DE1528360A1

DE1528360A1 - Hydraulmotor

Info

Publication number: DE1528360A1
Application number: DE19651528360
Authority: DE
Inventors: Costa Emanuel örnsköldvik; AstrÖm Gunnar Elis Gullänget; Hägglund (Schweden)
Original assignee: AB Hägglund & Söhner, örnsköldsvik (Schweden)
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1965-05-07
Publication date: 1970-05-21

Description

	DEUTSCHLAND	Int. CL:	Kl.:'	F 04	b,l/04
BUNDESREPUBLIK	K^ PATENTAMT			F 03	c, 1/04
DEUTSCHES M
		Deutsche	59 a,	15
		88 b.	1

Offenlegungsschrift 1528 360

Aktenzeichen: P 15 28 360.0 (A 49151) Anmeldetag: 7. Mai 1965

Offenlegungstag: 21. Mai 1970

Ausstellungspriorität:

Unionspriorität Datum: Land:
Aktenzeichen:

Bezeichnung:

Hydraulmotor

Zusatz zu: Ausscheidung aus: Anmelder:

AB Hägglund & Söhner, ornsköldsvik (Schweden)

Vertreter:

Wallach, Dipl.-Ing. C; Koch, Dipl.-Ing. G.; Haibach, Dr. T.; Patentanwälte, 8000 München

Als Erfinder benannt: Hägglund, Gösta Emanuel, örnsköldvik;

Aström, Gunnar Elis, Gullänget (Schweden)

Benachrichtigung gemäß Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 d. Ges. v. 4.9.1967 (BGBl. IS. 960): 7. 2. 1969 Prüfungsantrag gemäß § 28 b PatG ist gestellt

ORIGINAL !^S?£C

O 5.70 009 821/391

Patentanwälte

Dipl. Ing. C. Wallach Dipl. Ing. G. Koch Dr. T. HaJbach B München 2 .' gerste Tel. 240275

7. mi

Hydraulmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulraotor mit einem Zylinderteil und einer Vielzahl von um einen Mittelpunkt verteilten, radialgerichteten Zylindern mit je einem Arbeitskolben, der auf einen vom Arbeitskolben getrennten, eine Radialbewegung ausführenden und eine in Peripherierichtung wirkende Reaktionskraft auf den Zylinderteil tiberführenden Kreuzkopf einwirkt, an welchem mindestens eine Rolle angebracht ist, die gegen ein um den genannten Mittelpunkt sich erstreckendes Nockenelement anliegt, um eine relative Drehbewegung zwischen dem Zylinderteil und dem Nockenelement hervorzurufen*

Bei einem bekannten Hydraulmotor der genannten Art - der selbstverständlich auoh als Pumpe benutzt werden kann und bei dem der Zylinderteil entweder rotiert,

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während das Nockenelement feststeht, oder stillsteht, während das Nockenelement rotiert - sind die, die Antriebskraft übertragenden Rollen auf einer ¥elle angeordnet, die an ihren Enden mit Hilfsrollen versehen ist, welche je nach Drehrichtung des Nockenelements gegenüber dem Zylinderte11 auf der einen oder der anderen von zwei einander gegenüberliegenden Führungsflächen des Zylinderteils rollen· Eine derartige Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass ein Luftspalt zwischen den Hilfsrollen und der jenigen Steuerfläche vorgesehen werden muss, mit der die Hilfsrollen bei der jeweiligen Drehrichtung nicht in Berührung kommen sollen· Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass der Luftspalt bereits nach kurzer Zeit durch Schmutzpartikel oder auch dann verstopft wird, wenn der Hydraulmotor bei recht tiefen Temperaturen benutzt werden soll« Ausserdera muss eine bestimmte Schwenkungsmöglichkeit bei der Velle der Hilfsrollen vorgesehen werden, die den Nachteil nach sich zieht, dass auf den Antriebskolben radialgerichtete Seitenkräfte einwirken, welche den Verschleiss des Antriebskolbens noch weiter erhöhen. Schliesslich bedingen die Hilfsrollen hohe Herstellungskosten.

Bei der erfindungsgemässen Einrichtung sind diese Nachteile dadurch beseitigt, dass die Arbeitskolben mit je einem Kreuzkopf zusammenwirken, der als ein

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zusätzlicher Kolben auegebildet ist, dessen Achse mit der Achse dee Arbeitskolbens zusammenfällt.

Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnung erläutert, die als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Hydraulmotor zeigt oder auch eine llydraulpumpe, falls die Maschinenwelle nicht der treibende sondern der getriebene Teil ist. Fig. 1 zeigt schematisch einen Hydraulmotor, in der Wellenrichtung gesehen und mit einem teilweise geschnittenen Zylinder-

teil. Fig. 2 zeigt in grösserem Masstab als Schnitt einen Teil der Einrichtung nach Fig. 1 mit einem Antriebskolben und einem Kreuzkopf. Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2. Fig. k zeigt die Einrichtung nach Fig. 3 von unten gesehen und nach Entfernung des Hauptnockeneleraents. Fig. 5 ist ein Schema, das die bei der Einrichtung nach der Erfindung entstehenden Kräfte zeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Hydraulmotor hat ein

Statorgehäusfe 10 mit zwei auf Abstand voneinander angeordneten, parallelen Hauptnockenringen 12, 12'. Die Motorwelle ist mit 1k bezeichnet. Sie ist in auf der Zeichnung nicht dargestellten Lagern drehbar und mit einem Rotor oder Zylinderteil 16 versehen, in welchem acht am Umfang des Rotors entlang gleichmässig verteilte Zylinder 18

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angeordnet sind, deren radialgerichtete Achsen in einer einzigen, zur Motorwelle 14 winkelrechten Ebene liegen. Die Anzahl der Zylinder ist beliebig und kann je nach den gewünschten Eigenschaften des Motors gewählt werden. In jedem Zylinder 18 ist ein Arbeite- oder Antriebskolben 20 beweglich, der gegen einen Kreuzkopf in Form eines zusätzlichen Kolbens 22 anliegt und mit diesem zusammenwirkt. Der Kolben 22 ist in einer Aussparung Zk beweglich, deren Seitenflächen Teile einer zylindrischen Bohrung in der Aussenpartie 16' des Rotors bilden. Diese Aussenpartie 16· hat zweckmässig eine geringere achsiale Länge (¹¹I" in Fig. k) als der Zylinder teil 16 des Rotors. Durch den zusätzlichen Kolben 22 erstreckt sich eine Velle 26, die an ihren aus dem Kolben herausragenden Enden zwei Rollen 28, 28· trägt, welche zweckmässig als Kugel- oder Nagellager ausgeführt sind. Die Rollen 28, 28* liegen an den Hauptnockenringen 12, 12' an. Um die Bewegungsfreiheit der Rollen in radialer Richtung zu begrenzen, können weitere, am Statorgehäuse 10 befestigte Hilsnockenringe 30, 30· oder JfO, hO¹ vorgesehen sein, die auf der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Diese Hilfsnockenringe 30, 30* oder 40, kO' haben Laufflächen, die sich parallel mit den Laufflächen an den Hauptnockenringen 12, 12* erstrecken. Der Abstand zwischen den Laufflächen 12, 12* und 30, 30· bzw. k0_t hO* muss selbstverständlich so bemessen

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sein, dass ein geringer Spielraum zwischen den Rollen 28, 28* oder den neben diesen angeordneten Hilfsrollen kZ_t ^2* und den Laufflächen an den Hilfsnockenringen 30, 30* bzw. hO, kO¹ entsteht, sodass die letzteren die Rotationsbewegung der Rollen 28, 28* bzw. kO, hO* bei laufendem Motor nicht hindern. Die Rollen 28, 28* werden während des Arbeitshubs des Antriebskolbens wenn dieser Kolben vom Öldruck im Zylinder 18 beaufschlagt wird - durch diesen Öldruck gegen die Hauptnockenflächen 12, 12' anliegend gehalten} jedoch während des Rückgangs des Kolbens, wenn das Öl den Zylinder 18 wieder verlässt, besteht eine gewisse Gefahr, dass die Rollen 28, 28* sich von den Kammflächen 12, 12* entfernen. Aufgrunddessen ist im Antriebskolben 20 eine Druckfeder 32 vorgesehen, die beim Aufhören des Öldrucks den Antriebskolben 20 gegen den zusätzlichen Kolben 22 anliegend hält. Falls jedoch Unterdruck oder Saugwirkung im Innern des Zylinders 2h entstehen sollte, kann die Kraft der Feder 32 unzureichend sein, um den Antriebskolben 20 gegen den weiteren Kolben 22 anliegend zu halten, in welchem Fall die Hilfsnockenflache 30, 30* bzw. kO, ho* wirksam wird, d.h. der Antriebskolben 20 wird zwar etwas in den Zylinder 18 hineingezogen, doch die Bewegung des zusätzlichen Kolbens 22 mit den Rollen 28, 28' wird in einem solchen Fall durch die Hilfenockenringe 30, 30* bzw. ΊΟ, ^O* begrenzt.

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Aus Fig» 2 geht die Ausführung des Antriebskolbens 20 und des Kreuzkopfkolbens 22 in Form eines Topfee deutlich hervor, der beim Antriebskolben 20 zur Motorwelle hin und beim Kreuzkopfkolben 22 zum Motorumfang hin offen ist. Die eine der gegenseitigen Anlageflächen 20* bztr· 22* des Antriebskolbens und des Kreuzkopfkolbens wird zweckmässig in geringem Masse sphärisch ausgeformt, näher bestimmt leicht gewölbt oder konvex, sodass eine einwandfreie Anlage und Zusammenarbeit zwischen den beiden Kolben auch nach gewissem Verschleiss der Kolben erreicht wird, wenn sie danach streben, sich in ihren jeweiligen Bohrungen etwas schief zu stellen. Die Wände des Zylinders 18 werden zweckmässig von einer Buchse 18* gebildet, um den Verschleiss zu verringern und ausreichende Abdichtung des Innern des Zylinders zu erreichen· Am inneren Ende des Zylinders 18 ist eine achsialgerichtete Ventiltfffning Jk vorgesehen, durch welche das Öl in den Zylinder eintritt oder denselben verläset.

In Fig» 3 wird ausser den im obenstehenden genannten Teilen ein Schieberring 36 gezeigt, der mit der Ventilöffning 34 zusammenwirkt, um den Ein- und Austritt des Öls in den Zylinder 18 hinein oder aus ihm heraus zu steuern. Ausserdem geht aus Fig. 3 hervor, dass zwischen den Rollen 28 bzw« 28* und dem zusätzlichen Kolben 22 bzw. der Aussenpartie 16¹ des Motors eine

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FÜhrungsscheibe 38 bzw· 38* angeordnet ist. Diese FÜhrungsscheibe hat zur Aufgabe, den Kreuzkopfkolben 22 daran zu hindern« in achsialer Richtung (in bezug auf die Motorwelle 14) versetzt zu werden, wenn der Hydraulmotor stehend mit senkrechter Welle Ik aufgestellt wird, sodass das Gewicht des Kreuzkopfkolbens 22 von den unteren Teilen der Bohrung in der, in dieser Stellung waagerechten Rotorpartie I6^r einseitig aufgenommen wird« Eine derartige Versetzung oder Absenkung des Kreuz-' kopfkolbene 22 würde einen erhöhten Verschleiss desselben und der zugehörigen Gleitflächen 2k (Fig. 2) in der ' Rotorpartie 16* nach eich ziehen. Diese Versetzung in achsialer Richtung wird Jedoch durch die Führungscheiben 38, 38» verhindert.

Aus Fig k geht die Ausbildung des Kreuzkopfkolbens 22 mit zylindrischen Flächen 22" und zwischen diesen vorgesehenen, untereinander parallelen und ebenen Flächen 22"* hervor.

Die Anordnung eines Kreuzkopfkolbens, der in gleicher Richtung; wie der Antriebskolben beweglich doch von diesem getrennt let, bringt wesentliche Vorteile mit sich, die aus Fig. 5 deutlich werden. Der Antriebekolben 20 wird voa Druckfil beaufschlagt und übt hierdurch eine Kraft auf den Kreuzkopfkolben 22 aus, der seinerseits diese Kraft Über die Bolle 28 auf die Nockenfläche 12

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ORIOfNM.

überträgt, wo die Kraft durch die Neigung der Nockenfläche in eine Kraftkomponente mit gleicher Richtung wie die der Bewegung der beiden Kolben und in eine weitere Kraftkomponente im rechten Winkel zur erstgenannten aufgeteilt wird, welche weitere Kraftkomponente das zur Drehung des Rotors erforderlichen Drehmoment bewirkt· Die Kraftübertragung von der Rolle 28 zur Nockenflache 12 ruft eine auf die Rolle 28 einwirkende Reaktions- oder Gegenkraft hervor, die in FIg, 5 mit mk bezeichnet worden ist. Diese Gegenkraft mk wird durch die Anordnung des Kreuzkopfkolbens 22 in zwei Kraftkomponente aufgeteilt» nämlich eine in achsialer Richtung (in bezug auf die Achse der Kolben) wirkende Komponente mka und eine in radialer Richtung wirkende Komponente mkr. Diese Kraftkomponenten wirken auf den Antriebskolben 20 (mka) und auf die Gleitfläche Zk (mkr) der Aussenpartie 16*¹ des Rotors ein» sodass die radialgerichtete Komponente mkr vom Kreuzkopfkolben 22 und dessen Gleitfläche Zk aufgenommen wird, während der Antriebskolben 20 von radialen Kräften vollkommen befreit ist« Hierbei kann der Kreuzkopfkolben 22 auch geringere Versetzungsbewegungen in achsialer Richtung ausführen» u.z. je nach dem Spiel aufgrund der Passung im Rotor oder - wenn nach längerer Betriebezeit ein gewisser Verechleias entstanden 1st - dem hierdurch vergrösserten Spielraum in seitlicher Richtung, ohne dass hierduroh

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die exakte Passung des Antriebekolbenβ 20 und die von radialen Kräften vollkommen freie Lage desselben nennenswert beeinflusst und gefährdet wird· Dies hat eine bedeutende Verringerung des Versohleisses zur Folge, weil einerseits der Antriebekolben keinem Seitendruck mehr ausgesetzt wird und andererseits der Kreuzkopfkolben mit seiner ganzen Seitenfläche

gegen die Gleitfläche Zk anliegen kann, sodass der spezifische Druck an der Anlagefläche Zk entlang konstant ist* Wenn der Kreuzkopfkolben 22 und der Antriebskolben 20 als ein einziges Stück ausgeführt wäre, würde ein Biegungsmoment entstehen, das aus einer Kraft bi am inneren Ende des Antriebskolbens 20 und aus einer Kraft by am äusseren Snde des Antrlebskolbens gebildet wird. Sin derartiges Biegungemoment, das einen schnellen Versohleiss miteichführt, ist bei der Einrichtung naoh der Erfindung unmöglich, bei der der Kreuzkopfkolben 22 unabhängig vom Antriebskolben 20 Seitenbewegungen ausführen kann· Da die bei einem Hydraulmotor zur Anwendung kommenden KrUfte recht hooh sind, ist diese Verringerung des Versohleisses von grosser Bedeutung, u.z. sowohl für den Wirkungsgrad des Hydraulmotors als auch für dessen Lebensdauer· Der öldruok in einem Hydraulmotor ist von der GrÖssenordnung 100 at und bewirkt bei einer angenommenen Zylinderquersohnlttsfläohe von beispielweise

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2 50 cot eine Triebkraft in der Grössenordnung von £ooo kpi sodass Seitenkrafte in der Grössenordnung von looo kp leicht entstehen können. Es ist offensichtlich! dass derartige hohe Seitenkräfte bei einer vergleichsweise recht kleinen Gleitfläche einer Einrichtung der bisher bekannten Art selbstverständlich einen recht schnellen Verschleiss dee Antriebsmechanismus bewirken würde, welche Gefahr jedoch bei der erfindungsgemässen Einrichtung vollkommen beseitigt ist.

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Claims

Pa ten tan eprü ehe

1 ·/ Hydraulnotor mit einen Zylinderteil und einer Vielzahl von ua einen Mittelpunkt verteilten, radialgerichteten Zylindern mit je einen Arbeitskolben, der auf einen von Arbeitekolben getrennten, eine Radialbewegung ausführenden und eine in Peripherierichtu ig wirkende Reaktionskraft auf den Zylinderteil überführenden Kreuzkopf einwirkt, an welchen nindestens •ine Bolle angebracht ist» die gegen ein un den genannten Hittelpunkt sich er«treckendeβ Nockenelenent anliegt, un ein* relative Drehbewegung zwischen den Zylinderteil und den Rookeaelenent hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daee die Arbeitskolben (20) nit Je einen Kreuzkopf zusammenwirken, der als ein zusätzlicher Kolben (22) ausgebildet ist, dessen Achse nit der Achse des Arbeitskolbens zusamsenfallt.

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2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Kolben (22) mit seiner im wesentlichen ebenen Frontfläche (22') gegen die entsprechende Frontfläche (2O¹) des Arbeitskolbens (20) anliegt.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontfläche (22¹) des zusätzlichen Kolbens (22) eben ist, während die Frontfläche (20·) des Arbeitskolbens (20) geringfügig konvex oder gewölbt ist.
k. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zusätzlichen Kolbens (22) wesentlich grosser ist als der des Arbeitskolbens (20).
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den beiden Enden der Motorwelle gewendeten Partien des zusätzlichen Kolbens (22) jnit je einer ebenen Fläche (22"') ausgebildet sind, welche mit je einer Führungsscheibe (381 38") versehen sind, die gegen eine ebene Fläche am Zylinderteil (i6^f) anliegt, wobei die ebene Fläche des zusätzlichen Kolbens und die ebene Fläche des Zylinderteils in ein und derselben Ebene liegen.

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6. Motor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsscheibe (38, 38·) auf die Welle (26) der Rolle (28) aufgezogen ist.
7. Motor nach Anspruch 1 mit zwei Rollen, gekennzeichnet durch Hilfsnockenelemente (3°» 30' bzw. hO, JtO'), die parallel zum Hauptnockenelement (12) zwischen diesem und dem genannten Mittelpunkt mit einem solchen Abstand von ersterein angeordnet sind, der mit dem Durchmesser der Rollen (12, 12') oder Hilsfrollen (42, kZ^l) plus einem Spielraum
gleich ist.
8. Motor nach Anspruch 1 mit zwei Rollen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptnockenelement von zwei Nockenringen (12, 12·) gebildet ist, wobei die peripherielle Aussenpartie (16¹) des Zylinderteila sich in den Zwischenraum zwischen den Nockenringen hinein erstreckt.

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