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Hydromotor mit radialen Antriebsorganen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydromotor mit radialen Antriebsorganen, der sich insbesondere für den Betrieb von Raupenfahrzeugen, Kränen, Greifern, Winden u. dgl. eignet.
Bekanntlich besteht ein solcher Hydromotor aus einer in einem ortsfesten Gehäuseteil drehbaren
Welle, die mit einem Exzenter versehen ist, und aus einer Vielzahl von radial zur erwähnten Welle angeordneten und auf den Exzenter wirkenden Antriebselementen. Diese sind aus abdichtend ineinander verschiebbaren, meist hohlzylinderförmigen Körpern gebildet, die durch Federwirkung gegenseitig am Gehäuseteil und am Exzenter anliegend gehalten und mit einer Druckflüssigkeit zur
Einwirkung auf den Exzenter gefüllt werden. Diese Druckflüssigkeit wird über eine Verteilervorrichtung und Zufluss- bzw. Abflussleitungen den verschiedenen Antriebselementen zugeführt bzw. aus diesen abgelassen.
Für die übertragung der Druckwirkung der Antriebsflüssigkeit von den Antriebselementen zum Exzenter, weisen die bekannten Hydromotoren oft einen am Exzenter anliegenden Gleitschuh auf, der mit dem dem Exzenter naheliegenden verschiebbaren Teil der Antriebselemente starr verbunden ist.
Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil einer zu starken Reibung zwischen Exzenter und Gleitschuh, da die Kupplung der beiden Teile eine rein mechanische, zwischen Metallflächen erfolgende Kupplung ist.
Weiterhin sind Hydromotoren bekannt, bei denen die Druckflüssigkeit direkt auf den Exzenter wirkt, wobei der dem Exzenter naheliegende Teil der Antriebsorgane nur mit seinem Umriss auf der Exzenteroberfläche aufliegt. Es wird damit die gegenseitige Reibung wesentlich vermindert, aber es entsteht gleichzeitig das Problem der Dichtung zwischen dem Antriebsorgan und dem Exzenter. Wenn die Druckflüssigkeit nämlich direkt mit der Exzenteroberfläche in Berührung steht, ist ein genaues Anliegen zwischen den verschiedenen miteinander wirkenden Flächen strengstens erforderlich, damit das Druckmedium nicht zwischen diesen Flächen auslaufen und seine Druckwirkung verlieren kann. Dieses Problem wird mit der Zeit noch bedeutender, da mit Verformungen und Verschleissungen der reibenden Teile zu rechnen ist.
Die Abdichtung wird bei den Hydromotoren der letzterwähnten Art auch dadurch gefährdet, dass der Druck auf die am Exzenter anliegende Umfangsfläche der Antriebselemente unregelmässig verteilt ist. Nachdem die Oberfläche des Exzenters zylindrisch ist, ist diese Umfangsfläche tatsächlich von zwei den Erzeugenden der Exzenteroberfläche parallelen Geraden und von zwei Kreisbögen gebildet, die nicht auf derselben, zu dem Antriebselement senkrechten Ebene liegen. Dadurch bildet der auf den Endabschnitt der Seitenflächen des Antriebselementes ausgeübte Druck hauptsächlich Kräfte, die die zwei parallel zur Achse des Exzenters liegenden Seiten des Antriebselements nach aussen zwingen, womit Flüssigkeitsverluste leicht entstehen können.
Schliesslich kann bei diesen bekannten Hydromotoren der Druckverlust auch durch Fluchtungsabweichungen der Motorwelle verursacht werden, durch welche die Antriebselemente auf der Exzenteroberfläche nicht mit ihrem ganzen Umfang mehr anliegen können.
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Hauptsächliches Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hydromotors mit radialen Antriebsorganen, bei dem die obenerwähnten Nachteile völlig vermieden sind und ständig ein regelmässiger Betrieb ohne Verluste von Druckmedium und mit geringer Reibung gewährleistet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist in der Schaffung eines Hydromotors der vorerwähnten Art zu erblicken, bei dem auch zufällig auftretende Fluchtabweichungen der Motorwelle ohne Wirkung auf die regelmässige Funktionsweise des Motors bleiben, wobei die Verbindung zwischen Antriebselementen und
Exzenter derart ausgebildet ist, dass auch bei Fluchtfehlern die Abdichtung sicherlich gewährleistet ist.
Noch ein Ziel der Erfindung ist der, einen Hydromotor zur Verfügung zu stellen, bei dem die der
Reibung ausgesetzten Bestandteile sehr einfach und in rascher Weise nach längerem Gebrauch ausgewechselt werden können.
Erreicht werden diese Ziele durch einen Hydromotor, bestehend aus einem ortsfesten Gehäuseteil, aus einer Welle, die an ihrem im Gehäuseteil befindlichen Abschnitt mit einem Exzenter versehen ist, aus einer Vielzahl von im wesentlichen radial zur Welle angeordneten und auf diesen Exzenter wirkenden teleskopartigen Antriebselementen, die aus abdichtend ineinander verschiebbaren zylinderförmigen Teilen gebildet sind, welche durch Federwirkung gegenseitig am Gehäuseteil und am Exzenter anliegend gehalten werden, wobei diese Antriebselemente mit einer Druckflüssigkeitsquelle bzw. mit einem Abfluss für die Druckflüssigkeit zur direkten Einwirkung auf den Exzenter abwechselnd verbindbar sind, wobei eine Verteilervorrichtung zur Zuführung und Abfuhr der Druckflüssigkeit zu bzw.
von den teleskopartigen Antriebselementen vorgesehen ist, der gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Exzenter eine kugelförmige Oberfläche aufweist, die unter Zwischenschaltung wenigstens einer Ringdichtung mit dem einen Teil jedes teleskopartigen Antriebselementes in Verbindung steht und dass der andere Teil jedes teleskopartigen Antriebselementes ebenfalls mittels wenigstens einer Ringdichtung an einen kugelkalottenförmigen Anschlag anliegt, welcher am Gehäuseteil des Hydromotors befestigt ist und die Zufluss-bzw. Abflussleitungen für die Druckflüssigkeit trägt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind deutlicher der folgenden Beschreibung einer vorzugsweisen, jedoch nicht ausschliesslichen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Hydromotors mit radialen Antriebsorganen zu entnehmen, der in den Zeichnungen dargestellt ist, in welcher Fig. 1 einen Teilaxialschnitt durch einen Hydromotor gemäss der Erfindung, wobei nur ein Zylinder in Form eines Grundschemas dargestellt ist, zeigt ; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Motors gemäss Fig. 1 ist ; Fig. 3 eines der Antriebsorgane des Hydromotors gemäss der Erfindung im Querschnitt darstellt und Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Hydromotors im Bereich eines Antriebsorganes ist.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, weist der Hydromotor mit radialen Antriebsorganen einen Exzenter--l--auf, der eine kugelförmige Oberfläche besitzt und auf der Welle --2-- befestigt ist.
Um den Exzenter--l--herum sind in regelmässigen Abständen Antriebsorgane --3-- angeordnet (beispielsweise drei, fünf oder mehr) die aus teleskopartig ineinander verschiebbaren zylinderförmigen Teilen--4 und 5--bestehen (in den Zeichnungen ist nur ein Antriebsorgan --3-- dargestellt).
Insbesondere sind die Teile--4 und 5--koaxial und abgedichtet einer im andern montiert. Zwischen den Teilen--4 und 5--ist wenigstens eine Dichtung--6--eingesetzt, wobei eine Feder-7-- zwischen Vorsprüngen --4a und 5a--, die mit dem Teil--4 bzw. 5--verbunden sind, angeordnet
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einem Abfluss verbindet.
Im Verlauf der Drehung des Exzenters-l--beschreibt sein Mittelpunkt einen Kreis-12- (Fig. 2), der zwei Punkte aufweist, die der maximalen Verstellung der Achse der Antriebselemente - entsprechen, an welchen die Antriebselemente --3-- die grösste Kraft auf den Exzenter - l--ausüben.
Bei der Zufuhr von Druckflüssigkeit, beispielsweise von unter Druck stehendem öl, durch die Leitung --11-- und den Durchlass --10-- zu dem von den Rohrteilen--4 und 5-eines Antriebsorganes begrenzten Raum--13--, wird der Druck direkt vom öl auf die Oberfläche des
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Exzenters-l-und des Anschlages --8-- übertragen. Der Exzenter wird dadurch veranlasst, sich um die Achse der Welle-2-zu drehen, während das Antriebselement --3-- mit seiner Achse zwischen den in Fig. 2 angedeuteten Linien --14-- schwingt.
Während der Arbeitsphase verlängert sich jedes Antriebsorgan --3-- bei der Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit, wogegen es sich bei der Rückkehrphase, während welcher der Raum-13-mit dem Abfluss verbunden ist, verkürzt. In jedem Falle gewährleistet die Feder--7--das Anliegen der Rohrteile--4 und 5-- am Exzenter --1-- bzw. an der Kalotte--8--, auch in Abwesenheit von Druckflüssigkeit.
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Drehung der Welle--2--bei fast vollständiger Abwesenheit von Reibung erfolgt, da der Druck auf den Teil --1-- und den ortsfesten Anschlag --8-- direkt durch die Druckflüssigkeit ausgeübt wird.
In den Fig. 3 und 4 ist eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemässen Hydromotors beispielsweise veranschaulicht. Auch in diesen Figuren ist in ähnlicher Weise wie in den Fig. 1 und 2 der
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angeordnet sind.
In der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist eine Muffe-15-im Inneren der Rohrteile-4 und 5-vorgesehen und am Teil-5-mit einem eingeschraubten Gewindering --16--befestigt (Fig.3).
Die Muffe --15-- dient als Führung für eine Kolbenstange --17-- eines kolbenförmigen
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über den ganzen umfassten Oberflächenbereich verteilt.
Die Abdichtung zwischen den Rohrteilen --4 und 5-wird auch durch eine in einem entsprechenden Sitz auf dem Teil --5-- vorgesehene Dichtung --6a-- gewährleistet, wobei der Innendurchmesser der dem Körper --18-- zugeordneten Dichtung --20-- etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Teiles--5--. Durch diese Massnahme wird auf die Ringdichtung --20-- ein von den hydraulischen Kräften erzeugter Schub ausgeübt, der proportional zu dem in der Zylinderkammer herrschenden Druck ist. Auf diese Weise wird die Abdichtung durch diese Ringdichtung bei jedem beliebigen Druck gesichert.
Zwischen dem Teil--5--und dem Körper --18-- ist im Inneren eine Feder --7a-angeordnet, welche bestrebt ist, das Antriebsorgan --3-- zu verlängern und die beiden zylinderförmigen Teile auch in Abwesenheit von Druckflüssigkeit gegen die entsprechenden Flächen des Exzenters--l-und des Anschlages --8-- zu drücken.
Die Abdichtung zwischen dem Rohrteil --5-- und dem Kugelkalottenanschlag --8-- wird
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die Dichtung wirkende Schub proportional zu dem im Inneren des Zylinders herrschenden Druck, da der Innendurchmesser der Dichtung geringer ist als der des Teiles-5-.
Die Dichtungen-20 und 23-bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, von der Sorte, die unter dem Handelsnamen DELRIN bekannt ist, welcher die Eigenschaft einer bedeutenden elastischen
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Abstand angeordneten Durchlässen in Verbindung. Auf diese Weise werden eventuelle Flüssigkeitsinfiltrationen sofort nach aussen abgeführt und der Aufbau von Infiltrationsunterdrücken, die die abdichtende Wirkung der Dichtungen herabsetzen können, verhindert.
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seinerseits mit einer Zuflussleitung-27- (Fig. 4) in Verbindung, die an eine Verteilervorrichtung angeschlossen ist, über den sie alternativ mit der Druckflüssigkeitsquelle und mit dem Abfluss in
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Verbindung gesetzt wird.
Wie deutlich in Fig. 3 mit strichpunktierten Linien gezeigt ist, findet bei der Drehung des Exzenters--l--eine Schwingung eines jeden Antriebsorganes --3-- statt, so dass sich die diesbezügliche Achse jeweils von ihrer Mittelstellung bis zum Erreichen der Tangentialstellung mit dem vom Mittelpunkt des Exzenters--l--beschriebenen Kreis verschiebt.
Auf Grund der vorstehenden Ausführungen ist die Arbeitsweise des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Hydromotors offensichtlich :
Wenn Druckflüssigkeit, beispielsweise unter Druck stehendes Öl, in den Raum --13-- eines Antriebsorganes --3-- über die Leitung--27--, den Ringraum-25--, die Bohrungen--26--, die Ausnehmung --24-- und die Durchlässe-15a-in die Muffe --15-- eintritt, wird der Körper --18-- gegen den Exzenter--l--gedrückt und übt auf diesen einen entsprechenden Druck aus.
Die Bohrung --22-- setzt den Zwischenraum --21-- mit dem Raum-13-in Verbindung, so dass sich im Zwischenraum --21-- derselbe Druck aufbaut wie im Raum-13--. Tatsächlich wird der Druck auf den exzentrischen Teil--l--nicht vom Körper--18--, sondern von der Druckflüssigkeit übertragen, die sich im Zwischenraum--21--befindet. Die Arbeitsweise ist demnach analog zu jener der schematischen Darstellung gemäss den Fig. 1 und 2.
Ein geringer Anteil des auf jedes Antriebsorgan --3-- übertragenen Druckes entfällt infolge des bereits erwähnten Unterschiedes zwischen den Innendurchmessern der Ringdichtung --20-- und des Teiles--5--auf die Ringdichtung--20--, so dass das Anliegen derselben auf dem Exzenter --l-- gewährleistet ist. Dieselben Überlegungen gelten auch für die Dichtung--23--.
Der Druck auf den Exzenter--l--wird aufeinanderfolgend von den verschiedenen Antriebsorganen --3-- übertragen, die derart angeordnet sind, dass der Exzenter-l-hiebei in Drehung versetzt wird.
Im geeigneten Augenblick wird jedes Antriebsorgan --3-- mit dem Abfluss verbunden, damit es sich bis auf die kürzeste Länge, die in Fig. 3 in vollen Linien gezeigt ist, zurückbewegen kann.
Während der Längenveränderung wirkt jedes Organ--3--in kompakter Weise, da die Kolbenstange--17--des Körpers--18--wirksam durch die Muffe --15-- geführt wird.
Bei der Drehung des Exzenters--l--schwingt jedes Antriebsorgan um seine Mittelstellung,
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-4-- bzw.Exzenters--l--und der Rohrteil--5--auf der Kugelkalotte--8--gleiten.
Durch die kugelförmige Ausbildung des Exzenters-l-und der diesem Exzenter entgegengesetzten Anschlagfläche --8-- wird in allen Fällen eine hervorragende Abdichtung gewährleistet. Tatsächlich erfolgt bei einer derartigen Ausbildung die Anpassung der teleskopartigen Antriebsorgane --3-- von sich selbst aus, da diese in allen Richtungen verschwenkt werden können, ohne das Anliegen an der kugelförmigen Oberfläche des Exzenters an irgendeiner Stelle aufheben zu können. So wirken sich auch Fluchtungsabweichungen des Exzenters ohne Einfluss auf die Abdichtung aus.
Ferner ermöglicht die kugelförmige Ausbildung der Exzenteroberfläche und des Anschlags --8-- und die kreisförmige Ausgestaltung der Dichtungen--20 und 23--eine regelmässige Verteilung des Druckes auf die betreffenden Teile und besonders auf die Dichtungen selbst, die deshalb einer gleichmässigen Beanspruchung ausgesetzt sind. Dies bringt als Folge, dass die Ringdichtungen in allen Stellen gleich abgenützt werden und der Kontakt mit dem Exzenter auch dann noch vollständig erhalten bleibt, wenn die Dichtungen schon nahezu verbraucht sind.
Die Wartung des Hydromotors gemäss der Erfindung ist überdies äusserst einfach und beschränkt sich lediglich auf das Auswechseln der Dichtungen--20, 23 und 6a--.
Die oben beschriebene Erfindung kann in vieler Hinsicht abgeändert und variiert werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
In der Praxis können die angewendeten Materialien und Abmessungen je nach den Erfordernissen beliebig gewählt und alle Teile durch andere technisch gleichwertige Teile ersetzt werden.
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