DE1528540A1 - Steuerung fuer einen hydraulischen Radialkolbenmotor - Google Patents

Description

EHpWng. AuflUft Boshwt 1 5 2 8 5 A 0 DlpL-lng. Walter Jacklech

Pattnttnwllt· Stuttgart-N, Μ««Λ·»βΒ· 42

Societe anonyme POCLAiN

Le Plessis-Bellevllle (oise) A 28 424-jasz

Steuerung für einen hydraulischen Radialkolbenmotor

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen hydraulischen ' Radialkolbenmotor mit mindestens einem Zylinderblock, dessen Radialkolben auf einem Führungsprofil umlaufen, wobei jeweils mehrere Zylinder jedes Blockes durch Unterbrechung der Beaufschlagung in Leerlauf schaltbar sind.

Man.kennt bereits zahlreiche Bautypen von Hydraulikmotoren, die im wesentlichen mindestens einen Zylinderblock umfassen, der auf eine Antriebswelle aufgekeilt ist und innerhalb eines ' (| Gehäuses umläuft. In diesem Zylinderblock sind eine Mehrzahl radial angeordneter Zylinder vorgesehen, in denen sich ι Kolben verschieben, welche sich vorzugsweise mittels Rollen auf einem ringnockenartigen, fest mit dem Gehäuse verbundenen Führungsprofil abstützen. Die Kolben weiren durch ein von einier Pumpe geliefertes hydraulisches Strömungsmittel angetrieben,! wobei die Beaufschlagung der Zylinder mittels Einlaß- und Auslaßöffnungen eines ebenen oder zylinderförmigen Verteilers erfolgt, __ ^

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Änderungen der Betriebskennttnien derartiger Motoren, insbesondere der Geschwindigkeit und des Drehmomentes erhält man im allgemeinen entweder durch Änderung der zugeführten Druck» mittelmenge oder durch Änderung des Zylinderinhalts, d.h> indem man eine bestimmte Anzahl von Zylindern abschaltet. In letzterem Fall ergeben sich dadurch gewisse Schwierigkeiten, daß die Kolben der nicht beaufschlagten Zylinder nicht mehr in Anlage an dem" Führungsprofil .gehalten· werden. Insbesoh- ^: dere können diese Kolben zu einer lästigen Belastung werden" und zuweilen heftig gegen das Führungsprofil schlagen, was •zu dessen Beschädigung bzw. zu Beschädigung der Rollen V- -führen kann. '

Die vorliegende Erfindung dient der Schaffung einer Steuerung, die eine gleichmäßige Bevjegung der Kolben dieser nichtbeaufschlagten Zylinder sicherstellt. Diese Steuerung ist in Verbindung mit allen Hydraulikmötoren anwendbar, unabhängig.' · davon, ob bei denselben auf eine Antriebswelle ein oder mehrere Zylinderblöcke aufgekeilt sind. Die Erfindung ist Jedoch 'mit besonderem: Vorteil bei solGhen Motoren anwendbar, die Zylinder in mehrere Gruppen aufgeteilt sind, wobei Speisung der Zylinder durch eine einzige Speiseleitung mit jeweiligen Absperrschiebern für einen jeden Zylinder oder y durch jeweils fgesonderte Speiseleitungen für jede Zylindergruppe erfolgt?. . - i - ■'"."]· i .« ■. ■ ■ "■}■

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Eine rolciie Steuerung -ist.'nach clsr Erfindung durch eine hydraulische Verbindung zwischen den jeweils nichtbeaufcchlagten Zylindern gekennzeichnet. Die Jeweils miteinander verbundenen ...Zy lind er kammer η bilden zusammen mit den Verbindungsleit-ungen eine nach au^en die!;*; abgeschlossen Ausgleichskam.ner, die unabhängig von dem Speisekreislauf für "das hydraulische Strömungsmittel ist. In den meisten Fällen werden eine genügende Anzahl vcn Konstruktionsparametern des Motors (Zylinderanzahl, Kolbenhub, Zahl der Hockenabrehriltte ces Füiirungsprof Up und Form derselbe;! usk.) verfügbar sein, damit das Gesamtvolumen der nichtbeaufschlagten Zyi i."--:oz'ka::i;:iern .jev;eils unabhängig von der Winkelstellung des ^yiinaex'blcckc konstant ist. Dabei gleicht die Füllun·: einiger Kammern die j-3'rfeilige Leerung anderer Kammern jeweils in der Weise aus, da:? die Kolben beständig in Anlage an dem F'ihrua^sl bleiben.

In mächen anderen Fallen wird es jedoch nicht .nüjriieh sein, die genannte Bedingung zu erfüllen. V:n dabei die Vorteile der erfinäui^sgemäSen Steuerung au wahren, wird man die durch die Gesamtheit der nichtbeaufschlagten Zylinder gebildete Äusgleiehskam:ner an eine Druckmittelqvselle ansahlieien, beispielsv,'eise an" einen Drucksam,Tiler, dessen Jr'jck jedoch merklich geringer als der Speisedruck des HydrauÜkmctors sein muß. Man bewirkt so eine teilviei.se Füllung und Leerung (im folgenden Sehwellting genannt) der Auscleichskainmer der

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niehtbeaufschlagten Zylinder, die die geringen Volumenänderungen dieses Ausgleichskreises beim Umlauf des Zylinderblockes ausgleicht.

Man wird die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verstehen. Dabei werden auch weitere Merkmale und Vorteile offenbar. Es stellen dar

Fig. 1 einen halbschamatischen Axialschnitt durch einen Hydraulikmotor mit einer erfindungsgemäßen Steuerung,

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II - II

1.1 Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Steuerung für die nichtbeaufschlagten Zylinder und

Pig. 4 einen Teiischnitt entsprechend Fig. 1 zur

Darstellung einer abgewandelten Ausführungsforni der die nichtbeaufschlagten Zylinder verbindenden Ausgleichskammer.

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Wenn man auf die Zeichnungen sieht, erkennt man einen Hydraulikmotor mit einem Zylinderblock 1, der auf eine Antriebswelle 2 aufgekeilt ist und innerhalb eines Gehäuses 3 umläuft. In den Zylinderblock 1 sind Radialzylinder 4 (von denen in den Zeichnungen nur zwei dargestellt sind), eingelassen, in denen sich Kolben 5 verschieben. Dieselben tragen an ihrem jeweiligen äußeren Stirnende Rollen 6, die auf Führungsprofilen γ des Gehäuses 3 ablaufen.

Das die Kolbenbewagung bestimmende hydraulische Strömungsmittel wird durch eine Pumpe 8 geliefert, die aus einem uner Atmosphärenduck stehenden Sammelbehälter 9 ansaugt. Ein an sich bekanntes Verteiler- und Wendeventil 10 ist in die Druckleitung 11 der Pumpe eingesetzt. Diese Druckleitung 11 kann mit einer Speiseleitung 12 des Varteilers 13 des Motors verbunden werden. Der Verteiler besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen 13a und 13b* die durch nicht dargestellte Hilfsmittel aneinander und an dem Gehäuse befestigt sind. Zwischen den beiden Teilen 13a und 13b des Verteilers ist eine lUngkammer 14 vorgesehen, die einerseits mit der Speiseleitung 12 und andererseits über die Verbindungsstutzen 1-5 mit einer Vielzahl von ZustromÖffnungea 16 Verbindung hat, die jeweils an der Außenfläche des Teiles 13a münden. Die •Zustromöffnungen 16 sind entsprechend der Anzahl der Nockenabschnitte des Führungsprofils 7 gleichmäßig über den Umfang verteilt. In dem Zylinderblock und entsprechend einem

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jeden Zylinder 4 sind Einlaßöffnungen 17 eingelassen, die, innerhalb derselben Querschnittsebene wie die Zustromöffnungen liegen. Diese Einlaßöffnungen 1? münden in eine erste Kammer 18, die über einen parallel zur Achse des Zylinderblocks verlaufenden Leitungsabschnitt 19 mit einer zweiten Kammer 20 verbunden ist. In dieselbe ist ein Verbindungsstutzen 21 für den zugehörigen Zylinder 4 hineingeführt. Die Entleerung des jeweils in den Zylindern zur Arbeitsleistung herangezogenen Strömungsmittels erfolgt über ähnlich wie die Einlaßöffnungen verteilte Auslaßöffnungen 22, die versetzt gegen dieselben in derselben Querschnittsebehe angeordnet sind. Diese Auslaßöffnungen münden in eine axiale Kammer 23, die sich zwischen den Teilen-IJa und 13b befindet und über ein Auslaßrohr 24 mit der Rückflußleitung 25 zum Sammelbehälter 9 in Verbindung steht. Die normale Betriebsweise eines solchen Motors ist an sich bekannt und wird deshalb nicht im einzelnen erläutert. Insbesondere weiß man, daß man die Drehrichtung des Motors durch Umschalten des Verteiler- und Wendeventils 10 ändern kann, dessen Verbindungselemente den Zufluß und Abfluß und umgekehrt bestimmen.

Wenn jedoch eine Anzahl Zylinder 4, entsprechend dem im Unterteil der Fig. 1 dargestellten, ständig durch das Strömungs mittel beaufschlagt sind, kann der Einlaßteil 17-bis'21 anderer Zylinder abgesperrt werden, wodurch die Arbeitskennlinie des Motors geändert werden kann,

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Man wird erkennen, daß die Absperrvorrichtung so ausgebildet ist, daß mail eine erfindungsgemäße Steuerung erhält.

Zu diesem Zweck ist innerhalb einer jeweils einem .nichtbeaufschlagteii Zylinder 4 zugeordneten Kammer 27 je ein Absperrschieber 24»parallel zur Zylinerblockachse verschiebbar angeordnet . Der Absperrschieber 26 besteht im wesentlichen aus einem den Querschnitt der Kammer 27 und des Leitungsabschnitts 19 ausfüllenden Mittelabsperrkolben 23, der so jeweils eine Absperrwirkung ausübt. Zu beiden Seiten des Kit-elabsperrkolbens 2β sind je ein Kolben 29 bzw. 30 vorgesehen, die ebenfalls einen solchen querschnitt aufweisen and auf dem Absperrschieber 26 sitzen.

Bei der in Fig· 1 dargestellten Ausführungsforni zeigt der Kalböri 29 Längsnüten 29a und bietet deshalb keinen VH 3erstairi gegen eine Verschiebung in seine EniStellungen. Die Feder 31 stützt, sieh an dem Kolben 30 ab und drückt denselben- bezüglich Fig. 1 nach rechts in öffnungsstell-jng für dan !,eietungsabschnitt I9» Sin Stopfen 32 bildet sir. widerlager für die Feder Jl und weist -sine Tv.;rehi3ohr«j-n.g 32a. auf, so ffaü die li:ike Fläche des Kolbens j50 4^rirch den vJe'-irriEe-4aneai3ruelc belastet Ist, d.h. praktisch ;nit Atincsp^F^ren^ruck. Ein. Eingka.nal 33 schafft eine /Verbindung swiscfejn len normalerweise durch die Kolben .2S abgesperrten Ka^xaem: 27 μπγϊ" der Iiineriwaiidung des Sjrlioderblockes 1.

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Innerhalb' des Verteilers I3 ist eine Leitung 35 angeordnet, deren Hündung J4 an der Verteileraußenwandurig in den Ringkanal 33 hineinragt.

Bei dor ersten AusfUhrungsform nach Fig. 1 kann die Leitung χ, mittels eines Umschaltschiebars 36 in zwei Schaltstellungen angeschlossen werden, einerseits an die RUckflußleitung 25 und andererseits über eine Leitung 38 an den Sammelbehälter 9· Es ist :v) bemerken, daß die RUckflußleitung 25 ein Gegendruckventil i/l enthält, das gegenüber dem Druckmitteldruck auf einen geringen Druckwert eingestellt ist, beispielsweise auf einen Druck in der Größe von 0,5 % bis 5 % des Druckmitteldruckes.

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Bei einer _τ>Ι**λλθλ-Ausf Uhrungsf orm nach Fig. 3 ist die Leitung 35 über den genannten Umschaltschieber 36 an einen Drucksammler 39 angeschlossen, der durch eine geeignete, bekannte, nicht dargestellte Einrichtung gespeist wird. ■

Bei der Ausfuhrungsforrn nach Fig. k besitzt der Kolben 29 einen vollen Querschnitt, und der Abschnitt 27a der Kammer steht unmittelbar mit einer Ringkammer 33a in Verbindung, die der Mundung 3^ gegenübersteht» Die Ringkammer 33 wird durch die Aui^enwandung des Teiles 13a des Verteilers abgeschlossen und steht allein mit dem jeweiligen Mittelteil 27b der Kammern 27 in Verbindung. .

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Die Arbeitsweise der Steuerung für die nichtbeaufsehlagten Zylinder ist wie folgt:

Die verschiedenen Bauteile befinden sich in den in den Zeichnungen in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellungen.

Der Umschaltschieber 36 schafft die Verbindung zwischen der

39 Leitung 35 und der RUckflußleitung 25 (Fig. 1) bzw. dem Sammler/ (Fig. 3). Das den Kammern 27 (Fig. 1) bzw. den Kammern 27a (Fig. 4) Über die Leitung 35 und den Ringkanal 33 bzw. 33a zugeführte Druckmittel (entweder mit dem in dem Gegendruckventil 37 erzeugten Gegendruck oder mit dem Druck des Sammlers) drückt die Absperrkolben 28 der Absperrschieber 26 gegen die Wirkung der Feder 3I. Die Absperrkolben 28 kommen in Absperrstellung für die Leitungsabschnitte I9 der entsprechenden Zylinder 4, wodurch diese Zylinder von dem Druckmittelkreislauf des Motors abgetrennt werden. Im Verlauf der Verschiebung (in punktierten Linien eilgezeichnete Stelling) öffnen die Kolben 28 die Verbindung zwischen den Verbindungsstutzen 21 nev Zylinder und den entsprechenden Kammern 27 (bzw. 27b). So werden alle nichtbeaufsehlagten Zylinder 4 Über den Hingkanal 33 hydraulisch miteinander verbunden, so da/3 die Gesamtheit dieser Zylinder, der Ringkanal 33 und ggf. (Fig. 1) die Leitung 35 einen Ausgleichskreislauf bilden, der von dam Druckmittelkreislauf des Motors unabhängig ist.

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Bei den abgewandelten Ausfuhrungsformen nach den Fig. 3 und 4 kann man sogar sagen, daß dieser Ausgleichskreislauf völlig dicht abgeschlossen ist, obgleich sich möglicherweise sein Volumen ändert (Pig. j5).

Wenn man das Verteiler- und V.'endeventil 10 naoL oben oder nach unten umschaltet, steuert man. die Drehriohtuiv; ^es Motors in der einen oder anderen Richtung. T)Io Kolbor. ^ einiger nichtbeaufschlagter Zylinder 4 werden üum Siatauchexi gezwungen und geben folglich Strömungsmittel a/, lea genannten Ausgleichskreislauf ab. Dieses Strömungsmittel hebt dii* Kolben der a-ideren nichtboa-jfsohlagten. Zylinder derart an, daß die iiollen 6 iminer in Anlage an die Führungsprofile 7 gehalten werden. Man erhalt so sine völlig geräuschlose Arbeitsweise des Motors, auch bei großer Geschwindigkeit. Manchmal, wenn man höher geschaltet hat, kann es vorkomme:!, daß das Volumen das von einigen Kolben zurückgetriebener. Sürömungsmittels nicht in allen Stellungen des Zylinderblock.^ das Volumen, das von den anderen Zylindern aufgenommen werfen könnte, völlig kondensiert. IiIs tritt dann die sog. o-;hv/ullung auf, d.h. es kann jeweils eine Ausgleichsrnenge an Strömungsmittel zugeführt bzw. abgenommen werden (nur bei Fig. 1 und 3). Der Drucksammer 39 kann diese Schwellung aufgrund seiner , dehnbaren Strömungsrnittelkaramer bewirken.

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Außerdem ermöglicht/bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch das Gsgendruckve*. i.l 37 innerhalb des Rückstramkreiolaufes des Motors erzeugte Gegendruck ein.; .'-userva bereitzuhalten oder einen Überc<:hu3 des Ströinungsmittels am Eingang des Ge^endru'!kventils Ju aufzunehmen.

Wenn man nunmehr die Geschwindigkeit ändern möchte, genügt es, den Umschaltschieber J6 so zu verstellen, daß die Leitung 35 unmittelbar mit den Sammelbehälter y verbunden wird. Die Federn jl s':j.ien die Absperrschieber 20 ab, und die Kolben 26 ν er in.· ^vii eben sich i.n Ginne -ilnos -öffne ns der Leitungsabsohnitte 1;< der zuvor nichtbeauf schlagt en Zylinder 4. Hierdurch wird der Zylinderlniialt des Motors vergrößert, und infoli;.! der konstanten 3tr3niungsmittelmange vermindert sich die Drehgeschwindigkeit. Dieselbe kann wieder auf ihren Ausijangswert eingestellt werden, indem man einfach den Umschaitschieber 36 im Sinne einer Verbindung der Leitung 35 mit der Rücki'lußleitung 25 bzw. mit dem Druck£:a::imler 3? umschaltet.

Die Erfindung 1st selbstverständlich niehu a;f die beschriebene;! Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern u;nfa.:t im Gegenteil alle Abwandlungen. Die Erfindung ka:::i in der Tat auf verschiedene Weise durchgeführt werden, v;cb-3i jeweils auf die besonderen Merkmale des inbetracht gezogene.. Hriraulikmotors zu achten ist. Die Erfindung wird vcr*;eilhafterweise bei Motoren mit gruppenweise angecz^/.eto-. Z₁IIn⁴-.¹)! mit

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jeweils gesonderter Speisung angewandt, Man kann jedoch nach BUg. 4 die Steuerung für die Nichtbeaufschlagung verschiedener Zylinder von den Leitungsteilendes Ausgleichskreislaufes trennen, an den alle nichtbeaufschlagten Zylinder angeschlossen sind; dieser Ausgleichskreislauf sollte vorteilhaftorweise, jedoch nicht, notwendigerweise, ein konstantes Volumen haben. ·

Schließlich kann man selbstverständlich ohne Abweichung von dem Erfi.nd-jiig&ßedariken mehrere Zylindergruppen vorsehen, die jeweils getrennt oder gleichzeitig in Nichtbeaufschlagungs-■ Stellung umgeschaltet wei'den können, wobei jede dieser Gruppen aii einen Ausgleichskreielauf angeschlossen ist, möglicherweise ar: denselben Ausgleichskreislauf, .

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Claims (6)

1. Ij Steuerung für einen hydraulischen Radialkolbenmotor mit mindestens einem Zylinderblock,, dessen Radialkolben auf einem Führungsprofil umlaufen, wobei jeweils mehrere Zylinder jedes Blockes durch Unterbrechung der Beaufschlagung in Leerlauf schaltbar sind, gekennzeichnet durch eine hydraulische Verbindung zwischen den jeweils nlchtbeaufschlagten Zylindern.
2. 2. Steuerung' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die' nichtbeaufschlagten Zylinder an eine nach außen abgesperrte Ausgleichskammer (3*0 angeschlossen sind.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgleichskammer (3*1·) eine Druckmittelquelle, beispielsweise ein Drucksaaimler (39) angeschlossen ist.
4. H-. Steuerung-nach Ansijruch ;/ dadurch gekennzeichnet, daß als Druckraittelquelle die normalerweise zur Steuerung von i'totorgesehwindigkeitsänderungen dienende Druckmittelquelle dient. _ "■' ;
5. 5. Hydraulikmotor mit einer Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in jedem Zyliriderblock innerhalb einer Anzah^ausgewählter Zylindereinlaßöffnungen Absperrschieber

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   angeordnet sind, -la-lurch gekennzeichnet, daß sich dia Absperrschieber (26) jeweils innerhalb einer Ausgleichskarnmer (27y*-i35) befinden, die in Absperrstellung rler,jeweiligen Zyllridereinlaßöffnungen (17) mit den betreffenden ZyIInderkammerη (4) selbst in Verbindung steht.
6. 6. Hydraulikmotor nach Anspruch 5.» 3aä«i?eh gekennzeichnet durch einen koaxial zu der Achse des Zylinderblocks angeordneten Ringkanal (33) als Ausgleichskammer.

   7· Hydraulikmotor nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine an die Ausgleichskammer (27* 35) angeschlossene Druckmittelquelle beispielsweise in Form eines Sammlers (39).

   8, Hydraulikmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichne daß die Ausgleichskammer (27, 33) vorzugsweise an einen Niederdruckteil des Druckmittelkreislaufes angeschlossen ist, beispielsweise an die Rückflußleitung (25), v/obei in die Abströmseite derselben ein Gegendruckventil (37) etigesetzt ist.

   9, Hydraulikmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (27, 33) mit der Steuerdruckmittelquelle verbunden ist.

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   L e e r s e i t e