DE2737717A1

DE2737717A1 - Druckmittelbetaetigte rotationsvorrichtung

Info

Publication number: DE2737717A1
Application number: DE19772737717
Authority: DE
Inventors: Hugh Louis Mcdermott
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1976-08-23
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2363009A1; US4082480A; JPS5327107A; AU509612B2; AU2807677A; BR7705599A; GB1559940A; IT1084752B; AR213210A1

Description

75-CI-P-251

EATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.

Druckmittel betatigte Rotationsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetat ig te' Rotationsvorrichtuny und insbesondere einen verbesserten parallel- und innenachsigen Radersatz mit Kammeingriff, bei dem die Zuhne des AuOenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet werden, zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung.

Aus der folgenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung in gleicher Woise fur jeden beliebigen Radersütz mit einem innenverzuhnten Außenzuhnrad und einem außenverzahntt.-n Inrienzahnrad geeignet ist, das exzentrisch innerhalb des Au.ienzcihnradüs sitzt, wobei jedes der ZuhnriuJer um eine fest«.; Achse rotifc-rt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch von besonderem Vorteil bei einem parallel- und innenachsigen Radorscitz mit Kurnmeingri f f , bei dem die Zahne des Außenzahnradiis von Rollen oder Walzen gebildet werden und bei dem die Achse des Innenzahnrades nicht feststeht, sondern um die Achse des Auüenzahnrades eine kreisende Bewegung ausfuhrt. Di<; l'rt lnduny ist infolgedessen in Verbindung mit einer druck·

Kotut Lonsvorrichtung mit einem Rudersatz der

8 0 9 8 0 9/0844

-1O-

letztgenannten Art erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung mit Vorteil auch im Falle eines parallel- und innenachsigen Rudersatzes mit Kammeingriff benutzt werden kann, bei dem die Zahne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen geoildet würden und bei dem das Innenzahnrad festgehalten wird, wahrend das Außenzahnrad relativ dazu eine kreisende und drehende Bewegung ausführt.

Parallel- und innenachsige Radersatze mit Kammeingriff, bei denen die Zahne des Außenzahnrudes von Rollen oder Walzen gebildet werden, wurden angesichts von verschiedenen Problemen entwickelt, die bei parallel- und lnnenachsigen Raoersutzen mit Kumme ingr i f f auftreten, bei denen die Zahne des Auflenzuhnrades mit dem AuQenzahnrad einteilig ve-rounden sind, Zu diesen Problemen gehören die extreme Fertigunysgenauigk e ι t , die fur dii; maschinelle Bearbeitung des AuiJenzuhnrados notwendig ist, sowie das damit verbundene Problem von Leck vo r.jvUi. jun an (Jen Zahnsp i t zen und eier darauf zurückzuführende li'-hlochtü volumetrische Wirkungsgrad.

Obwohl die Entwicklung von parallel- und innenachs ig-^n fvudersatzen mit Kammeingriff, bei denen die Zahne des Au.j en-Zahnrades von Rollen oder Walzen gebildet werden, zahlreicht; Probleme von Radersatzen ausgeräumt oder minimier t hat, bei denen die Zahne des Außenzuhnrades mit dem Aulienzuhnr.Kl υ in tu i 1 ig verbunden s ι nd , sind andere Prou 1 em<.· nach ./: e vor vor h.uiJcii ; verschiedene neue ProblerM,· ο ι nd hinzu \.-r\\,u:-

B f! ■; 8 Π 9 / O B k U

men. Zu diesen gehören die extreme Präzision, die für die Bearbeitung der Walzen oder Rollen und der sie aufnehmenden Taschen erforderlich ist, insbesondere dann, wenn die axiale Lange des Radersatzes größer wird. Ein Problem, das im Falle von parallel- und innenachsigen Rödersätzen mit Kammeingriff unabhängig davon vorhanden ist, ob die Zahne des Außenzahnrades als Rollen oder Walzen ausgebildet oder mit dem Außenzahnrad einteilig verbunden sind, ist die extreme Genauigkeit, die für die Taktgabe des Drehschiebers erforderlich ist. Wenn beispielsweise im Falle eines Motors die gröi3te expandierende Volumenkammer sich zuerst zu verkleinern beginnt, erfolgt, wenn der Schieber die Verbindung zur Niederdruckleitung zu spät herstellt, ein momentaner Druckaufbau innerhalb der sich verkleinernden Volumenkammer , so daß die Toile des Rädersatzes einer hohen Beanspruchung ausgesetzt werden. Beim Öffnen des Steuerschiebers kein ι der aufgebaute Druck in der Niederdruckleitung eine i.c κ !ckwel 1 ti vcn einigen 1OO bar oder mehr auslösen, was ein ger luschvolles Arbeiten und mögliche Schaden innerhalb des Malers zur Folge hat.

Dor Lrfindung liugt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte druckmittelbetotigte Rotationsvorrichtung und einen parallelun! innenachsigen Radersatz mit Kammeingriff, bei dem die Zunne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet worden, zu schaffen, die die oben angedeuteten Probleme ausrjumen oder minimieren. Insbesondere soll ein Rädersatz, bei

80 9809/0844

dem die Zähne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet sind, geschaffen werden, der keiner genau bearbeiteter Taschen zur Abstützung jeder der Walzen oder Rollen bedarf, die die Innenzähne bilden.

Mit der Erfindung soll ferner ein parallel- und innenachsiger Rädersatz mit Kämmeingriff geschaffen werden, bei dem die Zähne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet sind und bei dem ein Druckaufbau in den Volumenkammern begrenzt wird.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildet, eine innerhalb des Gehäuses untergebrachte, innenverzahnte Baugruppe und ein außenverzahntes Bauteil, das innerhalb der innenverzahnten Baugruppe exzentrisch angeordnet und relativ zu dieser bewegbar ist. Die innenverzahnte Baugruppe weist mehrere mindestens in radialer Richtung bewegbar gelagerte Innenzähne auf, die zusammen mit den Außenzähnen mehrere sich während der Relativbewegung vergrößernde und verkleinernde Volumenkammern bilden. Ein Rückschlagventil ist zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Innenzähnen angeordnet; es steht normalerweise mit jedem der Innenzähne des betreffenden Innenzahnpaars in Eingriff. Es ist eine Vorspanneinrichtung vorhanden, die eine Kraft ausübt, die das Rückschlagventil in Richtung auf einen Eingriff

809809/0844

mit dom Irnenzahnpaar vorspannt. Das Gehäuse und das dem Rückschlagventil benachbarte Innenzahnpaar bilden gemeinsam eine radial zwischen diesen Bauteilen liegende Fluidkammer, die mit dem Fluideinlaß oder dem Fluidauslaß in Verbindung steht. Das Rückschlagventil ist derart betätigbar, daß es Fluid in die Fluidkammer durchläßt, wenn der Fluiddruck in der dem Rückschlagventil benachbarten Volumenkammer ausreicht, um die Vorspannkraft zu überwinden, die.auf das Rückschlagventil einwirkt.

Entsprechend einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jeder der Innenzähne ein auf Lagern gelagertes rohrförmiges Bauteil auf; zwischen jedem Paar von benachbarten Innenzähnen sitzt ein Rückschlagventil, das ein walzen- oder rollenförmiges Bauteil aufweist, das derart gelagert ist, daß es sich um eine Strecke bewegen kann, die geringfügig größer als im Falle der Innenzähne ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Aus- fUhrung*bei»pielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen axialen Querschnitt einer druckmit

telbetätigten Rotationsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Querschnitt ent-

809809/0844

lang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 im gleichen Maßstab wie Fig. 2 einen Quer

schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 im gleichen Maßstab wie Fig. 2 einen Quer

schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig· 1 und

Fig. 5 einen Teilquerschnitt ähnlich Fig. 2 einer

abgewandelten Ausführungsform der Erfindung .

In Fig. 1 ist ein axialer Schnitt eines Fluidmotors veranschaulicht, bei dem die erfindungsgemäße Ausbildung vorgesehen werden kann und wie er als solcher bekannt ist (US-PS 3 606 59Θ). Bei dem bekannten Motor sind die Zahne des Außenzahnrades mit dem Zahnrad einteilig verbunden. Dadurch, daß die Zähne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet werden, ändert sich an der grundsätzlichen Funktionsweise des Fluidmotors nichts.

Der Fluidmotor nach Fig. 1 ist im wesentlichen zylindrisch aufgebaut und besteht aus mehreren getrennten Abschnitten. Zu diesen gehören ein Schiebergehäuseteil 11 und ein Rädersatz oder Verdrängerteil 13. Benachbart dem Schiebergehäuseteil 11 sitzt eine vordere Abdeckplatte 15, die an dem Schie-

809809/0844

bergehöuseteil 11 über mehrere axial verlaufende Schrauben 17 angebracht ist. In ähnlicher Weise ist benachbart dem Verdrängerteil 13 eine hintere Abdeckplatte 19 angeordnet, die mit dem Verdrängerteil 13 über mehrere axial verlaufende Schrauben 21 verbunden ist. Die Schrauben 21 haben eine zusätzliche Funktion, die weiter unten näher erläutert ist.

Der Schiebergehäuseteil 11 weist ein Gehäuse 23 auf, das einen Fluideinlaß 25 und einen (nicht gezeigten) Fluidauslaß bildet. Das Gehäuse 23 ist mit einer zylindrischen Bohrung 27 ausgestattet, innerhalb deren ein im wesentlichen zylindrischer Drehschieber 29 drehbar gelagert ist. Durch die vordere Abdeckplatte 15 ragt eine Abtriebswelle 33 hindurch, die in einer Bohrung 31 der Abdeckplatte 15 drehbar sitzt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der Drehschieber 29 und die Abtriebswelle 33 einteilig miteinander verbunden. Der Drehschieber und die Abtriebswelle können statt dessen aber auch als gesonderte Bauteile ausgebildet sein, die beispielsweise über einen Mitnehmerstift in gegenseitiger Verbindung stehen.

Bei dem Drehschieber 29 handelt es sich um einen kommutierenden Drehschieber bekannter Art (US-PS 3 6O6 598). Der Drehschieber 29 weist zwei axial in Abstand voneinander liegende Ringnuten 35 und 37 auf. Entsprechend Fig. 1 steht die Ringnut 37 mit dem FluideinlaB 25 über einen axial verlaufenden Kanal 39 urd einen abgewinkelten Kanal 41 in Verbin-

809809/0844

dung. Der Drehschieber 29 ist ferner mit mehreren axial verlaufenden Schlitzen 43 ausgestattet, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und mit der Ringnut 35 in Verbindung stehen. Des weiteren ist der Drehschieber 29 mit mehreren in Axialrichtung verlaufenden Schlitzen 45 versehen, die in Umfangsrichtung verteilt sind und mit der Ringnut in Verbindung stehen. Die Schlitze 43 und die Schlitze 45 wechseln einander entlang dem Umfang des Drehschiebers 29 ab. Das Gehäuse 23 weist ferner mehrere axial verlaufende Kanäle 47 auf, von denen einer in Fig. 1 dargestellt und mit einem Schlitz 45 über eine Radialbohrung 49 verbunden ist. Wenn daher die in Fig. 1 veranschaulichte druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung als Fluidmotor eingesetzt wird, bei dem unter hohem Druck stehende· Arbeitsmittel in den Fluideinlaß 25 einströmt, läßt der Drehschieber 29 Hochdruckfluid zu den sich vergrößernden Volumenkammern des Verdrängerteils 13 gelangen, während Niederdruckfluid von den sich verkleinernden Volumenkammern zum Fluidauslaß strömt, wie dies an sich bekannt ist (US-PS 3 6O6 598). Wenn die Vorrichtung als Fluidpumpe benutzt wird, wird auf Grund einer Drehung der Welle 33 und der darauf zurückzuführenden Verteilerwirkung des Drehschiebers 29 über den Einlaß 25 eintretendes Niederdruckfluid den sich vergrößernden Volumenkammern des Verdrängerteils 13 zugeleitet, während Hochdruckfluid von den sich verkleinernden Volumenkammern zum Fluidauslaß gelangt.

809809/0844

Aus den Figuren 2, 3 und 4 folgt in Verbindung mit Fig. 1, daß benachbart dem Schiebergehäuse 23 eine Adapterplatte 51 sitzt, die mit dem Gehäuse 23 über mehrere Schrauben 53 verbunden ist. Zwischen der Adapterplatte 51 und dem Verdrängerteil 13 befindet sich eine VerschleiSplatte 55. Die Adapterplatte 51 und die Verschleißplatte 55 bilden zusammen eine Mehrzahl von Durchlässen 57, die für eine Verbindung zwischen den axialen Kanälen 47 und den Volumenkammern des Verdrängerteils 13 sorgen. Hervorzuheben ist, daß die Adapterplatte 51 und die Verschleißplatte 55 kein Zwangsmerkmal der Erfindung darstellen.

Der Verdrängerteil 13 weist ein außenverzahntes Innenzahnrad (Rotor) 61 auf, das eine Gruppe von Innenkeilzähnen 63 bildet. Eine Hauptantriebswelle 65 ist mit einer Gruppe von Außenkeilzähnen 67 versehen, die mit den Innenkeilzähnen 63 in Eingriff stehen. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 65 befindet sich eine Gruppe von Außenkeilzähnen 71, die mit einer Gruppe von Innenkeilzähnen 73 in Eingriff stehen, die in einer Bohrung des Drehschiebers 29 ausgebildet sind. Innerhalb der Gruppe von Innenkeilzähnen 63 sitzt ein zylindrischer Abstandshclter 75, dessen eines Ende sich gegen die Abdeckplatte 19 anlegt und dessen anderes Ende mit der Antriebswelle 65 in Eingriff steht, um deren Axialstellung vorzugeben.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, weist der Verdrän-

809809/0844

ger;-:!il 13 abweichend von der konventionellen Ring-Walzen-Anordnung eine innenverzahnte Baugruppe 77 auf. Die Baugruppe '⁷V ist mit einem Abstandsring 79 versehen, der durch den Gewindeeingrif- der Schrauben 21 in der Adapterplatte 51 an seinen Enden in dichter Anlage an der Verschleißplatte 25 und der Abdeckplatte 19 gehalten wird.

Jeder der Innenzähne der Baugruppe 77 ist mit einem rohrförmigen Bauteil 81 versehen, das auf einem Lagerzapfen 83 derart montiert ist, daß sich das Bauteil 81 drehen und um einen kleinen Betrag gegenüber dem Lagerzapfen 83 in Radialrichtung bewegen kann. Zwischen dem Lagerzapfen 83 und dem rohrförmigen Bauteil 81 befindet sich eine zweckentsprechende Lageranordnung 85, die eine derartige Bewegung erlaubt und bei der es sich beispielsweise um eine Gruppe von Nadellagern handeln kann. Die zulässige Bewegung des rohrförmigen Bauteils 81 sollte in der Regel kleiner als ungefähr 0,10 mm sein; entsprechend der bevorzugten Aus führung·form wird die Radialbewegung in einem Bereich von ungefähr O.O25 mm bis ungefähr O,076 mm gehalten. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird jeder der Lagerzapfen 83 am einen Ende mittels der Verschleißplatte 55 und am anderen Ende mittels der Abdeckplatte 19 starr abgestützt.

Zwischen jedem Paar von benachbarten rohrförmigen Bauteilen 81 sitzt ein insgesamt mit 87 bezeichnetes Rückschlagventil, das normalerweise in Eingriff mit den Bauteilen 81 steht.

809809/0844

Jedes Rückschlagventil 87 weist ein im wesentlichen zylindrisches, walzen- oder rollenförmiges Bauteil 89 auf, das auf einer der Schrauben 21 derart gelagert ist, daß das Bauteil 89 sich frei drehen und mit Bezug auf die Schraube 21 radial bewegen kann. Die zulässige Radialbewegung der Rolle oder Walze 89 sollte für jeden Rädersatz oder Verdrängerteil mindestens gleich der zulässigen Radialbewegung jedes der benachbarten rohrförmigen Bauteile 81 sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist daher jedes der Bauteile 89 derart gelagert, daß es eine Radialbewegung von mindestens ungefähr O.O76 mm und vorzugsweise von nicht mehr al· ungefähr 0,152 mm ausführen kann. Es versteht sich, daß die relativen Größen der rohrförmigen Bauteile 81 und der walzen- oder rollenförmigen Bauteile 89 sowie die relative Lage ihrer Achsen kein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellen; Fig. 2 veranschaulicht jedoch beispielshalber eine bevorzugte Ausführungsform.

Unter normalen Arbeitsbedingungen soll sich jedes der Bauteile 89 in dichtendem, rollendem Eingriff mit den beiden benachbarten rohrförmigen Bauteilen 61 befinden. Wenn dl·· der Fall ist, bilden jede der Walzen oder Rollen 89 und die benachbarten rohrförmigen Bauteile 81 zusammen mit dem Rotor 61 eine Volumenkammer; die Volumenkammern sind im Falle des Verdrängerteils 13 im Uhrzeigersinn mit A, B, C, D, E, F und G bezeichnet.

809809/0844

Die rohrförmigen Bauteile 81 und die walzen- oder rollenförmigen Bauteile 89 bilden zusammen mit dem Abstandsring 79 auch eine Fluidkammer 91, die vorzugsweise mit demjenigen der Fluiddurchlässe (dem Fluiddurchlaß 25 oder dem zweiten, nicht veranschaulichten Fluiddurchlaß) in Verbindung steht, der auf niedrigem Druck liegt.

Die Gruppe der Bauteile 89 wird von einem nachgiebigen, bandförmigen Bauteil 93 umfaßt, dessen Aufgabe es ist, auf jedes der Bauteile 89 eine ausreichende Vorspannkraft auszuüben, um das betreffende Bauteil 89 mit den benachbarten rohrförmigen Bauteilen 81 in Eingriff zu halten, falls der Fluiddruck in der benachbarten Volumenkammer nicht einen vorbestimmten Druckwert überschreitet. Falls es zu einem derartigen Druckanstieg kommt, überwindet der Druck in der Volumenkammer die Vorspannkraft des bandförmigen Bauteils 93, wodurch der Druck in der Volumenkammer in die Fluidkammer 91 entlastet wird, die mit dem Niederdruckanschluß in Verbindung steht. Wenn die Vorrichtung beispielsweise als Motor arbeitet und die Volumenkammern A, B und C sich vergrößern und mit Hochdruckfluid beaufschlagt sind, beginnt die Volumenkammer 6, sich entsprechend Fig. 2 gerade zu verkleinern. Wenn, wie vorstehend erläutert, ein Fehler hinsichtlich der Drehschiebertaktgabe vorliegt und die VoIumerkammer G sich zu verkleinern beginnt, bevor sie mit dem Fluidablajf in Verbindung gebracht ist, bewirkt ein übermäßiger Druckanstieg in der Volumenkammer G, daß sich das

809809/0844

benachbarte walzen- oder rollenförmige Rückschlagventilbauteil 89 abhebt, wodurch das Fluid zu der Fluidkammer 91 abströmen kann, die stets mit dem Fluidablauf (der Niederdruckseite) in Verbindung steht. Sobald der Druck in der Volumenkamrr.er G entlastet ist, bringt das bandförmige Bauteil 93 das Bauteil 89 rasch in dichtenden Eingriff mit den benachbarten rohrförmigen Zahnen 81 zurück; der Verdrängerteil 13 arbeitet dann in der normalen Weise weiter. Aus der vorstehenden Erläuterung der Funktion des bandförmigen Bauteils folgt, daß das Band nicht nur,wie in Fig. 1 angedeutet, aus Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen, sondern aus jedem beliebigen Material gefertigt sein kann, das ein Abheben der Rückschlagventilteile 89 gestattet, wenn diese einem hinreichenden Druck ausgesetzt werden, und das dann die Bauteile 89 rasch wieder in Dichteingriff bringt, wenn der Druck entlastet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem bandförmigen Bauteil 93 um ein Stück Uhrfeder oder um eines einer Reihe von anderen bekannten federartigen metallischen Elementen handeln, die die gewünschte Nachgiebigkeit haben. Während das bandförmige Bauteil 93 als durchgehendes, endloses Bauteil dargestellt ist, versteht es sich, daß unter den Begriff "durchgehend" oder "kontinuierlich" vorliegend auch Bauteile fallen sollen, die nicht echt durchgehend sind, jedoch sämtliche Rückschlagventilteile 89 umfassen.

Es zeigte sich, daß der vorliegend erläuterte Verdrängerteil oder Rädersatz einen verbesserten mechanischen Wirkungsgrad

809809/0844

hat. Dies dürfte in erster Linie auf die Verwendung des bandförmigen Bauteils 93 in Verbindung mit der Bewegbarkeit der rohrförmigen Zahne 81 und der walzen- oder rollenförmigen Bauteile 89 zurückzuführen sein. Wenn die Hochdruck- und Niederdruckverteilung in den Volumenkammern rotiert und der Rotor 61 eine kreisende und drehende Bewegung ausführt, werden die rohrförmigen Zahne 81 gezwungen, dem Rotor 61 zu "folgen", Bei herkömmlichen Rädersätzen, bei denen die Zähne des Außenzahnrades von Rollen oder Walzen gebildet sind, liegen die Zähne innerhalb der eng passenden starren Taschen fest, so daS dann, wenn der Rotor eine große Kraft auf die Rolle oder Walze ausübt, eine Reibungskraft zwischen der Rolle oder Walze und der Tasche auftritt; diese Reibung subtrahiert sich von der abgegebenen Energie, die bei vorgegebener Eingangsenergie auftritt. Gleichzeitig können gewisse Rollen oder Walzen nur einer sehr geringen Kraft durch den Rotor ausgesetzt sein oder gar außer Dichteingriff mit dem Rotor kommen, so daß leicht ein Lecken an den Zahnspitzen eintritt. Diese Änderungen der Eingriffskraft zwischen den Rollen oder Walzen und dem Rotor führen zu einer sehr ungleichmäßigen Verteilung der Drehmomentbelastung der Rollen oder Walzen.

Bei der vorliegend erläuterten Lösung werden die rohrförmigen Zahne 81 mittels des bandförmigen Bauteils 93 ständig in Richtung auf einen Dichteingriff mit dem Rotor 61 vorgespannt, wodurch mindestens für eine minimale Eingriffskraft zwischen den Zähnen und dem Rotor gesorgt wird. Gleichzeitig

809809/0844

wird die Auswärtsbewegung jedes der rohrförmigen Zahne 81 nur durch die zugehörige Lageranordnung und die Vorspannkraft des bandförmigen Bauteils 93 begrenzt, so daß Reibungskräfte, die auf die rohrförmigen Zähne 81 einwirken, einen wesentlich geringeren Teil der zugeführten Energie verzehren; außerdem sucht sich die Drehmomentbelastung der rohrförmigen Zahne 81 wesentlich gleichmäßiger zu verteilen.

Im Rahmen der Demonstration des verbesserten Arbeitsverhaltens, das möglich wird, wenn ein Verdrängerteil oder Rädersatz der vorliegend erläuterten Art benutzt wird, wurden Versuche zur Bestimmung des mechanischen Wirkungsgrades eines Fluidmotors durchgeführt, der in der vorliegend erläuterten Weise aufgebaut war. Für die Versuchszwecke wurde der mechanische Wirkungsgrad definiert als das Verhältnis von abgegebenem Drehmoment (kp m) des Motors und Fluideinlaßdruck (bar), wobei das gemessene Ausgangsdrehmoment als ein Prozentsatz des theoretischen Ausgangsdrehmoments für einen gegebenen Einlaßdruck ausgedrückt wird. Im Rahmen des Versuchs wurden drei Fluidmotore verwendet, die mit Ausnahme des Verdrängerteils im wesentlichen identisch waren.' Der erste Motor war mit einem konventionellen parallel- und innenachsigen Rädersatz mit Kämmeingriff ausgestattet, bei dem die Zähne des Außenzahnrades mit diesem Zahnrad einteilig verbunden waren; er hatte einen mechanischen Wirkungsgrad von 74 %. Bei dem zweiten Motor war ein parallel- und innenachsiger Rädersatz mit Kämmeingriff vorgesehen, bei dem die

809809/0844

Zähne des Außenzahnrades in bekannter Weise von Rollen oder Walzen gebildet waren; dieser Motor hatte einen Wirkungsgrad von 81 %. Der dritte Fluidmotor war mit einem Rädersatz der vorliegend erläuterten Art ausgestattet\ sein mechanischer Wirkungsgrad betrug 94 %.

Dadurch, daß der Rädersatz oder Verdrängerteil nach der Erfindung mit niedrigeren Reibungsverlusten arbeiten kann, ist es möglich, ihn mit geringeren Drehzahlen laufen zu lassen und gleichwohl einen guten volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen. Ein damit eng verbundenes Merkmal besteht darin, daß ein in der vorliegend beschriebenen Weise aufgebauter Fluidmotor für ein höheres Anlaufdrehmoment ausgelegt sein kann, insbesondere wenn die Lager 85 geeignet gewählt sind und einen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen zulassen, ohne daß die Schmierung verlorengeht. Die Fähigkeit, bei niedrigen Drehzahlen zu arbeiten und für eine gleichmäßigere Drehmomentbelastung zu sorgen, macht den Rädersatz oder Verdrängerteil nach der Erfindung für Servosteuergeräte geeignet, insbesondere als Dosiervorrichtung bei einem Lenksteuerventil zur Verwendung in voll fluidgekoppelten hydrostatischen Lenksystemen.

Fic. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindurg, wobei entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen plus 100 versehen sind. Anders als Fig. 2 stellt die Fig. S einen Schnitt in einer Ebene dar, die zwischen

809809/0844

den Enden des Verdrängerteils oder Rädersatzes 113 liegt. Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 5 weist der Verdrängerteil 113 einen Abstandsring 95 auf, der eine relativ größere Wandstärke als der Abstandsring 79 der bevorzugten Ausführungsform hat. Der Abstandsring 95 ist mit einer Mehrzahl von axial verlaufenden Nuten 97 versehen. Benachbart jeder der Nuten 97 und zwischen einem Paar von benachbarten rohrförmigen Zähnen 181 sitzt ein entsprechend profiliertes Rückschlagventilteil 99, das ähnlich wie das walzen- oder rollenförmige Bauteil 89 der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen die gleiche axiale Länge wie die rohrförmigen Zähne 181 hat. Das Rückschlagventilteil 99 ist mit einem axial verlaufenden Schlitz 101 versehen. Ein Keil 1O3 ist so angeordnet, daß er sowohl innerhalb des Schlitzes 101 als auch in der Nut 97 sitzt. Jedes der Rückschlagventilteile 99 hat zwei im wesentlichen bogenförmig· Fluchen, die näherungsweise der Oberfläche der benachbarten rohrförmigen Zähne 181 entsprechen, wodurch für einen vergrößerten Dichtungsbereich zwischen dem Rückschlagventil 99 und den rohrförmigen Zähnen 181 gesorgt wird. Die abgewandelte AusfUhrungsform nach Fig. 5 kann in Fällen vorzuziehen sein, wo die axiale Läng· des Verdrängerteils derart bemessen ist, daß das walzen- oder rollenförmige Bauteil 89 die Neigung hat, sich unter Druckeinwirkung etwas durchzubiegen, wodurch der Dichteingriff mit dem benachbarten rohrförmigen Zahn 81 insbesondere nah· der Mitt· d·· Verdrängerteile 13 verlorengeht. Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 5 wird das RUckschlag-

809809/0844

ventilteil 99 von dem Keil 1O3 über seine volle axiale Länge im wesentlichen gleichmäßig von hinten abgestützt, wodurch jede Neigung des Rückschlagventilteils 99 ausgeräumt wird, sich unter Druckeinwirkung durchzubiegen. In Abhängigkeit von den relativen Fluiddrücken in den Volumenkammern und der Fluidkammer 191 sowie der beabsichtigten Radialbewegung des Rückschlagventilteils 99 kann es zweckmäßig sein, in Verbindung mit jedem der Keile 103 eine Vorspanneinrichtung vorzusehen. Beispielsweise kann eine geeignete Feder in die Nut 97 oder den Schlitz 1O1 eingelegt werden, um das Rückschlagventilteil 99 radial nach innen vorzuspannen.

809809/0844

Claims

PATENTANWALT DIPL.-INC. GERHARD SCHWAN

BÜRO: »000 MÜNCHEN M ■ ELHNSTRASSE »1 2737717

Ansprüche

Μ) D'uckmittelbetdtigte Rotationsvorrichtung, gekennzeichnet durch

(a) ein Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildet;

(b) eine innerhalb des Gehäuses untergebrachte, innenverzahnte Baugruppe;

(c) ein auOenverzahntes Bauteil, das innerhalb der innenverzahnten Baugruppe exzentrisch angeordnet und relativ zu dieser bewegbar ist;

(d) wobei die innenverzahnte Baugruppe mehrere mindestens in radialer Richtung bewegbar gelagerte Innenzähne aufweist, die zusammen mit den Außenzähnen mehrere sich während der Relativbewegung vergrößernde und verkleinernde Volumenkammern bilden;

(e) ein zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Innenzähnen angeordnetes Rückschlagventil, das normalerweise mit jedem der beiden Innenzähne in Eingriff steht;

(f) eine Vorspanneinrichtung, die eine Kraft ausübt, die das Rückschlagventil in Richtung auf einen Eingriff mit dem Innenzahnpaar vorspannt;

(g) wobei das Gehäuse und das eine Paar von benachbarten Innenzähnen zusammen eine radial zwischen diesen Bau-

809809/0844

FERNSPRtCHEK: 0*11/«011039 ■ KAiEL: ILECTRlCiATINT MÜNCHEN

teilen liegende Fluidkammer bildet, die mit dem FluideinlaS oder dem FluidauslaS in Verbindung steht, und (h) wobei das Rückschlagventil derart betätigbar ist, daß es Fluid in die Fluidkammer durchläßt, wenn der Fluiddruck in der dem Ruckschlagventil benachbarten Volumenkammer ausreicht, um die Vorspannkraft auf das Rückschlagventil zu überwinden.
2. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Innenzähne mittels des Rückschlagventils und des auf das Rückschlagventil einwirkenden Fluiddrucks in der Fluidkammer im wesentlichen radial nach innen vorgespannt sind.
3. Druckmittel betätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Paar von benachbarten Innenzähnen ein normalerweise mit diesen Zähnen in Eingriff stehendes Rückschlagventil angeordnet ist.
4. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung, die eine Kraft ausübt, die jedes der Rückschlagventile in Richtung auf einen Eingriff mit dem zugehörigen Paar von benachbarten Innenzähnen vorspannt.

809809/0844
5. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Innenzähne ein im wesentlichen zylindrisches Bauteil aufweist.
6. Druckmittelbetatigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rückschlagventile ein walzen- oder rollenförmiges Bauteil aufweist, das derart gelagert ist, daß es mindestens in radialer Richtung und über eine Strecke bewegbar ist, die mindestens ebenso groß wie diejenige der zugehörigen benachbarten Innenzähne ist.
7. Druckmittelbetatigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch

6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zylindrischen Bauteile und jedes der walzen- oder rollenförmigen Bauteile drehbar gelagert ist.
8. Druckmittelbetatigte Rotationsvorrichtung nach einem cer Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeces der im wesentlichen zylindrischen Bauteile mittels eines Lagers derart montiert ist, daß die Bauteile eire Radialbewegung von weniger als ungefähr 0,1 mm ausführen können.
9. Druckmittelbetatigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rückschlagven-

809809/0844

tile ein walzen- oder rollenförmiges Bauteil aufweist, das derart gelagert ist, daß es eine Radialbewegung von mehr als ungefähr 0,076 mm ausführen kann.
10. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung ein nachgiebiges, im wesentlichen ununterbrochenes Bauteil aufweist, das die Rückschlagventile umfaßt und mit dem Außenumfang jedes der Rückschlagventile in Vorspanneingriff steht.
11. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung, gekennzeichnet durch

(a) ein Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildet;

(b) eine innerhalb des Gehäuses fest untergebrachte, innenverzahnte Baugruppe;

(c) ein außenverzahntes Bauteil, das innerhalb der innenverzahnten Baugruppe exzentrisch angeordnet ist und relativ zu dieser eine kreisende und drehende Bewegung ausführen kann;

(d) wobei die innenverzahnte Baugruppe mehrere Innenzuhne aufweist, die unter Kämmeingriff mit den Außenzähnen mehrere sich während der Relativbewegung vergrößernde und verkleinernde Volumenkammern bilden ;

809809/0844

(e) wobei das Gehäuse und die Innenzähne zusammen eine radial zwischen diesen Bauteilen liegende Fluidkammer bilden, die in Umfangsrichtung um die druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung herumreicht und mit dem Fluideinlaß oder dem Fluidauslaß in Verbindung steht, und

(f) ein zwischen jedem Paar von benachbarten Innenzähnen angeordnetes Rückschlagventil, von denen jedes derart betätigbar ist, daß es Fluid in die Fluidkammer zuläßt, wenn der Fluiddruck in der benachbarten Volumenkammer größer als der Fluiddruck in der Fluidkammer ist.
12. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Innenzähne ein im wesentlichen zylindrisches Bauteil aufweist, das mindestens in radialer Richtung bewegbar gelagert ist.
13. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zylindrischen Bauteile im wesentlichen rohrförmig und auf Lagermitteln derart drehbar gelagert ist, daß das rohrförmige Bauteil eine Radialbewegung im Bereich von ungefähr O.O25 mm bis ungefähr O.O76 mm ausführen kann.
14. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daS jedes der Rückschlagventile ein rollen- oder walzenförmiges Bauteil aufweist, das mittels des in der Fluidkammer herrschenden

809809/0844

Fluiddrucks in Richtung auf einen dichten Eingriff mit jedem der benachbarten Innenzähne vorgespannt ist.
15. Druckmittelbetbtigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der walzen- oder rollenfÖrmigen Bauteile derart gelagert ist, daß es eine Radialbewegung ausführen kann, die mindestens ebenso groß wie diejenige der im wesentlichen zylindrischen Bauteile ist.
16. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rückschlagventile eine rohrförmige Walze aufweist, die derart drehbar gelagert ist, daß sie eine Radialbewegung im Bereich von ungefähr O.O76 mm bis ungefähr 0,152 mm ausführen kann.
17. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung, die die Rückschlagventile radial nach innen im wesentlichen in Richtung auf die Mitte der innenverzahnten Baugruppe und in Richtung auf einen dichten Eingriff mit dem benachbarten Innenzahnpaar vorspannt .
18. Druckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung, gekennzeichnet durch

809809/0844

(α) ein Gehäuse, das einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildet;

(b) eine innerhalb des Gehäuses fest untergebrachte, innenverzahnte Baugruppe, die einen Mittelpunkt bildet und eine Mehrzahl N von zylindrischen Innenzähnen aufweist, von denen jeder um seine Drehachse drehbar gelagert ist;

(c) ein außenverzahntes Bauteil, das innerhalb der innenverzahnten Baugruppe exzentrisch angeordnet ist, relativ zu dieser eine kreisende und drehende Bewegung ausführen kann und eine Mehrzahl N-1 von Außenzähnen aufweist, wobei die Innenzähne und die Außenzähne unter Kämmeingriff eine Mehrzahl N von sich während der Bewegung des außenverzahnten Bauteils vergrößernden und verkleinernden Volumenkammern bilden ;

(d) ein zwischen jedem Paar von benachbarten Innenzähnen angeordnetes walzen- oder rollenförmiges Bauteil, von denen jedes um seine Drehachse drehbar und in rollendem Eingriff mit jedem der beiden benachbarten zylindrischen Innenzähne ist, wobei die Drehachsen der walzen- oder rolle iförmigen Bauteile von dem Mittelpunkt um eine größere Strecke radial nach außen entfernt sind als die Drehachsen der Innenzähne, und

(e) wobei das Gehäuse und die Innenzähne zusammen eine radial zwischen diesen Bauteilen liegende Fluidkam-

809809/0844

mer bilden, die mit dem Fluideinlaß oder dem Fluidauülaß in Verbindung steht.
19. Lruckmitttlbetatigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch 'IB, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der walzen- oder

ι öllenformigen Bauteile derart gelagert ist, daß es mit bezug auf seine Drehachse um mindestens ungefähr O.O76 mm radial bewegbar ist.
20. Uruckmittelbetätigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch

19, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung, die
die walzen- oder rollenförmigen Bauteile radial nach innen in Richtuni] auf den Mittelpunkt der innenverzahnten Baugruppe vorspannt.
21. Druckmittelbetütigte Rotationsvorrichtung nach Anspruch

20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung ein nachgiebiges, im wesentlichen kontinuierliches bandförmiges Bauteil aufweist, das die walzen- oder rollenförmigen Bauteile umfaßt.

80 9 809/0844