EP2647793B1

EP2647793B1 - Hydraulikmotor

Info

Publication number: EP2647793B1
Application number: EP20120006750
Authority: EP
Inventors: Alexandros Voulgaris
Original assignee: AVS Hydraulikmotorenbau GmbH
Current assignee: AVS Hydraulikmotorenbau GmbH
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: DE202012003347U1; EP2647793A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hydraulikmotoren dieser Art sind aus der DE 295 21 598 U1 bekannt. Sie werden beispielsweise für Drehantriebe von Baggerschaufeln oder Greifern von Ladekränen erfolgreich eingesetzt, wobei sie sich durch Störungsunanfälligkeit, Robustheit und lange Lebensdauer auszeichnen.
Bei Hydraulikmotoren dieser Art ist die Welle üblicherweise mittels Wälzlagern in der Form von zwei Kegelrollenlagern im Gehäuse des Hydraulikmotors drehgelagert. Die beiden Wälzlager sind dabei, in Axialrichtung gesehen, relativ weit voneinander entfernt in den beiden Endbereichen des Gehäuses und auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorsatzes angeordnet, der aus dem drehfest mit der Welle verbundenen Rotor und dem den Rotor umgebenden Rotorring besteht. Der Gehäuseraum, in dem die Wälzlager angeordnet sind, unterliegt im Wesentlichen dem gleichen Fluiddruck, der auch in den Fluidarbeitskammern zwischen dem Rotor und dem Rotorring herrscht.
Bei den bekannten Hydraulikmotoren sind die Wälzlager jedoch enormen Belastungen ausgesetzt. Ein Teil dieser Belastungen resultiert aus den mechanischen Belastungen, die, beispielsweise beim Betrieb eines Baggers, durch Zug-, Stoß-, Reiß- und Druckkräfte verursacht werden, die von der Baggerschaufel auf den Hydraulikmotor übertragen werden. Ein anderer Teil der Wälzlagerbelastung, die den Anteil der mechanischen Belastung sogar übersteigen kann, resultiert jedoch aus Druckspitzen, die vom Hydraulikfluid verursacht werden, das bei Baggern beispielsweise mit einem Druck von 350 Bar dem Hydraulikmotor zugeführt wird. Bei plötzlichen Drehwiderständen und Stoßbelastungen an der Baggerschaufel bauen sich im Hydraulikmotor enorme Druckspitzen auf. Diese Druckspitzen wirken bei den bekannten Hydraulikmotoren auf große Flächen der Welle ein, wodurch die Wälzlager zusätzlich enorm belastet werden. Dies bedeutet, dass man die Wälzlager sehr groß dimensionieren muss, um zusätzlich zu den mechanischen Belastungen auch die Belastungen durch Fluiddruckspitzen auffangen zu können. Auch bei entsprechend groß dimensionierten Wälzlagern unterliegen diese jedoch einem unerwünscht starken Verschleiß, der in der Praxis immer wieder zu Lagerbrüchen führt.
Einer beliebig großen und starken Dimensionierung der Wälzlager steht das Erfordernis entgegen, dass Hydraulikmotoren dieser Art grundsätzlich möglichst kompakt und leicht ausgeführt werden sollen. Um diesen Erfordernissen des Marktes nachzukommen, liegen die Lager bekannter Hydraulikmotoren meist im Grenzbereich bzw. sind häufig sogar zu schwach dimensioniert.
Aus der DE 42 02 466 A1 ist ein Hydraulikmotor mit beidseits des Rotorraumes angeordneten Wälzlagerräumen bekannt, in denen zwar die Drücke gegenüber dem Druck im Rotorraum reduziert sind, die jedoch immer noch relativ hohen Drücken, insbesondere Druckspitzen, ausgesetzt sind. Die dort in den Wälzlagerräumen angeordneten Wälzlager werden dort über das Hydraulikfluid geschmiert, das mit hohem Druck in den Rotorraum eingeführt wird und von dort in die Wälzlagerräume übertritt. Der Druck in den Wälzlagerräumen wird hierdurch durch den Druck im Rotorraum, insbesondere durch Druckspitzen, beeinflusst und kann zu einer erheblichen Belastung der Lager führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl kompakt ausgeführt als auch einer geringeren Belastung durch Druckspitzen und dadurch einem geringeren Verschleiß unterworfen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikmotor ist der Wälzlagerraum gegenüber dem Rotorraum fluiddicht abgedichtet. Weiterhin ist der Druck im Wälzlagerraum gleich dem Atmosphärendruck.
Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, dass große Flächen, die bei üblichen Hydraulikmotoren vom vollen oder annähernd vollen Fluiddruck beaufschlagt werden, keinem Fluiddruck mehr ausgesetzt sind. Die auf die Wälzlager einwirkenden Maximalkräfte, die sich aus der Höhe der Druckspitzen, multipliziert mit der fluidbeaufschlagten Fläche, ergeben, können dadurch bedeutend reduziert werden. Dies führt zu einem wesentlich geringeren Verschleiß und zu einer längeren Lebensdauer der Wälzlager. Darüber hinaus werden Welle und Antriebssatz (Rotor und Rotorring) geschont. Es hat sich gezeigt, dass durch die neue Konstruktion bis zu 70 % der Druckbelastung innerhalb des Hydraulikmotors vermieden werden kann.
Mit Hilfe der Erfindung ist es nicht erforderlich, die hohen Anschlussdrücke, die beispielsweise bei Baggern häufig mehr als 300 Bar betragen können, durch zusätzliche Vorrichtungen, insbesondere durch entsprechende Begrenzungsventile zu verringern, um den Hydraulikmotor zu schützen. Während Hydraulikmotoren gemäß dem Stand der Technik häufig nur Hydraulikdrücken von 200 Bar bis 250 Bar standhalten, können die erfindungsgemäßen Hydraulikmotoren mit wesentlichen höheren Drücken belastet werden. Die Hersteller von Baggern oder Greifern müssen sich somit keine Gedanken über Schutzvorrichtungen gegen Überdruck im Hydraulikmotor machen.
Die wesentlich verringerten Druckspitzen erlauben es, die Wälzlager kleiner zu dimensionieren, wodurch die Baugröße des Hydraulikmotors verringert werden kann. Der Hydraulikmotor kann damit sehr kompakt, insbesondere mit geringerer Höhe ausgeführt werden, was den Forderungen des Marktes stark entgegenkommt.
Vorzugsweise ist zwischen der zwischen dem Rotorraum und dem Wälzlagerraum angeordneten Seitenscheibe und dem Gehäuse eine erste, äußere Dichtungsanordnung und zwischen dieser Seitenscheibe und der Welle eine zweite, innere Dichtungsanordnung zur Fluidabdichtung des Rotorraums gegenüber dem Wälzlagerraum vorgesehen. Hierdurch kann auf einfache Weise der Fluiddruck, der im Rotorraum herrscht, vom Wälzlagerraum abgehalten werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform befindet sich der Wälzlagerraum, in dem sämtliche Wälzlager der Wälzlageranordnung angeordnet sind, mit der die Welle drehbar im Gehäuse gelagert ist, zwischen dem Rotorraum und einem Ende des Gehäuses, das zu einem Flansch- oder Kopplungsabschnitt der Welle benachbart ist. Im Gegensatz zu bekannten Hydraulikmotoren, bei denen die Wälzlager auf unterschiedlichen Seiten des Rotors und Rotorrings angeordnet sind, befinden sich bei der vorliegenden Ausführungsform die beiden Wälzlager, insbesondere die Kegelrollenlager, ausschließlich auf einer Seite des Rotorraums, und zwar in der Nähe desjenigen Endes des Gehäuses, an dem die Welle aus dem Gehäuse austritt. Vorzugsweise kann dabei die Wälzlageranordnung aus zwei Kegelrollenlagern bestehen, die derart nahe beieinander angeordnet sind, dass ihr axialer Abstand lediglich das 0,1- bis 2-fache der Länge der Kegelrollen beträgt. Hiermit können Hydraulikmotoren in sehr kompakter Form ausgebildet werden.
Um andererseits Drehmomente, die quer zur Wellenlängsachse auf die Welle einwirken, ohne größere Zusatzbelastung der Wälzlager aufnehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Welle einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Endabschnitt aufweist, der mittels mindestens eines Gleitlagers radial im Gehäuse gleitgelagert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: Einen Axialschnitt des erfindungsgemäßen Hydraulikmotors,
Figur 2:: einen Schnitt quer zur Längsachse des Hydraulikmotors in Höhe des Rotors und Rotorrings,
Figur 3:: einen Axialschnitt durch den Rotor, Rotorring und die Seitenscheiben,
Figur 4:: eine Explosionsdarstellung des Rotors, Rotorrings und der Seitenscheiben,
Figur 5:: eine Draufsicht auf die untere Seitenscheibe, und
Figur 6:: einen Axialschnitt durch die Seitenscheibe von Figur 5.

Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydraulikmotors näher beschrieben, wie er beispielsweise bei einem Bagger zur Befestigung der Baggerschaufel verwendet wird. Andere Einsatzgebiete sind selbstverständlich möglich. Die im Folgenden verwendeten Begriffe "unten" und "oben" beziehen sich auf die Lage des Hydraulikmotors, wie er in Figur 1 dargestellt ist.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, umfasst der Hydraulikmotor ein Gehäuse 1, eine Welle 2, die mittels zwei Kegelrollenlagern 3, 4 drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist, einen die Welle 2 umgebenden Rotor 5, der mittels einer Keilnutverbindung 6 drehfest mit der Welle 2 verbunden ist und eine Außenverzahnung 7 (Figur 2) aufweist, einen den Rotor 5 umgebenden Rotorring 8, der eine Innenverzahnung 9 und eine Außenverzahnung 10 aufweist, wobei die Innenverzahnung 9 mit der Außenverzahnung 7 des Rotors 5 zusammenwirkt, während die Außenverzahnung 10 des Rotorrings 8 mit einer Innenverzahnung 11 des Gehäuses 1 zusammenwirkt, eine erste Seitenscheibe 12, die auf einer Seite des Rotors 5 und des Rotorrings 8 angeordnet ist, sowie eine zweite Seitenscheibe 13, die auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 5 und des Rotorrings 8 angeordnet ist, wobei über die beiden Seitenscheiben 12, 13 Hydraulikfluid zu- bzw. abgeführt werden kann.
Das Gehäuse 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweigeteilt und besteht aus einem oberen Gehäuseteil 14 und einem unteren Gehäuseteil 15. Das obere Gehäuseteil 14 ist deckel- oder kappenförmig ausgebildet und passgenau auf das hohlzylinderförmige untere Gehäuseteil 15 aufgesetzt.
Die beiden Gehäuseteile 14, 15 sind mittels Schrauben 16 fest miteinander verbunden, die sich in der Nähe des Außenumfangs des unteren Gehäuseteils 15 von unten her durch entsprechende axiale Durchgangsbohrungen hindurch erstrecken und in Gewindebohrungen 17 des oberen Gehäuseteils 14 eingeschraubt sind. Durch eine Vielzahl regelmäßig über den Umfang verteilter Schrauben 16 können die angreifenden Kräfte gleichmäßig vom unteren Gehäuseteil 15 auf das obere Gehäuseteil 14 übertragen werden.
Oberes Gehäuseteil 14 und unteres Gehäuseteil 15 umschließen zusammen einen Hohlraum, der nach oben hin durch das obere Gehäuseteil 14 verschlossen und nach unten offen ist. In diesem Hohlraum ist von unten her die Welle 2 eingesetzt und mittels der Kegelrollenlager 3, 4 derart mittig innerhalb des Gehäuses 1 gelagert, dass Axial- und Radialkräfte von der Welle 2 auf das Gehäuse 1 übertragen werden können.
Der untere Teil der Welle 2 steht dabei nach unten axial geringfügig über das Gehäuseteil 15 vor und weist in diesem axial vorstehenden Endbereich einen Flanschabschnitt 18 auf, der sich radial nach außen über den Außenumfang des unteren Gehäuseteils 15 hinaus erstreckt. Im äußeren Randbereich dieses Flanschabschnitts 18 sind regelmäßig über den Umfang verteilte axiale Durchgangsbohrungen 19 vorgesehen, durch die nicht näher dargestellte Schrauben hindurchgeführt werden können, um das zu haltende Gerät, wie beispielsweise eine Bagger- oder Greiferschaufel, am unteren Ende der Welle 18 festzuschrauben. Eine oder mehrere, im Flanschabschnitt 18 vorgesehene Zentrierbohrungen 20 dienen zum passgenauen Ansetzen des an der Welle 2 zu befestigenden Geräts.
Wie weiterhin aus Figur 1 ersichtlich, ist im Flanschabschnitt 18 mindestens eine axiale Durchgangsbohrung 21 vorgesehen, die in einer bestimmten Drehstellung der Welle 2 mit den Durchgangsbohrungen 22 fluchtet und einen derartigen Durchmesser aufweist, dass die Schrauben 16 einschließlich Schraubenkopf hindurchgeführt werden können. Auf diese Weise wird von unten her Zugang zu den Schrauben 16 geschaffen, so dass das obere Gehäuseteil 14 vom unteren Gehäuseteil 15 gelöst bzw. auf dieses aufgeschraubt werden kann, ohne die Welle 2 vom unteren Gehäuseteil 15 trennen zu müssen.
Um zu verhindern, dass Schmutz zwischen dem unteren Gehäuseteil 15 und dem Flanschabschnitt 18 der Welle 2 in das Innere des Hydraulikmotors eintritt, ist weiterhin ein äußerer Aufsetzring 23 vorgesehen, der von oben her auf den radial überstehenden Bereich des Flanschabschnitts 18 aufgesetzt und mit diesem verschraubt ist. Die Verschraubung erfolgt mittels Schrauben 24, die von unten her durch den Flanschabschnitt 18 hindurchgeführt und in Sackloch-Gewindebohrungen 25 des Aufsetzrings 23 eingeschraubt sind.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, können die Durchgangsbohrungen, durch welche die Schrauben 24 hindurchgeführt sind, auf dem gleichen Lochkreis liegen wie die Durchgangsbohrungen 19, die zum Befestigen des Geräts dienen. Um das Hindurchführen der Befestigungsschrauben nicht zu behindern, sind im Aufsetzring 23 axiale Durchgangsbohrungen 26 vorhanden, die zu den Durchgangsbohrungen 19 des Flanschabschnitts 18 fluchten. Der Aufsetzring 23 ist um das untere Gehäuseteil 15 herum geführt und trägt an seiner inneren Umfangswand einen Dichtring 27, der für eine Abdichtung gegenüber der Außenumfangswand des unteren Gehäuseteils 15 sorgt.
Aus Figur 1 ist weiter ersichtlich, dass sich durch den Zentralabschnitt der Welle 2 Fluidkanäle 28, 29 axial hindurch erstrecken. Über diese Fluidkanäle 28, 29 kann Hydraulikfluid, das über das obere Gehäuseteil 14 in einer nicht näher dargestellten Weise zugeführt wird, an das am Hydraulikmotor befestigte Gerät, beispielsweise Bagger- oder Greiferschaufel, weitergeleitet werden, um am Gerät Zusatzfunktionen auszuführen, beispielsweise das Öffnen und Schließen der Bagger- oder Greiferschaufeln zu bewirken.
Das Drehen der Welle 2 erfolgt mittels eines Rotorsatzes, der in der Nähe des oberen Endes der Welle 2 diese umgibt und den Rotor 5 und den Rotorring 8 umfasst. Dieser Rotorsatz ist vorzugsweise innerhalb des Hohlraums angeordnet, den das obere Gehäuseteil 14 umgibt.
Der Rotor 5 ist über die Keilnutverbindung 6 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit der Welle 2 verbunden. Anstelle der Keilnutverbindung 6 kann auch eine andere Formschlussverbindung verwendet werden. Weiterhin befindet sich der Rotor 5 im Bereich desjenigen Endes der Welle 2, das den geringsten Außendurchmesser aufweist. Das obere Ende der Welle 2 und die Keilnutverbindung 6 sind dabei derart ausgestaltet, dass der Rotor 5 von oben her auf die Keilnuten der Welle 2 aufgeschoben werden kann.
Die Außenverzahnung 7 des Rotors 5 weist, wie aus Figur 2 ersichtlich, abgerundete Zähne auf. Der Rotorring 8 umgibt den Rotor 5, wobei die Innenverzahnung 9 des Rotorrings 8 mit der Außenverzahnung 10 des Rotors 5 in an sich bekannter Weise zusammenwirkt. Die Innenverzahnung 9 des Rotorrings 8 weist ebenfalls abgerundete Zähne auf, wobei die Zähnezahl der Innenverzahnung 9 um eins größer ist als die Zähnezahl des Rotors 5. Hierdurch werden zwischen dem Rotor 5 und dem Rotorring 8 Arbeitskammern 30 gebildet, die in Umfangsrichtung durch die Kontaktflächen bzw. -linien der Außenverzahnung 7 und der Innenverzahnung 9 abgedichtet sind. In diese Arbeitskammern 30 wird in einer an sich bekannten Weise Hydraulikfluid zu- und abgeführt, wodurch eine Drehbewegung des Rotors 5 erzeugt wird, während der Rotorring 8 eine Taumelbewegung in Umfangsrichtung und in Radialrichtung ausführt.
Wie aus den Figuren 2 und 4 weiterhin ersichtlich, weist die Außenverzahnung 10 des Rotorrings 8 ebenfalls abgerundete Zähne auf, deren Anzahl der Innenverzahnung 9 entspricht. Diese Außenverzahnung 10 wirkt in bekannter Weise mit der umlaufenden Innenverzahnung 11 des oberen Gehäuseteils 14 zusammen.
Das Zu- und Abführen von Hydraulikfluid in die bzw. von den Arbeitskammern 30 erfolgt in gesteuerter Weise über die erste Seitenscheibe 12 und die zweite Seitenscheibe 13. Die Seitenscheiben 12, 13 können daher auch als Verteilerplatten bezeichnet werden. Die beiden drehfesten Seitenscheiben 12, 13 sind, axial gesehen, auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors 5 und des Rotorrings 8 angeordnet, kreisringförmig ausgebildet und liegen an den entsprechenden Stirnflächen des Rotors 5 und des Rotorrings 8 an.
Das zum Drehen des Hydraulikmotors verwendete Hydraulikfluid wird, wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, über einen radialen Fluidkanal 31 im oberen Gehäuseteil 14 einem in der äußeren Umfangswand der ersten Seitenscheibe 12 vorgesehenen, umlaufenden Ringkanal 32 zugeführt. Von diesem Ringkanal 32 erstrecken sich eine Vielzahl von radial nach innen verlaufende Fluidkanäle 33 zu einer entsprechenden Anzahl von Fluidzuführöffnungen 34, die in diejenige Stirnseite der ersten Seitenscheibe 12 münden, die dem Rotor 5 und dem Rotorring 8 zugewandt ist. Befindet sich eine Arbeitskammer 30 unterhalb einer derartigen Fluidzuführöffnung 34, kann somit Hydraulikfluid in die Arbeitskammer 30 eingeführt werden.
Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass die erste Seitenscheibe 12 eine Mehrzahl von durchgehenden Axialbohrungen 63 aufweist. Diese dienen dazu, Leckageöl, das sich im Rotorraum 46 befindet, schneller abfließen zu lassen, damit sich kein unerwünscht hoher Druck im Rotorbereich bildet.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist die erste Seitenscheibe 12 in einer oberen, inneren Stufenausnehmung des oberen Gehäuseteils 14 eingesetzt. Die äußere Umfangswand der ersten Seitenscheibe 12 ist gegenüber der benachbarten Umfangswand dieser Stufenausnehmung mittels zweier Dichtringe 35, 36 fluiddicht abgedichtet, die sich, in axialer Richtung gesehen, beidseits des Ringkanals 32 befinden.
Das Abführen des Hydraulikfluids aus den Arbeitskammern 30 erfolgt über die zweite Seitenscheibe 13. Diese weist hierzu eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Fluidabführöffnungen 37 auf, die in diejenige Stirnseite der zweiten Seitenscheibe 13 münden, die am Rotor 5 und Rotorring 8 anliegt. Von diesen Fluidabführöffnungen 37 erstreckt sich eine entsprechende Anzahl von Fluidkanälen 38 radial nach außen. Die Fluidkanäle 38 münden in einen umlaufenden Ringkanal 39, der sich an der Außenumfangswand des unteren Gehäuseteils 15 befindet. Der Ringkanal 39 ist wiederum mit einem Fluidkanal 40 des unteren Gehäuseteils 15 und dieser mit einem Fluidkanal 41 in oberen Gehäuseteil 14 verbunden, über den das Hydraulikfluid nach außen abgeführt werden kann.
Die zweite Seitenscheibe 13 sitzt in einer Stufenausnehmung des unteren Gehäuseteils 15 und ist axial nach unten durch eine Durchmesserstufe 42 des unteren Gehäuseteils 15 abgestützt. Ein radial nach außen vorstehender, umlaufender Radialvorsprung 64 der Seitenscheibe 13 steht radial nach außen über den Außenumfang des Rotorrings 8 vor und liegt in einer stirnseitig in das untere Gehäuseteil 15 eingebrachten Vertiefung. Der Außenumfang der Seitenscheibe 13 ist damit größer als derjenige des Rotorrings 8.
Weiterhin ist die zweite Seitenscheibe 13 mittels zweier Dichtringe 43, 44, die in entsprechenden Umfangsausnehmungen in der Außenumfangswand der zweiten Seitenscheibe 13 auf gegenüberliegenden Seiten des Ringkanals 39 angeordnet sind, fluiddicht gegenüber der benachbarten Innenumfangswand des unteren Gehäuseteils 15 abgedichtet. Eine weitere fluiddichte Abdichtung zwischen der zweiten Seitenscheibe 13 und der Welle 2 erfolgt über einen Dichtring 45, der in eine entsprechende Stufenausnehmung der zweiten Seitenscheibe 13 eingesetzt ist.
Mittels der Dichtringe 43, 44, 45 erfolgt somit eine fluiddichte Abdichtung zwischen einem Rotorraum 46, der in axialer Richtung durch die beiden Seitenscheiben 12, 13, radial nach innen durch die Welle 2 und radial nach außen durch das Gehäuse 1, insbesondere das obere Gehäuseteil 14, begrenzt ist, und dem an die zweite Seitenscheibe 13 angrenzenden Hohlraum des Gehäuses 1, in dem sich die beiden Kegelrollenlager 3, 4 befinden und der daher im Folgenden als Wälzlagerraum 47 bezeichnet wird.
Der Außenring des Kegelrollenlagers 3 ist durch eine radial nach innen vorspringende Durchmesserstufe 48 des unteren Gehäuseteils 15 axial nach unten festgelegt. Der Innenring des Kegelrollenlagers 3 ist durch einen Schraubring 49 axial nach oben festgelegt, der auf einem Gewindeabschnitt 50 der Welle 2 von oben her so weit aufgeschraubt werden kann, bis der Schraubring 49 an einer radial nach außen vorstehenden Durchmesserstufe 51 der Welle 2 anliegt.
Der Außenring des zweiten Kegelrollenlagers 4 ist axial nach oben durch eine Durchmesserstufe 52 des oberen Gehäuseteils 15 festgelegt. Der Innenring des Kegelrollenlagers 4 liegt an der oberen Stirnseite des Flanschabschnitts 18 der Welle 2 an und ist dadurch axial nach unten festgelegt.
Es ist ersichtlich, dass die beiden Kegelrollenlager 3, 4 nahe beieinander auf der selben Seite des Rotorraums 46 bzw. der zweiten Seitenscheibe 13 zwischen Gehäuse 1 und Welle 2 angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der gegenseitige Abstand a der beiden Kegelrollenlager 3, 4 etwa das 0,5-fache der Länge 1 der Kegelrollen. Dieser Abstand a kann jedoch in relativ weitem Umfang variieren und insbesondere das 0,1- bis 2-fache der Länge 1 der Kegelrollen betragen. Weiterhin ist das Kegelrollenlager 4 am unteren Ende oder nahe des unteren Endes des unteren Gehäuseteils 15 angeordnet.
Um trotz des nahen Abstands a der Kegelrollenlager 3, 4 Kippmomente der Welle 2 relativ zum Gehäuse 1 besonders wirkungsvoll aufnehmen zu können und Kippbewegungen der Welle 2 sehr klein zu halten, können im oberen Endbereich der Welle 2 ein oder mehrere Radiallager, beispielsweise zwei Gleitlager 53, 54, zwischen Welle 2 und Gehäuse 1, insbesondere im oberem Gehäuseteil 14, vorgesehen werden. Das Gleitlager 53 kann dadurch gebildet werden, dass ein von der Deckplatte des oberen Gehäuseteils 14 mittig nach unten vorspringender gestufter zylindrischer Abschnitt 62 mit einer Durchmesserstufe, die eine Außenumfangswand 55 aufweist, passgenau in eine zentrische Axialbohrung 56 der Welle 2 eingreift. Das zweite Gleitlager 54 kann dadurch gebildet werden, dass eine weitere, im Durchmesser verringerte Durchmesserstufe des zylindrischen Abschnitts 62 mit einer Außenumfangswand 57 passgenau in eine im Durchmesser entsprechend angepasste Axialbohrung 58 der Welle 2 eingreift. Die Gleitlager 53, 54 stellen damit Drehlager dar, über welche die Welle 2 in ihrem oberen Endbereich radial gegenüber dem Gehäuse 1 abgestützt ist. Derartige Gleitlager 53, 54 sind jedoch lediglich optional.
Im Bereich des nach unten vorspringenden, gestuft zylindrischen Abschnitts 62 des oberen Gehäuseteils 14 ist die Welle 2 mittels zwei Dichtringen 59, 60 fluiddicht gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. Der Dichtring 59 ist dabei derart angeordnet, dass kein Fluidfluss zwischen dem Fluidkanal 29 und dem Rotorraum 46 stattfinden kann. Der Dichtring 60 ist derart angeordnet, dass kein Fluidfluss zwischen dem Fluidkanal 28 und dem Fluidkanal 29 bzw. dem Rotorraum 46 stattfinden kann. Gleichzeitig wirken die Dichtringe 59, 60 auch als Radiallager, mit denen der obere Endbereich der Welle 2 radial gegenüber dem Gehäuse 1 abgestützt ist, so dass häufig auf zusätzliche Radiallager, beispielsweise in Form der vorstehend beschriebenen Gleitlager 53, 54, verzichtet werden kann.
Da der Wälzlagerraum 47 gegenüber dem Rotorraum 46 abgedichtet ist, werden die Kegelrollenlager 3, 4 nicht mehr automatisch durch das Hydraulikfluid, das bei Hydraulikmotoren gemäß dem Stand der Technik vom Rotorraum in den Wälzlagerraum übertritt, geschmiert. Anstelle dessen werden beim erfindungsgemäßen Hydraulikmotor die Kegelrollenlager 3, 4 eigenständig geschmiert, indem der Wälzlagerraum 47 mit Fett gefüllt wird. Dies kann mittels eines Schmiernippels erfolgen, der an der Außenseite des unteren Gehäuseteils 15 befestigt ist. Um dabei zu verhindern, dass das Schmiermittel nach unten aus dem Wälzlagerraum 47 austritt, ist zwischen der unteren Stirnwand des unteren Gehäuseteils 15 und der benachbarten Stirnwand des Flanschabschnitts 18 der Welle 2 ein Dichtring 61 vorgesehen (Figur 1).
Durch die fluiddichte Abtrennung des Wälzlagerraums 47 vom Rotorraum 46 mittels der Dichtringe 43, 44, 45 werden die hohen Hydraulikdrücke, die im Rotorraum 46 herrschen, nicht in den Wälzlagerraum 47 übertragen. Im Wälzlagerraum 47 können vielmehr wesentlich niedrigere Drücke, insbesondere der umgebende Atmosphärendruck, herrschen. Die Kegelrollenlager 3, 4 werden damit nur noch mechanisch belastet, nicht jedoch mehr zusätzlich durch die Hydraulikdruckspitzen, die im Hydraulikmotor entstehen und häufig größer als die mechanischen Drücke sein können. Diese hydraulischen Druckspitzen, die durch Hebelwirkung, Vibrationen und andere Kräfte, beispielsweise Stoß- und Reißkräfte hervorgerufen werden, können beim Stand der Technik zu sehr großen Belastungen für Wälzlager, Welle, Rotor und Rotorring führen, da die Druckspitzen einseitig auf große Flächen der Welle einwirken und bei hohen Drücken daher entsprechend der Gleichung Kraft = Druck x Fläche hohe Kräfte entstehen. Beim Gegenstand der Erfindung ist dagegen nur ein sehr kurzer oberer Endabschnitt der Welle 2, der den Rotorraum 46 radial nach innen begrenzt, den hohen Hydraulikdrücken ausgesetzt. Dieser Endabschnitt kann einen relativ kleinen Durchmesser und damit eine kleine Fläche aufweisen. Der weit überwiegende Flächenanteil desjenigen Teils der Welle 2, der sich in das Gehäuse 1 hinein erstreckt, vorzugsweise über 80 % dieses Flächenanteils, ist dagegen gegenüber den hohen Hydraulikdrücken abgeschirmt. Es ist daher ohne weiteres möglich, die Kegelrollenlager 3, 4 wesentlich kleiner zu dimensionieren, als dies erforderlich wäre, wenn im Wälzlagerraum 47 die hohen Hydraulikdrücke herrschen würden.
Die Möglichkeit der relativ kleinen Dimensionierung der Kegelrollenlager 3, 4 sowie die nahe Anordnung der Kegelrollenlager 3, 4 zueinander ermöglichen es, den Hydraulikmotor auch mit sehr geringer axialer Länge, d.h. geringer Höhe, auszubilden. Dies kommt der Forderung des Marktes nach möglichst kurzen Hydraulikmotoren stark entgegen.

Claims

Hydraulikmotor, umfassend:
- ein Gehäuse (1),

- eine sich in das Gehäuse (1) hinein erstreckende Welle (2), die mittels einer Wälzlageranordnung drehbar im Gehäuse (1) gelagert ist,

- wobei die Wälzlageranordnung mindestens zwei axial beabstandete Wälzlager (3, 4) aufweist, die in einem Wälzlagerraum (47) angeordnet sind,

- einen im Gehäuse (1) drehfest auf der Welle (2) angeordneten Rotor (5), der eine Außenverzahnung (7) aufweist,

- einen den Rotor (5) umgebenden Rotorring (8) mit einer Innenverzahnung (9), die mit der Außenverzahnung (7) der Rotors (5) zusammenwirkt,

- wobei Rotor (5) und Rotorring (8) in einem Rotorraum (46) des Gehäuses (1) angeordnet sind,

- zwei Seitenscheiben (12, 13), welche beidseits des Rotors (5) und des Rotorrings (8) angeordnet sind und den Rotorraum (46) beidseitig axial begrenzen,

- wobei zwischen der Innenverzahnung (9) des Rotorrings (8) und der Außenverzahnung (7) des Rotors (5) Zuführkammern und Abführkammern für Hydraulikfluid gebildet sind, die im Rotationsbetrieb mit in wenigstens einer der Seitenscheiben (12, 13) angeordneten Fluidzuführ- und -abführleitungen (33, 38) in Fluidverbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerraum (47) gegenüber dem Rotorraum (46) fluiddicht abgedichtet ist und der Druck im Wälzlagerraum (47) gleich dem Atmosphärendruck ist.
Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zwischen dem Rotorraum (46) und dem Wälzlagerraum (47) angeordneten Seitenscheibe (13) und dem Gehäuse (1) eine erste äußere Dichtungsanordnung (43, 44) und zwischen dieser Seitenscheibe (13) und der Welle (2) eine zweite innere Dichtungsanordnung (45) zur Fluidabdichtung des Rotorraums (46) gegenüber dem Wälzlagerraum (47) vorgesehen sind.
Hydraulikmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Wälzlagerraum (47), in dem sämtliche Wälzlager (3, 4) der Wälzlageranordnung angeordnet sind, mit der die Welle (2) drehbar im Gehäuse gelagert ist, zwischen dem Rotorraum (46) und einem Ende des Gehäuses (1) befindet, das zu einem Flansch- oder Kopplungsabschnitt (18) der Welle (2) benachbart ist.
Hydraulikmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung aus zwei Kegelrollenlagern (3, 4) besteht, die derart nahe beieinander angeordnet sind, dass ihr axialer Abstand lediglich das 0,1- bis 2-fache der Länge der Kegelrollen beträgt.
Hydraulikmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) einen innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Endabschnitt aufweist, der mittels mindestens eines Gleitlagers (53, 54) radial im Gehäuse (1) gleitgelagert ist.
Hydraulikmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) im Bereich ihres Endabschnitts mittels mindestens einer Dichtung (59, 60) fluiddicht zum Gehäuse (1) abgedichtet ist, derart, dass eine Fluidverbindung zwischen innerhalb der Welle (2) angeordneten Hydraulikkanälen (28, 29) und radial weiter außenliegenden Räumen des Gehäuses (1) verhindert wird.