DE1528486A1 - Hydraulischer Motor - Google Patents

Description

Hydraulischer Motor

Die Erfindung betrifft hydraulische Pumpen, liotore od.dgl., insbesondere solche Pumpen und Motore, bei denen eine Mehrzahl von Kugeln als Kolben dient» wobei jede Kugel sich in einem anderen einer Mehrzahl von Zylindern befindet, die radial in einem ftotorglied angeordnet sind, umgeben von einem ortsfesten Nockengleis_; auf dem die Kugeln laufen und von dem sie eine gegenüber ihren Zylindern hin- und herlaufende Bewegung erhalten. In solchen Motoren werden die Kugeln von dem Hotorglied an einer Bewegung parallel zu dessen Drehachse gehindert; jede Kugel dreht sich also um eine Achse, die einen ihrer eigenen,Durchmesser halbiert, der zwei Berührungspunkte mit der Bohrung des fiotoraylinders verbindet, und es ist bekannt» dass Schwierigkeiten daraus entstehen, dass das benötigte bchmiermittel von diesen Berührungspunkten durch Zentrifugalkraft weggeschleuäert wird. (

In dieser Anmeldung wird der Einfachheit halber nur von "hydraulischen Motoren" gesprochen werden, obwohl die Erfindung im gleiohen Maß auf hydraulische Pumpen anwendbar ist, da solche Vorrichtung reversierbar sind, d.h. sie können mit einer Druckflüssigkeit versorgt werden, um eine Vellendrehung zu erzielen, oder, wenn die Welle einer Lolchen Vorrichtung mechanisch gedreht wird, so kann der lumpe üugeführte Flüssigkeit gepumpt werden.

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Aifgäbe der Erfindung ist es„ einen verbesserten hydraulischen Motor der oben beschriebenen Art zu schaffen.

Gamäss der Erfindung wird ein hydraulischer Motor des beschriebenen Typs geschaffen» in dem dos Rotor^lied mit zwei Sätzen von Kugeln versehen ist, die in zwei mit einem Abstand voneinander angeordneten Ebenen,senkrecht zu der Drehachse dieses RotorgliedeSjgehalten werden,, und in dem das ortsfeste Wockengleis zwei symmetrisch angeordente abgaschrägte Arbeiteflächen aufweist, mit denen die Kugeln der z.vei Sätze zusammenwirken.

Die Verwendung abgeschrägter Arbeitsflächen an dem JSockengleiB hat die Entstehung von linddruck (d.h. Druck parallel zu. der Drehachse des Rotorgliedes) zur Folge, aber die symmetrische Anordnung dieser Flächen bewirkt, dass diese Axialdrucke gleich und entgegenwirkend sind. Während die Kigeln beider Sätze derart ausgerichtet werden können, dass sich diese Axialdrucke immer gegenseitig aufheben, ist es vorzuziehen, die Kugeln versetzt anzuordnen, so daes ein kleiner abwechselnder Axialdruck entsteht. Infolge der Ab-BDhrägung der Arbeltsflächen des Hockengleises ist die Drehachse einer jeden Kugel gegenüber der Drehachse des Hotorgliedes geneigt, und der vorerwähnte abwechselnde Axialdruck überträgt auf jede Kugel sine weitere Winkel* bewegung um eine andere Achse. Als Ergebnis haben die Kugeln keine festen Berilhrungsbögen mit dem Rotorgliedr aich ist die Berührung jeder Kugel aiit dem Nockenglei£ n:.cht auf ein einziges UmfanftSfcleis auf der Kugel be&,?.·<r.

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vielmehr bewegen eich die Berührungspunkte einer jeden Kugel mit dem Rotorglied und mit dem Hockengleiß über die Oberflüche der Kugel etwa in einem achttörmigen Muster» Hiermit wird eine beesere Schmierung als mit früheren Anordnungen erzielt; darliberhinaus bewirkt die resultierende Verlängerung des Weges dee Berührungspunktes mit dem Nockengleis eine erhebliche Verlängerung der Dauerfeetigkeit der Kugeln, die ein kritiecher Faktor für die Leistung hydraulischer Motoren der beschriebenen Art gewesen ist infolge der hohen Beanspruchungen, die dadurch hervorgerufen wurden, dass die Berührungsfläche einer jeden Kugel mit dem Nockengleie sehr klein, angenähert sogar einer wirklichen Punktberiihrung, war.

Zur Erklärung der Erfindung wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, und zwar stellen dart

Figur 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Motors gemäss

der Erfindung, '
Figuren 2 und 3 End- bzw. Seitenansichten eines Teiles des ko to rs nach Figur I₁ schema tisch und in grö'ssereta

Mae8tab,
Figur 4 eine Ansicht entsprechend Fie,ur 1, aber einer

anderen Ausführungsform, und Figur 5 einen Schnitt entlang der linie V-V in ?igur 4.

Bezugnehmend zunächst auf die Figuren 1 hie 3 weist der d-Tt

!iotor eine Mehrzahl von Hu^aIn 1 auf, d:^;.e als '.-ίο' ben 009817/0566

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dienen. Von diesen Kugeln 1 gibt es insgesamt zehn und sie sind in zwei Sätzen oder Gruppen zu fünf angeordnet» wobei alle Kugeln jedes Satzes in einer gemeinsamen Eoeae rechtwinklig zu der Achse der Abgabewelle 2 liegen uid die Ebenen der zwei Sätze in einem Abstand voneinander angeordnet sind» In federn Satz sind die Kugeln 1 symmetrisch um diese ftelle angeordnet, aber die Kugeln der zwei Sätze sind versetzt angeordnet» so dass, axial zur Abgabewelle gesehen» die zehn Kugeln auf imaginären, von der Achse der Walle in gleichen Winkelabständen radial ausstrahlenden Linien liegen, wobei auf beliebigen je zwei benachbarten Linien je eine Kugel jedes batze» liegt.

Lie Kugeln 1 sind in einzelnen Hadialbohrungen 3 in einem Rotorglied 4 untergebracht, das mit der Abgabewelle 2 verbunden ist. PaB Glied 4 ist rohrförmig und in seinem Innern befindet sich ein ortsfestes i'liissigkeitsverteilungsglied oder Spurzapfenlager 5 mit in seiner Oberfläche angeordneten öffnungen 6» mit denen Öffnungen 7 in den sonst geschlos-. senen radial inneren Enden der Bohrungen 3 dann in Verbindung stehen, wenn die relativen Winkeletellungen der Glieder 4 und 5 dies gestatten. Das Glied 5 hat innere Flüaeigkeitskanäle 8, die die Öffnungen 6 mit äusseren Flüssigkeitsverbindungen 9 verbinden, wodurch Zuström- und B-icklaufwege für die hydraulische Flüssigkeit geschaffen werden.

Um das Rotorglied 4 iet ein ortsfestes Winkelglied 10 angeordnet, das auf seiner inneren Fläche ein Hockengleis aufweist, in das die Kugeln 1 eingreifen. Die Aasbildung

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dieses Noekengleiees ist derart, dass eioh die Kugeln 1 in den Bohrungen 3 hin- und herbewegen können, wenn das 'Rotorglied 4 rotiert, Wie aus Figur 2 zu sehen» bietet das Glied 10 in dem dort gezeigten Motor ein einfaches kreisförmiges Gleis für die Kugeln I₉ aber dieses Gleis ist gegenüber der Achse der Welle 2 exzentrisch angeordnet, und demnaoh wird jede der Kugeln 1 einen vollständigen Reziprokationszyklus unterworfen, wenn die Welle 2 eine vollständige Umdrehung ausführt.

Die relative Anordnung des Hockengleises und der öffnungen 6 ist derart, dass während der Drehung des Gliedes 4 jeder Zylinder mit dem für die Zufuhr der Druckflüssigkeit vorgesehenen Anschluss in Verbindung ist, während sich die in diesem Zylinder befindliche Kugel über jenen Teil des Nockengleises bewegt, der eine Bewegung des Balles nach auswärts in seinem Zylinder gestattet, und in Verbindung mit dem Flüs&igkeits rücklauf anschluss, während sich die Kugel über jenem Teil des Nockengleises bewegt, der die Kugel zu einer nach einwärts geriohteten Bewegung zwingt_o '

Das Nockengleis in diesem Motor ist, obwohl es wie soeben erläutert für das Hin- und Herbewegen der Kugeln In herkömmlicher Weise sorgt, gemäse der Erfindung so ausgebildet (wie aus Figur 3aa besten hervorgeht)» dass die Kugeln 1 das Nockengleis nicht an Stellen auf den Achsen ihrer entsprechenden Zylinder berühren, sondern vielmehr an Stellen abseits von diesen Achsen· Die innere Oberfläche des Gliedes 10 hat eine Ausnehmung oder Rille 11 mit

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symmetrisch, abgeschrägten Endteilen 12, wobei die Breite und Ausfuhrung der Rille 11 derart sind, dass diese abgeschrägten Endteile 12 die tatsächlichen Arbeitsflächen bilden, d.h. mit den Kugeln 1 in Berührung stehen; die Kugeln des einen Satzes berühren dabei einen der Teile 12 und die Kugeln des anderen Satzes den anderen. Die Oberflächen der 'feile 12 sind nicht kegelatumpfförmig, sondern von konkav-torroidaler, hohlringförmiger Gestalt; so ergibt sich eine grossere Berührungsfläche zwischen jeder Kugel W und ihrem zugehörigen Teil 12, wenn die Kugel irgendeiner gegebenen Belastung ausgesetzt und demnach an ihrem momentanen Berührungspunkt mit dem Teil 12 einer entsprechenden Verformung unterworfen 1st, so dass die Oberfläohenbean··

en
spruchung/herabgesetzt werden.

Die abgeschrägte Form der mit den Kugeln 1 in Eingriff stehenden Teile 12 des Hockengleisee bewirkt daß Entstehen von Axialdrucken (d.h. Reaktionskräfte parallel zur Achse der Welle 2). Wären die Kugeln 1 der zwei Sätze in Paaren ausgerichtet, so wären diese Axialdrucke in jedem Augenblick gleich und entgegengerichtet, und zwar infolge der symmetrischen Anordnung der abgeschrägten Endteile 12, aber die versetzte Anordnung der Kugeln beider Sätze verhindert dieses Ausgleichen der Axialdrucke und während der Drehung des Gliedes 4 besteht ein oszillierender restlicher Axialdruok zusammen mit einem proportionalen oszillierenden Paar. Die Neigung der Seile 12 und der axiale Abstund der Ebenen der zwei Kugelsätze sind derart gewählt, dass diese restlichen Kräfte klein sind, dass aber ihre Wirkung,

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zusammen mit der Tatsache, dass die Berührungsstellen zwischen den Kugeln 1 und dem Nookengleis wie vorerwähnt auseerhalb der Achsen der entsprechenden Zylinder liefen, eine komplexe Bewegung der Kugeln 1 hervorruft. Der Berührungspunkt jeder Kugel 1 mit seinem entsprechenden Noekengleisteil 12 in irgendeinem Augenblick liegt nicht auf einem um diese Kugel verlaufenden Kreis (wie es in herkömmlichen hydraulischen Motoren dieser Art üblich ist), sondern auf einem wesentlichen längeren Gleis, das in etwa aus achtarmigen Figuren auf der Oberfläche der Kugel besteht. "

Die Lebensdauer der Kugeln wird so wesentlich verlängert, weil die komplexe Bewegung- der Kugeln die Häufigkeit der Lastweohael an den unterschiedlichmBelastungen ausgesetzten Teilen der Oberfläche der Hügel herabsetzt. Ausserdem erfolgt eine entsprechende komplexe Relativbewegung zwischen jeder Kugel und ihrem Zylinder, was zu einer guten Schmierung der Kugeln beitragt, gegenüber den herkömmlichen Anordnungen, bei denen die Kugeln im allgemeinen sich um | Achsen drehen, die parallel zu der Achse der Welle 2 liegen, se dass die Tendenz besteht, dass der Schmierstoff durch Zentrifugalkraft von den Stellen wetgeschleudert wird, an denen diese Drehachsen auf die Oberfläche der Kugeln treffen, wobei die Kugeln an diesen Stellen den Wänden der der Zylinder am nächsten sind und den Schutz eines ausreichenden Schmierfilms hier am dringendsten benötigen.

Verschiedene Teile des in Figur 1 gezeigten liotors sind hier nicht erwähnt worden, da Art urd Zweck solcher Tei?.e

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einem Fachmann ohne besondere Erwähnung offenbar werden, ζ«B. lager und öldiohtungen oder Abdiohtungen, und solche Teile können beliebig ausgebildet werden.

Verschiedene Abweichungen vom Vorbeschriebenen sind möglich, so kann z.B. das Glied 10 auf seiner Innenfläche eine Rippe mit symmetrisch abgeschrägten Kanten aufweisen, anstelle der HiIlQ 11 und deren Endteilen 12o

Wie aus den Figuren 4 und 5 3>.i ersehen, ist dort ein Zweirotormotor gezeigt, der in vieler Hinsicht dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Motor entspricht. Die Einzelheiten der einzelnen Rotoren werden daher nicht eingehend beschrieben und die in den Figuren 1 bis 3 verwendeten Bezugsziffern werden auch auf entsprechende Teile der Figuren 4 und 5 angewandt.

Im Falle eines mehrrotorigen Motors ist es wünschenswert, für einen gewissen Grad der Bewegungsfreiheit eines jeden Rotore parallel zu der Drehachse zu sorgen, so dass er sich gegenüber ßeinem Nockeneleie symmetrisch ausrichten kann. In der dargestellten Konstruktion werden zwei Rotor-Flieder 4 auf einem gemeinsamen Spurzapfenlager 5g getragen und eind auf ihren benachbarten Flächen mit axial vorstehenden Klauen 20 versehen. Ein zwischen den zwei Rotorgliedern 4 liegender Kupplungsring 21 nimmt die Klauen 20 beider Rotorglieder auf, und die Klauen und der Ring bilden daher eine Antriebsverbindung, so dass die Rotorglieder sich beim Drehen zusammen bewegen müssen, aber

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diejenigen axialen Stellungen gegenüber einander aufnehmen können, die dazu notwendig sind» damit jedes einzelne Rotor» * glied in eine gegenüber seinem entsprechenden, das Hookengleis für die Kugeln 1 dieses Rotorgliedes tragenden ringförmigen Glied 10 symmetrische Stellung zu bringen. Entsprechende Klauen 22 und ein. entsprechender Kupplungsring 23 verbinden das rechts in Figur 4 gezeigte Rotorglied mit einer rohrförmigen Abgabewelle 24*

Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass das in Figur 4 ge- _ zeigte Spurzapfenlager 5a so gezeichnet ist, als ob es um 90° aus seiner richtigen Lage gedreht wurde, wobei die . richtige Lage in figur 5 gezeigt ist; ebenfalls in Figur sind die Spannbolzen 30 in unrichtigen Lagen gezeichnet» um sonst unsichtbare Einzelheiten zu zeigen, wobei diese Bolzen ebenfalls in Figur 5 in ihrer richtigen Lage gezeigt sind«

In Anbetracht der Lage des Spurzapfenlagers 5a ist es an seinen beiden Enden unterstützt, um eine ausreichend f

starre Lagerung der zwei Kotorglieder zu bewirken. Neben dem linken Ende in Figur 4 hat das Spurzapfenlager einen Passitz in einem Gehäuse oder Hauptrahmen 25 des Motors, während das rechte Ende des Spurzapfenlagers in der rohrförmigen Abgabewelle 24 aufgenommen und dort durch ein Rollenlager 26 gestützt wird· Pas Lager 26 ist gegenüber einem Paar von Kugellagern 27 symmetrisch angeordnet, die die Welle 24 in dem Gehäuse oder Rahmen 25 lagern.

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Die in den Figuren 4 und 5 feezeigte Ausbildung erlaubt ein gewünschtes genaues Ausrichten der einzelnen liotorglieder relativ zu ihren Nockengleisen bei der Montage und später während des Betriebes« ohne dasε Ubermäsei&e Genauigkeit bei der Herstellung und Montage der Seile erforderlich ist· Lie Verwendung von lediglich zwei Rotoren in dem Kotor nach den Figuren 4 und 5 geschieht nur als Beispiel; ebenso könnten drei oder mehr Kotorglieder eingebaut werden» wenn das spurzapfenlager 5a und das Gehäuse 25> entsprechend verlängert werden.

Wie schon erwähnt, ist die Erfindung auf .-.iotore und Pumpen anwendbar; in der Praxis wird allerdings zwecks Erzielung optimaler Leistung die Ausbildung einer Pumpe von der eines Motors in Einzelheiten abweichen, z.j3. wird die zeitliche Abstimmung der verschiedenen Teile bezw. ihrer Tätigkeit bei iflotor und Pumpe etwas verschieden sein·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   /ίο) Hydraulischer Motor oder hydraulische Pumpe mit einer Mehrzahl von als Kolben dienenden LugeIn, deren jede in einem anderen von mehreren Zylindern sich befindet« die radial in einem Rotorglied angeordnet sind, wobei das Rotorglied von einem ortsfesten Nockengleie umgeben ist, auf dem die Kugeln laufen und von dem sie eine relativ zu ihren Zylindern hin und her gehende Bewegung ablei ten, dadurch gekennzeichnet, das3 das Rotorglied zwei Sätze 'von Kugeln aufweist, die in zwei in einem Abstand angeordneten, zur Drehachse des Rotorgliedes senkrechten Ebenen gehalten werden» und dass das ortsfeste dockengleis zwei symmetrisch angeordnete abgeschrägte Arbeitsflächen aufweist, mit denen die kugeln der beiden Sätze zusammenwirken.

   2. Motor oder Pumpe nach Anspruch 1, äaduroh gekennzeichnet, dass die Kugeln der zwei Sätze versetzt angeordnet sind.

   3« liotor oder Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei oder mehr einander entsprechende Rotorglieder, deren jedes von einem zugehörigen üockengleis umgeben ist»

   4. Motor oder Pumpe nach einem der Aneprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorglied oder eines der Rotorglieder eine Antriebsverbindunc zu einer diesezn Rotorglied koaxialen Abgabewelle hat.

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   5ο lotor oder Pumpe nach Anspruch 3 und 4t dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorglieder koaxial zueinander und mit axialen Abständen nebeneinander angeordnet sind, wobei Jedes Hotorglied eine Antriebsverbindung zu dem nächsten hat«

   6. Motor oder Pumpe nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet» dass das Rotorglied oder die Rotorglieder eine Antriebsverbindung mittels axial vorstehender Klauen mit der Abgabewelle und/oder miteinander habenc

   7« -otor oder Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Verbindung ein Kupplungsring swisohen jedem Paar von Verbindungsgliedern vorgesehen ist» wobei die Klauen beider Glieder des Paares in den Ring eingreifen·

   8· Motor oder Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 t dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorglied oder die Botorglieder ) von einem koaxialen, ortsfesten PlÜBsigkeitsverteilungs-" glied getragen werden·

   9· ..".otor oder Pumpe nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilglied an oder nah· seinen beiden Enden unterstützt ist«

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