DE3444262A1

DE3444262A1 - Fluegelzellenmotor

Info

Publication number: DE3444262A1
Application number: DE19843444262
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 6200 Wiesbaden Kahrs
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-06-05
Also published as: US4659297A; JPS61142372A

Description

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.Flügelzellenmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügelzellenmotor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor, mit mehreren den Rotor umgebenden, axial nebeneinander angeordneten Hubringen, mit jeweils einem Hubring zugeordneten Sätzen von Flügeln, die in radial sich erstreckenden Schlitzen des Rotors verschiebbar sind und die einen zwischen Rotor und Hubringen angeordneten, mit Ein- und Auslaßöffnungeh versehenen Arbeitsraum in Arbeitszellen unterteilen, und mit den Arbeitsraum seitlich begrenzenden Seitenscheiben.

Ein derartiger Flügelzellenmotor ist aus der US-PS 3,455,245 bekannt. Der bekannte Flügelzellenmotor weist in einem Gehäuse zv/ei axial nebeneinander angeordnete Flügelzelleneinheiten auf, die jeweils aus Hubring, Flügeln und Rotorelement bestehen und die zwischen zwei Seitenscheiben angeordnet sind. Die Hubringe weisen gleiche Hubkurven auf und sind bezüglich ihrer Hubkurven axial fluchtend angeordnet. Die beiden Hubringe sind durch sie durchsetzende Bolzen bzw. Dübel drehfest zueinander und zu den beiden Seitenplatten angeordnet. Bei einem derartig ausgebildeten Flügelzellenmotor läßt sich das Arbeitsvolumen nur stufenweise durch Verändern der Zahl der axial aneinandergereihten Flügelzelleneinheiten ändern.

In der Zeitschrift Ölhydraulik und Pneumatik IS (1975) Nr. 3 ist auf den Seiten 153 ff eine stufenlos regelbare doppelt wirkende Flügelzellenpumpe beschrieben, die nur einen Hubring aufweist, der relativ zu den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen zwecks Änderung des Fördervolumens verdrehbar ist. Da bei einer derartigen Anordnung

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ungünstige Strömungsverhältnisse, die zu hohen Druckpulsationen führen können, vorliegen, sind bei dieser Pumpe aufwendige Maßnahmen zur Kompensation daraus entstehender nachteiliger Effekte erforderlich.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Flügelzellenmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Arbeitsvolumen und damit das Drehmoment bzw. die Drehzahl stufenlos einstellbar sind und bei dem nur geringe Pulsationen des Druckmittels bzw. des abgegebenen Drehmoments auftreten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest ein Hubring in Umfangsrichtung relativ zu einen weiteren Hubring verdrehbar ist.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zwei Hubringe vorgesehen sind, von denen einer drehfest angeordnet ist. Diese Ausführung hat gegenüber einer Plügelzellenmaschine mit nur einem drehbaren Hubring den Vorteil, daß die durch den verdrehten Hubring zeitweise entgegen der normalerweise sich einstellenden Strönmngsrichtung auftretende Verdrängung im wesentlichen wieder kompensiert wird, und zwar durch den in normaler Stellung feststehenden Hubring. Druckpulsationen und daraus resultierende Drehmomentschwankungen und Geräusche sind bei dieser Ausführungsform gering gehalten.

Ein besonders einfach aufgebauter Flügelzellenmotor wird durch die Anordnung der Ein- und Auslaßöffnungen in einer der Seitenficheiben erreicht. Dabei ist eine Ausführungsform besonders vorteilhaft, bei der der verdrehbare Hub-

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ring der mit den Ein- und Auslaßöffnungen versehenen Seitenscheibe benachbart ist, da hierdurch ein weitgehender Ausgleich des stellenweise zu- und abströmenden Arbeitsmediums innerhalb der Arbeitszellen mit kürzesten Strömungswegen bewirkt wird.

Bei einer Ausbildung, bei der die Dicke des drehfesten Hubrings kleiner ist als die Dicke des verdrehbaren Hubrings, wird ein kleinerer Verdrehwinkelbereich des verstellbaren Hubrings benötigt, Die Flügel legen daher den radialen Verschiebeweg im wesentlichen druckausgeglichen und damit ohne Querkraftbelastung zurück.

Es hat sich dabei als günstig erwiesen, die Dicke des drehfesten Hubringes derart zu wählen, daß sie etwa der halben Dicke des verdrehbaren Hubrings entspricht.

Bei einer herstellungsgünstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Rotor aus drehfest miteinander verbundenen Abschnitten aufgebaut ist, wobei die Zahl der Abschnitte der Hubringzahl entspricht, die Abschnitte eine im wesentlichen der Dicke des zugeordneten Hubringes entsprechende Dicke aufweisen und die verbundenen Abschnitte mit geringer Genauigkeit zueinander fluchtende Schlitze zur Aufnahme der Flügel aufweisen.

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Es ist zweckmäßig, die Verdrehung des Hubringes zu begrenzen.

Eine Ausfuhrungsform, bei der der verdrehbare Hubring leichtgängig im Gehäuse gelagert ist, sieht vor, daß er an längs seines Außenumfangs mit Abstand zueinander angeordnete Abstützstellen gelagert ist. Bei einer derartigen Ausbildung kann an dem zwischen Abstützstellen gelegenen Hubringabschnitt in einfacher Weise eine Verdreheinrichtung angreifen.

Konstruktiv besonders einfach ist eine Ausführungsform, bei der eine im wesentlichen tangential zum Außenumfang des Hubringes angeordnete Verdreheinrichtung vorgesehen ist.

Ferner ist vorgesehen, daß die Verdreheinrichtung einen druckmittelbeaufschlagbaren Verstellkolben aufweist und zwischen Abstützstellen an dem Hubring angreift. Der Motor kann so in einfacher Weise durch einen Steuerdruck oder selbstregelnd verstellt werden.

Vorzugsweise ist dabei zwischen Verstellkolben und Hubring ein Gelenk vorgesehen; alternativ können einander zugeordnete Evolventenflächen vorgesehen sein.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehflügelmotor nach der Erfindung,

Fig. 2 Hubkurven in schematisierter, abgewickelter Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Drehflügelmotor nach der Fig. 1 in der Ebene des verdrehbaren Hubringes.

Die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine besteht aus einem aus mehreren Bauteilen aufgebauten Gehäuse 1 mit einein Anschluß 2, der zur Druckmittelversorgung dient, und einem nicht dargestellten Anschluß zur Ableitung des Druckmittels. Im Inneren der Flügelzellenmaschine befindet sich ein mit einer Welle zur Weiterleitung des Drehmoments drehfest verbundener Rotor 4 mit radial sich erstreckenden Schlitzen 5, in denen jeweils zwei Flügel 6,7 radial verschieblich angeordnet sind. Die Flügel 6 sind gegen einen Hubring 8 anlegbar während die Flügel 7 gegen einen Hubring 9 anlegbar sind. Das Anlegen der Flügel 6,7 wird durch an Federführungsleisten 10,11 geführte Flügelausfahrfedern 12 unterstützt, die in Fußbohrungen der Schlitze 5 angeordnet sind.

Zwischen den Hubringen 8,9 und der Rotormantelfläche ist ein Arbeitsraum ausgebildet, der durch die Flügel 6,7 in Arbeitszellen 13 unterteilt ist. Der Arbeitsraum ist in axialer Richtung durch Gehäusebauteile in Form von Seitenscheiben 14,15 begrenzt.

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Die Seitenscheibe 14 ist mit einer Bohrung 16 zur Rückführung des durch die Laufspalte zwischen Rotor 4 und Seitenscheiben 14,15 durchtretenden Lecköls versehen.

Die Seitenscheibe 15 weist einen vom Anschluß 2 zu Einlaßöffnungen 16 führenden Kanal 17 sowie einen von den Auslaßöffnungen 18 zu dem Anschluß zur Ableitung des Druckmittels führenden Kanal auf. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 16,18 sind nierenförmig in der dem Arbeitsraum zugewandten Oberfläche der Seitenscheibe 15 ausgebildet; die Zahl der Einlaßöffnungen 16 und die der Auslaßöffnungen 18 entspricht der Zahl der an den Hubringen 8,9 jeweils ausgebildeten Hubkurven 20,21. In der Seitenscheibe 15 sind ferner zwecks Unterstützung der Anlage der Flügel in bestimmten Phasen vorgesehene Kanäle 19 zur Druckmittelversorgung der Fußbohrungen der Schlitze 5 ausgebildet.

Den zwischen den Seitenscheiben 14 und 15 angeordneten Hubringen 8,9 sind Dichtungen an axialen Anlageflächen zugeordnet. Der Hubring 8 ist mit der Seitenscheibe 14 fest verschraubt. Zwischen dem Hubring 8 und der Seitenscheibe 15 ist ein den Hubring 9 umgebender Zwischenring 22 angeordnet; die Seitenscheibe 14, der Hubring 8, der Zwischenring 22 und die Seitenscheibe 15 sind fest miteinander verbunden und bilden das Gehäuse 1 des Flügelzellenmotors .

Der Hubring 9 ist zwischen dem Hubring 8 und der Seitenscheibe 15 mit Bewegungsspiel angeordnet und radial über ein Wälzlager 23 oder ein nicht dargestelltes Gleitlager am Zwischenring 22 abgestützt, so daß er in Umfangsrichtung verdrehbar ist.

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Die Lagerung des Hubrings 9 im Zwischenring 22 erfolgt nicht längs des ganzen Umfangs, sondern an z. B fünf über den Umfang verteilten Abstützstellen 24; die Wälzkörper werden durch einen Käfig 25 oder andere Mittel auf dem vorbestimmten Abstand gehalten .

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist eine Verdreheinrichtung im wesentlichen tangential zum Hubring 9 angeordnet und greift über ein gabelförmiges Zwischenelement 31 durch ' eine Öffnung im Käfig 25 am Hubring 9 an. Die Schenkel des Zwischenelements 31 weisen Langlöcher auf, in denen ein mit einem Verstellkolben 32 verbundener Bolzen 33 gleitend geführt ist. Der Verstellkolben 32 ist in einer Druckmittelkammer 34 angeordnet und durch einen Steuerdruck verschiebbar. Da der Motor in diesem Ausführungsbeispiel nur in einer Richtung dreht, weist der Verstellkolben nur eine druckbeaufschlagbare Fläche zwecks Verstellung gegen das Reaktionsmoment auf. Zwischen Verstellkolben 32 und Gehäuse 1 ist eine Rückstellfeder 35 angeordnet, die den Hubring 9 entgegen der Drehrichtung des Rotors 4 beaufschlagt und ihn bei drucklosem Motor an dem bezüglich Fig. 3 linken Gehäuseanschlag hält.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Flügelzellenmotors wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert:

Die Fig. 2 zeigt die Flügelausfahrverhältnisse im Verlauf der Drehung des Rotors 4; die Flügel 6 und 7, die in der Darstellung hintereinander liegen, nehmen bei Drehung des Rotors 4 in der durch den Pfeil 40 gekennzeichneten Richtung die durch die Buchstaben A bis D gekennzeichneten Stellungen ein. Die Hubringe 8 bzw. 9 und der Rotor 4 sind abgewickelt dargestellt. Die ausgezogene Linie X gibt die Lage der Hubkurve 20 des feststehenden Hubrings 8 bzw. die Lage der Hubkurve 21 des gegen den Hubring 8 nicht

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verdrehten Hubrings 9 relativ zu einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung 18 an. Die gestrichelt gezeichnete Linie Y gibt den Verlauf der Hubkurve 21 bei gegen den feststehenden Hubring 8 verdrehtem Hubring 9 an.

Es sei zunächst der Fall betrachtet, daß die Hubkurven 20,21 beider Hubringe 8,9 axial fluchtend ausgerichtet sind, wobei bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Hubkurven 20,21 beider Hubringe 8,9 gleich ausgebildet sind. Nach der Darstellung in Fig. 2 befinden sich die Hubkurven 20,21 beider Hubringe 8,9 in der durch den ausgezogenen Kurvenzug X charakterisierten Normalstellung. Druckmittel unter hohem Druck gelangt über die Einlaßöffnung 16 in die Arbeitszelle 13, bewirkt eine Drehung des Rotors 4 in der durch den Pfeil 40 gekennzeichneten Richtung und gelangt über die Auslaßöffnung zum Anschluß zur Ableitung des entspannten Druckmittels. Die Flügel 6,7 verschieben sich synchron beim Durchlaufen der Stellungen A bis D in dem Schlitz 5 des Rotors 4. Der Motor arbeitet mit maximalem Arbeitsvolumen, d.h. mit minimaler Drehzahl und maximalem Drehmoment.

Nun sei der Fall betrachtet, daß bei unveränderter Lage der Hubkurve 20 des feststehenden Hubrings 8 die Hubkurve 21 die durch den gestrichelten Linienzug Y gekennzeichnete Lage zu der Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 16,18 einnimmt. Die Flügel 6,7 verschieben sich nicht mehr synchron, da die Bewegung des Flügels 6 durch die Hubkurve 20 und die des Flügels 7 durch die Hubkurve 21 bestimmt ist. Es stellt sich ein gegenüber dem maximalen Arbeitsvolumen verringertes Arbeitsvolumen ein.

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Nicht dargestellt ist der Fall, daß der Hubring 9 so
verdreht ist, daß seine Hubkurve 21 symmetrisch zur Mitte der Einlaßöffnung 16 liegt. In diesem Fall stellt sich ein nur von dem Zellenbereich des feststehenden Hubrings 8
bestimmtes Teil-Arbeitsvolumen ein, da der Zellenbereich des verdrehbaren Hubrings 9 wegen der ständigen Verbindung mit der Einlaßöffnung 16 das Arbeitsvolumen nicht
beeinflußt.

Sind bei einer nicht dargestellten Ausführungsform beide Hubringe 8,9 relativ zu den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 16,18 derart gegeneinander verdrehbar, daß jeweils beide Hubkurven spiegelsymmetrisch über den Einlaß- bzw.
Auslaßöffnungen zu liegen kommen, so läßt erreichen, daß kein wirksames Arbeitsvolumen eingestellt und damit kein Drehmoment erzeugt wird.

Nicht dargestellt sind Ausführungsformen, bei denen die
Hubhöhen bzw. die Längen der Hubkurven der Hubringe
unterschiedlich sind.

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Claims

ft - ALFRED TEVES GMBH 26. November 1984- - · Frankfurt am Main ZL/Br/be 3444262 P 5700 / 1448P Dr. M. Kahrs - 18 Patentansprüche

1. Flügelzellenmotor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor, mit mehreren den Rotor umgebenden, axial nebeneinander angeordneten Kubringen, mit jeweils einem Hubring zugeordneten Sätzen von Flügeln, die in radial sich erstreckenden Schlitzen des Rotors verschiebbar sind und die einen zwischen Rotor und Hubringen angeordneten, mit Ein- und Auslaßöffnungen versehenen Arbeitsraum in Arbeitszellen unterteilen, und mit den Arbeitsraum seitlich begrenzenden Seitenscheiben, dadurch gekennzei chnet, daß zumindest ein Hubring (9) in Umfangsrichtung relativ zu einem weiteren Hubring (8) verdrehbar ist.

2. Flügelzellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hubringe (8,9) vorgesehen sind, von denen einer (8) drehfest angeordnet ist.

3. Flügelzellenmotor nach einen oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnungen (16,18) in einer Seitenscheibe (15) ausgebildet sind.

4. Flügelzellenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verdrehbare Hubring (9) der mit den Ein- und Auslaßöffnungen (16,18) versehenen Seitenscheibe (15) benachbart ist.

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5. Flügelsellenmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des drehfesten Hubringes (8) kleiner ist als die Dicke des verdrehbaren Hubringes (9).

6. Flügelzellenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des drehfesten Hubrings (8) etwa der halben Dicke des verdrehbaren Hubrings (9) entspricht.

7. Flügelzellenmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus drehfest miteinander verbundenen Abschnitten aufgebaut ist, wobei
die Zahl der Abschnitte der Hubringzahl entspricht, die Abschnitte eine im wesentlichen der Dicke des
zugeordneten Hubrings entsprechende¹Dicke aufweisen und die verbundenen Abschnitte im wesentlichen,
zueinander fluchtende Schlitze aufweisen.

8. Flügelzellenmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lJubring (9) begrenzt verdrehbar ist.

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9. Flügelzellenmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verdrehbare Hubring (9) an längs seines Außenumfangs mit Abstand zueinander angeordneten Abstützflächen (24) gelagert ist.

10. Flügelsellenmotor nach Anspruch 9, dadurch g e kennzei chnet, daß eine im wesentlichen ' tangential zum Außenumfang des Hubrings (9) angeordnete Verdreheinrichtung (30) vorgesehen ist.

11. Flügelzellenmotor nach Anspi'uch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdreheinrichtung (30) einen druckmittelbeaufschlagbaren Verstellkolben (32) aufweist und zwischen Abstützstellen (24) an dem Hubring (9) angreift.

12. Flügelzellenmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstellkolben (32) und Hubring (9) ein Gelenk (31,33) vorgesehen ist.

13. Flügelzellenmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstellkolben und Hubring Evolventenflächen vorgesehen sind.

14. Flügelzellenmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubringe unterschiedliche Hubhöhen und/oder unterschiedliche Längen der Hubkurven aufweisen.