-
Hydraulischer Motor Die Erfindung betrifft einen hydraulischen luotor,
der aus einem eine Kammer umschliessenden Gehäuse besteht, in welcher Kammer ein
mit an seinem Umfang mit Nocken versehener Rotor drehbar gelagert ist, der von einem
kreisförmigen Element umfasst wird, das mit den Rotornocken kämmende, nach innen
gerichtete 1Vocken aufweist, wobei die Zahl der nach innen gerichteten Nocken grösser
ist als die Zahl der Rotornocken, und der ferner besteht aus Zu-- und Abflussöffnungen
zur Führung des Arbeitsmediums zu und aus den sich im Betrieb vergrössernden und
verkleinernden Zwischenräumen zwischen den kämmenden Nocken.
-
Es sind bereits viele Typen von hydraulischen Motoren hergestellt
worden, mit denen hydraulischer Druck in ein Drehmoment
umgeformt
werden kann. Eine bekannte Ausführungsform eines hydraulischen Motors umfasst beispielsweise
ein Gehäuse, das eine Rotorkammer umschliesst, von deren Umfang sich Flügel, die
aus-der Kammerwand herausragen, in das Innere der Kammer erstrecken. Ein nach aussen
mit Flügeln besetzter Rotor ist innerhalb nes Gehäuses drehbar angeordnet. Dieser
Rotor ist mit einem Flügel weniger als das umgebende Gehäuse ausgestattet und somit
derart ausgebildet, dass die sich nach aussen erstreckenden Flügel des Rotors sich
kontinuierlich gegen die Wand der Rotorkammer anlegen. Als Folge der unterschiedlichen
Zahl der Flügel tritt jeder Flügel des Rotors in den folgenden Zwischenraum zwischen
dem Flügel und dem Gehäuse ein, und die Achse des Rotors bewegt sich auf einem Kreis.
Nach der USA-Patentschrift 3 215 053 ist ferner eine Konstruktion bekannt, die insoweit
über andere bekannte Konstruktionen hinausgeht, als die Taumelwelle, auf der die
Rotoren der früheren Konstruktionen montiert waren, in Wegfall kam, wobei dann der
Rotor auf einer Welle montiert ist, die konzentrisch zum äusseren Gehäuse angeordnet
war. Bei dieser Konstruktion war ein fliegend gelagertes inneres Element vorgesehen,
das als Ventil bzw. Ventilplatte wirkte und das sich längs eines Kreisweges um die
Achse des Rotors bewegte. Dieses nach innen gefächerte Element arbeitet mit nach
aussen gerichteten Fächern des Rotors zusammen, und zwar in entsprechender Weise
wie bei früheren Konstruktionen der Rotor mit dem nach innen gefächerten Element
zusammenarbeitete. Das
auf einer Kreisbahn bewegliche Element ist
in der Zage, ein Abtriebselement mit verschiedenen Geschwindigkeiten anzutreiben,
und zwar in Abhängigkeit vom Verhältnis und der Zahl der zusammenarbeitenden Zähne.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zu Grunde, einen
Motor zu schaffen, der eine einfachere und deshalb billigere Konstruktion als die
oben beschriebenen Motoren aufweist bei ungeminderter Robustheit und Betriebswirksamkeit,
Die Lösung dieser Aufgabe ist mit einem hydraulischen Motor der eingangs genannten
Art gegeben, der nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Motor mit
Elementen versehen ist zur Verhinderung einer wesentlichen Drehung des kreisförmigen
Elementes um die Achse des Rotors, der mit der Welle verbunden ist.
-
Bei dieser Lösung nimmt das kreisförmige Teil nicht an der Drehung
teil, bewegt sich aber gleichzeitig auf einem kreisförmigen Weg in der Weise, dass
die Flüssigkeitszu- und -abflussöffnungen geöffnet una geschlossen werden und eine
Rückführung zur richtigen geit erfolgt. Mit anderen Worten, der auf einer Kreisbahn
bewegliche, mit nach innen gerichteten Fächern versehene Teil ist in aer Lage, als
Ventil bzw. Ventilplatte zu wirken, um die Flüssigkeits$u- und -abfluss. öffnungen
zu öffnen und $u verschliessen, um den Rotor anzutreiben,
wobei
die Richtung der Kreisbewegung der Notationsrichtung des Rotors entgegengesetzt
ist.
-
Dieser Effekt wird vorzugsweise erreicht durch: eine Reihe von nach
aussen gerichteten Zähnen auf dem kreisförmig bewegbaren Element und durch die Anordnung
einer entsprechenden Anzahl von inneren Zähnen auf der inneren Fläche des Geh4uses.
Um die kreisförmige Bewegung des nach innen gefächerten Elementes zu ermöglichen,
ist der Zwischenraum zwischen den inneren Zähnen des Gehäuses beträchtlich grösser
als der Abstand der äusseren Zähne auf dem kreisförmig bewegbaren Element. Infolgedessen
kann sich dieses Element auf einer Kreisbahn bewegen, nimmt aber an einer Rotation
um die Achse des Rotors nicht teil, Ein Motor, der in dieser Weise ausgebildet ist,
zeichnet sich insbesondere durch seine einfache Bauweise aus. In seiner einfachsten
praktischen Form besteht der Motor aus einem zweiteiligen Gehäuse, das eine Zwischenkammer
einschliesst, aus einer Ventilplatte, einem Rotor, einem nach innen gefächerten,
auf einer Kreisbahn beweglichen Element und aus Elementen, die die genannten Teile
zusammenhalten. Diese Konstruktion kann zu wesentlich geringeren Kosten verwirklicht
werden im Vergleich zu bekannten Konstruktionen, die das Gleiche zu leisten vermögen.
-
In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung steuert
das
kreisförmig bewegbare Element das Öffnen und Schliessen einer Zahl von Ein- und
Auslassöffnungen, die in ihrer Zahl der Zahl der nach innen gerichteten Fächer dieses
Elementes entsprechen. Beispielsweise kann der Rotor mit sechs nach aussen gerichteten
Fächern und das auf einer Kreisbahn beweg-. bare Element mit sieben nach innen gerichteten
Fächern versehen sein. Bei dieser Ausführungsform bewirkt das kreisförmig bewegbare
Element das Öffnen und Schliessen von sieben Einlassöffnungen und steuert dabei
die Drehung des Rotors. Für jede Kreisbahn des inneren gefächerten Elementes bewegt
sich der Rotor auf einer Wegstrecke, die der Winkeldistanz zwischen den Fächern
des nach innen gefächerten Elementes entspricht.
-
Falls gewünscht, können auf' beiden Seiten des Rotors und des auf
einer Kreisbahn beweglichen Elementes Ventilplatten vorgesehen sein, wobei die Öffnungen
der einen Platte den Öffnungen der anderen Platte gegenüberliegen. Bei dieser Ausbildung
wird der Motor von beiden Seiten beaufschlagt, wodurch Reibungen reduziert werden'
da dann keine einseitigen Belastungen auftreten, Weitere Einzelheiten werden nachfolgend
an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert,
In dieser Darstellung zeigt schematisch Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den hydraulischen
Motor;
Pig. 2 eine Querschnittsansicht durch den Motor längs Linie
2-2 gemäss Fig. 1; Fig. 3 eine Querschnitteansicht durch den Motor längs Linie 3-3
gemäss Fig. 1; Fig. 4 eine Querschnittsansicht längs Linie 4-4 gemäss Fig. 1_; Fig.
5 den Querschnitt durch einen Motor in abgewandelter Ausführungsform; fig. 6 eine
Ansicht eines kreisförmig bewegbaren Elementes in anderer Ausführungsform und Figo
7 einen Schnitt längs Linie 7-7 gemäss fig. 6.
-
Der mit A bezeichnete Motor besteht aus den Gehäuseteilen 10 und 11,
aus einem eine Hydraulikkammer oildenden Teil 12 und aus einer Platte 13. Das die
tiydraulikkammer bildende Element 12 und die Platte 13 sind nebeneinander zwischen
dexi Gehäuseteilen 10 una 11 angeoranet, die mit fluchtenden Öffnungen 14 und 15
für aie Anbringung von Verbindungselementen ausgestattet sind, während das die Kammer
bildende Element 12 arid die Platte 13 Ausschnitte 16 und 17 aufweisen, die die
durch die Öffnungen 14 und 15 hindurchgesteckten Befestigungselemente umgreifen.
-
Das Gehäuseteil 10 ist mit einem Sackloch 19 versehen, das das untere
reduzierte Ende 20 einer Welle 21 aufnimmt und ein
.Zager 22, in
dem das Wellenende 20 sitzt. Das andere Gehäuseteil 11 weist eine zentrische Bohrung
23 auf mit einer breiten ivut 24 zur Aufnahme eines Lagers 25 und einer Dichtung
26, die beide die Welle 21 umfassen. Ein nach aussen genockter Rotor 27 sitzt fest
auf der Welle 21 und dreht sich mit dieser.
-
In aer im Ausführungsbeispiel gezeigten Form ist der Rotor 27 mit
sechs ivocken ausgestattet, die mit L1 bis L6 bezeichnet sind. Mit Rücksicht auf
die Tatsacne, dass der Motor auch vollständig reversibel antreibbar ist, sind die
Öffnungen austauschbar angeordnet. Mit anderen Worten, was als Drucköffnungen beschrieben
ist, kann auch als Austrittsöffnung benutzt werden, falls ein Betrieb des Motors
in anderer Richtung gewünscht wird. Lediglich zum Zweck der Beschreibung sind die
Öffnungen, durch die das Arbeitsmedium unter Druck zugeführt wird, mit 30 bezel_t"e,
während die Abflussöffnungen mit 31 bezeichnet sind® Wie aus Fig. 4 hervorgeht,
ist eine kreisförmige Zeitung 32 vorgesehen und eine im Durchmesser kleinere Leitung
33 im Gehäuseteil 10, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet sind und denen in der
Form angepasste Zeitungen in der Platte 13 entsprechen (siehe Fig. 1). Die Öffnungen
34 (siehe Fig. 3) in der Platte 13 verbinden die Drucköffnungen 30 mit der äusseren
Leitung 32. Innere Öffnungen 35 verbinden die Abflussöffnungen 31 mit der inneren
Zeitung 33.
Gemäss Fig. 4 steht ein Druckleitungsanschluss 36 im
Gehäuseteil 10 mit einer Druckquelle (nicht dargestellt) und ein Zeitungsanschluss
37 mit einer Abflussleitung in Verbindung. Der Anschluss 36 steht mit der äusseren
Zeitung 32 in Verbindung und der Anschluss 37 mit der inneren Zeitung 33. Die Zeitungen
39 und 40 erstrecken sich zu Öffnungen 41 und 42 an Punkten ausserhalb der Zeitung
32 zur Aufnahme von Druckflüssigkeit, die sich gegebenenfalls ausserhalb der Zeitung
32 aufbaut. Die verschiedenen 'eile des Motors sind gegeneinander durch Schrauben
@43 gesichert, die auf dem Umfang des ganzen Motors verteilt sind. Wenn Druckflüssigkeit
in die äussere Zeitung 32,eingeführt wird, so wird die Fläche links vom Nocken Z2
beaufschlagt. Dies führt zu einer Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn, während das
nach innen genockte Element 45 im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird. Gleichzeitig wird
die linke Fläche des Nockens Z3 gemäss Fig. 2 beaufschlagt, was ebenfalls mit einer
Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn verbunden ist. Bei dieser Stellung ist der Nocken
Z4 zentrisch in Bezug auf die offenen Flächen gegenüberliegender Seiten des zugeordneten
l4ockens eingestellt, so dass weder die Drucköffnung noch die Abflussöffnung zu
einem wesentlichen Grade mit diesen Flächen gleicher Grösse in Verbindung steht
(siehe Fig. 2).
-
Die Fläche auf der Seite des Nockens Z5 im Uhrzeigersinn steht mit
der Abflussöffnung 31 in Verbindung und ebenso die des Nockens Z6. Der Nocken Z1
ist zentral in Bezug auf
einen lvockenzwischenraum eingestellt
und die gegenüberliegenden Seiten dieses Nockens verlassen die Abflussöffnung und
kommen in Verbindung mit den Drucköffnungen. Gemäss der .e`iguren 2 und 6 arbeitet
ein nach innen gehocktes, kreisförmig bewegbares Element 45 mit dem Rotor 27 zusammen,
um die rlüssigkeit vom Druckeinlass ,zur Rückflussleitung zu führen, und bilaet
somit eine Ventilplatte für die Steueruxlg der Flüssigkeitsströmung durch die verschiedenen
Drucköffriurrgen 30 und Abflussöffnungen 31. Das Element 45 ist mit einer Anzahl
nach innen gerichteter Nocicen 46.(Fig. 6) versehen, die . in der Anzahl einen Nocken
über die Anzahl der nach aussen gerichteten 1Vocken aes Rotors 27 hinausgehen. Das
auf einer Kreisbahn bewegbare Element 45 weist auch eine Anzahl von gleichförmig
auf dem Umfang verteilten Zähnen 47 auf, die mit einer entsprechenden Anzahl 49
(Fig. 2) auf der inneren Fläche des Teiles 1.2 kämmen. Der Zwischenraum zwischen
den Zähnen 49 am Teil 12 ist beträchtlich grösser als die Distanz zwischen den Zähnen
47 auf dem Element 45. Der Grund für diese Anordnung geht aus Fig. 2 hervor. Der
Zahn 47 des. Elementes 45, der sich gerade rechts neben der Mittellinie befindet,
kommt gerade in Kontakt mit der Oberfläche eines Zahnes 49 des Elementes 12. Der
Folgezahn 47 im Uhrzeigersinn steht bereits mit einem Zahn 49 in Verbindung, während
der Folgev,ahn im Uhrzeigersinn etwas vom nächsten Zahn 49 distanziert ist. Der
Zahn 47, der um 90o von dem vorerwähnten Zahn steht, befindet sich zentral zwischen
einem Paar von Zähnen 49, Demgemäss variiert während der Kreisbewegung des Elementes
45
die relative Stellung der Zähne 47 und 49 zueinander, und es
ist notwendig, dass die Zähne 47 nicht im Sinne einer normalen Verzahnung mit den
Zähnen 49 kämmen. Mit Rücksicht jedoch auf die Tatsache ,-dass ständig ein Kontakt
zwischen den Zähnen 47 und 49 besteht, und ferner mit Rücksicht auf die Tatsache,
dass an beiden Elementen eine gleiche Anzahl von Zähnen vorhanden ist, dreht sich
das auf einer Kreisbahn bewegliche Element nicht um die Achse des Rotors 27.
-
Wie aus den Figuren 6 und 7 hervorgeht, ist das Element 45 vorzugsweise
mit Ausschnitten 50 auf gegenüberliegenden Seiten jedes Nockens versehen, die verhindern,
dass die Flüssigkeit zwischen dem Rotor und dem kreisförmig bewegbaren Element an
jeder Stelle der Drehung einen Weg .findet" In Figo 5 ist eine abgewandelte Form
des Motors dargestellt, die der vorbeschriebenen Konstruktion sehr ähnlich ist,
aber mit der Ausnahme, dass Ein- und Austrittsöffnungen von jeder Seite an das nach
innen genockte Element herangeführt sind. Der Motor B gemäss Fig. 5 besteht aus
einem Gehäuseteil 51, das mit dem Teil 10 des vorbeschriebenen Motors identisch
ist und ein zentrales Sackloch 52 aufweist, in dem ein Zager 55 zur Aufnahme des
Wellenendes 53 sitzt. Eine Platte 56 liegt auf dem Gehäuseteil 51 und entspricht
der Platte 13 beim Motor A. Ein Element 57, das eine Kammer bildet, liegt auf der
Platte 56 und entspricht dem Teil 12 des vorbeschriebenen Motors A. Ein nach aussen
gehockter Rotor 59 entspricht
dem Rotor 27 und ist auf einer Welle
54 innerhalb des Elementes 57 befestigt, und ein nach innen gehocktes, auf einer
Kreisbahn bewegbares Element 60 ist mit dem Element 45 identisch und umgibt den
Rotor 59, mit dem es zusammenarbeitet. Bis hierhin sind alle Teile mit den Teilen
des Motors A identisch. Im Motor B isz nun eine zweite Platte 61, die im wesentlichen
mit der Platte 51 identisch ist, vorgesehen, aber entgegengeeetzt dem Element '56
zugeordnet und weist Ausnehmungen 62, 63 auf, die entsprechenden Aus. nehmungen
64 und 65 in der Platte 56 gegenüberliegen. Wie in' der vorbeschrieuenen Konstruktion
sind die Ausnehmungen 64 und 65 mit einer ringförmigen Zeitungsnut 66 verbunden,
die konzentrisch zur Welle 54 angeordnet ist, und die Ausnehmungen 65 stehen mit
einer inneren ringförmigen Zeitung 67 in Verbindung. Auf die gleiche Weise sind
die Ausnehmungen 62, die den Ausnehmungen 66 gegenüberstehen, mit einer äusseren
Zeitung 69 verbunden, während e'ie Ausnehmungen 63, die den Ausnehmungen 65 gegenüberstehen,
mI t 3-ner inneren Zeitung 70 verbunden sind. gei dieser Anordnung kann unter Druck
stehende Flüssigkeit in die Zwischenräume zwischen dem Rotor 59 und dem nach innen
gehockten, auf einer Kreisbann bewegbaren Element 60 eintreten und Flüssigkeit kann
gleichzeitig aus den Zwischenräumen zwischen dem Rotor und dem auf einer Kreisbahn
bewegbaren Element auf beide Seiten des Rotors be.. aufschlagt werden. Mit anderen
Worten! der Motor B unterscheidet sich vom Motor A dadurchg dass der Druck auf beide
Seiten des Rotors beaufschlagt werden kann, wodurch die
Reibung
zwischen den verschiedenen Teilen beträchtlich reduziert wird. Die Zeitungen 69
und 70 befinden sich im oberen Teil 71, durch den sich die Welle 54 erstreckt. Ein
Zager 72 trägt die Welle 54 im Oberteil 71.
-
Der Motor B arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie der
Motor A. Das auf einer Kreisbahn bewegliche Element öffnet und schliesst eine Reihe
von Offnungen, um Flüssig-Keit unter Druck zwischen das auf einer Kreisbahn bewegliche
Element und den Rotor zu geben. Dies führt zu einer Drehung des Rotors in einer
Richtung und zu einer Bewegung des Gegenelementes auf einer Kreisbahn in entgegengesetzter
Richtung. Das auf einer Kreisbahn bewegliche Element wird an einer Drehung durch
seine am Aussenumfang vorgesehenen Gähne und durch die inneren Zähne des die Kammer
bildenden Elementes gehindert. Für jene Kreisbewegung des auf einer Kreisbann beweglichen
Elementes rückt der Rotor einen Nocken vor.
-
Der Motor hat viele Anwendungsmöglichkeiten. beispielsweise kann die
Konstruktion als Ventilsystem für Kraftsteuereinheiten von selbs.tbeweglicnen Fahrzeugen
benutzt weraen. Der Motor kann zur Anwendung kommen, wo immer eine hydraulische
Kraft in ein Drehmoment umgewandelt werden soll.