CH395899A - Hydraulischer Schwenktrieb - Google Patents

Description

  Hydraulischer     Schwenktrieb       Die Erfindung     betrifft    einen hydraulischen  Schwenktrieb mit begrenzten Drehbewegungen für  Links- und Rechtslauf, bei welchem die lineare Be  wegung eines hydraulischen Kolbens mittels eines       Zahnstangentriebes    in eine Drehbewegung umgewan  delt wird.  



  Diese Schwenktriebe bestehen im allgemeinen aus  einem an den Stirnseiten verschlossenen Gehäuse mit  zylindrischer Bohrung, in welcher ein abgedichteter,  wechselseitig mit einem Druckmittel, z. B. Öl,     beauf-          schlagbarer,    axial     verschieblicher    Kolben angeordnet  ist. An diesem Kolben ist eine in axialer Richtung  des Kolbens, bis unweit der Kolbenstirnseiten sich  erstreckende Zahnstange angeordnet, die in ein     Ritzel     eingreift.

   Dieses     Ritzel    ist auf einer rechtwinklig zur  axialen Erstreckung des Kolbens im Gehäuse drehbar  angeordneten, axial festgelegten Welle befestigt, die  im allgemeinen mit einem Ende aus dem Gehäuse  herausragt und mit diesem Ende als     Abtriebswellen-          stumpf    ausgebildet ist.  



  Beim wechselweisen Einströmen des Druckmittels  in die Bohrungsräume zu beiden Seiten des Kolbens,  wobei der     Druckmittelzu-    und     -abfluss    durch eine       Umsteuereinrichtung    gesteuert wird, erfährt der Kol  ben eine axiale Verschiebung und dreht hierdurch  zwangsläufig das     Ritzel    und somit die Welle.

       Infolge     des Flankenwinkels der Zähne des     Zahnstangentriebes     wird aber der Kolben etwa mit einem Drittel der auf  die     Kolbenstirnfläche    durch das Druckmittel aus  geübten Kraft gegen die der     Ritzelwelle    gegenüberlie  gende     Gehäuseinnenfläche    gedrückt, so dass diese und  die anliegende Mantelfläche des Kolbens mit grosser  Pressung gegeneinander liegen und eine starke Reibung  entsteht, welche Leistungsverluste des Schwenktriebes  bedingt.

   Durch die starke Reibung sind ferner die       gegeneinandergedrückten    Flächen des Kolbens und    des Gehäuses einem erhöhten Verschleiss     unterworfen.     Dieser Verschleiss führt im Laufe der Zeit zur     Un-          dichtheit    und einer weiteren Verminderung des Wir  kungsgrades des Schwenktriebes. Die Aufgabe der  vorliegenden Erfindung besteht darin, derartige hy  draulische Schwenktriebe so zu verbessern, dass diese  bekannten Mängel entfallen.  



  Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die der       Ritzelwelle    gegenüberliegende     Mantelfläche    des Kol  bens und/oder die dieser     Mantelfläche    benachbarte       Gehäuseinnenfläche    eine oder mehrere mit dem Druck  mittel     beaufschlagte        Ausnehmungen    aufweisen, durch  welche mittels des in diesen     Ausnehmungen    wirk  samen     Druckmittels    der beim Verschieben des Kolbens  durch die Flanken des     Zahnstangentriebes    ausgeübte  Druck ganz oder zum grössten Teil ausgeglichen ist.  



       Vorteilhaft    können die in Ein- oder     Mehrzahl     angeordneten     Ausnehmungen    am Kolben und/oder an  der     Gehäuseinnenfläche    durch Leitungen, in denen zu  den     Ausnehmungen    hin öffnende     Rückschlagventile     vorhanden sind, mit der jeweiligen zum axialen Ver  schieben des Kolbens unter Druck stehenden Seite  der Gehäusebohrung verbunden werden.  



  Durch diese Massnahmen kann die Flächen  pressung und somit der Leistungsabfall und der     Ver-          schleiss    zwischen dem Kolben und der     Gehäuseinnen-          fläche    beträchtlich vermindert werden, wobei die     Aus-          nehmung    am Kolben und/oder an der     Gehäuseinnen-          fläche    jeweils nur beim Verschieben des Kolbens  mit dem Druckmittel     beaufschlagt    werden und wobei  die     Rückschlagventile    zwar ein Einströmen des Druck  mittels in die     Ausnehmungen    ermöglichen,

   aber ein  Durchströmen in die drucklose Seite der Gehäuse  bohrung verhindern. Der in den     Ausnehmungen     herrschende Druck entspricht im wesentlichen dem  Arbeitsdruck im jeweils     druckmittelbeaufschlagten         Bohrungsraum des Gehäuses, so dass auch bei  schwankendem Arbeitsdruck und entsprechend ver  änderlicher Querbelastung des Kolbens durch die von  der Verzahnung ausgehenden Kräfte die hydraulische  Abstützung des Kolbens gegen seine Querbelastung  den Erfordernissen entspricht.  



  Zur Verminderung der Flächenpressung zwischen  der der     Ritzelwelle    gegenüberliegenden     Gehäuseinnen-          fläche    und dem anliegenden Kolben können die Stirn  flächen des Kolbens zu der der     Ritzelwelle    gegen  überliegenden     Gehäuseinnenfläche    hin abgeschrägt  sein, wodurch die Druckrichtung des Druckmittels  teilweise auf die     Ritzelwelle    gerichtet ist.  



  Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform  sind dadurch gekennzeichnet, dass in eine oder meh  rere miteinander verbundene     Ausnehmungen    des  Kolbens Bohrungen einmünden, welche von beiden  Stirnseiten des Kolbens ausgehend im Kolben angeord  net und mit     Rückschlagventilen    versehen sind, die in  Richtung der     Ausnehmungen    öffnen.  



  Ferner können die     Ausnehmungen    in axialer Rich  tung und in Umfangsrichtung des Kolbens zu den  abdichtenden Mantelflächen des- Kolbens hin aus  laufen.  



  Einzelheiten einer weiteren Ausführungsform, bei  welcher die Resultierende der von dem in den     Aus-          nehmungen    befindlichen Druckmittel ausgeübten  Kräfte näher zu dem der     Ritzelwellenachse    gegen  überliegenden Bereich der     Gehäuseinnenfläche    ver  läuft und dadurch die auf den Kolben wirkenden  Kippmomente vermindert werden, sind dadurch     ge-          kennzeichet,    dass der Kolben auf seiner der Zahn  stange gegenüberliegenden Seite mehrere, in axialer  Erstreckung des Kolbens hintereinander angeordnete,  voneinander durch abdichtende Rippen getrennte     Aus-          nehmungen    aufweist,

   die beispielsweise durch     Anfasen     des Kolbens gebildet sind, wobei die Zuführung des  Druckmittels zu den     Ausnehmungen    durch eine in  die Gehäusebohrungen zu beiden Stirnseiten des Kol  bens mündende, ausserhalb des Gehäuses o. in dessen  Wandung angeordnete, mit     Rückschlagventilen    und  einem Anschlussstutzen zu den     Ausnehmungen    im  Kolben versehene Rohrleitung erfolgt. Der     Anschluss-          stutzen    liegt der     Ritzelwelle    gegenüber und ist im  Durchmesser grösser als die Breite der abdichtenden  Rippen des Kolbens.  



  Eine weitere Ausführungsform, bei welcher die  auf den Kolben wirkenden Kippmomente noch mehr  vermindert sind, besteht darin, dass an der der     Ritzel-          welle    gegenüberliegenden     Gehäuseinnenfläche        mittig     zur Ebene der     Ritzelwellenachse    eine     druckmittel-          beaufschlagte        Ausnehmung    angeordnet ist, wobei die       Druckmittelzuführung    durch in beiden Stirnseiten des  Kolbens befindliche, zu den Seiten der Gehäuseboh  rung hin offene Bohrungen erfolgt,

   welche mit Rück  schlagventilen versehen und miteinander durch     zweck-          mässig    eine in der     Mantelfläche    des Kolbens ange  ordnete, mit der     Ausnehmung    der     Gehäuseinnenfläche     korrespondierende Rille verbunden sind.  



  Schliesslich sind Einzelheiten einer weiteren Aus-         führungsform,    die den vollständigen Ausgleich des  durch die Zahnflanken des     Zahnstangentriebes    aus  geübten Druckes gestattet, dadurch gekennzeichnet,  dass die Zuführung des Druckmittels zu einer an der       Gehäuseinnenfläche    angeordneten und der     Ritzel-          wellenachse    gegenüberliegenden     Ausnehmung,    durch  eine ausserhalb des Gehäuses oder in dessen Wandung  angeordnete, mit     Rückschlagventil    versehene Rohr  leitung erfolgt,

   welche einerseits zu beiden Stirnseiten  des Kolbens unweit der Stirnseiten des Gehäuses in  die Gehäusebohrung und andererseits in die     Ausneh-          mung    mündet.  



  Die     Ausnehmungen,    Rillen am Kolben und/oder  an der     Gehäuseinnenfläche    sind     zweckmässig    in der  Längserstreckung kürzer als der Kolben zwischen  seinen mit der Gehäusebohrung zusammenwirkenden  Dichtflächen.  



  Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in  mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 einen hydraulischen Schwenktrieb im     Längs-          mittelschnitt,          Fig.    2 den Schwenktrieb im Schnitt nach der Linie  A - B der     Fig.    1,       Fig.    3 eine andere Ausführungsform des Schwenk  triebes im     Längsmittelschnitt,          Fig.    4 den Kolben des hydraulischen Schwenk  triebes der     Fig.    3, von oben gesehen,       Fig.    5 eine weitere Ausführungsform im     Längs-          mittelschnitt,

            Fig.    6 eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie  C - D der     Fig.    5,       Fig.    7 noch eine weitere Ausführungsform eines  hydraulischen Schwenktriebes im     Längsmittelschnitt.     Der hydraulische Schwenktrieb besteht aus einem  an den Stirnseiten mit Deckeln 1 verschlossenen Ge  häuse 2 mit zylindrischer Bohrung 3. In letzterer ist  ein mit Dichtungen 4     versehener,    mit Schiebesitz     ein-          gepasster    Kolben 5 angeordnet, der durch wechsel  weise     Beaufschlagung    mit einem Druckmittel, z. B.

    öl, axial verschiebbar ist, wobei die Zuführung des  Druckmittels durch im Gehäuse 2 angeordnete     An-          schlussstutzen    6 erfolgt und durch eine nichtdar  gestellte vorgeschaltete     Umsteuereinrichtung    beliebiger  Art gesteuert wird. In die Unterseite des Kolbens 5  ist eine Zahnstange 7 eingefräst, die in ein     Ritzel    9  eingreift, welches mit einer im Gehäuse 1 drehbar  angeordneten Welle 8     einstückig    ausgebildet ist. Beim  Verschieben des Kolbens dreht sich somit die     Ritzel-          welle    B.  



  Zur Verminderung des von den Zahnflanken des       Zahnstangengetriebes    beim Verschieben des Kolbens  auf die der     Ritzelwelle    8 gegenüberliegende Gehäuse  fläche 10 ausgeübten Druckes sind in     Fig.    1 und 2  im Kolben 5 zwei miteinander verbundene     Ausneh-          mungen    11 angeordnet, welche durch Bohrungen 12  im Kolben 5 mit dem auf der Druckseite der Gehäuse  bohrung 3 befindlichen Druckmittel     beaufschlagbar     sind.

   In die Bohrungen 12 sind     Rückschlagventile    13  eingebaut, die zwar ein Einströmen des Druckmittels  in die     Ausnehmungen    11 gestatten, aber ein Durch-      strömen des Druckmittels in die drucklose Seite der  Gehäusebohrung 3 auf der anderen Stirnseite des  Kolbens 5 verhindern.  



  Ferner sind zur Verminderung des Flächendruckes  zwischen der     Gehäuseinnenfläche    10 und dem Kolben  5 die Stirnseiten 14 des Kolbens abgeschrägt.  



  Bei dem in     Fig.    3 und 4 dargestellten hydraulischen  Schwenktrieb weist der Kolben 5 vier hintereinander  angeordnete     Ausnehmungen    11' auf, die voneinander  durch abdichtende Rippen 15 getrennt sind. Die Druck  mitte1zuführung erfolgt hierbei durch eine mit Rück  schlagventilen 13 und einem Anschlussstutzen 16 ver  sehene Rohrleitung 17, die ausserhalb des Gehäuses  2 verläuft und unweit der stirnseitigen Deckel 1 des  Gehäuses 2 in die Gehäusebohrung 3 mündet.  



  In     Fig.    5 und 6 ist eine     Ausnehmung    11" an der       Gehäuseinnenfläche    10 angeordnet, die über jeweils  eine der beiden im Kolben 5 befindlichen mit Rück  schlagventilen versehenen Bohrungen 12 und über eine  in der Mantelfläche des Kolbens 5 eingefräste, die  Bohrungen 12 verbindende Rille 18 mit dem Druck  mittel     beaufschlagbar    ist.  



  Bei dem in     Fig.    7 dargestellten Schwenktrieb ist  die an der     Gehäuseinnenfläche    10 angeordnete     Aus-          nehmung    11" durch eine ausserhalb des Gehäuses 2  verlaufende Rohrleitung 17 mit beiden Seiten der  Gehäusebohrung 3 verbunden, die gleichfalls wie in       Fig.    3 mit     Rückschlagventilen    13 versehen ist.  



  An den Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass  das in den     Ausnehmungen    11, 11' und 1" befindliche  Druckmittel auf den Kolben 5 Kräfte ausübt, welche  den von der Verzahnung 7, 9 ausgehenden Kräften       entgegengerichtet    sind. Der Kolben 5 ist demzufolge  hydraulisch gegen die von der Verzahnung     ausgehen-          das    in den     Ausnehmungen    11, 11' und 11" befindliche       kräfte    sind bei den Ausführungsbeispielen ent  sprechend den     Fig.    5 bis 7 in einem Bereich wirksam,  welcher dem     Ritzel    9 gegenüberliegt. Hierdurch ist  erreicht, dass der Kolben 5 im wesentlichen frei von  Kippmomenten bleibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hydraulischer Schwenktrieb mit begrenzten Dreh bewegungen für Links- und Rechtslauf, bei welchem die lineare Bewegung eines hydraulischen Kolbens in eine Drehbewegung umgewandelt wird, bestehend aus einem an den Stirnseiten verschlossenen Gehäuse mit unweit der Stirnseiten angeordneten Anschluss- stutzen für die durch eine vorgeschaltete Umsteuer einrichtung gesteuerte Zuführung eines Druckmittels, ferner bestehend aus einem im Gehäuse axial ver schiebbaren Kolben, der einseitig als Zahnstange aus gebildet ist, die in ein auf einer im Gehäuse drehbar angeordneten Welle befestigtes Ritzel eingreift, da durch gekennzeichnet, dass die der Ritzelwelle (8)

   gegenüberliegende Mantelfläche des abgedichteten Kolbens (5) und/oder die dieser Mantelfläche benach barte Gehäuseinnenfläche (10) eine oder mehrere mit dem Druckmittel beaufschlagte Ausnehmungen (11, <B>1</B> 1', 11 ") aufweisen, durch welche mittels des in diesen wirksamen Druckmittels der beim Verschieben des Kolbens (5) durch die Flanken des Zahnstangen triebes ausgeübte Druck ganz oder zum grössten Teil ausgeglichen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Ein- oder Mehrzahl angeordneten Ausnehmungen (11, 11', 11 ") am Kolben (5) und/oder an der Gehäuseinnenfläche (10) durch Leitungen, in denen zu den Ausnehmungen (11, 11', 11") hin öffnende Rückschlagventile- (13) vorhanden sind, mit der jeweiligen zum axialen Ver schieben des Kolbens (5) unter Druck stehenden Seite der Gehäusebohrung (3) verbunden sind. 2.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (14) des Kolbens (5) zu der der Ritzelwelle (8) gegen überliegenden Gehäuseinnenfläche (10) hin abge schrägt sind, wodurch die Druckrichtung des Druck mittels teilweise auf die Ritzelwelle gerichtet ist. 3. Hydraulischer Schwenktrieb nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine oder mehrere miteinander verbundene Ausnehmungen (11) des Kol bens (5) Bohrungen (12) einmünden, welche von beiden Stirnseiten des Kolbens (5) ausgehend, im Kolben (5) angeordnet und mit Rückschlagventilen (13) versehen sind, die in Richtung der Ausnehmungen (11) öffnen. 4.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausneh- mungen (11, 11') in axialer Richtung und in Umfangs richtung des Kolbens (5) zu den abdichtenden Mantel flächen des Kolbens (5) hin auslaufen. 5.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Unteransprü chen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kol ben (5) auf seiner der Zahnstange (7) gegenüberliegen den Seite mehrere, in axialer Erstreckung des Kolbens (5) hintereinander angeordnete, voneinander durch ab dichtende Rippen (15) getrennte Ausnehmungen (11') aufweist, die beispielsweise durch Anfasen des Kol bens (5) gebildet sind, wobei die Zuführung des Druck mittels zu den Ausnehmungen (11') durch eine in die Gehäusebohrungen (3) zu beiden Stirnseiten des Kol bens (5) mündende, ausserhalb des Gehäuses (2) oder in dessen Wandung angeordnete, mit Rückschlagven- tilen (13) und einem Anschlussstutzen (16)

   zu den Ausnehmungen (11') im Kolben (5) versehene Rohr leitung (17) erfolgt, wobei der Anschlussstutzen (16) der Ritzelwelle (8) gegenüberliegt und im Durchmesser grösser als die Breite der abdichtenden Rippen (15) des Kolbens (5) ist. 6.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Ritzelwelle (8) gegenüberliegenden Gehäuseinnenfläche (10) mittig zur Ebene der Ritzelwellenachse eine druckmittelbeaufschlagte Ausnehmung (11") angeord net ist, wobei die Druckmittelzuführung durch in beiden Stirnseiten des Kolbens (5) befindliche, zu den Seiten der Gehäusebohrung (3) hin offene Bohrungen (12) erfolgt, welche mit Rückschlagventilen (13)

   ver- sehen und miteinander durch zweckmässig eine in der Mantelfläche des Kolbens (5) angeordnete, mit der Ausnehmung (11') an der Gehäuseinnenfläche (10) korrespondierende Rille (18) verbunden sind.

   7. Hydraulischer Schwenktrieb nach Unteran sprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Druckmittels zu einer an der Gehäuse innenfläche '(10) angeordneten und der der Ritzel- wellenachse gegenüberliegenden Ausnehmungen (11<B>'</B>) durch eine ausserhalb des Gehäuses (2) oder in dessen Wandung angeordnete, mit Rückschlagventilen (13) versehene Rohrleitung (17) erfolgt, welche einerseits zu beiden Stirnseiten des Kolbens (5) unweit der Stirnseiten des Gehäuses (2) in die Gehäusebohrung (3) und andererseits in die Ausnehmung (11') mündet. B.

   Hydraulischer Schwenktrieb nach Unteran sprüchen 3, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11, 11', 11" ), Rillen (18) am Kolben (5) und/oder an der Gehäuseinnenfläche (10) in Längserstreckung kürzer sind als der Kolben (5) zwischen seinen mit der Gehäusebohrung (3) zusam menwirkenden Dichtflächen (4).