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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb, einen hydraulischen Motor, beispielsweise zum Antreiben von Hilfsaggregaten, sowie eine integrierte Pumpe mit dem hydraulischen Antrieb, wie z.B. eine Ölpumpe oder eine Vakuumpumpe vom Flügelzellentyp.
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Der Begriff Antrieb wird in dieser Offenbarung als motorisch funktionale Baugruppe verstanden, die in einem universell einsetzbaren Motor oder direkt in einer anzutreibenden Vorrichtung, wie einer Pumpe integriert werden kann, und sich in einer integrierten Bauform ein Gehäuse und einen Rotor mit der Pumpe teilt.
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Aus dem Stand der Technik sind wenige hydraulische Antriebe oder hydraulisch angetriebene Pumpen bekannt, die eine integrierte Bauform aufweisen, und die auf eine niedrige hydraulische Leistungsklasse, wie z.B. bis zu einer Leistung von 1,5 kW ausgelegt sind. Diese Leistungsklasse eignet sich beispielsweise zum Antreiben von Pumpen für Anwendungen einer Schmierölversorgung oder einer Unterdruckversorgung in einem Fahrzeug.
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Die
US 7,814,999 B2 beschreibt ein hydraulisches Traktionssystem für Fahrzeuge mit einem hydraulischen Drehschiebermotor für jedes Rad. Der Motor besteht aus einem innenliegenden Rotor und einem außenliegenden Stator. Der Rotor hat einen zentralen Zulauf und sechs radiale Eintrittskanäle sowie sechs Sperrschieber in radialen Gleittaschen, die durch separate Kanäle einlassseitig beaufschlagt sind. Der Stator hat einen Nockenring mit drei Erhebungen, die feststehende Arbeitskammern zum rotierenden Umfang des innenliegenden Rotors bilden. Die Anzahl der Drehschieber ist höher als diejenige der Nockenerhebungen. Die Austrittskanäle verlaufen statorseitig und münden in einem Endabschnitt der Arbeitskammern in der Nockenkontur.
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Die Vorrichtung aus dem Stand der Technik ist nicht als effizienter Antrieb für ein Hilfsaggregat, wie eine Pumpe ausgelegt und ist nicht als miniaturisierte Bauform für eine Fertigung in hohen Stückzahlen in gewünschter Weise geeignet.
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Die
GB 348 920 A beschreibt eine hydraulisch angetriebene Rotationskolbenpumpe, wobei die radial außen angebrachte Strömungspumpe als Antrieb der radial innen angebrachten Verdrängermaschine, die als Sperrflügelmotor mit feststehender Statornabe ausgebildet ist.
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Die
DE 203 05 937 U1 beschreibt einen hydraulischen Antrieb mit zwei Umlaufverdrängerpumpen. Die
JP S63-80085 A offenbart eine innenliegende Umlaufverdrängerpumpe mit einer radial außen angeordneten Flügelzellenmaschine. Die
DE 102 47 518 A1 schließlich beschreibt eine Flügelzellenmaschine, die zur fluidischen Beaufschlagung einer radial weiter außen liegenden, weiteren Flügelzellenmaschine.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen alternativen hydraulischen Antrieb zu schaffen, der eine geringe Anzahl an Bauteilen aufweist und sich zur Integration in eine Pumpe eignet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen dementsprechenden hydraulischen Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine hydraulisch angetriebene integrierte Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb zeichnet sich aus durch: einen innenliegenden zylindrischen Stator mit Gleitschlitztaschen, die in einer Außenumfangsfläche radial einwärts gerichtet ausgebildet sind, und die nach außen beaufschlagte Sperrflügel aufnehmen, die zur Außenumfangsfläche gleitfähig versenkbar sind; einen außenliegenden Nockenrotor mit einer Innenkontur, die zwischen Gleitabschnitten, welche die Außenumfangsfläche gleitfähig umschließen, Nockenkammern bildet, die sich von der Außenumfangsfläche radial erheben; stirnseitige Kammerwände, die eine axiale Abmessung des Nockenrotors zum Stator radial eingrenzen; Eintrittskanäle, die in einer Umlaufrichtung des Nockenrotors jeweils hinter einem Sperrflügel in einen radialen Umlaufbereich der Nockenkammern geöffnet sind, und mit einem Zulaufkanal für einen Hydraulikzulauf verbunden sind; und Austrittskanäle, die in einer Umlaufrichtung des Nockenrotors jeweils vor einem Sperrflügel in den radialen Umlaufbereich der Nockenkammern geöffnet sind, und mit einem Rücklaufkanal für einen Hydraulikrücklauf verbunden sind. Der Stator weist Gewindeabschnitte auf und die Kammerwände werden mittels Gewindemuttern gegen einen Stufenabschnitt zu der Außenumfangsfläche angezogen.
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Die Erfindung schlägt erstmals einen zur Miniaturform geeigneten hydraulischen Antrieb mit innenliegendem Stator und Sperrflügeln, außenliegendem Nockenrotor und einem einfachem Aufbau vor.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb stellt eine hohe Leistungsdichte für eine untere hydraulische Leistungsklasse bereit und ermöglicht eine Realisierung äußerst kleiner Abmessungen. Dieser Vorteil wird im Vergleich zu den konkurrierenden Antriebstypen in dieser Klasse, wie einem Gerotortyp oder einem Flügelzellentyp ersichtlich, die eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Arbeitskammern in einer Rotorverzahnung oder zwischen Drehflügeln aufweisen.
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Zudem erfordert der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb keine eigene Welle und Wellenlagerung zur Lagerung eines Antriebsrotors. Somit umfasst der Aufbau des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs wenige Bauteile und verschafft in einer Serienfertigung geringere Fertigungskosten und Montagekosten.
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Durch eine nach außen offene bzw. frei gestaltbare Bauform ermöglicht der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb konstruktive Vorteile zur Integration in eine anzutreibende Vorrichtung, wie eine Pumpe. Dabei kann alternativ zu einer üblichen axialen Koppelung durch eine Welle zwischen Antrieb und Vorrichtung, vorzugsweise eine konzentrische Integration in einer umgebenden Vorrichtungen erfolgen, bei der sich die Antriebseinheit einen radial inneren Teil eines Rotors mit einem radial äußeren Teil eines Rotors einer bestehenden Baugruppe teilt.
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Bemerkenswerter Weise kann der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb durch lediglich zwei Gewindemuttern vollständig ausgerichtet und fixiert werden. Im montierten Zustand ist ohne weiteren Justierungsbedarf ein axiales Spiel des Nockenrotors mit Spaltdichtungen zwischen den Kammerwänden anhand der axialen Abmessung der Außenumfangsfläche voreingestellt. Dadurch werden der Montageaufwand bzw. die Fertigungskosten verringert.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Motor zeichnet sich dadurch aus, dass er neben dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb ein Motorgehäuse aufweist, in dem der Stator des hydraulischen Antriebs mit den Kammerwänden aufgenommen oder integriert ist, und in dem wenigstens ein Wellenlager axial zu dem Stators angeordnet ist; sowie eine Motorwelle, die über eine Koppelung, die eine Kammerwand radial übergreift oder axial durchgreift, von dem Nockenrotor des hydraulischen Antriebs angetrieben wird.
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Eine Ausführung des hydraulischen Antriebs als hydraulischer Motor stellt eine universell einsetzbare kompakte Einheit mit einer Motorwelle bereit, die an einen Hydraulikkreislauf angeschlossen werden kann.
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Die erfindungsgemäße integrierte Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie neben dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb eine Pumpenbaugruppe mit einem Pumpengehäuse, wenigstens einer Pumpenkammer, die einen Pumpenrotor umgibt, sowie einem Pumpeneinlass und einem Pumpenauslass, die mit der Pumpenkammer verbunden sind; aufweist, wobei die Antriebsbaugruppe innenliegend und die Pumpenbaugruppe außenliegend konzentrisch zueinander angeordnet sind; und der Pumpenrotor mit dem Nockenrotor der Antriebsbaugruppe radial gekoppelt oder integral ausgebildet sind.
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Eine konzentrische Integration des hydraulischen Antriebs in einer umgebenden Pumpenbaugruppe ermöglicht einen Pumpenaufbau mit äußert kurzer axialer Abmessung bei unwesentlichem Einfluss auf eine radiale Abmessung desselben, und stellt gleichzeitig eine hohe Leistungsdichte für die angetriebenen Pumpe bereit.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des hydraulischen Antriebs, die eine Vereinfachung, Optimierung oder Miniaturisierung des hydraulischen Antriebs begünstigen, sind Gegenstand der nachfolgenden abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Eintrittskanäle jeweils hinter einem Sperrflügel in die Außenumfangsfläche des Stators münden.
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Hierdurch wird eine Alternative zu einer stirnseitigen Kanalführung ohne Beeinträchtigung der Gesamtabmessungen geschaffen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Zulaufkanal zentral durch den zylindrischen Stator verlaufen, und sich die Eintrittskanäle können sich radial verteilt zu der Außenumfangsfläche des Stators erstrecken.
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Dadurch wird eine einfache Verzweigung der Kanalführung vom Hydraulikzulauf bis zum Eintritt in die Nockenkammern geschaffen, ohne die Gesamtabmessungen zu beeinträchtigen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können sich Mündungsabschnitte der Eintrittskanäle jeweils mit einer Gleitschlitztasche überschneiden und hinter dem zugeordneten Sperrflügel in die Außenumfangsfläche des Stators münden.
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Durch die Überschneidung zwischen Eintrittskanal und Gleitschlitztasche wird die hydrostatische Beaufschlagung der Sperrflügel außerdem ohne eine separate Druckkanalführung unter die Sperrflügel, wie im Stand der Technik üblich, geschaffen. Ferner stellt die hydrostatische Beaufschlagung der Sperrflügel eine funktional vorteilhafte und bauteilsparende Alternative zu einer elastisch vorgespannten Beaufschlagung der Sperrflügel mittels Federn oder dergleichen dar, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Austrittskanäle stirnseitig in wenigstens eine Kammerwand münden und über einen Sammelkanal mit dem Rücklaufkanal verbunden sein.
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Hierdurch wird eine Alternative zu einer statorseitigen Kanalführung geschaffen, die eine weitere Funktion bezüglich einer Pumpenbaugruppe ermöglicht, wie später beschrieben wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Stator drei Gleitschlitztaschen mit Sperrschiebern umfassen, und der Nockenrotor vier Nockenkammern aufweisen.
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Dieses Verhältnis stellt eine Optimierung im Hinblick auf die Erzielung einer Miniaturisierung des hydraulischen Antriebs sowie die Herstellungskosten dar.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Kammerwände an den Stirnflächen, die dem Gerotor zugewandt sind, eine mit regelmäßigem Muster oder unregelmäßig eingebrachte Oberflächenstruktur mit einer Tiefe von vorzugsweise 1 bis 2 µm aufweisen.
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Durch das Einbringen einer Mikrostruktur in die Oberfläche der Kammerwände mittels elektro-chemischer Behandlung oder Lasereinstrahlung, werden die tribometrischen Eigenschaften und somit die Effizienz verbessert. Die Mikrostrukturierung bewirkt eine verbesserte Anlagerung der langkettigen Ölmoleküle an der Materialoberfläche und sorgt für eine bessere Anhaftung eines verbleibenden Schmierfilms zwischen den Gleitflächen unter Druckspitzen, wie sie beispielsweise verstärkt unter einwirkenden Querkräften auf das Gerotorinnenelement partiell entstehen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die integrierte Pumpe eine Flügelzellenpumpe sein, wobei das Pumpengehäuse durch die Kammerwände axial abgeschlossen ist; die wenigstens eine Pumpenkammer kann sich zwischen Abschnitten einer Innenkontur des Pumpengehäuses, welche eine Außenumfangsfläche des Pumpenrotors annähernd umschließen, von der Außenumfangsfläche radial erheben; der Pumpenrotor kann Gleitschlitztaschen aufweisen, die in der Außenumfangsfläche radial einwärts gerichtet ausgebildet sind, und die nach außen beaufschlagte Drehflügel aufnehmen, die zur Außenumfangsfläche gleitfähig versenkbar sind; und der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass können durch wenigstens eine Kammerwand in getrennten Drehwinkelbereichen in die wenigstens eine Pumpenkammer münden.
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Eine Flügelzellenpumpe ist weitverbreitet als Ölpumpe oder Vakuumpumpe, auf deren Anwendung der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb bevorzugt abzielt. Die vorteilhafte integrierte Ausgestaltung einer Flügelzellenpumpe ist als handelsfähige Einheit mithin schutzbedürftig.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können bei der Flügelzellenpumpe radial innere Endabschnitte der Gleitschlitztaschen zu den axialen Enden des Pumpenrotors geöffnet sein; die Austrittskanäle in wenigstens einer Kammerwand über einen ringförmigen Sammelkanal verbunden sein, der zu einem radialen Umlaufbereich der radial innere Endabschnitte der Gleitschlitztaschen des Pumpenrotors stirnseitig geöffnet ist; und in einer Verbindung zwischen dem Sammelkanal und dem Rücklaufkanal oder im Rücklaufkanal ein Druckventil angeordnet sein.
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Durch diese Ausgestaltung sind der hydraulische Antrieb und die Pumpenbaugruppe nicht nur baulich, sondern auch funktionell integriert ausgestaltet, da ein hydrostatischer Druck aus den Austrittskanälen des hydraulischen Antriebs zugleich für die hydrostatische Beaufschlagung der Drehflügel des Pumpenrotors zur gleitenden Abdichtung der Flügelzellen in der Pumpenkammer genutzt wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Innenkontur des Pumpengehäuses zwei Pumpenkammern ausbilden, die sich diametral gegenüberliegend von der Außenumfangsfläche des Pumpenrotors radial erheben.
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Die diametrale Anordnung der Pumpenkammern entspricht einer ausgeglichenen Flügelzellenpumpe, bei der sich Radialkräfte auf den Nockenrotor aufheben, wodurch Leistungsverluste sowie ein Verschleiß der abdichtenden Gleitabschnitte der Nockenkontur, die zugleich die Rotorlagerung bereitstellen, minimiert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. In diesen zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung der Komponenten einer integrierten Flügelzellenpumpe mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb;
- 2 eine Querschnittansicht durch die integrierten Flügelzellenpumpe mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb;
- 3 eine Längsschnittansicht durch die integrierten Flügelzellenpumpe mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb;
- 4 eine Draufsicht auf eine innenliegende Seite einer Kammerwand mit stirnseitig geöffneten Austrittskanälen und einem Sammelkanal; und
- 5 eine perspektivische Ansicht auf die zusammengesetzte integrierte Flügelzellenpumpe.
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Nachstehend wird die Erfindung zunächst mit Fokus auf den hydraulischen Antrieb als funktionale Baugruppe in Bezug auf die Figuren beschrieben.
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In den 1 und 2, denen die einzelnen Komponenten in freigestellter und in zusammengefügter Darstellung zu entnehmen sind, umfasst der hydraulische Antrieb einen zylindrischen Zapfen als Stator 1 und einen Nockenrotor 2, der auf der Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 drehbar aufgenommen ist. Der Nockenrotor 2 weist eine innenliegende Nockenkontur mit vier Nockenkammern 10 auf, die sich in Form von Kurven zu der Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 radial nach außen erheben und bei einer Drehbewegung des Nockenrotors 2 umlaufende Hohlräume zwischen dem Stator 1 und dem Nockenrotor 2 bilden. Zwischen den Nockenkammern 10 bildet die Nockenkontur Gleitabschnitt 21 in der Form von Kreisbogensegmenten aus, die einem Radius der Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 folgen und eine Gleitflächenpaarung zu derselben bilden. Die Gleitabschnitte 21 bilden eine Gleitlagerung für die Drehbewegung des Nockenrotors 2 zu dem Stator 1 und zugleich eine Spaltdichtung zur Abdichtung eines hydraulischen Mediums in den Nockenkammern 10.
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Die axialen Enden eines Rotationsbereichs des Nockenrotors 2 sind durch Kammerwände 11a und 11b eingegrenzt, deren Abstand der axialen Abmessung der Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 und im Wesentlichen auch derjenigen des Nockenrotors 2 entspricht. Die zwei Kammerwände 11a und 11b werden mittels zwei Gewindemuttern und Gewindeabschnitten an den Enden des Zapfenkörpers des Stators 1 gegen zwei zur Außenumfangsfläche 12 stirnseitige Stufenabschnitte, die in Form von Wellenabsätzen mit Freistich in den Stator 1 eingearbeitet sind, angezogen. Die axiale Abmessung der Außenumfangsfläche 12 bestimmt dabei ein axiales Spiel des Nockenrotors 2 zwischen den Kammerwänden 11a und 11b, das auf ein Maß voreingestellt ist, das im Betrieb eine Spaltdichtung zwischen den stirnseitigen Gleitflächenabschnitten derselben bewirkt.
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In dem Zapfenkörper des Stators 1 sind ferner drei radial ausgerichtete Gleitschlitztaschen 13 ausgebildet, welche in die Außenumfangsfläche 12 münden und in einem radial inneren Endabschnitt in dem Stator 1 enden. In jeder der drei Gleitschlitztaschen 13 ist ein Sperrflügel 3 eingesetzt. Die axiale Abmessung der Sperrflügel 3 entspricht im Wesentlichen derjenigen der Gleitschlitztaschen 13 bzw. des Stators 1 und des Nockenrotors 2. Die radiale Abmessung der Sperrflügels 3 beträgt höchstens diejenigen der Gleitschlitztaschen 13, so dass die Sperrflügel 3 in Bezug zu der Außenumfangsfläche 12 vollständig in den Gleitschlitztaschen 13 versenkbar sind.
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Die Abmessung der Sperrflügel 3 in Umfangsrichtung des Stators 1 entspricht im Wesentlichen derjenigen der Gleitschlitztaschen 13, so dass die Sperrflügel 3 gleitfähig und zugleich abdichtend in radialer Richtung verschieblich gelagert sind.
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Ferner ist in dem Zapfenkörper des Stators 1 eine in 3 gezeigte zentrale Sackbohrung eingebracht, die einen Zulaufkanal 5 bildet, der beim Anschluss des hydraulischen Antriebs an einen Hydraulikreislauf mit dem Hydraulikzulauf verbunden wird. In einem axial mittleren Bereich des Nockenrotors 2 sind in dem Zapfenkörper des Stators 1 radial über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen eingebracht. Diese Bohrungen bilden die drei Eintrittskanäle 15, die den Zulaufkanal 5 mit der Außenumfangsfläche 12 verbinden und den Eintritt des hydraulischen Mediums von dem Hydraulikzulauf in die umlaufenden Nockenkammern 10 ermöglichen.
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Die drei Eintrittskanäle 15 münden dabei jeweils in Umfangsrichtung auf einer gleichen Seite von einem Sperrflügel 3 in die Außenumfangsfläche 12 und liegen dabei mit der zugeordneten Gleitschlitztasche 13 in Überschneidung, so dass der gleitfähige Sperrflügel 3 einen Teil des Strömungsquerschnitts des entsprechenden Eintrittskanals 15 durchquert. Diese Anordnung hat zur Folge, dass das hydraulische Medium, das durch den Zulaufkanal 5 durch die Eintrittskanäle 15 in die Nockenkammern 10 strömt, zugleich einen den Strömungsquerschnitt begrenzenden Abschnitt an einer Unterseite des Sperrflügels 3 erfasst und den Sperrflügel 3 aus der Gleitschlitztasche 13 heraus gegen die Nockenkontur des Nockenrotors 2 drängt. Somit wird eine hydrostatische Beaufschlagung der Sperrflügel 3 erzeugt, die bei Inbetriebnahme des hydraulischen Antriebs bzw. bei einem Druckaufbau des Hydraulikzulaufs zeitgleich eine Abdichtung eines zuerst befüllten Abschnitts einer Nockenkammer 10 sichergestellt, wodurch eine erforderliche Startbedingung erfüllt ist.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind in der Kammerwand 11a stirnseitig geöffnete Austrittskanäle 16 in Form von Nuten auf der jeweils anderen Umfangsseite von den Sperrflügeln 3, die den Eintrittskanälen 15 gegenüberliegt, mit einer Erstreckung parallel verlaufend zu den Sperrflügeln 3 ausgebildet. In einer Umlaufrichtung des Nockenrotors 2, die in der 2 angezeigt ist, münden somit die nutförmigen Austrittskanäle 16 aus der Kammerwand 11a stirnseitig vor den Sperrflügeln 3 in einen radialen Bereich, in dem die Nockenkammern 10 umlaufend vorbeistreichen, und die Eintrittskanäle 15 münden aus dem Stator 1 hinter den Sperrflügeln 3 in die umlaufenden Nockenkammern 10. Die Austrittskanäle 16 sind durch einen ringförmigen Sammelkanal 60 mit einem Rücklaufkanal 6 verbunden, der in 3 gezeigt ist.
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Wenn ein Hydraulikmedium aus dem Zulaufkanal 5 durch die Eintrittskanäle 15, in einer beliebigen Ruhestellung des Nockenrotors 2, in eine Nockenkammer 10 gelangt, deren Zugang nicht durch einen Gleitabschnitt 21 verdeckt ist, wirkt der befüllte Abschnitt der Nockenkammer 10 als ein Verdrängungsvorschub leistender Kammerabschnitt 31, und der Nockenrotor 2 wird in eine Drehbewegung versetzt.
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In zeitlicher Abhängigkeit eines Drehwinkels des Nockenrotors 2 werden die Verdrängungsvorschub leistenden Kammerabschnitte 31 zeitweise zwischen einem Gleitabschnitt 21 der Nockenkontur und einer Rückseite eines Sperrflügels 3 gebildet. Während einer Befüllung durch den zugeordneten Eintrittskanal 15, bewirkt der Verdrängungsvorschub leistende Kammerabschnitt 31 einer Nockenkammer 10, anhand des zunehmenden Volumens unter dem hydrostatischen Betriebsdruck des Hydraulikzulaufs, zwischen einer Gleitabdichtung des entsprechenden Gleitabschnitts 21 zur Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 und einer Gleitabdichtung des entsprechenden Sperrflügels 3 zur Nockenkontur, eine Antriebskraft auf den Nockenrotor 2 in der angezeigten Umlaufrichtung. Wenn der in Umlaufrichtung nachlaufende Gleitabschnitt 21 nach einem Versenken des betreffenden Sperrflügels 3 die dahinter wirksame Eintrittsöffnung 15 passiert und abdeckt, ist die Nockenkammer 10 mit dem maximalen Volumen befüllt und die Wirkung eines Verdrängungsvorschub leistenden Kammerabschnitts 31 in der Nockenkammer 10 wird beendet.
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Die maximal befüllte Nockenkammer 10 wird im Umlauf anschließend zu einem Verdrängungsausschub leistenden Kammerabschnitt 32, sobald der in Umlaufrichtung voranlaufende Gleitabschnitt 21 den nächsten Sperrflügel 3 passiert und eine Verbindung zu dem davor liegenden Austrittskanal 16 wirksam wird. Unter der fortschreitenden Umlaufbewegung des Nockenrotors 2 wird die Befüllung des Verdrängungsausschub leistenden Kammerabschnitts 32 durch das abnehmende Volumen zwischen dem nachlaufenden Gleitabschnitt 21 und dem passierten Sperrflügel 3, der aus der Gleitschlitztasche 13 auftaucht, aus dem zugeordneten Austrittskanal 16 ausgeschoben.
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Zeitgleich beginnt in einem Abschnitt der gleichen Nockenkammer 10, der soeben den Sperrflügel 3 passiert hat, erneut mit einer Befüllung hinter dem Sperrflügel 3 unter dem zulaufseitigen Druck, sodass sich ein Verhältnis der Kammerabschnitte 31 und 32 vor und hinter dem Sperrflügel 3 in der Nockenkammer 10 fortlaufend verschiebt und ein Zyklus der Wirkungsweisen derselben von vorne beginnt.
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Da die Nockenkammern 10 eine kurvenförmige Erhebung in der Nockenkontur aufweisen, die abschnittsweise konzentrisch zu der Außenumfangsfläche 12 des Stators 1 verläuft, ist ein Querschnitt der Nockenkammer 10 in Umlaufrichtung über einen großen Erstreckungsbereich konstant. Infolgedessen ist auch ein drehwinkelabhängiger Volumenverlauf des Befüllungsvorgangs durch einen Eintrittskanal 15 relativ konstant. Somit wird eine Pulsation des Antriebsdrehmoments am Nockenrotor 2 verringert, d.h. eine konstantere Rate des antriebswirksamen Hydraulikstroms durch die Eintrittskanäle 15 bewirkt einen weitgehend ausgeglichenen drehwinkelabhängigen Drehmomentverlauf.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb kann auch in einer nicht dargestellten Ausführungsform als universell einsetzbarer hydraulischer Motor betrieben werden. In dieser Form ist axial benachbart zu dem Stator 1 eine Wellenlagerung an einer Kammerwand 11 befestigt oder in einem Motorgehäuse aufgenommen und eine Motorwelle ist in einer Art mit dem Nockenrotor 2 gekoppelt, dass diese durch eine Drehmomentmitnahme angetrieben wird. Eine solche Koppelung kann ein Axialspiel aufweisen, um eine Übertragung von Querkräften wischen der Motorwelle und dem gleitend gelagert und abgedichteten Nockenrotor 2 zu vermeiden. Hierzu kann ein Eingriff zu dem Nockenrotor 2 beispielsweise in einem radial äußeren Abschnitt desselben erfolgen, wobei eine Kammerwand 11 je nach Ausgestaltung axial durchgriffen oder um diese herum übergriffen wird.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform einer integrierten Pumpe mit dem hydraulischen Antrieb beschrieben.
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Die hydraulisch betriebene Flügelzellenpumpe, die in den Figuren als beispielgebende Ausführungsform zur Integration des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs in einem Hilfsaggregat dargestellt ist, besteht im Wesentlichen aus einer radial innenliegenden Antriebsbaugruppe und einer radial außenliegenden Pumpenbaugruppe. Die Antriebsbaugruppe der Pumpe entspricht dabei dem zuvor beschriebenen hydraulischen Antrieb.
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Die Kammerwände 11a und 11b bilden radial nach außen ebenfalls eine Begrenzung von zwei Pumpenkammern 20 die in einem Konturring des Pumpengehäuses 22 zu dem Pumpenrotor 2 durch radiale Erhebungen gebildet werden. Ferner bilden die Kammerwände 11a und 11b Einlässe 17 und Auslässe 18 in unterschiedlichen Drehwinkelbereichen zu den Pumpenkammern 20, die im Sinne einer ausgeglichenen Flügelzellenpumpe diametral zu dem Pumpenrotor 2 angeordnet sind.
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Bemerkenswert bei dieser integrierten Bauform ist, dass der Nockenrotor 2 und der Pumpenrotor 2 einteilig integral ausgebildet sind. Somit weist der gemeinsame Rotor 2 innen die antriebsseitige Nockenkontur und außen pumpenseitige Gleitschlitztaschen 23 für Drehflügel 30 auf. Ferner wird eine hydrostatische Beaufschlagung der Drehflügel 30 durch die Gleitschlitztaschen 23 aus dem austrittsseitigen Druck des Antriebs bereitgestellt, wodurch eine weitere funktionale Verknüpfung beider Baugruppen erzielt wird. Hierzu ist der ringförmige Sammelkanal 60 in einem radialen Umlaufbereich der axialen Enden der radial inneren Gleitschlitztaschen 23, in Form einer Nut stirnseitig geöffnet, um den Gleitschlitztaschen 23 während der Umlaufbewegung einen Druck zuzuführen, der vor einem Druckventil 7 bzw. Rückschlagventil in dem Rücklaufkanal 6 aufrechterhalten wird.
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Die übrige Funktion der Flügelzellenpumpe, die um den hydraulischen Antrieb aufgebaut ist, entspricht einer herkömmlich bekannten Arbeitsweise.
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In alternativen, nicht dargestellten Ausführungen, können die Eintrittskanäle 15 und Austrittskanäle 16 des hydraulischen Antriebs ebenso durch geänderte Kanalführung in umgekehrter Weise bzw. beide Gruppen ausschließlich stirnseitig durch die Kammerwände 11 und/oder zentral aus dem Stator 1 in die umlaufenden Nockenkammern 10 münden, so lange sie jeweils durch einen Sperrflügel in Umfangsrichtung getrennt angeordnet sind.
