DE2510017C3 - Druckmittelbetätigter Schwenkmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Schwenkmotor mit einem Zylinder, einem darin axial verschiebbaren und drehbaren Kolben und einer stirnseitig im Zylinder gelagerten Abtriebswelle, bei dem der Kolben im Zylinder und auf der axial 3<> feststehenden Abtriebswelle durch jeweils mindestens zwei auf der Außenfläche des Kolbens und auf der Abtriebswelle angeordnete schraubenförmige Leisten, deren Seitenwände entlang den Seitenflanken von jeweils in der Innenfläche des Zylinders und des Kolbens befindlichen Nuten gleiten, zwangsweise gegensinnig geführt ist.

Bei einem bekannten Schwenkmotor dieser Gattung (GB-PS 13 11 645) sind die schraubenförmigen Nuten und Leisten im Zylinder, im Kolben und auf der Abtriebswelle als Gewinde derart ausgebildet, daß die Seitenwände der Nuten an den Seitenflanken der Leisten anliegen. Diese Ausführung hat zwar den Vorteil, daß der entsprechende Schwenkmotor mit hohen Drücken bis zu 160 Bar gefahren werden kann. Allerdings besteht der Nachteil, daß dieser Typ nur für ein schmierendes Hydrauliköl Verwendung finden kann, da ansonsten die Reibverluste im Gewinde zu hoch sind, sofern dieses nicht geschmiert wird. Aber auch bei einer Schmierung ist der durch die Reibkräfte bedingte Kraftverbrauch sowie der entstehende Verschleiß nachteilig. Bei einem weiteren bekannten Schwenkmotor (DE-OS 22 07 920) erfolgt die Führung des Kolbens im Zylinder und auf der Abtriebswelle ebenfalls über mindestens zwei Nuten, in denen mit einer Rolle versehene Zapfen gleiten. Derartig ausgebildete Schwenkmotore können sowohl mit Hydrauliköl als auch mit Preßluft gefahren werden. Allerdings sind diese Schwenkmotore wegen der geringen Scherbelastbarkeit der Zapfen nur bis 63 Bar belastbar, und zwar &> dann, wenn sechs Zapfen vorgesehen sind, die jedoch, da sechs Nuten vorgesehen sein müssen, den Schwenkmotor in seiner Herstellung außerordentlich verteuern.

Aus der US-PS 3162 098 ist ein Schwenkmotor bekannt, bei dem die Kraftübertragung zwischen der Abtriebsweile und dem verschiebbaren Kolben durch eine Wälzmittellagcrung nach Art einer Kugelumlaufspindel erfolgt. Durch diese Art der Übertragung der Linearbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Abtriebswelle werden die Kugeln durch die Axialbelastung einer derartigen Belastung ausgesetzt, daß der Schwenkmotor einerseits nur im Niederdruckbereich betrieben werden kann und andererseits eine schnalle Abnutzung der Wälzmittel gegeben wäre.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Schwenkmotor der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß der Schwenkmotor sowohl hydraulisch als auch pneumatisch mit hohen Drücken betrieben werden kann und bei geringem Verschleiß mit einem größeren Wirkungsgrad arbeitet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in den Seitenwänden der im Verhältnis zu den Leisten kurzen Nuten oder in den Seitenflanken der Leisten Wälzmittel angeordnet sind.

Bei dieser Ausbildung des Schwenkmotors kann dieser vorteilhafterv/eise sowohl im Nieder- als auch im Hochdruckbereich pneumatisch und hydraulisch gefahren werden, wobei es durch die einfache Rollreibung unter minimaler Belastung der Wälzmittel keiner dauernden Schmierung im Führungsbereich zwischen den Nuten und Leisten bedarf.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwenkmotor entlang der Linie I-I in Fig.2,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Schwenkmotor entlang der Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Kolbens und

Fig.4 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht einer Antriebswelle.

Der in F i g. 1 im Längsschnitt dargestellte Schwenkmotor besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 10, einem Kolben 12 sowie einer Abtriebswelle 14. Der Kolben 12 gleitet mit einer einen Dichtring 16 aufweisenden Gleitfläche 18 in einer Bohrung 20 des Zylinders 10 und mit einer ebenfalls mit einem Dichtring 22 versehenen Gleitfläche 24 auf dem rückwärtigen Ende 26 der Abtriebswelle 14, welches im Zylinderboden 28 gelagert ist. Die Abtriebswelle 14 ist im Wellenausgangsbereich in einem Zylinderdeckel 30 über ein Wälzlager 32 gelagert.

Der Zylinder 10 ist außen mit im einzelnen nicht dargestellten Anschlüssen für hydraulische oder pneumatische Leitungen 34 und 36 versehen. Der Kolben 12 weist, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, an seiner Umfangsfläche mindestens zwei schraubenförmig verlaufende Leisten 38 auf. Die Steigung des schraubenförmigen Verlaufs der Leisten 38 kann je nach Wunsch beliebig gewählt werden. Im Innern des Kolbens befinden sich um 90° versetzt im gegenläufigen Drehsinn zu den Leisten 38 ebenfalls schraubenförmig verlaufende Nuten 40, und zwar in dem Bereich des Kolbens, in dem an der Außenfläche des Kolbens keine Leisten 38 liegen.

Im eingebauten Zustand des Kolbens 12 in den Zylinder 10 gleiten die Leisten 38 in im Zylinder 10 angeordneten Nuten 42, die in ihrer Längserstreckung wesentlich kürzer sind als die Leisten 38.

Die Abtriebswelle 14 weist in einem bestimmten Bereich an ihrer Umfangsfläche ebenfalls mindestens zwei entgegen dem Drehsinn der Leisten 38 schraubenförmig verlaufende Leisten 44 auf, die im Betriebszustand der Abtriebswelle in den Nuten 40 gleiten, wobei

die Leisten 44 in ihrer Längserstreckung wesentlich länger sind als die Nuten 40. Damit zwischen den Seitenflanken 46 der Leisten 38 und 44 und den Seitenwänden 48 der Nuten 40 und 42 möglichst wenig Reibung auftritt, sind zwischen den Seitsnflanken und Seitenwänden Wälzmittel 50, insbesondere Wälzkugeln, zwischengeschaltet, wodurch zwischen diesen Teilen lediglich eine geringe Rollreibung besteht Damit effektiv auch nur eine Rollreibung auftritt, sind die Wälzkugeln in einem Kugelumlauf 52 geführt, so daß die Kugeln beim Betrieb des Schwenkmotors sich frei abrollen und dabei weiterbewegen können. Die Kugelumläufe sind dabei in den Seitenwänden der Nuten vorgesehen.

Um in der Fig. 1 den räumlichen Verlauf beider Leisten 38 sehen zu können, sind diese durch gestrichelte Linien dargestellt, obwohl zumindest die obere bei dem in F i g. 1 dargestellten Schnittbild nicht mehr erscheinen dürfte. Natürlich ist die Erfindung nicht auf zwei Leisten und Nuten beschränk', es können vielmehr auch je nach Durchmesser des Kolbens und des Zylinders mehrere Leisten über den Umfang verteilt angeordnet sein.

Die Funktionsweise des Schwenkmotors ist folgendermaßen:

Wenn aus der in F i g. 1 dargestellten Stellung der Zylinder über die Leitung 34 mit Druck beaufschlagt wird, was sowohl mittels Druckluft als auch mittels Hydrauliköl erfolgen kann, so bewegt sich der Kolben 12 nach rechts, wobei er sich durch die Gleitbewegung der Leisten 38 in den feststehenden Nuten 42 dreht Diese Drehbewegung wird über die Verbindung des Kolbens mittels der Leisten 44 und der Nut 40 auf die Abtriebswelle übertragen. Gleichzeitig aber überlagert sich durch die schraubenförmige Verbindung der Leisten 44 mit den Nuten 40 eine Drehbewegung auf die Abtriebswelle durch die Axialbewegung des Kolbens.

Durch die geringen Reibungskräfte wird mit diesem Schwenkmotor ein außerordentlich hoher Wirkungsgrad erzielt und gleichzeitig wegen der geringen Schmierbedürftigkeit des Kugelumlaufs die Möglichkeit eröffnet den Schwenkmotor sowohl mit Hydrauliköl als auch mit Druckluft zu betreiben.

Natürlich besteht die Möglichkeit die Leisten an der Innenwandung des Zylinders und die Nuten in den Außenflächen des Kolbens vorzusehen bzw. entsprechend die Leisten im Innern des Kolbens und die entsprechenden Nuten in der Abtriebswelle anzuordnen und dabei den Kugelumlauf derart in die kurzen Leisten anzuordnen, daß die vorlaufenden und die rücklaufenden Kugeln als Abstützung zwischen den Seitenflanken der Leisten und den Seitenwänden der Nuten dienen können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigter Schwenkmotor mit einem Zylinder, einem darin axial verschiebbaren und drehbaren Kolben und einer stirnseitig im Zylinder gelagerten Abtriebswelle, bei dem der Kolben im Zylinder und auf der axial feststehenden Abtriebswelle durch jeweils mindestens zwei auf der Außenfläche des Kolbens und auf der Abtriebswelle »° angeordnete schraubenförmige Leisten, deren Seitenwände entlang den Seitenflanken von jeweils in der Innenfläche des Zylinders und des Kolbens befindlichen Nuten gleiten, zwangsweise gegensinnig geführt ist, dadurch gekennzeichnet, «5 daß in den Seitenwänden (48) der im Verhältnis zu den Leisten (38,44) kurzen Nuten (40,42) oder in den Seitenflank.cn (46) der Leisten Wälzmittei (50) angeordnet sind.

2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch «> gekennzeichnet, daß die Wälzmittei (50) Kugeln sind, die in einem Kugelumlauf (52) geführt sind.