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Hydraulischer Motor
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Motor mit in sternförmig angeordneten Zylindern verschieb - baren Plungern und mit einem zwischen den Plungern und dem Exzenter angeordneten Abstützkörper, der auf dem Exzenter drehbar gelagert ist und bei der Drehung des Exzenters seine Lage im Raum, zu sich selbst parallel bleibend, beibehält.
Bei solchen bisher bekanntgewordenen Motoren ist nachteilig, dass zur Kraftübertragung auf den im Gehäuse kreisenden Abstützkörper komplizierte Verbindungsgestänge und/oder komplizierte mechanische Gleitlagerungen dienen, die die Motoren verhältnismässig teuer und störempfindlich machen.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den hydraulischen Antrieb des Motors zu vereinfachen und seinen Wirkungsgrad zu verbessern. Dabei ist insbesondere angestrebt, die Abstützung des Abstützkörpers gegenüber dem Gehäuse zu vereinfachen und komplizierte, eine regelmässige Wartung erfordernde mechanische Lagerstellen oder Verbindungsgestänge entbehrlich zu machen. Ausserdem soll der Motor sowohl bei hohen Flüssigkeitsdrücken von etwa 200 kg/cm2 und mehr als auch bei niedrigen Flüssigkeitsdrücken einwandfrei arbeiten und zur Abdichtung des Abstützkörpers möglichst keine Teile benötigen, die eine grosse Bearbeitungsgenauigkeit erfordern.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die hohlen Plunger in ihrem dem Abstützkörper zugewendeten Boden eine dem Hindurchströmen der Druckflüssigkeit nur geringen Widerstand entgegensetzende Öffnung besitzen, dass der Abstützkörper mit den Öffnungen in den Böden korrespondierende Durchbrechungen aufweist und dass zwischen jedem Plunger und der diesem zugeordneten Fläche des Abstützkörpers ein Stützring vorgesehen ist, der am Plunger oder am Abstützkörper befestigt ist, wobei die vom Zylinder, dem hohlen Plunger und der Durchbrechung im Abstützkörper eingeschlossene Flüssigkeitssäule unmittelbar auf den Exzenter einzuwirken vermag.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Exzenter auf seiner Umfangsfläche zwei einander gegenüberliegende, mit den Durchbrechungen im Abstützkörper korrespondierende Ausnehmungen, die etwa halbkreisförmige Kammern zur Zufuhr bzw. Abführung der Druckflüssigkeit bilden.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist darin gelegen, dass in jede der beiden Kammern je eine den Exzenter und die Exzenterwelle durchsetzende Längsbohrung mündet, welche Längsbohrungen mit den Leitungen zur Zufuhr bzw. Abführung der den Motor antreibenden Druckflüssigkeit in Verbindung stehen.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen : Fig. 1 und 2 einen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden hydraulischen Motor jeweils in einer Stirnansicht (wobei einzelne Teile zur besseren Sichtbarmachung von Einzelheiten geschnitten dargestellt sind) und in einem axialen Längsschnitt ; Fig. 3 und 4 einen Stützring desselben Motors jeweils in einer Stirnansicht und in einem Axialschnitt (in gegenüber den Fig. l und 2 vergrössertem Massstab) ; Fig. 5 und 6 den Fig. l und 2 entsprechende Darstellungen eines dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Motors, bei dem das Gehäuse im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel um einen feststehenden Exzenter umläuft ; Fig. 6A eine entsprechend der Fig. 6 von oben gesehene Einzelheit des Motors nach den Fig. 5 und 6 ;
Fig. 7 und 8 den Fig. l und 2 entsprechende Darstellungen eines dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Motors, bei dem die Zylinder im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in einem Abstützkörper des Motors angeordnet sind ; Fig. 9 und 10 zwei der Schnittdarstellung der Fig. 1 entsprechende Ausschnittdarstellungen, die je eine unterschiedliche Abwandlung der Anordnung und Ausbildung der Abstützringe zeigen.
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In der nachstehenden Beschreibung sind gleiche oder gleichartige Teile bei allen Ausführungsbeispielen durch gleichartige Bezugszahlen gekennzeichnet.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht der hydraulische Motor im wesentlichen aus fünf in einer gemeinsamen, nachstehend Hauptquerebene des Motors genannten Ebene sternförmig angeordneten Zylindern 1, die um die Achse einer zugleich die Abtriebswelle des Motors bildenden Exzenterwelle 7 herumgruppiert sind. Die Zylinder 1 sind in einem Gehäuse 2 gehalten, das aus zwei Teilen 3 und 4 zusammengesetzt und in Achsrichtung der Exzenterwelle 7 gesehen fünfeckig ist. Die Exzenterwelle 7 ist im Gehäuse 2 über zwei Wälzlager 6 gelagert. In der Hauptquerebene des Motors weist die Exzenterwelle 7 einen Exzenter 8 auf, auf dem ein ebenfalls die Form eines regelmässigen Fünfecks aufweisender Abstützkörper 10 mittels einer axialen Bohrung 9 gelagert ist.
In jedem Zylinder 1 ist ein Plunger 11 längsverschiebbar, der mit seinem Boden 12 aus dem Zylinder 1 radial heraus- und in das Gehäuse 2 hineinragt, wo er mit seiner Bodenfläche an einer zugeordneten Aussenfläche des Abstützkörpers 10 abdichtend anliegt. Dabei wird die Abdichtung durch eine im Zylinder 1 befindliche und einerseits am äusseren Zylinderende und anderseits an der Innenseite 14 des Plungerbodens 12 abgestützte Schraubenfeder 13 gewährleistet.
Jedem Plunger 11 ist auf Seiten des Abstützkörpers 10 ein Stützring 15 zugeordnet, der im Abstützkörper 10 gehalten ist. Jeder Stützring 15 hat eine gegenüber dem zugeordneten Plungerboden wirksame Stützfläche, die nicht grösser als der Zylinderquerschnitt ist, und ist im übrigen in einer angepassten zylindrischen Ausnehmung des Abstützkörpers 10 frei drehbar gelagert, wobei zu seiner Abdichtung gegen- über dem Abstützkörper 10 ein besonderer Dichtring 16 dient.
Die Böden 12 aller Plunger 11 weisen axiale Öffnungen auf, die jeweils mit der Öffnung des zugeordneten Stützringes 15 in Verbindung stehen. Ausserdem ist auch der Abstützkörper 10 in axialer Richtung jedes Stützringes 15 - und damit zugleich innerhalb der Hauptquerebene des Motors-mit je einer in seine axiale Bohrung 9 einmündenden radialen Bohrung 17 versehen, so dass jeder Zylinder 1 ständig mit dem Aussenmantel des Exzenters 8 in Verbindung steht. Der Exzenter 8 weist innerhalb der Hauptquerebene des Motors beiderseits je eine annähernd halbkreisbogenförmige Kammer auf, wobei beide Kammern 18, 19 durch zwischen ihren Enden befindliche Stegteile 20 und 21 voneinander getrennt sind.
Die Stegteil 20, 21 bilden dabei zugleich die Steuerflächen eines die radialen Bohrungen 17 während der Drehung der Exzenterwelle 7 aufeinanderfolgend übersteuernden Drehschiebers, durch den die einzelnen Bohrungen 17 aufeinanderfolgend jeweils erst mit der einen und dann mit der andern Kammer 18 bzw. 19 in Verbindung gebracht werden.
Die Exzenterwelle 7 ist von ihrer im Gehäuse 2 befindlichen Stirnseite her mit zwei nebeneinander bis zum Exzenter 8 führenden Längsbohrungen 22, 23 versehen, die an der Stelle des Exzenters 8 mit je einerderbeidenDruckkammern18, 19in Verbindung stehen. Kurz vor ihren äusseren Enden sind die Längsbohrungen 22. 23 ausserdem über je eine radiale Bohrung mit je einer äusseren Ringnut 24 bzw. 25 der Exzenterwelle 7 verbunden, wobei die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Ringnuten 24, 25 durch eine Anzahl radialer Öffnungen 27, 28 einer Buchse 26 hindurch mit je einer radialen Öffnung 30 bzw. 31 des Gehäuses 2 in Verbindung stehen.
Die Buchse 26 ist dabei über elastisch nachgiebige Dichtringe 29 im Gehäuse 2 gelagert und kann über diese Ringe einen dort etwa vorhandenen oder im Laufe der Zeit durch Abnutzung entstandenen Schlag der Exzenterwelle 7 ausgleichend aufnehmen. Die Öffnungen 30, 31 sind an ihren äusseren Enden als Gewindebohrungen ausgebildet, so dass dort entsprechende Druckleitungen (nicht dargestellt) angeschlossen werden können. Weiterhin steht das Innere des Gehäuses 2 noch über eine seitlich des Exzenters 8 ausserhalb des Wälzlagers 6 angeordnete radiale Bohrung (vgl. Fig. 2) und über eine mit dieser in Verbindung stehende Längsbohrung der Exzenterwelle 7 mit einer weiteren Anschlussstelle 32 des Gehäuses 2 in Verbindung, die sich in einer Stirnwand des einen Gehäuseteils 4 befindet und zur Ableitung der im Gehäuse angesammelten Druckflüssigkeit dient.
Der beschriebene hydraulische Motor weist gegenüber entsprechenden früheren Motoren eine ausserordentlich einfache Abstützung des Abstützkörpers 10 auf, wobei die Buchse 26 zugleich zur axialen Führung der Exzenterwelle 7 beiträgt. Das Fehlen jeglicher Verbindungsgestänge bedeutet eine weitere wesentliche Vereinfachung.
Ordnet man schliesslich imDruckflussigkeitskreislauf des Motors, d. h. zwischen den Zu- und Abft rungsleitungen für die Druckflüssigkeit, noch ein die umgekehrte Flüssigkeitsversorgung des Motors zulas- sendes (nicht dargestelltes) Umschaltventil an, so lässt sich eine Umkehr der Drehrichtung des Motors unter Verzicht auf alle komplizierten Umschaltvorrichtungen durch ein einfaches Umschalten des Umschaltventils herbeiführen.
Beim Betrieb des beschriebenen hydraulischen Motors bewirkt die jedem Zylinder 1 zugeführte Druck-
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fliissigkeitdurchdasgleichzeitige Wirksamwerdeninnerhalb und ausserhalb der dortigen Stelle des Abstützringes 10 an diesem einen gewissen Druckausgleich, wogegen der Druck über die mit dem Zylinder in Verbindung stehende Kammer (z. B. 18) des Exzenters 8 unmittelbar auf den Exzenter im Sinne einer Drehung der Exzenterwelle 7 einwirkt. Im Verlaufe dieser Drehung übersteuert der dieser Kammer nachlaufende Stegteil (z. B. 21) die dem genannten Zylinder 1 zugeordnete radiale Bohrung 17 des Abstützkörpers 10, wodurch dieser Zylinder vom Druckanschluss abgeschlossen und statt dessen mit der andern, in diesem Falle drucklosen und mit dem Abfluss in Verbindung stehenden Kammer (z. B. 19) verbunden wird.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, bleibt bei den durch den Exzenter 8 hervorgerufenen kreisenden Bewegungen des Abstützkörpers 10 die abdichtende Auflage der einzelnen Plunger 11 an den Stützringen 15 jederzeit erhalten.
In den Fig. 3 und 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Stützringe 15 dargestellt. Diese weisen an ihren mit den Böden 12 der Plunger 11 zusammenwirkenden Dichtflächen je eine konzentrische Ringnut 40 auf, die über zwei an gegenüberliegenden Stellen tangential anschliessende Nuten 41 mit dem äu- sseren Rand des Stützringes 15 in Verbindung stehen. Durch diese Nuten wird ein vorherbestimmter Druckabfall in radialer Richtung der Stützringe 15 erzeugt.
Der in den Fig. 5, 6 und 6A dargestellte, dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende hydraulische Motor unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass hier die Exzenterwelle 7 feststehend und das die einzelnen Zylinder 1 aufweisende Gehäuse 2 umlaufend angeordnet ist.
Die Versorgung mit Druckflüssigkeit erfolgt durch Längsbohrungen 22A und 23A der Exzenterwelle 7, wobei sich hier ein vereinfachter Anschluss des Druckflüssigkeitssystems ergibt. Beim Betrieb dieses Motors rotiert mit dem Gehäuse 2 auch der Abstützkörper 10. Im übrigen ist die Wirkung dieses Motors ganz gleich wie bei dem vorher beschriebenen Motor.
Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten, dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden hydraulischen Motor sind die Zylinder 1 im Abstützkörper 10 angeordnet, wobei die einzelnen Plunger 11 mit ihren Böden 12 aus dem Abstützkörper 10 nach aussen herausragen. Dementsprechend sind die Stützringe 15 hier mittels Haltern 40 an der Innenwand des Gehäuses 2 festgeschraubt. Die Halter 40 weisen zur Aufnahme der Stützringe 15 zylindrische Ausnehmungen auf, in denen die Stützringe 15 über je einen Dichtring 16 festgelegt sind. Im übrigen handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel kinematisch umgekehrte Anordnung der Zylinder l, weshalb von weiteren Erläuterungen abgesehen werden kann.
Bei einer gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel weiteren, in Fig. 9 dargestellten Abwandlung weisen die Stützringe 15 noch je einen äusseren Flansch 15A auf, so dass die Böden 12 der zugeordneten Plunger 11 ausschliesslich mit den äusseren Stützflächen der Stützringe 15 zusammenwirken. Dabei ist jeder Stützring 15 in der zugehörigen zylindrischen Ausnehmung des Abstützkörpers 10 unter zusätzlicher Ein- fügung eines Dichtringes 16 festgeschraubt.
In Fig. 10 ist schliesslich eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt, bei der jeder Stützring 15 nicht am Abstützkörper 10, sondern am Boden 12 des zugeordneten Plungers 11 - ebenfalls unter Zwischenlegung je eines Dichtringes 16 - festgeschraubt ist. Zu diesem Zweck weist hier jeder Plunger 11 an seinem Boden 12 eine entsprechende zylindrische Ausnehmung auf. Infolgedessen wirkt hier jeder Stützring 15 über seine Abstützfläche nicht mit einem Plunger 11, sondern mit einer zugeordneten Aussenfläche des Abstützkörpers 10 zusammen.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen wirkt die den einzelnen Zylindern des Motors zuge- führte Druckflüssigkeit unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von V rbindungsgestängen od. dgl. und ohne die Notwendigkeit äusserer Hochdruckabdichtungen auf den Exzenter ein, u. zw. ohne die Vermittlung der Plunger oder Kolben und des Abstütz-oder Zwischenkörpers. Von jedem Zylinder, dem in diesem verschiebbaren Kolben oder Plunger, der Durchbrechung im Abstützkörper und dem Hohlraum im Exzenter wird eine Flüssigkeitssäule eingeschlossen, die unter dem von der äusseren Druckquelle gelieferten Druck steht.
Da in allen Richtungen ausser in radial nach innen verlaufender Richtung der Druck dieser Flüssigkeitssäule von den Wandungen der genannten Teile aufgenommen wird, ergibt sich eine Resultierende des Flüssigkeitsdruckes, die unmittelbar auf den Exzenter einwirkt und die Rotation des Motors hervorruft. Durch entsprechende Bemessung der Grösse der lichten Weite der Stützringe wird erreicht, dass die Plunger mit ihrem Boden nur mit einer verhältnismässig geringen Kraft am Abstützkörper anliegen. Diese Kraft ist gerade hinreichend. um eine Abdichtung zwischen den genannten Flächen zu erreichen ; eine Kraftwirkung im Sinne eines Kolbentriebwerkes mit Kurbelstange und Exzenter kommt jedoch nicht zustande.
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Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. So könnten beispielsweise je Motor statt 5 auch eine andere Zahl von Zylindern vorgesehen sein. Ausserdem könnten die beschriebenen Konstruktionen auch als Pumpen betrieben werden, ohne dass dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulischer Motor mit in sternförmig angeordneten Zylindern verschiebbaren Plungern und mit einem zwischen denPlungem und dem Exzenter angeordneten Abstützkörper, der auf dem Exzenter drehbar gelagert ist und bei der Drehung des Exzenters seine Lage im Raum, zu sich selbst parallel bleibend, beibehält, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlen Plunger (11) in ihrem dem Abstützkörper (10) zugewendeten Boden (12) eine dem Hindurchströmen der Druckflüssigkeit nur geringen Widerstand entgegensetzende Öffnung besitzen, dass der Abstützkörper (10) mit den Öffnungen in den Boden der Plunger korrespondierende Durchbrechungen aufweist und dass zwischen jedem Plunger (11) und der diesem zugeordneten Fläche des Abstützkörpers ein Stützring (15) vorgesehen ist,
der am Plunger oder am Abstützkörper befestigt ist, wobei die vom Zylinder (1), dem hohlen Plunger (11) und der Durchbrechung im Abstützkörper (10) eingeschlossene Flüssigkeitssäule unmittelbar auf den Exzenter (8) einzuwirken vermag.