DE1703380C3 - Rotationskolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, bestehend aus einer zur Statorgehäusebohrung zentrisch gelagerten, mit der Antriebswelle gekoppelten Rotorscheibe, die an ihrem Umfang Zähne aufweist, und einer zwischen Rotorscheibe und Statorgehäusebohrung angeordneten, mit Innenzähnen versehenen Ringscheibe, die gegenüber der Rotorzähnezahl eine um eins größere Anzahl von Innenzähnen aufweist, mit den Zähnen der Rotorscheibe volumenmäßig veränderbare Arbeitsräume bildet, mit ihrem Außenumfang an der Wandung der Statorgehäusebohrung zwangsgeführt abrollbar angeordnet ist und mit Steuerscheiben verbunden ist, die die am Umfang angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnungen freigeben bzw. abdecken.

Ein derartiger Rotationskolbenmotor ist aus der DL-PS 54 201 bekannt, bei dem insgesamt acht scheiben- bzw. ringförmige Elemente axial übereinander gestapelt sind, von denen einige stationäre Gehäuseteile und die anderen umlaufende bzw. sich abwälzende Teile bilden.

Eine Reduktion dieser Elementenanzahl ist nicht ohne S weiteres möglich, da dann der Motor funktionsunfähig wird.

Ein einschlägiger Rotationskolbenmotor ist auch nach der US-PS 32 15 043 bekannt, für den das Gleiche gilt, da auch hierbei eine Vielzahl von funktionsnotwendigen Teilen erforderlich ist, die sich insbesondere dadurch ergeben, daß das Abwälzen der Gegenscheibe zur eigentlichen, auf der Antriebswelle sitzenden außenverzahnten Abtriebsscheibe von oben her in den ganzen Abwälzvorgang eingeleitet wird.

is Ferner ist noch ein Rotationskolbenmotor von insofern anderer Bauart nach der US-PS 25 47 392 bekannt, als hierbei um eine, auf einer Welle sitzenden außenverzahnten Scheibe ein innenverzahnter Ring in einem zylindrischen Gehäuse, gewissermaßen auf der verzahnten Scheibe hängend, exzentrisch zur außenverzahnten Scheibe rotiert, wobei die Beaufschlagung des sich bildenden Druckraumes beidseitig immer nur in einem bestimmten Bereich erfolgt und die Betriebsmittelabfuhr auf der anderen Seite. Dem Prinzip nach

2s handelt es sich hierbei gewissermaßen um eine »Mühlradbeaufschlagung« immer nur in einem bestimmten Bereich und nicht rundum wie beim Gegenstand der US-PS 32 15 043, wobei die Überströmmündungen eine relativ schwierige Kontur haben müssen.

Beim Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskolbenmotor der vorausgesetzten Gattung zu schaffen, bei dem weniger Bauteile benötigt werden und die Steuerung der Ein- und

Auslaßöffnungen einfacher ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zwischen den Führungsscheiben angeordnete Ringscheibe zugleich als Steuerscheibe ausgebildet ist und die Innenverzahnungskontur der Ringscheibe die Steuerkante für die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die abgedeckt bzw. geöffnet werden, bildet.

Bei dieser Lösung übernimmt also vorteilhaft die zwischen den Führungsscheiben angeordnete Ringscheibe, die selbst nicht rotiert, sondern sich nur in ihrem Freiraum entsprechend der Drehung der Rotorscheibe verschiebt, rundum die öffnung und Schließung der Ein- und Auslaßöffnungen für das Betriebsmittel. Bei »Ringsumbeaufschlagung« reduziert sich die Anzahl der funktionserforderlichen Teile vorteilhaft auf nur fünf.

Der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor kann

also zu wesentlich geringeren Kosten verwirklicht werden im Vergleich zu bekannten Konstruktionen, die das Gleiche zu leisten vermögen.

In vorteilhafter Weiterbildung kann die Ringscheibe

von einer oder zwei Führungsscheiben begrenzt werden, die die Ein- und Auslaßöffnungen enthalten.

Ferner kann die Führungsscheibe beispielsweise jede der Führungsscheiben auf der druckkammerabgewandten Fläche mit kreisringförmigen Ein- und Auslaßleitungen versehen werden, mit denen die Ein- und Auslaßöffnungen entsprechend kommunisierend verbunden sind.

Weiterhin kann der Rotationskolbenmotor derart ausgebildet werden, daß die in den Führungsscheiben angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen für eine im wesentlichen beidseitig gleiche Druckbeaufschlagung jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnet sind und schließlich derart, daß an der Ringscheibe beidseitig

an den Flanken der Zähne Ausnehmungen vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert S

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Schnitt durch den Rot«.',ionskolbenmotor;

F i g. 2 eine Querschnittsansicht durch den Rotationskolbenmotor längs linie 2-2 gemäß Fig. 1;

F i g. 3 eine Querschnittsansicht längs Linie 3-3 gemäß

g
F i g. 4 eine Querschnittsansicht längs Linie 4-4 gemäß

F i g. 5 einen Schnitt durch den Rotationskolbenmotor in anderer Ausführungsform;

Fig.6 die Ansicht einer Ringscheibe in anderer Ausführungsform und

F i g. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 gemäß F i g. 6.

Der insgesamt mit A bezeichnete Rotationskolbenmotor besteht aus den Gehäuseteilen 10 und 11, aus einem eine Hydraulikkammer bildenden Teil 12 und aus einer Führungsscheibe 13. Das die Hydraulikkammer bildende Teil 12 und die Führungsscheibe 13 sind nebeneinander zwischen den Gehäuseteilen 10 und 11 angeordnet, die mit fluchtenden öffnungen 14,15 für die Anbringung von Verbindungselementen ausgestattet sind, während das die Hydraulikkammer bildende Teil 12 und die Führungsscheibe 13 Ausschnitte 16, 17 aufweisen, die von den in den öffnungen 14, 15 anzuordnenden Verbindungselementen durchgriffen werden.

Das Gehäuseteil 10 ist mit einem Sackloch 19 versehen, das das untere reduzierte Ende 20 einer Welle 21 aufnimmt und ein Lager 22. Das andere Gehäuseteil 11 weist eine zentrische Bohrung 23 auf mit einer breiten Nut 24 zur Aufnahme eines Lagers 25 und einer Dichtung 26, die beide die Welle 21 umfassen. Eine Zahnscheibe 27 sitzt fest auf der Welle 21 und dreht sich mit dieser. Beim Ausführungsbeispiel ist die Zahnscheibe 27 mit sechs Zähnen L 1 - L 6 ausgestattet.

In Rücksicht darauf, daß der Rotationskolbenmotor auch vollständig reversibel antreibbar ist, sind die Ein- und Auslaßöffnungen austauschbar angeordnet. Mit anderen Worten, was als Einlaßöffnung beschrieben ist, kann auch als Austrittsöffnung benutzt werden, falls ein Betrieb des Motors in anderer Richtung gewünscht wird. Lediglich zur Orientierung sind demgemäß die Einlaßöffnungen, durch die das Arbeitsmedium unter Druck zugeführt wird, mit 30 bezeichnet, während die Auslaßöffnungen mit 31 bezeichnet sind. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, ist eine ringförmige Einlaßleitung 3* vorgesehen und eine im Durchmesser kleinere Auslaßleitung 33 im Gehäuseteil 10, die in F i g. 2 gestrichelt angedeutet sind und denen in der Form angepaßte Leitungen in der Führungsscheibe 13 entsprechen (Fig.l). Die öffnungen 34 (Fig.3) in der Führungsscheibe 13 verbinden die Einlaßöffnungen 30 mit der Einlaßleitung 32. Innere öffnungen 35 verbinden die Auslaßöffnungen 31 mit der inneren Auslaßieitung 33.

Gemäß Fig.4 steht ein Anschluß 36 im Gehäuseteil 10 mit einer Druckquelle (nicht dargestellt) und ein Anschluß 37 mit einer Abflußleitung in Verbindung. Der Anschluß 36 steht mit der Einlaßleitung 32 in Verbindung und der Anschluß 37 mit der inneren Auslaßleitung 33. Leitungen 39,40 führen zu öffnungen 41, 42 an Stellen außerhalb der Leitung 32 zur Aufnahme von Druckflüssigkeit, die gegebenenfalls außerhalb der Einlaßleitung 32 auftritt Die verschiedenen Teile des Rotationskolbenmotors sind gegeneinander durch Bolzen 43 gesichert, die auf dem Umfang des ganzen Motors verteilt sind.

Wenn Druckflüssigkeit in die Einlaßleitung 32 eingeführt wird, so wird die Fläche links vom Zahn LI beaufschlagt Dies führt zu einer Drehung der Zahnscheibe 27 im Uhrzeigersinn, während die nach innen verzahnte Ringscheibe 45 im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird. Gleichzeitig wird die linke Fläche des Zahnes L3 gemäß Fig.2 beaufschlagt, was ebenfalls mit einer Drehung der Zahnscheibe 27 im Uhrzeigersinn verbunden ist

Bei dieser Stellung ist der Zahn L 4 zentrisch in Bezug auf die offenen Flächen gegenüberliegender Seiten des zugeordneten nach Innen gerichteten Zahnes der Ringscheibe 45 eingestellt, so daß weder die Einlaßnoch die Auslaßöffnung zu einem wesentlichen Grade mit diesen Flächen gleicher Größe in Verbindung steht (siehe F ig. 2).

Die Fläche auf der Seite des Zahnes L 5 im Uhrzeigersinn steht mit der Auslaßöffnung 31 in Verbindung und ebenso die des Zahnes L 6. Der Zahn L 1 ist zentral in Bezug auf einen Zwischenraum zweier nach innen gerichteter Zähne eingestellt und die gegenüberliegenden Flanken dieses Zahnes verlassen die Auslaßöffnung und kommen in Verbindung mit den Einlaßöffnungen. Gemäß Fig.2, 6 arbeitet die nach innen gezahnte Ringscheibe 45 mit der Zahnscheibe 27 zusammen, um die Flüssigkeit von der Einlaß- zur Auslaßleitung zu führen und bildet somit eine Ventilplatte für die Steuerung der Flüssigkeitsströmung durch die einzelnen Einlaßöffnungen 30 und Auslaßöffnungen 31. Die Ringscheibe 45 ist mit nach innen gerichteter Zähne (F i g. 6) versehen, wobei die Ringscheibe 45 einen Zahn mehr hat als die Zahnscheibe 27. Die auf einer Kreisbahn bewegbare Ringscheibe 45 ist auf ihrem Außenumfang mit gleichförmig verteilten Zähnen 47 versehen, die mit einer entsprechenden Anzahl von Zähnen 49 (F i g. 2) auf der inneren Fläche des Teiles 12 kämmen. Der Abstand zwischen den Zähnen 49 am Teil 12 ist jedoch größer als der Abstand der Zähne 47, und zwar aus folgendem Grund:

Der Zahn 47 der Ringscheibe 45, der sich oben rechts neben der Mittellinie befindet, kommt gerade mit dem Zahn 49 des Teiles 12 in Eingriff. Der Folgezahn 47, im Uhrzeigersinn gesehen, steht bereits mit einem Zahn 49 im Eingriff, während der Folgezahn im Uhrzeigersinn bereits etwas vom nächsten Zahn 49 distanziert ist. Der Zahn 47, der um 90° vom vorerwähnten Zahn steht, befindet sich zentral zwischen einem Paar von Zähnen 49. Demgemäß variiert während der Kreisbewegung der Ringscheibe 45 die relative Stellung der Zähne 47 und 49 zueinander, und es ist notwendig, daß die Zähne 47 nicht im Sinne einer normalen Verzahnung mit den Zähnen 49 kämmen. In Rücksicht jedoch auf die Tatsache, daß ständig ein Eingriff zwischen den Zähnen 47 und 49 besteht und ferner in Rücksicht auf die Tatsache, daß eine gleiche Zähnezahl vorhanden ist, dreht sich die auf einer Kreisbahn bewegliche Ringscheibe 45 nicht um die Achse der Zahnscheibe 27.

Wie aus den F i g. 6,7 hervorgeht, ist die Ringscheibe 45 vorzugsweise mit Ausnehmungen 50 an gegenüberliegenden Flanken jedes Zahnes versehen, die verhindern, daß die Flüssigkeit zwischen der Zahnscheibe 27 und der kreisförmig bewegbaren Ringscheibe 45 an jeder Stelle der Drehung einen Weg findet

In Fig.5 ist eine andere Ausführungsform des

Rotationskolbenmotors dargestellt, die der vorbeschriebenen zwar sehr ähnlich ist, aber den Unterschied hat, daß Ein- und Auslaßöffnungen von jeder Seite an die nach innen verzahnte Ringscheibe 60 herangeführt sind. Der Rotationskolbenmotor 8 gemäß F i g. 5 besteht aus einem Gehäuseteil 51, das mit dem Teil 10 des vorbeschriebenen identisch ist und ein zentrales Sackloch 52 aufweist, in dem ein Lager 55 zur Aufnahme des Wellenendes 53 sitzt Eine Führungsscheibe 56 liegt auf dem Gehäuseteil 51 und entspricht der Führungsscheibe 13 beim Rotationskolbenmotor A. Ein Ring 57, der eine Kammer umschließt, liegt auf der Führungsscheibe 56 und entspricht dem Teil 12 des vorbeschriebenen Rotationskolbenmotors A Eine Zahnscheibe 59 entspricht der Zahnscheibe 27 und ist auf der Welle 54 innerhalb des Ringes 57 befestigt Eine nach innen gezahnte, auf einer Kreisbahn bewegbare Ringscheibe 60 ist mit der Ringscheibe 45 identisch und umfaßt die Zahnscheibe 59, mit der sie zusammenwirkt Bis hierhin sind alle Teile mit den Teilen des Rotationskolbenmotors A identisch. Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 ist nun eine zweite Führungsscheibe 61, die im wesentlichen mit dem Gehäuseteil 51 identisch ist, vorgesehen, aber entgegengesetzt der Führungsscheibe 56 zugeordnet und weist Ein- und Auslaßöffnungen 62, 63 auf, die entsprechenden öffnungen 64, 65 in der Führungsscheibe 56 gegenüberstehen. Wie in der vorbeschriebenen Konstruktion sind die öffnungen 64, 65 mit einer ringförmigen Nut 66 verbunden, die konzentrisch zur Welle 54 angeordnet ist, und die öffnungen 65 stehen mit einer inneren ringförmigen Nut 67 in Verbindung. Auf die gleiche Weise sind die öffnungen 62 mit einer ringförmigen Nut 62 verbunden, während die öffnungen 63 mit einer im Durchmesser kleineren ringförmigen Nut 70 verbunden sind. Bei dieser Anordnung kann unter Druck stehende Flüssigkeit in die Zwischenräume zwischen die Zahnscheibe 59

■ο und die Ringscheibe 60 eintreten, und die Flüssigkeit kann gleichzeitig auf beide Seiten der Zahnscheibe beaufschlagt werden. Mit anderen Worten, der Rotationskolbenmotor 8 nach F i g. 5 unterscheidet sich vom vorbeschriebenen dadurch, daß der Druck auf beide Seiten der Zahnscheibe 59 beaufschlagt werden kann, wodurch die Reibung zwischen den verschiedenen Teilen beträchtlich reduziert wird. Die Nuten 69, 70 befinden sich im oberen Teil 71, durch den sich die Welle 54 erstreckt. Ein Lager 72 hält die Welle 54 im Oberteil

ίο 71.

Der Rotationskolbenmotor hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann die Konstruktion als Ventilsystem für Kraftsteuereinheiten von selbstbeweglichen Fahrzeugen benutzt werden. Der Motor kann zur Anwendung kommen, wo immer eine hydraulische Kraft in ein Drehmoment umgewandelt werden soll oder umgekehrt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmotor bestehend aus einer zur Statorgehäusebohrung zentrisch gelagerten, mit der Antriebswelle gekoppelten Roterscheibe, die an ihrem Umfang Zähne aufweist, und einer zwischen Rotorscheibe und Statorgehäusebohrung angeordneten, mit Innenzähnen versehenen Ringscheibe, die gegenüber der Rotorzähnezahl eine um eine größere Anzahl von Innenzähnen aufweist, mit den Zähnen der Rotorscheibe volumenmäßig veränderbare Arbeitsräume bildet, mit ihrem Außenumfang an der Wandung der Statorgehäusebohrung zwangsgeführt abrollbar angeordnet ist und mit Steuerscheiben verbunden ist, die die am Umfang angeordneten Einlaß- und AuslaBöffnungen freigeben bzw. abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Führtuigsscheiben (13; 56,61) angeordnete Ringscheibe (45; 60) zugleich als Steuerscheibe ausgebildet ist und die Innenverzahnungskontur der Ringscheibe die Steuerkante für die Einlaß- (30; 62,64) und Auslaßöffnungen (31; 63,65), die abgedeckt bzw. geöffnet werden, bildet

2. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (45, 60) von einer oder zwei Führungsscheiben (13, 56, 61) begrenzt wird, die die Ein- (30, 62, 64) und Auslaßöffnungen (31; 63,65) enthalten.

3. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsscheibe (13) bzw. jede der Führungsscheiben (56, 61) auf der druckkammerabgewandten Fläche mit kreisringförmigen Ein- und Auslaßleitungen (32, 33) versehen sind, mit denen die Ein- (30; 62, 64) und Auslaßöffnungen (31; 63,65) entsprechend kommunisierend verbunden sind.

4. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Führungsscheiben (56, 61) angeordneten Ein- (62, 64) und Auslaßöffnungen (63, 65) für eine im wesentlichen beidseitig gleiche Druckbeaufschlagung jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.

5. Rotationskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ringscheibe (45, 60) beidseitig an den Flanken der Zähne (L\ —LS) Ausnehmungen (50) vorgesehen sind.