DE2514179A1

DE2514179A1 - Druckmittelbetaetigte rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2514179A1
Application number: DE19752514179
Authority: DE
Inventors: Nils Einar Swedberg
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1974-04-17
Filing date: 1975-04-01
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2279945A1; DK147949C; US3905728A; DE2514179C2; PL115077B2; CA1032828A; IT1037318B; DK147949B; SE404717B; JPS50144106A; DK162175A; FR2279945B1; DD116886A5; JPS5534319B2; SE7503112L; GB1510341A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

BÜRO; 8000 MÜNCHEN 83 · ELFENSTRASSE 32 9 5 1 A 1 7 9

'■■: ib75

74-CLP-37

EATON CORPORATION 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.

Druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine und befaßt sich insbesondere mit einer Druckentlastungsanordnung für derartige Maschinen, die für eine verbesserte Axialabdichtung sorgt.

Die Rotationskolbenmaschine kann grundsätzlich in verschiedenartiger bekannter Weise aufgebaut sein. Vorzugsweise handelt es sich aber um eine als Motor, Pumpe oder Servosteuereinheit ausgelegte Kreiskolbenmaschine. Die Erfindung ist daher vorliegend an Hand von Kreiskolbenmaschinen näher erläutert. Druckmittelbetätigte Kreiskolbenmaschinen weisen eine Verdrängervorrichtung mit einem auBenverzahnten Innenzahnrad auf, das exzentrisch innerhalb eines innenverzahnten Außenzahnr,ades sitzt. Die Zahnräder führen eine Drehbewegung und eine kreisende Bewegung mit Bezug aufeinander aus. Im allgemeinen ist eine keilverzahnte Gelenkwelle vorhanden, um die Drehbewegungskomponente des Innenzahnrades auf eine drehbar gelagerte Antriebs- oder Abtriebswelle zu übertragen bzw. von dieser abzuleiten, je nachdem ob es sich um einen Motor oder eine Pumpe handelt. Bei der Relativbewegung der Zahnräder werden zwischen diesen mehrere Verdrängerzellen gebildet, von denen sich jede in Ab-

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

hdngigkeit vor: der Relativbewegung wechselweise vergrößert und verkleinert. In der Regel ist de- Verdrargervorrichtung ein Drehschiebe' zugeordnet, der selektiv Druckmittel zu den Verdrär.gerzellen gelangen und von diesen abströmen laßt.

Druckmittelbe tätigte Kreiskolbenmaschine,¹"! arbeiten normalerweise mit hydraul ikdrücken im Bereich von ;,ngefdhr 70 kp/cm" bis 280 kp/crn . Diese Drücke haben zur Folge, daß auf die Stirnflächen der- beidseits der Ver dr ängervorricntur-g angeordneten Axialdichtorgane hohe Abhebekräfte einwirken. Derartige Abhebekräfte können zu einer Streckung der Spannbolzen and einer Auslenkung von einander axial benachbarten Dichtflächen führen, so daß es zu übermäßigem Lecken in den Ebenen zwischen der Verdrängervorrichtung und den benachbarten Dichtorganen kommt. Durch die Streckung der Spann™· bolzen können auch die Dichtringe ausfallen; Druckmittel kann nach außen dringen. Die Auslenkung der axial benachbarten Dichtorgane kann des weiteren innerhalb der Maschine ein übermäßiges Lecken von unter hohem Druck stehendem Arbeitsmittel entweder zum Gehäuse oder zur Niederdruckseite der Maschine zur Folge haben. Auf Grund derartiger Leckvorgänge wird der volumetrische Wirkungsgrad der Maschine herabgesetzt. Bei Vorrichtungen wie Motoren und Pumpen, bei denen einige Verdrängerzellen unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel und andere Verdrdngerzellen unter niedrigem Druck stehendes Arbeitsmittel enthalten, kann außerdem eine Auslenkung eines mit einem Teil der Verdrängervorrichtung, beispielsweise dem Innenzahnrad, in Gleitkontakt stehenden Dichtorgans zu ungleichmäßigen Abnutzungserscheinungen zwischen den Gleitflächen führen, wodurch häufig die Lebensdauer der Maschine herabgesetzt wird.

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Im Rahmen von bekannten Versuchen, die mit hohen innerer· Abhebekräften, Dichtorganauslenkung und internem Lecken verbundenen Probleme auszuräumen, wurde im allgemeinen die Dichtfläche vergrößert oder die axiale Dichtkraft erhöht, indem entweder Spannbolzen größerer Festigkeit benutzt und/oder für einen axialen Druckausgleich gesorgt wurde. Für einen Ausgleich des Axialdrucks, den die Dichtorgane auf die von dem Zahnradpaar· gebildete Verdrängervorrichtung ausüben, wurde häufig Druckmittel in hinter dem Dichtorgan liegende Bereiche geleitet, wie dies aus den US-PSen 3 034 448 und 3 694 114 bekannt ist. Es ist ferner bekannt (US-PS 3 695 791), die Verdrängervorrichtung zwischen zwei Dichtorganen anzuordnen, die druck- und/oder temperaturempfindlich sind, so daß sich das Spiel zwischen den Dichtorganen und der Verdrängervorrichtung entsprechend variierenden Druck- oder Temperaturbedingungen ändern kann. Diese Lösungen sind jedoch nicht voll zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine zu schaffen, die insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und hohen Drücken einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad hat. Ein Lecken im Inneren der Maschine verursacht durch eine Auslenkung der mit einem Teil der Verdrängervorrichtung in Gleiteir.griff stehenden Dichtorgane soll verringert werden. Es soll insbesondere eine Kreiskolbenmaschine mit einem in Gleiteingriff mit einem Teil des Zahnradpaares stehenden Dichtorgan geschaffen werden, bei der die axiale Auslenkung des Dichtorgans kleinstmöglich gehalten und dementsprechend Leckvor-

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gänge verringert und die Abnutzungseigenschaften zwischen dem Dichtorgan und dem Zahnradpaar verbessert sind.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine weist ein Gehäuse mit einem Druckmitteleinlaß und einem Druckmittelauslaß auf, das eine Dichtfläche bildet. Es sind ein innenverzahntes Außenzahnrad und ein außenverzahntes Innenzahnrad vorgesehen, das exzentrisch innerhalb des Außenzahnrades sitzt. Die Zahnräder führen eine kreisende Bewegung und eine Drehbewegung mit Bezug aufeinander aus. Die Zähne der beiden Zahnräder kämmen miteinander und bilden während der Relativbewegung mehrere sich vergrößernde und verkleinernde Verdrängerzellen. Es ist ferner ein Steuerdrehschieber vorhanden, der eine zu einer der Bewegungen der Zahnräder synchrone Bewegung ausführt und im Verlaufe dieser synchronen Bewegung einen der Druckmittelanschl .sse mit den sich vergrößernden Verdrängerzellen und den anderen Druckmittelanschluß mit den sich verkleinernden Verdrängerzellen in Verbindung bringt. Die Zahnräder sind mit axialen Stirnflächen ausgestattet, die sich gegen die Dichtfläche anlegen, wobei die Dichtfläche und eine der Stirnflächen gemeinsam einen radial benachbart den Verdrängerzellen liegenden Dichtsteg und mindestens eine Druckentlastungszone bilden, wobei der Dichtsteg radial zwischen den Verdrängerzellen und der Druckentlastungszone sitzt. Ein im Gehäuse befindlicher Durchlaß sorgt für eine offene Verbindung zwischen der Druckentlastungszone und einem der DruckmittelanschlUsse, wobei die Fläche vermindert wird, die dem Arbeitsmitteldruck ausgesetzt ist, der während des Betriebs der Maschine die axialen Stirnflächen von der Dichtfläche

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abzuheben sucht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dichtringnut vorgesehen, sitzt der Dichtsteg radial zwischen den Verdrängerzellen und der Dichtringnut und steht die Druckentlastungszone mit der Dichtringnut in offener Verbindung.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Druckentlastungszone eine strömungsmäßig durchgehende Nut aufweisen, die im wesentlichen konzentrisch zu der Dichtringnut liegt; statt dessen können auch mehrere in Umfangsrichtung in Abstand voneinander angeordnete Druckentlastungszonen vorhanden sein.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäß aufgebauten druckmittelbetätigten Rotationskolbenmaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 1, bei dem nur der Steuerdrehschieber veranschaulicht

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ist,

Fig. 6 ein Druckdiagramm, an Hand dessen Anordnungen

mit und ohne Druckentlastung einander gegenübergestellt sind,

Fig. 7 eine grafische Darstellung des volumetrischen

Wirkungsgrades mit und ohne Druckentlastung,

Fig. 8 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ausfüh

rungsform der Erfindung,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie 9-9 der

Fig. 8, und

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie 10-10 der

Fig. 8.

In Fig. 1 ist eine hydraulische Kreiskolbenmaschine veranschaulicht, die beispielsweise als Kraftmaschine oder Pumpe betrieben werden kann. Die Kreiskolbenmaschine 11 weist mehrere miteinander verbundene Abschnitte auf, zu denen von vorne nach hinten ein Wellengehäuse 13, eine Verschleißplatte 15, eine aus einem Zahnradpaar be-

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stehende Verdrängervorrichtung/, eine Verteilerventilplatte 19 und ein Drehschiebergehäuse 21 gehören. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise einer derartigen Kreiskolbenmaschine sind bekannt (US-PS 3 572 983) und brauchen infolgedessen vorliegend nicht

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näher erörtert zu werden.

Auch die im einzelner, in Fig. 3 veranschaulichte Verdr anger vorrichtung 17 ist bekannt, sie wird daher· rur k„-z insoweit erläutert, als dies für das Verstcndris der Erfind¹-: "ig erforderlich ist. Die Verdränger vor richtung 17 weist ein i-nenverzahr+es Außenzahnrad 23 mit im vorliegenden Ausführungsbeispiei sieben Zähnen 25 sowie ein exzentrisch innerhalb des Außenzahrrades 23 angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad 27 auf, das bei der dargestellten Ausführungsform sechs Zähne 29 hat. Auf Grund der exzentrischen Anordnung des Innenzahnrades 27 und der unterschiedlichen Zähnezahlen kann das Innenzahnrad 27 innerhalb des Außenzahnrades 23 eine kreisende Bewegung ausführen und gleichzeitig rotieren. Es versteht sich, daß entweder das Außenzahnrad oder das Innenzahnrad 27 relativ festgehalten sein kann, während das andere Zahnrad mit Bezug dazu kreist und rotiert. Durch die kombinierte relative Kreis- und Drehbewegung kommen die Zähne 25 und 29 unter Bildung von mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Verdrangerzellen 31, 33, 35, 37, 39, 41 und 43 miteinander in Eingriff, die sich wechselweise vergrößern und verkleinern.

Die Kreiskolbenmaschine 11 weist eine Antriebs-Abtriebswelle 45 auf (Fig. 1), die innerhalb des Wellengehäuses 13 sitzt und in Lagern 47 und 49 abgestützt ist. Die Welle 45 ist mit einer Innenkeilverzahntmg 51 versehen, mit der eine Hauptantriebswelle 53 in Eingriff steht, die an ihren gegenüberliegenden Enden Gruppen von balligen Keilzähnen 55 und 57 mit evolventen Flanken trägt. Die

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Keilzähne 5/ kämmen mit einer Innenkeilverzahnung 59 des Innenzahnrades 27_a Infolgedessen fUhren bei der vorliegenden Ausführungsform sieben Umläufe des Innenzahnrades 27 zu einer vollständigen Umdrehung des Innenzahnrades und damit einer Umdrehung der Antriebs-Abtriebswelle 45. Mit der Innenkeilverzahnung 59 steht ferner eine Gruppe von Zähnen 61 in Eingriff, die am Umfang einer Schieberantriebswelle 63 verteilt sind. Am gegenüberliegenden Ende der Schieberantriebswelle 63 sitzt eine Gruppe von Zähnen 65, die mit einer Innenkeilverzahnung 71 eines Steuerdrehschiebers 73 kämmt, der im Drehschiebergehäuse 21 drehbar gelagert ist· Das Drehschiebergehäuse 21 ist mit zwei Druckmittelanschlüssen 75 und 77 versehen. Im erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Druckmittelanschluß 75 mit der Hochdruckseite und äer DruckmittelanschluS 77 mit der Niederdruckseite der Maschine verbunden. Wird die Maschine in der im folgenden näher erläuterten Weise als Motor betrieben, tritt unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel Ubor den DruckmittelanschluS 75 in die Maschine ©in_s bewirkt eine Drehung d&r Antriebs-Abtriebswelle 45 und vorläßt die Maschine mit niedrigem Druck über den DruckmittelanschluS 77.

Der Steuerdrehschieber 73 ist in abwechselnder Folg© mit Hochdruck-Schieberdurchlässen 81, 83, 85₈ 87 ₈ 89 und 91 sowie Niederdruck-Sehieberdurchlässsn 93₉ 95₉ 97 _p 99„ 101 und 103 ausgestattet (Fig_c S)₄ Während des Arbeiten© der Moschine steht jeder dieser Durchlässe ständig entweder unter hshsm Droek ©der unter n Drucks

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Entsprechend Fig. 4 weist die Verteilerventilplatte 19 Verteilerdurchlässe 105, 107, 109, 111, 113, 115 und 117 auf, von denen jeder mit den Schieberdurchlässen des Steuerdrehschiebers 73 während dessen Drehbewegung abwechselnd in und außer Verbindung kommt. Bei sich im Uhrzeigersinn drehendem Innenzahnrad 27 wird beispielsweise unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel über die Schieberdurchlässe 81, 83 und 85 sowie die Verteilerdurchlässe 105, 107 und 109 in die Verdrängerzellen 31, 43 und 41 eingespeist, so daß sich diese Verdrängerzellen vergrößern. Der Verteilerdurchlaß 111 und die diesem zugeordnete Verdrängerzelle 39 enthalten Druckmittel, das unter einem Zwischendruck zwischen dem niederdruckseitigen und dem hochdruckseitigen Druck der Maschine steht; der Verteilerdurchlaß 111 und die Verdrängerzelle 39 befinden sich infolgedessen in einem Übergangszustand, Gleichzeitig verkleinern sich die Verdrängerzellen 33, 35 und 37, wobei unter niedrigem Druck stehendes Arbeitsmittel aus den Verdrängerzellen heraus und über die Verteilerdurchlässe 117, 115 und 113 in die Niederdruck-Schieberdurchlässe 93, 103 und 101 gepreßt wird.

Die unter Druck stehendes Arbeitsmittel enthaltende Verdrängervorrichtung 17 steht in Eingriff mit Dichtflächen, die von dem Gehäuse, nämlich den benachbart der Verdrängervorrichtung angeordneten Bauteilen 15 und 19, gebildet werden. So stehen axiale Stirnflächen 121 und 123 des Außenzahnrades 23 mit einer Dichtfläche 125 der Verschleißplatte 15 bzw. einer Dichtfläche 127 der Verteilerventilplatte 19 in Eingriff. In ähnlicher Weise wirken axiale Stirnflächen 131 und 133 des Innenzahnrades 27 mit den Dichtflächen 125

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und 127 zusammen. Bei einer Auslenkung der Stirnflächen und Dichtflächen kann es zu Leckvorgängen innerhalb der Maschine kommen, beispielsweise zwischen den hochdruckseitigen und den niederdruckseitigen Verdrängerzellen der Verdrängervorrichtung 17* Eine Auslenkung der Verteilerventilplatte 19 kann außerdem dazu führen, daß sich deren Stirnfläche von der benachbarten Stirnfläche des Steuerdrehschiebers 73 abhebt, wodurch es zu einem kurzschlußartigen Lecken von Druckmittel zwischen Hochdruck-Schieberdurchlässen und benachbarten Niederdruck-Schieberdurchlässen kommt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird ein Austreten von Druckmittel aus der Maschine radial nach außen durch entsprechende Dichteinrichtungen verhindert, beispielsweise O-Ringe oder dergleichen, die in Dichtringnuten 135, 137, 139 und 141 sitzen.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 in Verbindung mit Fig. 1 zu erkennen ist, sind mehrere Vertiefungen oder Ausnehmungen vorgesehen, die von der axialen Stirnfläche 121 und der Dichtfläche 125 begrenzt werden und Druckentlastungszonen 143, 145, 147, 149, 151, 153 und 155 bilden. Am gegenüberliegenden Ende der Verdrängervorrichtung 17 begrenzen die axiale Stirnfläche 123 und die Dichtfläche 127 in ähnlicher Weise mehrere Ausnehmungen oder Vertiefungen (Fig. 4), die für Druckentlastungszonen 157, 159, 161, 163, 165, 167 und 169 sorgen. Bei der dargestellten Ausführungsform stehen die Druckentlastungszonen 143 bis 155 mit der Dichtringnut 137 in Verbindung, während die Druckentlastungszonen 157 bis 169 mit der Dichtringnut 139 Verbindung haben. Beide Dichtringnuten sind über einen Durchlaß 171 mit dem niederdruckseitigen Druckmittelanschluß

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77 verbunden.

An Hand der Fig. 3, in der die Dichtringnut 137 und die Druckentlastungszonen 143 bis 155 mit gestrichelten Linien veranschaulicht sind, läßt sich die Funktion der Druckentlastungszonen besser verstehen. Jede der Druckentlastungszonen 143 bis 155 sitzt benachbart und radial außerhalb einer der Verdrängerzellen 31 bis 43, Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt ähnlich Fig. 1, der jedoch durch die Verdrängerzelle 31 statt durch den Zahn 25 hindurchgelegt ist. Es ist ferner ein Druckdiagramm dargestellt, das eine Vorrichtung der vorliegend beschriebenen Art, jedoch ohne Druckentlastung, d. h. nur mit den Dichtringnuten 137 und 139 versehen, mit einer Vorrichtung vergleicht, bei der für die vorliegend erläuterte Druckentlastung gesorgt ist. Im Falle der nicht druckentlasteten Maschine gelangt das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel, das in der Verdrängerzelle 31 enthalten ist, zwischen die axiale Stirnfläche 121 und die Dichtfläche 125, wodurch eine Abhebekraft ausgeübt wird, die gleich der von der Kurve eingeschlossenen Fläche, d. h. der Fläche zwischen der "HOCH"-Drucklinie und der "NIEDER"-Drucklinie_r ist. Bei vorhandenen Druckentlastungszonen 143 ,bis 155 bilden die Dichtfläche 125 und die Stirnfläche 121 einen Dichtsteg 173, bei dem es sich um die zwischen der Verdrängerzelle 31 und der Druckentlastungszone 155 liegende Fläche handelt, im Bereich derer die Dichtfläche 125 und die Stirnfläche 121 einander berühren oder miteinander in Eingriff stehen. Wie aus dem Druckdiagramm fur die druckentlastete Maschine zu erkennen ist, führt die Verbindung der Dichtringnut 137 und der Druckentlastungs-

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zonen 143 bis 155 mit dem niederdruckseitigen Druckmittelanschluß 77 zu einem Druckabfall vom Hochdruck zum Niederdruck an dem verhältnismäßig schmalen Dichtsteg 173. Das hat seinerseits eine erhebliche Verminderung der Fläche zur Folge , im Bereich derer das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel einen Druck ausübt, der die Dichtfläche 125 von der Stirnfläche 121 abzuheben sucht. Der Höchstdruck ist in beiden Fällen der gleiche. Die Gesamtfläche, Über die dieser Druck wirken kann, ist jedoch bei der Maschine mit den Druckentlastungszonen wesentlich kleiner, wodurch auch die Gesamtabhebekraft (die Fläche unter der Kurve) erheblich verringert wird. Es versteht sich, daß die Darstellungen in der Zeichnung nur der Erläuterung der Erfindung und nicht der Darstellung der in der Praxis verwendeten Relativabmessungen dienen. Vorzugsweise werden jedoch die Druckentlastungszonen 143 bis 155 so bemessen, daß ihre Gesamtfläche größer als die Fläche des Dichtsteges 173 ist, wobei der Dichtsteg 173 in Radialrichtung schmaler als die angrenzende Druckentlastungszone ist.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit des volumetrischen Wirkungsgrades vom Arbeitsdruck des Druckmittels. Der Versuch wurde mit zwei für hohes Drehmoment und niedrige Drehzahl ausgelegten Hydromotoren der vorliegend beschriebenen Art durchgeführt, die von der Char-Lynn Plant der Eaton Corporation gefertigt waren. Einer der Motoren hatte keine Druckentlastungszonen (NR)₉ während der andere erfindungsgemäS mit solchen Druckentlastungszonen ausgestattet war (R). Es wurde ein Mobile-Öl (Typ DTE 26) bei einer Öltemperatur von 60⁰C und einer Viskosität von 117 Saybolt-Sekunden be-

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nutzt. Die bei dem Versuch verwendeten Motoren hatten eine Verdrängung von 74 cm ; das Druckmittel wurde in einer DurchfluBmenge von ungefähr 19 l/min zugeführt. Die Symbole CW und CCW bedeuten Drehung der Verdrängervorrichtung im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Kurven nach Fig. 7 zeigen, da8 mit der vorliegend beschriebenen Lösung eine wesentliche Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades zu erzielen ist. Bei einem Druck von 246 kp/cm wird beispielsweise durch die offenbarte Druckentlastung der volumetrische Wirkungsgrad bei Drehung im Uhrzeigersinn von ungefähr 68 % auf ungefähr 84 % sowie bei Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn von ungefähr 78 % auf ungefähr 91 % gesteigert, was eine Verbesserung von ungefähr 16 % bzw, ungefähr 13 % darstellt.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen eine abgewandelte AusfUhrungsform, bei der die druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine als Servosteuereinheit 201 ausgelegt ist, wie sie verwendet wird, um einem Druckzylinder einer Servolenkeinrichtung hydraulisches Druckmittel in dosierten Mengen zuzuführen. Die Servosteuereinheit 201 weist ein Gehäuseteil 203, eine Verteilerventilplatte 205, eine als Dosiereinrichtung wirkende Verdrängervorrichtung 207 und einen Deckel 209 auf. Diese Abschnitte werden durch mehrere Spannbolzen 211 fest zusammengehalten, die durch axial verlaufende Bohrungen 213 hindurchreichen. In dem Gehäuseteil 203 ist eine als Eingangsventilelement dienende SchieberhUlse 215 drehbar gelagert. Die Schieberhülse 215 trägt an ihrem vorderen Ende eine Innenkeilverzahnung 217 zur Verbindung mit einer eine Außenkeilverzahnung aufweisenden, nicht veranschaulichten Lenkwelle. Zwischen der SchieberhUlse

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215 und dem Gehäuseteil 203 sitzt eine als Nachlaufventilelement arbeitende Schieberhülse 219, die über einen Mitnehmerstift 221 und eine in den Schieberhülsen 215 und 219 ausgebildete Schlitzanordnung in bekannter Weise (US-PS Re. 25 126) mit der Schieberhülse 215 verbunden und mit Bezug auf diese begrenzt drehbar ist. Der Mitnehmerstift 221 greift durch einen Schlitz in einer Antriebswelle 223 hindurch und überträgt dadurch das Antriebsdrehmoment auf die Antriebswelle, die in einem mit Keilverzahnung versehenen Kopf 225 endet. -

Die Verdrängervorrichtung 207 umfaßt ein innenverzahntes Außenzahnrad 227 und ein darin exzentrisch angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad 229 mit einer Pnnenkeilverzahnung 231 , die mit dem Keilverzahnten Kopf 225 in Eingriff steht. Aufbau und Arbeitsweise von der Servosteuereinheit 201 entsprechenden Maschinen sind an sich grundsätzlich bekannt (US-PS Re. 25 126).

Bei einer Drehung der Lenkwelle wird die Schieberhülse 215 gegenüber der Schieberhülse 219 verstellt, wodurch der Verdrängervorrichtung Druckmittel zugeführt wird, was zu einer Kreis- und Drehbewegung des Innenzahnrades 229 innerhalb des Außenzahnrades 227 führt. Die Antriebswelle 223 wird über den keilverzahnt en Kopf mitgenommen, wodurch die Schieberhülse 219 nachgeführt wird. Die Zähne der Zahnräder 227, 229 bilden Verdrängerzellen 233, 235, 237, 239, 241, 243 und 245, die sich bei dieser kreisenden und drehenden Relativbewegung der Zahnräder vergrößern und verkleinern. Bei einer Verdrehung der Schieberhülsen 215 und 219 in der einen

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oder der anderen Richtung wird Druckmittel über einen Einlaß in die Maschine eingeleitet, Es durchströmt die verschiedenen von dem Gehäuseteil 213 und den Schieberhülsen 215, 219 gebildeten Schieberdurchlässei Dieses einströmende Druckmittel gelangt über Verteilerdurchlässe 247, 249 und 251 in die Verdrängerzellen 245, 243 bzw. 241. Ein. Verteilerdurchlaß 253 steht mit der Verdrängerzelle 239 in Verbindung, die sich entsprechend der Erläuterung der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 in der in Fig. 10 gezeigten Arbeitsstellung im Übergangszustand befindet, Entsprechend dem in Fig. 10 veranschaulichten Pfeil dreht sich das Innenzahnrad 229 im Uhrzeigersinn, so daß Druckmittel aus den Verdrängerzellen 237, 235 und 233 über Verteilerdurchlässe 255, 257 und 259 abströmt. Dieses Druckmittel gelangt dann über Schieberdurchlässe je nach der Drehrichtung des Lenkrades zu dem einer Linksdrehung oder dem einer Rechtsdrehung zugeordneten Ausgang, Das Außenzahnrad 227 hat eine axiale Stirnfläche 261, Das Innenzahnrad 229 ist mit einer axialen Stirnfläche 263 versehen. Die Stirnflächen 261 und 263 legen sich gegen eine Dichtfläche 265 der Verteilerventilplatte 205 an. Auf der gegenüberliegenden Seite der Verdrängervorrichtung 207 ist das Außenzahnrad 227 mit einer axialen Stirnfläche 267 versehen, während das Innenzahnrad 229 eine axiale Stirnfläche 269 aufweist. Die Stirnflächen 267 und 269 stehen mit einer Dichtfläche 271 des Deckels 209 in Eingriff, Die Verteilerventilplatte 205 weist auf der von der Dichtfläche 265 abgewendeten Seite eine zweite Dichtfläche 273 auf, die mit einer Dichtfläche 275 des Gehäuseteils in Eingriff steht. Die Dichtflächen 273 und 275, die Stirnfläche 261, die Dichtfläche 265, die Stirnfläche 267 und die Dichtfläche

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271 begrenzen Dichtringnuten 277, 279 und 281, in denen O-Ringe oder dergleichen sitzen. Radial innerhalb der Dichtringnuten 277, 279 und 281 befinden sich Druckentlastungsnuten 283, 285 und 287. Wie am besten aus den Fig. 9 und 10 hervorgeht, sind die Druckentlastungsnuten 283, 285 und 287 strömungsmäßig durchgehend; sie sind entsprechend Fig. 8 über einen Durchlaß 289 miteinander verbunden, der den freien Raum 291 zwischen jeder der Bohrungen 213 und dem darin befindlichen Spannbolzen 211 einschließt. Die Druckentlastungsanordnung der abgewandelten Ausführungsform arbeitet ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7. Die von der axialen Stirnfläche 261 und der Dichtfläche 265 (Fig. 8) begrenzte Druckentlastungsnut 285 liegt radial außerhalb der Verdrängerzellen 233 bis 245, so daß jedes Segment der Druckentlastungs nut 285 und die angrenzende Verdrängerzelle zwischen sich einen schmalen Dichtsteg 293 begrenzen. Das Druckmittel in den sich vergrößernden und den sich verkleinernden Verdrängerzellen steht unter näherungsweise dem gleichen Druck, der jeweils wesentlich höher als der Druck des Arbeitsmittels ist, das aus der Maschine über einen Druckmittelauslaß abströmen kann. Infolgedessen erfolgt ähnlich der Darstellung nach Fig. 6 ein Druckabfall von den Verdrängerzellen zu der Druckentlastungsnut am Dichtsteg 293 in radial auswärts weisender Richtung.

In Fig. 8 ist zwischen der axialen Stirnfläche 263 und der Dichtfläche 265 eine gegebenenfalls vorhandene Druckentlastungszone 295 veranschaulicht, die radial innerhalb des FuSkreises der Verzahnung des Außenzahnrades 227 sitzt und die in der gleichen Weise

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wie vorstehend beschrieben für einer; Druckabfall an einem verhältnismäßig schmalen Dichtsteg führt, der von dem Außenumfang des Innenzahnrades 229 und dem Außenumfang der Druckentlastungszone 295 begrenzt wird. Fig. 10 zeigt in gestrichelten Linien eine ähnliche Druckentlastungszone 297, die von der axialen Stirnfläche 269 und der Dichtfläche 271 begrenzt ist« Schließlich befindet sich zwischen den Dichtflächen 273 und 275 eine innere Druckentlastungsnut 299, die in der gleichen Weise wirkt wie die Druckentlastungszonen 295 und 297. Ausleckendes Druckmittel kann von den Druckentlastungsnuten 285 und 287 über den freien Raum 291, die Druckentlastungsnut 283 und eine Radialnut 301 zu der zylindrischen Innenbohrung 303 gelangen, die von der Verteilerventilplatte 205 und der Schieberhülse 215 begrenzt wird. Von der Bohrung 303 aus strömt das Druckmittel dann zum Auslaß, und gelangt dann zurück zu dem nicht veranschaulichten Druckmittelbehälter .

Es versteht sich, daß eine Vertiefung, Ausnehmung oder Nut, die vorliegend in einem bestimmten Bauteil veranschaulicht ist, im Rahmen der Erfindung auch .in dem damit in Eingriff stehenden, benachbarten Bauteil ausgebildet, von beiden benachbarten Bauteilen gemeinsam gebildet oder durch eine strömungsmäßig äquivalente Anordnung ersetzt werden kann.

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Claims

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Ansprüche

/ 1.JDruckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse, das Druckmittelanschlüsse für eintretendes und abströmendes Druckmittel aufweist und mindestens eine erste Anlagefläche bildet, ein innenverzahntes Außenzahnrad und ein darin exzentrisch angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad, die mit Bezug aufeinander eine kreisende Bewegung
und eine Drehbewegung ausführen und deren Zähne dabei unter
Bildung einer Mehrzahl von sich vergrößernden und verkleinernden Verdrängerzellen miteinander kämmen, sowie ein sich synchron mit einer der Bewegungen der Zahnräder bewegender Steuerschieber vorgesehen sind, der einen der Druckmittelanschlusse mit
den sich vergrößernden Verdrängerzellen und den anderen Druckmittelanschluß mit den sich verkleinernden Verdrängerzellen verbindet, daß die Zahnräder erste axiale Stirnflächen aufweisen, die sich gegen die erste Anlagefläche des Gehäuses anlegen und von denen eine zusammen mit der Anlagefläche des Gehäuses einen ersten Dichtsteg radial benachbart den Verdrängerzellen sowie
mindestens eine Druckentlastungszone bildet, wobei der Dichtsteg radial zwischen den Verdrängerzellen und der Druckentlastungszone sitzt, und daß in dem Gehäuse ein Durchlaß ausgebildet
ist, über den die Druckentlastungszone unter Verkleinerung der Fläche, die dem Druck des Arbeitsmittels ausgesetzt ist, der
die Stirnfläche von der Anlagefläche während des Arbeitens der Maschine abzuheben sucht, mit einem der Druckmittelanschlüsse

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in offener Verbindung steht.
2. Druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit Druckmittelanschlüssen für eintretendes und austretendes Druckmittel, ein innenverzahntes Außenzahnrad mit einer ersten und einer zweiten axialen Stirnfläche und ein darin exzentrisch angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad, die eine gegenseitige kreisende und drehende Bewegung ausführen, während deren ihre miteinander kämmenden Zähne mehrere sich vergrößernde und verkleinernde Verdrängerzellen bilden, einen funktionsmäßig zwischen dem Druckmittelanschluß für eintretendes Druckmittel und dem Druckmittelanschluß für austretendes Druckmittel sitzenden Steuerschieber, mittels dessen Druckmittel selektiv den Verdrängerzellen zu- und von diesen ableitbar ist, wenn die Verdrängerzellen sich im Verlauf der Relativbewegung abwechselnd vergrößern und verkleinern, eine Einrichtung, die für eine Bewegung des Steuerschiebers synchron mit einer der Bewegungen der Zahnräder sorgt, eine erste Platte mit einer axialen Stirnfläche, die mit der ersten axialen Stirnfläche des Außenzahnrades über einen größeren Teil dieser Fläche in Eingriff steht und zusammen mit der ersten axialen Stirnfläche einen ersten Dichtsteg radial außerhalb und benachbart den Verdrängerzellen sowie mindestens eine Druckentlastungszone bildet, die radial außerhalb von und benachbart dem Dichtsteg liegt, sowie durch einen innerhalb des Gehäuses befindlichen Durchlaß, über den die Druckentlastungszone zwecks Druckabsenkung und Verringerung der Kraft, di· die Stirnflächen von-

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einander abzuheben sucht, während die Verdrängerzellen unter Druck gesetzt sind, an einen Bereich niedrigeren Druckes angeschlossen ist.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine radial außerhalb der Druckentlastungszone angeordnete Dichtringnut und ein in dieser Nut befindliches Dichtelement.
4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungszone mit der Dichtringnut in Verbindung steht.
5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringnut im wesentlichen kreisförmig ist und die Druckentlastungszone eine im wesentlichen konzentrisch zu der Dichtringnut angeordnete, strömungsmäßig durchgehende Nut aufweist.
6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere Druckentlastungszonen, die jeweils radial außerhalb und benachbart einer Verdrängerzelle sowie in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Zähnen des Außenzahnrades angeordnet sind.
7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Druckentlastungszonen relativ größer als die Fläche des Dichtsteges ist, um die Fläche kleinstmöglich zu halten, im Bereich derer ausleckendes Druckmittel eine

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Kraft ausübt, die die miteinander in Eingriff stehenden Stirnflächen voneinander abzuheben sucht.
8. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsteg eine im wesentlichen konstante Breite hat und in Umfangsrichtung im wesentlichen ununterbrochen um das Außenzahnrad herumläuft.
9. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Platte mit einer axialen Stirnfläche, die über ihren größeren Teil mit der zweiten axialen Stirnfläche des Außenzahnrades in Eingriff steht und die zusammen mit der zweiten axialen Stirnfläche einen radial außerhalb und benachbart den Verdrängerzellen liegenden zweiten Dichtsteg sowie mindestens eine Druckentlastungszone begrenzt, die radial außerhalb und benachbart dem Dichtsteg sitzt und mit dem Durchlaß in Verbindung steht.
10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mehrere in axialer Rich-tung durch das Außenzahnrad hindurchführende Durchlässe zur gegenseitigen Verbindung der Druckentlastungszonen .
11. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere in axial verlaufenden Bohrungen sitzende Spannbolzen, die das Außenzahnrad und die beiden Platten in gegenseitigem Dichteingriff zu halten suchen.

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12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteldurchlaß einen freien Raum zwischen jeder der axial verlaufenden Bohrungen und dem darin sitzenden Spannbolzen umfaßt.
13. Druckmittelbetätigte Rotationskolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit einem hochdruckseitigen und einem niederdruckseitigen Druckmittelanschluß, ein innenverzahntes Außenzahnrad mit einer ersten und einer zweiten axialen Stirnfläche und ein darin exzentrisch angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad, die eine gegenseitige kreisende und drehende Bewegung ausführen, während deren ihre miteinander kämmenden Zähne mehrere sich vergrößernde und verkleinernde Verdrängerzellen bilden, eine Ventilanordnung mit einem Steuerdrehschieber, der sich synchron zu einer der Relativbewegungen der Zahnräder bewegt und dabei für eine Verbindung zwischen den sich vergrößernden Verdrängerzellen und einem der Druckmittelanschlüsse sowie zwischen den sich verkleinernden Verdrängerzellen und dem anderen Druckmittelanschluß sorgt, und eine zwischen dem Steuerdrehschieber und den Zahnrädern angeordnete Verteilerventilplatte vorgesehen sind, deren eine axiale Stirnfläche über einen größeren Teil an der ersten axialen Stirnfläche des Außenzahnrades anliegt und zusammen mit dieser eine im wesentlichen kreisförmige erste Dichtringnut begrenzt, daß die Stirnfläche der Verteilerventilplatte und die erste axiale Stirnfläche mehrere erste Druckentlastungszonen begrenzen, die radial zwischen den Verdrängerzellen und der Dichtringnut lie-

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gen und mit der Dichtringnut sowie dem nieder druckseitigen Druckrnitteldurchlaß in Verbindung stehen, und daß die Stirnfläche der Verteilerventilplatte und die erste axiale Stirnfläche einen radial zwischen den Verdrängerzellen und den Druckentlastungszonen sitzenden ersten Dichtsteg bilden, wobei eine Verkleinerung der Fläche erfolgt, die dem Druck ausgesetzt ist, der auf einen Druckabfall verursacht durch von den hochdruckseitigen Verdrängerzellen zu den niederdruckseitigen Druckentlastungszonen über den Dichtsteg in radial auswärts weisender Richtung ausleckendes Druckmittel zurückgeht.
14. Druckmittelbetätigte Servosteuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit einem Druckmitteleinlaß, zwei Druckmittelausgängen und einem Druckmittelauslaß, ein innenverzahntes Zahnrad mit einer ersten und einer zweiten axialen Stirnfläche und ein darin exzentrisch angeordnetes außenverzahntes Zahnrad, die eine gegenseitige kreisende und drehende Bewegung ausführen und dabei mehrere sich vergrößernde und verkleinernde, als Dosierkammern wirkende Verdrängerzellen bilden, eine Ventilanordnung mit einem drehbaren Eingangsventilelement und einem Nachlaufventilelement, das sich synchron mit einer der Bewegungen des außenverzahnten Zahnrades bewegt und selektiv Druckmittel vom Druckmitteleinlaß den sich vergrößernden Verdrängerzellen zuleitet sowie von den sich verkleinernden Verdrängerzellen in Abhängigkeit von der Drehung des Eingangsventilelements zu einem der Druckmittelausgänge gelangen läßt, und eine zwischen dem innenverzahnten Zahnrad und der Ventilanord-

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nung angeordnete Verteilerventilplatte vorgesehen sind, deren eine axiale Stirnfläche mit der ersten axialen Stirnfläche des innenverzahnten Zahnrades über einen größeren Teil derselben in Eingriff steht und zusammen mit dieser eine im wesentlichen kreisförmige erste Dichtringnut begrenzt, daß die Stirnfläche der Verteilerventilplatte und die erste axiale Stirnfläche zusammen eine strömungsmäßig durchgehende Druckentlastungsnut bilden, die radial zwischen den Verdrängerzellen und der Dichtringnut sitzt sowie mit der Dichtringnut und dem Druckmittelauslaß in Verbindung steht, und daß die Stirnfläche der Verteilerventilplatte und die erste axiale Stirnfläche einen ersten Dichtsteg bilden, der radial zwischen den Verdrängerzellen und der Druckentlastungsnut sitzt, wobei eine Verkleinerung der Fläche erfolgt, die dem Druck ausgesetzt ist, der auf einen Druckabfall verursacht durch von den Verdrängerzellen zu der Druckentlastungs.nut über den Dichtsteg in radial auswärts weisender Richtung ausleckendes Druckmittel zurückgeht.

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