DE1923580A1

DE1923580A1 - Druckmittelbetaetigter Motor

Info

Publication number: DE1923580A1
Application number: DE19691923580
Authority: DE
Inventors: Charlson Lynn L
Original assignee: GERMANE CORP
Current assignee: GERMANE CORP
Priority date: 1968-12-31
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1970-07-02
Also published as: FR2027399A1; DE6918731U; BR6910395D0; GB1235394A; DK126867B; US3547564A

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN S MÜNCHEN 8 · CJOERZER STRASSE 15

-8. Mai 1969

Germane Corporation 1200 First National Bank Building Minneapolis, Minnesota/V.St.A.,

Druckmittelbetätigter Motor (III)

Die Erfindung betrifft druckmittelbatätigts Motoren und befaßt sich insbesondere mit druckmittelbetätigten Motoren, die einen won der Motorujelle gesonderten und konzentrisch zu dieser UJeIlB liegenden Axialsteuerschieber besitzen, der mit dem Motorgehäuse zusammenwirkt, sich nach diesem Gehäuse ausrichtet und druckausgeglichen ist, wodurch ein Motor erhalten uiird, der bsi hohen Arbeitsdrücken mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet.

Der Einsatz von druckmittelbetätigten Motoren mit Axialsteuerschieber ist bisher dadurch begrenzt, daß derartige Motoren bei hohen Arbeitsdrücken ein unbefriedigendes Arbeitsvsrhalten zeigen. Bei einem Motor, der einen von der Abtriebstuelle gesonderten, zu dieser konzentrisch liegenden Axialsteuerschieber aufweist, suchen hohe Arbeitsdrücke den Steuerschieber nach innen in Richtung auf die UJbIIb und meg von den mit ihm zusammenwirkenden Steuerschieberflachen des Gehäuses zu drükken. Dies führt zur Ausbildung von Leckstrecken zwischen dem Gehäuse und dem Steuerschieber und den damit verbundenen

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FERNSPRECHEN 0811/401018 · KABEL: E LECTRIC PATE NT MÖNCHEN

nachteiligen Eigenschaften«, Da sich der Steuerschieber nach dem Gehäuse ausrichtet und von einer Fehlausrichtung der Welle im Gehäuse unbeeinflußt bleibt, ist notwendigerweise ein v/orbestimmter Abstand zwischen dem Steuerschieber und der Welle vorhanden,, Infolgedessen ist der Steuerschieber gegenüber radial einwärts gerichteten Kräften nicht abgestützt» Das Lekken am Steuerschieber hängt bei einer solchen Ausbildung des Steuerschiebers von dem Arbeitsdruck ab. Unter extrem hohen Drücken kann der Steuerschieber versagen; beispielsweise kann es zu einem Bruch des nicht abgestützten Steuerschiebers kommen.

Bei einem druckmittelbetätigten Motor mit einer im Gehäuse abgestützten Welle verursachen im Betrieb vorkommende Belastungen der Welle eine Fehlausrichtung der Welle im .Gehäuse» Diese Fehlausrichtung kann den Abstand zwischen der Welle und dem dazu konzentrischen Steuerschieber beeinflussen^ Auch in einem solchen Falle ist ein Kräfteausgleich für den Steuerschieber erujünechto Die Fehlausrichtung der Uielle kann auch auf Lagertoleranzen oder auf die normale Abnutzung der sich bewegenden Teile zurückzuführen sein,

mit druckmittelbetätigten motoren, die zuiar bei hohen Arbeitsdrücken zufriedenstellend arbeiten, aber übermäßig kompliziert und entsprechend teuer sind, ist dem Benutzer nur wenig gedient»

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckmittelbetätigten fflotor mit Axialsteuerschieber zu schaffen, der mit hohen Arbeitsdrucken betrieben werden kann, gleichuiohl aber einfach und kostensparend aufgebaut iet und zuverlässig arbeitet. Der Steuerschieber soll dabei zwar von der Abtriebsmslle angetrieben sein, sich jedoch nach dem Gehäuse ausrichten. Die Abtriebseells soll unabhängig von dem Steuerschieber im Gehäuse gelagert sein. Für den Steuerschieber soll unabhängig von Fehleusrichtungen der Welle auf Grund von Radialkräften oder normaler Abnutzung ein Druckausgleich sichergestellt sein. Es soll dafür gesorgt sein, daß hohe Radialbelastungen und die normale Abnutzung der Rlotorbauteile das Arbeitsverhalten des fflotors nicht beeinträchtigen und der ItIotor infolgedessen auch bei hohen Arbeitsdrücken und starken Radialkräften eine lange Lebensdauer hat. Ee soll ferner sichergestellt sein, daß eine Präziaionspassung des Steuerschiebers gegenüber den mit dem Steuerschieber zusammenwirkenden Teilen des Motorgehäuses aufrechterhalten bleibt.

Ausgehend von' einem druckmittelbetätigten fflotor < einer Uerdrängervorrichtung, die einen innen gezahnten Zahnring, dessen Achse gegenüber dem fflotorgehäuse festliegt, und. einen außen gezahnten, exzentrisch innerhalb des Zahnringes angeordneten Radstern aufweist, der mindestens einen Zahn eeniger als der Zahnring hat und bei einer Relativbewegung gegenüber dem Zahnring eine Umlaufbewegung um die Zahnringachse sowie eine mit niedrigerer Geschwindigkeit als die Umlaufbewegung erfolgende

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Drehbewegung um die eigene Achse in entgegengesetzter Richtung ausführt, mit einer im Motorgehäuse drehbar gelagerten Abtriebewelle, die mit dem Radstern über ein Gelenk-Antriebeglied verbunden ist, das nur die Drehbewegung des Radsternes auf die Abtriebstuelle überträgt, sowie mit einem sich synchron mit dBr Abtriebeuielle im Itlotorgehäuse drehenden Axialsteuerschieber, über den Druckmittel der Verdrängervorrichtung in vorbestimmter Folge zugeleitet und von ihr abgeführt uiird, uiird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von der Abtriebswelle gesonderte Steuerschieber im Motorgehäuse mit einer Präzisionspassung gelagert ist, über die er sich mit Bezug auf das Motorgehäuse einstellt, daß der Steuerschieber die im Bereich ihres Abtriebsendes über ein vorderes Lager im Motorgehäuse abgestützte und mit einer Bohrung zur Aufnahme des einen Endes des Antriebsgliedes versehene Abtriebsuielle neben dem vorderen Lager mit einem vorbestimmten Spiel konzentrisch umschließt, und daß zwischen dem Steuerschieber und der Abtriebeuielle zwei axial in Abstand voneinander liegende Dichtungen angeordnet sind, die eine Druckzone begrenzen, die mit Druckmittel beaufschlagt ist, das die Umfangefläche des Steuerschiebers unabhängig von der Ausrichtung der Abtriebswelle gegen das Gehäuse andrückt.

Für einen Druckausgleich in beiden Drehrichtungen kann bei einem Umkehrmotor in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch gesorgt werden, daß zwischen dem Steuerschieber und der Abtriebswelle in Abstand neben den beiden ersten Dichtungen

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eine weitere Dichtung angeordnet ist, die eine zweite Druckzone begrenzt, über die die Umfangsflache des Steuerschiebers beim Rückuiärtslauf des Mo to rs gegen das Gehäuse angedrückt uiird. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform eines Umkehrmotors sind neben den beiden ersten Dichtungen zwei weitere in Abstand voneinander liegende Dichtungen angeordnet, die eine zweite Druckzone begrenzen, über die die Umfangsflache des Steuerschiebers beim Rückwärtslauf des IYIo to rs gegen das Gehäuse angedrückt wird»

Weitere merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeitsn der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigt s

Figur 1 einen Längsschnitt eines druckmittelbetätigten Motors entlang der Linie 1-1 der Figur 2,

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Figur 1, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Figur 1,

Figur 4 einen Teillängsschnitt des druckmittelbetätigten Motors nach Figur 1, der übertrieben dargestellt eine durch eine Radialbelastung und Lagerabnut-, zung verursachte Fehlausrichtung der UJelle erkennen läßt,

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Figur 5 einen Teilschnitt, der eine abgewandelte Ausbil-, dung der Lagerung der Abtriebsuiells des Motors nach Figur 1 veranschaulicht,

Figur 6 einen Teillängsschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsfarm der Erfindung, und

Figur 7 einen Teillängsschnitt einer zusätzlichen abge-" wandelten Ausführungsform der Erfindung.

Der in Figur 1 gezeigte druckmittelbetätigte Motor hat im wesentlichen zylindrische Form und besteht aus mehreren Abschnitten. Er weist ein Steuerschiebergehäuse 10, eine Verdrängervorrichtung 12, eine zwischen dem Steuerschiebergehäuse 10 und der Verdrängervorrichtung 12 angeordnete Zwischenplatte 11 und einen an die Uerdrängervorrichtung anschließenden Deckel 13 auf. Diese Bauteile werden mittels axial verlaufender Schrauben 14 zusammengehalten. -■ -,.,_,.._

Das Steuerschiebergehäuse 10 weist, eine Bohrung 15 auf, die in Richtung der Motorachse 16 verläuft. Eine zu der Bohrung 15 konzentrisch liegende Bohrung 17 nimmt (Iilotorabdichtung8n auf» Das Steuerschiebergehäuse 10 ist mit Innengewinde tragenden ' Stutzen 18 und 19 ausgestattet, über die Druckmittel zugeführt und abgeleitet wird. Je nach der gewünschten Drehrichtung der Abtriebswelle dient einer der Stutzen als Druckmitteleinlaßstutzen und der andere Stutzen als Druckmittelauslaßstutzen.

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Die Stutzen 1B und 19 stehen mit der Bohrung 15 in Verbindung. Das Steuerschiebergehäuse 10 meist ferner mehrere in Axialrichtung verlaufende, radial in Abstand voneinander angeordnete Kanäle 20 auf. Jeder der Kanäle besitzt eine Öffnung 21, die für eine Verbindung zwischen dem betreffenden Kanal 20 und der Bohrung 15 sorgt.

Die Zwischenplatts 11 ist mit einer Bohrung 22 versehen, die konzentrisch zur Bohrung 15 des Steuerschiebergehäuses 10 liegt. Die Zwischenplatte 11 weist ferner mehrere schrägverlaufende Kanäle 23 auf, deren Anzahl gleich der Anzahl der Kanäle 20 des Steuerechiebergehäuses 10 ist und die mit den Kanälen 20 in Verbindung stehen.

Der Aufbau der Verdrängervorrichtung 12 ergibt sich am deutlichsten aus Figur 3. Die Werdrängervorrichtung 12 meist einen innen gezahnten Zahnring 24 und einen außen gezahnten Radstern 25 auf. Der Radstern 25 hat einen Zahn 27 weniger als der Zahnring 24. Der Radstern 25 sitzt exzentrisch innerhalb dee Zahnringee 24. Er führt gegenüber dem Zahnri —' 24 eine Umlauf bewegung um die Blotorachse 16 aus und dreht sich um die eigene Achse 28, Während der Umlaufbewegung stehen die Zähne 27 des Radsternes 25 mit den Zähnen 26 des Zahnringes 24 in Eingriff und bilden abgedichtete, sich wechselweise erweiternde und zusammenziehende Zellen 29. Die Anzahl dieser Zellen ist gleich der Zähnezahl des Zahnringes 24; die Zellen stehen mit den Kanälen 20 des Steuerschiebergehäuses 10 in Verbindung.

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(lflit 30 ist die Exzentrizitätslinie der Verdrängervorrichtung 12 bezeichnet, unter der vorliegend diejenige Linie verstanden wird, die die Achse 28 das Radsterns 25 und die Achse 16 des Zahnrings 24 schneidet» Dia Exzantrizitätslinie rotiert mährend des Arbeitens der Verdrängervorrichtung ständig und trennt die Druckseite dar Verdrängarvorrichtung von dar Niederdruckseite. Die Arbeitsweise dar veranschaulichten Verdrängervorrichtung ist bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. Radstern und Zahnring bestehen im allgemeinen aus gehärtetem Stahl, obwohl gegebenenfalls auch andere Werkstoffe verwendet werden könnan_o

In der Bohrung 15 des Steuerschiebargehäuses 10 sitzt mit einer Präzisionspassung ein als Axialdrehschiebar ausgebildeter zylindrischer Steuerschieber 31, dessen Außendurchmeeeer dem Innendurchmesser der Bohrung 15 entspricht. Dar Steuerschieber 31 bildet ein Kommutatorventil und besitzt eine Bohrung 32, durch die eine zum Steuerschieber im wesentlichen konzentrische Abtriebswelle 38 hindurchreicht. Der Steuerschieber 31 ist mit zwei axial in Abstand voneinander liegenden Ringnuten 33 und 34 versehen, die derart angeordnet sind, daß eine ständige Verbindung zwischen dam Stutzen 18 und der Ringnut 33 sowie zwischen dem Stutzen 19 und dar Ringnut 34

sichergestellt ist. Von der Ringnut 33 gehen mehrere in Axialrichtung verlaufende Schlitze 35 aus, die in vorbestimmten Stellungen des Steuerschiebers 31 gegenüber dem Steuerschiebergehäuse 10 über die Öffnungen 21 mit den Kanälen 20 in Ver-

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bindung kommen. Sich in Axialrichtung erstreckende Schlitze 36 gehen von der Ringnut 34 aus_o Die Schlitze 36 liegen zwischen den Schlitzen 35 und kommen, wenn der Steuerschieber gegenüber dem Gehäuse rotiert, in vorbestimmten Intervallen mit' den Öffnungen 21 in Verbindung» Der Steuerschieber dreht sich synchron mit der Drehbewegung des Radsternes 25. Die Anzahl der Schlitze 35 sowie der Schlitze 36 entspricht der Anzahl der Zähne 27 des Radsternes 25»

Bei dem veranschaulichten Motor besitzt der Radstern 25 sechs Zähne 27. Entsprechend ist der Steuerschieber 31 mit sechs Schlitzen 35 und sechs dazwischenliegenden Schlitzen 36 versehen. Der Steuerschieber rotiert in der Bohrung 15, wobei die Umfangsflache 37 des Steuerschiebers eine Präzisionspassung mit der Bohrungswand bildet, die für den engstmöglichen Sitz sorgt, der noch eine Drehung des Steuerschiebers zuläßt» Zweckmäßigerweise besteht der Steuerschieber aus gehärtetem Stahl und rotiert in einem Gußeisengehäuse. Es versteht sich, daß auch andere Werkstoffe verwendbar sind; so kann es vorteilhaft sein, in das Gehäuse eine Bronzebuchse einzusetzen, in der sich der Steuerschieber dreht₀

Die im allgemeinen aus gehärtetem Stahl bestehende Abtriebswelle 38 weist eine Bohrung 38a auf und ist über ein hinteres Gleitlager 39 und ein vorderes Gleitlager 40 in der Bohrung des Steuerschiebergehäuses 10 abgestützt» Die Abtriebswelle liegt im wesentlichen konzentrisch innerhalb der Bohrung 32

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des Steuerschiebers und hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der Durchmesser der Bohrung 32 ist, so daß ein vorbestimmter Abstand entsteht, der in Figur 1 mit dem Maß? -X angedeutet ist. Die Achse 38b der Abtriebswelle 38 fällt mit der Motorachse 16 im wesentlichen zusammen. Die Lager 39 und 40 haben Außendurchmesser, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung 15 sind» Die Lager sind mit Preösitz in der Bohrung montiert. Die Innendurchmesser der Gleitlager 39, ^ 40 sind im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der in der Bohrung 15 sitzenden Antriebswelle 38 und liegen im wesentlichen konzentrisch zum Steuerschieber 31„ Handelsübliche Lager besitzen nicht die engen Toleranzen, die erforderlich sind, um die Welle in den Lagern so genau auszurichten, wie der Steuerschieber durch eine maschinelle Präzisionsbearbeitung im Gehäuse ausgerichtet werden kann,, Infolgedessen ist ein gleichbleibender liiert für das !YIaQ X nicht sicherzustellen.

Die Abtriebswelle 38 weist einen gelagerten Abtriebsteil 41 ' auf, mit dem eine Einrichtung verbunden werden kann, die mittels der UJelle angetrieben werden soll» Ein Dichtungsring 42 ist innerhalb der Bohrung 17 des Steuerschisbergehäuses 10 in eine Ringnut 43 eingesetzt und verhindert den Austritt von Druckmittel an dieser Stelle des Motors,, Eine weitere Dichtung 44 ist in einer Nut 45 untergebracht» Ein vorderes Axiallager 46 liegt an einer Schulter 47 des Steuerschiebergehäuses 10 an; es sitzt zwischen dieser Schulter und dem vorderen Gleitlager 40, Bei diesem Axiallager handelt es sich um ein

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handelsübliches Lager. Der Steuerschieber ist mit der Abtriebswelle über einen Stift 51 verbunden. Der Stift 51 steht von der Abtriebswelle 38 radial nach außen vor und greift in einen Schlitz 52 des Steuerschiebers 31 ein«, Falls erwünscht, -kann der Stift 51 so bemessen sein, daß er als Scherstift uiirkt« UJenn sich der Steuerschieber im Gehäuse verklemmt, wird der Stift abgeschert, wodurch die Abtriebswelle von dem angetriebenen Steuerschieber getrennt, der Motor stillgesetzt und eine weitere Beschädigung der Bauteile verhindert wird. Der Schlitz 52 des Steuerschiebers 31 läßt eine Axialbewegung des Stiftes 51 gegenüber dem Steuerschieber 31 zu, wodurch verhindert wird, daß eine Fehlausrichtung der Abtriebswelle 38 im Steuerschiebergehäuse 10 die axiale Ausrichtung des Steuerschiebers 31 beeinträchtigt.

Der Steuerschieber 31 ist mit Ringnuten 54, 55 und 56 versehen, die entlang der Bohrung 32 axial in Abstand voneinander angeordnet sind» In den äußeren Ringnuten 54 und 56 sitzen handelsübliche V-Einwegdichtungen 57, 58, die verhindern, daß Druckmittel zwischen der Abtriebswelle und dem S\.i. erschieber nach außen strömt. Eine X-Ring- oder Zweiwegdichtung 59 sitzt in der Ringnut 55. Eine dem Druckausgleich des Steuerschiebers dienende ringförmige Druckzone 59a wird von der Wandung der Bohrung 32, von der Außenfläche der Abtriebswelle 38, von der Einuiegdichtung 57 und von der Zweiwegdichtung 59 begrenzt. In ähnlicher Uleise begrenzen die Wandung der Bohrung 32, die Außenfläche der Abtriebswelle, die Einwegdichtung 58 und die

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Zweiwegdichtung 59 eine weitere Druckzone 59b« In die Druckzonen 59a und 59b kann unter Druck stehendes Druckmittel einströmen, das den Steuerschieber 31 gegen das Steuerschiebergehäuse 10 preßt und verhindert, daß der Steuerschieber bei sehr hohen Arbeitsdrücken zusammengepreßt wird. Eine öffnung 60 im Steuerschieber 31 steht mit dem Stutzen 18 und der Ringnut 33 in Verbindung, so daß Druckmittel in die Druckzone 59a gelangen kann. Dadurch wird der Steuerschieber 31 nach außen in engen Kontakt mit dem Steuerschiebergehäuse 10 gepreßt, so daß sich die Wandung der Bohrung 15 dichtend gegen die Umfangefläche 37 des Steuerschiebers 31 anlegt. Soll die Drehrichtung des ITIotore umgekehrt werden, kann Druckmittel über den Stutzen 19 in die Ringnut 34 eingeführt werden. Dadurch gelangt über eine Öffnung 61 Druckmittel in die Druckzone 59b und preßt den Steuerschieber 31 nach außen gegen das Steuerschiebergehäuse 10, wodurch ein enger Dichteingriff zwischen der Umfangeflache 37 des Steuerschiebers und der Wandung der Bohrung 15 des Steuerschiebergehäuses sichergestellt wird. Anstelle der veranschaulichten Dichtungen können beliebige andere handelsübliche Dichtungen verwendet werden. Diese Dichtungen können auch in Nuten der Abtriebswelle eingesetzt werden und sich gegen die Wandung der Steuerschieberbohrung anlegen. Es können auch Teilnuten im Steuerschieber und in der Abtriebswelle vorgesehen werden.

Die Zwischenplatte 11 ist mit einer Ringnut 62 ausgestattet, in die ein Axiallager 63 eingesetzt ist, das AxialkrMfte der

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Abtriebsurelle 38 aufnimmt.

Ein Antriebsglied 64 verbindet die Abtriebsuielle 38 mit der Verdrängervorrichtung 12, und zwar mit dsrsn Radstern 25. Das Antriebsglied ist langgestreckt; seine Achse 64a bildet mit der fflotorachse 16 einen kleinen Winkel entsprechend der Exzentrizität des Radsternes 25 gegenüber dem Zahnring 24. Das Antriebsglied 64 nimmt mährend des Arbeitens des ITIotors ständig diese Schräglage gegenüber der lYiotorachse 16 ein. Das Antriebsglied 64 ist mit einem hinteren Kopf 65 und einem vorderen Kopf 66 versehen» Die Köpfe 65, 66 weisen jeweils eine kugelige Keilverzahnung auf, die mit einer Innenkeilverzahnung 67,68 gleicher Zähnezahl im Radstern 25 bzw, der Bohrung 38a der Abtriebawelle 38 in Eingriff steht. Der in den Radstern 25 hineingreifende Kopf 65 führt gemeinsam mit dem Radetern eine Umlauf bewegung und eine Drehbewegung aus. Der in die Abtriebswelle 38 hineinragende Kopf 66 dreht sich dagegen nur. Die kugeligen Köpfe des Antriebsgliedes und die Keilverzahnungen bilden Universalgelenke, die diese Art der Bewegung des Antriebegliedes 64 gestatten, das heißt nicht die Umlaufbewegung des Radsternes, sondern nur dessen Drehbewegung übertragen. Der Radstern rotiert mit derselben Umdrehungszahl wie der Steuerschieber, die Abtriebswelle und das Antriebsglied. Demgegenüber führt der Radstern für jede Umdrehung um seine eigene Achse sechs Umlauf bewegungen um die (Klotorachse 16 aus.

In der Bohrung 38a der Abtriebsuislle 38 sitzt ein sich mit der

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Abtriebswelle drehender Haltering 69, dar das Antriebsglied 64 in der richtigen Stellung gegenüber dem Radstern 25 und der Abtriebswelle 38 hält» Der Haltering 69 ist mit einer nicht veranschaulichten Öffnung versehen, über die Lecköl in einen Axialkanal 70 und von dort in Radia-lkanäle 71 und 72 gelangen kann, um das Gleitlager 40 zu schmieren. Die Schmierung des Gleitlagers 39 und der Keilverbindungen .-..zwischen dem Antriebsglied 64 und der Abtriebswelle 38 sowie dem Radstern 25 erfolgt ebenfalls mittels Lecköl»

Die Auswirkungen von Abrieb zwischen der Abtriebswelle und den sie tragenden Lagern sowie die darauf zurückzuführende Fehlausrichtung der Welle im Steuerschiebergehäuse 10 lassen eich am besten aus Figur 4 erkennen» Dabei ist zu bemerken, daß handelsübliche Lager nicht zu einer so engen Passung zwischen den Lagern und der Welle führen, wie sie zwischen dem Steuerschieber und dem Gehäuse erzielt werden kann. Die darauf zurückzuführende Fehlausrichtung der Welle gegenüber dem Steuerschieber ist dem Effekt der Lagerabnutzung ähnlich, wirkt sich jedoch nicht ebenso stark wie diese aus»

Eine Radialbelastung der Abtriebswelle 38 ist bei 70· angedeutet. Entsprechende Gegenkräfte des vorderen Gleitlagers 40 und des hinteren Gleitlagers 39 auf die Abtriebswelle sind bei 71¹ und 72» angedeutet» Die Achse 38b der Welle wird gegenüber der Iflotorachse 16 um den bei 73 eingezeichneten Winkel B verschoben« Dieses Verkippen der Abtriebawslle bewirkt,

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daß der Abstand zwischen der Abtriebsmeile und dem Steuerschieber 31 bei X¹ verringert und bei X" vergrößert uiird. Die Druckzonen 59a, 59b bleiben dabei erhalten; sie stellen ein einwandfreies Arbeiten des Steuerschiebers sicher und verhindern, daß dieser unter dem Einfluß eines hohen Arbeitsdruckes und einer großen Radialbelastung zusammengedrückt wird. Wenn das ITIaQ X¹ auf Grund einer Abnutzung der Welle in den Lagern auf Null abgesunken ist, können die Lager oder die Welle ohne große Schwierigkeiten ausgetauscht werden« Die Leistungsfähigkeit des motors sinkt bei einer Abnahme des Maßes X auf X¹ nicht. Bei weiterer Verringerung des Maßes beginnt dagegen der Steuerschieber selbst als Lager zu wirken; es kommt zu einer Verschlechterung des Betriebsv/erhaltens des Motors.

Eine abgewandelte Aueführungsform der vorderen Lagerung der motorwelle ist in Figur 5 veranschaulichte Das Gehäuse 10' besitzt eine Bohrung 15', in der die UJelle 38' derart sitzt, daß ihre Achse 3Bb¹ mit der Iflotorachse 16'zusammenfällt. Ein Lager 74 stützt die UJelle in dBr Bohrung 15' ab. Dichtringe sitzen in Nuten 75· der" Welle 38^s und begrenzen e„ne Druckzone 75". Die Dichtringe 75 können aus einem verhältnismäßig weichen O-Ring-lÜerketoff bestehen oder aus einem verhältnismäßig harten Werkstoff ähnlich einem Kolbenring aufgebaut sein.

Eine weitere Aueführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten, druckmittelbetätigten motors ist in Figur 6 gezeigt. Ein Gehäuse 76 besitzt eine Bohrung 77, deren "Mittellinie-die

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lfiotorachse 78 bildet. In der Bohrung 77 sitzt sine Welle 79 mit einer Achse 79b; die Welle 79 ist mittels eines vorderen Rollenlagers 80 und eines hinteren Gleitlagers 81 drehbar abgestützt. Ein Steuerschieber 82 ist konzentrisch zur Welle angeordnet und dreht sich um die Hflotorachse 78.

Der Steuerschieber 82 meist einen Schlitz 83 auf; die Welle 79 ist mit einem ähnlichen Schlitz 84 versehen, der mit dem Schlitz des Steuerschiebers 82 ausgerichtet werden kann."In die miteinander ausgerichteten Schlitze 83,84 ist ein Stift 85 eingesetzt, der eine lösbare Verbindung zwischen dem Steuerschieber 82 und der U/elle 79 bildet.

Die Welle 79 ist mit Ringnuten 86, 87, 88 und 89 versehen, die in Axialrichtung der Welle in Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ringnut 86 nimmt eine V-Einwegdichtung 90 auf, die für eine Abdichtung zwischen dem Steuerschieber 82 und der Welle 79 sorgt. Eine in gleicher Weise ausgerichtete -Eintuegdichtung 91 sitzt in der Ringnut 87, Eine Einwegdichtung 92, die entgegengesetzt zu den Einwegdichtungen 90 und 91 ausgerichtet ist, ist in der Ringnut 88 untergebracht. Eine Einwegdichtung 93, die ebenso wie die Einwegdichtung 92 ausgerichtet ist, sitzt in der Ringnut 89. Die Einwegdichtungen 90 und 92 begrenzen eine Druckzone 90·, 92' für eine Drehrichtung des ITIotore. Die Einwegdichtung 91, die zwischen den Einiuegdichtungen 90 und 92 liegt, lMöt Druckmittel bis zur Einuiegdichtung 92 gelangen, wodurch die Fläche.größtmöglich ge-

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halten uiird, auf dar das Druckmittal für einen Druckausgleich des Steuerschiebers 82 wirksam werden kann,, In entsprechender tlleiee bilden die Einwegdichtungen 91 und 93 eine Druckzone 92·, 93' , die wirksam wird, wenn die Drehrichtung des (Klotors umgekehrt uiird. Die zwischen den Einwegdichtungen 91 und 93 liegende Einwegdichtung 92 läßt Druckmittel bis zur Einuiegdichtung 91 gelangen, was zu einer großen Druckausgleichfläche beim Lauf des Motors in der anderen Drehrichtung führt.

Bei einer weiteren, in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Steuerschieber 95 vorhanden, dessen Bohrung 96 der Welle 94 zugekehrte Ringnuten 97, 98 und 99 aufweist. Die Ringnuten 97 und 99 sind in Richtung der Motorach-88 100 langgestreckt. O-Ringe 1Q1 und 102 sitzen in den Ringnuten 97 bzw. 99; ihre Breite ist erheblich kleiner als die Länge der Ringnuten 97, 99. Die O-Ringe 101 und 102 können sich infolgedessen in Abhängigkeit von den auf sie einwirkenden Kräften in Axialrichtung in den Ringnuten 97 und 99 bewegen. In Figur 7 ist der O-Ring 101 mittels dar auf der Niederdruckseite des Motors wirkenden Kräfte eingestellt, während der O-Ring 102 mittels der auf der Hochdruckseite des motors wirksam werdenden Kräfte eingestellt ist. Das durch den Motor hindurchströmende Druckmittel tritt über die Ringnut 103 des Steuerschiebers aus, während unter hohem Druck stehendes Lecköl über die Ringnut 97 in eine mit der Ringnut 103 in Verbindung stehende öffnung 1,04 gelangt und von dort aus den Motor verläßt. Das Druckmittel verschiebt den O-Ring 101 in die

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veranschaulichte Stellung. Auf der Druckseite strömt Druckmittel in eine Ringnut 105 ein und gelangt von dort aus in eine Öffnung 106, wodurch der Q-Ring 102 in die veranschaulichte Stellung gebracht uiirdo Dieses Druckmittel baut einen Druck in der Druckzone 108 zwischen Steuerschieber und Welle sowie zwischen dem 0-Ring 102 und einem fest in der Ringnut 98 sitzenden 0-Ring 109 auf. Eine Öffnung 107 steht zum Zwecke des Druckausgleichs mit der Druckzone 108 und der Ringnut 105 in Verbindung. Uisnn die Drshrichtung des motors umgekehrt wird, werden die Druck- und die Niederdruckseite gegeneinander vertauscht. In der Ringnut 103 befindliches, unter Druck stehendes Druckmittel gelangt über eine Öffnung 110 in eine Druckzone 111 zwischen Welle und Steuerschieber sowie, zwischen den 0-Ringen 101 und 109_o Durch den in der Druckzone 111 aufgebauten Druck wird der 0-Ring 101 entlang der IKlotorachse in die Stellung verschoben, die der für den 0-Ring 102 veranschaulichten Stellung entspricht,, In ähnlicher UJeise wird der 0-Ring 102 in der Ringnut 99 durch unter Druck stehendes Lecköl in Axialrichtung in die für den 0-Ring 101 veranschaulichte Stellung verschoben, wodurch die Öffnung 107 für den Austritt von unter Druck stehendem Lecköl in die Ringnut 105 freigegeben wird. Ein Stift 112 verbindet den Steuerschieber mit der Welle»

Da die grundsätzliche Funktionsweise eines druckmittelbetätigten IKlotors mit Axialsteuerschieber bekannt ist, ist sie im folgenden nur kurz insoweit erläutert, als dies für das Wer-

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- 19 -ständnis der Erfindung notwendig erscheint.

Druckmittel, beispielsweise Öl, wird über den Stutzen 1Θ zugeleitet und gelangt zu der Ringnut 33 im Steuerschieber 31. Über bestimmte Schlitze 35 wird das unter Druck stehende Druckmittel in öffnungen 21 und die damit verbundenen Kanäle 20 im Steuerschiebergehäuee 10 geleitet. Die Kanäle 20 stehen mit bestimmten Zellen 29 der Werdrängervorrichtung 12 in Verbindung, wobei die Zwischenplatte 11 zwischen Verdrängervorrichtung 12 und Steuerschiebergehäuse 10 so ausgerichtet ist, daß ihre Kanäle 23 mit den Kanälen 20 im Steuerschiebergehäuse fluchten. Das Druckmittel strömt in die auf der einen Seite der Exzentrizitätslinie 30 liegenden Zellen 29 ein und bewirkt, daß der Radstern 25 rotiert und umläuft.

Das Antriebsglied 64 verbindet die Abtriebswelle 36 mit dem Radstern 25 und überträgt die Drehbewegung des Radsternes auf die Abtriebewelle. Der Steuerschieber 31 ist mit der Abtriebswelle 38 über den Stift 51 verbunden, so daß er synchron mit dem Radstern rotiert. Dadurch wird für eine Kommutatorwirkung gesorgt, bei der das Druckmittel den Zellen 29 in vorbestimmter Verteilung zugeführt wird. Gleichzeitig wird Druckmittel aus den auf der anderen Seite der Exzentrizitätslinie 30 liegenden Zellen 29 über die Kanäle 23 der Zwischenplatte 11 und die zugeordneten Kanäle 20 im Steuerschiebergehäuse 10 abgeführt. Das austretende Druckmittel gelangt über vorbestimmte öffnungen 21 in die Schlitze 36 und die Ringnut 34, die mit

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dem Stutzen 19 in Verbindung steht» Solange dem Stutzen 18 Druckmittel zugeführt wird, dauert dieser Vorgang an und kann an der Abtriebswelle 3Θ Leistung abgenommen werden«,

In Figur 1 liegt der Steuerschieber 31 konzentrisch zur Abtriebeuielle 38 zwischen dem hinteren Gleitlager 39 und dem vorderen Gleitlager 40; er steht in vorbestimmtem Abstand von der Abtriebeutelle 38, wie dies durch das (TIaß X angedeutet ist. Der Innendurchmesser des Steuerschiebers 31 ist ungefähr 2 % größer als der Außendurchmesser des damit konzentrischen Teiles der Abtriebsiuelle 38, Die Abtriebswelle 38 ist im Steuerschiebergehäuse 10 derart abgestützt, daß sie sich im wesentlichen um die fflotorachse 16 dreht« Der Steuerschieber 31 sitzt mit einer Präzisionspassung in der Bohrung 15 des Steuerschiebergehäuses 10 und richtet sich auf das Steuerschiebergehäuse aus. Der Steuerschieber 31 rotiert um die Rlotorachse 16; für einen einwandfreien Betrieb muß der Präzisionseitz des Steuerschiebers mit Bezug auf das Gehäuse unabhängig von der Ausrichtung der Abtriebswelle 38 aufrechterhalten bleiben.

Wird beispielsweise angenommen, daß Druckmittel über den Stutzen 18 zugeleitet wird, umgibt das unter Druck stehende Druckmittel den Steuerschieber 31 im Bereich der Ringnut 33 und preßt den Steuerschieber dort nach innen. Da auch die Schlitze 35 mit Druckmittel gefüllt sind, wird der Steuerschieber 31 dort ebenfalls nach innen gedrückte Um einen Präzisionsdreh-

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sitz ztuischen dam Steuerschiebergehäuse 10 und dam Steuerschieber 31 aufrechtzuerhalten, muß diese nach innen gerichtete Kraft ausgeglichen oder kompensiert werden» In Figur 1 erfolgt dies mittels der Druckzone 59ä, die von dar Einwegdichtung 57, dar Zweiwegdichtung 59, der Wand der Bohrung 32 des Steuerschiebers 31 und dar Außenfläche der Abtriebsuialle 38 begrenzt ist. Der Druckzone 59a uiird unter Druck stehendes Druckmittel über dia Öffnung 60 zugeführt, die mit dem Stutzen 1B in Verbindung steht,, Infolgedessen drückt das in dar Druckzone 59a befindliche Druckmittel den Steuerschieber 31 radial nach außen, wodurch dar radial nach innen gerichtete Druck kompensiert wird, den das Druckmittal im Bereich dar Ringnut 33 und dar Schlitze 35 ausübt»

Bei einer Umkehr der Drehrichtung wird der Stutzen 19 zum Druckmitteleinlaßstutzen und gelangt unter Druck stehendes Druckmittel über die Öffnung 61 in die Druckzone 59b, wodurch der Steuerschieber radial nach außen gepreßt wird und die nach innen gerichteten Kräfte kompensiert werden. Bei den Dichtungen 57 und 58 handelt es sich um Einweg-AZ-Dichtungen, die ein Abströmen von Druckmittel erlauben, das zwischen den mit Druck beaufschlagten Flächen innerhalb des motors ausleckt. Wenn beispielsweise die Druckzone 59a mit Druck beaufschlagt ist, trennt die Zweiwegdichtung 59 die Druckzone 59a von der mit der Niederdruckseite verbundenen Druckzone 59b_o Über die Einwegdichtung 58 kann unter Druck stehendes Lecköl in die Druckzone 59b gelangen und über die Öffnung 61 sowie den Stutzen 19 abströmen.

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Die Abdichtung muß unabhängig von der Lage der Abtriebswelle 38 gegenüber dem Steuerschieber 31 aufrechterhalten werden. In Figur 4 ist die Antriebswelle 38 derart verschoben dargestellt, daß ihre Achse 38b mit der Iflotorachse 16 den Winkel 0 bildet. Die Einiuegdichtungen 57 und 58 können sich in der erforderlichen Weise ausdehnen und zusammengepreßt werden« Auf diese Weise bleiben die Druckzone 59a bzw. die Druckzone 59b erhalten.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 werden als Dichtringe 75 ziueckmäßigerweise Kolbenringe verwendet, die auf der Abtriebswelle 38¹ sitzen. Diese Kolbenringe richten sich unabhängig von der Stellung der Abtriebswelle 38· nach dem Steuerschieber 31 · aus und legen sich gegen diesen dichtend an.

Bei gewissen Anwendungsfällen, die ein unter einem besonders hohen Druck stehendes Druckmittel erfordern, kann es notwendig werden, die Druckzone zu vergrößern, um eine größere Fläche zu erhalten, über die das Druckmittel auf den Steuerschieber wirkt, um die höheren Arbeitsdrücke und dementsprechend die größeren nach innen gerichteten Drücke auf den Steuerschieber zu kompensieren. Bei der Ausführungsform nach Figur 6 begrenzen die Einwegdichtungen 90 und 92 eine Druckzone 90·, 92'. Diese Druckzone reicht über die Einwegdichtung 91 hinweg und drückt den Steuerschieber 82 radial nach außen, wodurch der radial einwärts gerichtete Druck auf den Steuerschieber 82 ausgeglichen wird. In entsprechender Weise wird beim Lauf des

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Rio tore in entgegengesetzter Richtung der Steuerschieber 82 über die DruGkzone 92♦, 93* radial nach außen gepreßt. Die Druckzone reicht über die Dichtung 92 hinweg, da es sich bei dieser um eine Einwegdichtung handelt. Die Einuiegdichtung verhindert, daß unter Druck stehendes Druckmittel in die Druckzone 90' einströmt, die mit der Niederdruckeeite verbunden ist.

In Figur 7 ist der O-Ring 101 in der Stellung veranschaulicht, die er unter der Wirkung der Kräfte auf der Niederdruckseite einnimmt, mährend der O-Ring 102-in der durch die Kräfte auf der Druckseite des Motors bestimmten Stellung dargestellt ist. Das durch den motor hindurchlaufende Druckmittel tritt über die Ringnut 103 aus, während unter Druck stehendes Leck-Druckmittel über die Ringnut 97 und die öffnung 104 in die Ringnut 103 gelangt, von wo aus es den fflotor verläßt. Dieses Druckmittel verschiebt den O-Ring 101 in die veranschaulichte Stellung. Dem motor zugeleitetes Druckmittel strömt in die Ringnut 105 ein und gelangt von dort in die öffnung 106; es schiebt den O-Ring 102 in die veranschaulichte Stellung und ermöglicht einen Druckäufbau in der Druckzone 108 zwischen dem Steuerschieber, der Abtriebsuielle und den 0-Ringen 102, 109, von denen der letztgenannte in der Ringnut 98 festliegt. Zum Zwecke des Druckausgleiches stsht die Öffnung 107 mit der Druckzone 108 und der Ringnut 105 in Verbindung,, Bei einer Drehrichtungsumkehr des motors werden die Druck- und die Niederdruckseite vertauscht, über die Ringnut 103 zugeführtes Druck»

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mittel gelangt in die öffnung 110 und baut den Druck in der Druckzone 111 zwischen der Abtriebswelle, dem Steuerschieber und den O-Ringen 101 und 109 auf. Dabei wird der O-Ring 101 entlang der IHotorachee in die Stellung gebracht, die der für den O-Ring 102 veranschaulichten Stellung entspricht. Der O-Ring 102 wird durch leckendes Druckmittel in der Ringnut 99 in Axialrichtung in die für den O-Ring 101 dargestellte Lage v/erschoben, wodurch die öffnung 107 freigegeben wird, so daß unter hohem Druck stehendes Leck-Druckmittel über die öffnung 107 in die Ringnut 105 gelangen kann.

Der vorliegend beschriebene druckmittelbetätigte motor kann als Umkehrmotor arbeiten; er kann auch je nach dem betreffenden Anwendungsfall als Motor benutzt werden, der nur in der einen oder der andereri Richtung umläuft. Der beschriebene Motor läßt eich auch als Pumpe einsetzen, indem einfach an dar Abtriebewelle Leistung zugeführt wird und das geförderte Druckmittel an dem betreffenden Stutzen abgenommen wird.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß mit der Erfindung ein druckmittelbetätigter Motor mit Axialsteuerschieber geschaffen wird, der einen Umkehrbetrieb erlaubt, der bei hohen Arbeitsdrücken einwandfrei arbeitet und bei dem der Präzisionssitz des Steuerschiebers mit Bezug auf das Gehäuse aufrechterhalten bleibt, und zwar unabhängig von der Ausrichtung der Abtriebswslle, die den Steuerschieber antreibt.

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Claims

- 25 Ansprüche

ruckmittelbetätigter Motor mit einer Verdrängervorrichung, die einen innen gezahnten Zahnring, dessen Achse gegenüber dem Motorgehäuse festliegt, und einen außen gezahnten, exzentrisch innerhalb des Zahnringes angeordneten Radstern aufweist, der mindestens einen Zahn weniger als der Zahnring hat und bei einer Relativbewegung gegenüber dem Zahnring eine Umlaufbewegung um die Zahnringachse sowie eine mit niedrigerer Geschwindigkeit als die Umlaufbewegung erfolgende Drehbewegung um die eigene Achse in entgegengesetzter Richtung ausführt, mit einer im Motorgehäuse drehbar gelagerten Abtriebswelle, die mit dem Radstern über ein Gelenkantriebsglied verbunden ist, das nur die Drehbewegung des Radsternes auf die Abtriebswelle überträgt, sowie mit einem sich synchron mit der Abtriebswelle im Motorgehäuse drehenden Axialsteuerschieber, über den Druckmittel der Uerdrängervorrichtung in vorbestimmter folge zugeleitet und von ihr abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Abtriebswelle (38, 38', 79, 94)gesonderte Steuerschieber (31,,31¹J 82, 95) im Motorgehäuse mit einer Präzisionspassung gelagert ist, über die er sich mit Bezug auf das Motorgehäuse einstellt, daß der Steuerschieber die im Bereich ihres Abtriebsendes über ein vorderes Lager (40, 74, 80) im Motorgehäuse abgestützte und mit einer Bohrung (38a) zur Aufnahme des einen Endes des Antriebsgliedes (64)

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versehene Abtriebsuielle neben dem vorderen Lager mit einem vorbestimmten Spiel konzentrisch umschließt, und daß zwischen dem Steuerschieber und der Abtriebswelle zwei axial in Abstand voneinander liegende Dichtungen (57, 59; 75; 90, 92; 102, 109) angeordnet sind, die eine Druckzone (59aj 75"; 90·, 92·; 10B) begrenzen, die mit Druckmittel beaufschlagt ist, das die Umfangsflache des Steuerschiebers unabhängig von der Ausrichtung der Abtriebswelle gegen das Gehäuse andrückt.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sr als Umkehrmotor ausgebildet ist und daß zwischen dem Steuerschieber (31, 95) und der Abtriebswelle (38, 94) in Abstand neben den beiden ersten Dichtungen (57, 59; 102, 109) eine weitere Dichtung (58, 101) angeordnet ist, die eine zweite Druckzone (59b, 111) begrenzt, über die die Umfangsflache des Steuerschiebers beim Rückwärtslauf des Motors gegen das Gehäuse angedrückt wird.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Umkehrmotor ausgebildet ist und daß neben den beiden ersten Dichtungen (90, 92) zwei weitere in Abstand voneinander liegende Dichtungen (91, 93) angeordnet sind, die eine zweite Druckzone (92', 93') begrenzen, über die die Umfangsfläche des Steuerschiebers beim Rückuiärtslauf des Motors gegen das Gehäuse angedrückt wirdo

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4. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daQ die Dichtungen (75, 101, 102, 109) als O-Ringe ausgebildet sind.
5. lilotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (75) als Kolbenringe ausgebildet sind.
6. (llotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Dichtungen eine Einuiegdichtung (57, 58, 90, 91, 92, 93) ist, über die Druckmittel in eine vorbestimmte Druckzone einströmen kann.
7. motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenringe in der Abtriebsuielle (38') sitzen.
B. motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Druckzonen (108, 111) mit dem Druckmittel über zwei Kanäle (106, 107; 104, 110) in Verbindung steht und mindestens eine der Dichtungen (102, 101) unter der Wirkung des Druckmittels in Axialrichtung entlang der Druckzone verschiebbar ist und dabei einen der Kanäle (107, 104) wechselweise für den Druckaufbau in der Druckzone freigibt bzw. zum Abströmen von entspanntem Druckmittel abdeckt«
9. motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mittleren Dichtungen (91, 92) entgegengesetzt

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orientierte Einwegdichtungen sind, über die eine bestimmte Druckzone auf den Bereich zwischen zwei Dichtungen ausgedehnt wird, zwischen denen eine Einwegdichtung angeordnet ist.

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