DE102010012848B4

DE102010012848B4 - Fluid-Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE102010012848B4
Application number: DE102010012848.1A
Authority: DE
Inventors: Tom Tychsen
Original assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Current assignee: White Drive Motors and Steering Sp Zoo
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: EP2369173A3; CN102207087A; EP2369173A2; DE102010012848A1; US20110236243A1; US9086050B2; CN102207087B

Abstract

Fluid-Rotationsmaschine mit einem Gehäuse, einer aus dem Gehäuse geführten Welle, die um eine Achse drehbar ist und Teil eines Bewegungsstranges mit mehreren Abschnitten bildet, und einer Sensoranordnung, die einen Geber und einen Empfänger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsstrang ein Kanal (21) vorgesehen ist und der Geber (12) mit einem ein Drehmoment übertragendes Übertragungselement (19) verbunden ist, das durch den Kanal (21) zu einem Abschnitt des Bewegungsstranges geführt ist, der vom Geber (12) weiter entfernt ist als ein geberseitiges Ende des Bewegungsstranges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluid-Rotationsmaschine mit einem Gehäuse, einer aus dem Gehäuse geführten Welle, die um eine Achse drehbar ist und Teil eines Bewegungsstranges mit mehreren Abschnitten bildet, und einer Sensoranordnung, die einen Geber und einen Empfänger aufweist.
Eine derartige Maschine ist aus DE 195 47 537 C1 bekannt. Hier gibt es ein Gehäuse und eine aus dem Gehäuse geführte Antriebswelle, die um eine Achse drehbar ist und Teil eines Bewegungsstranges mit mehreren Abschnitten bildet. Die Abschnitte werden gebildet durch die Antriebswelle, eine Kardanwelle und das Zahnrad. Ferner ist eine Sensoranordnung vorgesehen, die einen Geber und einen Empfänger aufweist.
Eine weitere Maschine ist aus US 6 539 710 B2 bekannt. Der erste Abschnitt weist ein außen verzahntes Zahnrad auf, das mit einem innen verzahnten Zahnring zusammenwirkt. Zwischen dem Zahnrad und dem Zahnring sind Drucktaschen gebildet, die über eine rotierende Ventilschieberanordnung jeweils mit Druckfluid versorgt oder mit einem Niederdruckbereich verbunden werden. Das Zahnrad ist über eine Kardanwelle mit der Welle verbunden. Das Zahnrad steht mit einem Kurbelzapfen in Eingriff, der die orbitierende Bewegung des Zahnrades auf eine Sensorwelle überträgt.
US 4 593 555 beschreibt einen hydraulischen Motor, bei dem man einen Drucksensor verwendet, um die Rotationsgeschwindigkeit der Welle zu ermitteln.
US 6 062 123 beschreibt eine hilfskraftunterstützte Lenkeinrichtung mit einem Motor und einem Sensor, der eine Position einer Lenkhandradwelle abtastet. Der Sensor ist radial zur Achse der Lenkhandradwelle angeordnet.
DE 198 24 926 C2 beschreibt eine weitere hydraulische Lenkeinrichtung, bei der ein innerer Steuerschieber an seiner Stirnseite mit einer Zahnreihe versehen ist, die von einem Fühler abgetastet werden kann.
DE 10 2005 036 483 B4 beschreibt eine hydraulische Rotationsmaschine, deren Welle mit einem Geber versehen ist, der an seinem äußeren Umfang eine Zahnstruktur aus Zähnen und Nuten aufweist. Im Gehäuse ist ein Sender angeordnet, der einen Lichtstrahl auf die Gewindestruktur richtet. Von der Gewindestruktur wird der Lichtstrahl zu einem Empfänger reflektiert.
DE 10 2004 060 198 B3 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Radialkolbenmotors. Der Radialkolbenmotor weist in einem Gehäuse einen Exzenter auf, der auf einer Abtriebswelle angeordnet ist. Auf dem Exzenter sind Arbeitskolben durch Zwangsführungsringe geführt. In die Kolben greift ein Führungskörper ein, der mit Durchbrechungen für den Durchtritt von unter Druck stehendem Fluid versehen ist, mit der Kolben beaufschlagt wird. Der Führungskörper ist im Gehäuse gelenkig gelagert und verstellt dann, wenn seine Winkelausrichtung durch den Exzenter geändert wird, ein Ventil, mit dessen Hilfe der Kolben mit Druckfluid beaufschlagt oder von Druckfluid entlastet werden kann. In die Welle ist ein stangenförmiges Element eingesetzt, das axial verlaufende Kanäle aufweist, durch die Stellkolben mit Druckfluid beaufschlagt werden können, um die Exzentrizität des Exzenters zu verändern. Das stangenförmige Element dient auch dazu, die Drehung der Welle an einen Sensor zu übertragen.
EP 1 231 128 A2 zeigt ein hydrostatisches Lenksystem mit einer verbesserten Sensoranordnung zur Ermittlung der Drehposition eines Messmotors. Die Steuereinheit weist ein Gehäuse auf, in dem ein innerer Drehschieber und ein äußerer Drehschieber gelagert sind. Der innere Drehschieber kann mithilfe eines Lenkhandrads verdreht werden und gibt dabei Blenden frei, durch die der Messmotor mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Wenn sich das Zahnrad des Messmotors dreht, dann wird diese Drehbewegung über eine Kardanwelle auf den äußeren Drehschieber übertragen, der dann relativ zum inneren Drehschieber in eine Neutralposition zurückgeführt wird, so dass die Fluidversorgung des Messmotors gestoppt wird. Die Drehung des Zahnrades wird über eine Sensoranordnung erfasst. Diese Sensoranordnung weist ein Element auf, das drehfest mit einer Scheibe verbunden ist, die einen exzentrisch angeordneten Stift trägt, der mit einer zentrischen Bohrung am Zahnrad in Eingriff steht. Mithilfe des Elements wird die Drehung des Zahnrades dann nach außen übertragen und kann mithilfe eines Empfängers erfasst werden.
In vielen Anwendungsbereichen derartiger Maschinen, insbesondere bei hydraulischen Rotationsmaschinen, benötigt man Sensoren, um die Maschine mit ausreichender Genauigkeit steuern zu können, beispielsweise in Verbindung mit einem zugehörigen Dieselmotor, um Energie zu sparen.
Die eingangs erwähnten Sensoranordnungen in den Maschinen haben sich zwar prinzipiell bewährt. Sie erfordern aber vielfach einen verhältnismäßig komplizierten Einbau des Sensors. Der Sensor befindet sich dann oft an einer Position, wo er im Grunde stört. Wenn der Sensor an einer Position angeordnet wird, wo er weniger stört, besteht das Problem, dass er nicht die Drehung der Welle direkt ermitteln kann, sondern mit der Welle über mehrere spielbehaftete Eingriffsstellen in Verbindung steht. Eine ähnliche Problematik ergibt sich dann, wenn sich die Welle verwinden kann, beispielsweise bei großen Drehmomenten innerhalb des Bewegungsstranges.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit anzugeben, die Rotation der Welle mit relativ hoher Genauigkeit zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird bei einer Fluid-Rotationsmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Bewegungsstrang ein Kanal vorgesehen ist und der Geber mit einem ein Drehmoment übertragendes Übertragungselement verbunden ist, das durch den Kanal zu einem Abschnitt des Bewegungsstrandes geführt ist, der vom Geber weiter entfernt ist als ein geberseitiges Ende des Bewegungsstranges.
Bei dieser Ausgestaltung kann man den Sensor an einer Position anordnen, wo er praktisch nicht stört, nämlich an einer Stirnseite der Maschine. Die Rotation der Welle wird dann mit Hilfe des Übertragungselements an den Geber übertragen. Man kann die Rotation der Welle dann an einem Abschnitt des Bewegungsstranges erfassen, d. h. auf das Übertragungselemente übertragen, der näher an dem aus dem Gehäuse herausragenden Abschnitt der Welle angeordnet ist. Damit ist der Abschnitt des Bewegungsstranges, an dem sich Fehler ergeben können, verkleinert worden.
Vorzugsweise stehen mindestens ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt des Bewegungsstrangs über eine Eingriffsstelle miteinander in Eingriff und das Drehmomentübertragungselement überbrückt die Eingriffsstelle. In vielen Fällen ist es notwendig, den Bewegungsstrang aus zwei oder mehr Abschnitten zusammenzusetzen und die Abschnitte jeweils über eine Eingriffsstelle, die auch als Kupplung oder Verbindung bezeichnet werden kann, miteinander zu verbinden. Eine derartige Eingriffsstelle lässt sich mit vertretbarem Aufwand praktisch nicht spielfrei gestalten. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Eingriffsstelle durch eine Verzahnungsgeometrie gebildet ist. Wenn das Übertragungselement eine derartige Eingriffsstelle überbrückt, kann man den Fehler, der durch das Spiel hier entstehen kann, eliminieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung orbitiert der erste Abschnitt um die Achse. Die orbitierende Bewegung des ersten Abschnitts des Bewegungsstranges und das damit verbundene Spiel im Bewegungsstrang spielt keine Rolle mehr, weil das Übertragungselement durch den Kanal zum zweiten Abschnitt hingeführt ist. Das Übertragungselement kann dabei bis in den zweiten Abschnitt geführt sein. In einigen Fällen reicht es aber auch aus, das Übertragungselement mit einem Teil des Bewegungsstranges zu verbinden, der mit dem zweiten Abschnitt synchron rotiert. Somit kann man zumindest eine Ungenauigkeit vermeiden, die sich durch eine Umsetzung der orbitierenden in eine rotierende Bewegung und das damit verbundene Spiel ergibt. Vielmehr wird die Rotationsbewegung unmittelbar an den Geber der Sensoranordnung übertragen.
Bevorzugterweise rotiert der erste Abschnitt mit der gleichen Geschwindigkeit wie der zweite Abschnitt. Der erste Abschnitt orbitiert also nicht nur, sondern er rotiert auch. Da er mit der gleichen Geschwindigkeit wie der zweite Abschnitt rotiert, ergibt sich keine Relativdrehung zwischen dem Übertragungselement und der Innenwand des Kanals in dem ersten Abschnitt. Das Übertragungselement wird also, wenn der lichte Querschnitt des Kanals nicht ohnehin groß genug ist, nur auf eine Biegung beansprucht. Ansonsten ergeben sich keine weiteren Belastungen auf das Übertragungselement.
Vorzugsweise ist das Übertragungselement als Tachometerwelle ausgebildet. Eine Tachometerwelle überträgt eine Drehbewegung auch dann, wenn sie durchgebogen ist. Eine Tachometerwelle weist eine hohe Torsionssteifigkeit auf, so dass die Übertragung der Bewegung von einem Ende zum anderen Ende des Übertragungselements mit einer hohen Genauigkeit erfolgen kann.
Bevorzugterweise ist das Übertragungselement mit dem zweiten Abschnitt und/oder dem Geber drehfest, aber längsverschiebbar verbunden. Man lässt also zu, dass sich das Übertragungselement ausdehnt oder zusammenzieht, was beispielsweise unter dem Einfluss der Temperatur im Inneren der Maschine erfolgen kann. Eine derartige Verbindung lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass das Übertragungselement einen polygonartigen Querschnitt an einem Ende aufweist, der in eine entsprechend polygonartig geformte Öffnung im zweiten Abschnitt und/oder im Geber eingesteckt ist.
Bevorzugterweise weist das Übertragungselement eine maximale Verwindung auf, die kleiner ist als die Summe der Spiele in allen Eingriffsstellen des Bewegungsstrangs, die vom Übertragungselement überbrückt werden. Hierbei ist von besonderem Vorteil, dass der Geber in der Sensoranordnung fast kein Moment benötigt, um gedreht zu werden. Somit ergibt sich auch nur eine ausgesprochen kleine Differenz der Drehmomente an beiden Enden des Übertragungselements. Die Gefahr, dass sich bei einer Rotation des zweiten Abschnitts eine Winkelabweichung zwischen den beiden Enden des Übertragungselements ergibt, ist damit sehr gering. Im Gegensatz dazu ergibt sich in einer Verbindung zwischen Abschnitten des Bewegungsstranges, die beispielsweise durch den Eingriff zweier Verzahnungen gebildet ist, praktisch immer eine Abweichung, weil ein derartiger Eingriff praktisch nicht spielfrei gestaltet werden kann.
Vorzugsweise ist das Übertragungselement mit der Welle verbunden. In diesem Fall wird die Rotationsbewegung der Welle unmittelbar auf den Geber der Sensoranordnung übertragen, so dass die Rotationsbewegung der Welle mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Bevorzugterweise weist die Sensoranordnung ein Sensorgehäuse mit einem Aufnahmeraum für den Geber auf, wobei der Aufnahmeraum mit dem Inneren des Gehäuses in Fluid-Verbindung steht und nach außen abgedichtet ist und der Empfänger außerhalb des Sensorgehäuses angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung der Sensoranordnung lässt sich auch bei anderen Fluidmaschinen einsetzen, die nicht mit einem oben geschilderten Übertragungselement versehen sind. Eine derartige Sensoranordnung ist auch nicht auf Maschinen beschränkt, bei denen ein Teil des Bewegungsabschnitts orbitiert. Man macht sich hier in vorteilhafter Weise zunutze, dass das Sensorgehäuse das Innere der Maschine nach außen abdichtet, so dass man bei der Sensoranordnung keine Öffnung benötigt, durch die ein sich bewegendes Element geführt wird und die dann abgedichtet werden muss. Wenn man eine Dichtung zwischen bewegten Teilen einsparen kann, erhöht dies die Betriebssicherheit. Der Verschleiß bleibt klein und die Fehleranfälligkeit sinkt. Wenn die Sensoranordnung beispielsweise mit einer hydraulischen Maschine gekoppelt ist, dann kann Hydraulikflüssigkeit in den Aufnahmeraum eindringen und schmiert dann gleichzeitig die Berührungsflächen zwischen Sensorgehäuse und Geber. Dies wiederum führt dazu, dass sich der Geber im Sensorgehäuse praktisch frei drehen kann, so dass ein außerordentlich kleines Moment erforderlich ist, um den Geber zu drehen. Dies wiederum hält bei Verwendung eines Übertragungselements die Verwindung des Übertragungselements sehr klein.
Bevorzugterweise weist der Geber ein Trägerelement auf, das mit dem Sensorgehäuse reibungsarm zusammenwirkt. In diesem Fall kann man die Sensoranordnung auch dann verwenden, wenn die Flüssigkeit oder das Fluid, das in den Aufnahmeraum eindringt, an sich keine schmierende Wirkung hat, wie dies beispielsweise bei wasserhydraulischen Maschinen der Fall ist.
Vorzugsweise ist das Sensorgehäuse in einen Stirndeckel der Maschine eingeschraubt. Das Sensorgehäuse weist zu diesem Zweck beispielsweise ein Außengewinde auf, das mit einem entsprechenden Innengewinde im Stirndeckel in Eingriff steht. Dies vereinfacht die Herstellung des Sensorgehäuses und die Montage der Sensoranordnung an der Maschine. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausge-staltung relativ einfach, den Aufnahmeraum nach außen abzudichten. Man muss lediglich eine Dichtung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Stirndeckel anordnen und das Sensorgehäuse mit ausreichender Kraft in den Stirndeckel einschrauben.
Vorzugsweise ist der Empfänger auf das Sensorgehäuse aufgeclipst. Man verbindet also den Empfänger mit dem Sensorgehäuse mit einer lösbaren Verbindung, die relativ schnell hergestellt und wieder gelöst werden kann. Dies hat den Vorteil, dass man die Maschine durch Auswechseln des Empfängers relativ einfach mit unterschiedlichen Arten von Sensoranordnungen versehen kann. Auch wird eine Reparatur vereinfacht. Bei einer Sensoranordnung ist in der Regel der Empfänger das fehleranfälligste Teil.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 einen hydraulischen Motor als Beispiel für eine Fluid-Rotationsmaschine,
2 eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Motors,
3 eine dritte Ausführungsform eines hydraulischen Motors und
4 eine vierte Ausführungsform eines hydraulischen Motors.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines hydraulischen Motors als Beispiel für eine Fluid-Rotations-maschine erläutert. Sie ist jedoch nicht auf hydraulische Motoren beschränkt.
Ein in 1 dargestellter hydraulischer Motor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, aus dem eine Welle 3 herausgeführt ist. An der Welle 3 kann eine mechanische Leistung abgenommen werden.
Die Welle 3 ist um eine Achse 4 drehbar. Sie bildet den Teil eines Bewegungsstranges, der neben der Welle 3 eine Kardanwelle 5 und ein außen verzahntes Zahnrad 6 aufweist, das in einem innen verzahnten Zahnring 7 angeordnet ist und mit dem Zahnring 7 in an sich bekannter Weise Drucktaschen bildet, die in Abhängigkeit von ihrer Position mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck versorgt werden oder Hydraulikflüssigkeit zu einem Niederdruckanschluss entlassen können. Zur Steuerung der Flüssigkeitsversorgung dieser Drucktaschen ist ein schematisch dargestellter Steuerschieber 8 vorgesehen, der mit der Welle 3 verbunden ist.
Der Bewegungsstrang weist also mit dem Zahnrad 6 einen ersten Abschnitt auf, der um die Achse 4 orbitiert. Ferner weist der Bewegungsstrang im Bereich der Welle 3 einen zweiten Abschnitt auf, der um die Achse 4 rotiert.
Das Gehäuse 2 ist an der der Welle gegenüberliegenden Seite durch einen Stirndeckel 9 verschlossen. Außen am Stirndeckel 9 ist eine Sensoranordnung 10 angeordnet. Mit der Sensoranordnung 10 soll die Drehung der Welle 3 möglichst genau erfasst werden können.
Die Sensoranordnung 10 weist ein Sensorgehäuse 11 auf, das einen Aufnahmeraum umgibt, in dem ein Geber 12 angeordnet ist. Der Geber 12 weist ein Trägerelement 13 auf, das aus einem Material gebildet ist, das mit dem Material des Sensorgehäuses 11 reibungsarm zusammenwirkt. Auf dem Trägerelement ist ein oder sind mehrere Geberelemente angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Geberelemente 14 als Permanentmagnete ausgebildet. Auf der Außenseite des Sensorgehäuses 11 ist ein Empfänger 15 angeordnet, der durch das Magnetfeld der Geberelemente 14 beaufschlagt wird und über eine nicht näher dargestellte Leitung oder leitungslos elektrische Signale, die die Information über die Drehbewegung der Welle 3 enthalten, und eine nicht näher dargestellte Steuerung weitergeben.
Der Stirndeckel 9 weist zentrisch eine Durchgangsöffnung 16 auf. Über die Durchgangsöffnung 16 steht das Innere des Gehäuses 2 mit dem Aufnahmeraum des Sensorgehäuses 11 in Verbindung, so dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Gehäuses 2 auch in das Innere des Sensorgehäuses 11 vordringen kann. Zwischen dem Sensorgehäuse 11 und dem Stirndeckel 9 ist eine Dichtung 17 angeordnet, so dass die Hydraulikflüssigkeit nicht nach außen gelangen kann. Die notwendigen Dichtungskräfte werden durch eine Befestigungsanordnung gewährleistet, mit der das Sensorgehäuse 11 am Stirndeckel 9 befestigt ist. Diese Befestigungsanordnung ist hier durch eine Schraube 18 symbolisiert. Tatsächlich werden mehrere Schrauben 18 vorgesehen sein.
Das Sensorgehäuse 11 ist aus einem Material gebildet, das unmagnetisch ist und das das Magnetfeld von den Geberelementen 14 hindurchtreten lässt, so dass dieses Magnetfeld vom Empfänger 15 erfasst werden kann.
Das Trägerelement 13 ist über ein Übertragungselement 19 mit einem zweiten Abschnitt des Bewegungsstranges verbunden, der um die Achse 4 rotiert. Dies ist das Ende der Kardanwelle 5, das mit der Welle 3 über eine Verzahnungsgeomtrie 20 in Eingriff steht.
Das Übertragungselement 19 ist als Tachometerwelle ausgebildet, d. h. es ist verwindungssteif. Zum Antrieb des Gebers 12, der im Sensorgehäuse 11 durch die Hydraulikflüssigkeit zusätzlich geschmiert ist, ist praktisch kein Drehmoment erforderlich, so dass das Übertragungselement 19 praktisch nicht auf Torsion beansprucht wird. Der Geber 12 hat also mit einer hohen Genauigkeit immer genau die gleiche Drehwinkellage wie die Welle 3. Die Abweichung beträgt maximal 5°, vorzugsweise sogar nur maximal 2° und in besonders bevorzugten Fällen maximal 1°.
Damit das Übertragungselement 19 zum Geber 12 geführt werden kann, weist die Kardanwelle einen Kanal 21 auf, der auch den ersten Abschnitt des Bewegungsstranges durchsetzt. Dieser Kanal 21 kann hier auch als ”Längskanal” bezeichnet werden, weil er zumindest einen Teil des Bewegungsstranges der Länge nach durchsetzt. Das Zahnrad 6 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Kardanwelle 5 und damit mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Übertragungselement 19. Es entsteht also im Kanal 21 in Rotationsrichtung keine Relativbewegung zwischen dem Übertragungselement 19 und der Kardanwelle 5. Wenn der Kanal 21 einen zu geringen Durchmesser aufweist, um dem Übertragungselement 19 über eine volle Umdrehung den notwendigen Freiraum zu lassen, dann erfolgt allenfalls eine Biegebewegung des Übertragungselements 19, die aber unkritisch ist.
Anstelle einer Tachometerwelle kann man auch ein anderes Übertragungselement verwenden, beispielsweise einen dünnen Metallstab oder dergleichen.
Bei der Ausgestaltung nach 1 ergibt sich unter Umständen eine Abweichung zwischen der Winkelposition der Welle 3 und der Winkelposition des Gebers 12 aufgrund eines Spiels in der Verzahnungsgeometrie 20.
Um diese Abweichung zu beseitigen, kann man eine Ausgestaltung verwenden, wie sie in 2 dargestellt ist. Hier sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Übertragungselement 19 ist hier länger ausgebildet als bei der Ausgestaltung nach 1, so dass es unmittelbar in der Welle 3 befestigt werden kann. Ein mögliches Spiel in der Verzahnungsgeometrie 20 spielt dann keine Rolle mehr.
In beiden Fällen ist das Übertragungselement 19 mit dem Geber 12 und/oder mit der Welle 3 drehfest verbunden, aber in eine Richtung parallel zur Achse 4 verschiebbar verbunden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Enden des Übertragungselements 19 einen polygonartigen Querschnitt haben, beispielsweise in Form eines Quadrats. Diese Enden des Übertragungselements 19 sind dann in entsprechende Ausnehmungen im Geber 12 und/oder in der Welle 3 geführt, die einen entsprechenden polygonartigen Querschnitt haben. Damit lässt sich das Ende in gewissem Umfang in den jeweiligen Ausnehmungen axial verschieben, so dass eine Längenänderung des Übertragungselements 19 aufgenommen werden kann, wie sie sich beispielsweise bei einer Temperaturänderung ergeben kann.
3 zeigt eine weitere hydraulische Maschine. Gleiche Elemente wie in den 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Auch hier ist die Welle 3 über eine Verzahnungsgeometrie 20 mit der Kardanwelle 5 verbunden, die ihrerseits wiederum über eine zweite Verzahnungsgeometrie 22 mit dem Zahnrad 6 verbunden ist. Eine zweite Kardanwelle 23 ist vorgesehen, um das Zahnrad 6 mit dem Ventilschieber 8 zu verbinden, der gemeinsam mit der Welle 3 rotiert, um den zwischen dem Zahnrad 6 und dem Zahnring 7 ausgebildeten Drucktaschen die Hydraulikflüssigkeit positionsrichtig zuzuführen.
Das Übertragungselement 19 ist an einem Ende mit der Welle 3 verbunden und am anderen Ende mit dem Geber 12. Dementsprechend hat der Geber 12 mit hoher Genauigkeit die gleiche winkelmäßige Position wie die Welle 3. Spiel in den Verzahnungsgeometrien 20, 22 ist hier ohne Einfluss.
3b zeigt in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit B aus 3a, d. h. die Sensoranordnung 10. 3b zeigt einen Schnitt C-C nach 3c. Daraus ist ersichtlich, dass das Übertragungselement 19 an seinem Ende, das im Trägerelement 13 aufgenommen ist, einen quadratischen Querschnitt hat und das Trägerelement 13 eine entsprechende Aufnahme aufweist.
Das Sensorgehäuse 11 ist beispielsweise aus Edelstahl gebildet und das Trägerelement 13 aus einem Kunststoff, vorzugsweise PEEK (Polyetheretherketone).
Anstelle von Magneten als Geberelemente 14 lassen sich natürlich auch andere Geberelemente verwenden.
Wenn beispielsweise das Sensorgehäuse 11 für eine Strahlung, beispielsweise eine optische Strahlung, durchlässig ist, dann kann das Geberelement 14 auch eine optische Markierung aufweisen, die von außen durch das Sensorgehäuse 11 hindurch abgetastet werden kann. Bei der Strahlung muss es sich nicht unbedingt um eine sichtbare Strahlung handeln. Möglich ist auch die Verwendung von Strahlung im infraroten oder ultravioletten Bereich. Auch andere elektromagnetische Wellen können, sofern sie das Sensorgehäuse 11 durchdringen können, für die Signalübertragung vom Geber 12 nach außen verwendet werden.
Das Sensorgehäuse 11 ist über die Dichtung 17 gegenüber dem Stirndeckel 9 abgedichtet. Dementsprechend kann Hydraulikflüssigkeit zwar in das Innere des Sensorgehäuses 11 vordringen, nicht jedoch nach außen. Das Sensorgehäuse 11 ist so ausgelegt, dass es die im Inneren des Gehäuses 2 auftretenden Drücke aufnehmen kann. Man benötigt allerdings keine Dichtungen, um im Bereich der Sensoranordnung 10 bewegte Teile gegeneinander abzudichten.
4a zeigt eine Ausgestaltung ähnlich zu der Ausge-staltung nach 3a. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Wesentlichen ergeben sich zwei Änderungen:
Zum einen ist das Übertragungselement 19 mit der Kardanwelle 5 verbunden und zwar an dem Ende, das von der Welle 3 abgewandt ist. Damit ist das Übertragungselement 19 zwar in diesem Bereich exzentrisch angeordnet. Man macht sich aber die Erkenntnis zunutze, dass die Kardanwelle 5 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle 3 rotiert und es somit im Grunde unerheblich ist, ob man das Übertragungselement 19 an einem rotierenden und orbitierenden Abschnitt der Kardanwelle 5 befestigt oder, wie in 1, an einem nur rotierenden Abschnitt der Kardanwelle 5. Die einzige Voraussetzung ist, dass das Übertragungselement 19 nur in einem Umfang auf Biegung beansprucht wird, den es im Betrieb auf Dauer auch aushalten kann.
Ein zweiter Unterschied betrifft die Sensoranordnung 10, die in 4b vergrößert dargestellt ist.
Das Sensorgehäuse 11 weist ein Außengewinde 24 auf, das in ein Innengewinde 25 in der Durchgangsöffnung 16 im Stirndeckel 9 eingeschraubt ist. Dadurch wird sowohl die Herstellung des Sensorgehäuses 11 als auch die Montage des Sensorgehäuses 11 vereinfacht. Das Sensorgehäuse 11 kann als Drehteil ausgebildet werden. Die Montage erfolgt einfach dadurch, dass das Sensorgehäuse 11 in den Stirndeckel 9 eingeschraubt wird, wobei durch das Einschrauben die Dichtung 17 zwischen dem Stirndeckel 9 und dem Sensorgehäuse 11 abdichtet.
Das Trägerelement 13 ist durch einen Sprengring 26 im Sensorgehäuse 11 gehalten. Das Übertragungselement 19 ragt durch den Stirndeckel 9 hindurch, so dass das im Sensorgehäuse 11 bereits vormontierte Trägerelement 13 auf das Übertragungselement 19 aufgesetzt werden kann, bevor das Sensorgehäuse 11 in den Stirndeckel 9 eingeschraubt wird.
Das Sensorgehäuse 11 weist eine Nut 27 an seinem Außenumfang auf. Eine nur schematisch dargestellte Klammer 28 ist in die Nut 27 eingeclipst. Diese Klammer 28 hält den Empfänger 15 an der Stirnseite des Sensorgehäuses 11 fest. Der Empfänger 15 kann auf diese Weise leicht montiert, aber auch ausgetauscht werden.

Claims

Fluid-Rotationsmaschine mit einem Gehäuse, einer aus dem Gehäuse geführten Welle, die um eine Achse drehbar ist und Teil eines Bewegungsstranges mit mehreren Abschnitten bildet, und einer Sensoranordnung, die einen Geber und einen Empfänger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsstrang ein Kanal (21) vorgesehen ist und der Geber (12) mit einem ein Drehmoment übertragendes Übertragungselement (19) verbunden ist, das durch den Kanal (21) zu einem Abschnitt des Bewegungsstranges geführt ist, der vom Geber (12) weiter entfernt ist als ein geberseitiges Ende des Bewegungsstranges.
Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Abschnitt (4) und ein zweiter Abschnitt des Bewegungsstrangs über eine Eingriffsstelle miteinander in Eingriff stehen und das Drehmoment übertragende Element die Eingriffsstelle überbrückt.
Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (4) um die Achse (3) orbitiert.
Rotationsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt mit der gleichen Geschwindigkeit wie der zweite Abschnitt rotiert.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) als Tachometerwelle ausgebildet ist.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) mit dem Bewegungsstrang und/oder dem Geber (12) drehfest, aber längsverschiebbar verbunden ist.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) eine maximale Verwindung aufweist, die kleiner ist als die Summe der Spiele in allen Eingriffsstellen (20, 22) des Bewegungsstranges, die vom Übertragungselement (19) überbrückt werden.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) mit der Welle (3) verbunden ist.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) ein Gehäuse (11) mit einem Aufnahmeraum für den Geber (12) aufweist, wobei der Aufnahmeraum mit den Inneren des Gehäuses (2) in Fluid-Verbindung steht und nach außen abgedichtet ist und der Empfänger (15) außerhalb des Sensorgehäuses (11) angeordnet ist.
Rotationsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (12) ein Trägerelement (13) aufweist, das mit dem Sensorgehäuse (11) reibungsarm zusammenwirkt.
Rotationsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (11) in einen Stirndeckel (9) der Maschine (1) eingeschraubt ist.
Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (15) auf das Sensorgehäuse (11) aufgeclipst ist.