DE3726800A1 - Fluegelzellenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte derartige Flügelzellenmaschinen weisen entweder einen zentrisch gelagerten Drehkolben auf, wobei zur Kompensation der radialen Lagerkraftkomponenten vorzugs­ weise mehrere Arbeitskammern symmetrisch am Umfang ver­ teilt vorgesehen sind, außerdem wird auch das Bauvolumen der Flügelzellenmaschine mehrfach ausgenutzt, oder aber sie besitzen einen exzentrisch in einem kreisförmigen Hub­ ring gelagerten Drehkolben, dessen Exzentrizität veränder­ bar ist. Die letztgenannten Flügelzellenpumpen besitzen zwar den Vorteil, daß ihr Fördervolumen in Abhängigkeit von der Exzentrizität zwischen Ring und Rotor verstellbar ist, jedoch weisen sie den Nachteil auf, daß die auf den Rotor und damit auf die Lager wirkenden Radialkräfte un­ ausgeglichen sind, wodurch eine aufwendige Lagerung nötig ist.

Flügelzellenmaschinen mit zentrisch gelagertem Drehkolben weisen beispielsweise einen Ovalring (zwei gegenüber­ liegende Arbeitskammern) als Flügellauffläche auf, und sind in der Regel als Maschinen mit konstantem Schluck­ volumen ausgeführt; es sind auch Mehrkammersysteme be­ kannt, wobei jeweils gegenüberliegende Arbeitskammern paarweise mittels eines Steuerschiebers verbunden oder ab­ geschaltet werden können.

Hierbei erfolgt jedoch die Ver­ stellung des Schluckvolumens stufenweise. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Flügelzellen­ maschine zu schaffen, deren Schluckvolumen stufenlos ver­ stellbar ist, wobei das Baulvolumen der Flügelzellen­ maschine optimal ausgenutzt ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet einer erfindungsgemäßen Flügelzellenmaschine liegt in ihrem Einsatz als Flügel­ zellenmotor, dessen Motordrehzahl bzw. Drehmoment auf diese Weise stufenlos geregelt werden kann, selbstver­ ständlich ist auch die Anwendung bei einer Ausführung als Pumpe möglich.

Besonders günstige Ausführungsbeispiele der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen. Die Funktion und weitere Vorteile einer erfindungsgemäßen Flügelzellen­ maschine sind in der nachstehenden Beschreibung sowie in der Zeichnung erläutert. Hierzu zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügelzellenmotor,

Fig. 2 Ansicht der Lauffläche der Flügel bei maximalem Schluckvolumen,

Fig. 3 Ansicht der Lauffläche der Flügel bei minimalem Schluckvolumen

Fig. 4 Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügelzellenmotor mit hydraulisch betätigbarem Verstellsegment,

Fig. 5 Schnitt gemäß A-B der Fig. 4,

Fig. 6 schematische Schaltskizze zur Drehzahl­ regelung eines Flügelzellenmotors nach Fig. 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Flügelzellenmotor weist einen zentrisch innerhalb eines Hubringes 1 gelagerten Dreh­ kolben 4 auf, der in den seitlichen Gehäuseflanschen ge­ lagert ist. Der Drehkolben 4 ist an seinem äußeren Umfang mit radial verlaufenden Schlitzen 9 versehen, in denen sich radial verschiebbare Flügel 5 befinden. Die Flügel 5 werden durch Anpreßfedern 11, die innerhalb der Flügelfuß­ bohrung 10 vorgesehen sind, radial nach außen gegen den Hubring 1 vorgespannt.

Im Bereich zwischen der Einlaßöffnung 7 und der Auslaß­ öffnung 3 weist der Hubring 1 eine Ausnehmung auf, welche durch die radial nach außen verlaufende Hubkurve 8 be­ grenzt wird. Die Einlaßöffnung 7 und die Auslaßöffnung 3 sind in einer von zwei (nicht dargestellten) Seitenplatten angebracht, welche dichtend am Drehkolben 4 und den Flügeln 5 anliegen und die Arbeitsräume des Motors axial begrenzen.

Ebenfalls im Bereich zwischen der Einlaßöffnung 7 und der Auslaßöffnung 3 ist das Verstellsegment 2 in den Hubring eingepaßt, welches auf seiner dem Drehkolben 4 zugewandten Seite eine Erhebungskurve 6 aufweist. Die Erhebungskurve 6 wird durch die konkave Stirnseite des als Kolben ausge­ bildeten Verstellsegmentes 2 gebildet. Die Betätigung des Verstellsegmentes 2 kann beispielsweise mechanisch durch einen (nicht dargestellten) schwenkbar am Hubring 1 ange­ lenkten Hebel erfolgen, welcher eine Steuerkurve aufweist, welche an der nach außen gerichteten Stirnseite des Ver­ stellsegmentes 2 angreift.

Durch die stufenlose Verstellbarkeit des Verstellsegmentes 2 kann die Drehzahl bzw. das abgegebene Drehmoment des Motors stufenlos verstellt werden. Das Verstellsegment 2 kann dabei eine beliebige Stellung zwischen den beiden Totpunkten einnehmen. Die von den Flügeln 5 überstrichene Lauffläche ist in Fig. 2 für den Fall maximalen Schluck­ volumens und in Fig. 3 für den Fall minimalen Schluck­ volumens dargestellt. Ist der Flügelzellenmotor auf minimale Schluckvolumen eingestellt, so befindet sich das Verstellsegment 2 in seinem radial inneren Totpunkt und die Hubkurve 8 wird von den Flügeln 5 nur in einem kleineren Winkelbereich überstrichen. Bei maximalem Schluckvolumen dagegen gehört ein größerer Abschnitt der Hubkurve 8 zur Lauffläche der Flügel 5 des Flügelzellen­ motors. Durch die Abstimmung der Krümmungsradien der Hub­ kurve 8 und der Erhebungskurve 6 aufeinander ist dafür gesorgt, daß der Übergang zwischen diesen beiden Kurven stoßfrei erfolgt.

Die Fig. 4 zeigt einen Flügelzellenmotor, dessen Verstell­ segment 2 hydraulich verstellbar ist. Der prinzipielle Motoraufbau entspricht dem der Ausführungsform nach Fig. 1. Das mit der Erhebungskurve 6 ausgestattete Verstell­ segment 2 ist als Stufenkolben ausgebildet, der in einer gestuften Bohrung 15 gedichtet und radial verschiebbar gelagert ist. Die Regelung des Verstellsegmentes erfolgt entsprechend der in Fig. 6 dargestellten Schaltskizze.

An eine Verbindungsleitung 20 zwischen der nicht darge­ stellten Pumpe und dem Flügelzellenmotor 21 ist ein Druck­ begrenzungsventil 22 angeschlossen, welches die Verbindung zwischen einem drucklosen Behälter 27 und der Verbindungs­ leitung 20 steuert. Von der Verzweigung 28 besteht über die Drossel 23 eine Verbindung zur Verstelleinrichtung 25, welche zwischen dieser Drossel und der weiteren Drossel 24 vorgesehen ist. Zwischen dem drucklosen Behälter 27 und der Drossel 24 ist ein elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckventil 26 angeordnet, über welches die Verstelleinrichtung 25 angesteuert werden kann. Die Steuerbefehle für das Proportionaldruckventil 26 ergeben sich aus der jeweiligen Abweichung der Ist- zur Solldreh­ zahl des Flügelzellenmotors, die in dem Vergleicher 29 festgestellt werden.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Flügelzellenmotor sind neben der Verstelleinrichtung (Verstellsegment 2) auch die beiden Drosselstellen 23 und 24 integriert. Die Drossel 23 befindet sich in einer Längsbohrung 30 des Verstell­ segmentes 2, die von der die Erhebungskurve 6 aufweisenden Stirnseite bis zur Stufe 31 führt. Die Längsbohrung 30 ist derart im Vestellsegment 2 angeordnet, daß sie im Bereich der nierenförmigen Einlaßöffnung 7 liegt. Somit steht an der Drossel 23 eingangsseitig der Druck der Versorgungs­ pumpe an. Über den durch die Stufe 31 und die Bohrung 15 gebildeten Ringraum 32 steht die Längsbohrung 30 in Ver­ bindung mit einer Querbohrung 33 in der kleineren Stufe des Verstellsegmentes 2, welche wiederum an eine Axial­ bohrung 34 anschließt. Die Axialbohrung 34 verbindet die Querbohrung 33 mit der kleineren Stirnfläche 35 des ge­ stuften Verstellsegmentes 2.

Die gestufte Bohrung 15 wird nach außen hin durch das Ver­ schlußstück 36 begrenzt, welches gedichtet mit dem Hubring 1 verbunden ist. Fluchtend mit der Axialbohrung 34 ist im Verschlußstück 36 die Bohrung 37 angebracht, in welcher die Drossel 24 angeordnet ist. Die zum Verschlußstück 36 zeigende Stirnfläche 35 ist mit einem radial umlaufenden Anschlag 16 versehen. Die Bohrung 37 ist über die Ver­ bindungen 38 und 39 mit dem Anschluß 40 verbunden, welcher zu dem Proportionaldruckventil 26 führt.

Durch das Proportionaldruckventil 26 wird während des Betriebes der Druck auf die Verstelleinrichtung des Flügelzellenmotors und damit die Stellung des Verstell­ segmentes 2 geregelt, wodurch die Schluckmenge des Flügel­ zellenmotors und damit die Drehzahl sowie das Drehmoment bestimmt wird. In der radial äußersten Stellung des Ver­ stellsegmentes 2 ist das Schluckvolumen am größten, die Drehzahl am geringsten und das Drehmoment maximal.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch Fig. 4 entlang der Linie A-B, wobei durch den Pfeil die Flügelteilung ange­ deutet ist.

Bezugszeichenliste

 1 Hubring
 2 Verstellsegment
 3 Auslaßöffnung
 4 Drehkolben
 5 Flügel
 6 Erhebungskurve
 7 Einlaßöffnung
 8 Hubkurve
 9 Schlitz
10 Flügelfußbohrung
11 Anpreßfeder
15 Bohrung
16 Anschlag
20 Verbindungsleitung
21 Flügelzellenmotor
22 Druckbegrenzungsventil
23 Drossel
24 Drossel
25 Verstelleinrichtung
26 Proportionaldruckventil
27 Behälter
28 Verzweigung
29 Vergleicher
30 Längsbohrung
31 Stufe
32 Ringraum
33 Querbohrung
34 Axialbohrung
35 Stirnfläche
36 Verschlußstück
37 Bohrung
38 Verbindung
39 Verbindung
40 Anschluß

Claims (5)

1. Flügelzellenmaschine mit einem Drehkolben, an dessen Umfang radial verlaufende Schlitze vorgesehen sind, in denen radial verschiebbare Flügel angeordnet sind, einem Hubring, an dessen Hubkurve die Flügel mit ihrer aus dem Drehkolben ragenden Kante anliegen und mit Seitenteilen, welche die Arbeitszellen in axialer Richtung begrenzen, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hubring (1) im Bereich zwischen einer Einlaß- und Auslaßöffnung (7, 3) ein radial bewegbares Verstellsegment (2) aufweist.

2. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verstellsegment (2) an seiner dem Drehkolben (4) zugewandten Seite eine Erhebungskurve (6) aufweist, die mit der Hubkurve (8) des Hubringes (1) derart abgestimmt ist, daß der Übergang der Lauffläche der Flügel (5) zwischen Hub­ ring (1) und Verstellsegment (2) stoßfrei verläuft.

3. Flügelzellenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellsegment (2) stufenlos verstellbar ist.

4. Flügelzellenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellsegment (2) mechanisch über eine ver­ stellbare Kurvenscheibe betätigbar ist.

5. Flügelzellenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellsegment (2) hydraulisch betätigbar ist.