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Dokumentenidentifikation DE69000861T2 19.05.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0408011
Titel Druckausgleichung für Gerotor-Motor.
Anmelder Eaton Corp., Cleveland, Ohio, US
Erfinder Bernstrom, Marvin Lloyd, Eden Prairie, Minnesota 55344, US
Vertreter Schwan, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Aktenzeichen 69000861
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.07.1990
EP-Aktenzeichen 901132811
EP-Offenlegungsdatum 16.01.1991
EP date of grant 03.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse F01C 1/10

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft langsamlaufende, hydraulische Vorrichtungen mit hohem Drehmoment und genauer betrifft sie solche Vorrichtungen, die ein Gerotor-Zahnradsatz aufweisen, der einen stationären Zahnring und ein kreisendes und sich drehendes Zahnrad einschließt.

Langsamlaufende Gerotor-Motoren mit hohem Drehmoment werden momentan routinemäßig mit Druckdifferentialen (d.h. die Differenz zwischen dem Einlaßdruck und dem Auslaßdruck) von 138 bis 207 bar (2000 bis 3000 psi) betrieben. Einige Gerotor-Motoren wurden kürzlich entwickelt, die kontinuierlich bei Druckdifferenzen betrieben werden können, die sogar noch höher als 207 bar (3000 psi) sind.

Speziell US-A-4 741 681 offenbart eine Rotations-Fluiddruckvorrichtung mit einer einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildenden Gehäuseanordnung und einer Rotations-Fluidverdrängereinrichtung, die einen mit einer Mehrzahl von Innenzähnen versehenen Zahnring und ein Zahnrad aufweist, das eine axiale Stirnfläche sowie eine weitere axiale Stirnfläche bildet und mit einer Mehrzahl von Außenzähnen versehen ist.

Das Zahnrad ist exzentrisch mit Bezug auf den Zahnring für eine kreisende und drehende Bewegung in dem Zahnring angeordnet, und die Zähne des Zahnringes und des Zahnrades bilden in Abhängigkeit von der kreisenden und drehenden Bewegung zusammen sich vergrößernde Fluidvolumenkammern und sich verkleinernde Fluidvolumenkammern. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Ventilanordnung auf, die zusammen mit der Gehäuseanordnung einen Hauptfluidströmungsweg bildet, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlaß und den sich vergrößernden Fluidvolumenkammern sowie zwischen den sich verkleinernden Fluidvolumenkammern und dem Fluidauslaß sorgt. Die Vorrichtung weist auch eine Abtriebswellenanordnung und einer Anordnung zum Übertragen von Drehmoment von dem Zahnrad auf die Abtriebswellenanordnung auf. Die Ventilanordnung weist ein stationäres Ventilorgan auf, das benachbart der einen axialen Stirnfläche des Zahnrades angeordnet ist, und die Gehäuseanordnung bildet eine Verschleißfläche, die benachbart der anderen axialen Stirnfläche des Zahnrades angeordnet ist. Die Oberflächen des stationären Ventilorgans und der Gehäuseanordnung, die benachbart den axialen Enden des Zahnrades angeordnet sind, sind relativ zueinander in der axialen Richtung fixiert.

Einer der Hauptgründe fiir verringerten volumetrischen Wirkungsgrad bei Gerotor-Motoren ist die Leckage zwischen jeder der Stirnflächen des Gerotor-Zahnrades und den benachbarten Stirnflächen des Gehäuses oder des stationären Ventilorgans. Diese Leckage ist inhärent, da der feststehende Zahnring axial länger sein muß, als das kreisende und sich drehende Gerotor-Zahnrad, und da die benachbarten Gehäuseoberflächen im wesentlichen parallel zueinander sind und von den Stirnflächen des Gerotor-Zahnrings eingeklemmt sind, gibt es einen inhärenten Freiraum und einen Leckageweg entlang den beiden Enden des Gerotor-Zahnrades. Solche Leckagewege und der daraus resultierende, verringerte volumetrische Wirkungsgrad werden sogar noch bedeutsamer, wenn die Betriebsdruckdifferenz über den Motor kontinuierlich erhöht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten, langsamlaufenden Gerotor-Motor mit hohem Drehmoment zu schaffen, der einen feststehenden Zahnring und ein kreisendes und sich drehendes Gerotor-Zahnrad aufweist, wobei das Axialspiel entlang den Stirnflächen des Gerotor-Zahnrades im wesentlichen eliminiert wird, und die sich ergebende Leckage von den Volumenkammern zum Motorgehäuseablaß im wesentlichen eliminiert wird.

Die obigen und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch die Schaffung einer verbesserten Rotations-Fluiddruckvorrichtung mit einer einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß bildenden Gehäuseanordnung; einer Rotations-Fluidverdrängereinrichtung, die einen mit einer Mehrzahl von Innenzähnen versehenen Zahnring und ein Zahnrad aufweist, das eine axiale Stirnfläche sowie eine weitere axiale Stirnfläche bildet und mit einer Mehrzahl von Außenzähnen versehen ist, wobei das Zahnrad exzentrisch mit Bezug auf den Zahnring für eine kreisende und drehende Bewegung in dem Zahnring angeordnet ist, und wobei die Zähne des Zahnringes und des Zahnrades in Abhängigkeit von der kreisenden und drehenden Bewegung zusammen sich vergrößernde Fluidvolumenkammern und sich verkleinernde Fluidvolumenkammern bilden; einer Ventilanordnung die zusammen mit der Gehäuseanordnung einen Hauptfluidströmungsweg bildet, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlaß und den sich vergrößernden Fluidvolumenkammern sowie zwischen den sich verkleinernden Fluidvolumenkammern und dem Fluidauslaß sorgt einer Abtriebswellenanordnung und einer Anordnung zum Übertragen von Drehmoment von dem Zahnrad auf die Abtriebswellenanordnung; wobei die Ventilanordnung ein stationäres Ventilorgan aufweist, das benachbart der einen axialen Stirnfläche des Zahnrades angeordnet ist; und wobei die Gehäuseanordnung eine Verschleißfläche bildet, die benachbart der anderen axialen Stirnfläche des Zahnrades angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) mindestens ein Teil des stationären Ventilorgans in Richtung auf die eine axiale Stirnfläche des Zahnrades axial verstellbar ist;

(b) die andere Stirnfläche des Zahnrades und die Verschleißfläche zusammen eine Fluidkammer mit einer Fläche B bilden; und

(c) eine Anordnung vorgesehen ist, die einen ersten Fluiddurchlaß bildet, über den unter Druck stehendes Fluid von dem Hauptfluidströmungsweg stromaufwärts von der Fluidverdrängervorrichtung zu der Fluidkammer gelangt, um das Zahnrad durch Fluiddruck in Richtung auf das stationäre Ventilorgan vorzu spannen.

Indem mindestens ein Teil des stationären Ventilorgans in Richtung auf die eine axiale Stirnfläche des Zahnrades axial bewegbar ist und indem an der anderen axialen Stirnfläche des Zahnrades ein Fluiddruck in der Fluidkammer ein Vorspannen des Zahnrades in Richtung des stationären Ventilorgans bewirkt, wird der Leckagefreiraum zwischen dem Zahnrad und dem stationären Ventilorgan wesentlich verringert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein axiales Schnittbild, das einen langsamlaufenden Gerotor-Motor mit hohem Drehmoment veranschaulicht, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 durch die Endkappe mit dem gleichen Maßstab.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, die nur die stationäre Ventilplatte bei einem etwas größeren Maßstab zeigt.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 1, die nur das Gerotor-Zahnrad bei einem etwas größeren Maßstab zeigt.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 1, die nur das entgegengesetzte Ende des Gerotor-Zahnrades bei dem gleichen Maßstab wie Fig. 4 zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die nicht die Erfindung eingrenzen sollen, veranschaulicht Fig. 1 einen langsamlaufenden Gerotor-Motor mit hohem Drehmoment, der detaillierter beschrieben ist in dem US-Patent 4 741 681, das vom Anmelder der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde, und auf das hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.

Der in Fig. 1 gezeigte Hydraulikmotor weist eine Mehrzahl von z.B. mittels einer Mehrzahl von Bolzen (nicht gezeigt) miteinander verbundenen Abschnitten auf. Die Abschnitte des Motors beinhalten ein Gehäuseteil 13 für die Welle, einen Gerotor-Verdrängungsmechanismus 15 und eine Endkappe 17.

Der Gerotor-Verdrängungsmechanismus 15 ist bekannt und in größerem Detail in der oben genannten US-A-4 741 681 gezeigt und beschrieben, und wird daher hier nur kurz beschrieben. Spezieller handelt es sich bei dem Gerotor-Verdrängungsmechanismus 15 um ein Geroler Zahnradsatz, das einen innenverzahnten Zahnring 19 aufweist, der eine Mehrzahl von generell halbzylindrischen Öffnungen bildet, wobei ein zylindrisches Abrollteil 21 in jeder der Öffnungen vorgesehen ist, das als Innenzahn des Zahnrings 19 dient. Exzentrisch im Zahnring 19 befindet sich ein außenverzahntes Zahnrad 23, das typischerweise einen Außenzahn weniger hat, als die Anzahl der Innenzähne 21, und somit ein Kreisen und Drehen des Zahnrades 23 relativ zum Zahnring 19 erlaubt. Die kreisende und drehende Bewegung des Zahnrades 23 im Zahnring 19 bildet eine Mehrzahl von sich vergrößernden Fluidvolumenkammern 25 und eine Mehrzahl von sich verkleinernden Fluidvolumenkammern 27, wie Fachleuten bekannt ist. Das Zahnrad 23 weist zwei axiale Stirnflächen 24 und 26 auf (die linke bzw. rechte Stirnfläche in Fig. 1).

Noch unter hauptsächlicher Bezugnahme auf Fig. 1 ist das Zahnrad 23 mit einer Mehrzahl von geraden Innenkeilzähne 29 versehen, die in Eingriff stehen mit einem Satz balliger Außenkeilzähne 31, die an einem Ende der Hauptantriebswelle 33 ausgebildet sind. Am entgegengesetzten Ende der Hauptantriebswelle 33 befindet sich ein weiterer Satz balliger Außenkeilzähne 35, die dafür ausgelegt sind, in Eingriff mit einem weiteren Satz gerader Innenkeilzähne zu stehen, die von einer Art Rotationsausgang, wie z.B. einer Welle oder einem Radkörper, gebildet werden. Wie Fachleuten bekannt ist, können Gerotor-Motoren, wie die vorliegende Erfindung diese betrifft, ein weitere rotierende Abtriebswelle aufweisen, die in geeigneten Lagern gelagert ist. Zu Zwecken der folgenden Beschreibung und der anhängigen Ansprüche kann die Hauptantriebswelle 33 als eine Form von Abtriebswelle angesehen werden und die Keilzähne 29 und 31 können als Anordnung zum Übertragen von Drehmoment auf die Abtriebswelle angesehen werden.

Da bei der vorliegenden Ausführungsform das Zahnrad 23 acht Außenzähne aufweist (siehe Fig. 4), weist der Zahnring 19 neun Innenzähne 21 auf, und daher ergeben acht Umkreisungen des Zahnrades 23 eine volle Umdrehung desselben, und eine volle Umdrehung des ausgangsseitigen Endes der Antriebswelle 33, wie Fachleuten bekannt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und in Verbindung mit Fig. 1 weist die Endkappe 17 einen Fluideinlaß 37 und einen Fluidauslaß 39 auf. Die Endkappe 17 weist weiterhin eine generell ringförmige Ausnehmung 41 und zwei ausgehöhlte Fluiddruckkammern 43 und 45 auf. Der Einlaß 37 steht mittels einer Bohrung 47 in Verbindung mit der Kammer 43, während der Auslaß 39 mittels einer Bohrung 49 in Verbindung mit der Kammer 45 steht.

Noch unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist die Endkappe 17 eine ausgebohrte, abgestufte Bohrung 51 auf, die eine Verbindung zwischen dem Einlaß 37 und dem Auslaß 39 herstellt. Die Bohrung 51 weist einen konischen Sitz 53 auf, wobei der vergrößerte Teil der Bohrung 51 einen Einbau 55 aufweist, der eine eingeschränkte Öffnung 57 und einen weiteren konischen Sitz 59 bildet. In Verbindung mit der Bohrung 51, an einer Stelle zwischen den Sitzen 53 und 59 befindet sich eine axiale Bohrung 61, die sich aus Gründen, die im folgenden beschrieben werden, bis zu der Ausnehmung 41 erstreckt. In der Bohrung 51 und beweglich zwischen den Sitzen 53 und 59 befindet sich eine sich hin- und herbewegende Kugel 63, die gegen den Sitz 53 mittels des höheren Druckes im Einlaß 37 vorgespannt ist, wobei dieser Druck an die axiale Bohrung 61 geliefert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und in Verbindung mit Fig. 1 befindet sich in der Ausnehmung 41 ein stationäres Ventilorgan 65. Das Ventilorgan 65 wird als "stationär" bezeichnet, da es nicht drehbar ist, d.h. es ist relativ zum Zahnring 19 mittels einer Mehrzahl von Stiften 67 fixiert, die von Sacklöchern aufgenommen werden, die im Zahnnng 19 ausgebildet sind (siehe Fig. 1). Das stationäre Ventilorgan 65 kann sich jedoch gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung axial bewegen, oder zumindest einen Teil haben, der sich axial bewegen kann, wie im folgenden detaillierter beschrieben wird.

Das stationäre Ventilorgan 65 weist ein generell plattenartiges Bauteil, einschließlich eines radial außenliegenden Umfangsteils 69 auf, das gegen eine axiale Stirnfläche des Zahnrings 19 anliegt. Das stationäre Ventilorgan 65 weist außerdem einen radial innenliegenden Teil 71 auf, der sich benachbart zur axialen Stirnfläche 24 des Zahnrades 23 befindet. Es versteht sich, daß es keine exakte Grenzlinie zwischen den Teilen 69 und 71 gibt, außer daß sie benachbart dem Zahnring 19 bzw. dem Zahnrad 23 angeordnet sind. Das stationäre Ventilorgan 65 wird beschrieben, als hätte es diese getrennten Teile 69 und 71, hauptsächlich um die folgende Beschreibung des Betriebes der Erfindung zu vereinfachen.

Noch unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 weist das stationäre Ventilorgan 65 einen generell zylindrischen Ansatz 73 auf, der, wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist, eine O-Ringdichtung 75 aufweist, um Fluidleckage zwischen den Kammern 43 und 45 zu verhindern. Der Ansatz 73 weist einen zylindrischen Durchlaß 77 auf, der für Fluidverbindung zwischen der Kammer 43 und der vorderen Oberfläche des stationären Ventilorgans 65 sorgt. Das stationäre Ventilorgan 65 weist eine vordere Oberfläche 78, die eine ringförmige Ausnehmung 79 bildet, und eine Mehrzahl axialer Bohrungen 81 auf, die für Fluidverbindung von der Kammer 45 in die Ausnehmung 79 sorgen.

Die vordere Oberfläche 78 des stationären Ventilorgans 65 bildet weiterhin eine Mehrzahl von stationären Ventildurchlässen 83, die von Fachleuten auch als "Synchronisationsschlitze" bezeichnet werden. Bei dieser Ausführungsform gibt es neun Ventildurchlässe 83, wobei jeder derselben in permanenter, kontinuierlicher Fluidverbindung mit einer der benachbarten Volumenkammern 25 oder 27 steht. Wie Fachleuten bekannt ist, ist jede Volumenkammer abwechselnd eine sich vergrößernde Volumenkammer 25 oder eine sich verkleinernde Volumenkammer 27. Vorzugsweise sind die Ventildurchlässe 83 in einem generell ringförmigen Muster ausgerichtet, das konzentrisch in Bezug zu der Ausnehmung 41 und dem Ansatz 73 ist.

Hauptsächlich unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird das Zahnrad 23 des Gerotor-Mechanismus 15 detaillierter beschrieben. Bei dieser Ausführungsform weist das Zahnrad 23 eine Baugruppe zweier getrennter Teile auf, die zwei getrennte Pulvermetall- (PM-) Teile sein können und die einen Hauptteil 85, der die Außenzähne aufweist, und ein Einsetzteil 87 ein schließen. Alternativ dazu kann der Hauptteil 85 spanend bearbeitet und das Einsetzteil 87 ein Präzisionsguß sein.

Das Zahnrad 23 bildet eine zentrale Verteilerzone 89, die in kontinuierlicher Verbindung mit der Kammer 43 steht. Konzentrisch mit der Zone 89 ist eine weitere Verteilerzone 91, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der ring1ormigen Ausnehmung 79 und daher mit der Kammer 45 steht. Die Stirnfläche 24 des Zahnrades 23 weist eine Gruppe von Fluiddurchlässen 93 auf, und im Wechsel mit den Durchlässen 93 eine Gruppe von Fluiddurchlässen 95. Jeder der Fluiddurchlässe 93 steht in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der zentralen Verteilerzone 89, während jeder der Fluiddurchlässe 95 in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Verteilerzone 91 steht. Solch eine Verbindung zwischen den Verteilerzonen und den Durchlässen ist kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung und wird in der Patentschrift 4 741 681, auf die oben Bezug genommen wurde, veranschaulicht und detaillierter beschrieben, und wird hier im folgenden nicht beschrieben.

Da es neun Volumenkammern 25 und 27 gibt, gibt es, wie Fachleuten bekannt ist, neun der stationären Ventildurchlässe 83 und acht von jeder der Gruppen von Fluiddurchlässen 93 und Fluiddurchlässen 95. Wenn das Zahnrad 23 relativ zum Zahnring 19 kreist und sich dreht, stehen die Gruppen von Fluiddurchlässen 93 und 95 in einer langsamen, kommutierenden Ventilwirkung mit den stationären Ventildurchlässen 83. Infolgedessen legt der Motor einen Hauptfluidströmungsweg fest, durch welchem Hochdruckfluid vom Einlaß 37 durch Bohrung 47 in die Kammer 43, dann durch den Durchlaß 77 in die zentrale Verteilerzone 89, dann durch die Durchlässe 93 und Ventildurchlässe 83 zu den sich vergrößernden Volumenkammern 25 fließt. Zur gleichen Zeit fließt Niederdruck-Rücklauffluid von den sich verkleinerndern Volumenkammern 27 durch bestimmte andere stationäre Ventildurchlässe 83 zu den Durchlässen 95, dann von der Verteilerzone 91 durch die Ausnehmung 79 und die Bohrungen 81, durch die Kammer 45, die Bohrung 49 und schließlich zum Auslaß 39.

Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 1, 4 und 5 wird ein Aspekt der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Der Hauptteil 85 des Zahnrades 23 bildet zwei axiale Fluiddurchlässe 101 und 103. Bei dieser Ausführungsform steht der Durchlaß 101 in Verbindung mit einem der Fluiddurchlässe 93, während der Durchlaß 103 in Verbindung mit einem der Fluiddurchlässe 95 steht. Die Durchlässe 101 und 103 erstrecken sich axial von ihren entsprechenden Durchlässen zu der anderen Stirnfläche 26 des Zahnrades 23, und münden in eine ringförmige Ausnehmung 105, die durch die Stirnfläche 26 gebildet wird. Jeder axiale Durchlaß 101 und 103 weist eine Schulterbohrung 107 auf, die zusammen mit ihrem entsprechenden Durchlaß einen Ventilsitz bildet, und in dem Sitz innerhalb der Schulterbohrung 107 befindet sich ein Kugelrückschlagventil 109. Die ringförmige Ausnehmung 105 bildet zusammen mit einer benachbarten Verschleißfläche 111 des Gehäuseteils 13 der Welle eine Fluidkammer 113 (siehe Fig. 1).

Die Fluidkammer 113 steht in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Hauptfluidströmungsweg des Motors, stromaufwärts von den sich vergrößernden Volumenkammern 25 des Gerotor-Zahnradsatzs 15. Genauer erhält die Kammer 113 laufend hohen Druck von dem Durchlaß 93 oder 95, der einen höheren Fluiddruck aufweist, durch den entsprechenden axialen Durchlaß 101 oder 103.

Zur gleichen Zeit ist die Verbindung des Hochdruckfluids von der Kammer 113 zu dem der beiden Durchlässe 93 oder 95, der einen niedrigeren Druck aufweist, durch das Schließen des entsprechenden Kugelrückschlagventils 109 blockiert.

Die Fluidkammer 113 hat eine transversale Fläche B, die ungefähr gleich der transversalen Fläche der Ausnehmung 105 ist, wie gezeigt in Fig. 5. Die Bedeutung der Fläche B wird im folgenden detaillierter beschrieben. Während der Entwicklung der vorliegenden Erfindung stellte sich heraus, daß wenn der Motor bei einem typischen Einlaßdruck von 2000 oder 3000 psi arbeitet, der Fluiddruck in der Kammer 113 dazu neigt, das Zahnrad 23 in Richtung auf das stationäre Ventilorgan 65, und weg von der Verschleißfläche 111 vorzuspannen. Falls sich das Zahnrad 23 zu weit von der Verschleißfläche 111 wegbewegt, gibt es etwas Leckage von Fluid in der Kammer 113 in das Gehäuse, wodurch der Druck in der Kammer 113 verkleinert wird und der Abstand zwischen der Verschleißfläche 111 und der Stirnfläche 26 des Zahnrades 23 verkleinert wird. Außerdem war es möglich, den Abstand der Verschleißfläche 111 von der Stirnfläche 26 mittels der oben beschriebenen Anordnung zu regulieren, so daß der verbleibende Abstand ungefähr 0,0001 Zoll oder etwas weniger betrug. Wie Fachleuten bekannt ist, wird ein Abstand zwischen der Stirnfläche 26 des Gerotors und der Verschleißfläche 111, die in der Größenordnung von 0,0001 Zoll ist, eine fast vernachlässigbare Leckage von den unter Druck stehenden, sich vergrößernden Volumenkammern 25, entlang der Stirnfläche 26 in das Motorgehäuse ergeben.

Wieder unter hauptsächlicher Bezugnahme auf Fig. 1 weist das stationäre Ventilorgan 65 eine rückwärtige (linker Rand in Fig. 1), transversale Oberfläche 115 auf, die in geringem Abstand zu einer benachbarten, transversalen Oberfläche 116 der Endkappe 17 ist. Die Endkappe 17 weist zwei Nuten für O-Ringe auf, die vorzugsweise konzentrisch bezüglich zu dem zylindrischen Ansatz 73 sind. Die Nuten nehmen einen radial-innenliegenden O-Ring 117 und einen radial-außenliegenden O-Ring 119 auf. Die O-Ringe 117 und 119 bilden zusammen mit den Teilen der Oberflächen 115 und 116, die radial zwischen diesen liegen, einen unter Druck stehenden Bereich 121. Der Bereich 121 steht mittels einer axialen Bohrung 61, wie zuvor beschrieben, in konstanter Fluidverbindung mit dem der Anschlüsse 37 und 39, der unter einem höheren Druck steht. Der unter Druck stehende Bereich 121 hat eine transversale Fläche A, die bei dieser Ausführungsform größer ist, als die Fläche B der Fluidkammer 113. Unter Druck stehendes Fluid in dem Bereich 121 spannt mindestens einen Teil des stationären Ventilorgans 65 in Richtung eines Eingriffs mit der benachbarten Stirnfläche 24 vor, und eliminiert somit im wesentlichen jeden Leckagefreiraum zwischen der Stirnfläche 24 und der Oberfläche 78 des stationären Ventilorgans 65, und eliminiert somit Überkreuzleckage der Anschlüsse 93 oder 95, die unter hohem Druck stehen, zu jenen, die unter niedrigem Druck stehen.

Bei dieser Ausführungsform ist der radial außenliegende Umfangsteil 69 des stationären Ventilorgans 65 gegen die benachbarte Stirnfläche des Zahnrings 19 angelegt, der fest eingeklemmt zwischen dem Wellengehäuse 13 und der Endkappe 17 ist. Somit bewegt Fluiddruck in dem Bereich 121 den äußeren Teil 69 nicht axial. Der radial innenliegende Teil 71 des stationären Ventilorgans 65 ist jedoch axial durch den Druck in dem Bereich 121 vorgespannt, so daß sich der plattenartige Teil des Ventilorgans 65 leicht zu dem Zahnrad 23 biegt, und während der Entwicklung der vorliegenden Erfindung zeigte sich, daß sich der radial innenliegende Teil 71 axial ungefähr 0,001 Zoll bewegen kann, was ausreichend ist, um den engen dichtenden Eingriffgegen die Stirnfläche 24 des Zahnrades 23 aufrecht zu halten.

Bei dieser Ausführungsform bildet das Zahnrad 23 sowohl das kreisende als auch das sich drehende Teil des Gerotor-Zahnradsatzs 15, aber auch das sich drehende Ventilorgan, das mit dem stationären Ventilorgan 65 zusammenwirkt, um eine Ventilwirkung zu erzeugen. Es versteht sich je doch für den Fachmann, daß die vorliegende Erfindung nicht so begrenzt ist, und vorteilhaft bei Gerotor-Motoren eingesetzt werden kann, bei denen das Gerotor-Zahnrad und das sich drehende Ventil völlig getrennte Konstruktionsbauteile sind.


Anspruch[de]

1.Rotations-Fluiddruckvorrichtung mit einer einen Fluideinlaß (37) und einen Fluidauslaß (39) bildenden Gehäuseanordnung (17); einer Rotations-Fluidverdrängereinrichtung (15), die einen mit einer Mehrzahl von Innenzähnen (21) versehenen Zahnring (19) und ein Zahnrad (23) aufweist, das eine axiale Stirnfläche (24) sowie eine weitere axiale Stirnfläche (26) bildet und mit einer Mehrzahl von Außenzähnen versehen ist, wobei das Zahnrad exzentrisch mit Bezug auf den Zahnring für eine kreisende und drehende Bewegung in dem Zahnring angeordnet ist, und wobei die Zähne des Zahnringes und des Zahnrades in Abhängigkeit von der kreisenden und drehenden Bewegung zusammen sich vergrößernde Fluidvolumenkammern (25) und sich verkleinernde Fluidvolumenkammern (27) bilden; einer Ventilanordnung (23, 65) die zusammen mit der Gehäuseanordnung einen Hauptfluidströmungsweg bildet, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlaß und den sich vergrößernden Fluidvolumenkammern sowie zwischen den sich verkleinernden Fluidvolumenkammern und dem Fluidauslaß sorgt; einer Abtriebswellenanordnung (33) und einer Anordnung (29, 31) zum Übertragen von Drehmoment von dem Zahnrad auf die Abtriebswellenanordnung; wobei die Ventilanordnung ein stationäres Ventilorgan (65) aufweist, das benachbart der einen axialen Stirnfläche (24) des Zahnrades angeordnet ist; und wobei die Gehäuseanordnung eine Verschleißfläche (111) bildet, die benachbart der anderen axialen Stirnfläche (26) des Zahnrades angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) mindestens ein Teil des stationären Ventilorgans (65) in Richtung auf die eine axiale Stirnfläche (24) des Zahnrades (23) axial verstellbar ist;

(b) die andere Stirnfläche (26) des Zahnrades und die Verschleißfläche (111) zusammen eine Fluidkammer (113) mit einer Fläche B bilden; und

(c) eine Anordnung vorgesehen ist, die einen ersten Fluiddurchlaß (101) bildet, über den unter Druck stehendes Fluid von dem Hauptfluidströmungsweg stromaufwärts von der Fluidverdrängereinrichtung zu der Fluidkammer gelangt, um das Zahnrad durch Fluiddruck in Richtung auf das stationäre Ventilorgan vorzuspannen.

2. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Ventilorgan (65) eine Mehrzahl von Fluiddurchlässen (83) bildet, von denen jeder mit einer der Fluidvolumenkammern (25, 27) in Fluidverbindung steht.

3. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung ein rotierendes Ventilorgan (23, 85, 87) aufweist, das in Synchronismus mit der Drehbewegung des Zahnrades bewegbar ist und das eine Mehrzahl von Ventildurchlässen (93, 95) bildet, zu denen eine erste Gruppe von Ventildurchlässen (93), die in ständiger Fluidverbindung mit dem Fluideinlaß (37) stehen, und eine zweite Gruppe von Ventildurchlässen (95) gehört, die in ständiger Verbindung mit dem Fluidauslaß (39) stehen, wobei die erste (93) und die zweite (95) Gruppe von Ventildurchlässen in Abhängigkeit von der Drehbewegung des rotierenden Ventilorgans in kommutierender Fluidverbindung mit den von dem stationären Ventilorgan (65) gebildeten Fluiddurchlässen (83) stehen.

4. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Ventilorgan (23, 85, 87) einen Teil des Zahnrades (23) aufweist und in dichtendem Gleiteingriff mit dem stationären Ventilorgan steht.

5. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Ventilorgan (23, 85, 87) eine erste Verteilerzone (89) bildet, die in ständiger Fluidverbindung mit dem Fluideinlaß (37) und mit der ersten Gruppe der Ventildurchlässe (93) steht, wobei das rotierende Ventilorgan und das Zahnrad (23) zusammen den ersten Fluiddurchlaß (101) bilden, über den unter Druck stehendes Fluid von der ersten Verteilerzone zu der Fluidkammer (113) gelangt.

6. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Ventilorgan (23, 85, 87) eine zweite Verteilerzone (91) bildet, die in ständiger Fluidverbindung mit dem Fluidauslaß (39) und mit der zweiten Gruppe von Ventildurchlässen (95) steht, wobei das rotierende Ventilorgan und das Zahnrad (23) gemeinsam einen zwiten Fluiddurchlaß (103) bilden, der für eine Verbindung zwischen der zweiten Verteilerzone und der Fluidkammer (113) sorgt, wobei die Rotations-Fluiddruckvorrichtung in beiden Drehrichtungen der Abtriebswellenanordnung (33) betätigbar ist.

7. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten (101) und der zweiten (103) Fluiddurchlässe Rückschlagventilanordnungen (109) aufweist, die betätigbar sind, um einen Fluidstrom von der Fluidkammer (113) in diejenige der ersten (89) und zweiten (91) Verteilerzonen zu verhindern, in der relativ niedrigerer Fluiddruck herrscht.

8. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkammer (113) eine im wesentlichen ringförmige Ausnehmung (105) aufweist, die von der anderen Stirnfläche (26) des Zahnrades gebildet wird.

9. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Ventilorgan (65) ein plattenartiges Bauteil aufweist, das mit Bezug auf die Gehäuseanordnung axial verstellbar angeordnet ist und das in Axialrichtung zwischen der Fluidverdrängereinrichtung (15) und dem Fluideinlaß (37) und dem Fluidauslaß (39) angeordnet ist.

10. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Ventilorgan (65) eine Querfläche (115) aufweist, welche der Oberfläche (78) des stationären Ventilorgans benachbart der einen axialen Stirnfläche (24) des Zahnrades (23) gegenüberliegt, wobei die Querfläche und eine benachbarte Oberfläche (116) der Gehäuseanordnung (17) zusammen einen mit Druck beaufschlagten Bereich (121) bilden, wobei die Gehäuseanordnung eine Fluiddurchlaßanordnung (51, 61) bildet, die für eine Verbindung zwischen dem Fluideinlaß (37) und dem mit Druck beaufschlagten Bereich sorgt, und wobei unter Druck stehendes Fluid in diesem Bereich mindestens einen Teil des stationären Ventilorgans in Richtung auf das Zahnrad vorspannt.

11. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Druck beaufschlagte Bereich (121) eine Fläche A aufweist, die mindestens gleich der Fläche B ist.

12. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Ventilorgan (65) einen radial außenliegenden Umfangsteil (69) und einen radial innenliegenden Teil (71) aufweist, wobei der äußere Umfangsteil in Eingriff mit dem Zahnring (19) steht, wodurch unter Druck stehendes Fluid in dem mit Druck beaufschlagten Bereich (121) den radial innenliegenden Teil axial weiter in Richtung auf das Zahnrad (23) vorspannt als den radial außenliegenden Teil.

13. Rotations-Fluiddruckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung eine Endkappe (17) ist.







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