CH430627A - Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

      Radialkolbenmaschine            Die    Erfindung betrifft eine     Radialkolbenmaschine,     bei der der den Rotor     bildende    Bauteil und der den     Sta-          tor        bildende    Bauteil     konzentrisch    zueinander     angeordnet     sind und der eine Bauteil mit Zylinderbohrungen für die  radial angeordneten Kolben versehen ist,     während    der  andere Bauteil mit den Kolben zusammenwirkende  Druckelemente aufweist.  



  Bei den bekannten     Radialkolbenmotoren    dieser Art  ist der Rotor im Inneren     des    den     Stator    bildenden Ma  schinengehäuses angeordnet. Hydromotoren dieser Bau  art haben den     Nachteil,        d'ass        verhältnismässig    aufwendige  Bauelemente notwendig sind, um das Drehmoment aus  dem Rotor über eine Kupplung auf die anzutreibende       Maschine    zu     übertragen.        Diese    Kupplungen     benötigen          normalerweise    elastische Elemente zum Ausgleich der  aussermittigen     Wellenlagerungen,

      und     diese    elastischen  Bauelemente beanspruchen verhältnismässig     viel        Platz,     wenn der Hydromotor für grosse     Drehmomente    ausgelegt  ist. Durch neuartige, anderweitig     beschriebene    Bauglieder  ist es     möglich    geworden, die Drehmomente auf so klei  nem Raum zu erzeugen, dass ein     Missverhältnäs    entsteht  zwischen der Grösse des Motors selbst und der zu dessen  Anschluss notwendigen Kupplung.  



  Die Erfindung     bezweckt    eine     Rad'ialkolbenmaschäne     von     einfacher    und gedrungener     Bauweise.    Sie     bezweckt     ferner, die Montage und Kupplung der Motoren mit den  anzutreibenden Teilen sowie die     Anschlüsse    für die Öl  zuführung zu vereinfachen.  



  Gemäss der Erfindung     äst    der     Stator    der     Radialkol-          benmaschine    als     Ringkörper        ausgebildet    und im Inneren  des den Rotor bildenden     Bauteils    angeordnet. Der     Stator     kann dabei vorzugsweise derjenige Bauteil der Maschine       sein,    der die radialen Zylinder für     die    Kolben aufweist,  die mit am Innenumfang des     Rotors    angeordneten Steuer  elementen, zweckmässig Rollen, zusammenarbeiten.  



  Der     als        Ringkörper        ausgebildete        Stator    der Maschine       kann    vorzugsweise auf einen Dorn aufgesetzt sein, der       zweckmässig    die zu den Zylindern führenden     Ölleitungen     aufweist. In dem Dorn können zudem     die    Regel- oder    Steuerorgane des hydraulischen Systems untergebracht  werden.  



  Es ist möglich, einen als Ringnabe ausgebildeten       Radialkolbenmotor        beispielsweise    auf die Antriebsachse  eines Kraftfahrzeuges aufzuschieben, die in diesem Fall  den Dorn     bildet.    Bei Verwendung des Motors für Band  antriebe kann das zylindrische Gehäuse des Rotors die  Antriebstrommel darstellen, über die das Band geführt  wird.  



  Die Kolben der Maschine können     als.    Stufenkolben       ausgebildet    und in entsprechend     gestuften    Zylindern so  angeordnet sein, dass die im Durchmesser verjüngten  Teile der     Stufenkolben    zur     Mittelachse    der Maschine hin  gerichtet sind'. Die     Druckmittelleitungen    können dabei so  an die gestuften Zylinder angeschlossen sein, dass sowohl  die Ringfläche als auch die     Kreisfläche    der     Stufenkolben     beim Arbeitshub vom Druckmittel     beaufschlagt    wird.

    Durch diese     Ausbildung    der Kolben und Zylinder kann  der für jeden Kolben im Zylinderkörper     (Stator)    zur Ver  fügung stehende Kreissektor raummässig wesentlich bes  ser ausgenutzt werden, so     d'ass        bei        verhältnismässig    klei  nem Durchmesser des Zylinderkörpers ein grosses Hub  volumen erzielt werden kann.  



  Zur Steuerung der     Druckmittelzu-    und     -ableitung    der  Zylinder können Ventile vorgesehen sein, die von den  Druckelementen gesteuert sind, über die die Kolben  kräfte vom     Stator    auf den Rotor der Maschine übertra  gen werden. Die Druckelemente können, wie erwähnt,       vorzugsweise    aus Druckrollen     bestehen,    die am Innen  umfang des den Zylinderkörper konzentrisch umschlie  ssenden Maschinenbauteils angeordnet sind. Die im Zy  linderkörper arbeitenden Kolben können dabei zweck  mässig mit Steuerflächen versehen     sein,    die mit den  Druckrollen zusammenarbeiten.  



  Ferner ist es     zweckmässig,    für jeden Zylinder ein ei  genes Steuersystem     vorzusehen,    derart, dass jeder Zylinder  ein     Einlassventil-    und ein     Auslassventil    aufweist. Das Ein  lassventil ist dabei     vorteilhaft    gegenüber dem Kolben vor-      gesteuert,     während    das     Auslassventi'l    diesem nachge  steuert ist.  



  Die genannten Ventile können vorzugsweise als Schie  berventile ausgebildet :sein, die     mit        gewölbten,    Steuer  flächen versehen sind, an denen die Druckrollen angrei  fen.  



  Die den     einzelnen    Kolben zugeordneten Schieberven  tile können eine     verhältnismässig    grosse Überdeckung     be=     sitzen, so dass     Leckverluste    an den Ventilen praktisch  ausgeschlossen sind. Die beschriebene Steuerung hat dazu  den Vorteil, dass     die    Ventile sehr rasch     geöffnet    werden  und     dabei    einen grossen Öffnungsquerschnitt freigeben.

    Dadurch kann die     Strömungsgeschwindigkeit    in den     Zu-          und        Ableitungen        herabgesetzt    und der     Wirkungsgrad    der  Maschine als Motor verbessert werden.  



  Die     Ventilsteuerung    kann konstruktiv sehr einfach  und     fertigungstechnisch    mit einfachsten Mitteln     sehr    ge  nau     ausgeführt    werden. Eine Störung an einem der       Steuerventile    kann lediglich zum Ausfall eines Kolbens  führen, der sich dann an der Arbeit nicht mehr aktiv     be-          teiligt.    Die Maschine     kann    jedoch mit vermindertem  Drehmoment oder mit etwas erhöhtem     Arbeitsdruck    vor  läufig weiterlaufen, bis     Ersatzteile    zur Stelle sind.  



  Eine     Radialkolbenmaschine    von einfacher und ge  drungener     Bauweise    kann man     ferner    erhalten, wenn am  Zylinderkörper der Maschine     zwei    oder mehr in     axialer          Richtung    und in     Umfangsrichtung    gegeneinander versetz  ter Reihen von Zylindern     vorgesehen    werden.

   Die mit  den Kolben zusammenwirkenden     Druckrollen        können    da  bei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass die Zylinder der  in     axialer        Richtung    versetzten Kolbenreihen auf     dieselben     Druckrollen arbeiten.     Zweckmässig    können die Zylinder  reihen in     Umfangsrichtung    um eine halbe     Teilung    gegen  einander versetzt sein.  



  Mit dieser     Anordnung    soll die     Möglichkeit    geschaffen  werden, auf einem Zylinderkörper ohne Erhöhung des  Durchmessers ein grosses Hubvolumen unterzubringen.  Es ist     ferner    möglich, jede der beiden Kolbenreihen,     die     hydraulisch     unabhängig        voneinander    sind, getrennt zu       beaufschlagen.    Die     Steuerkurven    an den Kolbenköpfen  können ausserdem so     ausgebildet        sein,        d'ass    das. Hubvolu  men der beiden     Kolbenreihen    verschieden ist.

   Durch  Kombination der beiden Kolbenreihen ist (es möglich, die  verschiedenen Hubvolumen in Abstufungen zu schalten,  so dass auf diese Weise eine Regelung der Maschine     als     Motor erzielt werden kann.  



  Die Zeichnung     zeigt        Ausführungsbeispiele    der Erfin  dung.  



       Fig.    1 zeigt schematisch einen     Radialkolbenmotor    im  Querschnitt;       Fig.    2 zeigt den Motor gemäss     Fig.    1 im Längsschnitt;       Fig.    3 zeigt im     Querschnitt        durch    die Maschine eine       zweckmässige        Ausführungsform    der Kolben     und    Zylinder;       Fig.    4     zeigt    im     Axialschnitt    durch den     Radialkolben-          motor    die Steuerung der Kolben;

         Fig.    5 zeigt den Motor gemäss     Fig.    4 im     Querschnitt;          Fig.    6 zeigt ein zweckmässiges     Ausführungsbeispiel     des Zylinderkörpers     (Stator)    mit zwei axial gegeneinan  der     versetzten    Zylinderreihen.  



  Der Motor     gemäss    den     Fig.    1 und 2 ist als festgela  gerte Ringnabe     ausgebildet.    Er     besteht    aus einem fest  stehenden Teil, dem     Stator    4, und einem rotierenden Teil,  dem Rotor 1, der den     Stator    umschliesst. Der     Stator        und     der     Rotor        sind    als Ringkörper     ausgebildet    und konzen  trisch     zueinander    angeordnet.  



       Im.        Stator    4     b--fändet    sich eine Anzahl     radialer,    um  gleiche Winkelbeträge gegeneinander versetzter Zylinder-    Bohrungen 7, in denen Kolben 8 arbeiten. Die Kolben 8       besitzen    an ihren aussenliegenden Teilen gewölbte Steuer  flächen 8a, die mit Rollen 2 zusammenwirken, welche am  Rotor 1 drehbar gelagert sind. Der Rotor 1 mit den am       Innenumfang    angeordneten Druckrollen 2 ist auf Lagern  3 des     Stators    gelagert.  



  Der Motor ist mit seinem ringförmigen     Stator    4 auf  einen feststehenden Dorn 6 aufgesetzt,     in    dem Bohrungen  9 und 10 für die Zu- und Ableitung des     Drucköls    zu bzw.  aus den Zylindern 7 angeordnet sind. Durch die     Druck-          beaufschlagung    werden die Kolben 8     radial    nach aussen  gedrückt,     wobei    sie mit ihren gewölbten Steuerflächen  8a exzentrisch so auf die Rollen 2 einwirken, dass dem  Rotor 1 eine Drehbewegung erteilt wird.

   Dabei ist die       Druckmittelbeaufschlagung    der einzelnen Kolben 8 so  gesteuert, dass sämtliche am     Stator    angeordnete Kolben  dem Rotor eine Drehbewegung im gleichen Drehsinn er  teilen.  



  Der anzutreibende Teil wird zweckmässig an der  Stirnseite des Rotors     mittels    Schrauben oder anderer  Verbindungselemente angeschlossen. In     Fig.    2 ist der an  zutreibende Teil oder dessen Kupplungsteil mit 11 be  zeichnet.  



  Der Dorn 6 weist einen Flansch 6a auf, der nach Art  einer Gehäusewandung an der einen Stirnseite des Mo  tors     liegt.    An der     anderen        Stirnseite    ist auf dem Dorn 6  eine     Ringscheibe    12 angeordnet, die mit dem     Stator    fest  verbunden ist.  



  Der Dorn 6 kann aus einem Voll- oder     Hohlprofil     von     rundem    oder     eckigem    Querschnitt bestehen. Es kann  zweckmässig sein, in dem Dorn ausserdem die     Steuer-          oder    Regelorgane des hydrostatischen Antriebs unterzu  bringen.  



  Gemäss     Fig.    3 sind die in gleichen Winkelabständen  im     Zylinderkörper    bzw.     Stator    4 angeordneten Kolben  15     als    Stufenkolben     ausgebildet,    die in entsprechend ge  stuften     Zylindern    14 des     Stators    in radialer Richtung  verschiebbar     angeordnet    sind und deren dünnerer Schaft  15a zur Mittelachse des Motors hin liegt.  



  Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass durch diese  Ausbildung und Anordnung der Kolben der für den ein  zelnen Kolben zur Verfügung stehende Ringsektor S des       Stators    4     räumlich        wesentlich    besser ausgenutzt wird,  d. h. ein grösseres Hubvolumen im     Stator    untergebracht  werden kann, als bei     normalen    Kolben.  



  Die     Stufenkolben    15 besitzen an den     aussenliegenden     Flächen der breiteren Kolbenteile 15b gewölbte und sym  metrisch     angeordnete    Steuerkurven 15' und 15", die mit  den Rollen 2 so zusammenarbeiten,     d'ass    beim     Ausschub     der Kolben dem Rotor 1 eine     Drehbewegung    um den  feststehenden     Stator    4     erteilt        wird.    Zu     diesem    Zweck  sind die Kolben :

  so     gesteuert,    dass sie beim Arbeitshub  mit     einer    der beiden     seitlich    der     Symmetrielinie    liegenden  Steuerkurven 15' und 15" exzentrisch an der     jeweiligen     Rolle 2 angreifen, so     d'ass    diese über die Kurvenbahn  abrollt und dabei aus der     Wirkungsrichtung    des Kolbens       gedrückt        wird.     



  Die Zeichnung zeigt den Stufenkolben im Totpunkt  nach     Ausführung    des Arbeitshubs, bei dem die Rolle 2a  und zusammen mit ihr der Rotor 1 in     Pfeilrichtung    P  (Drehrichtung) verschoben worden ist. Die nachfolgende  Rolle 2b     besorgt    nun über die Steuerkurve 15" den Rück  hub des Kolbens 15.  



  Bei der     beschriebenen    Anordnung sind die     Ölzu-    und       -ableitungskanäle    so an die     gestuften        Zylinder    14 ange  schlossen, dass beim     Arbeitshub        sowohl    die Kreisfläche      des Kolbenschafts 15a als auch die Ringfläche des Kol  benkopfes 15b von unten her vom Drucköl     beaufschlagt     wird. Es steht daher beim     Arbeitsbub    der Maschine eine  grosse, wirksame     Kolbcnfläche    zur Verfügung.  



  Die Zu- und Ableitung des     Drucköls    kann wie bei  der Maschine gemäss den     Fig.    1     rund    2 über die axiale  Öffnung 16 im Inneren des     Stators    4 bzw. über einen in  diese Öffnung eingesetzten Dorn erfolgen.  



  Die     Fig.    4 und 5 lassen die Kolbensteuerung erken  nen.     Die    hydraulische     Steuerung    der Kolben 8     erfolgt     durch Schieberventile 17 und 17a, die in Achsrichtung  des Motors versetzt neben den Zylindern 7 in radialen  Bohrungen     angeordnet    sind und deren Köpfe gewölbte  Steuerflächen 17b aufweisen. Wie     Fig.    4 zeigt, sind die  Druckrollen 2 am Rotor 1 so     breit    ausgeführt, dass sie  bei der Umdrehung des Rotors 1 die Ventile über die  Steuerflächen 17b     steuern    können.  



  Das Ventil 17 ist an den im Dorn 6 liegenden Zu  flusskanal 10 angeschlossen und     steuert    den     Zufluss    des  Drucköls zu dem Zylinder 7. Es wird vom     Drucköl:    von  unten     beaufschlagt,    so dass es den     Zufluss    zu dem Zylin  der 7     freigibt,    sobald eine Verschiebung des Ventilkör  pers 17 nach aussen durch die Druckrollen 2 nicht behin  dert wird.  



  Das Ventil 17a ist über eine Ringnut 18 mit der     Näe-          derdruckleitung    9 verbunden, über die das Drucköl aus  dem     Zylinder    7 abgeführt wird.     Infolge    des auf der Nie  derdruckseite herrschenden geringen     Überdruckes    wird  das Ventil 17a ebenfalls in Öffnungsrichtung radial nach  aussen verschoben, sofern es durch die Druckrollen 2  hieran nicht gehindert wird.  



  Die Druckrollen 2 steuern die Ventile 17 und 17a  somit lediglich in Schliessrichtung     (Bewegung    radial nach  innen). Die     Ventile    sind dabei so angeordnet, dass das       Einlassventil    17 der Hubbewegung des ihm zugeordneten  Kolbens 8 um 90  voreilt, während das     Auslassventil    17a  der Hubbewegung um 90  nacheilt.  



  In den     Fig.    4 und 5     befindet    sich der Kolben 8 in der  unteren     Totpunktlage.    Der Kolben liegt dabei genau zwi  schen zwei     benachbarten    Druckrollen 2a und 2b des sich  beispielsweise in Pfeilrichtung P     drehenden    Rotors. Bei  Weiterdrehung des Rotors gelangt das auf der     Zufluss-          seite    liegende Ventil 17 in den Keilspalt 19 zwischen den  beiden Rollen 2a und 2b, so     d'ass    es unter Einwirkung  des     Öldrucks    radial! nach aussen verschoben wird und  dabei den     Zufluss    zu dem Zylinder freigibt.

   In dieser Lage  wird das auf der     Auslassseite    liegende Ventil 17a durch  die     Druckrolle    2b geschlossen gehalten. Das auf den Kol  ben 8 wirkende Drucköl verschiebt diesen radial nach  aussen, wobei er über seine Steuerfläche 8a und über die  Druckrolle 2a den Rotor in Pfeilrichtung P bewegt. Bei  der Weiterbewegung gelangt das     Zuflussventil    17 in den  Wirkungsbereich der Rolle 2b, die das Ventil in Schliess  stellung zurückdrückt. Gleichzeitig gelangt das     Auslass-          ventil    17a in den Spalt 19 zwischen der     Rolle    2b und der  nächstfolgenden Rolle 2c, so dass es nach aussen verscho  ben wird und damit die     Rückflussöffnung    freigibt.

   Der  Kolben 8 wird nach dem Arbeitshub durch die Rolle 2b  nach innen verschoben, wobei er das Öl aus dem Zylin  der 7 über das     Auslassventil    17a     ausschiebt.     



  Das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich, sobald  der Kolben und die gesteuerten Ventile in den Wirkungs  bereich der nächsten     Druckrolle    gelangen. Die Zahl der  Arbeitshübe, die jeder Kolben je Umdrehung ausführt,  ist dabei selbstverständlich so gross wie die Zahl der  Druckrollen am Rotor.    Es ist zweckmässig, jedem einzelnen Kolben eigene  Steuerventile 17 und 17a zuzuordnen. Die     Steuerventile     liegen dabei seitlich neben den Zylinderbohrungen.  



  Eine Erhöhung der Kolbenzahl bei günstiger Raum  ausnutzung lässt sich dadurch erreichen, dass am     Stator    4  zwei oder mehr     axial    gegeneinander versetzte     Kolben-          Zylinderreihen    angeordnet werden. In     Fig.    6 ist eine  zweite, um eine halbe Teilung versetzte     Kolben-Zylinder-          reihe    mit 7' bezeichnet.

   Die Steuerventile der einzelnen  Kolben liegen dabei jeweils in Achsrichtung des Motors  versetzt neben den dazugehörigen Kolben in der benach  barten     Kolben-Zylinderreihe,    so dass der Kolben in dem  Zylinder 7 die Steuerventile 17 und 17a und die in der       anderen    Reihe     liegenden    Kolben 7' die     Steuerventile    17'  und 17a' besitzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Radialkolbenmaschine, bei der der den Rotor bil dende Bauteil und der den Stator bildende Bauteil kon zentrisch zueinander angeordnet sind und der eine Bau teil mit Zylinderbohrungen für die radial angeordneten Kolben versehen äst, während der andere Bauteil mit den Kolben zusammenwirkende Druckelemente aufweist, da durch gekennzeichnet, dass der Stator (4) der Maschine als Ringkörper ausgebildet und im Inneren des den Rotor (1) bildenden Bauteils angeordnet :ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Radäalkolbenmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der im Inneren des, Rotors (1) liegende Stator (4) die radialen Zylinder (7) für die Kol ben (8) und der Rotor (1) am Innenumfang mit den Kol ben (8) zusammenwirkende Steuerelemente, insbesondere Rollen 2, aufweist. 2. Radialkolbenmaschine nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ringkörper ausgebildete Stator (4) auf einen Dorn (6), zweckmässig lösbar, aufgesetzt ist.

   3. Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Dorn (6) mit Ölleitungs- kanälen (9, 10) versehen ist. 4. Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass in dem Dorn (6) Steuer- oder Regelorgane des hydrostatischen Antriebs angeordnet sind.

   5. Radialkolbenmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kolben als Stufenkolben (15) ausgebildet sind, die in entsprechend gestuften Zy lindern (14) so angeordnet sind, dass der im Durchmesser verjüngte Kolbenschaft (15a) der Stufenkolben (15) zur Maschinenachse hin gerichtet ist, wobei die Druckmittel- zuleitung so an die Zylinder (14) angeschlossen ist, dass sowohl die Ringfläche als auch die Kreisfläche des Stu fenkolbens (15) beim Arbeitshub vom Druckmittel be- aufschlagt wird. 6.

   Radlialkolbenmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, d'ass zur Steuerung der Druckölzu- und -ableätung der Zylinder (7) Ventile (17, 17a) vorge sehen sind, die von den Druckelementen (2) gesteuert sind', über die die Kolbenkräfte vom Stator auf den Rotor der Maschine übertragen werden.

   7. Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (7) ein eigenes Steuersystem vorgesehen ist und jeder Zylinder (7) ein Einlassventil (17) und ein Auslassventil (17a) auf weist, wobei das Einlassventil gegenüber dem Kolben (8, 15) vorgesteuert und das Auslassventil (17a) diesem nach- gesteuert ist.

   B. Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, d'ass die Ventile (17, 17a) als Schieberventile ausgebildet und mit gewölbten Steuerflä chen (17b) versehen sind, an denen dfe Druckrollen (2) angreifen.

   9. Radialkolbenmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Zylinderkörper der Ma schine mit zwei oder mehr in axialer Richtung und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Reihen (7, 71 von Zylindern versehen LA 10. Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderreihen in Um- fangsrichtung um etwa eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. 11.

   Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrollen (2) so breit sind, dass die Kolben (8, 15) der in axialer Richtung gegeneinander versetzten Zylinderreihen (7, 7\) auf dieselben Druckrollen (2) wirken. 12.

   Radialkolbenmaschine nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Kolben (8, 15) angebrachten Steuerkurven (8a, 15', 15'i der gegenein ander versetzten Zylinder- und Kolbenreihen unterschied lich so ausgebildet sind, dass die Kolben der Kolben reihen unterschiedliche Hübe ausführen.