DE1948392B2

DE1948392B2 - Verteilerdrehventil für eine als Pumpe oder Motor verwendbare hydraulische Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE1948392B2
Application number: DE1948392A
Authority: DE
Inventors: Raymon Lee Goff; Fredrick David Venable
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1969-04-10
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1980-08-14
Also published as: FR2038353A1; DE1948392C3; DE1948392A1; BR6914398D0; CA924183A; US3597128A; GB1281374A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verteilerdrehventil für eine als Pumpe oder Motor verwendbare hydraulische Rotationskolbenmaschine mit einem mit der An-oder Abtriebswelle fest verbundenen und damit im

to Gehäuse gelagerten außenverzahnten Innenzahnrad und einem mit diesem kämmenden, einen Zahn mehr als dieses aufweisenden, innenverzahnten Zahnring, der unter Abstützung an der Außenverzahnung des Innenzahnrads exzenterförmig um dieses kreist und über eine Verzahnung am Außenumfang mit einer gegenüber der Frequenz der kreisenden Bewegung geringen Eigendrehzahl sich drehend, abrollend mit einer Gehäuseinnenverzahnung kämmt, wobei über das Verteilerdrehventil die zwischen den Verzahnungen der beiden Zahnräder gebildeten, sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerkammern über Bohrungen in wenigstens einer an den Zahnradseitenflächen anliegenden Zwischenscheibe und dahinter befindliche Ringnuten funktionsgerecht mit dem Druck- bzw. dem

Niederdruckanschluß der Maschine verbunden sind.

Bei einer bekannten Rotationskolbenmascnine dieser Art (s. US-i-'S 29 89 951) ist das Verteilerdrehventil lediglich dadurch gebildet, daß beiderseits der Zahnräder je eine ortsfeste Zwischenscheibe angeordnet ist,

ίο welche Bohrungen aufweist, die axiale Durchgangskanäle des Innenzahnrads bei dessen Drehung abwechselnd mit der einen bzw. der anderen von zwei zu beiden Seiten der Zahnräder liegenden Ringnuten in Verbindung bringen. Die axialen Durchgangskanäle stehen ihrerseits über senkrecht davon abgehende, jeweils zwischen zwei Zähnen an der Umfangsfläche des Innenzahnrads mündende Stichkanäle mit den Verdrängerkammern in Verbindung. Die auf der einen Seite liegende Ringnut ist mit dem Druckanschluß der Maschine und die auf der anderen Seite liegende Ringnut ist mit dem Niederdruckanschluß der Maschine verbunden. Somit werden die Verdrängerkammern bei der Drehung des Innenzahnrads, das die Funktion des Steuerdrehschiebers ausübt, funktionsgerecht mit dem Druck- bzw. dem Niederdruckanschluß der Maschine verbunden. Bei dieser Ausgestaltung der Rotationskolbenmaschine ist stets ein Zugang von beiden Seiten erforderlich, da der Druckanschluß auf der einen Seite und der Niederdruckanschluß auf der entgegengesetzten Seite liegen. Auch ist es aus fertigungstechnischen Gründen ungünstig, daß das Innenzahnrad mit Durchgangskanälen ausgebildet werden muß. Damit das Innenzahnrad nicht zu sehr geschwächt wird, darf der Querschnitt der Durchgangskanäle nicht sehr groß sein, was zu schlechter Füllung und Entleerung der Verdrängerzellen führen kann.

Bei der meist üblichen Bauart von Rotationskolbenmaschinen mit außenverzahntem Innenzahnrad und innenverzahntem Zahnring (s. z.B. US-PS 34 05 603) steht der Zahnring fest, während das Innenzahnrad im Innern des Zahnringes eine kreisende Umlaufbewegung ausführt und sich dabei gleichzeitig um seine eigene Achse dreht. Die Verbindung zwischen dem Innenzahnrad und der Welle erfolgt dabei über eine Gelenkwelle oder eine andere, die exzentrische Umlaufbewegung zulassende Einrichtung. Bei dieser Bauart ist es üblich, für die funktionsgerechte Verbindung der Verdrängerkammern mit dem Druck- bzw. dem Niederdruckan-

Schluß der Maschine einen scheibenförmigen Steuerdrehschieber vorzusehen, der drehfest mit der An- oder Abtriebswelle der Maschine verbunden ist. Dabei besteht das Problem, daß auf den Steuerdrehschieber axial gerichtete hydraulische Drücke einwirken, die zum Verschleiß des Steuerdrehschiebers führen. Da bei solchen Maschinen bereits geringfügige Verschleißerscheinungen am Steuerdrehschieber den hydraulischen Wirkungsgrad der Maschine erheblich beeinträchtigen, wird durch diese unabgeglichene Druckbelastung des Steuerdrehschiebers die Lebensdauer stark verkürzt.

Es ist aber schon bei einer Maschine dieses Typs auch bekannt (siehe die US-PS 32 89 542), die auf den Steuerdrehschieber in axialer Richtung einwirkenden hydraulischen Drücke abzugleichen. Zu diesem Zweck sind in dem unmittelbar an den Zahnrädern anliegenden Steuerdrehschieber zusätzliche Gruppen von axialen Durchgangsbohrungen angebracht, die bei der Drehung des Steuerdrehschiebers abwechselnd nutartige radiale Ausnehmungen, die einerseits am feststehenden Zahnring und andrerseits an einer auf der anderen Seite des Steuerdrehschiebers angeordneten Steuerspiegelplatte angeordnet sind, mit der Niederdruckseite bzw. der Druckseite in Verbindung bringen. Diese Lösung ist aber für Maschinen der eingangs angegebenen Art nicht brauchbar, da sie einen feststehenden Zahnring voraussetzt.

Erwähnt sei noch eine bekannte Rotationskolbenmaschine (siehe die US-PS 33 91 608) die der Maschine der eingangs angegebenen Art insofern ähnlich ist, als d&ä außenverzahnte Innenzahnrad gleichfalls koaxial zur An- oder Abtriebswelle der Maschine angeordnet und der innenverzahnte Zahnring in einer koaxial zum Innenzahnrad ausgebildeten zylindrischen Kammer des Gehäuses für eine kreisende Bewegung um das Innenzahnrad exzentrisch angeordnet ist, dabei am Außenumfang mit einer Verzahnung ausgestattet ist, die mit einer an der Umfangswand der Gehäusekammer angebrachten Innenverzahnung kämmt In diesem Fall haben aber die beiden Verzahnungen die gleiche Zähnezahl, was wegen der unterschiedlichen Durchmesser der beiden Verzahnungen durch eine besondere Zahnform ermöglicht wird. Infolge der gleichen Zähnezahl dieser Verzahnungen wird der Zahnring bei seiner exzentrischen Umlaufbewegung gegen eine Drehung um seine eigene Achse festgehalten. Wegen des Fehlens einer Eigendrehung des kreisenden Zahnringes ist in diesem Fall kein rotierender Steuerdrehschieber erforderlich, sondern lediglich eine ortsfeste Steuerplatte. Es besteht daher nicht das so Problem der axialen Druckbelastung eines Steuerdrehschiebers.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verteilerdrehventils mit rotierendem Steuerdrehschieber für eine Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art mit rotierendem und umlaufendem Zahnring, bei welchem durch einfache Maßnahmen ein axialer Kräfteausgleich am Steuerdrehschieber erzielt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zwischenscheibe fest mit der An- oder Abtriebswelle verbunden und hinter dieser Zwischenscheibe ein ebenfalls fest mit jener Welle verbundener scheibenförmiger Steuerdrehschieber vorgesehen ist, daß der Steuerdrehschieber an seiner M rückwärtigen, einer Gehäusestirnwand zugekehrten Stirnfläche zwei konzentrische Ringnuten aufweist, die über Üehäusekanäie und evti. besondere Schaiteinrichtungen wahlweise mit dem Niederdruckanschluß und dem Druckanschluß der Maschine verbindbar sind, femer an seiner vorderen, der Zwischenscheibe zugewandten Stirnfläche mit radiai gerichteten nutartigen Ausnehmungen versehen ist, die paarweise zusammengehören, von denen aber in abwechselnder Folge jeweils eine Ausnehmung jedes Paares über entsprechende Durchgangskanäle im Steuerdrehschieber mit der inneren Ringnut und die andere Ausnehmung jedes Paares über entsprechende Durchgangskanäle des Steuerdrehschiebers mit der äußeren Ringnut verbunden sind, daß die nutartigen Ausnehmungen über je eine Bohrung in der Zwischenscheibe mit den Verdrängerkammern zwischen den Zahnrädern in Verbiifdung kommen und daß die nutartigen Ausnehmungen so bemessen sind, daß die durch die Flüssigkeitsdrücke in den jeweils druckbeaufschlagten Ausnehmungen hervorgerufenen Axialkräfte die auf die Rückseite des Steuerdrehschiebers durch den Flüssigkeitsdruck einwirkende Axialkraft im wesentlichen ausgleichen.

Bei dem nach der Erfindung ausgeführten Verteilerdrehventil ist in allen Betriebsarten der Maschine und unter allen Druckverhältnissen stets ein Ausgleich der auf den Steuerdrehschieber einwirkenden Axialkräfte gewährleistet, denn die einander entgegenwirkenden Druckflächen stehen infolge der direkten Verbindungen über die axialen Durchgangskanäie stets unter dem gleichen Druck. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß für den Kräfteausgleich ausschließlich Teile des Steuerdrehschiebers verwendet werden, die für die Erfüllung seiner Steuerfunktion ohnehin vorhanden sind, nämlich einerseits die Ringnuten an seiner einen Stirnfläche und andrerseits die radial gerichteten nutartigen Ausnehmungen an seiner anderen Stirnfläche. Lediglich die Bemessung dieser Teile wird so getroffen, daß der axiale Kräfteausgleich erzielt wird.

Auf besonders einfache und wirkungsvolle Weise wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der axiale Kräfteausgleich am Steuerdrehschieber dadurch erreicht, daß die nutartigen Ausnehmungen des Steuerdrehschiebers so bemessen sind, daß die Gesamtfläche der Rückwandungen der mit der inneren Ringnut in Verbindung stehenden Ausnehmungen gleich der Gesamtfläche der RUckwandung dieser inneren Ringnut ist und die Gesamtfläche der Rückwandungen der mit der äußeren Ringnut in Verbindung stehenden Ausnehmungen gleich der Gesamtfläche der Rückwandung dieser äußeren Ringnut ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Rotationskolbenmaschine mit einem Verteilerdrehventil nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Stirnansicht der in F i g. 1 dargestellten Maschine,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der in F i g. 1 gezeigten Maschine,

Fig.4 eine Stirnansicht der Maschine mit den Zahnrädern gemäß einem Schnitt längs der Linie IV-IV von F i g. 1 bei abgenommenem Lagerdeckel,

Fig.5 eine Stirnansicht mit dem Steuerdrehschieber gemäß einem Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 1,

Fig.6 einen Teilquerschnitt mit der Wellenanordnung längs der Linie VI-VI von F i g. 1 und

F i g. 7 eine Seitenansicht bestimmter innerer Bautei-

le, die sich bei einem Schnitt durch die Maschine längs der Linie VlI-VII der F i g. 1 ergibt.

Die nachstehend als Ausführungsbeispiel beschriebene hydraulische Rotationskolbenmaschine ist zur Verwendung als Servosteuerglied in einer Servolenkung bestimmt, das zwischen eine Hauptpumpe und einen Hydraulikzylinder eingefügt ist, um die Zuführung von Druckflüssigkeit zum Hydraulikzylinder in Abhängigkeit von Drehungen des Lenkrads zu steuern und bei Ausfall der Hauptpumpe einen Handbetrieb zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist die Maschine zusätzlich mit einem durch die Betätigungswelle betätigten Richtungssteuerschieber mit Nachführung ausgestattet. Die gleiche Maschine ksnn jedoch auch einfach als Pumpe oder Hydraulikmotor verwendet werden, wenn der Richtungssteuerschieber und die Betätigungswelle fortgelassen werden.

Die in der Zeichnung dargestellte hydraulische Rotationskolbenmaschine 10 weist ein Gehäuse 11 auf, welches einen abschließenden Lagerdeckel Ua hat. An der Oberseite 116 des Gehäuses sind eine Einlaßöffnung 12, eine Auslaßöffnung 13 und zwei Arbeitsöffnungen 14 und 15 ausgebildet (F i g. 3). Die Einlaßöffnung 12 ist mit der Druckseite der Hauptpumpe verbunden, was durch den Buchstaben D ausgedrückt ist. Die Auslaßöffnung 13 ist mit der Niederdruckseite der Hauptpumpe verbunden, was durch die Buchstaben ND zum Ausdruck gebracht ist. Die Arbeitsöffnungen 14 und 15 sind mit den beiden Arbeitsräumen des Hydraulikzylinders verbunden, und deshalb sind diese Arbeitsöffnungen noch zusätzlich durch den Buchstaben C bzw. Q bezeichnet

Innerhalb des Gehäuses 11 sind zwei zylindrische Kammern 16 und 17 ausgebildet, die koaxial in Verlängerung voneinander liegen. Innerhalb der Kammer 16 ist ein axial verschiebarer Richtungssteuerschieber 18 angeordnet, und innerhalb der Kammer 17 sind die beiden Zahnräder der Rotationskolbenmaschine angeordnet, nämlich das mit einer Außenverzahnung versehene innenzahnrad 19 und der mit einer Innenverzahnung versehene Zahnring 20. Innerhalb der Kammer 17 ist ferner neben den Zahnrädern 19 und 20 ein scheibenförmiger Steuerdrehschieber 21 angeordnet, wobei eine Zwischenscheibe 22 zwischen dem Steuerdrehschieber 21 und den Zahnrädern 19 und 20 eingefügt ist Mehrere Gewindebolzen 25 (Fig.2) halten die verschiedenen Bauteile zusammen. In F i g. 1 ist noch eine Deckelschraube 25a gezeigt

Wie Fig.4 zeigt, ist das Innenzahnrad 19 mittels Keilnuten 23 drehfest mit einer hohlen Welle 24 verbunden, die im Gehäuse 11 drehbar gelagert ist Der Zahnring 20 ist derart ausgebildet und angeordnet daß er in der Kammer 17 exzentrisch um das Innenzahnrad 19 kreisen kann. Er ist am Außenumfang mit einer Außenverzahnung 26 ausgebildet, die mit einer an der Umfangswand der Kammer 17 angebrachten Innenverzahnung 27 der Gehäuseinnenverzahnung kämmt Die Gehäuseinnenverzahnung 27 hat mehr Zähne als die Außenverzahnung 26, so daß sich der Zahnring 20 bei seiner kreisenden Bewegung mit einer durch das Verhältnis der Zähnezahlen der Verzahnungen 26 und 27 bestimmten Drehzahl um seine eigene Achse dreht während diese Achse auf einer Kreisbahn um die räumlich feststehende Achse des Innenzahnrads 19 und der Welle 24 umläuft

Die hohle Welle 24 fluchtet axial mit einer Betätigungswelle 24a, die ebenfalls im Gehäuse 11 drehbar gelagert ist Ein äußeres Ende 24b der Betätigungswelle 24a ist mit einer Kerbverzahnung 24c zur Verbindung mit einer Betätigungsvorrichtung versehen; diese Betätigungsvorrichtung ist ein Lenkrad oder dergleichen, wenn die Maschine 10 bei einer hydraulischen Servolenkung verwendet wird.

Die Betätigungswelle 24a ist gegen Axialbewegung gesichert und mit einem axial verschiebbaren und drehbaren Richtungssteuerschieber 18 derart verbunden, daß eine relative Drehung zwischen diesen beiden

ίο Bauteilen bewirkt, daß der Richtungssteuerschieber 18 axial in der Längsrichtung der Kammer 16 verschoben wird, und zwar aus einer neutralen Stellung, die in F i g. 1 dargestellt ist in die eine oder die andere von zwei Betriebssteüungen. Die Verschiebungsrichtung des Richtungssteuerschiebers 18 hängt von der Drehrichtung der Betätigungswelle 24a ab.

Für die axiale Verschiebung des Richtungssteuerschiebers 18 ist ein Zapfen 28 in einer radialen zylindrischen Aussparung 29 des Richtungssteuerschiebers 18 befestigt Das andere Ende des Zapfens 28 greift in eine Schraubennut 30 ein, die, wie F i g. 7 zeigt, in der

Betätigungswelle 24a unter einem Winkel gegenüber

ihrer Drehachse angebracht ist

Um die Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit aus

einer nicht gezeigten Hauptpumpe zu den Zahnrändem

19 und 20 und damit die Richtung der Relativbewegung der Zahnräder durch die Drehrichtung der Betätigungswelle 24a zu steuern, sind in der Umfangswand der Kammer 16 und im Richtungssteuerschieber 18 in axialem Abstand voneinander mehrere Umfangsringnuten P, Mu C, Q, M, P₁ und R angebracht wobei die Ringnuten P, C, Q und R über nicht dargestellte Kanäle im Gehäuse mit den öffnungen 12 bis 15 verbunden sind (siehe Fig.3). Die Nut M\ steht mit einem Kanal 31 in Verbindung, dessen anderes Ende an einer öffnung 32 mündet die in der Stirnwand 33 der Kammer 17 ausgebildet ist Die Nut M steht mit einem Ende eines Kanals 34 in Verbindung. Das andere Ende dieses Kanals mündet an einer öffnung 36, die in der

Stirnwand 33 ausgebildet ist

Der Richtungssteuerschieber ist der Vollständigkeit halber erwähnt stellt aber keinen Teil der Erfindung dar.
Wie Fig.4 zeigt besteht die Innenverzahnung des Zahnrings 20 aus sieben Zähnen 38a bis 38g: Die Anzahl dieser Zähne ist um eins größer als die Anzahl der sechs Zähne 39a bis 39/der Aüßenverzahnung des Innenzahnrads 19. Zwischen den Verzahnungen der beiden Zahnräder 19 und 20 bestehen Verdrängerkammern 40a

so bis AOg, die sich im Betrieb abwechselnd vergrößern und verkleinern.

Der Unterschied zwischen der Anzahl der Zähne 38a bis 38g· des Zahnringes 20 und der Anzahl der Zähne 39a bis 39/ des Innenzahnrads 19 hat folgende Wirkung:

Wenn sich das Innenzahnrad 19 um V₆ Umdrehung um seine eigene Achse dreht führt die Achse des Zahnrings

20 einen vollständigen Umlauf um die Achse des Innenzahnrads 19 aus. Infolge des Unterschieds zwischen der Zähnezahl der am Umfang des Zahnrings 20 ausgebildeten Außenverzahnung 20 und der Zähnezahl der Gehäuseinnenverzahnung 27 führt der Zahnring 20 bei jedem vollständigen Umlauf seiner Achse um die Achse des Innenzahnrads 19 V₆ Umdrehung um seine eigene Achse aus.

Für jede Sechstel-Umdrehung des Innenzahnrads 19 wird jede der Verdrängerkammern 40a bis 4Qg einmal vollständig zusammengedrückt und ausgedehnt Die Expansion und Kontraktion der Kammern 40a bis 40g-

erzeugt, je nach der Verwendung der Maschine, die gewünschte Förderwirkung, Motorwicklung oder Zumeßwirkung.

Der Steuerdrehschieber 21 hat die Aufgabe, die Verdrängerkammern 40a bis 40# je nach der Verwendung der Maschine, funktionsgerecht mit dem Druckanschluß und dem Niederdruckanschluß zu verbinden. Wenn die Maschine als Motor verwendet wird, müssen jeweils die sich vergrößernden Verdrängerkammern mit dem Druckanschluß und die sich verkleinernden Verdrängerkammern mit dem Niederdruckanschluß verbunden werden. Wenn die Maschine dagegen als Pumpe verwendet wird, müssen jeweils die sich verkleinernden Verdrängerkammern mit dem Dnjckanschluß und die sich vergrößernden Verdrängerkammern mit dem Niederdruckanschluß verbunden werden. In jedem Fall muß das Druckmittel in einer zeitlich abgestimmten Beziehung zur Drehbewegung und zur Umlaufbewegung der Zahnräder 19 und 20 in die Verdrängerkammern 40a bis 40^ hinein- und aus diesen herausgeführt werden. Zu diesem Zweck sind der Steuerdrehschieber 21 und die Zwischenscheibe 22 durch Keilnutverbindungen 41 und 42 drehfest mit der Welle 24 sowie mit dem Innenzahnrad 19 verbunden.

Gemäß den F i g. 1 und 5 hat der Steuerdrehschieber 21 die Form einer Scheibe mit ebenen Stirnflächen 43 und 44 und einer Umfangsfläche 46. In der Stirnfläche 43 sind zwei Ringnuten 47 und 48 ausgebildet, die sich konzentrisch vollständig um die Achse des Steuerdrehschiebers 21 herum erstrecken. Durch die Lage der öffnung 36 steht die Ringnut 47 dauernd in Verbindung mit dem Kanal 34, während durch die Lage der öffnung 32 die Ringnut 48 dauernd mit dem Kanal 31 verbunden ist

Axial durch den Steuerdrehschieber 21 erstreckt sich eine Reihe von Durchgangskanälen 49', 49", die einander paarweise zugeordnet sind. Die Durchgangskanäle 49' liegen in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander um die Achse des Steuerdrehschiebers 21 herum auf einem Teilkreis, dessen Durchmesser etwa gleich dem mittleren Durchmesser der Ringnut 48 ist Die Durchgangskanäle 49" liegen ebenfalls in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander, jedoch gegenüber den Durchgangskanälen 49' versetzt auf einem Teilkreis, dessen Durchmesser etwa gleich dem mittleren Durchmesser der Ringnut 47 ist

Damit die Druckflüssigkeit vom Steuerdrehschieber 21 zu den Verdrängerkammern 40a bis 4Of fließen kann, hat die Zwischenscheibe 22 eine erste Reihe von axialen Bohrungen 51', die die gleichen Winkelabstände wie die Durchgangskanäle 49' haben, und eine zweite Reihe von axialen Bohrungen 51", die ebenfalls die gleichen Winkelabstände wie die Durchgangskanäle 49" haben. Die Bohrungen 51' und 51" sind auf einem Kreis mit gleichem Durchmesser angeordnet Wenn der Zahnring 20 einen vollen Umlauf um die Achse des Innenzahnrads 19 durchfuhrt, verschließen und öffnen die Zähne 38a bis 38g die Bohrung 5V und 51" in zeitlicher Beziehung zur Bewegung des Zahnringes 20 in der Weise, daß beim Betrieb als Motor Druckflüssigkeit lediglich in die sich ausdehnenden Verdrängerkammern 404,40&, 40c oder 4Oe, 4Oi 40£- geleitet wird und daß beim Betrieb als Pumpe Druckflüssigkeit lediglich aus den sich verkleinernden Verdrängerkammern 4Oe; 4Oi 40#oder 40a, 406,40c herausgefordert wird.

Jede Bohrung 51' der Zwischenscheibe muß dauernd mit einem entsprechenden Durchgangskanal 49' im Steuerdrehschieber 21 in Verbindung stehen, und jede Bohrung 51" muß dauernd mit einem entsprechenden Durchgangskanal 49" in Verbindung stehen. Da der Durchmesser des Teilkreises, auf dem die Bohrung 51' und 51" angeordnet sind, sich von den Durchmessern der Kreise unterscheidet, auf denen die Durchgangskanäle 49' und 49" liegen, ist eine Anzahl von radial gerichteten nutartigen Ausnehmungen 50' in der der Zwischenscheibe 22 zugewandten Stirnfläche 44 des Steuerdrehschiebers 21 vorgesehen, um jeden Durch·

ίο gangskanal 49' mit der entsprechenden Bohrung 5V zu verbinden, und eine zweite Anzahl von radial gerichteten nutartigen Ausnehmungen 50", um jeden Durchgangskanal 49" mit der entsprechenden Bohrung 51" zu verbinden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der hydraulischen Rotationskolbenmaschine kann insbesondere auf dem Gebiet der hydraulischen Servolenkungen verwendet werden, und aus diesem Grund soll der Betrieb der Maschine 10 bei der Verwendung in einer Servolenkung für Kraftfahrzeuge oder dergleichen beschrieben werden.

Die Druckflüssigkeiteinlaßöffnung 12 (Fig.3) ist mit der erwähnten, nicht gezeigten Hauptpumpe verbunden, und deshalb stehen die Ringnuten P, P\ in Verbindung mit dem Druckanschluß. In der neutralen Stellung des Richtungssteuerschiebers 18, die in F i g. 1 dargestellt ist sind beide Ringnuten P, P\ abgesperrt und dadurch wird verhindert daß Druckflüssigkeit zum Steuerdrehschieber 21 und zu den Verdrängerkammern zwischen den Zahnrädern 19 und 20 strömt

Es sei angenommen, daß die Betätigungswelle 24a im Uhrzeigerdrehsinn gedreht wird, wenn man bei der Darstellung in F i g. 1 von rechts auf die Maschine 10 blickt Wie später noch anhand von Fig.6 erläutert wird, besteht an den einander zugewandten Wellenenden 52 und 53 der beiden Wellen 24 und 24a eine Überlappung mit einem gewissen Spiel in der Umfangsrichtung, so daß am Beginn der Drehbewegung der Betätigungswelle 24a die Welle 24 zunächst nicht

to sofort mitgenommen wird. Diese lose Drehmöglichkeit der Betätigungswelle 24a gegenüber der Hohlwelle 24 ist jedoch nur gering, wie aus F i g. 6 hervorgeht Auch bewirkt die Drehung der Betätigungswelle 24a zunächst keine Drehung des Richtungssteuerschiebers 18, da dieser durch eine Keilnutverbindung 54 drehfest jedoch axial verschiebbar mit der Welle 24 verbunden ist Die Verdrehung der Welle 24a im Uhrzeigerdrehsinn bewirkt jedoch eine Verschiebung des Richtungssteuerschiebers 18 in axialer Richtung, bei der Betrachtung der F i g. 1 nach links, und zwar durch die Wirkung des Zapfens 28, der in der Schraubennut 30 gleitet Wenn der Richtungssteuerschieber 18 in axialer Richtung nach links verschoben wird, so gelangt die linke Nut P über eine kontinuierliche Umfangsnut 56, die am Umfang des Richtungssteuerschiebers 18 ausgebildet ist in Strömungsverbindung mit der Nut M\. Dadurch gelangt unter hohem Druck stehende Druckflüssigkeit in die Ringnut 48, die im Steuerdrehschieber 21 ausgebildet ist und dann durch die axialen Durchgangskanäle 49', die radialen Ausnehmungen 5C und die axialen Bohrungen 5V zu den sich ausdehnenden Kammern der Verdrängerkammern 40a bis 40& die zwischen den Zähnen des Innenzahnrads 19 und des Zahnringes 20 ausgebildet sind.

Dadurch wird das Innenzahnrad 19 in einer Richtung gedreht, die der Drehrichtung der Betätigungswelle 24a entspricht Dies bewirkt, daß der Richtungssteuerschieber 18 im Uhrzeigerdrehsinn verdreht wird. Solange

jedoch die Drehung der Betätigungswelle 24a der Drehung des Richtungssteuerschiebers 18 vorauseilt, wird der Richtungssteuerschieber 18 in seiner axial nach links verschobenen Stellung gehalten, um die Strömungsverbindung zu den Verdrängerkammern und damit die Drehung des Innenzahnrads 19 und des Richtungssteuerschiebers 18 weiterhin aufrechtzuerhalten.

Die Druckflüssigkeit, die aus den sich verkleinernden Kammern der Verdrängerkammern 40a bis 40g verdrängt wird, strömt durch die axialen Bohrungen 51" und dann durch die Ausnehmungen 50" und die axialen Durchgangskanäle 49" zum Kanal 34 und von dort zur Nut Af. Die Nut M steht jedoch nunmehr über eine am Umfang des Richtungssteuerschiebers !S ausgebildete Umfangsnut 57 in Verbindung mit der Nut Q.

Die Druckflüssigkeit, die der öffnung Q zugeführt wird, gelangt zur Arbeitsöffnung 14 (F i g. 3) und von dort zu einem Arbeitsraum des Hydraulikzylinders, um das Fahrzeuglenkgestänge oder dergleichen zu betätigen. Druckflüssigkeit vom anderen Arbeitsraum des Zylinders wird der öffnung 15 zugeführt und gelangt in die Nut C Eine andere Nut 58, die im Richtungssteuerschieber 18 ausgebildet ist, steht mit der Nut C in Verbindung und führt die Druckflüssigkeit durch einen Kanal 59 hindurch, der sich radial durch den Richtungssteuerschieber 18 erstreckt, und dann zu einer Kammer 60, die in der Welle 24a ausgebildet ist. Von da gelangt die Druckflüssigkeit durch eine Kammer 61, die ein Ende des Steuerdrehschiebers 18 umgibt, zur Nut R. Aus der Nut R wird die Druckflüssigkeit zur Auslaßöffnung 13 (Fig.3) geführt, die mit der Niederdruckseite der Hauptpumpe verbunden ist.

Bei Beendigung der Drehung der Betätigungswelle 24a drehen sich die Zahnräder 19 und 20 weiter, bis sich der Richtungssteuerschieber 18 so weit gegenüber der Betätigungswelle 24a entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn verdreht hat, daß er nach rechts in die neutrale Stellung zurückgebracht worden ist. Dadurch wird die linke Nut P blockiert Damit der Richtungssteuerschieber 18 vollständig in die neutrale Stellung zurückgebracht wird, ist ein Torsionsstab 62 vorgesehen, der an einem Ende 63 drehfest mit der Betätigungswelle 24a verbunden ist, und der am anderen Ende 64 drehfest mit der Welle 24 verbunden ist Der Torsionsstab 62 stellt sicher, daß der Richtungssteuerschieber 18 vollständig in die neutrale Stellung zurückgebracht wird, nachdem die Drehung der Betätigungswelle 24a beendet ist und zwar unabhängig von der Richtung, in die die Betätigungswelle 24a verdreht wurde.

Eine Verdrehung der Betätigungswelle 24a entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn bewirkt daß die Maschine 10 in entgegengesetzter Richtung arbeitet Wenn die Betätigungswelle 24a entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn gedreht wird, wird der Richtungssteuerschieber 18 bei der Darstellung in Fig. 1 nach rechts verschoben, und dadurch wird die rechts liegende, mit dem Druckanschluß verbundene Ringnut P\ über die am Richtungssteuerschieber 18 ausgebildete Umfangsnut 57 mit der Ringnut M verbunden. Dadurch wird der Kanal 34 mit dem Druckanschluß verbunden, und Druckflüssigkeit wird Ober den Steuerdrehschieber 21 und die Zwischenscheibe 22 den entsprechenden Kammern der Verdrängerkammern 40a bis 40g derart zugeführt, daß das Innenzahnrad 19 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn gedreht wird. Die aus den sich verkleinernden Verdrängerkammern verdrängte Druckflüssigkeit strömt durch die axialen Bohrungen 51', die Ausnehmungen 50' und die Durchgangskanäle 49' in den Kanal 31 und von dort zur Ringnut M\.

Aus der Ringnut M\ strömt die Druckflüssigkeit durch die Nut 56 in die Ringnut Cund dann zur Arbeitsöffnung 14 und von dort zu einem Arbeitsraum des Hydraulikzylinders. Die Druckflüssigkeit vom anderen Arbeitsraum des Hydraulikzylinders strömt durch die Arbeitsöffnung 15 zur Ringnut Q und dann zur Ringnut R über die Nut 50a, den Kanal 69, den Hohlraum 60 der Welle 24a und

ίο den Kanal 61, der das rechte Ende des Richtungssteuerschiebers 18 umgibt. Aus der Ringnut R strömt die Druckflüssigkeit zurück zur Niederdruckseite der Pumpe.
Falls die Hauptpumpe ausfallen sollte, steuert die

»5 Beiäiigungswelie 24a direkt den Hydraulikzylinder, der mit der Maschine 10 verbunden ist. Zu diesem Zweck weisen die Wellen 24 und 24a sich axial überlappende radiale Schulterflächen 66 und 67 (F i g. 6) auf, die in dem zuvor beschriebenen normalen Betrieb, wenn die

ιό Hauptpumpe arbeitet im Abstand voneinander gehalten werden. Zur manuellen Betätigung legen sich jedoch diese Schulterflächen bei einer Verdrehung der Betätigungswelle 24a aneinander an. Bei diesem manuellen Betrieb hat die Drehung der Betätigungswel-Ie 24a die Wirkung, daß der Richtungssteuerschieber 18 wieder verschoben wird; außerdem werden aber auch die Welle 24 und das Innenzahnrad 19 durch den Eingriff der Schulterflächen 66 und 67 in Drehung versetzt Infolge des Ausfalls der Hauptpumpe sind die Nuten P,

Pi nicht mit dem Druckanschluß verbunden. Der Druck

der Druckflüssigkeit wird vielmehr dadurch erzeugt daß die Zahnräder 19 und 20 infolge der Drehung der

Wellen 24a und 24 in Drehung versetzt werden. Um die Lebensdauer des Steuerdrehschiebers 21 zu

verlängern und um den Gesamtwirkungsgrad der hydraulischen Rotationskolbenmaschine 10 zu erhöhen, sind Maßnahmen getroffen, um den Steuerdrehschieber 21 in einem axial abgeglichenen Zustand zu halten.

Der Druck der Druckflüssigkeit in der Ringnut 47 des

Steuerdrehschiebers 21 ist bei jeder Drehrichtung des Steuerdrehschiebers 21 und des Innenzahnrads 19 von dem Druck in der Ringnut 48 verschieden. Der Flüssigkeitsdruck in den beiden Ringnuten 47 und 48 übt jedoch auf den Steuerdrehschieber 21 eine in F i g. 1 nach links gerichtete Kraft aus, da die Rückwandungen 47a und 48a der Ringnuten 47 und 48 als Kolbenflächen wirken, auf die die Druckflüssigkeit einwirkt

Um die nach links gerichtete Kraft auszugleichen, sind die sich radial erstreckenden Ausnehmungen 50'

so und 50" in der Stirnfläche 44 des Steuerdrehschiebers 21 derart ausgebildet daß der Druck der Druckflüssigkeit der nach rechts auf die Rückwandungen 50'a und 50"a dieser Ausnehmungen einwirkt die Kräfte ausgleicht die nach links gerichtet sind.

Zu diesem Zweck ist die Gesamtfläche der Rückwandungen 50'a aller Ausnehmungen 50' gleich oder im wesentlichen gleich der Gesamtfläche der Rückwandung 48a der Ringnut 48. In entsprechender Weise ist die Gesamtfläche der Rückwandungen 50"a aller Ausnehmungen 50" gleich oder im wesentlichen gleich der Gesamtfläche der Rückwandung 47a der Ringnut 47.

Wenn alle Ausnehmungen 50' und 50" die gleiche Konfiguration haben und wenn die Flächen der Rückwandungen 50'a und 50"a alle einander gleich sind, dann können zur Erzielung des Abgleichs die radialen Abmessungen der Rückwandungen 47a und 48a in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den

mittleren Durchmessern der Ringnuten 47 und 48 derart verändert werden, daß ein axial abgeglichener Zustand des Steuerdrehschiebers 21 eingestellt wird. Es ist auch möglich, die Breiten der radialen Aussparungen 50' und 50" zur Erzielung eines optimalen axialen hydraulischen Abgleichs des Steuerdrehschiebers 21 zu verändern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verteilerdreh ventil für eine als Pumpe oder Motor verwendbare hydraulische Rotationskolbenmaschine mit einem mit der An- oder Abtriebswelle fest verbundenen und damit im Gehäuse gelagerten außenverzahnten Innenzahnrad und einem mit diesen kämmenden, einen Zahn mehr als dieses aufweisenden, innenverzahnten Zahnring, der unter Abstützung an der Außenverzahnung des Innenzahnrads exzenterförmig um dieses kreist und über eine Verzahnung am Außenumfang mit einer gegenüber der Frequenz der kreisenden Bewegung geringen Eigendrehzahl sich drehend, abrollend mit einer Gehäuseinnenverzahnung kämmt, wobei über das Verteilerdrehventil die zwischen den Verzahnungen der beiden Zahnräder gebildeten, sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerkammern über Bohrungen in wenigstens einer an den Zahnradseitenflächen anliegenden Zwischenscheibe und dahinter befindliche Ringnuten funktionsgerecht mit dem Druck- bzw. dem Niederdruckanschluß der Maschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (22) fest mit der Anoder Abtriebswelle (24) verbunden und hinter dieser Zwischenscheibe ein ebenfalls fest mit jener Welle verbundener scheibenförmiger Steuerdrehschieber (21) vorgesehen ist, daß der Steuerdrehschieber (21) an seiner rückwärtigen, einer Gehäusestirnwand (33) zugekehrten Stirnfläche (42) zwei konzentrische Ringnuten (47, 48) aufweist, die über Gehäusekanäle (31, 34) und evtl. besondere Schalteinrichtungen (18, 24a) wahlweise mit dem Niederdruckanschluß (13) und dem Druckanschluß (12) der Maschine verbindbar sind, ferner an seiner vorderen, der Zwischenscheibe (22) zugewandten Stirnfläche (44) mit radial gerichteten nutartigen Ausnehmungen (SO', 50") verschen ist, die paarweise zusammengehören, von denen aber in abwechselnder Folge jeweils eine Ausnehmung (50') jedes Paares über entsprechende Durchgangskanäle (49') im Steuerdrehschieber (21) mit der inneren Ringnut (48) und die andere Ausnehmung (50") jedes Paares über entsprechende Durchgangskanäle (49") des Steuerdrehschiebers (21) mit der äußeren Ringnut (47) verbunden sind, daß die nutartigen Ausnehmungen (50', 50") über je eine Bohrung (51', 51") in der Zwischenscheibe (22) mit den Verdrängerkammern (40a—40g) zwischen den Zahnrädern in Verbindung kommen und daß die nutartigen Ausnehmungen (50', 50") so bemessen sind, daß die durch die Flüssigkeitsdrücke in den jeweils druckbeaufschlagten Ausnehmungen (50', 50") hervorgerufenen Axialkräfte die auf die Rückseite des Steuerdrehschiebers (21) durch den Flüssigkeitsdruck einwirkende Axialkraft im wesentlichen ausgleichen.

2. Verteileidrehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Ausnehmungen (50', 50") des Steuerdrehschiebers (21) so bemessen sind, daß die Gesamtfläche der Rückwandungen (50'a^der mit der inneren Ringnut (48) in Verbindung stehenden Ausnehmungen (50') gleich der Gesamtfläche der Rückwandung (4Sa) dieser inneren Ringnut (48) ist und die Gesamtfläche der Rückwandungen (50"a^ der mit der äußeren Ringnut (47) in Verbindung stehenden Ausnehmungen (SO") gleich der Gesamtfläche der Rückwandung (47a^ dieser äußeren Ringnut (47) isL