DE102013223346A1

DE102013223346A1 - Welle für einen Schwenkmotor

Info

Publication number: DE102013223346A1
Application number: DE102013223346.9A
Authority: DE
Inventors: Frowin Scheiner; Matthias Reuss
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-21

Abstract

Offenbart wird eine Schwenkmotorwelle (2), insbesondere für einen Schwenkmotor eines Kraftfahrzeugs, wobei die Schwenkmotorwelle (2) als vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmiger Wellenkörper (6) mit zumindest einem den Wellenkörper (6) zumindest teilweise umschließenden hülsenartigen Bauelement (8) ausgebildet ist, sowie einen Schwenkmotor mit einer derartigen Schwenkmotorwelle (2).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Schwenkmotorwelle insbesondere für einen Schwenkmotor eines Kraftfahrzeugs, sowie einen Schwenkmotor mit einer derartigen Welle.
Der Grundaufbau eines Schwenkmotors mit einer Welle ist beispielsweise in der Patentschrift DE 43 37 815 C1 offenbart, auf die bezüglich des allgemeinen Aufbaus des Schwenkmotors, sowie der Anordnung der Welle verwiesen wird. Allgemein weist der Schwenkmotor ein im Wesentlichen zylindrisches Außenteil und ein im Wesentlichen zylindrisches Innenteil auf, wobei das zylindrische Innenteil meist als Motorwelle ausgebildet ist und relativ zum zylindrischen Außenteil verdrehbar ist. Zwischen dem zylindrischen Außenteil und einem zylindrischen Innenteil sind mittels sich von dem zylindrischen Außenteil in Richtung Innenteil erstreckenden Vorsprüngen (Rippen) und mittels sich von dem zylindrischen Innenteil in Richtung Außenteil erstreckenden Vorsprüngen (Flügel) üblicherweise mehrere Arbeitskammern gebildet. Die Arbeitskammern sind dabei in Axialrichtung des Schwenkmotors von das zylindrische Außenteil und das zylindrische Innenteil abschließenden Deckeln und in Umfangsrichtung von den Vorsprüngen voneinander getrennt. In den Vorsprüngen sind radiale Ausnehmungen oder Nuten ausgebildet, in denen Dichtungselemente zum fluiddichten Abdichten der Arbeitskammern angeordnet sind.
In der EP 1 840 388 A2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schwenkmotors mit einem rohrförmigen Gehäuse und einer darin schwenkbar gelagerten Welle offenbart. Dabei werden die zugehörigen Vorsprünge auf einer Innenwandung des Gehäuses und/oder an einer äußeren Mantelfläche der Welle mittels eines stoffschlüssigen Verfahrens, insbesondere eines Lötverfahrens angebracht, statt einstückig mit dem Gehäuse bzw. der Welle gefertigt zu werden.
Nachteilig an diesem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist, dass die Vorsprünge sehr präzise an die Welle befestigt werden müssen, um die entsprechende Dimensionierung der Arbeitskammern einzuhalten. Dies ist aufwändig und kostenintensiv.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine kostengünstige und einfach zu fertigende Welle für einen Schwenkmotor bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Schwenkmotorwelle gemäß Patentanspruch 1 und durch einen Schwenkmotor gemäß Patentanspruch 18 gelöst.
Üblicherweise weist ein Schwenkmotor ein Außenteil und ein als Welle ausgebildetes Innenteil auf, die zueinander verdrehbar ausgebildet sind. Selbstverständlich wäre es ebenfalls möglich das Außenteil als Welle auszubilden. Dabei sind an dem Außenteil und dem Innenteil Vorsprünge, sogenannte Rippen bzw. Flügel, vorgesehen, die sich in einen von dem Außenteil und von dem Innenteil definierten Innenraum erstrecken. Die Vorsprünge des Innenteils unterteilen den Innenraum in mindestens zwei Arbeitsräume, die wiederum von den Vorsprüngen des Außenteils in Arbeitskammern unterteilt werden. Beispielsweise bilden zwei Vorsprünge des Außenteils und zwei Vorsprünge des Innenteils insgesamt vier Arbeitskammern aus, die paarweise mit einem Druckfluid beaufschlagt werden können, um die Welle von einer ersten Position in eine zweite und zurück zu verschwenken. Jeweils zwei Arbeitskammern sind also funktional zusammengehörend ausgebildet. Sind mehr als zwei Vorsprünge vorgesehen, beispielsweise drei, bilden diese entsprechend drei funktional zusammengehörende Arbeitskammern aus. Wie oben erwähnt, schwenkt der Motor in eine Richtung, wenn funktional zusammengehörende Arbeitskammern mit Druckfluid beaufschlagt werden, beispielsweise im Uhrzeigersinn. Bei Druckbeaufschlagung der anderen funktional zusammengehörenden Arbeitskammern schwenkt der Motor in die entgegengesetzte Richtung, demnach gegen den Uhrzeigersinn. Um eine fluiddichte Abdichtung zwischen den Arbeitskammern zu erreichen, können die Vorsprünge in axialer Richtung zudem eine Nut zur Aufnahme eines Dichtungselements aufweisen.
Erfindungsgemäß wird eine Schwenkmotorwelle, insbesondere für einen Schwenkmotor eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, die nicht einstückig gefertigt ist, sondern einen im Wesentlichen rohrförmigen Wellenkörper mit zumindest einem den Wellenkörper zumindest teilweise umschließenden hülsenartigen Bauelement aufweist.
Da es sich bei dem Wellenkörper und dem hülsenartigen Bauelement um zwei separate Bauteile handelt, kann eine getrennte Fertigung des Wellenkörpers und/oder des hülsenartigen Bauelements erfolgen. Vorteilhafter Weise können somit an das hülsenartige Bauelement, insbesondere vor der Montage an den Wellenkörper, in einfacher Fertigung und ohne großen apparativen Aufwand weitere Bauteile, beispielsweise die Vorsprünge, befestigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das hülsenartige Bauelement auf den Wellenkörper aufsteckbar. Anschließend kann das hülsenartige Bauelement an den Wellenkörper beispielsweise über eine formschlüssige, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung befestigt werden. Durch die separate Fertigung des hülsenartigen Bauelements kann ein kostenaufwändiges Herstellungsverfahren des Wellenkörpers sowie Materialverlust bei Fehlfertigung vermieden werden. Komplizierte Verfahren zur Anbindung von Bauteilen direkt an den Wellenkörper entfallen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das hülsenartige Bauelement mindestens eine Durchbrechung auf, die vorzugsweise dazu ausgelegt ist, Druckfluid von der Arbeitskammer in Richtung Wellenkörper oder in Richtung Nut zu leiten. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Durchbrechung in radialer Richtung durch das hülsenartige Bauelement, um einen Fluidaustausch durch die Welle und/oder entlang der Welle zu ermöglichen. Dabei kann die Durchbrechung insbesondere als Durchbohrung ausgebildet sein, aber auch andere Ausbildungsformen sind möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Wellenkörper als massive Welle ausgebildet. Dabei weist der Wellenkörper vorzugsweise mindestens eine Durchgangsbohrung auf, die vorzugsweise mit der mindestens einen Durchbrechung des hülsenartigen Bauelements in Verbindung steht, um ein Druckfluid in funktional zusammengehörende Arbeitskammer einzubringen und den Schwenkmotor zu betätigen.
Um einen, wie oben erwähnt, Fluidaustausch entlang der Welle zu ermöglichen, kann, wie eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeigt, an dem Wellenkörper mindestens ein Ringkanal ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Ringkanal auch an dem hülsenartigen Bauelement ausgebildet sein, wobei sich der mindestens eine Ringkanal vorzugsweise in einer Umfangsrichtung zwischen dem Wellenkörper und dem hülsenartigen Bauelement erstreckt. Ein derartiger Ringkanal kann mit geringem Arbeitsaufwand, beispielsweise durch Fräsen, in den Wellenkörper und/oder in das hülsenartige Bauelement eingearbeitet werden, aber auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Methoden dafür sind möglich. In einer weiteren Ausgestaltungsform kann der Ringkanal, beispielsweise durch ein Gussverfahren, auch innerhalb der Wandung des Wellenkörpers und/oder des hülsenartigen Bauelements ausgebildet sein.
Der Ringkanal steht vorteilhafterweise mit der mindestens einen Durchbrechung im hülsenartigen Bauelement in Verbindung, so dass der Ringkanal über die Durchbrechungen mit zumindest einer der Arbeitskammern verbunden ist. Vorzugsweise sind mindestens eine erste und eine zweite Durchbrechung vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet dabei der Ringkanal zumindest zwei funktional zusammengehörende Arbeitskammern, wobei die Arbeitskammern über mindestens zwei Durchbrechungen im hülsenartigen Bauelement mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind. Eine alternativ die Arbeitskammern miteinander verbindende Durchgangsbohrung durch den Wellenkörper kann somit entfallen, was zu einer Stabilitätssteigerung der Welle führt.
Die Ausbildung eines Ringkanals hat weiterhin den Vorteil, dass, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, der Wellenkörper als Hohlwelle ausgebildet werden kann. Herkömmliche Bauweisen, in denen funktional zusammengehörende Arbeitskammern über eine Durchgangsbohrung durch die Welle in Verbindung stehen, erfordern einen massiven Wellenkörper. Die Ausbildung einer solchen Durchgangsbohrung wäre bei einer Hohlwelle zwar prinzipiell möglich, erfordert jedoch einen sehr großen baulichen Aufwand. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ringkanals, welcher anstelle der Durchgangsbohrung die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern verbindet, kann die Durchgangsbohrung entfallen, was wiederum zu signifikanten Kosten- und Gewichtsersparnissen führt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, ist am hülsenartigen Bauelement mindestens ein Vorsprung vorgesehen, der sich in radialer Richtung in den Innenraum des Schwenkmotors erstreckt und wie oben beschrieben, den Innenraum des Schwenkmotors zusammen mit zumindest einem am Außenteil ausgebildeten Vorsprung in Arbeitskammern unterteilt. Um den Schwenkmotor zu betätigen, können, wie ebenfalls oben beschrieben, die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern mit einem Druckfluid beaufschlagt werden. Dabei kann, wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, die am hülsenartigen Bauelement ausgebildete Durchbrechung auch im Vorsprung ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine maximale Größe der Arbeitskammern und damit einen größeren Verschwenkbereich des Schwenkmotors. Der Vorsprung selbst kann, wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, einstückig mit dem hülsenartigen Bauelement ausgebildet sein.
Um den Fertigungsaufwand jedoch zu verringern, kann, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, mindestens ein Vorsprung auch aus einem ersten und einem zweiten Vorsprungselement ausgebildet sein. Demzufolge kann, alternativ oder zusätzlich, die am hülsenartigen Bauelement ausgebildete Durchbrechung auch in mindestens einem Vorsprungselement ausgebildet sein. Selbstverständlich kann, alternativ oder zusätzlich, das mindestens eine Vorsprungselement auch einstückig mit dem hülsenartigen Bauelement ausgebildet sein. Durch die Verwendung einzelner Vorsprungselemente kann zudem eine zur Aufnahme eines Dichtungselements geeignete Nut in einem einfachen Arbeitsschritt gefertigt werden, da die Nut dann lediglich durch den Abstand der Vorsprungselemente zueinander definiert wird. Dadurch können Arbeitsschritte, wie beispielsweise ein Einfräsen der Nut in einen Vorsprung, eingespart werden.
Da jeder Vorsprung eine Arbeitskammer definiert, ist vorzugsweise pro Vorsprung eine Durchbrechung vorgesehen. Auf diese Weise können alle funktional zusammengehörenden Arbeitskammern gleichzeitig mit einem Druckfluid beaufschlagt werden. Somit kann ein gleichförmiges Arbeiten des Schwenkmotors gewährleistet werden.
Weiterhin ist mindestens ein Vorsprung und/oder mindestens eines der Vorsprungselemente vorteilhafterweise über eine formschlüssige, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem hülsenartigen Bauelement verbunden. Dadurch kann der Vorsprung und/oder das Vorsprungselement zunächst mittels eines ersten Arbeitsgangs an dem hülsenartigen Bauelement befestigt werden, das wiederum zu einem späteren Zeitpunkt fest mit dem Wellenkörper verbunden wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist mindestens eines der Vorsprungselemente aus zumindest zwei modularen Einzelelementen ausgebildet. Dadurch kann ein Fluiddurchgang in Umfangsrichtung zwischen die Einzelelemente ermöglicht werden. Durch diese Bauweise kann Gewicht und Material eingespart werden, was kostengünstig ist und zu einer leichteren Bauweise des Schwenkmotors führt.
Vorteilhafterweise weist der mindestens eine Vorsprung eine im Wesentlichen axial zum Schwenkmotor verlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtungselements auf. Ist der Vorsprung einstückig, kann die Nut beispielsweise mittels Fräsen oder anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren in den mindestens einen Vorsprung eingearbeitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Nut, wie oben beschrieben, über zumindest zwei entsprechend beabstandete Vorsprungselemente definiert sein. Das darin aufzunehmende Dichtungselement ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass es getrennte Arbeitsräume fluiddicht voneinander abtrennt. Insbesondere bei einem Aufbau des Vorsprungs aus modularen Einzelelementen ist es vorteilhaft ein formstabiles Dichtungselement in der Nut aufzunehmen. Dabei wird vorzugsweise die Formstabilität über mindestens eine metallische Beilage erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Welle endseitig des hülsenartigen Bauelements mindestens ein Abschlusselement auf, das insbesondere fluiddicht ausgebildet ist. Dadurch kann der Wellenkörper mit dem hülsenartigen Bauelement fluiddicht abgeschlossen und Leckagen vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann an dem hülsenartigen Bauelement weiterhin ein Axialkanal ausgebildet sein. Dieser kann sich vorzugsweise von dem Ringkanal bis zu dem mindestens einen Abschlusselement erstrecken und über eine Verbindungsöffnung mit dem Ringkanal verbunden sein, um eine Möglichkeit zu schaffen, den Ringkanal direkt mit einem Druckfluid zu beaufschlagen. Alternativ kann auch der Axialkanal mit zumindest einer Arbeitskammer verbunden sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Schwenkmotor, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem vorzugsweise zylindrischen Außenteil und einem vorzugsweise zylindrischen Innenteil, wobei das Innenteil als Schwenkmotorwelle, wie oben beschrieben, ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise sind am Innenteil mindestens zwei Vorsprünge ausgebildet, die einen zwischen dem Außenteil und dem Innenteil ausgebildeten Innenraum in zumindest einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilen. Weiterhin können am Außenteil ebenfalls Vorsprünge ausgebildet sein, die sich radial in Richtung Innenteil des Schwenkmotors erstrecken und die mindestens zwei Arbeitsräume in mindestens zwei Arbeitskammern unterteilen. Die Arbeitskammern bilden, wie oben bereits erwähnt, funktional zusammengehörende Arbeitskammern, die jeweils mit Druckfluid beaufschlagt werden. Dabei können selbstverständlich auch mehr als zwei Paar Arbeitskammern vorgesehen sein. Vorteilhafterweise sind die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern über einen ersten und einen zweiten Ringkanal wie oben beschrieben fluidisch miteinander verbunden, wobei der erste Ringkanal für eine Verschwenkung in die eine Richtung und der zweite Ringkanal für eine Verschwenkung in die andere Richtung sorgt. Dadurch können die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern mit einem Druckfluid beaufschlagt werden, wodurch der Schwenkmotor betätigt werden kann und beispielsweise entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn schwenkt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Patentansprüche definiert.
Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
2: eine Explosionsdarstellung der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
3: eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
4: eine schematische Schnittansicht durch die in 3 dargestellte erfindungsgemäße Schwenkmotorwelle;
5: eine schematische Schnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
6: eine schematische Schnittansicht durch ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
7: eine Explosionsdarstellung der in 6 dargestellten erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle;
8: eine schematische Schnittansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle a) im Längsschnitt und b) im Querschnitt;
9: eine schematische Schnittansicht durch ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle; und
10: eine Explosionsdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schwenkmotorwelle.
Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 und 2 zeigen ein als Schwenkmotorwelle 2 ausgebildetes zylindrisches Innenteil eines Schwenkmotors, wobei die perspektivische Ansicht von 1 die Schwenkmotorwelle 2 im Zusammenbau und die 2 die Schwenkmotorwelle 2 in Explosionsdarstellung zeigen. Wie üblich ist die Welle von einem zylindrischen Außenteil (nicht gezeigt) umgeben und zu diesem verdrehbar ausgebildet. Zwischen Außenteil und Schwenkmotorwelle 2 ist ein Innenraum ausgebildet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels zweier an der Schwenkmotorwelle 2 ausgebildeter Vorsprünge 4 in zwei Arbeitsräume A, B geteilt wird. Die Arbeitsräume A, B werden wiederum mittels zweier am Außenteil angeordneter Vorsprünge (nicht gezeigt) in jeweils zwei Arbeitskammern A1, A2; B1, B2 unterteilt, wobei jeweils zwei Arbeitskammern A1, B1 bzw. A2, B2 funktional zusammengehören. Das bedeutet, dass, wenn beispielsweise die Arbeitskammern A1; B1 mit einem Druckfluid beaufschlagt werden, eine Schwenkbewegung des Motors in eine Richtung initiiert wird. Die beiden anderen Arbeitskammern A2, B2 bleiben währenddessen drucklos. Werden die beiden funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A2, B2 mit einem Druckfluid beaufschlagt, kommt es zu einer Schwenkbewegung des Motors in die entgegengesetzte Richtung. Wie später gezeigt, können statt der zwei funktional zusammengehörenden Arbeitskammern auch mehr oder weniger funktional zusammengehörende Arbeitskammern vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß weist die in 1 und 2 gezeigte Schwenkmotorwelle 2 einen zylindrischen Wellenkörper 6 und ein hülsenartiges Bauelement 8 auf, die vorzugsweise aufeinander aufsteckbar und dann miteinander stoffschlüssig verbindbar, insbesondere verlötbar, sind. Wie weiterhin 1 und 2 zu entnehmen, können an dem hülsenartigen Bauelement 8 Vorsprünge 4 befestigt sein, wobei die Vorsprünge 4 einstückig, wie 1 zeigt, mit dem hülsenartigen Bauelement 8 gefertigt sein können oder, wie in 2 dargestellt, als Vorsprungselemente 4a, 4b, 4c, 4d stoffschlüssig mit dem hülsenartigen Bauelement 8 verbunden werden. Dabei kann vorzugsweise das hülsenartige Bauelement 8 auch als vorgefertigte Baueinheit mit bereits angelöteten Vorsprungselementen 4a–4d bereitgestellt sein.
Die separate Fertigung des hülsenartigen Bauelements hat insbesondere den Vorteil, dass ein Materialverlust bei Fehlfertigung verringert ist. Zudem ist die Montage insgesamt einfacher.
Wie 1 weiterhin zu entnehmen ist, weisen die Vorsprünge 4 zudem eine Nut 10 zur Aufnahme eines Dichtungselements (nicht dargestellt) auf, so dass die Arbeitskammern fluiddicht voneinander getrennt sind. Alternativ kann die Nut 10 auch, wie in 2 gezeigt, über entsprechend beabstandete Vorsprungselemente 4a–4d definiert sein. Des Weiteren können, wie in 2 dargestellt, die Vorsprungselemente 4a–4d jeweils eine Öffnung 12 aufweisen, beispielsweise eine Bohrung, die eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und der Nut 10 bildet. Dadurch kann ein Druckfluid aus der Arbeitskammer an ein in der Nut 10 angeordnetes Dichtungselement geführt werden, was wiederum in bekannter Weise zu einem Abdichten des Dichtungselements führt.
Wie 2 weiterhin zu entnehmen ist, kann die erfindungsgemäße Schwenkmotorwelle 2 weiterhin endseitig des hülsenartigen Bauelements 8 Abschlusselemente 14 aufweisen, die das hülsenartige Bauelement 8 fluiddicht mit dem Wellenkörper 6 und nicht dargestellten Deckeln verbinden.
Statt der in den 1 und 2 dargestellten zweiflügligen Schwenkmotorwelle 2 kann die Schwenkmotorwelle 2, wie oben erwähnt, selbstverständlich auch mehrflüglig, insbesondere dreiflüglig, ausgebildet sein. Eine derartige Schwenkmotorwelle 2 ist in den 3 und 4 dargestellt. Insbesondere der schematischen Schnittansicht der 4 kann man entnehmen, dass die Schwenkmotorwelle 2 den Innenraum des Schwenkmotors in die Arbeitsräume A, B, C unterteilt, die wiederum mittels Vorsprüngen am Außenteil in die Arbeitskammern A1, A2; B1, B2; C1, C2 unterteilt werden. Für die Betätigung des Schwenkmotors, also das Verdrehen von Außenteil und Schwenkmotorwelle 2 gegeneinander, werden, wie ebenfalls oben beschrieben, die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A1, B1, C1 mit Druckfluid beaufschlagt, während die anderen Arbeitskammern A2, B2, C2 drucklos bleiben. Dadurch wird Druck auf die Vorsprünge 4 ausgeübt, was wiederum zu einem Verdrehen der Schwenkmotorwelle 2 führt.
Um die Arbeitskammern A1, A2, B1, B2, C1, C2 mit Druckfluid zu beaufschlagen, kann prinzipiell jede Arbeitskammer A1, A2, B1, B2, C1, C2 über eine entsprechende Druckfluidzuleitung verfügen, die beispielsweise, wie aus dem Stand der Technik bekannt, an den Deckeln angeordnet ist. Da dies jedoch sehr materialaufwänding ist, sind erfindungsgemäß die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A1, B1, C1; A2, B2, C2 miteinander fluidisch verbunden. Dies kann, wie das Ausführungsbeispiel von 5 zeigt, beispielsweise über mindestens eine sich durch die Schwenkmotorwelle 2 erstreckende Durchgangsbohrung 16 erfolgen. In dem Ausführungsbeispiel von 5 ist die Durchgangsbohrung 16 sternförmig ausgebildet.
Sind nur zwei Arbeitskammern A1, B1; A2, B2 zu verbinden, wie in 1 und 2 gezeigt, so kann der Wellenkörper 6 direkt durchgebohrt werden. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in den 6 und 7 dargestellt, wobei die Durchgangsbohrung 16 durch den Wellenkörper 6 verläuft. Dabei kann die fluidische Verbindung zwischen der Durchgangbohrung 16 und Arbeitskammern über eine Durchbrechung 18 in dem hülsenartigen Bauelement 8 und/oder in dem Vorsprung 4 (siehe 7) vorgesehen sein, die mit der Durchgangsbohrung 16 des Wellenkörpers 6 fluchtet. Diese Durchbrechung 18 kann vorgefertigt sein, es ist jedoch auch möglich und montagetechnisch sinnvoll eine derartige Durchbrechung 18 gleichzeitig mit der Durchgangsbohrung 16 auszubilden, um eine möglichst große Passgenauigkeit zu erreichen. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, die Durchbrechung 18 und/oder die Durchgangsbohrung 16 nach dem Befestigen des hülsenartigen Bauelements 8 und eventuell der Vorsprünge 4 auszubilden.
Da jeder Vorsprung eine Arbeitskammer definiert, ist vorzugsweise pro Vorsprung eine Durchbrechung 18 vorgesehen. Auf diese Weise können alle funktional zusammengehörenden Arbeitskammern gleichzeitig mit einem Druckfluid beaufschlagt werden.
8a zeigt eine alternative Lösung für die Druckfluidverteilung, bei der an dem Wellenkörper 6 und/oder an dem hülsenartigen Bauelement 8 mindestens ein Ringkanal 20 ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ringkanal 20 vorzugsweise in dem hülsenartigen Bauelement 8 (siehe 8a) bzw. in dem Wellenkörper 6 (9) ausgebildet. Dabei kann der Ringkanal 20 einfach in das hülsenartige Bauelement 8 und/oder in den Wellenkörper 6 gefräst werden. Alternativ kann der Ringkanal 20 auch komplett in der Wandung 22 des Wellenkörpers 6 und/oder dem hülsenartigen Bauelement 8 ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise über ein entsprechendes Gussverfahren möglich. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ringkanal 20 in dem Wellenkörper 6 und dem hülsenartigen Bauelement 8 ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise in einer Umfangsrichtung zwischen dem Wellenkörper 6 und dem hülsenartigen Bauelement 8. Dadurch kann der Durchmesser des Ringkanals 20 vergrößert werden, wodurch ein schnellerer Fluidaustausch zwischen den funktional zusammengehörenden Arbeitskammern realisiert wird.
Die Funktionsweise des Ringkanals 20 wird in der Schnittansicht von 8b näher veranschaulicht. 8b zeigt, dass der Ringkanal 20 mit zwei Durchbrechungen 18a, 18b im hülsenartigen Bauelement 8 in Verbindung steht und über diese die zwei funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A1, B1 fluidisch miteinander verbindet. Dadurch kann Druckfluid von der Arbeitskammer A1 über die Durchbrechung 18a des hülsenartigen Bauelements 8 in den Ringkanal 20 und von dort aus über die Durchbrechung 18b in die Arbeitskammer B1 gelangen, so dass die Arbeitskammern A1, B1 denselben Beteiligungsdruck aufweisen und die Schwenkmotorwelle in eine Rotation versetzen.
Alternativ zu dem in 8b gezeigten Ausführungsbeispiel mit den Durchbrechungen 18 in dem hülsenartigen Bauelement 8 können die Durchbrechungen 18 auch in den Vorsprüngen und/oder Vorsprungslementen ausgebildet sein. Durch diese Bauweise kann beispielsweise der Schwenkbereich des Motors vergrößert werden.
Um die Arbeitskammern oder den Ringkanal 20 direkt mit einem Druckfluid zu beaufschlagen, kann, wie in 8a gezeigt, weiterhin ein Axialkanal 24 vorgesehen sein, der direkt mit einer externen Fluidzufuhr verbindbar sein kann. Alternativ kann auch der Axialkanal 24 mit zumindest einer Arbeitskammer verbunden sein.
Um die Schwenkmotorwelle 2 sowohl in die eine als auch in die andere Richtung zu verschwenken, ist, wie in 8a und 9 gezeigt, ein erster Ringkanal 20a und ein zweiter Ringkanal 20b vorgesehen. Der erste Ringkanal 20a ist dazu ausgelegt, zumindest zwei funktional zusammengehörende Arbeitskammern A1, B1 fluidisch zu verbinden. Werden die Arbeitskammern A1, B1 mit einem Druckfluid beaufschlagt, schwenkt der Motor in eine Richtung. Die anderen Arbeitskammern A2, B2 bleiben währenddessen drucklos. Durch den zweiten Ringkanal 20b können entsprechend die anderen funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A2, B2 mit einem Druckfuid beaufschlagt werden, während die Arbeitskammern A1, B1 drucklos bleiben, so dass der Motor in die entgegengesetzte Richtung schwenkt.
Neben der sehr einfachen Fertigbarkeit des Ringkanals 20, hat dieser zudem den Vorteil, dass der Wellenkörper 6 als Hohlwelle ausgebildet werden kann, wie ebenfalls 8 und 9 zu entnehmen ist. Dadurch ergeben sich signifikante Kosten- und Gewichtsersparnisse.
10 zeigt eine weitere Ausgestaltung bei der der Vorsprung 4 aus modularen Einzelelementen 26 ausgebildet ist. Um eine Druckfläche für das Druckfluid zu schaffen, ist in dieser Ausgestaltungsform das Dichtungselement vorzugsweise formstabil ausgebildet, was beispielsweise über eine metallische Beilage 28 erreicht werden kann. In dem Ausführungsbeispiel der 10 wird das Dichtungselement (nicht gezeigt) zwischen zwei metallischen Beilagen 28 angeordnet, wodurch eine fluiddichte Abdichtung der Arbeitskammern geschaffen werden kann. Durch diese Bauweise kann Gewicht und Material eingespart werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schwenkmotorwelle 2 als Wellenkörper 6 mit aufsteckbarem hülsenartigen Bauelement 8 kann vorteilhafterweise eine einfach zu fertigende Schwenkmotorwelle 2 geschaffen werden. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Ausbildung eines Ringkanals 20 zur Druckfluidverteilung in die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern A1, B1, C1; A2, B2, C2, was insbesondere einer Strukturschwächung der Schwenkmotorwelle 2 entgegenwirkt.
Bezugszeichenliste

2: Schwenkmotorwelle
4: Vorsprung
4a, 4b, 4c, 4d: Vorsprungselemente
6: Wellenkörper
8: hülsenartiges Bauelement
10: Nut
12: Öffnung
14: Abschlusselement
16: Durchgangsbohrung
18: Durchbrechung
18a, 18b: Durchbrechung
20: Ringkanal
20a, 20b: Ringkanal
22: Wandung des Wellenkörpers
24: Axialkanal
26: modulares Einzelelement
28: metallische Beilage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4337815 C1 [0002]
EP 1840388 A2 [0003]

Claims

Schwenkmotorwelle (2), insbesondere für einen Schwenkmotor eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkmotorwelle (2) als vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmiger Wellenkörper (6) mit zumindest einem den Wellenkörper (6) zumindest teilweise umschließenden hülsenartigen Bauelement (8) ausgebildet ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Bauelement (8) auf den Wellenkörper (6) aufsteckbar ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Bauelement (8) mindestens eine Durchbrechung (18) aufweist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wellenkörper (6) und/oder an dem hülsenartigen Bauelement (8) mindestens ein Ringkanal (20) ausgebildet ist, der sich vorzugsweise in einer Umfangsrichtung zwischen dem Wellenkörper (6) und dem hülsenartigen Bauelement (8) erstreckt.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (20) mit der mindestens einen Durchbrechung (18) in Verbindung steht, wobei vorzugsweise mindestens eine erste und eine zweite Durchbrechung (18a; 18b) vorgesehen ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Bauelement (8) mindestens einen sich in radialer Richtung in den Innenraum des Schwenkmotors erstreckenden Vorsprung (4) aufweist.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 3 oder 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Durchbrechungen (18) über die Anzahl der Vorsprünge (4) definiert ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorsprung (4) aus einem ersten und einem zweiten Vorsprungselement (4a, 4b; 4c, 4d) ausgebildet ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Vorsprungselemente (4a; 4b; 4c; 4d) aus zumindest zwei modularen Einzelelementen (26) ausgebildet ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (4) und/oder zumindest zwei entsprechend beabstandete Vorsprungselemente (4a, 4b; 4c, 4d) eine im Wesentlichen axial verlaufende Nut (10) zur Aufnahme eines Dichtungselements aufweisen.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) dazu ausgelegt ist, ein formstabiles Dichtungselement aufzunehmen, wobei vorzugsweise das Dichtungselement eine metallische Beilage (28) aufweist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Bauelement (8) und mindestens ein Vorsprung (4) und/oder mindestens eines der Vorsprungselemente (4a; 4b; 4c; 4d) einstückig ausgebildet sind.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorsprung (4) und/oder mindestens eines der Vorsprungselemente (4a; 4b; 4c; 4d) über eine formschlüssige, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem hülsenartigen Bauelement (8) verbindbar sind.
Schwenkmotorwelle (2) nach Anspruch 3 und einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (18) in mindestens einem Vorsprung (4) und/oder mindestens einem der Vorsprungselemente (4a; 4b; 4c; 4d) ausgebildet ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkmotorwelle endseitig des hülsenartigen Bauelements (8) mindestens ein Abschlusselement (14) aufweist, das insbesondere fluiddicht ausgebildet ist.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkörper (6) als massive Welle ausgebildet ist, die vorzugsweise mindestens eine Durchgangsbohrung (16) aufweist, wobei die Durchgangsbohrung (16) vorzugsweise mit der mindestens einen Durchbrechung (18) in Verbindung steht.
Schwenkmotorwelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkörper (6) als Hohlwelle ausgebildet ist.
Schwenkmotor, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem vorzugsweise zylindrischen Außenteil und einem vorzugsweise zylindrischen Innenteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil als Schwenkmotorwelle (2) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Schwenkmotor nach Anspruch 18, wobei am Innenteil mindestens zwei Vorsprünge (4) ausgebildet sind, die einen zwischen dem Außenteil und dem Innenteil ausgebildeten Innenraum in zumindest einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilen, und wobei am Außenteil ebenfalls Vorsprünge ausgebildet sind, die sich radial in Richtung Innenteil des Schwenkmotors erstrecken und die mindestens zwei Arbeitsräume in mindestens zwei funktional zusammengehörende Arbeitskammern unterteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die funktional zusammengehörenden Arbeitskammern über einen ersten und einen zweiten Ringkanal fluidisch verbunden sind.