft F1 kann dabei gleich oder etwas kleiner oder etwas größer sein als die entgegen gerichtete Beaufschlagungskraft F2, die der Arbeitsdruck in den Druckkammern 29 und ein in den Rücklaufkammern 31 vorhandener Druck an der Steuerscheibe 12, 13 erzeugen. Die Maschine 1 kann jedoch auch für einen gewünschten Benutzungsfall so eingestellt sein oder werden, dass die Beaufschlagungskraft F2 geringer ist als F1. Entsprechend ist die Größe der äußeren Ringfläche 53 unter Berücksichtigung der Schubkraft der Feder 52 zu bemessen. Ein Überschuss der Beaufschlagungskraft F1 soll zwecks Abdichtung einen gewissen Andruck erzeugen und nur so groß sein, dass keine schädliche Reibung und kein erhöhter Verschleiß an den Dichtungsflächen 44, 45 auftritt.
Dies gilt, wenn eine oder beide Steuerscheiben 13 axial verschiebbar gelagert sind. Im ersten Fall dient die fixierte Steuerscheibe als axiales Widerlager. Im zweiten Fall sind die Steuerscheiben 12, 13 durch die vorhandenen Federn 52, 52a mittenzentriert.
Der Durchmesser der Steuerscheiben 12, 13 ist kleiner bemessen als der zwischen den Zähnen gemessene Innendurchmesser der Innenverzahnung 11, so dass die Steuerscheiben 12, 13 nicht an den Seitenflächen der Innenverzahnung 11 bzw. an dem Gehäuseteil 2b, sondern an den Seitenflächen des Rotorrings 7 anliegen.
Die oder beide axial verschiebbare Steuerscheiben 12, 13 üben somit eine Ventilfunktion aus und sind Teil einer ersten Drucksteuervorrichtung 49, die den an der Außenseite der Steuerscheibe oder -scheiben 12, 13 anstehenden hydraulischen Druck p1 steuert bzw. ausgleicht. Wenn der Arbeitsdruck pA einen bestimmten Wert übersteigt, wird die oder werden die somit axial schwimmend gelagerten Steuerscheiben 12, 13 etwas gegen die Kraft der Feder oder Federn 52 gespreizt, so dass das Ventil 49a etwas öffnet und es zu einer Druckentlastung zum Gehäuseinnenraum 40 unter Berücksichtigung des genannten Kräfteverhältnisses F1 zu F2 kommt.
Der hydraulischen Maschine 1 ist eine zweite Drucksteuervorrichtung 54 mit einer Drucksteueröffnung 54a zugeordnet, die in einem Verbindungskanal 55 angeordnet ist, der den Innenraum des Gehäuses 2 mit der Abführungsseite bzw. dem Rücklauf der Maschine 1 verbindet. Es ist der Zweck der zweiten Drucksteuervorrichtung 54, die Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsdruck pA und dem anstehenden Druck p1 unter Berücksichtigung des vorbeschrieben Kräfteverhältnisses F1/F2 im Wesentlichen über den gesamten Arbeitsbereich (geringer Lastbetrieb bis Volllast) oder Teilbereichen des Arbeitsbereichs (z.B. geringer Lastbereich, mittlerer Lastbereich oder Volllast) etwa konstant zu steuern und somit einen schädlichen Anstieg des anstehenden Druckes p1 und einen schädlichen starken Andruck der Steuerscheibe oder -scheiben 12, 13 zu verhindern. Dies lässt sich durch eine Druckentlastung des Druckes p1 durch die Drucksteueröffnung 54a zum Rücklauf hin erreichen und kann durch eine Drucksteueröffnung 54a in Form einer konstanten oder verstellbaren Drossel oder eines Steuerventils 54b mit einem gegen eine Federkraft zu öffnenden Schließkörper erreicht werden. Durch eine Verkleinerung oder Vergrößerung der Drossel bzw. der Drucksteueröffnung 54a oder der Federkraft lässt sich der Druck p1 und die Gegenkraft F1 einstellen, auch sehr gut im niedrigen Lastbereich. Mit zunehmender Größe der Steueröffnung 54a und/oder zunehmender Verringerung der Federkraft werden die Gegenkraft F1 verringert, der Ventilspalt zwischen der Steuerscheibe 12, 13 einerseits und dem Rotor 5 sowie dem Rotorring 7 andererseits vergrößert, der wirksame Arbeitsdruck verringert und somit auch das erzeugte Drehmoment bzw. die Leistung der Maschine 1 verringert.
Entsprechend ist der Querschnitt der Drucksteueröffnung 54a bemessen und die Federkraft eingestellt oder einstellbar. Dabei hat sich ein Ventil 54b, das bereits bei einem verhältnismäßig niedrigen Druck p1 öffnet, als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Einstellbarkeit kann z.B. durch einen Gewindestopfen mit einem Werkzeug-Drehangriffselement als Widerlager für die Ventilfeder erreicht werden.
Die erste und die zweite Drucksteuervorrichtung 49, 54 sind bezüglich ihrer auf den Druck p1 Einfluss nehmenden Wirkungen so aufeinander abgestimmt, dass ein etwa konstanter Druckunterschied pA/p1 und das angestrebte Kräfteverhältnis F1/F2 erreicht wird.
Bei einer hydraulischen Maschine 1, die mit veränderlicher Drehrichtung oder im Motor- und Pumpenbetrieb arbeiten soll, sind je nach Konstruktion eine oder zwei Drucksteuervorrichtungen 54 vorzusehen, von denen im letzteren Fall die eine mit dem jeweiligen Einlass und die andere mit dem jeweiligen Auslass verbunden ist. Dabei empfehlen sich Ventile 54b in Form von Rückschlagventilen 54c, die die jeweilige Einlassverbindung sperren und die jeweilige Auslassverbindung öffnen.
Bei der Ausgestaltung nach 1, die für Rechts- und Linklauf eingerichtet ist, sind zwei Drucksteuervorrichtungen 54 in Form von Rückschlagventilen 54c vorgesehen. Letztere sind jeweils in einem Verbindungskanal 55 angeordnet, der sich im Gehäuse erstreckt, und jeweils die zugehörige Umfangsnut 37, 38 mit dem Gehäuseinnenraum 40 verbindet. Gemäß 1 sind die Verbindungskanäle 55 jeweils wie folgt gebildet: Durch eine erste in der Radialebene der zugehörigen Umfangsnut 37, 38 von außen in die Gehäuseteile 2a, 2c eingebohrte Bohrung 54e, durch eine zweite, zur zugehörigen Stirnseite der zugehörigen Steuerscheibe 12, 13 radial von außen in das Gehäuseteil 2a, 2c eingebohrte und in den Gehäuseinnenraum 40, hier in eine Ringnut 40a im Gehäuseteil 2c oder in der zugehörigen Steuerscheibe 12 mündende Bohrung 54f, und durch eine von der Innenseite der Gehäuseteile 2a, 2c eingebohrte, die Bohrungen 54e und 54f schneidende Bohrung 54g, die im Außenbereich jeweils durch einen Stopfen 54h verschlossen sind.
Die Bohrungen 54f weisen jeweils einen durch eine Querschnittsverjüngung gebildeten Ventilsitz auf, gegen den ein Ventilkörper, insbesondere ein Kegel oder eine Kugel, durch eine Ventilfeder vorgespannt ist.
Die eine oder beide zweiten Drucksteuervorrichtungen 54 können voreingestellt oder – z.B. bei einem zugehörigen Schraubstopfen 54h mit einem äußeren Werkzeugangriffselement – durch eine Veränderung der Kraft der Ventilfeder einstellbar sein.
Da jeweils durch die erste und die zweite Drucksteuervorrichtung 49, 54 der wirksame Arbeitsdruck pA bestimmt wird, lässt sich durch Voreinstellung oder Einstellung der jeweiligen zweiten Drucksteuervorrichtung 54 ein gewünschtes etwa konstantes Abtriebs-Drehmoment der Maschine 1 einstellen in Abhängigkeit eines bestimmten Betriebsdruckes, den das zugeführte hydraulische Medium aufweist.
Wie 5 zeigt, sind dem oder den Auslässen (bei Rechts/Linkslauf dem jeweiligen Ein- und Auslass) der Maschine 1, hier den gedrosselten Kanalabschnitten 39, 41, Bypässe, hier Bypass-Sperrventile 61 in Form von Rückschlagventilen so zugeordnet, dass der Schließkörper den zugehörigen Bypass 62 in der Eingangsrichtung sperrt und in der Ausgangsrichtung öffnet. Hierdurch ist im jeweiligen Funktionsbetrieb der Maschine 1 eine forcierte Entspannung bzw. Abströmung des hydraulischen Mediums zum Auslass hin gewährleistet.
Das oder die Bypass-Sperrventile 61 können z.B. von außen zugänglich in die vorhandenen Drosseln 39, 41 umgehenden, z.B. in die Umfangsnuten 37, 38 mündenden und die Einschraublöcher 42, 43 anschneidenden Kanalabschnitten oder schrägen Bohrungen angeordnet sein, wobei jeweils ein Ventilsitz, ein Ventilkörper und eine Ventilfeder das vorgenannte Rückschlagventil bilden.
Bei einem beispielhaften Anwendungsfall, bei dem eine Zuführungsleitung einer hydraulischen Versorgung z.B. an den Anschluss 42 angeschlossen ist, gelangt das hydraulische Medium zunächst in die Druckkammern 29, wo es die Rotation des Rotors 5 bewirkt und dann zu den Rücklaufkammern 31, von wo es durch die Leitungsabschnitte 35 bis 41 zum Auslass 43 hin strömt. Im anderen Anschlussfalle umgekehrt. Der Auslass ist bezüglich des Einlasses jeweils axial versetzt, wobei diese Anschlüsse jeweils im radialen Bereich der zugehörigen Steuerscheibe 12, 13 angeordnet sein können.
In 1 ist als Variante jeweils eine weitere zweite Drucksteuervorrichtung 54.1 in Parallelanordnung vorgesehen, die unterschiedlich ausgebildet ist und mit einer unterschiedlich großen Steueröffnung 54a und/oder Ventilfederspannung ausgestaltet oder voreingestellt oder einstellbar sein kann. Die weitere zweite Drucksteuervorrichtung 54.1 ist für einen höheren Druckansprechbereich eingerichtet. Sie ist geeignet, auch in höheren Druck- und Strömungsbereichen eine Verringerung des Druckanstiegs des Arbeitsdrucks zu steuern. Vorzugsweise ist die weitere zweite Drucksteuervorrichtung 54.1 so eingerichtet, dass sie bei einem bestimmten Betriebsdruck einen Druckanstieg über einen bestimmten Wert hinaus begrenzt und somit auch das Drehmoment der Maschine 1 begrenzt. Es ist auch möglich und vorteilhaft, die zweite Drucksteuervorrichtung 54.1 so zu bemessen, dass bei einer Beaufschlagung der Maschine 1 mit einem höheren Betriebsdruck ein bestimmter Arbeitsdruck und bestimmtes Drehmoment nicht überschritten werden. Eine solche Maschine 1 ist somit ohne Nacheinstellung für bestimmte unterschiedliche Betriebsdrücke oder Geräte zu verwenden, ohne dass die Gefahr einer Überlastung besteht.
Die weitere oder jeweils weitere zweite Drucksteuervorrichtung 54, 54.1 kann je nach Abstimmung der Steueröffnungsgröße/Federkraft eine kleinere Steueröffnung 54a und/oder eine größere Federspannung aufweisen.
Es ist auch möglich, mehrere, z.B. drei oder vier oder noch mehrere entsprechend unterschiedliche zweite Drucksteuervorrichtungen 54 in Parallelanordnung für einen jeweils höheren Druckansprechbereich oder höhere Betriebsdrücke vorzusehen.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, ist es aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft, die eine oder weitere Drucksteuervorrichtungen 54, 54.1 von einer Ringnut 40b am äußeren Umfangsrand der Steuerscheibe 12 ausgehen zu lassen, die im Bereich der Schulterfläche 2a1 durch einen oder mehrere Kanäle oder Nuten (nicht dargestellt) mit dem Gehäuseinnenraum 40 in Verbindung steht.
Es ist auch vorteilhaft, die Maschine 1 mit zwei oder mehreren Einlässen und einen oder mehreren Auslässen für das hydraulische Medium auszubilden, wobei wenigstens zwei der Einlässe unterschiedlich große, z.B. durch die Kanalabschnitte 39, 41 gebildete Drosseln aufweisen. Hierdurch ist es möglich, die Maschine für unterschiedliche Drehzahlen einzustellen. Wenn zwei oder mehrere Eingänge mit gleich großen oder unterschiedlich großen Drosseln vorgesehen werden, ist es ebenfalls möglich, durch einen gezielten Anschluss eines oder mehrere Eingänge an eine Zuführungsleitung Z oder mehrere Zuführungsleitungen eine gewünschte Drehgeschwindigkeit zu erhalten. Wenn die wahlweise Einschaltung mehrerer Drehgeschwindigkeiten gewünscht ist, kann dies durch wenigstens ein Umschaltventil U in der Zuführungsleitung Z oder in den Zuführungsleitungen erreicht werden, das z.B. manuell oder elektrisch (Elektromagnetventil) umschaltbar ist (5). Die nicht benötigten Ein- und gegebenenfalls auch Ausgänge sind durch geeignete Verschlussteile verschlossen, z.B. Verschlussarmaturen oder Stopfen.
Bei den Ausgestaltungen nach 1 und 5 sind mehrere Einlässe und auch Auslässe in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
Die Anordnung mehrerer unterschiedlicher zweiter Drucksteuervorrichtungen ist auch in Kombination mit unterschiedlichen Eingangsdrosseln 39, 41 im Hinblick auf eine Drehmomentbegrenzung vorteilhaft.
Das Ausführungsbeispiel nach 6 bis 8 oder 9, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich ebenfalls in mehrerer Hinsicht von den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen.
Zum einen sind ebenfalls beide Seitenscheiben als Steuerscheiben 12, 13 ausgebildet, jedoch weisen beide Steuerscheiben sowohl Zuführungs- bzw. Drucköffnungen als auch Abführungsöffnungen an den jeweils zugehörigen Kanalabschnitten 35, 36 auf, die miteinander verbunden sind und in eine jeweils zugehörige Umfangsnut 37, 38 münden. Die Umfangsnuten jeder Steuerscheibe sind axial voneinander beabstandet und beiderseits durch vorbeschriebene Ringdichtungen abgedichtet. Diese Steuerscheiben 12, 13 sind einander identisch ausgebildet und spiegelbildlich zueinander angeordnet, so dass nur eine An hergestellt, gelagert und in das Gehäuse 2 montiert zu werden braucht. Die Lochbilder, d.h. zum einen die Drucköffnungen und zum anderen die Rücklauföffnungen, liegen sich axial direkt gegenüber. Die Drehsicherungen 20 sind jeweils symmetrisch zu den ihr benachbarten Druck- oder Rücklauföffnungen angeordnet, so dass die Steuerscheiben 12, 13 wahlweise in der einen oder anderen Gehäuse-Position montierbar sind und passen.
Die Drosseln bildenden Kanalabschnitte 39, 41 sind jeweils in Übereinstimmung mit der Querebene der zugehörigen Umfangsnut 37, 38 axial versetzt angeordnet. Ausgehend von der zugehörigen Umfangsnut 37 oder 38 sind auch die schon erwähnten Bypässe bzw. Bypass-Sperrventile 61 dem oder jedem Auslass und vorzugsweise auch jedem Einlass (Drehrichtungsumkehr) zugeordnet, z.B. in der Ausgestaltung gemäß 5. Ein jeweiliger Bypass 61 ist insbesondere bei einer Anordnung der zweiten Drucksteuervorrichtung 54 in der Steuerscheibe 12, 13 vorteilhaft, weil in einem solchen Fall beengte Rücklauf-Strömungsverhältnisse bestehen.
Wie bereits beim Ausführungsbeispiel nach 1 können auch hier eine oder beide Steuerscheiben 12, 13 axial verschiebbar und durch wenigstens eine Feder 52 gegen den Rotor 5 vorgespannt sein. Dabei kann eine der beiden Steuerscheiben, in 6 die Steuerscheibe 12, in der zugehörigen Ausnehmung 19, 21 fest sitzen, z.B. eingepresst sein, oder sie kann durch die Federkraft der anderen Steuerscheibe 13 gegen einen festen axialen Anschlag (Gehäuse) vorgespannt sein. Es kann jedoch auch eine durch beiderseitige Federn 52 mittenzentrierte Anordnung vorgesehen sein. Auf die diesbezüglichen Beschreibungen beim Ausführungsbeispiel nach 1 wird Bezug genommen.
Bei dieser Ausgestaltung kann ein oder können mehrere Einlässe und/oder Auslässe jeweils etwa in der Ebene einer oder beider Steuerscheiben 12, 13 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein. Beim Vorhandensein mehrerer Eingänge können wenigstens zwei davon oder alle bezüglich ihrer vorzugsweise durch eine Drossel gebildete Querschnittsgröße unterschiedlich ausgebildet oder eingestellt sein. Dabei können einem oder mehreren Auslässen jeweils eine und/oder mehrere unterschiedliche zweite Drucksteuervorrichtungen 54, 54.1 wie vorbeschrieben zugeordnet sein.
Von zwei oder mehreren axial und in Umfangsrichtung versetzten, z.B. zwei oder drei im Umfangsrichtung versetzten Anschlüssen A1 bis A3 und A4 bis A6 in der Querebene jeder Steuerscheibe 12, 13 gemäß 6 können ein oder mehrere bis auf einen oder mehrere Auslässe Einlässe sein. Von deren Drosselquerschnitten, hier die Querschnitte der Kanalabschnitte 39, 41 können wenigstens zwei oder alle unterschiedlich sein. Die nicht angeschlossenen Anschlüsse sind jeweils verschlossen, z.B. durch einen Stopfen.
Ein Vorteil mehrerer Eingangsmöglichkeiten besteht auch darin, dass bei einem Eingangsdefekt, z.B. Beschädigung des Einschraubgewindes, ein anderer Eingang gleichen oder zur Not auch ungleichen Drosselquerschnitts benutzt werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach 6 können wahlweise der einen oder der anderen oder beiden Steuerscheiben 12, 13 zugeordnete Ein- und Auslässe einen Durchgang bilden, wobei sich durch Strömungsrichtungsumkehr Rechts/Linkslauf verwirklichen lässt. Wesentlich ist, dass wenigstens einer dieser Anschlüsse Einlass ist und wenigstens ein anderer Auslass ist, dass heißt, der Einlass führt zu Drucköffnungen bzw. einer damit verbundenen Umfangsnut 38 und der Auslass geht von Rücklauföffnungen bzw. einer damit verbundenen Umfangsnut 37 aus.
Ein besonderer Vorteil der Anordnung von zwei Steuerscheiben 12, 13 jeweils mit Druck- und Rücklauföffnungen, die jeweils miteinander in Verbindung stehen (Kanalabschnitte 35, 36 und zugehörige Umfangsnut 37a, 38), besteht zum einen darin, dass die Schmierung zwischen dem Rotor 5 und den Steuerscheiben 12, 13 verbessert ist, weil an allen Drucköffnungen das hydraulische Medium unter Druck ansteht. Zum anderen werden dadurch in 9 durch Pfeile verdeutlichte hydraulische Ausgleichskräfte erzeugt, die die Steuerscheiben 12, 13 zu spreizen suchen und dadurch einen wenigstens teilweisen oder völligen Ausgleich der durch den Druck hervorgerufenen Druckkraft (Flächenpressung) bewirken, mit der die Steuerscheiben 12, 13 durch den an ihnen außen anstehenden Druck gegen den Rotor 5 gedrückt werden. Diese Ausgestaltung eignet sich wegen der verbesserten Schmierung auch für solche Steuerscheiben 12, 13, die im Gehäuse 2 axial unverschieblich angeordnet sind oder wegen des teilweisen oder vollständigen Druckausgleichs auch für Steuerscheiben, von denen eine oder beide axial verschiebbar gelagert und durch wenigstens eine Feder 52 beaufschlagt ist.
Die Steuerscheiben 12, 13 müssen nicht beide durch vollständige Steuerscheiben gebildet sein. Die dem jeweiligen Einlass zugeordnete Steuerscheibe braucht nur Drucköffnungen und die zugehörigen Kanäle 35, 36 aufzuweisen, während die andere Steuerscheibe Druck- und Rücklauföffnungen aufweisen muss.
Ferner können jeweils eine oder mehrere zweite Drucksteuervorrichtungen 54 in anderer Ausgestaltung und Anordnung vorgesehen sein, z.B. im Gehäuse 2 und/oder in einer der beiden Steuerscheiben 12, 13.
Gemäß 6 bis 9 befindet sich zumindest der die Drucksteueröffnung 54a aufweisende Abschnitt des Verbindungskanals 55, vorzugsweise der Verbindungskanal 55 insgesamt, in der Steuerscheibe 12, 13, wobei der Verbindungskanal 55 in die zugehörige Umfangsnut 37, 38 mündet. Es ist eine Stufenbohrung mit unterschiedlichen Bohrungsabschnitten 56a, 56b in etwa achsparalleler Anordnung vorgesehen, gegen deren die Drucksteueröffnung 54a bildende Stufe der Schließkörper 57 durch eine Feder 58 beaufschlagt ist, die sich an einem den Bohrungsabschnitt innenseitig verschließenden Stopfen, insbesondere Schraubstopfen 59, abstützt. Von dem größeren Bohrungsabschnitt 56b erstreckt sich radial ein Kanalabschnitt 60 zur zugehörigen Umfangsnut 37, 38. Die eine oder zwei vorhandenen zweiten Drucksteuervorrichtungen 54 sind vorzugsweise der Einlass- und Auslassseite einander diametral gegenüberliegend in den Steuerscheiben 12, 13 angeordnet. Wenn das Einschraubloch 42a /und/oder 42b die Druckseite ist, dann befindet sich die jeweils linke Drucksteuervorrichtung 54 in Funktion und umgekehrt.
Dabei können auch diese zweiten Drucksteuervorrichtungen 54 gleich und/oder unterschiedlich ausgebildet und/oder eingestellt sein.
Bei der Ausgestaltung nach 6 sind mehrere, nämlich vier voneinander verschiedene zweite Drucksteuervorrichtungen vorgesehen, denen unterschiedliche Funktionen zukommen. Die in der gleichen Querebene oder einander gegenüberliegend angeordneten Drucksteuervorrichtungen sind jeweils einander im Wesentlichen gleich und haben nur eine spiegelbildliche Funktion für Rechts/Linkslauf.
Die erste Drucksteuervorrichtung 54.1 ist in der einen Steuerscheibe, hier z.B. in der Steuerscheibe 13 angeordnet und auf einen sehr niedrigen Ansprechdruck eingestellt, wobei die Ventilöffnung und die Federkraft der Ventilfeder relativ klein sind. Es ist der Zweck der Drucksteuervorrichtung 54.1, die grundsätzliche Funktion der Drucksteuerung durch geringen Mediumabfluss zu gewährleisten. Diese Drucksteuervorrichtung 54.1 ist im Wesentlichen über den gesamten Funktionsbereich der Maschine 1 geöffnet.
Die von den Anschlüssen A1, A2, A4 und A5 unabhängig funktionierenden Drucksteuervorrichtungen 54.2, 54.3 sind für unterschiedlich hohe Ansprechdrücke ausgebildet oder eingestellt oder voreingestellt, wobei sie, z.B. eine zweite und eine dritte zweite Drucksteuervorrichtung 54.2, 54.3, in ihrer Wirkungsweise für unterschiedlich hohe Druckbereiche eingerichtet sind. Dabei kann es sich um unterschiedlich hohe Betriebsdrücke verschiedener Geräte und/oder Hersteller handeln. Hierdurch lässt sich in der bereits beschriebenen Weise eine Arbeitsdruck- und Drehmomentbegrenzung trotz unterschiedlicher Betriebsdrücke erreichen, und es wird sowohl aus funktionellen als auch festigkeitsmäßigen Gründen die Sicherheit der Maschine verbessert.
Die hier in der anderen Steuerscheibe 12 angeordnete Drucksteuervorrichtung 54.4 ist für eine Funktion auch oder nur in einem noch höheren Druckbereich eingestellt, bei dem es sich um einen Maximaldruck oder ebenfalls um einen Betriebsdruck handeln kann. Diese Drucksteuervorrichtung 54.4 kann einen weiteren Stufenbereich der zweiten Drucksteuervorrichtung steuern oder auch ein Druckbegrenzungsventil mit verhältnismäßig großer Drossel bilden. Dabei ist ein weiterer selbsttätiger Stufenbereich oder eine Stufe vorgegeben zur Begrenzung eines unzulässigen Druckanstiegs oder zur Anpassung der Maschine 1 an einen weiteren unterschiedlichen Betriebsdruck bei Einstellung eines bestimmten, vorzugsweise gleichen Drehmomentes. Diese Drucksteuervorrichtung 54.4 ist vorzugsweise nicht verstellbar oder unzugänglich angeordnet, hier im Inneren des Gehäuses, wodurch eine Sicherheitsvorrichtung gebildet ist.
Die Funktion der Maschine 1 nach 6 wird im Folgenden anhand der Anschluss-Anordnung nach 9 erklärt, bei der beispielsweise der Anschluss A1 an eine Druckleitung und der Anschluss A2 an eine Rücklaufleitung angeschlossen sind. Die Anschlüsse A3, A4, A5 und A6 sind durch geeignete Verschlussteile V wie z.B. Schraubstopfen verschlossen. Das am Anschluss A1 anstehende Druckmedium gelangt auf der Druckseite entsprechend den Pfeilen zu allen vorhandenen zweiten Drucksteuervorrichtungen 54.1 bis 54.4, wodurch diese geschlossen werden. Auf der Rücklaufseite bleiben die entsprechend eingerichteten Drucksteuervorrichtungen 54.1 bis 54.3 oder gegebenenfalls auch 54.4 jedoch in Funktion, wobei sie als parallel geschaltete, für unterschiedlich hohe Ansprechbereiche wirksame Drucksteuervorrichtungen arbeiten. Eine weitere Parallelschaltung einer weiteren zweiten Drucksteuervorrichtung gemäß 1 kann vorgesehen sein.
Im übrigen können bei dieser Ausgestaltung wahlweise Anschlüsse A1 bis A6 für den Strömungsdurchgang vorgesehen werden, wodurch unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten und/oder Drehmomente aufgrund unterschiedlicher Eingangsdrosseln erreichbar sind.
Dabei ist es auch möglich, durch besondere Verschlusselemente Va, die so lang bemessen sind, dass sie die Verbindungsbohrung 54i im Bereich des jeweiligen Anschlusses sperren, wahlweise zweite Drucksteuervorrichtungen 54 abzuschalten. Auch hierdurch sind Anpassungen an unterschiedliche Drehmomente und Drehgeschwindigkeiten auf einfache Weise und schnell erreichbar. Wenn beim Vorhandensein eines entsprechenden Betriebsdruckes nur die zweite Drucksteuervorrichtung mit dem höchsten Ansprechbereich, siehe z.B. 54.4, in Funktion belassen wird, kann eine entsprechend hohe Leistung über den gesamten Drehzahlbereich erzielt werden. Letzteres lässt sich z.B. an den Anschlüssen A3 und A6 bei Abschaltung der zweiten Drucksteuervorrichtungen 54.2 und 54.3 erreichen.
Bei wechselnder Strömungsdurchgangsrichtung ergibt sich jeweils Rechts/Linkslauf.

Claims

Hydraulische Maschine (1) der Zahnring-Bauart, insbesondere hydraulischer Motor, bestehend aus – einem Gehäuse (2), – einer im Innenraum des Gehäuses (2) drehbar gelagerten Welle (3), die mit wenigstens einem Wellenende die Wandung des Gehäuses (2) in einer Durchführungsöffnung (14) abgedichtet durchsetzt, – einem im Gehäuse (2) drehfest auf der Welle (3) angeordneten Rotor (5), der eine Außenverzahnung (6) aufweist, – einem den Rotor (5) umgebenden Rotorring (7) mit einer Innenverzahnung (8) und einer Außenverzahnung (9), wobei die Innenverzahnung (8) des Rotorrings (7) mit der Außenverzahnung (6) des Rotors (5) und die Außenverzahnung (9) des Rotorrings (7) mit einer gehäusefesten Innenverzahnung (11) zusammenwirkt, – wobei zwischen den Verzahnungen (6, 8) des Rotors (5) und des Rotorrings (7) Arbeitskammern gebildet sind, die in einander gegenüberliegenden Zonen Druckkammern (29) und Rücklaufkammern (31) bilden, – mit zwei drehfest im Gehäuse (2) angeordneten Steuerscheiben (12, 13), die mit seitlichen Führungsflächen den Rotor (5) und den Rotorring (7) seitlich führen und von denen mindestens die eine Steuerscheibe (13) entgegen Federkraft axial verschieblich ist, – wobei im Zusammenwirken von Feder- und Hydraulikkräften eine Drucksteuervorrichtung (49) ausgebildet ist, die beim Überschreiten eines bestimmten hydraulischen Druckes pA in den Druckkammern (29) zum Auseinanderrücken der beiden Steuerscheiben (12, 13) und damit zur Druckentlastung führt, – mit mehreren in den Steuerscheiben (12, 13) befindlichen, voneinander getrennten Kanalsystemen zur Zu- oder Abfuhr des hydraulischen Mediums, von denen jedes Kanalsystem Steueröffnungen (32a, 32b), verbindende Kanäle (35, 36) und eine am Außenumfang der Steuerscheiben (12, 13) befindliche Umfangsnut (37, 38) als gemeinsamen Kanalabschnitt aufweist, der mit einem Einlass bzw. Auslass (42, 43) verbunden ist, – wobei die Steueröffnungen (32a, 32b) mit den Druckkammern (29) und Rücklaufkammern (31) korrespondieren, und – wobei in der einen Steuerscheibe ein Kanalsystem für die Zufuhr und eines für die Abfuhr vorhanden ist, während in der anderen Steuerscheibe entweder nur ein Kanalsystem für das unter Druck stehende hydraulische Medium oder ebenfalls ein Kanalsystem für die Zufuhr und eines für die Abfuhr vorhanden ist.
Hydraulische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der einen Steuerscheibe (12) befindlichen Steueröffnungen (32a) des der Zufuhr des hydraulischen Mediums dienenden Kanalsystems den in der anderen Steuerscheibe (13) befindlichen Steueröffnungen (32b) versetzt gegenüberstehen, die zu dem der Abfuhr des hydraulischen Mediums dienenden Kanalsystem gehören.
Hydraulische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Steuerscheiben (12, 13) durch eine Drehsicherungsvorrichtung (20) gegen Verdrehen gehalten sind.
Hydraulische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsicherungsvorrichtung (20) aus einem achsparallelen Stift (20a) besteht.
Hydraulische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheiben (12, 13) identisch ausgebildet sind.
Hydraulische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Umfangsnut (37, 38) eines Kanalsystems mit mehreren Einlässen bzw. Auslässen (42, 43) verbunden ist, dass die Verbindung jeweils durch einen eine Drossel bildenden Kanalabschnitt (39, 41) erfolgt, wobei diese Kanalabschnitte (39, 41) und die Einlässe bzw. Auslässe (42, 43) am Umfang des Gehäuses (2) angeordnet sind.
Hydraulische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der als Drossel wirkenden Kanalabschnitte (39, 41) unterschiedlich große Drosselquerschnitte aufweisen.
Hydraulische Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anordnung der Einlässe bzw. Auslässe (42, 43) Einschraublöcher am Gehäuseumfang vorgesehen sind, die durch Stopfen verschließbar sind.
Hydraulische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Umfangsnut (37, 38) über Verbindungskanäle (54e, 54f 54g, 55), die sich in den Gehäuseteilen (2a, 2b, 2c) erstrecken, mit dem Gehäuse-Innenraum (40) in Verbindung stehen, wobei in den Verbindungskanälen (54e, 54f, 54g, 55) mindestens eine weitere Drucksteuervorrichtung (54) in derartiger Ausbildung vorgesehen ist, dass sich eine etwa konstante Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsdruck pA in den Druckkammern (29) und dem an der oder den verschiebbaren Steuerscheiben (12, 13) anstehenden Druck (p1) einstellt.