Beschreibung
Radialer Schwenkmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen radialen Schwenkmo¬ tor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Schwenkmotore werden insbesondere in der Flug- und Fahrzeugindustrie eingesetzt.
Ein radialer Schwenkmotor besteht z.B. nach der DE 32 22 982 AI aus einem Gehäuse, das im Inneren mindestens einen Statorflügel besitzt und an den Stirnseiten mit Dek- keln verschlossen ist und einem Rotor, der sich aus einer in den Deckeln gelagerten Abtriebswelle und mindestens einem Rotorflügel zusammensetzt. Der Rotorflügel ist innerhalb eines Freiraumes im Gehäuse nur begrenzt schwenkbar und bildet so mit dem Statorflügel des Gehäuses mindestens eine Druck- und eine Ablaufkammer aus. Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen der Druck- und der Ablaufkammer sind der Stator- und der Rotorflügel gegenüber den seitlichen Deckeln und gegenüber der radialen Gehäusewand bzw. der Abtriebswelle mit ei¬ nem formangepaßten Gleitdichtelement ausgerüstet. Für die äußere Dichtheit zwischen dem Rotor und jedem Deckel ist in der Regel ein Gleitdichtring auf der Abtriebswelle aufgezogen, der sowohl im jeweiligen Deckel als auch im Rotor gelagert sein kann. Dazu gibt es die vielfältigsten Varianten.
Die Abtriebswelle ist auf der Zapfenseite durch einen weiteren Dichtring abgesichert, wofür die verschiedensten Radialwellendichtringe verwendet werden. Auf beiden Seiten der Abtriebswelle sind zwischen den Wellendichtungen Lagerstellen angeordnet, in deren Bereich Leckölleitungen angeordnet sind, um das zwischen den Wellendichtringen anfallende Lecköl in den Tank zurückführen. Damit werden die Lagerstellen und die Dichtstellen vor zu hoher Druckbelastung und damit vor Beschädigungen geschützt und hohe Anlaufdrehmomente des Schwenkmotors vermieden. Diese Leckölleitungen sind obendrein mit Einrichtungen ausgerüstet, um den Lecköl- stro auf einen vorbestimmten Druck anzustauen und die Lagerstellen damit stets ausreichend mit Drucköl für die Schmierung zu versorgen.
Solche Leckölleitungen sind technisch zwar erforderlich, werden aber in der Regel abgelehnt, da sie sowohl in gerätetechnischer als auch in anlagentechnischer Sicht einen hohen technischen und kostenmäßigen Aufwand erfordern. Außerdem schränkt die zusätzliche Verrohrung den Einsatzbereich dieser Schwenkmotore wegen der oft be¬ grenzten Einbaubedingungen stark ein. In besonderen Anwendungsfällen ist die Abführung des Lecköles aus dem Schwenkmotor nachteilig, z.B. wenn das Steuersystem für den Schwenkmotor ausgefallen ist und der Rotor eingespannt bleiben muß. Im Zuge der Leckage läuft der Rotor auf Grund der äußeren Belastung nach, was zu einem Sicherheitsrisiko führt.
Es besteht daher die Aufgabe, einen radialen Schwenkmo¬ tor der vorliegenden Art zu entwickeln, der keine Leckölleitungen besitzt und dessen Lagerstellen druckentlastet und ausreichend mit Schmieröl versorgt sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.
Die Erfindung beseitigt die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik.
Dabei ist die Erfindung auf Grund einfachster Ferti¬ gungsverfahren und durch die Verwendung eines einfachen Rückschlagventiles ohne großen Aufwand herstellbar und damit kostengünstig in der Anschaffung.
Der besondere Vorteil tritt in der Anwendung ein. Gegenüber einer externen Leckölleitung stellt die Erfindung eine sehr elegante Lösung dar, die jetzt auch Einsätze in räumlich beengten Finalprodukten ermöglicht. Es ist auch von Vorteil, den Öffnungsdruck am Rück¬ schlagventil so einzustellen, daß der sich vor dem Rück¬ schlagventil einstellende Druck eine ausreichende Ver¬ sorgung des Lagers mit Schmieröl ermöglicht. Das schont das Lager und führt zu einer hohen Lebensdauer des La¬ gers und der Dichtung.
Vorteilhaft ist auch die alternative Möglichkeit, für jedes Lager ein separates Rückschlagventil oder für alle Lager ein gemeinsames Rückschlagventil einzusetzen. Da¬ mit ist die Erfindung äußerst anpassungsfähig an Schwenkmotore mit unterschiedlichem Aufbau.
Von besonderem Vorteil ist die Ausführungsform, daß ständig beide Lager einerseits mit dem Ablaufraum und andererseits mit dem Druckraum Verbindung haben. Dadurch sind auf Grund der Wechselfunktion von Ablaufraum und
Druckraum beide Lager ständig und in jeder Betriebsfunktion mit dem Ablaufräum verbunden. Das schließt auch eine Druckbelastung eines der beiden Lager aus, wenn eine Schwenkrichtung über einen längeren Zeitraum aufrechter¬ halten werden muß.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dazu zeigen
Fig. 1: einen Schwenkmotor in einer ersten Aus- führungsform, Fig. 2: den Rotor der ersten Ausführungsform im Schnitt und in der Perspektive, Fig. 3: den Rotor der ersten Ausführungsform in einer Explosivdarstellung, Fig. 4: einen Schwenkmotor in einer zweiten Aus- führungsfor , Fig. 5: den Rotor der zweiten Ausführungsform im Schnitt und Fig. 6: den Rotor der zweiten Ausführungsform im
Schnitt entlang der Linie A-A aus der
Fig. 5 und Fig. 7: den Schwenkmotor im Schnitt.
Der radiale Schwenkmotor besteht in der Hauptsache aus einem äußeren Stator 1 und einem inneren Rotor 2.
Der Stator 1 setzt sich aus einem Gehäuse 3 und aus an beiden Stirnseiten des Gehäuses 3 angeordneten Deckel 4, zusammen, die über nichtdargestellte Schrauben befestigt sind. Dabei sind die Stirnflächen der Gehäuse 3 und die Innenflächen der Deckel 4 als durchgehende Planflächen ausgebildet und an diesen zusammengefügt. Ein Spannring 5 an jeder Deckelseite übernimmt die Fixierung der radialen Lage zueinander.
Beide Deckel 4 besitzen je eine Lagerbohrung. Im Inneren des Gehäuses 3 befindet sich eine zylindrische Gehäusebohrung, die von zwei sich gegenüberliegenden und radial ausgerichteten Statorflügel 6 in zwei gegenüberliegende Freiräume aufgeteilt ist.
Der Rotor 2 besteht dagegen aus einer Abtriebswelle 7 mit beidseitigen Lagerzapfen 8 und einem dazwischenliegendem Zylinderteil 9. Im Bereich dieses Zylinderteils 9 sind zwei gegenüberliegende und radial ausgerichtete Rotorflügel 10 angeordnet. Der Rotor 2 ist in dem Gehäuse 3 des Stators 1 so eingepaßt, daß zwischen dem Kopf des Rotorflügels 10 und der Innenwand des Gehäuses 3 sowie zwischen dem Kopf des Statorflügeis 6 und der Umfangs- fläche des Zylinderteils 9 ein axialer Dichtspalt 11 und zwischen den Stirnflächen des Rotorflügels 10 und den Stirnflächen des Statorflügels 6 und den beidseitigen Innenflächen der beiden Deckel 4 jeweils ein radialer Dichtspalt 12 gebildet wird.
Jeder Rotorflügel 10 teilt daher einen der beiden Freiräume im Stator in einen Druckraum 13 und in einen Ablaufraum 14 auf, sodaß sich zwei gegenüberliegende Druckräume 13 und zwei gegenüberliegende Ablaufräume 14 ergeben, die sich während des Betriebes umkehren. Beide
Druckräume 13 und beide Ablaufräume 14 sind durch innere Kanäle 15 und 16 untereinander verbunden, während ein Druckraum 13 mit einem Zulaufanschluß 17 und ein Ablaufraum 14 mit einem Ablauf nschluß 18 in Verbindung steht. Zwischen den Deckeln 4 und den jeweiligen Lagerzapfen 8 sind in üblicher Weise Dichtelemente 19 für die äußere Dichtheit vorgesehen.
Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen den benachbarten Druckräumen 13 und den Ablaufräumen 14 befindet sich auf jedem Rotorflügel 10 und auf jedem Sta¬ torflügel 6 ein Rahmendichtelement 20. Dazu besitzt je¬ der Statorflügel 6 und jeder Rotorflügel 10 zwei längs - verlaufende Schenkel 21, die beide eine mittige und über die ganze Höhe und über die ganze Länge verlaufende Nut 22 ausbilden. In dieser Nut 22 ist jeweils das Rahmendichtelement 20 eingepreßt. Damit ist gewährleistet, daß jeder Rotorflügel 10 an seinem Umfang und an seinen Stirnseiten gegenüber dem Gehäuse 3 und den Deckeln 4 abgedichtet ist.
Im Übergangsbereich vom Lagerzapfen 8 zum Zylinderteil 9 ist ein Gleitdichtring 23 verdrehsicher und axial ver¬ schiebbar auf der Abtriebswelle 7 aufgesetzt, sodaß er mit seiner seitlichen und äußeren Gleit- und Dichtfläche an der Innenfläche des Deckels 4 und mit seiner inneren Dichtfläche in ruhender Weise an der Umfangsfläche der Antriebswelle 7 anliegt.
Der Gleitdichtring 23 besitzt auf seiner dem Deckel 4 abgewandten Seite eine Ausnehmung, die als Einbauraum 24
für eine Weichdichtung in Form eines Diagonaldichtringes 25 ausgelegt ist. Dieser Einbauraum 24 bildet im Zusammenwirken mit einer Durchmesserstufung am Zylinderteil 9 der Abtriebswelle 7 eine erste umlaufende Dichtkante 26 und eine zweite umlaufende Dichtkante 27. Der Diagonaldichtring 25 ist mit zwei Dichtteilen und mit einem dazwischenliegenden und beweglichen Führungsteil ausgebildet und im Einbauraum 24 so eingepaßt, daß ein Dichtteil einerseits an der ersten Dichtkante 26 und das andere Dichtteil andererseits an der zweiten Dichtkante 27 anliegt .
Der Gleitdichtring 23 und der Rotor 2 sind weiterhin mit einer Verdrehsicherung ausgerüstet.
Dazu sind jeweils beispielsweise beide Schenkel 21 jedes Rotorflügels 10 an ihren Stirnseiten als Mitnehmer aus¬ gebildet und der Gleitdichtring 23 am Umfang in entspre¬ chender Weise mit Ausnehmungen, beispielsweise einem Paar von axialen Nuten 28 ausgerüstet, die miteinander im Eingriff stehen.
Die Abtriebswelle 7 ist in den Deckeln 4 des Gehäuses 3 gelagert und besitzt daher im Bereich der Lagerzapfen 8 jeweils ein entsprechendes Lager 29, das als Gleit-, Ku¬ gel- oder Rollenlager ausgeführt sein kann. Jedes der beiden Lager 29 ist axial zu beiden Seiten durch ein Dichtelement eingeschlossenen, in der Ausführungsform innererseits durch den Gleitdichtring 23 und äußererseits durch das ringförmige Dichtelement 19. Zur Druckentlastung ist im Innenring des Lagers 29 oder im Lagerzapfen 8 der Abtriebswelle 7 ein ringförmiger Sammelkanal 30 für anfallendes Lecköl eingebracht. Jeder der beiden Sammelkanäle 30 ist nun in zwei Ausführungsformen druckentlastet.
In einer ersten Ausführungsform besteht jeweils über einen radialen Kanal 31 und einem axialen Kanal 32 Verbindung zu einem der Kanäle 15 oder 16, die bekanntermaßen die entsprechenden Druckräume 13 bzw. Ablaufräume 14 zusammenschließen. Der radiale Kanal 31 oder der axiale Kanal 32 besitzt einen Einbauraum 33 für ein nichtent- sperrbares Rückschlagventil 34. Dieses Rückschlagventil 34 ist federbelastet ausgeführt und zum Lager 29 hin schließend ausgerichtet.
Damit ist jedes Lager 29 in dieser Art mit einem der beiden, die Druck- bzw. Ablaufräume 13 bzw. 14 verbindenden Kanäle 15 oder 16 verbunden.
Dazu alternativ können beide Lager 29 einem gemeinsamen Verbindungskanal zugeordnet sein, der ein gemeinsames Rückschlagventil 34 aufnimmt und der mit einem der Kanäle 15 oder 16 verbunden ist.
In einer zweiten Ausführungsform sind beide ringförmigen Sammelkanäle 30 über jeweils einen radialen Sammelkanal 35 und einen gemeinsamen axialen Kanal 36 miteinander verbunden. Dieser axiale Kanal 36 ist zum einen durch einen radialen Kanal 37 mit einem der beiden Druckräume 13 und zum anderen durch einen radialen Kanal 38 mit einem der beiden Ablaufräume 14 verbunden. Sowohl im radialen Kanal 37 als auch im radialen Kanal 38 ist ein nichtentsperrbares Rückschlagventil 39 und 40 angeord¬ net. Beide Rückschlagventile 39, 40 sind zum jeweiligen Ablaufräum 14 hin öffnend ausgerichtet.
Während des Betriebes des Schwenkmotors gelangt Druckme¬ dium als Leckage aus dem Druckraum 13 über den zwischen
dem Gleitdichtring 23 und dem Zylinderteil 9 des Rotors 2 befindlichen axialen Dichtspalt in den Bereich des Lagers 29. Hier wird das Lecköl angestaut, da es nicht ungehindert über das ringförmige Dichtelement 19 abfließen kann.
In der ersten Ausführungsform öffnet das eine Rückschlagventil 34, wenn sich der Staudruck des Lecköles am entsprechenden Lager 29 auf den erforderlichen Öffnungsdruck eingestellt hat und gewährt dem Lecköl des einen Lagers 29 somit freien Durchfluß zu den Ablaufräumen 14 und damit zum Tank der Hydraulikanlage. Das gegenüberliegende Rückschlagventil 34 vom anderen Lager 29 bleibt geschlossen, da der Druck aus dem Druckraum 13 andererseits auf das Rückschlagventil 34 einwirkt. Somit werden beide Lager 29 je nach Drehrichtung des Schwenkmotors wechselweise vom Staudruck des Lecköles druckentlastet .
In der zweiten Ausführungsform öffnet das eine Rückschlagventil 39 oder 40, wenn sich der gemeinsame Staudruck des Lecköles beider Lager 29 auf den erforderlichen Öffnungsdruck eingestellt hat. Damit wird der Durchtritt für das Lecköl beider gegenüberliegenden Lager 29 zu den Ablaufräumen 14 und damit zum Tank der Hydraulikanlage frei. Das gegenüberliegende Rückschlagventil 39 oder 40 bleibt geschlossen, da der Druck aus den Druckräumen 13 andererseits auf das Rückschlagventil 39 oder 40 einwirkt.
Damit werden beide Lager 29 ständig und gleichzeitig vom Staudruck entlastet.
Aufstellung der Bezugszeichen
1 Stator
2 Rotor
3 Gehäuse
4 Deckel
5 Spannring
6 Statorflügel
7 Abtriebswelle
8 Lagerzapfen
9 Zylinderteil
10 Rotorflügel
11 axialer Dichtspalt
12 radialer Dichtspalt
13 Druckraum
14 Ablaufraum
15 radialer Kanal
16 radialer Kanal
17 Zulaufanschluß
18 Ablaufanschluß
19 äußeres Dichtelement
20 Rahmendichtelement
21 Schenkel
22 Nut
23 Gleitdichtring
24 Einbauraum
25 Diagonaldichtring
26 erste Dichtkante
27 zweite Dichtkante
28 axiale Nut 29 Lager
30 ringförmiger Sammelkanal 31 radialer Kanal
32 axialer Kanal
33 Einbauraum
34 Rückschlagventil
35 radialer Kanal 36 axialer Kanal
37 radialer Kanal
38 radialer Kanal
39 Rückschlagventil
40 Rückschlagventil