DE19742882C1 - Radialer Schwenkmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen radialen Schwenkmo­ tor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Schwenkmotore werden insbesondere in der Flug- und Fahrzeugindustrie eingesetzt.

Ein radialer Schwenkmotor ist z. B. aus der DE 32 22 982 A1 bekannt und besteht aus einem Gehäuse, das im Inneren mindestens einen Statorflügel besitzt und an den Stirn­ seiten mit Deckeln verschlossen ist und einem Rotor, der sich aus einer in den Deckeln gelagerten Abtriebswelle und mindestens einem Rotorflügel zusammensetzt. Der Ro­ torflügel ist innerhalb eines Freiraumes im Gehäuse nur begrenzt schwenkbar und bildet so mit dem Statorflügel des Gehäuses mindestens eine Druck- und eine Ablaufkam­ mer aus.

Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen der Druck- und der Ablaufkammer sind der Stator- und der Ro­ torflügel gegenüber den seitlichen Deckeln und gegenüber der radialen Gehäusewand bzw. der Abtriebswelle mit ei­ nem formangepaßten Gleitdichtelement ausgerüstet.

Für die äußere Dichtheit zwischen dem Rotor und jedem Deckel ist in der Regel ein Gleitdichtring auf der Ab­ triebswelle aufgezogen, der sowohl im jeweiligen Deckel als auch im Rotor gelagert sein kann.

Die Abtriebswelle ist auf der Zapfenseite durch einen weiteren Dichtring abgesichert, wofür die verschieden­ sten Radialwellendichtringe verwendet werden.

Es ist weiterhin bekannt, auf beiden Seiten der Ab­ triebswelle zwischen den Wellendichtungen Lagerstellen anzuordnen, in deren Bereich Leckölleitungen angeordnet sind, um das zwischen den Wellendichtringen anfallende Lecköl in den Tank zurückführen. Damit werden die Lager­ stellen und die Dichtstellen vor zu hoher Druckbelastung und damit vor Beschädigungen geschützt und hohe Anlauf­ drehmomente des Schwenkmotors vermieden. Diese Lecköl­ leitungen sind obendrein mit Einrichtungen ausgerüstet, um den Leckölstrom auf einen vorbestimmten Druck anzu­ stauen und die Lagerstellen damit stets ausreichend mit Drucköl für die Schmierung zu versorgen.

Solche Leckölleitungen sind technisch zwar erforderlich, werden aber in der Regel abgelehnt, da sie sowohl in ge­ rätetechnischer als auch in anlagentechnischer Sicht ei­ nen hohen technischen und kostenmäßigen Aufwand erfor­ dern. Außerdem schränkt die zusätzliche Verrohrung den Einsatzbereich dieser Schwenkmotore wegen der oft be­ grenzten Einbaubedingungen stark ein.

In besonderen Anwendungsfällen ist die Abführung des Lecköles aus dem Schwenkmotor nachteilig, z. B. wenn das Steuersystem für den Schwenkmotor ausgefallen ist und der Rotor eingespannt bleiben muß. Im Zuge der Leckage läuft der Rotor auf Grund der äußeren Belastung nach, was zu einem Sicherheitsrisiko führt.

Es besteht daher die Aufgabe, einen radialen Schwenkmo­ tor der vorliegenden Art zu entwickeln, der keine Leck­ ölleitungen besitzt und dessen Lagerstellen druckentlas­ tet und ausreichend mit Schmieröl versorgt sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen 2 bis 5.

Die Erfindung beseitigt die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik.

Dabei ist die Erfindung auf Grund einfachster Ferti­ gungsverfahren und durch die Verwendung eines einfachen Rückschlagventiles ohne großen Aufwand herstellbar und damit kostengünstig in der Anschaffung.

Der besondere Vorteil tritt in der Anwendung ein. Gegen­ über einer externen Leckölleitung stellt die Erfindung eine sehr elegante Lösung dar, die jetzt auch Einsätze in räumlich beengten Finalprodukten ermöglicht.

Es ist auch von Vorteil, den Öffnungsdruck am Rück­ schlagventil so einzustellen, daß der sich vor dem Rück­ schlagventil einstellende Druck eine ausreichende Ver­ sorgung des Lagers mit Schmieröl ermöglicht. Das schont das Lager und führt zu einer hohen Lebensdauer des La­ gers und der Dichtung.

Vorteilhaft ist auch die alternative Möglichkeit, für jedes Lager ein separates Rückschlagventil oder für alle Lager ein gemeinsames Rückschlagventil einzusetzen. Da­ mit ist die Erfindung äußerst anpassungsfähig an Schwenkmotore mit unterschiedlichem Aufbau.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert werden.

Dazu zeigen

Fig. 1: einen Schwenkmotor im Längsschnitt,

Fig. 2: den Rotor im Schnitt und in der Perspektive und

Fig. 3: den Rotor des Schwenkmotors in einer Explosivdarstellung.

Der radiale Schwenkmotor gemäß der Fig. 1 besteht in der Hauptsache aus einem äußeren Stator 1 und einem inneren Rotor 2.

Der Stator 1 setzt sich aus einem Gehäuse 3 und aus an beiden Stirnseiten des Gehäuses 3 angeordneten Deckel 4, zusammen, die über nichtdargestellte Schrauben befestigt sind. Dabei sind die Stirnflächen der Gehäuse 3 und die Innenflächen der Deckel 4 als durchgehende Plan­ flächen ausgebildet und an diesen zusammengefügt.

Ein Spannring 5 an jeder Deckelseite übernimmt die Fi­ xierung der radialen Lage zueinander.

Beide Deckel 4 besitzen je eine Lagerbohrung. Im Inneren des Gehäuses 3 befindet sich eine zylindrische Gehäuse­ bohrung, die von zwei sich gegenüberliegenden und radial ausgerichteten Statorflügel in zwei gegenüberliegende Freiräume aufgeteilt ist.

Der Rotor 2 besteht dagegen aus einer Abtriebswelle 7 mit beidseitigen Lagerzapfen 8 und einem dazwischenlie­ gendem Zylinderteil 9. Im Bereich dieses Zylinderteils 9 sind zwei gegenüberliegende und radial ausgerichtete Ro­ torflügel 10 angeordnet. Der Rotor 2 ist in dem Gehäuse 3 des Stators 1 so eingepaßt, daß zwischen dem Kopf des Rotorflügels 10 und der Innenwand des Gehäuses 3 sowie zwischen dem Kopf des Statorflügels und der Umfangsflä­ che des Zylinderteils 9 ein axialer Dichtspalt 11 und zwischen den Stirnflächen des Rotorflügels 10 und den Stirnflächen des Statorflügels und den beidseitigen In­ nenflächen der beiden Deckel 4 jeweils ein radialer Dichtspalt 12 gebildet wird.

Jeder Rotorflügel 10 teilt daher einen der beiden Frei­ räume in einen Druckraum und in einen Ablaufraum auf, sodaß sich zwei gegenüberliegende Druckräume und zwei gegenüberliegende Ablaufräume ergeben. Beide Druckräume und beide Ablaufräume sind durch innere Kanäle 15 und 16 untereinander verbunden, während ein Druckraum mit einem Zulaufanschluß 17 und ein Ablaufraum mit einem Ablaufan­ schluß 18 in Verbindung steht.

Zwischen den Deckeln 4 und den jeweiligen Lagerzapfen 8 sind in üblicher Weise Dichtelemente 19 für die äußere Dichtheit vorgesehen.

Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen den benachbarten Druckräumen und den Ablaufräumen befindet sich auf jedem Rotorflügel 10 und auf jedem Statorflügel ein Rahmendichtelement 20. Dazu besitzt jeder Statorflü­ gel und jeder Rotorflügel 10 zwei längsverlaufende Schenkel 21, die beide eine mittige und über die ganze Höhe und über die ganze Länge verlaufende Nut 22 ausbil­ den. In dieser Nut 22 ist jeweils das Rahmendichtelement 20 eingepreßt. Damit ist gewährleistet, daß jeder Rotor­ flügel 10 an seinem Umfang und an seinen Stirnseiten ge­ genüber dem Gehäuse 3 und den Deckeln 4 abgedichtet ist.

Im Übergangsbereich vom Lagerzapfen 8 zum Zylinderteil 9 ist ein Gleitdichtring 23 verdrehsicher und axial ver­ schiebbar auf der Abtriebswelle 7 aufgesetzt, sodaß er mit seiner seitlichen und äußeren Gleit- und Dichtfläche an der Innenfläche des Deckels 4 und mit seiner inneren Dichtfläche in ruhender Weise an der Umfangsfläche der Antriebswelle 7 anliegt.

Der Gleitdichtring 23 besitzt auf seiner dem Deckel 4 abgewandten Seite eine Ausnehmung, die als Einbauraum 24 für eine Weichdichtung in Form eines Diagonaldichtringes 25 ausgelegt ist. Dieser Einbauraum 24 bildet im Zusam­ menwirken mit einer Durchmesserstufung am Zylinderteil 9 der Abtriebswelle 7 eine erste umlaufende Dichtkante 26 und eine zweite umlaufende Dichtkante 27. Der Diagonal­ dichtring 25 ist mit zwei Dichtteilen und mit einem da­ zwischenliegenden und beweglichen Führungsteil ausgebil­ det und im Einbauraum 24 so eingepaßt, daß ein Dichtteil einerseits an der ersten Dichtkante 26 und das andere Dichtteil andererseits an der zweiten Dichtkante 27 an­ liegt.

Der Gleitdichtring 23 und der Rotor 2 sind weiterhin mit einer Verdrehsicherung ausgerüstet.

Dazu sind jeweils beispielsweise beide Schenkel 21 jedes Rotorflügels 10 an ihren Stirnseiten als Mitnehmer aus­ gebildet und der Gleitdichtring 23 am Umfang in entspre­ chender Weise mit Ausnehmungen, beispielsweise einem Paar von axialen Nuten 29 ausgerüstet, die miteinander im Eingriff stehen.

Die Abtriebswelle 7 ist in den Deckeln 4 des Gehäuses 3 gelagert und besitzt daher im Bereich der Lagerzapfen 8 jeweils ein entsprechendes Lager 30, das als Gleit-, Ku­ gel- oder Rollenlager ausgeführt sein kann.

Dieses Lager 30 ist axial zu beiden Seiten durch ein Dichtelement eingeschlossenen, in der Ausführungsform innererseits durch den Gleitdichtring 23 und äußerer­ seits durch das ringförmige Dichtelement 19.

Zur Druckentlastung ist im Innenring des Lagers 30 oder im Lagerzapfen 8 der Abtriebswelle 7 ein ringförmiger Sammelkanal 31 für anfallendes Lecköl eingebracht, der über einen radialen Kanal 32 und einem axialen Kanal 33 Verbindung zu einem der Kanäle 15 oder 16, die bekann­ termaßen die entsprechenden Druckräume bzw. Ablaufräume zusammenschließen.

Der radiale Kanal 32 oder der axiale Kanal 33 besitzt einen Einbauraum 34 für ein nichtentsperrbares Rück­ schlagventil 35. Dieses Rückschlagventil 35 ist federbe­ lastet ausgeführt und zum Lager 30 hin schließend ausgerichtet.

Damit ist jedes Lager 30 in dieser Art mit einem der beiden, die Druck- bzw. Ablaufräume verbindenden Kanäle 15 oder 16 verbunden.

Dazu alternativ können beide Lager 30 einem gemeinsamen Verbindungskanal zugeordnet sein, der ein gemeinsames Rückschlagventil 35 aufnimmt und der mit einem der Kanä­ le 15 oder 16 verbunden ist.

Während des Betriebes des Schwenkmotors gelangt Druckme­ dium als Leckage aus dem Druckraum über den zwischen dem Gleitdichtring 21 und dem Zylinderteil 9 des Rotors 2 befindlichen axialen Dichtspalt in den Bereich des La­ gers 30. Hier wird das Lecköl angestaut, da es nicht un­ gehindert über das ringförmige Dichtelement 19 abfließen kann. Nach dem Erreichen eines für das Rückschlagventil 35 erforderlichen Öffnungsdruckes öffnet das dem ent­ sprechenden Ablaufraum zugeordnete Rückschlagventil 35 und gewährt dem Lecköl des entsprechenden Lagers 30 freien Durchfluß zu den Ablaufräumen und damit zum Tank der Hydraulikanlage. Das andere Rückschlagventil 35 vom anderen Lager 30 bleibt geschlossen, da der Druck aus dem Druckraum 13 andererseits auf das Rückschlagven­ til 35 einwirkt.

Bezugszeichenliste

1

Stator

2

Rotor

3

Gehäuse

4

Deckel

5

Spannring

6

7

Abtriebswelle

8

Lagerzapfen

9

Zylinderteil

10

Rotorflügel

11

axialer Dichtspalt

12

radialer Dichtspalt

13

14

15

Kanal

16

Kanal

17

Zulaufanschluß

18

Ablaufanschluß

19

äußeres Dichtelement

20

Rahmendichtelement

21

Schenkel

22

Nut

23

Gleitdichtring

24

Einbauraum

25

Diagonaldichtring

26

erste Dichtkante

27

zweite Dichtkante

28

29

axiale Nut

30

Lager

31

Sammelkanal

32

radialer Kanal

33

axialer Kanal

34

Einbauraum

35

Rückschlagventil

Claims (5)

1. Radialer Schwenkmotor, bestehend

• 1. aus einem Stator (1) mit einem Gehäuse (3) und beid­ seitigen Deckeln (4), wobei im Gehäuse (3) mindestens ein Statorflügel angeordnet ist und
• 2. aus einem Rotor (2) mit einer in den Deckeln (4) gela­ gerten Abtriebswelle (7) und mit Rotorflügeln (10) in gleicher Anzahl, wobei
• 3. der Statorflügel und der Rotorflügel (10) in Verbin­ dung mit dem Gehäuse (3), dem Zylinderteil (9) der An­ triebswelle (7) und den beiden Deckeln (4) mindestens einen Druckraum und einen Ablaufraum ausbilden, die nach innen durch ein, in dem Stator- und dem Rotorflügel (10) eingesetzten Rahmendichtelement (20) und nach außen und nach innen durch ein ringförmiges Dichtelement abgedich­ tet sind und
• 4. in jedem Deckel (4) des Stators (1) zwischen zwei Dichtstellen ein Lager (30) angeordnet ist, das druck­ entlastet ausgeführt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lager (30) über einen Sammelkanal (31) und über radiale Kanäle (32, 15, 16) und axiale Kanäle (33) in der Abtriebswelle (7) hydrau­ lische Verbindung zum Ablaufraum besitzt und in diesen Kanälen (32, 33) ein in Richtung zum Ablaufraum hin öff­ nendes Sperrventil eingesetzt ist.

2. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil als federbe­ lastetes und nichtentsperrbares Rückschlagventil (35) ausgeführt ist.

3. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvoreinstellung am Rückschlagventil (35) auf einen Öffnungsdruck einge­ stellt ist, der einem erforderlichem Schmierdruck für das Lager (30) entspricht.

4. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Kanal (15, 16) als ein Verbindungskanal für mindestens zwei Ablaufräume ausgebildet ist und ein Lager (30) mit einem radialen Kanal (15) und das andere Lager (30) mit dem anderen ra­ dialen Kanal (16) verbunden ist.

5. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lager (30) über einen gemeinsamen Verbindungskanal mit einem der beiden radia­ len Kanäle (15, 16) verbunden ist und in dem gemeinsamen Verbindungskanal ein gemeinsames Rückschlagventil (35) angeordnet ist.