DE2614471A1

DE2614471A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2614471A1
Application number: DE19762614471
Authority: DE
Inventors: Johann Ing Grad Schneider; Peter Dr Ing Wuesthof
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1976-04-03
Filing date: 1976-04-03
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US4139335A; DE2614471C2; JPS52125805A

Description

G. L. Rexroth GmbH 2 6 1 A 4 7 1

1.4.1976

Akte 121.2o7

Drehkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, insbesondere einen Drehkolbenmotor für Flüssigkeiten als Arbeitsmittel nach dem Obergriff des Anspruches 1. Die unmittelbare Verbindung des drehbeweglichen Teiles der Steuerung mit der Gelenkwelle hat gegenüber den Drehkolbenmaschinen, bei denen die Steuerung über eine besondere Steuerwelle mit dem Rotor der Verdrängereinheit gekoppelt ist, den Vorteil, daß sich neben einer besonders hohen Steuergenauigkeit eine wesentliche Vereinfachung des kontruktiven Aufbaues der Drehkolbenmaschine ergibt. In bekannter Weise erfolgt die Kopplung des drehbeweglichen Teiles der Steuerung mit der Gelenkwelle auf der der Maschinenwelle abgewandten Seite der Verdrängereinheit, wobei die Gelenkwelle eine entsprechende Verlängerung erhält. Damit ergibt sich für das als mit der Gelenkwelle pendelnd verbundene Steuerscheibe ausgebildete drehbewegliche Teil der als Drehschieber ausgebildeten Steuerung eine verhältnismäßig große exzentrische Auslenkung gegenüber der ortsfesten Ansteuerplatte. Die hierbei auftretende Auslenkungsbewegung der Steuerscheibe ist größer als die exzentrische Auslenkungsbewegung des Rotors der Verdrängereinheit und damit um ein vielfaches größer als deren Drehbewegung infolge der Kopplung mit der Gelenkwelle. Durch entsprechende Formgebung der Steuerscheibe wird deren exzentrische bzw. radiale

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Auslenkungsbewegung neben der reinen Drehbewegung mit zur Steuerung ausgenützt. Damit ergibt sich heben einer hohen Steuergeschwindigkeit der Steuerscheibe eine verhältnismäßig umständliche und verlustbehaftete Zu- und Abführung des Arbeitsmittels zu bzw. aus den Verdrängungsräumen der Verdrängereinheit. In bekannter Weise ist für die Zu- bzw. Abführung des Arbeitsmittels zu bzw. aus den Verdrängungsräumen der Verdrängereinheit neben der Ansteuerplatte eine v/eitere Steuerkanalplatte erforderlich, um diese aufwendige Steuerkanalführung zu umgehen, ist es bekannt, die Steuerscheibe zentrisch zu lagern und von einem als verlängertes Ende der Gelenkwelle ausgebildeten Mitnehmerzapfen anzutreiben. Bei dieser Ausbildung der Steuerung führt die Steuerscheibe eine Drehbewegung aus, die der vergleichsweisen schnellen Bewegung der Gelenkwelle um die Maschinenwellenachse im Bereich des Rotors der Verdrängereinheit entspricht. Ein Nachteil dieser Konzeption besteht in der hohen Drehgeschwindigkeit der Steuerscheibe und in der Schwierigkeit, die Spalte an der Steuerscheibe abzudichten, was insbesondere für hochdruckfähige Drehkolbenmaschinen von Bedeutung ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Drehkolbenmaschine, die insbesondere durch kleine Steuergeschwindigkeiten des drehbeweglichen Teiles der Steuerung den Einsatz der Drehkolbenmaschine für höchste Drücke und relativ hohe Drehzahlen gewährleistet und darüberhinaus eine, die Hochdruckfähigkeit begünstigende kompakte Bauweise ergibt. Nach der Erfindung wird dies mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Bei Drehkolbenmaschinen mit von einer

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gesonderten Gelenkwelle angetriebener Steuerung ist es bereits bekannt, die als Drehschieber ausgebildete Steuerung zwischen Verdrängereinheit und Maschinenwelle anzuordnen. In diesem Falle ist es allerdings erforderlich, die das Drehmoment übertragende Gelenkwelle zur Aufnahme der die Drehbewegung auf das drehbewegliche Teil der Steuerung übertragenden Steuerwelle hohl auszubilden. Außerdem muß die das Drehmoment übertragende Gelenkwelle radiale Durchgangsbohrungen zur Durchführung eines Querbolzens als Kopplungselement zwischen drehbeweglichem Teil der Steuerung und der für die Steuerung vorgesehene Steuerwelle aufweisen. Damit wird nicht nur eine äußerst aufwendige konstruktive Durchbildung der Drehkolbenmaschine erforderlich, sondern darüberhinaus ergibt sich
/auch eine ungleichmäßige Steuerbewegung und eine Schwächung der das Drehmoment übertragenden Gelenkwelle. Eine

ist deshalb
solche Drehkolbenmaschine/nur für kleine Drücke und damit nur zur

Übertragung kleiner Drehmomente brauchbar.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer als Motor ausgebildeten Drehkolbenmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt, nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Steuerscheibe.

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In Fig. 1 ist mit 1 das Pumpengehäuse und mit 2 der Pumpendeckel bezeichnet. 3 bezeichnet die Ansteuerplatte und 4 den innenverzahnten Stator. Der Gehäusedeckel 2 ist gemeinsam mit dem Stator sowie der AnSteuerρlatte 3 mittels der Schrauben 5 am Pumpengehäuse 1 befestigt. Die Dichtungsringe 6, 7 und 8 gewährleisten einen dichten Abschluß der Verdrängungsräume 9 (Fig. 3) sowie des Gehäuseringraumes Io nach außen. Der außenverzahnte Rotor der einen Zahn weniger aufweist als der innenverzahnte Stator 4 bildet gemeinsam mit dem Stator die Verdrängereinheit V (Fig. 3). Die Verdrängungsräume 9 der Verdrängereinheit V liegen jeweils zwischen zwei Zähnen 4a, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rollen in entsprechende Ausnehmungen des

den Zähnen 11a des Stators 4 angeordnet sind und werden nach innen von / Rotors n

begrenzt. Der Rotor weist in einer Durchgangsbohrung 11b eine Innenverzahnung lic auf, in die die Bogenverzahnung 12a der Geienk-

die Gelenkwelle welle 12 eingreift, wodurch/ drehgelenkig mit dem Rotor gekuppelt ist. Das andere Ende der Gelenkwelle 12 weist dieselbe Bogenverzahnung 12b auf und steht mit der Innenverzahnung 13a der nach außen führenden Maschinenwelle 13 in gelenkiger Drehverbindung. Die Maschinenwelle 13 ist im Bereich der Innenverzahnung 13a mit einem größeren Durchmesser ausgeführt und in Gleitlagern

sich gelagert. In axialer Richtung stützt/die Maschinenwelle auf ein

Axiallager 15 ab. In Richtung des Gehäuseraumes la, der von der

ist
Gelenkwelle 12 durchdrungen ist,/die Maschinenwelle mittels eines Lagerringes 16 in Verbindung mit einem im Pumpengehäuse eingelassenen Sprengring fixiert. ..Im Bereich der rotorseitigen Hälfte 12c der Gelenkwelle befindet sich eine weitere Bogenverzahnung 12d, die mit einer Innenverzahnung 18e der Steuerscheibe 18 in gelenkiger

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bzw. pendelnder Drehverbindung steht. Die Bogenverzahnung 12d der Gelenkwelle 12 ist zumindest mit einer der an den Wellenenden vorgesehenen Bogenverzahnungen 12a bzw. 12b ähnlich, damit bei gleichem Teilkreisdurchmesser die Montierbarkeit der Steuerscheibe 18 gewährleistet ist. Dadurch, daß die Bogenverzahnung 12d und damit die Lage der Steuerscheibe 18 im Bereich der rotorseitigen Hälfte 12c der Gelenkwelle 12 angeordnet ist, ist die während der Übertragung des Drehmomentes vom Rotor 11 auf die Maschinenwelle 13 auftretende Torsion in diesem Bereich gering und damit auch der hiervon abhängige Steuerfehler, des aus der Steuerscheibe 18 und der Ansteuerplatte 3 gebildeten Drehschiebers. An der der Ansteuerplatte abgewandten Seite 18b der Steuerscheibe 18 ist eine Dichtplatte 19 mittels Mitnehmerstifte 2o drehfest angeordnet, die an einer sich an der Gehäusefläche Ib flüssigkeitsdicht abstützende Stützplatte 21 über den in einer umlaufenden Nut 19a eingelegten Dichtungsring 22 dichtend
anliegt. Die Stützplatte ist mittels des Paßstiftes 23 drehgesichert. Der von der Steuerscheibe 18 der Dichtplatte 19 sowie von der Stützplatte 21 nach innen begrenzte Gehäuseringraum Io steht mit einer Gehäusebohrung Ic in Verbindung, die den einen Arbeitsmittelanschluß der Drehkolbenmaschine bildet. Der von der Gelenkwelle 12 durchdrungene Pumpenraum la steht mit dem den
anderen Arbeitsmittelanschluß bildenden Gehäusekanal Id in
Verbindung.

Die Steuerscheibe 18 weist über den Umfang gleichmäßig verteilte durchgehende Steueröffnungen 18a auf, die auf beiden Seiten der Steuerscheibe in abwechselnder Folge mit radial nach innen bzw. radial nach außen verlaufenden Ausnehmungen 18c bzw. I8d in

Verbindung stehen.

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Die radial nach innen verlaufenden Ausnehmungen 18c (Fig. 2 und 3) verbinden die betreffenden Steueröffnungen 18a mit dem Gehäuseraum la und die radial nach außen verlaufenden Ausnehmen I8d verbinden die betreffenden Steueröffnungen mit dem Ringraum Io. Dadurch,daß die Ausnehmungen auf beiden Seiten der Steuerscheibe vorgesehen sind, wird diese hydraulisch ausgeglichen, d.h., es können keine die Steuerscheibe axial belastenden Druckkräfte frei v/erden. Die an der der Ansteuerplatte 3 abgewandten Seite 18b der Steuerscheibe vorgesehenen Aussparungen 18c,18d sind tiefer ausgeführt als die der Ansteuerplatte zugekehrten Aussparungen, da erstere für die Zu- bzw. Abführung des Arbeitsmittels aus bzw. zu den Steueröffnungen der Steuerscheibe bestimmt sind.

Die Steueröffnungen 18a der Steuerscheibe 18 wirken mit den Steuerdurchlässen 3b der Ansteuerplatte 3 zusammen, wobei je nach der Drehlage der Gelenkwelle 12 und damit der Steuerscheibe 18 diese Steuerdurchlässe 3b entweder mit den Steueröffnungen 18a der Steuerscheibe in Verbindung stehen, die über die Ausnehmungen 18c mit dem Pumpenraum la oder über die Ausnehumgen I8d mit dem Ringraum Io verbunden sind. Die Steuerdurchlässe 3b sind im Bereich der Verdrängereinheit V mit einem größeren Querschnitt 3c versehen, damit in jeder Lage des Rotors 11 der betreffende Verdrängungsraum 9 mit Sicherheit mit dem Steuerdurchlaß 3b in Verbindung bleibt.

Damit die Wellendichtung 25 nicht unter Druck die Wellendurchführung abzudichten hat, ist es zweckmäßig, den Gehäuseraum la über den Gehäuseanschlußkanal Id mit der nicht dargestellten

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Rücklaufleitung zu verbinden und den Ringraum Io über den Gehäusekanal Ic mit der Druck- bzw. Pumpenleitung.

Der Abstand e zwischen einander zugekehrten Begrenzungskanten I8f (Figur 2) von benachbarten Steueröffnungen 18a der Steuerscheibe ist über der gesamten Radialerstreckung der Steueröffnungen gleich oder größer als die in Umfangsrichtung verlaufende Erstreckung d der Steuerdurchlässe 3b der Ansteuerplatte 3. Damit ist gewährleistet, daß während des Wechsels der Steueröffnungen der Steuerscheibe während deren Drehbewegung von der einen mit dem Pumpenraum Io in Verbindung stehenden Steueröffnung zu der darauf folgenden mit dem Gehäuseraum la in Verbindung stehenden Steueröffnung kein Kurzschluß zwischen diesen beiden Steueröffnungen über den Steuerdurchlässen 3b der Ansteuerplatte 3 erfolgt und damit auch keine Wirkungsgradverminderung der Drehkolbenmaschine eintritt. Die Steueröffnungen 18a weisen eine axiale Erstreckung auf, die um die exzentrische Auslenkung χ der Steuerscheibe 18 gegenüber der Ansteuerplatte 3 größer ist als die entsprechende Erstreckung der Steuerdurchlässe 3b der Ansteuerplatte 3. In der gezeigten Lage der Steuerscheibe 18 gemäß Fig. 2 befindet sich der mit 3b¹ bezeichnete Steuerdurchlaß genau zwischen zwei benachbarter Steueröffnungen 18a, so daß der mit diesem Steuerdurchlaß in Verbindung stehende Verdrängungsraum 9¹ weder mit dem unter dem Druck des Arbeitsmittels stehenden Ringraum Io noch mit dem mit der Rücklaufleitung in Verbindung stehenden Gehäuseraum la in Verbindung steht.

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Die Verdrängungsraume 9", 9'" und 9IV stehen hingegen mit dem mit dem Ringraum la in Verbindung stehenden Steueröffnungen in Verbindung. Die gegenüberliegenden Verdrängungsraume 9V, 9VI, 9VII stehen mit den mit dem Gehäuseraum Io in Verbindung stehenden Steueröffnungen der Steuerscheibe in Verbindung. Damit ergibt sich ein in Pfeilrichtung 26 wirkendes Drehmoment am Rotor 11. Die damit verbundene Abwälzbewegung des Rotors über dessen Zähne 11a an den Zähnen 4a des Stators bewirkt eine exzentrische Bewegung des Mittelpunktes des Rotors um die Achse A des Stators. Bei einer 36o Drehung des Rotormittelpunktes uni die Achse A des Stators bewegt sich ein Rotorzahn um eine Zahnteilung. Demnach macht die Gelenkwelle 12 eine Bewegung in Pfeilrichtung 27, die der Bewegung des Rotors um eine Zahnteilung entspricht. Diese Drehbewegung der Gelenkwelle 12 wird auf die Maschinenwelle 13 übertragen. Es sind also sechs exzentrische Bewegungen des Mittelpunktes des Rotors um die Achse A des Stators notwendig, damit sich die Maschinenwelle einmal um ihre Achse dreht. Gleichzeitig wird die Drehbewegung der Gelenkwelle auch auf die Steuerscheibe weitergeleitet. Während also der Rotor um eine Zahnteilung weiterläuft, dreht sich die Gelenkwelle und damit die Steuerscheibe um einen Winkel, der dieser Zahnteilung entspricht. Durch diese Kopplung der Bewegungen wird erreicht, daß die jeweils richtigen Steuerverbindungen zwischen den einzelnen Verdrägungsräumen mit dem Gehäuseraum la bzw. Io hergestellt wird, so daß das Arbeitsspiel immer dasselbe bleibt. Die Zu- und Abführung des Arbeitsmittels zu bzw. von der Verdrängereinheit

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erfolgt über die Steueröffnungen der Steuerscheibe in Verbindung mit den Steuerdurchlässen der Ansteuerplatte achsparallel, also ohne große Umlenkung, so daß nur kleine Strömungsverluste auftreten. Außerdem sind diese Steueröffnungen und Steuerdurchlässe in einfacher Weise herzustellen.

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Leerseite

Claims

26UA71 ■ Patentansprüche

1.j Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenmotor für Flüssigkeiten als Arbeitsmittel nit einer aus einem innenverzahnten feststehenden Stator und einem außenverzahnten Rotor gebildeten Verdrängereinheit, wobei der Rotor einen Zahn weniger aufweist als der Stator und der Rotor über eine Gelenkwelle mit der Maschinenwelle gekuppelt ist und der drehbewegliche Teil der als Drehschieber ausgebildeten Steuerung für die Arbeitsflüssigkeit unmittelbar mit der Gelenkwelle in pendelnder Drehverbindung steht, dadurch gekennzeichet , daß der Drehschieber (3, 18, 19) zwischen Verdrängereinheit (V) und Maschinenwelle (13) angeordnet und die Gelenkwelle (12) durch eine zentrische Aussparung (3a, I8e, 19b) des Drehschiebers hindurchgeführt ist.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehverbindung zwischen Gelenkwelle (12) und der Steuerscheibe (18) des Drehschiebers (3, 18, 19) als Bogenverzahnungen (12d) ähnlich der Verbindung des einen Endes der Gelenkwelle (12) mit dem Rotor (11) der Verdrängereinheit (V) und der Verbindung des anderen Endes der Gelenkwelle (12) mit der Maschinenwelle (13) ausgebildet ist.

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3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Teilkreisdurchmesser der Bogenverzahnung (12d) für die Verbindung der Gelenkwelle (12) mit der Steuerscheibe (18) gleich oder größer als der Teilkreisdurchmesser der Bogenverzahnung für die Verbindung der Gelenkwellenenden mit dem Rotor (11) bzw. mit der Maschinenwelle(13) ausgebildet ist.

4. Drehkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung des Drehschiebers (3, 18, 19) mit der Gelenkwelle (12) im Bereich der der Verdrängereinheit (V) zugewandten Gelenkwellenhälfte liegt.

5. Drehkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die mit den Steuerdurchlässen (3b) der Ansteuerplatte (3) zusammenwirkenden Steueröffnungen (18a) der Steuerscheibe (18) des Drehschiebers eine der exzentrischen Auslenkung (x) der Steuerscheibe (18) gegenüber der Ansteuerplatte (3) entsprechende längere radiale Erstreckung aufweisen als die Steuerdurchlässe (3b) der Ansteuerplatte (3) und der Abstand (e) zwischen den einander zugekehrten seitlichen Begrenzungen (I8f) benachbarter Steueröffnungen (18a) der Steuerscheibe (18) wenigstens der in ümfangsrichtung verlaufenden Erstreckung (d) der Steuerdurchlässe der Ansteuerplatte (3) entspricht.

— 3 —

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6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steueröffnungen (18a)

der Steuerscheibe (18) letztere durchdringen und in Wechselradial

folge mit radial nach außen und/nach innen verlaufenden Ausnehmungen (18d, 18c) zur Zu- und Abführung der Arbeitsflüssigkeit verbunden sind, wobei die nach außen verlaufenden Ausnehmungen (I8d) mit einem äußeren von der Steuerscheibe (18) nach innen begrenzten und mit dem einen Arbeitsflüssigkeitsanschluß (Ic) in Verbindung stehenden Gehäuseringraum (lo) in Verbindung stehen und an der der Ansteuerplatte (3) abgewandten Seite der Steuerscheibe (18) eingelassen sind und die nach innen verlaufenden Ausnehmungen (18c) mit dem von der Gelenkwelle (12) durchdrungenen mit dem anderen Arbeitsflüssigkeitsanschluß (Id) in Verbindung stehenden Gehäuseraum (la) in Verbindung stehen und auf der der Ansteuerplatte (3) abgewandten Seite der Steuerscheibe eingelassen sind.

7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet , daß die radial nach außen

radial
und/nach innen verlaufenden Ausnehmungen (I8d, 18c) auf beiden Seiten der Steuerscheibe (18) zu deren Druckentlastung vorgesehen sind.

8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerscheibe (18) an der der Ansteuerplatte (3) abgewandten Seite mit einer

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Dichtplatte (19) verbunden ist, die mit einer am Maschinengehäuse (1) flüssigkeits- und druckdicht anliegenden Stützplatte (21) zusammenwirkt.

9. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtplatte (19) in einer umlaufenden Nut (19a) einen mit der Stützplatte (21) zusammenwirkenden Dichtring (22) auf v/eist.

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