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Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Druckmittel betätigte Aggregate werden in der Regel eingesetzt, um ein Bauteil in einer Betriebsbewegung zu unterstützen. Das Bauteil kann dabei einer äußeren Belastung ausgesetzt sein. Bei einem Aggregat in der Bauform eines Schwenkmotors z. B. in einem Fahrzeugfahrwerk kann eine Stabilisatoranordnung eine Schwenkbewegung ausführen, ist aber zusätzlich bei einer Einfederungsbewegung eines Rades einer Achse einer Belastung ausgesetzt, die deutlich hochfrequenter ist, als die Wankbewegung eines Fahrzeugaufbaus und damit den Druckänderungen in der Druckmittelversorgung.
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Es wurde festgestellt, dass bei einem Schwenkmotor in drucklosem Betriebs-Zustand während einer aufgrund einer äußeren Anregung auftretenden Schwenkbewegung Geräusche hörbar sind. Im drucklosen Zustand wird u. U. in dem sich vergrößernden Arbeitsraum nicht ausreichend schnell Druckmedium nachgefüllt, so dass Kavitation auftritt.
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In der
DE 10 2004 051 444 A1 wird diese Problematik der Pulsation des Druckmediums erläutert und als Lösung ein Schaumkörper vorgeschlagen, der in mindestens einer Arbeitskammer des Aggregats angeordnet ist. Mit dem Schaumkörper ist zumindest der Nachteil verbunden, dass der Betriebsweg des Aggregats eingeschränkt ist. Des Weiteren ist dafür Sorge zu tragen, dass über die Lebensdauer des Aggregats keine Zersetzungserscheinungen auftreten, die Partikel von dem Schaumkörper freisetzen und die zu Verstopfungen im Aggregat oder im Druckversorgungssystem führen.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2004 039 767 A1 ist ein Schwenkmotor bekannt, umfassend einen Zylinder mit axial am Innendurchmesser verlaufenden Rippen, der endseitig von zwei Deckeln verschlossen ist, eine Motorwelle mit Flügeln, die dieselbe axiale Erstreckung besitzen wie die Rippen des Zylinders, wobei die Flügel der Motorwelle und die Rippen des Zylinders zusammen mit dem Zylinder, den Deckeln und der Motorwelle einzelne Arbeitskammern bilden, einen ersten und einen zweiten Druckmediumanschluss für zwei jeweils durch eine Rippe getrennte Arbeitskammern, ein Verbundsystem zwischen den Arbeitskammern, das mindestens paarweise Arbeitskammern verbindet, wobei die Anordnung der verbundenen Arbeitskammern derart ausgeführt ist, dass die Arbeitskammern, die mit dem ersten Druckmediumanschluss verbunden sind, sich mit denen abwechseln, die mit dem zweiten Druckmediumanschluss verbunden sind, wobei mindestens eine Arbeitskammer mit einem Druckkompensationselement verbunden ist. Das Druckkompensationselement wird von einem Druckbegrenzungsventil gebildet, das in Richtung der Arbeitskammer mit dem geringeren Arbeitsdruck öffnet, so dass Druckmedium von mindestens einer Arbeitskammer einer ersten Gruppe in eine Arbeitskammer der zweiten Gruppe überströmen kann.
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Das Druckbegrenzungsventil öffnet in Abhängigkeit des Differenzdrucks zwischen zwei Arbeitskammern unterschiedlicher Zuordnung. Aufgrund einer Federungsbewegung des Rades kann eine erste Arbeitskammer entlastet und die benachbarte Kammer komprimiert werden. Wird ein Differenzdruck überschritten, dann öffnet das Druckbegrenzungsventil.
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Eine weiterer Lösungsvorschlag gemäß der
DE 101 40 460 C1 besteht darin, dass das mit Druckmittel betriebene Aggregat mit einem externen Luftpolster verbunden ist, das eine Kavitation in einer Arbeitskammer verhindern soll.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Lösung für die Geräuschprobleme bei insbesondere bei deaktivierter Druckversorgung des Schwenkmotors bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Verbindungseinrichtung von einem offenen Kanal gebildet, der auch bei deaktiviertem Schwenkmotor geöffnet ist. Der Kanal ist hinsichtlich seines Querschnitts derart gewählt, so dass bei aktiviertem Schwenkmotor ein ausreichend großes Druckniveau in den Arbeitskammern erreichbar ist. Des Weiteren können auch kleinste Druckunterschiede zwischen den Arbeitskammern schnell ausgeglichen werden, da keine Ventilteile zu bewegen sind.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der wirksame Querschnitt des offenen Kanals über eine Drossel unabhängig vom Druck in den Arbeitskammern willkürlich einstellbar. Etwaige Fertigungsungenauigkeiten oder interne Leckagen können durch die Verstellbarkeit kompensiert werden.
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Dabei kann die Drossel von einem verschiebbaren Drosselkörper gebildet werden. Als Drosselkörper kann z. B. ein einschraubbarer Bolzen verwendet werden.
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Insbesondere bei einem einstellbaren Querschnitt des Kanals ist es vorteilhaft, wenn der offene Kanal im Deckel aufgeführt ist und die Drossel von außen einstellbar ist. Vielfach ist am Deckel die Druckmittelanschlusstechnik angeordnet. Wenn der Deckel im Fahrzeug zugänglich ist, dann ist auch die einstellbare Drossel zugänglich.
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Man kann auch vorsehen, dass der offene Kanal schwenkwinkelabhängig verschließbar ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bei aktiviertem Schwenkmotor, d. h. wenn eine Schwenkbewegung ausgeführt wird, der dann funktional störende Kanal verschlossen ist und keine Leckage darstellt.
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Um den Bauaufwand für die Verstellfunktion des Kanals zu minimieren, wird der wirksame Querschnitt des Kanals von einer in einer der Rippen oder Flügel angeordneten Dichtung bestimmt wird.
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Bei einer Ausführungsform weist die Motorwelle auf einer von der Dichtung in der Rippe abgedichteten Mantelfläche eine Bypassöffnung auf.
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Eine besondere einfache Bauform der Bypassöffnung kann erreicht werden, wenn diese von einer Nut gebildet wird. Nuten mit dem erforderlichen Querschnitt lassen sich z. B. einprägen.
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Alternativ kann der Kanal in einer in Richtung der Arbeitskammern weisenden Innenseite mindestens eines der Deckel ausgeführt sein, wobei Dichtung in dem mindestens einen Flügel an der Innenseite anliegt.
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Sowohl die Ausführung in der Motorwelle wie auch in dem Deckel lassen sich einfach herstellen und bei Bedarf auch zuverlässig entgraten, so dass die Dichtungen nicht beschädigt werden.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1 Schwenkmotor im Längsschnitt
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2; 3 Querschnitt durch Schwenkmotor nach 1
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4 Ansicht von Schwenkmotor nach 1
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5 Detailansicht eines Deckels
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6 Motorwelle mit Kanal
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7 Detaildarstellung zu 6
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8; 9 Kanal im Deckel
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10; 11 Kanal im Zylinder
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Die 1 zeigt in Verbindung mit den 2 und 3 einen Schwenkmotor 1 im Längsschnitt dessen prinzipieller Aufbau auch bei den nachfolgenden Figuren vorausgesetzt wird. Der Schwenkmotor 1 umfasst einen Zylinder 3, an dessen Innendurchmesser axial verlaufende Rippen 5 ausgeführt sind. Innerhalb des Zylinders 3 ist eine Motorwelle 7 drehbeweglich gelagert. Auf der Motorwelle sind Flügel 9 angeordnet, die sich parallel zu den Rippen 5 erstrecken. Endseitig wird der Zylinder 3 von Deckeln 11; 13 verschlossen. Die Motorwelle mit ihren Flügeln und der Zylinder mit seinen Rippen bilden zusammen mit den Deckeln Arbeitskammern 15; 17, die durch Scheibendichtungen 19 in den Flügeln und Rippen voneinander getrennt sind. Des Weiteren sind in Ringräumen 21; 23 der Deckel 11; 13 Wellendichtungen 25; 27 gekammert, die einen Austritt von Druckmedium aus den Arbeitskammern 15; 17 verhindern. Jeweils zwischen den Arbeitskammern 15 und 17 besteht ein Verbundsystem aus Kanälen 29; 31 in der Motorwelle 7. Ein erster Druckmediumanschluss 33 versorgt über den Kanal 29 die Arbeitskammern 15 und ein zweiter Druckmediumanschluss 35 erfüllt diese Funktion über den Kanal 31 für die Arbeitskammern 17. In den jeweils miteinander verbundenen Arbeitskammern herrscht ein gleiches Druckniveau. Durch Zu- oder Abfluss von Druckmedium über die Druckmediumanschlüsse 33; 35 übt der Schwenkmotor ein Drehmoment aus, das z. B. zur Verstellung eines geteilten Stabilisators innerhalb eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug genutzt wird.
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Die 4 zeigt den Schwenkmotor 1 in einer im Vergleich zur 1 um die Längsachse verdrehten Ansicht. Im Deckel 13 ist eine Verbindungseinrichtung 37 erkennbar, die in der 5 vergrößert dargestellt ist. Die Verbindungseinrichtung 37 umfasst einen offenen Kanal 39 zwischen den Arbeitskammern 15, 17. Der offene Kanal 39 wird von zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Bohrungen gebildet, in deren Schnittpunkt 41 ein axial verschiebbarer Drosselkörper 43 angeordnet ist. Dieser Drosselkörper 43 ist unabhängig vom Druck in den Arbeitskammern 15; 17 willkürlich einstellbar und bestimmt den wirksamen Querschnitt des offenen Kanals 39 zwischen den beiden Arbeitskammern 15, 17. Der Drosselkörper 43 verfügt über eine bolzenförmige Grundform mit einem Drosselabschnitt 45, der einen kleineren Durchmesser aufweist als ein Gewindeabschnitt 47 mit einem Außengewinde, das in ein Innengewinde des Deckels 13 eingreift. Ein Verschlussstopfen 49 in dem Deckel 13 verhindert das Austreten von Druckmedium über die Gewindebohrung im Deckel 13. Über den Deckel 13 kann der Drosselkörper 43 von außen durch ein einfaches Werkzeug in seiner Position eingestellt werden um individuell für den Schwenkmotor den passenden wirksamen Querschnitt einstellen zu können.
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Der wirksame Querschnitt des offenen Kanals 39 ist um ein vielfaches kleiner als der Querschnitt an den Druckmediumanschlüssen 33; 35.
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Beispielhaft ist der offene Kanal 39 im Deckel 13 dargestellt. Alternativ kann der offene Kanal 39 auch innerhalb der Motorwelle 7 oder zwischen den Druckmittelanschlüssen 33; 35 ausgeführt sein.
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Die Zusammenschau der 6 und 7 beschreiben eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der offene Kanal 39 schwenkwinkelabhängig verschließbar ist. Die 6 zeigt die Motorwelle 7 als Einzelteil. In einer Mantelfläche 51 in Umfangsrichtung zwischen den Flügeln 9 der Motorwelle 7 erstreckt sich auf einem Umfangsabschnitt der Kanal 39, der von einer Nut gebildet wird. Der Kanal 39 erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen größeren Winkelbereich als die Dichtfläche der Scheibendichtung 19 in den Rippen 5. In einer Neutralstellung des Schwenkmotors 1 kann deshalb Druckmedium über den Kanal 39 zwischen den beiden Arbeitskammersystemen 15; 17 aufgrund von Druckunterschieden strömen. Wird der Schwenkmotor aktiviert, das heißt Druckmedium über die Druckmediumanschlüsse 33 oder 35 zugeführt, so strömt ein größeres Dämpfmediumvolumen in eine Gruppe von Arbeitskammern ein als über den Kanal 39 abfließen kann. Der Schwenkmotor 1 führt zwischen der Motorwelle 7 und dem Zylinder 3 eine rotatorische Relativbewegung aus, wodurch die Scheibendichtung 19 den Kanal 39 mit zunehmendem Schwenkwinkel verschließt. Der Kanal 39 und die Scheibendichtung 19 bilden demnach ein schwenkwinkelabhängiges Blockierventil.
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Die 8 und 9 folgen dem Prinzip nach den 5 und 6 und zeigen ebenfalls einen schwenkwinkelabhängigen Kanal 39. Die 8 und 9 zeigen den Kanal 39 der in mindestens einem Deckel 11; 13 in dessen in Richtung der Arbeitskammern 15; 17 weisenden Innenseite 53; 55 ausgeführt ist, wobei die Scheibendichtung 19 in dem mindestens einem Flügel 9 der Motorwelle 7 an den Innenseiten 53; 55 der Deckel 11; 13 anliegt. Aus der 9 ist erkennbar, dass der Kanal 39 als eine bogenförmige Nut zwischen den beiden Arbeitskammern 15; 17 ausgeführt ist und ebenfalls eine größere Bogenlänge aufweist als die Breite der Scheibendichtung 19 in dem Flügel 9 der Motorwelle 7. In den 8 und 9 ist nur jeweils ein Kanal 39 dargestellt, jedoch können auch mehrere Kanäle unterschiedlicher Tiefe und Bogenlänge verwendet werden.
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Mit der Figurengruppe 10, 11 soll zusätzlich verdeutlicht werden, dass der Kanal 39 zwischen den beiden Arbeitskammern 15; 17 auch in einer Mantelfläche 57 zwischen den beiden Rippen 5 ausgeführt sein kann. Auch hier ist die Bogenlänge des Kanals 39 größer als die Breite der Scheibendichtung 19.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwenkmotor
- 3
- Zylinder
- 5
- Rippen
- 7
- Motorwelle
- 9
- Flügel
- 11; 13
- Deckel
- 15, 17
- Arbeitskammer
- 19
- Scheibendichtung
- 21, 23
- Ringraum
- 25, 27
- Wellendichtungen
- 29, 31
- Kanal
- 33, 35
- Druckmediumanschluss
- 37
- Verbindungseinrichtung
- 39
- offener Kanal
- 41
- Schnittpunkt
- 43
- Drosselkörper
- 45
- Drosselabschnitt
- 47
- Gewindeabschnitt
- 49
- Verschlussstopfen
- 51
- Mantelfläche
- 53, 55
- Innenseite
- 57
- Mantelfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004051444 A1 [0004]
- DE 102004039767 A1 [0005]
- DE 10140460 C1 [0007]
