DE2608887A1

DE2608887A1 - Verteilerventil an einer hydraulischen kreiskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2608887A1
Application number: DE19762608887
Authority: DE
Inventors: Gunnar Lyshoej Hansen; Leif Viggo Sturlason
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1976-03-04
Filing date: 1976-03-04
Publication date: 1977-09-08
Also published as: US4106883A; DK143460B; JPS52125804A; DE2608887C2; JPS5547238B2; GB1565414A; DK143460C; DK88177A; BR7701299A

Description

Verteilerventil an einer hydraulischen Kreiskolbenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verteilerventil an einer hydraulischen Kreiskolbenmaschine mit einem außenverzahnten Zahnelement (Zahnrad) und einem dieses umschließenden, Verdrängerzellen mit ihm bildenden, einen Zahn mehr aufweisenden, innenverzahnten Zahnelement (Zahnring), wobei zwei Ventilteile, die je mit einem der Zahnelemente drehfest verbunden sind, längs einer Zylinderfläche drehschieberartig zusammenwirken und dort axial verlaufende, Druckstöße weitgehend vermeidende Steueröffnungen aufweisen, wobei die Steueröffnungen des einen Ventilteils je Über einen Kanal zu einer Verdrängerzeile führen und ihre Anzahl der Zähnezahl des damit verbundenen Zahnelements entspricht und wobei die SteuerÖffnungen des anderen Ventilteils in alternierender Reihenfolge mit dem Zu- und Ablauf der Maschine verbunden sind und ihre Anzahl der doppelten Zähnezahl des damit verbundenen Zahnelements entspricht.

Bei einem bekannten Verteilerventil dieser Art sind an jedem zweiten Längssteg zwischen den Steueröffnungen diese nur örtlich in Umfangsrichtung verbreiternde Überbrückungseinschnitte kleinen Öffnungsquerschnitts vorgesehen, die sich vorzugsweise dreieckförmig verjüngen. Auf diese Weise wird verhindert, daß beim Übersteuern der Vorderkante der Steueröffnungen nahezu schlagartig der volle Druck in den Verdrängerzellen wirksam wird (Motor) oder der in den Verdrängerzeilen erzeugte Druck in das System übergeleitet wird (Pumpe). Denn die Überbrückungseinschnitte schwächen diesen plötzlichen Öffnungsstoß ab, da der Druckaufbau bereits beginnt, wenn sich der Überbrückungseinschnitt unter die

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gegenüberliegende öffnung schiebt. Mit dreieckförmigen öffnungen kann statt einer steilen Druckanstiegsflanke ein nahezu knickfreier allmählicher Übergang erzielt werden. Allerdings ist es erforderlich, nach dem Herstellen der Steueröffnungen durch Fräsen o. dgl. eine zusätzliche Bearbeitung vorzunehmen, um die Uberbrückungseinschnitte zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verteilerventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem zur weitgehenden Vermeidung der Druckstöße keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steueröffnungen des einen Ventilteils in einem kleinen Winkel schräg zur Achsparallelen verlaufen.

Wenn eine solche schräge Steueröffnung mit der üblichen achsparallelen Steueröffnung des anderen Ventilteils zusammentrifft, ergibt sich nicht ein plötzliches, sondern ein allmähliches Öffnen des Strömungskanals. Dies ist bei den hier betrachteten Verteilerventilen mit zylindrischem Drehschieber besonders wichtig, weil wegen der verhältnismäßig großen in den Kanälen eingeschlossenen Flüssigkeitsmengen andernfalls sehr hohe Druckspitzen auftreten. Auch wenn aus Toleranz- oder anderen Gründen die Öffnung bereits vor dem theoretisch richtigen Öffnungszeitpunkt beginnt, ist dies ohne Gefahr, da der Öffnungsquerschnitt zu Beginn so klein ist, daß er drosselt und daher lediglich den Druckabbau, nicht aber eine Maschinenfunktion, bewirkt. Die Herstellung ist sehr einfach, da bei dem ohnehin vorzunehmenden Fräsarbeitsgang lediglich die Fräser entsprechend schräg geführt werden müssen.

Es empfiehlt sich, den Winkel einerseits nicht zu klein zu wählen, da sonst die Unterschiede gegenüber dem plötzlichen Öffnen kaum spürbar sind. Andererseits darf der Winkel nicht zu groß werden, da sonst Schwierigkeiten bei der Abdeckung durch die zwischen den anderen Steueröffnungen verbleibenden Dichtstege entstehen können. Ein für die Praxis sehr geeigneter

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Winkel beträgt etwa 3° bis 8°.

Die schräg verlaufenden Steueröffnungen können wahlweise an dem einen oder anderen Ventilteil angebracht werden, gleichgültig, ob es sich um den Innenumfang oder den Außenumfang handelt. Eine Arbeitserleichterung ergibt sich manchmal, wenn die mit den Verdrängerzellen verbundenen Steueröffnungen schräg verlaufen, weil dies die geringere Anzahl ist.

In weiterer Ausgestaltung können Schrägstellung und Breite der Steueröffnungen so bemessen sein, daß mit den Verdrängerzellen verbundene Steueröffnungen von jedem zweiten der zwischen den anderen Steueröffnungen verbleibenden Dichtstege annähernd genau, von den dazwischen liegenden Dichtstegen dagegen mit Übermaß abdeckbar sind. Auf diese Weise wird die jeweils das größte Volumen aufweisende Verdrängerzelle beim Druckwechsel kurzzeitig vollständig abgeschlossen. Der in ihr entstehende Druck entlastet die beiden benachbarten Zähne. Der Druckauf- und -abbau bereitet wegen des allmählichen Übergangs keine Schwierigkeiten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolbenmaschine, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Drehschieber,

Fig. 3 eine Abwicklung des Drehschiebers mit der zugehörigen Stellung der Zahnelemente,

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3, jedoch in einer anderen Betriebsstellung, und

Fig. 5 eine Abwicklung einer abgewandelten Ausführungsform.

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Ein Gehäuse 1 trägt an der einen Seite einen durch Schrauben 2 befestigten Deckel 3 und an der anderen Seite, ebenfalls durch Schrauben 4 befestigt, eine Zwischenscheibe 5, einen innenverzahnten Zahnring 6 und einen Deckel 7. Im Gehäuse 1 ist ferner eine Eintrittsöffnung 8 für das zuströmende Drucköl 9 und eine nicht veranschaulichte Austrittsöffnung für das Ablauföl 10 vorgesehen.

Mit dem Zahnring 6 kämmt ein außenverzahntes Zahnrad 11, das einen Zahn weniger als der Zahnring besitzt und dessen Drehbewegung eine Kreisbewegung seines Schwerpunktes überlagert ist. Um die Drehbewegung des Zahnrades 11 an eine Hauptwelle übertragen zu können, ist eine die Kreisbahnbewegung des Schwerpunkts ausgleichende Gelenkwelle 13 mit dem Zahnrad verbunden, deren anderes Ende in einen als Drehschieber ausgebildeten Ventilteil

14 eingreift, der einstückig mit der Hauptwelle 12 ausgebildet ist und längs einer Zylinderfläche mit einem zweiten Ventilteil

15 zusammenwirkt, der durch die Bohrung des Gehäuses 1 gebildet wird.

Im Drehschieber sind zwei ümfangsnuten 16 und 17 vorgesehen. Die Umfangsnut 16 steht mit der Eintrittsöffnung 8 und die Umfangsnut 17 mit der Austrittsöffnung dauernd in Verbindung. Am Umfang des Drehschiebers 14 sind abwechselnd als Nuten ausgebildete Steueröffnungen 18, die mit der Umfangsnut 16 in Verbindung stehen, und als Nuten ausgebildete Steueröffnungen 19, die mit der Umfangsnut 17 in Verbindung stehen, vorgesehen. Die Zahl der Steueröffnungen 18 und 19 entspricht jeweils der Zähnezahl des Zahnrades 11. Im Gehäuse 1 sind als Durchbrüche ausgebildete Steueröffnungen 20 vorgesehen, die über Kanäle 21 mit den Verdrängerzellen 22 verbunden sind, welche zwischen den Zähnen von Zahnrad und Zahnring gebildet sind. Demzufolge entspricht die Zahl der Steueröffnungen 20 der Zähnezahl des Zahnringes Demzufolge werden die Verdrängerzeilen 22 abwechselnd mit dem Zulauf 9 und mit dem Ablauf 10 derart verbunden, daß sich bei eine« Motor eine kontinuierliche Drehung ergibt. Wenn umgekehrt Leistung an der Welle 12 zugeführt wird, arbeitet die Maschine als Pumpe.

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Bei dem Ausführungsbeispfel der Fig. 1 verlaufen die Steueröffnungen 20 in Richtung einer Achsparallelen. Die Steueröffnungen 18 und 19 dagegen stehen um einen Winkel oi. schräg zu dieser Achsparallelen. Dies ist besonders deutlich aus der Draufsicht auf den Ventilteil 14 in Fig. 2 ersichtlich. Der Winkel o<- beträgt hier etwa 5°.

Während die Steueröffnungen 18 und 19 untereinander und auch die Steueröffnungen 20 untereinander gleich groß sind, folgt auf dem Ventilteil 14 zwischen den Steueröffnungen abwechselnd ein schmalerer Dichtsteg 23 und ein breiterer Dichtsteg 24. Der schmalere Dichtsteg 23 ist bezüglich Schrägstellung und Breite so bemessen, daß er eine Steueröffnung 20 annähernd genau abdecken kann, wie es in Fig. 4 in der Mitte gezeigt ist. Der Dichtsteg 24 dagegen ist so bemessen, daß er die Steueröffnung 20 mit Übermaß abdeckt, wie es Fig. 3 in der Mitte zeigt. Die Darstellungen in den Fig. 3 und 4 gehen davon aus, daß sieben Verdrängerkammern 22 vorgesehen sind, die durch einen Zahnring mit sieben Zähnen und ein Zahnrad 11 mit sechs Zähnen begrenzt werden.

Durch die Schrägstellung der Steueröffnungen 18 und 19 wird erreicht, daß bei der Übersteuerung der Steueröffnungen 20 nicht deren gesamte Seitenkante 25 auf einmal freigegeben wird, sondern daß diese Freigabe sich über einen von der Schrägstellung abhängigen Weg erstreckt. Ähnliches gilt beim Verschließen dieser Steueröffnung. Infolgedessen ist vor und nach der eigentlichen öffnung ein Übergangsquerschnitt vorhanden, der wegen seiner geringen Größe drosselt und daher noch keine Maschinenfunktion bewirkt, aber einen Druckauf- oder -abbau in den Verdrängerzellen 22 und den zugehörigen Kanälen 21 zuläßt. Auf diese Weise werden Druckstöße vermieden.

Die größere Breite des Dichtsteges 24 hat zur Folge, daß, wie Fig.3 zeigt, die jeweils größte Verdrängerzelle 22max mit einem Übermaß 26 abgedeckt ist, so daß diese Zelle kurzzeitig, und zwar wegen des Drehspiels zwischen Zahnrad 11 und Ventilteil 14 im wesentlichen in ihrer Verkleinerungsphase, abgeschlossen ist. Ein sich infolge Volumenänderung aufbauender Druck in dieser Zelle führt zu

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einer Entlastung der Zahnköpfe. Dieser Druckaufbau ist für den Betrieb im übrigen unschädlich, weil die Druckspitze bei der anschließenden Freigabe der Steueröffnung 25 allmählich abgebaut wird. Dieser Effekt tritt, wie gewünscht, lediglich beim Druckwechsel der größten Verdrängerzelle 22max, nicht jedoch beim Druckwechsel der kleinsten Verdrängerzelle 22min auf, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist.

In Fig. 5 ist eine Abwandlung veranschaulicht, bei der für einander entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden. Hierbei hat der Ventilteil 114 achsparallele Steueröffnungen 118 und 119» während die Steueröffnungen 120 im gehäuseseitigen Ventilteil schräggestellt sind. Es ist ersichtlich, daß hiermit ähnliche Effekte erzielbar sind.

Bei alledem können die Steueröffnungen in üblicher Weise hergestellt werden. Schräggestellte Nuten können einfach durch Schrägstellung eines Scheibenfräsers erzeugt werden, schräggestellte Durchbruchsöffnungen können einfach durch Schrägführung eines Fingerfräsers hergestellt werden.

Die Anwendung dieses Prinzips ist nicht auf Maschinen mit feststehendem Zahnring und drehendem und kreisendem, mit der Hauptwelle verbundenen Zahnrad beschränkt. Bei abgewandelten Ausführungsformen dreht und kreist der Zahnring. Es ist auch möglich, das eine Zahnelement kreisen und das andere drehen zu lassen, wobei das letztgenannte Zahnelement dann mit der Hauptwelle verbunden ist.

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Claims

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Patentansprüche

( 1.)Verteilerventil an einer hydraulischen Kreiskolbenmaschine mit einem außenverzahnten Zahnelement (Zahnrad) und einem dieses umschließenden, Verdrängerzellen mit ihm bildenden, einen Zahn mehr aufweisenden, innenverzahnten Zahnelement (Zahnring), wobei zwei Ventilteile, die je mit einem der Zahnelemente drehfest verbunden sind, längs einer Zylinderfläche drehschieberartig zusammenwirken und dort axial verlaufende, Druckstöße weitgehend vermeidende Steueröffnungen aufweisen, wobei die Steueröffnungen des einen Ventilteils je über einen Kanal zu einer Verdrängerzelle führen und ihre Anzahl der Zähnezahl des damit verbundenen Zahnelements entspricht und wobei die Steueröffnungen des anderen Ventilteils in alternierender Reihenfolge mit dem Zu- und Ablauf der Maschine verbunden sind und ihre Anzahl der doppelten Zähnezahl des damit verbundenen Zahnelements entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (18, 19; 120) des einen Ventilteils in einem kleinen Winkel schräg zur Achsparallelen (A) verlaufen.
2. Verteilerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ex) etwa 3° - 8° beträgt.
3. Verteilerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Verdrängerzellen (22) verbundenen Steueröffnungen (120) schräg verlaufen.
4. Verteilerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Schrägstellung und Breite der Steueröffnungen so bemessen sind, daß mit den Verdrängerzellen verbundene Steueröffnungen (20) von jedem zweiten der zwischen den anderen Steueröffnungen (18, 19) verbleibenden Dichtstege (23) annähernd genau, von den dazwischen liegenden Dichtstegen (24) dagegen mit Übermaß (26) abdeckbar sind.

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ORIGINAL INSPECTED