EP2607683A2 - Hydrostatischer Kreiskolbenmotor - Google Patents

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EP2607683A2
EP2607683A2 EP20120008506 EP12008506A EP2607683A2 EP 2607683 A2 EP2607683 A2 EP 2607683A2 EP 20120008506 EP20120008506 EP 20120008506 EP 12008506 A EP12008506 A EP 12008506A EP 2607683 A2 EP2607683 A2 EP 2607683A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
circular arc
rotor
rotary piston
piston engine
engine according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20120008506
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Reither
Gerold Strohmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bohm+wiedemann AG
Original Assignee
Bohm+wiedemann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201110122027 external-priority patent/DE102011122027B3/de
Application filed by Bohm+wiedemann AG filed Critical Bohm+wiedemann AG
Publication of EP2607683A2 publication Critical patent/EP2607683A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/103—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
    • F04C2/104—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement having an articulated driving shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F03C2/08—Rotary-piston engines of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/30—Geometry of the stator
    • F04C2250/301—Geometry of the stator compression chamber profile defined by a mathematical expression or by parameters

Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic rotary piston engine.
  • the invention relates to a hydrostatic rotary piston engine which can be used both as a hydraulic pump, but preferably as a hydraulic motor and, in particular, as a slow-running torque motor.
  • a hydrostatic rotary piston engine of this kind is among others from the EP 1 074 740 B1 known.
  • the rolling bearings of the hydrostatically highly loaded part of the shaft are arranged directly adjacent to a small axial distance in the fixed housing, so that a minimal amount of bending and tooth deformation on the shaft and, accordingly, a maximum amount of pressure and thus torque output can be achieved. Because of this bearing assembly no way to create a 1: 1 rotary connection between the rotary piston acting as a rotor and responsible for the commutation rotary valve, the rotary valve is driven synchronously via a gear transmission from the shaft.
  • this gear transmission is an eccentric internal gear, in which the disk-shaped rotary valve itself acts as an eccentric member of this transmission and thus performs an unavoidable orbital movement.
  • the object of the present invention is to improve the disadvantages known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce the required items in accordance with usual tolerance levels.
  • a hydrostatic rotary piston engine has a fixed Stator 1 with an internal toothing, wherein the internal toothing rotatably mounted rollers 2, which are arranged in roller seats 7.
  • the rotary engine also has a rotor 3, wherein the roller seats 7 have a geometric shape having a circular arc KB a) with circular arc ends K 1 , K 2 , b) with the radius R KB and c) a center M KB and to the circular arc ends of K 1, K 2 each having a shape deviating from the shape of the circular arc KB other geometrical shape, the distance a from the center M KB to points P 1, P 2 is greater than the radius R KB of the circular arc KB, wherein the points P 1 , P 2 correspond to the intersections of the respective other geometric shape deviating from the shape of the circular arc KB with a boundary surface d f of the internal toothing.
  • stator As a stator, the fixed, immovable part of a machine is understood.
  • the counterpart to the stator is called the rotor, which represents the moving, rotating part of the machine.
  • the stator has an internal toothing.
  • the internal gear has rotatably mounted rollers, which in turn are arranged in roller seats of the stator.
  • the radius of the rollers is inventively smaller than the radius R KB of a central circle with the center M KB of the roller seat. As a result, the role a certain play in the role seat is possible.
  • the boundary surface d f corresponds to the root circle of the Statorinnenverzahnung.
  • a different geometric shape deviating from the shape of the circular arc KB is to be understood as meaning geometries which deviate from the circular shape having the radius R KB .
  • the hydrostatic rotary piston engine additionally has a shaft.
  • a shaft is, in its simplest form, a rod-shaped machine element that is used to pass rotational motions and torques. Shafts, in contrast to axles, transmit torque and are subjected to torsion.
  • the shaft is preferably a hollow shaft, a flexible shaft, a crankshaft, a propeller shaft or a wobble shaft.
  • the torque transmission to the shaft is preferably carried out by means of material, form or adhesion. This means that the connection of the torque transmission from the rotor by means of pluggable or rolling teeth, welds an eccentricity balancing shaft, such as. A flexible shaft can be done. Also preferred are friction linings that absorb the radial offset or by means of elements, such as balls, in radially arranged windows or oblong holes that allow torque transmission or translation.
  • the shaft is a centrically mounted shaft or fixed shaft. It is advantageous that the rotary engine works particularly well with a centrically mounted shaft that could not be used with other engines at all. In this case, a constant and correspondingly uniformly quiet rotary motion in the rotary engine can be achieved.
  • the deviating from the shape of the circular arc further geometric shape is configured such that it has, for example, a circular geometry with a different radius from the arc, connects tangentially rectilinear to the circular arc ends, curved, parabolic, exponential or other geometric shapes.
  • the distance A at least by 2/100 mm and at most by 3/100 mm larger than the radius of the circular arc executed.
  • a distance ⁇ P1P3 between the first intersection P 1 and the point P 3 is provided.
  • a distance ⁇ P2P4 is provided between the second intersection P 2 and the point P 4 .
  • the points P 3 , P 4 correspond to the ideal point of intersection of the circular arc with the boundary surface d f of the internal toothing of the stator.
  • the distance ⁇ P1P3 , ⁇ P2P4 corresponds at least to the difference between the distance A and the radius of the circular arc.
  • the arc includes an angle ⁇ of greater than 180 °.
  • a distance P 1 K 1 is enclosed by an angle ⁇ 1 and a distance K 2 P 2 by an angle ⁇ 2 .
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably the same size.
  • the rotor preferably has an external toothing which partially engages in the internal toothing of the stator. Furthermore, the rotor has an internal toothing.
  • the additional shaft has an external toothing, which partially meshes with the internal toothing of the rotor.
  • an orbital movement with the rotor can be carried out in such a manner that working chambers can be filled with disposable dental chambers between the internal toothing of the stator and the external toothing of the rotor and can be filled between the roller seats of the stator and the rollers of the internal toothing.
  • working fluid can preferably be fed to the tooth chambers through supply bores of a distributor plate and, by means of a rotary valve, the tooth chambers can be discharged through disposal bores of a distributor plate working fluid.
  • the rotor is dimensioned such that upon contact of the rollers with the external toothing of the rotor, the center of the diameter of the rollers has an eccentricity e to the center of the diameter of the roller seat in the internal toothing of the stator. That is, due to the eccentricity with working fluid ver- and disposable areas between the roller seat of the stator and the rollers of the internal teeth can form.
  • the roller seat of the stator has at least one contact surface on which the roller can rest. Accordingly, the role comes to a right or a left contact surface on the roller seat for concern.
  • the at least one contact surface can have a circular cross section, a curved cross section, a trumpet-shaped cross section or a straight cross section for receiving the roller.
  • the cross section of the roller seats in the stator - due to the dimensions of the rotor - not completely closed by the roller, so that a gap s between the roller seat of the stator and the roller adjusts.
  • This gap results from the above-mentioned eccentricity in conjunction with the corresponding cross-sectional position of the roller seat and the respective formation of the bearing surfaces. If false, i. Too small dimensioning of the rotor or without attaching the rotor in the rotary piston engine, however, the gap s would be closed by the roller.
  • the high-pressure working fluid of the supply chamber can penetrate through the open gap between the roller and its example.
  • An angle ⁇ preferably results from an extended straight line of a tangent contact point of the roller on the roller seat in the stator to the theoretical slot shape of the roller seat.
  • the angle ⁇ is -15 ° ⁇ ⁇ ⁇ + 15 °.
  • the roller just can not slide out of its roller seat, but the eccentricity is large enough to compensate for the existing tolerances and other positional deviations.
  • the gap (s) is always present according to the invention.
  • the toothed chambers are supplied with the working fluid at a first pressure through the supply bores of the distributor plate.
  • the expanded working fluid is discharged with a second pressure through the disposal holes in the same way through the distributor plate and the rotary valve again.
  • the rollers are tiltably mounted in the roller seat.
  • the rollers are designed so that their ends are "spherical". Under spherical "is an embodiment in which the two ends of the rollers are arched outwards.
  • the rollers are arranged in the rotary piston engine, that they are limited in the longitudinal direction on the one hand by the bearing flange and on the other hand by the distributor plate, wherein a tilting movement is executable, without causing leaks.
  • the game which is due to the length of the role in relation to the stator thickness, allows the role in their seat can tilt to compensate for any angular deviations.
  • the roller must be able to move as described, but the resulting gaps must still be so small that the volumetric efficiency is maintained.
  • the supply holes of the tooth chambers are arranged on their pitch circle, that the compression between the Zahnschvolumen at the time when the teeth of the rotor covering the supply holes entirely (mainly left and right of the roller fulcrum) and the smallest resulting chamber volume is kept small.
  • the supply holes are arranged close to the internal toothing of the stator, that is to say offset in the direction of the root circle of the internal toothing of the stator to the outside.
  • the trapped working fluid in the tooth chamber may additionally utilize the volume of the supply bore in the distributor plate, as far as the shut-off rotary valve, to reduce compression.
  • FIG. 1 shows a hydrostatic rotary piston engine according to the invention with a centrally mounted continuous shaft (4), acting as an output power unit with a Centric stationary stator (1) and a rotary piston as a rotor (3).
  • the stator (1) has an internal toothing
  • the rotor (3) has an external toothing (8) which partially engages in the internal toothing of the stator (1) and an internal toothing (9).
  • the shaft (4) meshes with its external toothing (10) partially the internal toothing (9) of the rotor (3).
  • the rotor (3) is so eccentrically arranged for performing an orbital motion and dimensioned accordingly that form with dental fluid ver ⁇ and disposable tooth chambers between the inner toothing of the stator (1) and the outer toothing (8) of the rotor (3).
  • the teeth of the internal toothing of the stator (1) are designed as rollers (2).
  • the rotary valve (6) as a commutator the toothed chambers through the supply holes of the distributor plate (5), the working fluid at the pressure (p 1 ) is supplied.
  • the expanded working fluid is discharged with the pressure (p 2 ) through the disposal holes in the same way through the distributor plate (5) and the rotary valve (6) again.
  • the division high pressure - low pressure is likewise in FIG. 1 shown along the vertical machine centerline. Due to its eccentric position, the rotor (3) is pressed by the resulting pressure force (Fp) of the working fluid in the tooth chambers at high pressure around the roller pivot with the supporting force (FS) with its internal teeth against the external teeth of the shaft (4) and generates the shaft torque forming force (FM).
  • FIG. 2 is a schematic representation of a roller seat shown.
  • the roller seats (7) has a geometric shape, which comprises a circular arc (KB) with circular arc ends (K 1 , K 2 ), with the radius (R KB ) and a center (M KB ).
  • An angle ( ⁇ ) of the circular arc is selected here with 195 °.
  • the arc ends at points (K 1 ) and (K 2 ).
  • the points (K 1 ) and (K 2 ) lie on a circular line (d 0 ), which connects all centers (M KB ) of the roller seats (7).
  • a straight line connects on both sides in such a way that the circular arc ends are extended tangentially in a straight line.
  • a geometric shape sets in, which is referred to below as "trumpet-shaped".
  • the rectilinear extension extends from the circular arc ends (K 1 , K 2 ) to the points (P 1 , P 2 ).
  • the points (P 1 , P 2 ) correspond to the points of intersection of the respective other geometric shape deviating from the shape of the circular arc (KB) (in this case the straight line) with a boundary surface (d f ) of the internal toothing.
  • the distance (A) from the center (M KB ) to points (P 1 , P 2 ) is greater than the radius (R KB ) of the circular arc (KB).
  • the points (P 3 , P 4 ) correspond to the ideal point of intersection of the circular arc (KB) with the boundary surface (d f ) of the internal toothing of the stator (1).
  • a distance ( ⁇ P1P3 ) between the point (P 1 ) and the point (P 3 ) and a distance ( ⁇ P2P4 ) between the point (P 2 ) and the point (P 4 ) is present accordingly.
  • the distance ( ⁇ P1P3 , ⁇ P2P4 ) is at least the difference between the distance (A) and the radius (R KB ) of the circular arc (KB).
  • an angle ( ⁇ 1 ) between the intersections (P 1 , P 2 ) and the circular arc ends (K 1 , K 2 ) is included. The angle occurs on both sides and amounts to approx. 25 ° each.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a detail X from the FIG. 1 the device of the invention shown
  • the roller (2) has a diameter which is dimensioned so that the roller (2) in your seat in the respective stator (1) has a suitable clearance.
  • the roller seat (7) in the stator (1) is as in FIG. 2 represented, executed "trumpet-shaped".
  • the rotor (3) is dimensioned such that when the rollers (2) are in contact with the tooth tip circle of the rotor (3), the center of the roller diameter is eccentric (e) before the center of the roller seat diameter and the roller outer diameter does not touch the trumpet hole of the roller Roller seat (7) closes, so that always a suitable gap (s) remains.
  • the length of the rollers (2) has a suitable play to the stator thickness and has the same dimensions as the rotor thickness.
  • the high-pressure working fluid of the supply chamber can penetrate through the open gap (s) between the roller (2) and its trumpet-shaped seat in the stator (1) and the roller (2) eccentrically sealing against its stator seat (sealing position Pk2) and the rotor tooth ( Pk1).
  • roller sealing position (Pk) can vary within the abovementioned conditions and compensate for the existing tolerances and other position deviations. This is always a seal between high pressure and low pressure and an occurrence of oversize is thereby avoided.
  • the rotor (3) applies an additional force to the roller (2), which presses it into its sealing position (Pk 2 ) in a stator seat, since the roller (2) is eccentric (e) in front of it theoretical “Abrollpostion” is located in the stator seat.
  • the geometry of the contact surface (11, 12) in the Rollenabdichtposition (Pk2) in the stator is executed "trumpet-shaped".
  • a corresponding shaping can e.g. through a curve, through circular arcs, through straight lines or other geometric shapes.
  • the execution is to be executed left and right (because of left and right rotation of the machine).
  • a tangent contact point on the roller seat (7) in the stator (1) is determined and the remaining distance from this to the root of the stator internal teeth executed as a straight line.
  • FIG. 4 (Detail Y) is the Tangentenberlickddling (TP) on the roller seat (7) in the stator (1) at the intersection of the pitch circle (d 0 ) of Statorrollensitze with the circumference of the roller seat (7) in the stator (1), wherein the angle ( ⁇ ) between -15 ° and + 15 °.
  • the pitch circle (d 0 ) runs through all centers (M KB ) of the roller seats.
  • roller (2) just (yet) can not slide out of their seat.
  • the possible eccentric position (s) is sufficient large to compensate for the existing tolerances and other positional deviations.
  • the gap (s) is always present. (As an alternative to the straight line with the angle ( ⁇ ) is also a curve and a circular arc in FIG. 4 shown.)
  • the play allows, due to the length of the rollers (2) relative to the stator thickness, that the corresponding roller (2) in its seat (7) can tilt to compensate for any angular deviations.
  • the roller (2) must be able to move, but the resulting gaps (s) must still be so small that the volumetric efficiency is nevertheless maintained.
  • FIG. 1 it is advantageous for a very constant torque output of the machine when in the distributor plate (5) the supply holes (13.1, 13.2, 13.3, etc.) of the tooth chambers are arranged on their pitch circle that the compression between the Zahnwaitvolumen at the time when the Teeth of the rotor (3) cover the supply holes completely and the smallest resulting chamber volume is kept small.
  • the trapped working fluid (VT) in the tooth chamber may additionally utilize the volume of the supply bore in the distributor plate (5) to the shut-off rotary valve (6) to reduce compression so as to minimize pressure fluctuations.

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Abstract

Hydrostatischer Kreiskolbenmotor aufweisend einen feststehenden Stator (1) mit einer Innenverzahnung, wobei die Innenverzahnung drehbar gelagerte Rollen (2) aufweist, die in Rollensitzen (7) angeordnet sind und einen Rotor (3). Die Rollensitze (7) weisen eine geometrische Form auf, die einen Kreisbogen (KB) mit Kreisbogenenden (K 1 , K 2 ), mit dem Radius (R KB ) und einem Mittelpunkt (M KB ) aufweist. Die geometrische Form weist an den Kreisbogenenden (K 1 , K 2 ) jeweils eine von der Form des Kreisbogens (KB) abweichende weitere geometrische Form auf, deren Abstand (A) vom Mittelpunkt (M KB ) zu Punkten (P 1 , P 2 ) größer ist als der Radius (R KB ) des Kreisbogens (KB). Die Punkte (P 1 , P 2 ) entsprechen den Schnittpunkten der jeweils von der Form des Kreisbogens (KB) abweichenden weiteren geometrischen Form mit einer Begrenzungsfläche (d f ) der Innenverzahnung.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Kreiskolbenmotor. Die Erfindung betrifft insbesondere eine hydrostatische Kreiskolbenmaschine, die sowohl als Hydropumpe, vorzugsweise jedoch als Hydromotor und insbesondere als langsam laufende Torque-Motoren, eingesetzt werden kann.
  • Im Stand der Technik existiert eine Vielzahl von hydrostatischen Kreiskolbenmaschinen.
  • Eine hydrostatische Kreiskolbenmaschine dieser Art ist u. a. aus der EP 1 074 740 B1 bekannt. Bei der Kreiskolbenmaschine sind die Wälzlager des hydrostatisch hoch belasteten Teils der Welle unmittelbar benachbart mit kleinem Axialabstand im feststehenden Gehäuse angeordnet, sodass ein Kleinstmaß an Biegungs- und Zahnverformung an der Welle und dementsprechend ein Höchstmass an Druckleistung und somit an Momentabgabe erreicht werden. Da wegen dieser Lageranordnung keine Möglichkeit besteht, eine 1:1 Drehverbindung zwischen dem als Rotor fungierender Kreiskolben und dem für die Kommutierung verantwortlichen Drehventil zu schaffen, wird das Drehventil über ein Zahnradgetriebe von der Welle aus synchron angetrieben. Bei der bekannten Ausführung ist dieses Zahnradgetriebe ein Exzenter-Innengetriebe, bei dem das scheibenförmige Drehventil selbst als Exzenterglied dieses Getriebes fungiert und somit eine unvermeidliche Orbitbewegung ausführt. Umfangreiche Versuche haben jedoch gezeigt, dass dieser Gedanke in der Praxis bei hohen Arbeitsdrücken nicht realisiert werden kann, weil die notwendige Exzenterbewegung des Drehventils gegenüber der feststehenden Steuerplatte keine ausreichend genaue Kommutierung der Maschine ermöglicht.
  • Die Folge sind stark schwankende Drehmomentabgabe an der Welle, unbefriedigender volumetrischer Wirkungsgrad und starke Geräusche, da der äußere Teil des Exzentergetriebes im Hochdruckbereich arbeiten muss. Auch die Axialkompensation der auf das Drehventil axial wirkenden hydraulischen Kräfte durch den Ausgleichskolben war durch die Exzenterbewegung des Drehventils nicht optimal.
  • Da die Verzahnungen des Exzentergetriebes einen Verdrängungseffekt erzeugen, ähnlich wie bei einer Innenzahnradpumpe, ist es wegen der dort entstehenden hydrostatischen Verluste ungünstig, wenn diese Verdrängung im Hochdruckteil der Maschine geschieht. Mit dem aus der WO 2006/010471 A1 bekannten hydrostatischen Kreiskolbenmotor wird versucht, diese Mängel zu beseitigen und gleichzeitig die durch die Orbitbewegung bedingte leicht erhöhte Reibleistung am Drehventil und die Herstellkosten zu reduzieren.
  • Bei hydrostatischen Kreiskolbenmaschinen aus dem Stand der Technik mit einer zentrisch gelagerten durchgehenden Welle stützt sich der Kreiskolben im Betrieb an der Welle ab. Dadurch ist die bisherige Praxis, bei Maschinen ohne durchgehende Welle, den Kreiskolben mit Übermaß in den feststehenden Stator zu fügen, nicht mehr anwendbar, da die Rotorposition dann durch die Führung der starr gelagerten Welle überbestimmt ist. Diese Maschinen zeigen im Betrieb erhebliche Druckschwankungen in der Versorgungsleitung, damit ein extrem schwankendes Abtriebsdrehmoment, einen geringen Wirkungsgrad und eine kurze Lebensdauer.
  • Hat die Außenverzahnung des Rotors zu der Innenverzahnung des Stators Übermaß, so treten die bereits oben erwähnten nachteiligen Druckschwankungen auf, da der Rotor wegen der Überbestimmtheit nur durch erheblichen Kraftaufwand und mit elastischer Verformung im Stator bewegt werden kann.
  • Sitzt der Rotor hingegen mit Spiel in der Innenverzahnung des Stators tritt erhebliches Lecköl auf und schon bei kleinen Spalten ist die Funktion - nämlich das Drehen des Rotors - nicht mehr gegeben, da die Welle den Rotor führt und keine Abdichtung des Arbeitsmediums zwischen den Versorgungs- und den Entsorgungskammern mehr existiert.
  • Um eine druckschwankungsfreie Funktion zu gewährleisten, müssten die Geometrie des Stators, des Rotors, der Welle und die Positionierung zueinander im Betrieb ohne Abweichung derart exakt sein, dass dies dann nicht herstellbar ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen hydrostatischen Kreiskolbenmotor gemäß Anspruch 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Die Erfindung ermöglicht es, die benötigten Einzelteile in üblichen Toleranzlagen entsprechend herzustellen.
  • Ferner wird ermöglicht, dass in einem Stator Rotoren eingesetzt werden können, deren Größt- und Kleinstmaß der Außenverzahnung bis zu 0,1 mm von der theoretischen "Nulllinie" abweicht (siehe Figur 1).
  • Erfindungsgemäß wird ein hydrostatischer Kreiskolbenmotor beansprucht. Der Kreiskolbenmotor weist einen feststehenden Stator 1 mit einer Innenverzahnung auf, wobei die Innenverzahnung drehbar gelagerte Rollen 2 aufweist, die in Rollensitzen 7 angeordnet sind. Der Kreiskolbenmotor weist außerdem einen Rotor 3 auf, wobei die Rollensitze 7 eine geometrische Form aufweisen, die einen Kreisbogen KB aufweist a) mit Kreisbogenenden K1, K2, b) mit dem Radius RKB und c) einem Mittelpunkt MKB und an den Kreisbogenenden K1, K2 jeweils eine von der Form des Kreisbogens KB abweichende weitere geometrische Form aufweist, deren Abstand A vom Mittelpunkt MKB zu Punkten P1, P2 größer ist als der Radius RKB des Kreisbogens KB, wobei die Punkte P1, P2 den Schnittpunkten der jeweils von der Form des Kreisbogens KB abweichenden weiteren geometrischen Form mit einer Begrenzungsfläche df der Innenverzahnung entsprechen.
  • Als Stator wird der feststehende, unbewegliche Teil einer Maschine verstanden.
  • Das Gegenstück zum Stator wird als Rotor bezeichnet, der den beweglichen, sich drehenden Teil der Maschine darstellt.
  • Der Stator weist eine Innenverzahnung auf. Die Innenverzahnung weist drehbar gelagerte Rollen auf, die wiederum in Rollensitzen des Stators angeordnet sind.
  • Der Radius der Rollen ist erfindungsgemäß kleiner als der Radius RKB eines Mittelkreises mit dem Mittelpunkt MKB des Rollensitzes. Dadurch ist wird der Rolle ein gewisses Spiel im Rollensitz ermöglicht.
  • Die Begrenzungsfläche df entspricht dabei dem Fußkreis der Statorinnenverzahnung.
  • Unter einer von der Form des Kreisbogens KB abweichenden weiteren geometrischen Form sind Geometrien zu verstehen, die von der Kreisform mit dem Radius RKB abweichen.
  • Bevorzugt weist der hydrostatische Kreiskolbenmotor zusätzlich eine Welle auf.
  • Eine Welle ist ein, in ihrer einfachsten Form, stabförmiges Maschinenelement, das zum Weiterleiten von Drehbewegungen und Drehmomenten verwendet wird. Wellen übertragen im Unterschied zu Achsen ein Drehmoment und werden auf Torsion beansprucht.
  • Die Welle ist bevorzugt eine Hohlwelle, eine biegsame Welle, eine Kurbelwelle, eine Gelenkwelle (Kardanwelle) oder eine Taumelwelle.
  • Die Drehmomentübertragung an der Welle erfolgt bevorzugt mittels Stoff-, Form- oder Kraftschluss. Das bedeutet, dass die Anbindung der Drehmomentübertragung aus dem Rotor mittels steckbarer oder abwälzender Verzahnungen, Anschweißungen einer exzentrizitätsausgleichenden Welle, wie bspw. einer biegsamen Welle erfolgen kann. Bevorzugt sind auch Reibbeläge, die den radialen Versatz aufnehmen oder mittels Elemente, wie Kugeln, in radial angeordneten Fenstern bzw. Langlochbohrungen, die eine Drehmomentübertragung oder -übersetzung ermöglichen.
  • Besonders bevorzugt ist die Welle eine zentrisch gelagerte Welle bzw. feste Welle. Vorteilhaft ist, dass der Kreiskolbenmotor besonders gut mit einer zentrisch gelagerten Welle arbeitet, die mit anderen Motoren überhaupt nicht benutzt werden könnte. Dabei ist eine konstante und entsprechend gleichmäßig ruhige Drehbewegung im Kreiskolbenmotor zu erreichen.
  • Bevorzugt ist die von der Form des Kreisbogens abweichende weitere geometrische Form derart ausgestaltet, dass sie beispielsweise eine kreisförmige Geometrie mit einem vom Kreisbogen unterschiedlichen Radius aufweist, tangential geradlinig an den Kreisbogenenden anschließt, kurvenförmig, parabelförmig, exponentiell verläuft oder weitere andere geometrische Formen umfasst.
  • Bevorzugt ist der Abstand A wenigstens um 2/100 mm und höchstens um 3/100 mm größer als der Radius des Kreisbogens ausgeführt.
  • Bevorzugt ist ein Abstand ΔP1P3 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem Punkt P3 vorgesehen. Ferner ist ein Abstand ΔP2P4 zwischen dem zweiten Schnittpunkt P2 und dem Punkt P4 vorgesehen. Die Punkte P3, P4 entsprechen dabei dem idealen Schnittpunkt des Kreisbogens mit der Begrenzungsfläche df der Innenverzahnung des Stators.
  • Besonders bevorzugt entspricht der Abstand ΔP1P3, ΔP2P4 wenigstens der Differenz zwischen dem Abstand A und dem Radius des Kreisbogens.
  • Bevorzugt schließt der Kreisbogen einen Winkel β von größer 180° ein.
  • Bevorzugt wird eine Strecke P1K1 von einem Winkel α1 und eine Strecke K2P2 einem Winkel α2 eingeschlossen. Die Winkel α1 und α2 sind bevorzugt gleich groß.
  • Bevorzugt weist der Rotor eine teilweise in die Innenverzahnung des Stators eingreifende Außenverzahnung auf. Ferner weist der Rotor eine Innenverzahnung auf.
  • Bevorzugt weist die zusätzliche Welle eine Außenverzahnung auf, die teilweise die Innenverzahnung des Rotors kämmt.
  • Bevorzugt ist eine Orbitbewegung mit dem Rotor derart ausführbar, dass mit Arbeitsfluid ver- und entsorgbare Zahnkammern zwischen der Innenverzahnung des Stators und der Außenverzahnung des Rotors befüllbar sind und zwischen den Rollensitzen des Stators und den Rollen der Innenverzahnung befüllbar sind.
  • Bevorzugt ist mittels Drehventil den Zahnkammern durch Versorgungsbohrungen einer Verteilerplatte Arbeitsfluid zuführbar und mittels Drehventil den Zahnkammern durch Entsorgungsbohrungen einer Verteilerplatte Arbeitsfluid abführbar.
  • Als Arbeitsfluide werden erfindungsgemäß Gase oder Flüssigkeiten, wie bspw. Öle verstanden.
  • Bevorzugt bilden sich auch mit Arbeitsfluid ver- und entsorgbare Bereiche zwischen den Rollensitzen des Stators und den Rollen der Innenverzahnung.
  • Bevorzugt ist der Rotor derart dimensioniert, dass bei Kontakt der Rollen mit der Außenverzahnung des Rotors, der Mittelpunkt des Durchmessers der Rollen eine Exzentrizität e zum Mittelpunkt des Durchmessers des Rollensitzes in der Innenverzahnung des Stators aufweist. D.h., dass sich infolge der Exzentrizität mit Arbeitsfluid ver- und entsorgbare Bereiche zwischen dem Rollensitz des Stators und den Rollen der Innenverzahnung bilden können.
  • Besonders bevorzugt weist der Rollensitz des Stators mindestens eine Kontaktfläche auf, an welcher die Rolle anliegen kann. Entsprechend kommt die Rolle an einer rechten oder einer linken Kontaktfläche am Rollensitz zum Anliegen.
  • Die mindestens eine Kontaktfläche kann erfindungsgemäß einen kreisförmigen Querschnitt, einen kurvenförmigen Querschnitt, einen trompetenförmigen Querschnitt oder einen geradlinigen Querschnitt zur Aufnahme der Rolle aufweisen.
  • Bevorzugt wird der Querschnitt der Rollensitze im Stator - aufgrund der Dimensionierung des Rotors - nicht vollständig von der Rolle verschlossen, so dass sich ein Spalt s zwischen dem Rollensitz des Stators und der Rolle einstellt. Dieser Spalt resultiert aus der oben erwähnten Exzentrizität in Verbindung mit der entsprechenden Querschnittsgebung des Rollensitzes und der jeweiligen Ausbildung der Lagerflächen. Bei falscher, d.h. zu kleiner Dimensionierung des Rotors bzw. ohne Anbringen des Rotors im Kreiskolbenmotor hingegen wäre der Spalt s durch die Rolle verschließbar.
  • Das unter Hochdruck stehende Arbeitsfluid der Versorgungskammer kann durch den offenen Spalt zwischen der Rolle und ihrem bspw. trompetenförmigen Sitz im Stator eindringen und die Rolle exzentrisch abdichtend gegen ihren Statorsitz und einen Rotorzahn der Außenverzahnung des Rotors drücken.
  • Dadurch kann die Rollenabdichtposition innerhalb der oben genannten Gegebenheiten variieren und die bestehenden Toleranzen und sonstigen Positionsabweichungen ausgleichen.
  • Es ist somit immer eine Abdichtung zwischen Hochdruck und Niederdruck gegeben und ein Auftreten von Übermaß wird damit verhindert.
  • Bei entsprechender Drehung des Rotors stellt sich der Spalt auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Kontaktfläche in der Rollenabdichtposition ein.
  • Bei einer Drehung des Rotors bzw. bei einer Verschiebung eines Rotorzahnes des Rotors im Uhrzeigersinn stellt sich damit auf der linken Seite zwischen dem Rollensitz des Stators an der einen Kontaktfläche und der Rolle der Spalt ein.
  • Bei einer Drehung des Rotors bzw. bei einer Verschiebung eines Rotorzahnes des Rotors entgegen dem Uhrzeigersinn stellt sich auf der rechten Seite zwischen dem Rollensitz des Stators an der anderen Kontaktfläche und der Rolle der Spalt ein.
  • Bevorzugt ergibt sich ein Winkel ϕ von einer verlängerten Geraden eines Tangentenberührpunkts der Rolle am Rollensitz im Stator zur theoretischen Langlochform des Rollensitzes.
  • Besonders bevorzugt gilt für den Winkel ϕ gilt -15° ≤ ϕ ≤ +15°. Dadurch kann die Rolle gerade nicht aus ihrem Rollensitz gleiten, die Exzentrizität ist aber genügend groß, die bestehenden Toleranzen und sonstigen Positionsabweichungen auszugleichen. Der Spalt (s) ist erfindungsgemäß immer vorhanden.
  • Bevorzugt wird über ein Drehventil als Kommutator den Zahnkammern durch die Versorgungsbohrungen der Verteilerplatte das Arbeitsfluid mit einem ersten Druck zugeführt.
  • Das entspannte Arbeitsfluid wird mit einem zweiten Druck über die Entsorgungsbohrungen in gleicher Weise durch die Verteilerplatte und das Drehventil wieder abgeführt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rollen im Rollensitz kippbar gelagert. Die Rollen sind dabei so ausgebildet, dass ihre Enden "ballig" ausgebildet sind. Unter ballig" ist eine Ausgestaltung zu verstehen, bei der die beiden Enden der Rollen nach außen gewölbt sind. Die Rollen sind so im Kreiskolbenmotor angeordnet, dass sie in Längsrichtung einerseits vom Lagerflansch und andererseits von der Verteilerplatte begrenzt sind, wobei eine Kippbewegung ausführbar ist, ohne dabei Leckagen zu verursachen.
  • Das Spiel, welches sich auf Grund der Länge der Rolle im Verhältnis zur Statordicke einstellt, ermöglicht es, dass die Rolle in ihrem Sitz kippen kann, um auch eventuelle Winkelabweichungen auszugleichen.
  • Die Rolle muss sich, wie beschrieben, bewegen können, die entstehenden Spalte müssen aber noch so gering sein, dass der volumetrische Wirkungsgrad gewahrt bleibt.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft für eine sehr konstante Drehmomentabgabe der Maschine, wenn in der Verteilerplatte die Versorgungsbohrungen der Zahnkammern so auf ihrem Teilkreis angeordnet sind, dass die Kompression zwischen dem Zahnkammervolumen zum Zeitpunkt, wenn die Zähne des Rotors die Versorgungsbohrungen gänzlich abdecken (hauptsächlich links und rechts des Rollendrehpunktes) und dem kleinsten entstehenden Zahnkammervolumen klein gehalten wird.
  • Die Zähne der Außenverzahnung des Rotors verschließen die Versorgungsbohrungen niemals gänzlich und wenn doch, dann nur für eine sehr kurze Zeit. Vorteilhaft sind die Versorgungsbohrungen nahe der Innenverzahnung des Stators angeordnet, d.h. in Richtung des Fußkreises der Innenverzahnung des Stators nach außen verschoben angeordnet.
  • So kann das eingeschlossene Arbeitsfluid in der Zahnkammer zusätzlich das Volumen der Versorgungsbohrung in der Verteilerplatte, bis zum absperrenden Drehventil, zur Verminderung der Kompression nutzen.
  • Dadurch werden die Druckspitzen abgemildert, die Komprimierungsenergie erheblich verringert und die Drehmomentschwankung geglättet. Die Druckschwankungen werden im hydrostatischen Kreiskolbenmotor folglich in einem erheblichen Maß reduziert.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Zeichnungen beispielhaft weiter veranschaulicht werden. Hierbei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung erfindungsgemäßen Vorrichtung eines hydrostatischen Kreiskolbenmotors,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Rollensitzes,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines Details X aus der Figur 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    Figur 4
    eine schematische Darstellung eines Details Y aus der Figur 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen hydrostatischen Kreiskolbenmotor mit einer zentrisch gelagerten durchgehenden Welle (4), ein als Abtrieb wirkendes Leistungsteil mit einem zentrischen, feststehenden Stator (1) und einem Kreiskolben als Rotor (3).
  • Der Stator (1) hat eine Innenverzahnung, der Rotor (3) weist eine teilweise in die Innenverzahnung des Stators (1) eingreifende Außenverzahnung (8) und eine Innenverzahnung (9) auf. Die Welle (4) kämmt mit ihrer Außenverzahnung (10) teilweise die Innenverzahnung (9) des Rotors (3).
  • Der Rotor (3) ist zum Ausführen einer Orbitbewegung derart exzentrisch angeordnet und entsprechend dimensioniert, dass sich mit Arbeitsfluid ver- und entsorgbare Zahnkammern zwischen der Innenverzahnung des Stators (1) und der Außenverzahnung (8) des Rotors (3) bilden.
  • Die Zähne der Innenverzahnung des Stators (1) sind als Rollen (2) ausgebildet. Über das Drehventil (6) als Kommutator wird den Zahnkammern durch die Versorgungsbohrungen der Verteilerplatte (5) das Arbeitsfluid mit dem Druck (p1) zugeführt.
  • Das entspannte Arbeitsfluid wird mit dem Druck (p2) über die Entsorgungsbohrungen in gleicher Weise durch die Verteilerplatte (5) und das Drehventil (6) wieder abgeführt.
  • Die Teilung Hochdruck - Niederdruck ist ebenfalls in Figur 1 entlang der senkrechten Maschinenmittellinie dargestellt. Durch seine exzentrische Lage wird der Rotor (3) durch die resultierende Druckkraft (Fp) des Arbeitsfluids in den Zahnkammern mit Hochdruck um den Rollendrehpunkt mit der Stützkraft (FS) mit seiner Innenverzahnung gegen die Außenverzahnung der Welle (4) gedrückt und erzeugt die das Wellendrehmoment bildende Kraft (FM).
  • In Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Rollensitzes dargestellt. Der Rollensitze (7) weist eine geometrische Form auf, die einen Kreisbogen (KB) mit Kreisbogenenden (K1, K2), mit dem Radius (RKB) und einem Mittelpunkt (MKB) umfasst. Ein Winkel (β) des Kreisbogens ist vorliegend mit 195° gewählt. Der Kreisbogen endet an den Punkten (K1) und (K2). Die Punkte (K1) und (K2) liegen auf einer Kreislinie (d0), die alle Mittelpunkte (MKB) der Rollensitze (7) verbindet.
  • An den Kreisbogenenden (K1, K2) schließt beidseitig eine Gerade derart an, dass die Kreisbogenenden tangential geradlinig verlängert werden. Bei dem gewählten Winkel (β) von < 180° des Kreisbogens und den daran anschließenden Geraden stellt sich eine geometrische Form ein, die im Folgenden als "trompetenförmig" bezeichnet wird.
  • Die geradlinige Verlängerung geht von den Kreisbogendenden (K1, K2) bis zu den Punkten (P1, P2). Die Punkte (P1, P2), entsprechen den Schnittpunkten der jeweils von der Form des Kreisbogens (KB) abweichenden weiteren geometrischen Form (hier den Geraden) mit einer Begrenzungsfläche (df) der Innenverzahnung. Dabei ist der Abstand (A) vom Mittelpunkt (MKB) zu Punkten (P1, P2) größer als der Radius (RKB) des Kreisbogens (KB).
  • Die Punkte (P3, P4) entsprechen dem idealen Schnittpunkt des Kreisbogens (KB) mit der Begrenzungsfläche (df) der Innenverzahnung des Stators (1). Ein Abstand (ΔP1P3) zwischen dem Punkt (P1) und dem Punkt (P3) und ein Abstand (ΔP2P4) zwischen dem Punkt (P2) und dem Punkt (P4) ist entsprechend vorhanden. Vorliegend beträgt der Abstand (ΔP1P3, ΔP2P4) wenigstens der Differenz zwischen dem Abstand (A) und dem Radius (RKB) des Kreisbogens (KB).
  • Ferner wird ein Winkel (α1) zwischen den Schnittpunkten (P1, P2) und den Kreisbogenenden (K1, K2) eingeschlossen. Der Winkel tritt beidseitig auf und beträgt jeweils ca. 25°.
  • In Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines Details X aus der Figur 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt
  • Die Rolle (2) weist einen Durchmesser auf, der so dimensioniert ist, dass die Rolle (2) in Ihrem Sitz im jeweiligen Stator (1) ein geeignetes Spiel aufweist. Der Rollensitz (7) im Stator (1) ist, wie in Figur 2 dargestellt, "trompetenförmig" ausgeführt. Der Rotor (3) ist derart dimensioniert, dass, wenn die Rollen (2) im Kontakt mit dem Zahnkopfkreis des Rotors (3) stehen, der Mittelpunkt des Rollendurchmessers exzentrisch (e) vor dem Mittelpunkt des Rollensitzdurchmessers liegt und der Rollenaußendurchmesser nicht die Trompetenöffnung des Rollensitzes (7) verschließt, so dass immer ein geeigneter Spalt (s) verbleibt. Die Länge der Rollen (2) weist zur Statordicke ein geeignetes Spiel auf und hat die gleichen Abmessungen wie die Rotordicke.
  • Das unter Hochdruck stehende Arbeitsfluid der Versorgungskammer kann durch den offenen Spalt (s) zwischen der Rolle (2) und ihrem trompetenförmigen Sitz im Stator (1) eindringen und die Rolle (2) exzentrisch abdichtend gegen ihren Statorsitz (Abdichtposition Pk2) und den Rotorzahn (Pk1) drücken.
  • Dadurch kann die Rollenabdichtposition (Pk) innerhalb der oben genannten Gegebenheiten variieren und die bestehenden Toleranzen und sonstigen Positionsabweichungen ausgleichen. Damit ist immer eine Abdichtung zwischen Hochdruck und Niederdruck gegeben und ein Auftreten von Übermaß ist dadurch vermeidbar.
  • Durch den Einsatz einer geeigneten Verzahnung bringt der Rotor (3) eine zusätzliche Kraft auf die Rolle (2) auf, die diese in ihre Abdichtposition (Pk2) in einen Statorsitz drückt, da die Rolle (2) sich exzentrisch (e) vor ihrer theoretischen "Abrollpostion" im Statorsitz befindet.
  • Die Geometrie der Kontaktfläche (11, 12) in der Rollenabdichtposition (Pk2) im Stator ist "trompetenförmig" ausgeführt. Eine entsprechende Formgebung kann z.B. durch eine Kurve, durch Kreisbögen, durch Geraden oder andere geometrische Formen geschehen. Die Ausführung ist links und rechts (wegen Links- und Rechtslauf der Maschine) auszuführen.
  • In der beispielhaft dargestellten Ausführung als Gerade, wird ein Tangentenberührpunkt am Rollensitz (7) im Stator (1) ermittelt und die verbleibende Strecke von diesem bis zum Fußkreis der Stator-Innenverzahnung als Gerade ausgeführt.
  • Die Abweichung der Geraden von einer theoretischen Langlochform bildet den Winkel (ϕ). Gemäß der Figur 3 bzw. Figur 4 (Detail Y) liegt der Tangentenberührpunkt (TP) am Rollensitz (7) im Stator (1) auf Höhe des Schnittpunktes des Teilkreises (d0) der Statorrollensitze mit dem Umfang des Rollensitzes (7) im Stator (1), wobei der Winkel (ϕ) zwischen -15° und +15° ausgeführt ist. Der Teilkreis (d0) verläuft dabei durch sämtliche Mittelpunkte (MKB) der Rollensitze.
  • Dadurch kann die Rolle (2) gerade (noch) nicht aus ihrem Sitz gleiten. Die mögliche exzentrische Position (e) ist aber genügend groß die bestehenden Toleranzen und sonstigen Positionsabweichungen auszugleichen. Der Spalt (s) ist dabei immer vorhanden. (Alternativ zur Geraden mit dem Winkel (ϕ) ist auch ein Kurvenzug und ein Kreisbogen in Figur 4 dargestellt.)
  • Wie bereits oben beschrieben, ermöglicht das Spiel auf Grund der Länge der Rollen (2) im Verhältnis zur Statordicke, dass die entsprechende Rolle (2) in ihrem Sitz (7) kippen kann, um auch eventuelle Winkelabweichungen auszugleichen.
  • Die Rolle (2) muss sich bewegen können, die entstehenden Spalte (s) müssen aber noch so gering sein, dass der volumetrische Wirkungsgrad dennoch gewahrt bleibt.
  • Gemäß Figur 1 ist es für eine sehr konstante Drehmomentabgabe der Maschine vorteilhaft, wenn in der Verteilerplatte (5) die Versorgungsbohrungen (13.1, 13.2, 13.3, etc.) der Zahnkammern so auf ihrem Teilkreis angeordnet sind, dass die Kompression zwischen dem Zahnkammervolumen zum Zeitpunkt, wenn die Zähne des Rotors (3) die Versorgungsbohrungen gänzlich abdecken und dem kleinsten entstehenden Zahnkammervolumen klein gehalten wird.
  • Die Zähne der Außenverzahnung (8) des Rotors (3) verschließen die Versorgungsbohrungen nicht gänzlich, so dass ein geringer Spalt vorhanden bleibt. So kann das eingeschlossene Arbeitsfluid (VT) in der Zahnkammer zusätzlich das Volumen der Versorgungsbohrung in der Verteilerplatte (5), bis zum absperrenden Drehventil (6), zur Verminderung der Kompression nutzen, so dass die Druckschwankungen minimiert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stator
    2
    Rolle
    3
    Rotor
    4
    Welle
    5
    Verteilerplatte
    6
    Drehventil
    7
    Rollensitz
    8
    Außenverzahnung des Rotors
    9
    Innenverzahnung des Rotors
    10
    Außenverzahnung der Welle
    11
    Kontaktfläche
    12
    Kontaktfläche
    13.1
    Versorgungsbohrung
    13.2
    Versorgungsbohrung
    13.3
    Versorgungsbohrung
    KB
    Kreisbogen
    A
    Abstand
    K1
    Kreisbogenende
    K2
    Kreisbogenende
    RKH
    Kreisbogenradius
    MKB
    Kreisbogenmittelpunkt
    P1
    Schnittpunkt
    P2
    Schnittpunkt
    P3
    Punkt
    P4
    Punkt
    R'
    Radius
    ΔP1P3
    Abstand
    ΔP2P4
    Abstand
    VT
    Arbeitsfluid
    p1
    Druck
    p2
    Druck
    s
    Spalt
    e
    Exzentrizität
    PK1
    Rotorzahn
    PK2
    Rollenabdichtposition
    FP
    Druckkraft
    FM
    Kraft aus Wellendrehmoment
    FS
    Stützkraft
    TP
    Tangentenberührpunkt
    d0
    Teilkreis der Statorrollensitze
    df
    Begrenzungsfläche der Innenverzahnung

Claims (16)

  1. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor aufweisend
    - einen feststehenden Stator (1) mit einer Innenverzahnung, wobei die Innenverzahnung drehbar gelagerte Rollen (2) aufweist, die in Rollensitzen (7) angeordnet sind und
    - einen Rotor (3)
    wobei die Rollensitze (7) eine geometrische Form aufweisen, die
    - einen Kreisbogen (KB) aufweist
    a) mit Kreisbogenenden (K1, K2)
    b) mit dem Radius (RKB) und
    c) einem Mittelpunkt (MKB) und
    - an den Kreisbogenenden (K1, K2) jeweils eine von der Form des Kreisbogens (KB) abweichende weitere geometrische Form aufweist, deren Abstand (A) vom Mittelpunkt (MKB) zu Punkten (P1, P2) größer ist als der Radius (RKB) des Kreisbogens (KB), wobei die Punkte (P1, P2) den Schnittpunkten der jeweils von der Form des Kreisbogens (KB) abweichenden weiteren geometrischen Form mit einer Begrenzungsfläche (df) der Innenverzahnung entsprechen.
  2. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1, wobei der Kreiskolbenmotor zusätzlich eine Welle (4) aufweist.
  3. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die von der Form des Kreisbogens (KB) abweichende weitere geometrische Form derart ausgestaltet ist, dass sie
    - eine kreisförmige Geometrie mit einem vom Kreisbogen (KR) unterschiedlichen Radius (R') aufweist,
    - tangential geradlinig an den Kreisbogenenden (K1, K2) anschließt,
    - kurvenförmig ist oder
    - andere geometrische Formen umfasst.
  4. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Abstand (A) wenigstens um 2/100 mm und höchstens um 3/100 mm größer als der Radius (RKB).
  5. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend
    - einen Abstand (ΔP1P3) zwischen dem Punkt (P1) und dem Punkt (P3) und
    - einen Abstand ΔP2P4 zwischen dem Punkt (P2) und dem Punkt (P47)
    wobei die Punkte (P3, P4) dem idealen Schnittpunkt des Kreisbogens (KB) mit der Begrenzungsfläche (df) der Innenverzahnung des Stators (1) entsprechen.
  6. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach Anspruch 5, wobei der Abstand (ΔP1P3, ΔP2P4) wenigstens der Differenz zwischen dem Abstand (A) und dem Radius (RKB) des Kreisbogens (KB) entspricht.
  7. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kreisbogen (KB) einen Winkel (β) von ≥ 180° einschließt.
  8. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Strecke (P1K1) einen Winkel (α1) und eine Strecke (K2P2) einen Winkel (α2) einschließt.
  9. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
    - der Rotor (3) eine teilweise in die Innenverzahnung des Stators (1) eingreifende Außenverzahnung (8) aufweist und der Rotor (3) eine Innenverzahnung (9) aufweist und
    - die zusätzliche Welle (4) eine Außenverzahnung (10) aufweist, die teilweise die Innenverzahnung (9) des Rotors (3) kämmt.
  10. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rotor (3) derart dimensioniert ist, dass bei Kontakt der Rollen (2) mit der Außenverzahnung (8) des Rotors (3), der Mittelpunkt des Durchmessers der Rollen (2) eine Exzentrizität (e) zum Mittelpunkt (MKB) des Kreisbogens (KB) des Rollensitzes (7) in der Innenverzahnung des Stators (1) aufweist.
  11. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach Anspruch 10, wobei der Querschnitt der Rollensitze (7) im Stator (1) nicht vollständig von der Rolle (2) verschlossen wird, so dass sich ein Spalt (s) zwischen dem Rollensitz (7) des Stators (1) und der Rolle (2) einstellt.
  12. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach Anspruch 11, wobei bei entsprechender Verschiebung eines Rotorzahnes (PK1) des Rotors (3) der Spalt (s) auf der jeweils gegenüberliegenden Seite einer Kontaktfläche (11,12) einstellbar ist.
  13. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich ein Winkel (ϕ) von einer verlängerten Geraden eines Tangentenberührpunkts (TP) der Rolle (2) am Rollensitz (7) im Stator (1) zur theoretischen Langlochform des Rollensitzes (7) ergibt.
  14. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach Anspruch 13, wobei für den Winkel (ϕ) gilt -15° ≤ ϕ ≤ +15°.
  15. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Versorgungsbohrungen (13.1, 13.2, 13.3) nicht vollständig vom Rotor (3) abdeckbar sind.
  16. Hydrostatischer Kreiskolbenmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Rollen (2) im Rollensitz (7) kippbar gelagert sind und an ihren Enden ballig ausgebildet sind.
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