ATBECH......FRGB..IT..LUNLSE......................
C
0011304
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19800528
EP
79104550.3
19791116
de
de
de
2849988
19781117
DE
19800528
198011
19800528
198011
3
3F 03C 4/00 A
de
Hydraulischer Schwenkmotor
en
Oscillating hydraulic motor
fr
Moteur hydraulique oscillant
GOD Maschinenbau Handels- und Service GmbH
00248300
24 462/pa
Elisabethstrasse 35
D-8000 München 40
DE
Schnabel, Bernd
Kronenweg 19
D-8000 München 82
DE
Lorenz, Eduard
et al
00150040
Widenmayerstrasse 23
D-80538 München
DE
AT
BE
CH
FR
GB
IT
LU
NL
SE
Bei einem Schwenkmotor mit Flüssigkeitsantrieb ist die Nelle (6) in dem Motorgehäuse (1), das mit einem diese kontentrisch umgebenden ringförmigen Raum (18) versehen ist, gelagert. Der Raum (18) ist durch zwei Flügel (19, 20) in zwei <ammern unterteilt, von denen einer (20) am Gehäuse (1) und der andere (19) an der Welle (6) befestigt ist. Die die Antriebsflüssigkeit zu- und abführenden Leitungen (31, 32) münden beidseits des gehäusefesten oder wellenfesten Flügels (19, 20) in die Kammern.
Um den Herstellungsaufwand gering zu halten und eine gute Abdichtung des Motors zu schaffen, trägt die Welle (6) eine radiale Scheibe (13), die mit einer diese konzentrisch umgebenden, im Querschnitt halbkreisförmigen Nut (15) versehen ist. Die Scheibe (13) liegt mit ihrer mit der Nut (15) versehenen ebenen Stirnfläche plan auf einer radialen ebenen Bodenfläche des Gehäuses (2) auf, die eine entsprechende umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Nut (16) aufweist, die mit der Nut (15) der Scheibe (13) einen mittig geteilten torusförmigen Ringraum (18) bildet. In der Nut (15) der Scheibe sowie in der gehäuseseitigen Nut (16) sind je ein torusektorförmiger Flügel (19,20), dessen kreisförmiger Querschnitt einen Radius aufweist, der dem Radius der Nuten (15, 16) entspricht, befestigt. Eine gute Abdichtung wird dadurch erreicht, daß die an die ringförmigen Nuten (15, 16) angrenzenden ebenen Flächen der Scheibe (13) und des Gehäuses (1) dichtend gegeneinander gepreßt werden.
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwenkmotor mit Flüssigkeitsantrieb, dessen Welle in einem Gehäuse mit einem diese konzentrisch umgebenden ringförmigen Raum gelagert ist, wobei der Raum durch zwei Flügel in zwei Kammern unterteiltist, von denen einer am Gehäuse und der andere an der Welle befestigt ist, und wobei die die Antriebsflüssigkeit zu- und abführenden Leitungen beidseits des gehäusefesten oder wellenfesten Flügels in die Kammern münden.
Mit Drucköl betriebene hydraulische Schwenkmotore dieser Art, bei denen entweder das Gehäuse oder die Welle feststehen und dementsprechend die Antriebsflüssigkeit entweder durch das Gehäuse oder die Wellenstirnseiten zugeführt wird, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie weisen üblicherweise als Kolben und Widerlager für die Druckölsäule dienende Flügel auf, deren Querschnitte rechteckig sind oder aus Rechtecken mit halbkreisförmig abgerundeten gegenüberliegenden Seiten bestehen. Die bekannten hydraulischen Schwenkmotore weisen insbesondere den Nachteil auf, daß sich der ringförmige Zylinderraum nur mit erheblichen Schwierigkeiten und nur unvollkommen abdichten läßt, so daß es zu einem Druckausgleich zwischen den Kammern und einem Durchtritt von Lecköl zwischen dem Gehäuse und der Welle kommen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen hydraulischen Schwenkmotor zu schaffen, der sich in einfacher Weise gut abdichten läßt und dessen Herstellungsaufwand gering ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwenkmotor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle eine radiale Scheibe trägt, die mit einer dieser konzentrisch umgebenden, im Querschnitt halbkreisförmigen Nut versehen ist, daß die Scheibe mit ihrer mit der Nut versehenen ebenen Stirnfläche plan auf einer radialen ebenen Bodenfläche des Gehäuses aufliegt, die eine entsprechende umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Nut aufweist, die mit der Nut der Scheibe einen mittig geteilten torusförmigen Ringraum bildet, und daß in der Nut der Scheibe sowie in der gehäuseseitigen Nut je ein torussektorförmiger Flügel, dessen kreisförmiger Querschnitt einen Radius aufweist, der dem Radius der Nuten entspricht, befestigt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Schwenkmotor wird eine gute Abdichtung des torusförmigen Ringraums gegen das Gehäuse und die Welle in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die an die ringförmigen Nuten angrenzenden ebenen Flächen der Scheibe und des Gehäuses dichtend gegeneinander gepreßt werden. Eine geringe, durch den Spalt zwischen den aufeinandergepreßten Flächen tretende Leckmenge der Antriebsflüssigkeit ist durchaus erwünscht, da diese einen hydrostatischen Druckölfilm zwischen den Flächen bildet und die Reibung beim Verdrehen der Flächen gegeneinander vermindert. Die durch den Spalt in Richtung auf die Welle tretende Leckölmenge kann sogleich zur Schmierung der die Welle in dem Gehäuse lagernden Wälzlager verwendet werden, wobei die Scheibe zweckmäßigerweise mit einer axialen Bohrung versehen ist, damit ein Teil der schmierenden Leckölmenge auch zu dem auf der anderen Scheibenseite befindlichen Wälzlager gelangt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schwenkmotors weist den besonderen Vorteil auf, daß die hydraulische Antriebsflüssigkeit, in der 100 bar übersteigende Drücke herrschen können, die Welle über die Scheibe nur in axialer Richtung belastet, so daß Durchbiegungen der Welle wie bei bekannten Schwenkmotoren nicht zu befürchten sind, bei denen das in der unter hohem Druck stehenden Kammer befindliche Antriebsmedium bestrebt ist, die Welle in Richtung auf die gegenüberliegende druckentlastete Kammer durchzubiegen.
Weiterhin lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Schwenkmotor mit niedrigeren Drücken der Antriebsflüssigkeit und kleineren Querschnittsflächen der Flügel gleichgroße oder größere Drehmomente als mit bekannten Schwenkmotoren erzeugen, weil bei dem erfindungsgemäßen Schwenkmotor der Flügel im Abstand von der Welle an der Scheibe befestigt ist, so daß der Hebelarm, an dem die von der Druckflüssigkeit beaufschlagte wirksame Flügelfläche befestigt ist, beträchtlich verlängert ist.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schwenkmotors ist dadurch vereinfacht, daß die Nuten sowie die Trennflächen durch Drehen und Schleifen hergestellt werden können.
Insbesondere ist der kreisförmige Querschnitt der Flügel vorteilhaft, da dieser die Verwendung handelsüblicher Zylinderdichtungen gestattet, die einen Druckausgleich zwischen den Kammern durch übertritt von Antriebsflüssigkeit wirksam verhindern.
Zur Erzeugung des notwendigen Anpreßdrucks der Trennflächen aufeinander kann das Gehäuse mit seiner zu der mit der Nut versehenen Wand parallelen gegenüberliegenden Wand auf der nutfreien Scheibenrückseite aufliegen. Um jedoch zu verhindern, daß durch diese Ausgestaltung die Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Flächen nicht zu groß wird, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß die gegenüberliegende Wand des Gehäuses mit einer Ringnut versehen ist. Das durch die Spalte zwischen der Scheibe und dem Gehäuse tretende Drucköl gelangt in diese Ringnut und baut dort einen Druck auf, der gegenüber dem Einspeisdruck durch die Drosselung beim Durchtritt durch die zwischen den aufeinanderliegenden Flächen gebildeten Spalte verringert ist. Durch die in der Ringnut befindliche, unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit wird ein hydrostatischer Druckausgleich geschaffen, so daß durch die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit die Scheibe nicht mit zu hohen, eine unerwünscht große Reibung hervorrufenden Kräften gegen das Gehäuse angedrückt wird. Die Scheibe ist gleichsam schwimmend zwischen den sich auf diese legenden Gehäuseflächen eingespannt, was einerseits eine gute Abdichtung schafft und andererseits eine reibungsarme Drehung der Scheibe in dem Gehäuse ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die dem hydrostatischen Druckausgleich dienende Ringnut über eine Drosselstrecke mit einer die Leckflüssigkeit abführenden Leitung verbunden ist. Durch die Abführung der Leckflüssigkeit ist einerseits ein ständiger Schmiermittelfluß gewährleistet und andererseits sichergestellt, daß sich der hydrostatische Druck in dem Ringraum jeweils den Druckverhältnissen in dem torusförmigen Ringraum anpaßt.
Die Drosselstrecke ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß über diese ständig eine so große Menge von Leckflüssigkeit abgeführt wird, daß in der Ringnut ein einen Druckausgleich bewirkender Gegendruck aufrechterhalten bleibt. Herrscht auf der Einspeisungsseite lediglich der Ruhedruck, der üblicherweise höchstens 8 bis 10 bar betragen wird, kann über die Drosselstrecke der Druck in dem durch die Ringnut gebildeten Ringraum vollständig abgebaut werden, weil der Ruhedruck nicht ausreicht, um das Gehäuse und dessen Verschraubungen so weit in axialer Richtung zu dehnen, daß nennenswerte Mengen von Lecköl durch die Spalte treten.
Des weiteren wird durch die Drosselstrecke ein Druckabbau in den Lagern ermöglicht, wenn in den Kammern der Druck absinkt oder diese drucklos werden.
Der Durchmesser der Ringnut ist dem Durchmesser des torusförmigen Ringraums angepaßt, so daß ein optimaler Druckausgleich sichergestellt werden kann.
Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Scheibenrückseite ebenfalls mit einer konzentrischen, im Querschnitt halbkreisförmigen Nut versehen ist, die mit einer in der angrenzenden Gehäusewandung befindlichen Nut einen zweiten torusförmigen Ringraum bildet, in dem einerseits der mit der Scheibe und andererseits der mit der Gehäusewandung verbundene torussektorförmige Flügel befestigt ist. Durch diese Ausgestaltung wird nicht nur eine Verdoppelung des Drehmoments, sondern auch ein besonders guter, vollständiger hydrostatischer Druckausgleich erreicht. Auf besondere Speise- und Rückführleitungen für den zweiten torusförmigen Ringraum kann verzichtet werden, wenn die Scheibe mit entsprechenden Durchtrittsbohrungen versehen wird.
Eine einseitige Drehmomentbelastung der Scheibe wird verhindert, wenn in den zur Scheibenmittelebene spiegelbildlich angeordneten Nuten die beidseits der Scheibe angeordneten torussektorförmigen Flügel versetzt zueinander angeordnet sind. In diesem Falle müssen allerdings besondere Zu- und Abführungsleitungen für die Antriebsflüssigkeit vorgesehen werden.
Gute Gleiteigenschaften im Bereich der Mischreibung zwischen den die Trennspalte bildenden Flächen werden erreicht, wenn die Scheibe aus einem Nitrierstahl und das Gehäuse aus Sphäroguß besteht.
Mit dem erfindungsgemäßen Schwenkmotor läßt sich ein Schwenkwinkel erreichen, der 360° minus den von den torussektorförmigen Flügeln eingenommenen Winkelbereichen beträgt.
Besonders vorteilhaft ist, daß sich der erfindungsgemäße Schwenkmotor mit kurzer axialer Länge bauen läßt, was ihn für viele Einsatzfälle als besonders geeignet erscheinen läßt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben worden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
- Figur 1 einen Axialschnitt durch den Schwenkmotor,
- Figur 2 eine Stirnansicht des Schwenkmotors nach Figur 1 und
- Figur 3 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Schwenkmotors mit zwei torusförmigen Ringräumen.
Das Gehäuse 5 des Schwenkmotors besteht aus einem topfförmigen Grundkörper 1, der durch den Deckel 2 geschlossen ist. Der Deckel 2 ist auf dem Grundkörper 1 durch zwei in Bohrungen eingesetzte Spannstifte 3 zentriert, die gleichzeitig auch der Aufnahme der durch das Drehmoment hervorgerufenen Sch-erkräfte dienen. Weiterhin ist der Deckel 2 mit einem Absatz versehen, so daß er mit seinem Mittelteil 7 in den zylindrischen Innenraum 8 des Grundkörpers 1 einschiebbar ist. Der Deckel 2 ist mit dem Grundkörper 1 durch eine ausreichende Anzahl von Innensechskantschrauben 4 verschraubt.
Die Welle 6 ist durch Nadellager 9 und 10 einerseits in dem Grundkörper 1 und andererseits in dem Deckel 2 gelagert. Der Abdichtung der Welle in dem Grundkörper und dem Deckel dienen Vier-Lippen-Dichtungsringe 11, 12, deren Dichtungswirkung mit steigendem Innendruck zunimmt.
Auf der Welle 6 ist zentrisch eine kreisförmige Scheibe 13 befestigt, die konzentrisch zur Welle 6 mit einer ringförmigen Nut 15 mit halbkreisförmigem Querschnitt versehen ist. In dem Deckel 2 ist spiegelbildlich zu der durch die aufeinanderliegenden Flächen der Scheibe 13 sowie des Deckels 2 gebildeten Trennebene 17 eine gleiche Ringnut 16 angeordnet, die mit der Ringnut 15 einen torusförmigen Ringraum 18 bildet.
In diesem torusförmigen Ringraum 18 befinden sich zwei torussektorförmige Flügel 19, 20, von denen einer durch die Schraube 21 mit der Scheibe 13 und der andere durch die Schraube 14 mit dem Deckel 2 verbunden ist. Die torussektorförmigen Flügel 19, 20 sind mit umlaufenden kreisringförmigen Nuten 22, 23 versehen, in die Kolbendichtungen 24, 25 eingepaßt sind.
Die Scheibe 13 ruht mit ihrer ebenen Rückseite 26 auf der ebenen Grundfläche 27 des topfförmigen Grundkörpers 1. In die Grundfläche 27 ist eine Ringnut 28 eingearbeitet, deren Durchmesser in etwa dem Durchmesser des torusförmigen Ringraums 18 entspricht. Der durch die Ringnut 28 gebildete Ringraum ist über die Drosselstrecke 29 mit der Leckölmengen abführenden Leitung 30 verbunden.
Beidseits des gehäusefesten torussektorförmigen Flügels 20 münden Leitungen 31, 32 für die Antriebsflüssigkeit in den torusförmigen Ringraum 18, die je nach der gewünschten Drehrichtung mit unter Druck stehender Antriebsflüssigkeit gespeist oder entlastet werden.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform des Schwenkmotors gezeigt, bei der statt der dem Druckausgleich dienenden Ringnut 28 sowohl auf der Rückseite der Scheibe 13 als auch in der angrenzenden Gehäusewandung im Querschnitt halbkreisförmige Nuten 40, 41 vorgesehen sind, die miteinander einen zweiten torusförmigen Ringraum bilden. In diesem Ringraum sind einerseits der mit der Scheibe 13 und andererseits der mit der Gehäusewandung verbundene torussektorförmige Flügel 42, 43 angeordnet.
In den zwischen dem Gehäuse 5 und der Scheibe 13 befindlichen Ringraum 44 mündet die das Lecköl abführende Leitung 45.
1. Schwenkmotor mit Flüssigkeitsantrieb, dessen Welle in einem Gehäuse mit einem diese konzentrisch umgebenden ringförmigen Raum gelagert ist, wobei der Raum durch zwei Flügel in zwei Kammern unterteilt ist, von denen einer am Gehäuse und der andere an der Welle befestigt ist, und wobei die die Antriebsflüssigkeit zu- und abführenden Leitungen beidseits des gehäusefesten oder wellenfesten Flügels in die Kammern münden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (6) eine radiale Scheibe (13) trägt, die mit einer diese konzentrisch umgebenden, im Querschnitt halbkreisförmigen Nut (15) versehen ist, daß die Scheibe (13) mit ihrer mit der Nut (15) versehenen ebenen Stirnfläche plan auf einer radialen ebenen Bodenfläche des Gehäuses (2) aufliegt, die eine entsprechende umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Nut (16) aufweist, die mit der Nut (15) der Scheibe (13) einen mittig geteilten torusförmigen Ringraum (18) bildet, und daß in der Nut (15) der Scheibe sowie in der gehäuseseitigen Nut (16) je ein torussektorförmiger Flügel (19, 20), dessen kreisförmiger Querschnitt einen Radius aufweist, der dem Radius der Nuten (15, 16) entspricht, befestigt sind.
2. Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (5) mit seiner zu der mit der Nut (16) versehenen Wand parallelen gegenüberliegenden Wand (27) auf der nutfreien Scheibenrückseite (26) aufliegt.
3. Schwenkmotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gegenüberliegende Wand (27) des Gehäuses (5) mit einer Ringnut (28) versehen ist.
4. Schwenkmotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite der Ringnut (28) dem Durchmesser des torusförmigen Ringraums (18) entspricht.
5. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringnut (28) über eine Drosselstrecke (29) mit einer die Leckflüssigkeit abführenden Leitung (30) verbunden ist.
6. Schwenkmotor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselstrecke (29) ständig für eine geringe Menge von Leckflüssigkeit durchlässig ist.
7. Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibenrückseite ebenfalls mit einer konzentrischen, im Querschnitt halbkreisförmigen Nut versehen ist, die mit einer in der angrenzenden Gehäusewandung befindlichen Nut einen zweiten torusförmigen Ringraum bildet, in dem einerseits der mit der Scheibe und andererseits der mit der Gehäusewandung verbundene torussektorförmige Flügel befestigt sind.
8. Schwenkmotor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den zur Scheibenmittelebene spiegelbildlichen Nuten die beidseits der Scheibe angeordneten torussektorförmigen Flügel versetzt zueinander angeordnet sind.
9. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die torussektorförmigen Flügel (19, 20) mit einer kreisförmigen Ringnut (22, 23) versehen sind, in die Kolbendichtungsringe (24, 25) eingepaßt sind.
10. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (5) aus einem topfförmigen Grundkörper (1) mit einem aufgeschraubten Verschlußdeckel (2) besteht.
11. Schwenkmotor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschlußdeckel (2) auf dem Grundkörper (1) durch Scherkräfte aufnehmende Spannstifte (3) zentriert ist.
12. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (6) in dem Gehäuse (5) durch Vier-Lippen-Dichtungsringe (11, 12) abgedichtet ist.
13. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (13) aus einem Nitrierstahl und das Gehäuse (5) aus Sphäroguß besteht.
Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (13) mit einer die Lager (9, 10) verbindenden axialen Durchgangsbohrung (33) versehen ist.