DE2849994A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

77-CLP-61

EATON CORPORATION
100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, USA

Rotationskolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, und zwar insbesondere eine Maschine, die einen innenachsigen Rädersatz, eine Antriebs-Abtriebswelle sowie eine Welle zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Rädersatz und der Antriebs-Abtriebswelle aufweist.

Die nachstehende Beschreibung läßt erkennen, daß die Erfindung in Verbindung mit zahlreichen Arten und Ausgestaltungen von Rotationskolbenmaschinen einsetzbar ist, zu denen sowohl Arbeitsmaschinen (Pumpen) als auch Kraftmaschinen (Motoren) gehören. Von besonderem Vorteil ist sie in Verbindung mit einer Fluidkraftmaschine.

Die Verdrängereinrichtung der Maschine kann auf.verschiedenartige Weise ausgestaltet sein. So können Eingriffskörper mit

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Kreiseingriff oder kreiseingriffähnlichem Eingriff vorgesehen sein. Vorzugsweise handelt es sich um eine parallel- und innenachsige Maschine mit Kämmeingriff zwischen einem Hohlrad und einem Ritzel,

Auch die Schieberausbildung kann in vielgestaltiger Weise getroffen sein. Beispielsweise können scheibenförmige Drehschieber (Radialdrehschieber) benutzt werden. Vorzugsweise wird mit hohlen Axialdrehschiebern gearbeitet.

Kraftmaschinen, bei denen eine parallel- und innenachsige Verdränge rvorrichtung mit Kämmeingriff vorgesehen ist, um einen Arbeitsmitteldruck in eine Drehkraft umzuwandeln, sind inzwischen weit verbreitet. Sie eignen sich besonders für Anwendungen, die niedrige Drehzahlen und hohe Drehmomente erfordern. Bei den meisten der im Handel verfügbaren Kraftmaschinen dieser Art ist einer der wesentlichen Faktoren, die das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine begrenzen, die Festigkeit der Antriebsverbinduing, die das Drehmoment. von dem kreisenden und rotierenden Ritzel (Rotor) der Verdrängereinrichtung auf die Abtriebswelle der Kraftmaschine überträgt. Typischer— weise umfaßt diese Antriebsverbindung eine von dem Rotor gebildete Innenkei!verzahnung, eine an einem vergrößerten Teil der Abtriebswelle ausgebildete Innenkeilverzahnung sowie eine Gelenkwelle, die an beiden Enden mit Außenkeilverzahnungen versehen ist, die mit den Innenkeilverzahnungen in Eingriff

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stehen. Für gewöhnlich sind die Innenkeilzähne gerade Keilzähne, während die Außenkeilzähne in Anpassung an den Winkel, mit dem die Gelenkwelle zur Drehachse der Kraftmaschine steht, ballig ausgebildet sind. Während daher die Erfindung bei Einrichtungen angewendet werden kann, bei denen das Ritzel der innenachsigen Verdrängereinrichtung nur um seine Achse rotiert und die Gelenkwelle nur um ihre Achse gedreht wird, eignet sich die Erfindung insbesondere für eine Maschine, bei welcher das außenverzahnte Ritzel gegenüber dem innenverzahnten Hohlrad sowohl eine kreisende als auch eine drehende Bewegung ausführt,-so daß es zu einer Nutationsbewegung der Gelenkwelle kommt.

Einer der Hauptgründe, die dafür verantwortlich sind, daß bei bekannten Kraftmaschinen das Drehmomentübertragungsvermögen der Keilzahnverbindungen begrenzt ist, ist die Wärme, die sich aufgrund des Eingriffes zwischen den Innen- und Außenkeilzähnen aufbaut. Das Problem eines solchen Wärmeaufbeus tritt besonders stark bei Rotationskolbenmaschinen in Erscheinung, bei denen der Rotor der Verdrängereinrichtung sowohl eine kreisende als auch eine rotierende Bewegung ausführt und bei denen die Gelenkwelle diese kreisende und drehende Bewegung in eine reine Drehbewegung der Abtriebswelle umwandeln muß. Dies hat eine ständige reibende Bewegung der Außenkeilzähne gegenüber den Innenkeilzähnen zur Folge und führt zu zusätzlicher Reibungswärme.

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Bei bekannten Rotationskolbenmaschinen hatten die Innen-Außenkeilzahnverbindungen keine ausreichende Schmierung. Ein Grund dafür besteht darin, daß diese Keilzahnverbindungen häufig im Ende einer Sackbohrung sitzen, so daß Schmierfluid, das in die Bohrung leckt, zu Stagnation neigt, statt daß Wärme und Schmutz- oder Abriebteilchen von der Keilzahnverbindung wegtransportiert werden.

Das Problem einer unzureichenden Schmierung der Keilzahnverbindung ist besonders ausgeprägt, wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen (beispielsweise im Bereich von 5 bis 10 U/min) und mit hohem Ausgangsdrehmoment (beispielsweise 226 Nm) arbeitet. Unter diesen Bedingungen steigt die Temperatur der Keilzahnverbindungen an. Die Viskosität des Schmierfluids fällt ab. Es kann zu einem Durchbruch des Ölfilms kommen, was zu einem Metall-Metall-Kontakt der Keilzähne führt. Dies verursacht seinerseits einen noch stärkeren Wärmeaufbau; die Drehmomentbelastungsfähigkeit sinkt weiter ab. Es kann schließlich zu einem Ausfall der Keilzahnverbindung kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine der oben skizzierten Art zu schaffen, bei welcher die Probleme einer unzureichenden Schmierung der das Hauptdrehmoment übertragenden Verbindungen ausgeräumt sind. Es soll eine druckbetätigte Kraft- oder Arbeitsmaschine erhalten werden, bei welcher die das Hauptdrehmoment übertragenden Verbindungen

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mittels des Fluids geschmiert werden, das ein Teil des Hauptsystemstroms ist.

Die Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung weist ein Gehäuse mit einem einen ersten Fluidanschluß bildenden Hauptgehäuseteil und einem einen zweiten Fluidanschluß bildenden Deckel auf. In dem Gehäuse sitzt eine Verdrängervorrichtung mit einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten Ritzel, das in dem Hohlrad für eine Relativbewegung gegenüber diesen exzentrisch angeordnet ist. Die Zähne von Hohlrad und Ritzel kämmen miteinander unter Bildung von sich während der Relativbewegung vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen. In dem Ritzel ist eine mittig angeordnete, axial verlaufende-Öffnung ausgebildet, die mit dem zweiten Fluidanschluß in Verbindung steht. Eine Antriebs-Abtriebswelle ist gegenüber dem Deckel des Gehäuses angeordnet. Sie erstreckt sich von dem Hauptgehäuseteil weg und ist von diesem drehbar abgestützt. Eine Schieberanordnung ist in dem Gehäuse angeordnet und bildet zusammen mit diesem eine erste, für eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluß und den sich vergrößernden oder den sich verkleinernden Verdrängerzellen sorgende Fluidkanalanordnung sowie eine zweite Fluidkanalanordnung, die für eine Fluidverbindung zwischen den sich verkleinernden bzw. den sich vergrößernden Verdrängerzellen und einer Innenkammer sorgt, die von dem Hauptgehäuseteil und/oder der Schieberanordnung

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begrenzt ist. Die Innenkammer steht mit dem zweiten Fluidanschluß in Verbindung. Es ist eine Welle vorgesehen, die zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Ritzel und der Antriebs-Abtriebswelle mit einem ersten Endabschnitt, der zusammen mit der Antriebs-Abtriebswelle eine erste Verbindungseinrichtung bildet, und mit einem zweiten Endabschnitt versehen ist, der zusammen mit dem Ritzel eine zweite Verbindungseinrichtung bildet. Die Welle ist mit einer im wesentlichen axialen Bohrung ausgestattet, die von dem ersten zu dem zweiten Endabschnitt reicht und für eine Fluidverbindung zwischen diesen sorgt. In der einen Arbeitsrichtung der Maschine strömt im wesentlichen das gesamte Fluid von den sich verkleinernden Verdrängerzellen durch die zweite Fluidkanalanordnung hindurch in die Innenkammer. Ein erster Teil des Fluids durchläuft die erste Verbindungseinrichtung und strömt durch die Axialbohrung der Welle hindurch in Richtung auf den zweiten FluidanschluS. Ein zweiter Teil des Fluids durchströmt die zweite Verbindungseinrichtung, vereinigt sich benachbart dem zweiten Endabschnitt wieder mit dem ersten Teil und strömt aus dem zweiten Fluidanschluß aus.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 einen axialen Querschnitt einer er

findungsgemäß aufgebauten Kraftmaschine ,

Fign. 2, 3, 4 und 5 Querschnitte entlang den Linien 2-2,

3-3, 4-4 bzw. 5-5 der Fig. 1 in etwas kleinerem Maßstab,

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt

ähnlich Fig! 1 für eine abgewandelte AusfUhrungsform

Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt

ähnlich Fig. 1, wobei jedoch die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels umgekehrt ist, und

Fig. 8 einen Längsschnitt einer Rotations

kolbenmaschine mit Radialdrehschieber.

Fig. 1 stellt als Beispiel für eine Rotationskolbenkraftmaschine, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist, eine Maschine dar, wie sie im übrigen in der US-PS 3 606 598 näher erläutert ist.

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Die Rotationskolbenkraftmaschine nach Fig. 1 ist im wesentlichen zylindrisch aufgebaut und weist ein Hauptgehäuseteil 11, eine Verdrängervorrichtung 13 und eine Zwischenplatte auf, die zwischen dem Gehäuseteil 11 und der Verdrängervorrichtung 13 sitzt. Benachbart der Verdrängervorrichtung 13 befindet sich ein Deckel 17. Das Hauptgehäuseteil 11, die Zwischenplatte 15, die Verdrängervorrichtung 13 und der Deckel 17 werden mittels Schrauben 19 flüiddicht zusammengehalten.

Das Hauptgehäuseteil 11 weist einen Fluidanschluß 21 auf, während der Deckel 17 mit einem Fluidanschluß 23 versehen ist. Die Verdrängervorrichtung -13 umfaßt ein innenverzahntes Hohlrad 25 (Stator) durch welches die Schrauben 19 hindurchreichen, sowie ein außenverzahntes Ritzel 27 (Rotor).

Das Hauptgehäuseteil 11 bildet eine Schieberbohrung 29 und eine Ringnut 31 , die mit dem Fluidanschluß 21 in ständiger Verbindung steht. In der Schieberbohrung 29 sitzt eine Antriebs-Abtriebswellenanordnung 33 mit einer Welle- 35 und einem Axialdrehschieber 37. Zwischen dem Hauptgehäuseteil·11 und einer Stirnfläche (Schulter) des Axialdrehschiebers 37 befinden sich ein Axiallaufring 39 und ein Axiallager 41. Zwischen dem Hauptgehäuseteil 11 und- der Welle 35 sitzen eine Druckdichtung 43 und eine Staubdichtung 45.

Der Axialdrehschieber 37, die Zwischenplatte 15 und das

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Ritzel 27 bilden gemeinsam eine Innenkammer 47, innerhalb deren eine Gelenkwelle 49 angeordnet ist. Die Antriebs-Abtriebswellenanordnung 33 ist mit einer Gruppe von geraden Innenkeil-■ zähnen 51 versehen, während das Ritzel 27 eine Gruppe von geraden Innenkeilzähnen 53 aufweist. Die Gelenkwelle 49 trägt eine Gruppe von balligen Außenkeilzähnen 55, die mit den geraden Keilzähnen 51 in Eingriff stehen, sowie eine Gruppe von balligen Außenkeilzähnen 57, die mit den Innenkeilzähnen 53 in Eingriff stehen. Die Gelenkwelle 49 weist ferner eine Axialbohrung 59 auf, deren Funktion weiter unten erläutert ist.

Unter Bezugnahme auf die Fign. 2 bis 5 in Verbindung mit Fig.1 sei nachstehend im einzelnen der Aufbau der Maschine erläutert, soweit er die Führung des durch die Maschine hindurchströmenden Arbeitsmittels betrifft. Nimmt man eine Drehbewegung des Ritzels 27 in Fig. 2 im Uhrzeigersinn (entsprechend einer kreisenden Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn) an, kämmen die Zähne des Hohlrads 25 und des Ritzels 27 unter Bildung einer Mehrzahl von sich vergrößernden Verdrängerzellen 61 sowie einer Mehrzahl von sich verkleinernden Verdrängerzellen 63. Mit jeder der Verdrängerzellen 61, 63 steht ein Durchlaß 65 der Zwischenplatte 15 in Verbindung, während jeder der Durchlässe 65 seinerseits mit einem axial verlaufenden Fluidkanal 67 (Fig. 4) verbunden ist, der in das Hauptgehäuseteil 11 gebohrt ist. Jeder der Fluidkanäle 67 steht mit der Schieberbohrung 29 über einen Schlitz 69 in Verbindung, der

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zweckmäßig während der maschinellen Bearbeitung des Hauptgehäuseteils 11 gefräst wird.

Zu jedem beliebigen Zeitpunkt können ein bestimmter Fluidkanal 67 und ein Schlitz 69 mit der Ringnut 31 und dem Fluidan-"Schluß 21 oder mit der Innenkammer 47 in Verbindung stehen; diese Fluidverbindung kann aber auch mittels der Außenfläche des Axialdrehschiebers 37 abgesperrt sein. Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, bildet der Axialdrehschieber 37 mehrere bogenförmige Axialschlitze 71, von denen jeder derart angeordnet ist, daß er für eine Verbindung zwischen der Ringnut und einem der Schlitze 69 sorgt. Der Axialdrehschieber 37 bildet ferner mehrere Radialkanäle 73, die eine Verbindung zwischen der Innenkammer 47 und einem der Schlitze 69 herstellen. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform sind zwei gebohrte Radialkanäle 73 vorgesehen. Grundsätzlich kann aber auch mit einer einzigen größeren Bohrung oder einem einzigen langgestreckten, gefrästen Kanal gearbeitet werden. Drehschieberanordnungen der vorstehend skizzierten Art sind an sich bekannt und bedürfen daher vorliegend keiner näheren Erläuterung. Bei den Fign, 4 und 5 unterscheiden sich die Drehstellungen des Axialdrehschiebers 37 um ungefähr 30 ; der einfacheren Darstellung halber verläuft der Längsschnitt entsprechend Fig. 1 nicht in einer lotrechten Ebene, sondern entsprechend der Linie 1-1 der Fig. 4.

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Die Schmierung des vorderen Axiallagers 41 erfolgt über das Durchmesserspiel zwischen der Schieberbohrung 29 und dem Axialdrehschieber 37. Nimmt man an, daß der Fluidanschluß 21 den Hochdruckeinlaßanschluß bildet, strömt eine kleine Fluidmenge von der Ringnut 31 aus durch den Durchmesserspielraum hindurch zum Axiallager 41. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt das Durchmesserspiel beispielsweise im Bereich von etwa 0,018 mm bis etwa 0,043 mm. Nach Schmieren des Axiallagers 41 gelangt dieses Fluid in einen Radialkanal 75, von wo aus das Fluid durch einen axial verlaufenden Kanal 77 hindurch in die Innenkammer 47 strömt. Vorliegend wird die kleine Fluidmenge, die das Axiallager 41 schmiert, nicht als Teil des "vollen Systemstroms" betrachtet; unter letzterem wird grundsätzlich der Teil des in die Maschine eintretenden Fluids verstanden, der durch den Drehschieber und die Verdrängervorrichtung hindurchströmt.

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 1 sei angenommen, daß der Fluidanschluß 21 mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes Fluid verbunden ist,- und daß der Fluidanschluß 23 an eine Fluidrückleitung angeschlossen ist. Unter Druck stehendes Fluid tritt über den Fluidanschluß 21 ein und füllt die Ringnut 31 sowie jeden der Axialschlitze 71 . Fluid strömt von jedem Axialschlitz 71 (der mit einem Schlitz 69 in Verbindung steht) über den betreffenden Schlitz 69 in den zugeordneten Kanal 77. Unter Druck stehendes

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Fluid in mehreren benachbarten axialen Fluidkanälen 67 strömt durch die damit ausgerichteten Durchlässe 65 hindurch in die sich vergrößernden Verdrängerzellen 61 ein, während gleichzeitig Fluid aus jeder der sich verkleinernden Verdrängerzellen 63 über die benachbarten Durchlässe 65 in die damit ausgerichteten axialen Fluidkanäle 67 gelangt. Infolgedessen enthalten die Fluidkanäle 67 auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene unter Druck stehendes Fluid, während sich in den Fluidkanälen 67 auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene zurückströmendes Niederdruckfluid befindet. Das in bestimmten Fluidkanälen 67 vorhandene Niederdruckfluid strömt über die zugeordneten Schlitze 69 und das zugehörige Paar von Radialkanälen 73 in die Innenkammer 47 ein. Ein Teil des in die Innenkammer 47 gelangenden Niederdruckfluids strömt in Richtung auf das eine Ende der Gelenkwelle 49, während ein weiterer Teil des Niederdruckfluids zum anderen Ende der Gelenkwelle hin strömt. Der erste Teil strömt durch die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 51 und den Außenkeilzähnen 55 hindurch sowie über das vordere Ende der Gelenkwelle 49 (d.h. das der Welle 35 zugekehrte Ende) in die Axialbohrung 59 (Pfeile). Das in die Bohrung 59 gelangende Fluid bewegt sich in Richtung auf das hintere Ende der Gelenkwelle 49 (d.h. das dem Fluidanschluß 23 benachbarte Ende). Gleichzeitig strömt der zw,eite Teil des in die Innenkammer 47 gelangenden Fluids durch die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 53 und den Außenkeilzähnen 57 hindurch sowie über das hintere Ende der

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Gelenkwelle 49, um sich dann mit dem aus der Bohrung 59 herausströmenden Fluid zu vereinigen. Das Fluid verläßt den Motor über den Fluidansch'luß 23.

Im wesentlichen der gesamte die Kraftmaschine durchlaufende Systemstrom fließt daher über die vordere und die hintere Keilzahnverbindung, welche die das Hauptdrehmoment übertragenden Verbindungen der Kraftmaschine darstellen. Bei Anwendung des geschilderten Aufbaus wird jede der Keilzahnverbindungen ständig durch einen Teil des Hauptsystemstroms geschmiert, der durch die Keilzähne hindurchströmt und der Wärme sowie Metallteilchen und andere Schmutzpartikel wegtransportiert. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß bei Anstieg der Drehzahl der Maschine und Zunahme der von den Keilzähnen erzeugten Reibungswärme der Fluidstrom durch die Kraftmaschine hindurch und damit auch der Schmiermittelstrom durch die Keilzähne hindurch proportional ansteigen. Mit anderen Worten, bei der geschilderten Auslegung der Maschine sind die normalerweise schädlichen Einflüsse einer erhöhten Maschinendrehzahl selbstkompensierend.

Bei Verwendung der erläuterten Bauweise können die Außenkeilzähne und/oder die Innenkeilzähne ohne weiteres so modifiziert werden, daß für jede der Keilzahnverbindungen eine ausreichende Strömungsquerschnittsfläche zur Verfugung steht. Es ist wichtig sicherzustellen, daß keine der Keilzahnver-

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bindungen den hindurchtretenden Fluidstrom so stark drosselt, daß innerhalb der Maschine (d.h. innerhalb der sich verkleinernden Verdrängerzellen 63) ein Rückdruck erzeugt wird, der zu einer Verringerung der Drehzahl der Kraftmaschine führt. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Ausbildung und die Abmessungen der Innenkeilzähne 51 und 53 im wesentlichen gleich. Dasselbe gilt für die Ausbildung und die Abmessungen der Außenkeilzähne 55 und 57. Infolgedessen stellen die vordere Keilzahnverbindung und die hintere Keilzahnverbindung im wesentlichen die gleiche Drosselung für den Fluidstrom dar. Weil der Druckabfall an jeder Keilzahnverbindung im wesentlichen der gleiche ist, ist auch die Durchflußmenge durch jede der Keilzahnverbindungen im wesentlichen die gleiche. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, für eine höhere Durchflußmenge durch eine der Verbindungen als durch die andere zu sorgen. Eine entsprechende Variation der relativen Durchflußmengen durch die vordere und die hintere Verbindung kann bedarfsweise ohne weiteres vorgesehen werden.

Fig. 7 zeigt das Arbeiten der erläuterten Maschine bei umgekehrter Strömungsrichtung. Entsprechend Fig. 7 ist der Fluidanschluß 23 mit einer Druckfluidquelle verbunden, während der Fluidanschluß 21 mit einer Fluidrückführleitung in Verbindung steht. Wenn Druckmittel durch den Fluidanschluß 23 hindurch in Rieh tung auf die Innenkammer 47 strömt, gelangt ein erster Teil des vollen Systemstroms in die Axialbohrung 59 und strömt dort nach vorne (Pfeile). Wenn dieser erste Teil des Fluids die Axialboh-

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rung 59 verläßt, strömt das Fluid in radialer Richtung über das vordere Ende der Gelenkwelle 49 und dann durch die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 51 und den Außenkeilzähnen 55 hindurch in Richtung auf die Radialkanäle 73. Gleichzeitig fließt ein zweiter Teil des vollen Systemstroms über die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 53 und den Außenkeilzähnen 57 in Richtung auf die Radialkanäle 73, wo sich der zweite Teil mit dem ersten Teil wieder vereinigt. Im wesentlichen der gesamte Systemstrom tritt durch die Radialkanäle 73, die benachbarten Schlitze 69, die axialen Fluidkanäle 67 und die Durchlässe 65 hindurch in die sich vergrößernden' Verdrängerzellen 61 .

Gleichzeitig strömt Fluid aus jeder der sich verkleinernden Verdrängerzellen 63 aus über die benachbarten Durchlässe 65 und in die damit ausgerichteten axialen Fluidkanäle 67. Dieses Rückleitfluid in bestimmten Fluidkanälen 67 strömt durch die zugeordneten Schlitze 69 und die damit ausgerichteten Axialschlitze 71, von wo aus das gesamte Rückleitfluid in die Ringnut 31 gelangt, um dann aus dem Fluidanschluß 21 in die Rückleitung überzutreten.

Vergleicht man die beiden unterschiedlichen Arbeitsrichtungen gemäß den Fign. 1 und 7, so ist festzustellen, daß in Fig. 1 unter Druck stehendes Fluid in die Kraftmaschine eintritt, über die Verdrängervorrichtung strömt, um auf den Rotor ein Antriebsdrehmoment auszuüben, und daß dann unter niedrigem

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Druck stehendes Fluid von der Verdrängervorrichtung über die Keilzahnverbindungen tritt, bevor es die Maschine verläßt. In Fig. 7 strömt dagegen in die Kraftmaschine eintretendes, unter Druck stehendes Fluid durch die Keilzahnverbindungen hindurch und dann in die Verdrängervorrichtung. Unter niedrigem Druck stehendes Fluid aus der Verdrängervorrichtung strömt aus der Maschine ab. In der einen Arbeitsrichtung werden infolgedessen die Keilzähne durch auf niedrigem Druck befindliches Rückleitfluid geschmiert, während in der anderen Arbeitsrichtung ein Schmieren der Keilzähne durch unter hohem Druck zuströmendes Fluid erfolgt. In jeder Arbeitsrichtung ist jedoch die Menge des über die Keilzähne geführten Fluidstromes die gleiche. Während vorliegend beide Arbeitsrichtungen gezeigt und beschrieben sind, versteht es sich, daß die erläuterte Ausbildung auch bei Maschinen vorgesehen werden kann, die nur für ein Arbeiten in der einen Drehrichtung ausgelegt und bestimmt sind.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, deren Anwendung von Vorteil ist, wenn die Kraftmaschine in der in Fig. skizzierten Arbeitsrichtung betrieben wird, bei welcher die Innenkammer 47 mit dem unter Druck stehenden Einlaßfluid beaufschlagt .wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der axiale Kanal 77 der Fig. 1 durch einen kleineren axialen Kanal 81 und einen größeren axialen Kanal 83 ersetzt,, der über einen Teil seiner Länge mit Innengewinde versehen ist. Die

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Kanäle 81 und 83 sind über eine konische Fläche 85 miteinander verbunden, die in den Kanal 81 mündet und einen Sitz für ein Kugelventil 87 bildet. Das Kugelventil 87 wird mittels einer Druckfeder 89 gegen den Sitz gehalten. Das vordere Ende der Druckfeder 89 legt sich dabei gegen die Kugel an, während das hintere Federende an einem mit Gewinde versehenen Stellglied 91 abgestützt ist, mittels dessen die Vorspannung des Kugelventils 87 verändert werden kann. Die in Fig. 6 veranschaulichte Ausbildung erlaubt es, einen kleinen Schmiermittelleckstrom durch die Radialkanäle 75 zu dem Axiallager 41 gelangen zu lassen, ohne daß die Druckdichtung 43 dem in der Innenkammer 47 herrschenden vollen Systemdruck ausgesetzt wird.

Fig. 8 zeigt einen Axialschnitt einer Kraftmaschine mit scheibenförmigem Drehschieber (Radialdrehschieber). Maschinen dieser Art sind an sich bekannt (US-PSn 3 572 983 und 3 862 814) Der Einfachheit halber und zur Abkürzung der Erläuterungen sind die Komponenten der in Fig. 8 veranschaulichten Maschine, die den Bauteilen der Maschine nach Fig. 1 im wesentlichen entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern plus 100 versehen. Für diejenigen Bauteile der Anordnung nach Fig. 8, die bei der zuvor erläuterten Ausführungsform kein Gegenstück haben, sind Bezugszeichen über 200 benutzt.

Die Kraftmaschine weist ein Hauptgehäuseteil 111, eine Ver-

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drängervorrichtung 113, eine Zwischenplatte 115 und einen Deckel 117 auf, die über mehrere (nicht gezeigte) Schrauben zusammengehalten sind. Zwischen dem Hauptgehäuseteil 111 und der Verdrcngervorrichtung 113 sitzt eine Verschleißplatte 201, die einen Fluidanschluß 121 bildet, während der Deckel 117 einen Fluidanschluß 123 bildet.

Die Maschine ist mit einer Antriebs-Abtriebswellenanordnung 133 versehen, die einen hohlen, ringförmigen Abschnitt aufweist, der im Hauptgehäuseteil 111 sitzt und dort mittels Lager 141 drehbar abgestützt ist. Eine Welle 135 steht v.on dem Hauptgehäuseteil 111 aus nach vorne ,vor. Der hohle Teil der Wellenanordnung 133, die Verschleißplatte 201, das außenverzahnte Ritzel 127 und die Zwischenplatte 115 bilden zusammen eine Innenkammer 147, innerhalb deren eine Gelenkwelle 149 untergebracht ist. Der hohle Teil der Wellenanordnung .133 ist mit einer Gruppe von geraden Innenkeilzähnen 151 ausgestattet, während das Ritzel 127 mit einer Folge von geraden Innenkeilzähnen 153 versehen ist. Die Gelenkwelle 149 weist eine Gruppe von balligen Außenkeilzähnen 155, die mit den geraden Innenkeilzähnen 151 in Eingriff stehen, sowie eine Folge von balligen Außenkeilzähnen 157 auf, die mit den Innenkeilzähnen 153 in Eingriff sind. Die Gelenkwelle 149 ist ferner mit einer Axialbohrung 159 versehen, die eine Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Enden der Welle 149 herstellt. Der Fluidanschluß 121 steht mit der Innenkammer

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über einen Radialkanal 173 in Verbindung.

Der Deckel 117 bildet eine Fluidkammer 203, die mit dem Fluidanschluß 123 verbunden ist. Innerhalb der Fluidkammer 203 sitzt ein ringförmiger Radialdrehschieber 205,der an sich aus den vorstehend genannten Literaturstellen bekannt ist. Gegen die Außenfläche des Radialdrehschiebers 205 legt sich ein Druckausgleichsring 207 dichtend an, der zusammen mit dem Radialdrehschieber 205 die Fluidkammer 203 in eine kreisförmige innere Kammer 209 und eine ringförmige äußere Kammer 211 unterteilt-. Der Radialdrehschieber 205 bildet mehrere schrägverlaufende Kanäle 213, die für eine Verbindung zwischen der Kammer 209 und vorbestimmten Durchlässen 165 sorgen. Der .Radialdrehschieber 205 ist ferner mit mehreren Kanälen 215 ausgestattet, die die Kammer 211 mit anderen Durchlässen 165 verbinden.

Es versteht sich, daß die Erfindung bei Radialdrehschiebermaschinen unterschiedlicher Art und Ausgestaltung verwendet werden kann. Beispielsweise kann der Radialdrehschieber ringförmig ausgebildet und zwischen dem Hauptgehäuseteil 111 und der Verdrängervorrichtung 113 angeordnet sein. Es ist auch möglich, den Radialdrehschieber 205, unabhängig davon, ob er vor oder hinter der Verdrängervorrichtung sitzt, als Schnelläufer oder als Langsamläufer auszubilden. Bei Auslegung als Schnelläufer rotiert der Radialdrehschieber mit der

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Drehzahl der kreisenden Bewegung des Ritzels 127, während bei Ausgestaltung als Langsamläufer der Radialdrehschieber mit der Drehzahl der Drehbewegung des Ritzels 127 rotiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Radialdrehschieber 205 als Langsamläufer mittels einer Schieberantriebswelle 217 angetrieben, die eine mit den Innenkeilzähnen 153 in Eingriff stehende Folge von Außenkeilzähnen sowie eine weitere Gruppe von Außenkeilzähnen aufweist, die mit Innenkeilzähnen 219 des Radialdrehschiebers 205 in Eingriff stehen. Die Schieberantriebswelle 217 ist mit einer Axialbohrung 221 versehen, die im wesentlichen den vollen Systemstrom durchlassen sollte.

Für die Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 8 sei angenommen, daß der Fluidanschluß 121 mit einer Druckmittelquelle verbunden ist, während der Fluidanschluß 123 mit einer Fluidrückleitung in Verbindung steht. Druckmittel tritt über den Fluidanschluß 121 ein und strömt dann:über den Radialkanal 173 in die Innenkammer 147. Ein erster Teil dieses Systemfluids strömt durch die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 151 und den Außenkeilzähnen sowie über das vordere Ende der Gelenkwelle 149 in die Axialbohrung 159. Ein zweiter Teil des SystenrFluids strömt durch die Verbindung zwischen den Innenkeilzähnen 153 und den Außenkeilzähnen 157 und dann über die hintere Stirnfläche der Gelenkwelle 149, wo eine Wiedervereinigung mit

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dem ersten Teil des Systemstroms stattfindet, der aus dem hinteren Ende der Axialbohrung 159 austritt. Der größte Teil des Systemstroms gelangt dann durch die Axialbohrung 221 der Schieberantriebswelle 217 hindurch und fließt über mehrere schrägverlaufende Kanäle 223, die Kanäle 213 und die Fluiddurchlässe 165 in die sich vergrößernden Verdrängerzellen Gleichzeitig verläßt unter niedrigem Druck stehendes Fluid die sich verkleinernden Verdrängerzellen (nicht gezeigt). Dieses Fluid gelangt über die benachbarten Durchlässe 165 und die Kanäle 215 zu der ringförmigen Kammer 211, von wo aus das Fluid über den Fluidanschluß 123 zu der Rückleitung gelangt. Bei der beschriebenen Strömungsrichtung werden daher die Keilzahnverbindungen durch Hochdruck-Einlaßfluid geschmiert, bevor dieses Fluid durch den Drehschieber und die Verdrängervorrichtung hindurchläuft. Wird die Kraftmaschine nach Fig. 8 in entgegengesetzter Richtung betrieben, durchströmt unter Druck stehendes Fluid den Drehschieber und die Verdrängervorrichtung; aus der Verdrängervorrichtung kommendes, unter niedrigem Druck stehendes Fluid durchläuft dann die Keilzahnverbindungen, bevor es den Motor verläßt. Wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert, kommt es dabei nicht auf den Druck des Fluids an, das die Keilzähne schmiert, sondern auf die Durchflußmenge des durch die Keilzahnverbindungen hindurchgeleiteten Fluids. Vorliegend wird im wesentlichen der volle Systemstrom zur Schmierung herangezogen.

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L e e r s e i t e

Claims (23)

PATENTANWALT DlPL-ING. GERHARD SCHW. ELFENSTRASSE32 · D-8000 MÜNCHEN 83 77-CLP-61 .$4999« Ansprüche ; 1 ./ Rotationskolbenmaschine, gekennzeichnet durch: (a) ein Gehäuse mit einem einen ersten Fluidanschluß bildenden Hauptgehäuseteil und einem einen zweiten Fluidanschluß bildenden Deckel; (b) eine Verdrängervorrichtung mit einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten Ritzel, das in dem Hohlrad für eine Relativbewegung gegenüber diesem exzentrisch angordnet ist und dessen Zähne mit den Zähnen des Hohlrads unter Bildung von sich während dieser Relativbewegung vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen kämmen; (c) eine in dem Ritzel ausgebildete, im wesentlichen mittig angeordnete, axial verlaufende Öffnung, die einen beträchtlichen Fluidstrom durchläßt; 909821/0662 FERNSPRECHEI*.: 0S9/6011039 · KABEL: ELECTIUCPATENT MÜNCHEN (d) eine Antriebs-Abtriebswelle, die dem Deckel des Gehäuses gegenüberliegend angeordnet ist und die sich von dem Hauptgehäuseteil wegerstreckt sowie von diesem drehbar abgestützt ist; (e) eine in dem Gehäuse angeordnete Schieberanordnung, die zusammen mit dem Gehäuse eine erste, für eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluß und den sich erweiternden oder den sich verkleinernden Verdrängerzellen sorgende Fluidkanalanordnung sowie eine zweite Fluidkanalanordnung bildet, die für eine Fluidverbindung zwischen den sich verkleinernden bzw. den sich vergrößernden Verdrängerzellen und dem zweiten Fluidanschluß sorgt; (f) eine Innenkammer, die von dem Hauptgehäuseteil und /oder der Schieberanordnung und/oder der mittigen. Öffnung des Ritzels begrenzt ist; (g) eine innerhalb der Innenkammer angeordnete Welle, die zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Ritzel und der Antriebs-Abtriebswelle mit einem ersten Endabschnitt, der zusammen mit der Antriebs-Abtriebswelle eine erste.Verbindungseinrichtung bildet, und mit einem zweiten Endabschnitt versehen ist, der zusammen mit dem Ritzel eine zweite Verbindungseinrich- 909821/0662 tung bildet, und die mit einer im wesentlichen axialen Bohrung ausgestattet ist, die von dem ersten zu dem zweiten Endabschnitt reicht und für nine Fluidverbindung zwischen diesen sorgt; (h) wobei eine der ersten und zweiten Fluidkanalanordnungen die Innenkammer umfaßt und mit dieser

1. an einer zwischen der ersten und der zweiten Verbindungseinrichtung liegenden ersten' Stelle sowie

2. an einer benachbart dem zweiten Endabschnitt der Welle liegenden zweiten Stelle

in Verbindung steht;

"(i) wobei in der einen Arbeitsrichtung der Maschine im wesentlichen das gesamte Arbeitsfluid von der ersten Stelle aus strömt und ein erster Teil dieses Fluids durch die erste Verbindungseinrichtung und durch die Axialbohrung der Welle in Richtung auf den zweiten Endabschnitt fließt, während ein zweiter Teil des Arbeitsfluids durch die zweite Verbindungseinrichtung hindurchfließt, sich mit dem ersten T.eil wieder vereinigt und durch die zweite Stelle hindurchströmt; oder

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(j) in der anderen Arbeitsrichtung der Maschine im wesentlichen das gesamte Arbeitsfluid von der zweiten Stelle aus strömt und ein erster Teil dieses Fluids durch die Axialbohrung der Welle und die erste Verbindungseinrichtung hindurch in Richtung auf die erste Stelle fließt, während ein zweiter Teil des Arbeitsfluids durch die zweite Verbindungseinrichtung hindurchfließt, sich mit dem ersten Teil wieder vereinigt und durch die erste Stelle hindurchströmt .

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängervorrichtung eine parallel- und innenachsige Rädergruppe mit Kämmeingriff aufweist.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel eine kreisende und drehende Bewegung gegenüber dem Hohlrad ausfuhrt und die miteinander kämmenden Zähne von Hohlrad und Ritzel während dieser Relativbewegung eine Mehrzahl von sich vergrößernden Verdrängerzellen auf der einen Seite der Exzentrizitätsebene sowie eine Mehrzahl von sich verkleinernden Verdrängerzellen auf der anderen Seite der Exzentrizitätsebene bilden.

4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2 od"er 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindungs-

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einrichtung jeweils als Universalgelenk ausgebildet ist.'

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindungseinrichtung jeweils eine Innenkeilverzahnung und eine ballige Außenkeilverzahnung aufweist.

6. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs-Abtriebswelle einen hohlen, ringförmigen, in dem Hauptgehäuseteil drehbar abgestützten Abschnitt aufweist, der eine erste Innenkeilverzahnung trägt, daß der erste Endabschnitt mit einer ersten Außenkeilverzahnung versehen ist "und daß die erste Innenkeilverzahnung sowie die erste Außenkeilverzahnung die erste Verbindungseinrichtung bilden .

7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel eine zweite Innenkeilverzahnung trägt, der zweite Endabschnitt mit einer zweiten Außenkeilverzahnung versehen ist und die zweite Innenkeilverzahnung sowie die zweite Außenkeilverzahnung die zweite Verbindungseinrichtung bilden.

8. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden An-

: Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindungs-

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einrichtung eine erste Drosselstelle bildet, die zweite Verbindungseinrichtung eine zweite Drosselstelle bildet und die beiden Drosselstellen für eine näherungsweise gleiche Drosselung des Fluidstromes derart sorgen, daß der erste und der zweite Teil des Arbeitsfluids einander nahezu gleich sind.

9. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptgehäuseteil eine Schieberbohrung bildet, die Schieberanordnung einen in der Schieberbohrung drehbar gelagerten, hohlen, ringförmigen Axialdrehschieber aufweist und der Drehschieber sowie die Antriebs-Abtriebswelle drehfest miteinander verbunden sind.

10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs-Abtriebswelle und der Axialdrehschieber einteilig ausgebildet sind.

11. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs-Abtriebswelle und der Axialdrehschieber an ihrer Verbindungsstelle eine Schulter bilden, der Hauptgehäuseteil benachbart der Schulter mit einem Lagersitz versehen ist und zwischen dem Lagersitz und der Schulter ein Lager angeordnet ist.

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12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberbohrung und der Axialdrehschieber einen eine Verbindung zwischen der ersten Fluidkanalanordnu»g und dem Lager herstellenden Leckspielraum bilden, über den eine kleine Menge an Leckfluid zum Schmieren des Lagers strömen kann.

13. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch gegenseitige Anlage von Schieberbohrung und Axialdrehschieber das Hauptlager für Radialbelastungen der Antriebs-Abtriebswelle gebildet ist.

14." Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fluidkanalanordnung mindestens einen von dem Axialdrehschieber gebildeten und mit der Innenkammer in Verbindung stehenden Radialkanal aufweist und der Schnittpunkt zwischen dem Radialkanal und der.Innenkammer die erste Stelle bildet.

15. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fluidkanalanordnung mindestens einen von dem Axialdrehschieber gebildeten und mit dem ersten Fluidanschluß in ständiger Verbindung stehenden, axial verlaufenden Schlitz aufweist.

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16. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptgehäuseteil jeweils einen mit den sich vergrößernden und den sich verkleinernden Verdrängerzellen in Verbindung stehenden Fluidkanal bildet und daß die Radialkanäle und die Axialschlitze in Abhängigkeit von der Drehung des Axialschiebers auf kommutierende Weise mit diesen Fluidkanälen in Verbindung kommen.

17. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fluidkanalanordnung die- Innenkammer einschließt.

18. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberanordnung einen scheibenförmigen Drehschieber aufweist, der zu einer Drehung entsprechend der kreisenden Bewegung oder der drehenden Bewegung des Ritzels veranlaßbar ist,

19. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel- und innenachsige Rädergruppe zwischen dem scheibenförmigen Drehschieber und dem Haupt— gehäuseteil sitzt,

20. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Schieberantriebswelle, deren eines Ende mit dem Ritzel und deren anderes Ende mit dem Drehschieber

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zwecks Umsetzung der kreisenden und drehenden Bewegung des Ritzels in eine drehende Bewegung des Drehschiebers in Eingriff steht.

21. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberantriebswelle einen Fluidkanal bildet, durch den der volle Systemstrom im wesentlichen ungehindert hindurchtreten kann.

22. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel des Gehäuses eine mit dem zweiten Fluidanschluß in Verbindung stehende, ringförmige Fluidkammer bildet, innerhalb deren der scheibenförmige Drehschieber sitzt.

23. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fluidkanalanordnung die Innenkammer einschließt.

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