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Einrichtung zum Abstützen und Abdichten des Abstützkörpers gegenüber
den Böden der Hohlkolben eines Radialkolbenmotors Die Erfindung betrifft eine ,Einrichtung
zum Abstützen und Abdichten des Abstützkörpers gegenüber den Böden der entgegen
einer Federkraft mit Druckflüssigkeit beaufschlagten Hohlkolben eines Radialkolbenmotors,
bei dem der Abstützkörper gegenüber den Kolben bzw. gegenüber dem Gehäuse seitlich
verschiebbar sind und der Abstützkörper mit einer Steuerwelle oder einem Steuerzapfen
zusammenwirkt.
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Radialkolbenmotoren, bei denen die Hohlkolben mit einem gegenüber
dem Gehäuse des Motors verschieblichen Abstützkörper zusammenwirken, der auf einer
gegenüber dem Gehäuse verdrehbaren Steuerwelle sitzt und dessen Mittelachse bei
der gegenseitigen Verdrehung von Gehäuse und Steuerwelle auf einer zur Achse. der
Steuerwelle senkrecht stehenden Kreisbahn umläuft, sind in einer Reihe von Ausführungsformen
bereits bekannt. Bei allen diesen Konstruktionen ergeben sich Schwierigkeiten einerseits
in Verbindung mit der .einwandfreien Führung des in dem Gehäuse kreisenden Abstützkörpers,
der während dieser Kreisbewegung keine Verdrehung gegenüber dem Gehäuse erfahren
darf, und andererseits hinsichtlich der Schmierung der verschiedenen beweglichen
Teile des Motors selbst bzw. der die einzelnen Teile miteinander verbindenden Bauglieder.
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So ist ein Radialkolbenmotor bekanntgeworden, bei dem die einzelnen
Hohlkolben in radial gerichteten Zylindern eines die verschiedenen Zylinder bildenden
und als Abstützkörper wirkenden Körpers gelagert und über je eine Art von Pleuelstange
an der Innenwand eines den Abstützkörper umgebenden Gehäuses abgestützt sind. Eine
derartige Konstruktion wird nicht nur wegen der zahlreichen jeweils beiderseits
gelenkig gelagerten Pleuelstangen, sondern vor allem auch wegen der Notwendigkeit
einer einwandfreien Schmierung der zahlreichen Lagerstellen sehr kompliziert und
kostspielig. Außerdem müssen für die unverdrehbare Führung des Abstützkörpers gegenüber
dem Gehäuse weiterhin eine größere Anzahl von Hebelarmen mit ebenfalls zahlreichen
Gelenkstellen vorgesehen werden, die zusätzliche Anforderungen an die Schmierung
stellen.
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Eine ähnliche Konstruktion ist bekannt, gemäß der .als Abstützkörper
ein Ring dient, in dem die einzelnen Hohlkolben mit ihren radial außen gelegenen
Enden geführt sind. Beim Betrieb dieses bekannten Motors führt der Ring im Motorgehäuse
eine exzentrisch kreisende Bewegung aus. Diese Konstruktion weist zwar den Vorteil
geringer bewegter Massen auf, es bleiben jedoch die Schwierigkeiten hinsichtlich
der einwandfreien Schmierung der Lagerstellen der einzelnen Hohlkolben an dem Ring
bestehen, die auch .durch diese Konstruktion keine Lösung erfahren.
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Wieder eine andere Konstruktion eines Radialkolbenmotors ist bekannt,
gemäß der, die Hohlkolben des Motors und ihrer Arbeitszylinder entweder über Gelenke
oder Pleuelstangen oder unmittelbar fest mit dem Gehäuse des Motors verbunden sind.
Während der gegenseitigen Verdrehung von Motorgehäuse und Abstützkörper kommt es
zu einem Gleiten der Zylinderenden auf dem Abstützkörper. Irgendwelche Vorkehrungen
zur Lösung der dabei auftretenden Abdichtungs- und Schmierungsprobleme sind bei
dem bekannten Radialkolbenmotor nicht .getroffen; die . eingangs erwähnten Schwierigkeiten
sind ,also auch mit dieser Konstruktion nicht zu überwinden.
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Ein weiterer Radialkolbenmotor ist bekanntgeworden, bei dem die Auslaßöffnungen
der einzelnen Zylinder für die Druckflüssigkeit von Paßringen umgeben sind, die
eine gewisse axiale Beweglichkeit behalten und auf diese Weise eine kleine Axialverschiebung
der Zylinder bzw. der in ihnen geführten Hohlkolben ohne Schaden für die Abdichtung
gestatten. 'Eine gegenseitige Führung von Kolben und Abstützkörper ist jedoch mit
diesen Paßringen infolge deren geringer dafür allein nutzbarer Stirnflächen nicht
möglich. Eine Behebung der eingangs
erwähnten Schwierigkeiten bei
der Führung des Abstützkörpers ist also auch mit dieser bekannten Konstruktion nicht
zu erzielen.
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Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den im Innern
des Gehäuses eines Radialkolbenmotors kreisenden Abstützkörper in einfacher Weise
unverdrehbar zu führen, ohne :daß dazu Lagerstellen oder Verbindungsgestänge mit
vielen, eine regelmäßige Wartung erfordernden Teilen nötig sind, und außerdem eine
einwandfreie Abdichtung und Schmierung des Abstützkörpers und der diesem gegenüber
beweglichen Hohlkolben sowohl bei hohen Arbeitsdrücken von etwa 200 kg pro Quadratzentimeter
als auch bei sehr niedrigen Arbeitsdrücken des Motors ohne den Einsatz von Teilen
zu gewährleisten, für deren Bearbeitung eine hohe Genauigkeit verlangt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Boden jedes Hohlkolbens und dem diesem gegenüberliegenden Abschnitt des Abstützkörpers
bzw. des Gehäuses in einer Ausnehmung eines der beiden gleitend zusammenwirkenden
Teile jeweils eine Stützscheibe mit zu ihrer Hauptebene senkrechtem Spiel gelagert
ist, die eine der Ein- und Aulaßbohrung des Kolbenbodens zugeordtfete Bohrung aufweist
und in der Ausnehmung über einen Dichtring abgedichtet ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Abstützkörper durch
eine gleitende Abstützung an einer Verdrehung gegenüber dem Gehäuse gehindert, wobei
sich besonders vorteilhaft auswirkt, daß sich für diese gleitende Abstützung zugleich
eine sehr einfache selbsttätige Schmierung ergibt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jede Stützscheibe
an ihrer Gleitfläche eine konzentrische Nut und von dieser zum äußeren Rand der
Gleitfläche verlaufende Entlastungsnuten auf. Diese Nuten bestimmen den Druckabfall
entlang der Gleitfläche in radialer Richtung und gewährleisten an den miteinander
zusammenwirkenden Flächen außer einer günstigen Schmierung auch eine ausreichende
Abdichtung, ohne daß dazu übermäßige Anlagedrücke zwischen Hohlkolben und Stützscheibe
erforderlich wären.
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Für die Aufnahme des Dichtringes ist in der Stützscheibe eine Umfangsnut
auf der dem Boden der Ausnehmung zugekehrten Stirnseite vorgesehen. Ist die Stützscheibe
in einer Ausnehmung des Abstützkörpers angeordnet, so ist sie mit einem die Ausnehmung
überragenden Flansch versehen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigen F i g. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Motors
mit nicht umlaufendem Gehäuse ,in teilweisem Querschnitt und im Längsschnitt, F
i g. 3 und 4 die Stützscheibe dieses Motors in Ansicht und im Querschnitt, F i g.
5 und 6 den F i g. 1 und 2 entsprechende Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, bei dem das Gehäuse im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel um
einen feststehenden Exzenter-Steuerzapfen umläuft, F i g. 6 A eine .entsprechend
der F i g. 6 von oben gesehene Einzelheit des Steuerzapfens nach den F i g. 5 und
6, F i g. 7 und 8 den F i g. 1 und 2 entsprechende Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels
-der Erfindung, bei dem die Zylinder im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
in dem Abstützkörper des Motors angeordnet sind, F i g. 9 und 10 zwei der Schnittdarstellung
der F i g. 1 entsprechende Ausschnittdarstellungen, die je eine unterschiedliche
Abwandlung für die Anordnung und Ausbildung der Stützscheibe veranschaulichen.
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In der nachstehenden Beschreibung sind gleiche oder gleichartige Teile
bei allen Ausführungsbeispielen durch gleichartige Bezugszahlen gekennzeichnet.
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Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
besteht der hydraulische Motor im wesentlichen aus fünf in einer Hauptquerebene
sternförmig angeordneten Zylindern 1, die um die Achse einer zugleich die
Abtriebswelle des Motors bildenden Steuerwelle 7 herumgruppiert sind. Die Zylinder
1 sind in einem Gehäuse 2 befestigt, das aus zwei Teilen 3 und 4 zusammengesetzt
und, in Achsrichtung ,der Steuerwelle 7 gesehen, fünfeckig ist. Die Steuerwelle
7 ist in dem Gehäuse 2 über zwei Wälzlager 6 gelagert. In der Hauptquerebene des
Motors weist die Steuerwelle 7 einen Exzenter 8 auf, auf dem ein ebenfalls
die Form eines regelmäßigen Fünfecks aufweisender Abstützkörper 10 mittels
einer axialen Bohrung 9 gelagert ist.
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In jedem Zylinder 1 ist ein Hohlkolben 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 der Außenfläche des Abstützkörpers
10 abdichtend anliegt. Dabei wird die Abdichtung ,durch eine im Zylinder
1 befindliche und einerseits am äußeren Zylinderende und andererseits an
der Innenseite 14
des Kolbenbodens 12 abgestützte Schraubenfeder 13 gewährleistet.
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Jedem Hohlkolben 11 ist auf der Seite des Abstützkörpers
10 eine Stützscheibe 15 zugeordnet, die im Abstützkörper
10 gehalten ist. Jede Stützscheibe 15 hat eine gegenüber dem zugehörigen
Kolbenboden 12 wirksame Stützfläche, die nicht größer ist als der Zylinderquerschnitt,
und ist im übrigen in einer angepaßten zylindrischen Ausnehmung des Abstützkörpers
10 mit Spiel gelagert, wobei zu ihrer Abdichtung gegenüber dem Abstützkörper
10 ein besonderer Dichtring 16 dient.
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Die Böden 12 aller Kolben 11 weisen axiale öffnungen auf, die
jeweils mit der Öffnung der zugehörigen Stützscheibe 15 in Verbindung stehen. Außerdem
ist auch der Abstützkörper 10 in axialer Richtung jeder Stützscheibe
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 Steueröffnung auf, wobei beide Steueröffnungen
18,19 durch zwischen ihren Enden befindliche Trennstege 20 und 21
voneinander getrennt sind. Die Trennstege 20, 21 bilden mit den Steueröffnungen
18 und 19 den Steuerspiegel eines die radialen Bohrungen 17 während
der Drehung der Steuerwelle 7 aufeinanderfolgend übersteuernden Drehschiebers, durch
den die einzelnen Bohrungen 17 aufeinanderfolgend jeweils erst mit der einen und
dann mit der anderen Kammer 18 bzw. 19 .in Verbindung gebracht werden.
Die
Steuerwelle 7 ist von ihrer in dem Gehäuse 2
liegenden Stirnseite her
mit zwei nebeneinander bis zum Exzenter 8 führenden Längsbohrungen
22, 23
versehen, die an der Stelle des Exzenters 8 mit je einer der
beiden Steueröffnungen 18,19 in 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 Steuerwelle 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 über 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 Steuerwelle 7 ausgleichend
aufnehmen. Die Öffnungen 30, 31 sind an ihren äußeren Enden als Gewindebohrungen
ausgebildet, so daß Druckleitungen (nicht dargestellt) angeschlossen werden können.
Weiterhin steht das Innere des Gehäuses 2 noch über eine seitlich des Exzenters
8 angeordnete radiale Bohrung (vgl. F i g. 2) und über eine mit dieser in Verbindung
stehende Längsbohrung der Steuerwelle 7 mit einer weiteren Anschlußstelle 32 des
Gehäuses 2 in Verbindung, die sich in einer Stirnwand des Gehäuseteils 4 befindet
und zur Ableitung der im Gehäuse angesammelten Druckflüssigkeit dient.
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In den F i g. 3 und 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform für die
Stützscheibe 15 dargestellt. Diese weist an ihren mit dem Boden 12 der Kolben 11
zusammenwirkenden Dichtflächen je eine konzentrische Ringnut 40' auf, die
über zwei an gegenüberliegenden Stellen tangential anschließende Nuten
41
mit dem äußeren Rand der Stützscheibe 15 in Verbindung stehen. Durch diese
Nuten wird ein vorherbestimmter Druckabfall in radialer Richtung erzeugt.
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Der in den F.ig. 5, 6 und 6A dargestellte, einem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechende hydraulische Motor unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel
lediglich dadurch, daß hier der Steuerzapfen 7A feststeht und das die einzelnen
Zylinder 1 aufweisende Gehäuse 2 umläuft. Die Versorgung mit Druckflüssigkeit erfolgt
durch Längsbohrungen 22A und 23A des Steuerzapfens 7A, wobei sich ein vereinfachter
Anschluß der Druckflüssigkeitsleitungen ergibt. Beim Betrieb des Motors rotiert
mit dem Gehäuse 2 auch der Abstützkörper 10. Im übrigen ist die Arbeitsweise dieses
Motors der des zuvor beschriebenen Motors völlig analog.
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Bei dem in den F i g. 7 und 8 dargestellten, einem dritten Ausführungsbeispiel
entsprechenden hydraulischen Motor sind die Zylinder 1 im Abstützkörper
10 angeordnet, wobei die einzelnen Kolben 11 mit ihren Böden 12 aus
dem Abstützkörper 10 nach außen herausragen. Dementsprechend sind die Stützscheiben
15 hier mittels Haltern 40 an der Innenwand des Gehäuses 2 befestigt. Die Halter
40 weisen zur Aufnahme der Stützscheiben 15 zylindrische Ausnehmungen auf, in denen
die Stützscheiben 15 über je einen Dichtring 16 abgedichtet sind. Im übrigen handelt
es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
kinematisch umgekehrte Anordnung der Zylinder 1, weshalb von weiteren Erläuterungen
abgesehen werden kann.
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Bei der in F i g. 9 dargestellten Abwandlung weisen die Stützscheiben
15 noch je einen äußeren Flansch 15A auf, so daß die Böden
12 der zugehörigen Kolben 11 ausschließlich mit den äußeren Stützflächen
der Stützscheiben 15 zusammenwirken. Dabei ist jede Stützscheibe 15 unter zusätzlicher
Einfügung eines Dichtringes 16 in die zugehörige zylindrische Ausnehmung des Abstützkörpers
10 eingesetzt.
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In F i g. 10 ist schließlich eine weitere Abwandlung der Erfindung
dargestellt, bei der die Stützscheibe 15 nicht am Abstützkörper 10, sondern am Boden
12 des zugehörigen Kolbens 11 - ebenfalls unter Zwischenlegung je eines Dichtringes
16 - angeordnet sind. Zu diesem Zweck weist hier jeder Kolben 11
an
seinem Boden 12 eine entsprechende zylindrische Ausnehmung auf. Infolgedessen
wirkt hier jede Stützscheibe 15 an ihrer Abstützfläche nicht mit einem Kolben 11,
sondern mit einer zugeordneten Außenfläche des Abstützkörpers 10 zusammen.