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Hydraulische Rotationskolbenmas chine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Rotationskolbenmaschine
mit einem Gehäuse, einer Hauptwelle, die einen im Gehäuse befindlichen Lagerabschnitt
und einen aus dem Gehäuse ragenden Außenabschnitt aufweist, einem um die Hauptwellenachse
eine Exzenterbewegung durchführenden Maschinenteil und einer dieses Maschinenteil
mit der Hauptwelle drehfest verbindenden Gelenkwelle, die in einen Hohlraum der
Hauptwelle ragt und über eine Innenkupplung, insbesondere eine Innenverzahnung,
mit der Hauptwelle in Eingriff steht.
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Solche Rotationskolbenmaschinen sind als Motor, Pumpe, Steuereinrichtung,
Lenkhilfe u. dgl. einsetzbar.
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Bei den bekannten Maschinen dieser Art (vgl. beispielsweise DE-AS
21 55 818) muß der Abstand zwischen dem kreisenden und gegebenenfalls drehenden
Maschinenteil und der dem Eintritt der Hauptwelle zugeordneten Gehäusestirnseite
verhältnismäßig groß sein, weil die im Gehäuse angeordnete Gelenkwelle eine vorbestimmte
Mindestlänge
haben muß. Bei einer kürzeren Gelenkwelle nimmt diese einen so großen Winkel zur
Hauptwellenachse ein, daß sich durch Verklemmungen und Verkantungen betriebliche
Behinderungen ergeben.
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Der so vorgegebene Abstand führt zu einer entsprechend großen axialen
Gehäuselänge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Rotationskolbenmaschine
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der unter Beibehaltung der bewährten
Gelenkwelle der Abstand zwischen dem kreisenden Maschinenteil und der dem Hauptwellen-Eintritt
zugeordneten Stirnseite verkleinert oder sogar das gesamte Gehäuse axial verkürzt
werden kann, ohne daß es dabei zu betrieblichen Behinderungen kommt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Hohlraum
bis in den Außenabschnitt der Hauptwelle erstreckt und dort die Innenkupplung aufweist.
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Bei dieser Konstruktion steht für die Unterbringung der Gelenkwelle
nicht nur der Innenraum des Gehäuses, sondern auch der außerhalb des Gehäuses liegende
Teil des Hohlraums der Hauptwelle zur Verfügung. Infolgedessen kann der Abstand
zwischen der Stirnseite des Gehäuses, aus der die Hauptwelle austritt, und dem kreisenden
Maschinenteil verhältnismäßig klein gemacht werden, ohne daß die Gelenkwelle verkürzt
zu werden braucht. Infolgedessen treten auch keine betrieblichen Behinderungen durch
Verklemmen und Verkanten auf. Da der Abstand des kreisenden Maschinenteils von der
anderen Stirnseite ebenfalls nicht groß zu sein braucht, lassen sich axial kleine
Gehäuse konstruieren.
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Wenn der Außenabschnitt eine Außenkupplung zur drehfesten Verbindung
mit einem weiteren Drehteil trägt, empfiehlt es sich, daß die Hauptwelle nahe dem
Abschluß des Hohlraums endet. Der Außenabschnitt der Hauptwelle ist daher kurz.
Eventuell angreifende Querkräfte wirken auf einen kleinen Hebelarm, so daß der Lagerabschnitt
verhältnismäßig wenig belastet wird. Er kann daher ebenfalls axial kurz gehalten
werden, wodurch sich die Gehäuseabmessungen noch weiter verkürzen lassen. Damit
trotz des kurzen Außenabschnitts eine Handhabung möglich ist, ist die Außenkupplung
vorgesehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß Innenkupplung
und Außenkupplung einander axial überlappen und durch je eine Verzahnung mit gleicher
Zähnezahl gebildet sind. Bei dieser Art der Überlappung erhält man im Bereich der
Innen-und Außenkupplung ringsum etwa gleichbleibende Wandstärke, was die Fertigung
erleichtert.
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Ganz besonders empfehlenswert ist es, Innen- und Außenverzahnung je
durch eine Trochoidenverzahnung zu bilden. Hierbei ergibt sich exakt die gleiche
Wandstärke über den gesamten Kupplungsbereich.
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Unter diesen Voraussetzungen ist es möglich, die Hauptwelle als Ziehteil
in Form einer topfförmigen Hülse auszubilden. Die Hauptwelle mit allen erforderlichen
Formgebungen läßt sich daher auf sehr einfache Weise erzeugen.
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In weiterer Ausgestaltung kann das freie Ende des Lagerabschnitts
einen Außenflansch tragen. Auf diese Weise ergibt sich eine zusätzliche Abstützung
in Axialrichtung, ohne daß eine Verlängerung der Hauptwelle und damit eine Verlängerung
des Gehäuses er-
forderlich ist. Auch dieser Flansch läßt sich durch
Ziehen anformen Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter,
bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine, Fig. 2 einen Längsschnitt durch
eine abgewandelte Hauptwelle und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III
der Fig. 2.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 1 handelt es sich um eine hydrostatische
Lenkeinrichtung. Ein Außengehäuse 1 umfaßt eine Endwand 2, eine Hülse 3, eine Ventilplatte
4, eine Kanalplatte 5, eine Kanalplatte 6, eine Zwischenplatte 7 und eine Anschlußplatte
8, welche durch Spannschrauben 9 zusammengehalten sind.
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Einige der Teile 4 bis 7, z. B. die Platten 4, 5 und 6, können durch
Verlöten, Verschweißen oder Verkleben permanent miteinander verbunden sein. Die
Anschlußplatte 8 weist fünf Anschlüsse auf, von denen ein Pumpen-Anschluß 10, ein
Behälter-Anschluß 11 und ein Arbeitsmotor-Anschluß 12 2 zu sehen sind. Ein zweiter
Arbeitsmotor-Anschluß und ein wahlweise mit einem zusätzlichen Arbeitskreis oder
mit dem Behälter verbindbarer Anschluß liegen außerhalb der Zeichenebene. Ein Meßmotor
13 weist einen innen verzahnten Zahnring 14 und ein außen verzahntes Zahnrad 15
auf, die zwischen sich Verdrängerkammern 16 bilden. Das Zahnrad 15 ist über eine
Gelenkwelle 17 mit einer Hauptwelle 18 verbunden, so daß das Zahnrad 15 ein nicht
nur
drehendes, sondern auch kreisendes Maschinenteil bildet.
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Die Hauptwelle 18 besitzt einen Lagerabschnitt 19, der mit seiner
Umfangsfläche in einer Bohrung der Endwand 2 gelagert ist und sich mit einem Flansch
20 über ein Axiallager 21 an der Endwand 2 abstützt. Außerhalb des Gehäuses 1 befindet
sich ein Außenabschnitt 22, der am freien Ende als Außenkupplung 23 eine Außenverzahnung
aufweist, auf die beispielsweise ein Betätigungshandrad oder ein Wellen-Verlängerungsstück
aufgesetzt werden kann. Die Gelenkwelle 17 erstreckt sich durch einen in der Hauptwelle
18 vorgesehenenlinsitle; Hohlraum 24, der bis in den Außenabschnitt 22 reicht und
dort als Innenkupplung 25 eine Innenverzahnung aufweist. Mit dieser steht ein ebenfalls
verzahnter Kopf 26 der Gelenkwelle 17 in Verbindung. In entsprechender Weise ist
ein verzahnter Kopf 26? der Gelenkwelle 17 mit einer Innenverzahnung 27 im Zahnrad
15 in Eingriff.
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Der Zahnring 14 bildet zusammen mit einer Endwand 28, einer Verteilerventilplatte
29, einer Zwischenplatte 30 und einer Schieberventilpiatte 31 ein Motorgehäuse 32,
das durch Schrauben 33 zusammengehalten ist. Auch hier können die Platten 29 bis
31 permanent miteinander vereinigt sein. Die Ventilplatten 4 und 31 tragen Steueröffnungen,
die zusammen ein Richtungsventil 34 bilden, das in der Neutralstellung den Pumpen-Anschluß
10 mit dem Behälter-Anschluß 11 verbindet und in seinen beiden Arbeitsstellungen
den Pumpenanschluß über den Meßmotor mit dem einen Anschluß eines Lenk-Arbeitsmotors
verbindet sowie dessen anderen Anschluß mit dem Behälter. Auch die Verteilerventilplatte
29 und das Zahnrad 15 weisen an ihren
Stirnflächen Steueröffnungen
auf, die zusammen ein Verteilerventil 35 bilden, das in sinnrichtiger Weise die
Verdrängerkammern 16 füllt bzw. entleert. In einem Hohlraum 36 befindet sich eine
Anordnung 37, die Drehbegrenzungsmittel und Neutralstellungsfedern aufweist. Weitere
Einzelheiten des Aufbaus der veranschaulichten Lenkeinrichtung ergeben sich aus
der gleichlaufend eingereichten Patentanmeldung "Hydrostatische Steuereinrichtung,
insbesondere Lenkeinrichtung" (DA 634 der Anmelderin). Hieraus ergeben sich insbesondere
die Verbindung zwischen den Anschlüssen und den Steueröffnungen von Richtungsventil
und Verteilerventil sowie der Aufbau dieser Ventile.
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Wenn die Hauptwelle 18 mittels eines Betätigungsorgans gedreht wird,
erfolgt nicht nur eine Mitnahme des Zahnrades 15, sondern, weil die Verdrängerkammern
16 abgeschlossen sind, auch eine Mitnahme des Zahnringes 14 und damit des Motorgehäuses
32.
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Infolgedessen uerstellt sich das Richtungsventil in der durch die
Drehrichtung bestimmten Richtung.
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Nunmehr fließt Druckflüssigkeit über den Meßmotor 13 zum Arbeitsmotor,
wobei die Durchflußmenge jeweils der Drehwinkelgeschwindigkeit der Hauptwelle 18
entspricht.
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Hierbei erfolgt eine unbehinderte Drehmomentenübertragung von der
Hauptwelle 18 auf das Zahnrad 15, weil die Gelenkwelle 17 eine so große Länge besitzt,
daß der Neigungswinkel zur Hauptwellenachse ausreichend klein ist. Trotzdem kann
das kreisende Zahnrad 15 mit verhältnismäßig geringem Abstand von der Außenseite
der Endwand 2 angeordnet werden.
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Bei der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 werden für entsprechende
Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Diese als topfförmige Hülse ausgebildete
Hauptwelle 118 ist ein Ziehteil, das aus einer Blechplatine hergestellt worden ist.
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Außenkupplung 123 und Innenkupplung 125 werden je durch eine Trochoiden-Verzahnung
mit gleicher Zähnezahl gebildet. Auf diese Weise ergibt sich ringsum auch im Kupplungsbereich
eine konstante Wandstärke.
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Wegen der Uberlappung der beiden Verzahnungen ist auch die axiale
Länge der Hauptwelle 118 gering.
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Während bei der veranschaulichten Lenkeinrichtung sowohl das Zahnrad
14 als auch der Zahnring 15 relativ zum Außengehäuse 101 beweglich sind, eignet
sich die beanspruchte Konstruktion auch für einfachere Maschinen, wie Pumpen oder
Motoren, bei denen die Hauptwelle über die Gelenkwelle mit einem Maschinenteil verbunden
ist, das um die Hauptwellenachse kreist und in den meisten Fällen auch dreht während
der andere Maschinenteil feststeht.
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