DE1911747A1

DE1911747A1 - Hydraulischer Radialmotor

Info

Publication number: DE1911747A1
Application number: DE19691911747
Authority: DE
Inventors: Johansson Fritz Agne
Original assignee: Hiab Foco AB
Current assignee: Hiab Foco AB
Priority date: 1968-03-07
Filing date: 1969-03-07
Publication date: 1969-10-30
Also published as: NL6903532A; GB1250231A; FR2003388A1; AT295951B; SE332399B; US3587401A; CH487331A

Description

EDUARD LORENZ

BERNHARDSEiDLER , 1Q117A7

MARGRIT SEIDLER ' ^Ό ' ' ' ^Η '

RECHTSANWÄLTE

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Wldenmayarstraß· 23 —— „.,, «λλλ Ieltion (0811) 297194 F 7· Μ3Γ2 Ιϋθ3

HIAB-FOCO Aktiebolag

Djupevägen 5, 824 01 Hudiksvall, Schweden

"Hydraulischer Radialmotor"

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Motor mit einer ! Anzahl von Kolben, die zur radialen Bewegung in einem Zylinder-J block angeordnet sind, der vorzugsweise den stationären Teil des Motors bildet. Die Kolben sind Über sich nach der Aussenselte der Kolben erstreckende Kolbenstangen mit Nockenrollen verbunden, die zur Zusammenarbeit mit mindestens einer um den Umfang geschlossenen Nockenkurve angeordnet sind, wobei die Kurve radial die genannten Nookenrollen umgibt. Die Nookenkurve ist starr mit dem Motorgehäuse verbunden und im Verhältnis zum Zylinderblock drehbar. Die Anzahl der Nocken auf der Nockenkurve weicht von der Anzahl von Kolben ab. Die Kolben sind so angeordnet, dass bei Zufuhr eines Druckmediums in die Arbeltskammern,die radial nach innen von den Kolben liegen, die Nockenkurve und damit auoh das Motorgehäuse veranlasst werden, sich im Verhältnis zu dem Zylinderblock zu drehen.

Bei hydraulischen Motoren der vorstehend beschriebenen Art nach dem Stande der Technik wurde nur der nach aussen gerichtete Hub eines jeden Kolbens benutzt, um eine Drehung des Motors zu bewirken, während bei ihren Rücklaufhüben die Kolben passiv waren. Auf Qrund der Tatsache, dass Jeder Kolben nützlich© Arbeit nur während seiner Bewegung in einer der beiden entgegengesetzten Bewegungsriohtungen ausführt, beläuft sich die von einem solchen Motor abgegebene Kraft auf ungefähr nur die Hälfte des Wertes, der erreicht werden könnte, wenn die Kolben während Ihr®« beiden Hüben arbeiten würden, Qffenaiohtlioh könnte dieser ifachtiail ausgesohal« tet werden und 4i« MftxawaXteraf % des Motors kttnnte langef ähj? das

Doppelte sein, wenn der Motor doppelwirkend anstatt einfachwirkend wäre. Aber bisher wurde es nicht als möglich angesehen, zu vernünftigen Kosten einen doppe!wirkenden Motor herzustellen, der die verschiedenen Anforderungen erfüllte, die erfüllt werden müssen, um aus einem solchen Motor ein industriell interessantes Erzeugnis zu machen.

Hauptziel der Erfindung ist, eine Lösung des Problemes zu finden, einen doppeltwirkenden, hydraulischen Motor der oben beschriebenen Art zu schaffen, der von einfacher und kräftiger Bauweise ist.

Weiter strebt die Erfindung an, einen doppeltwirkenden, hydraulischen Motor zu schaffen, der mit geringeren Kosten als ein einfachwirkender Motor mit derselben Ausgangsleistung hergestellt werden kann.

Weiterhin hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, einen doppeltwirkenden, hydraulischen Motor der beschriebenen Art zu schaffen, der sehr betriebssicher ist.

Gemäss dem Hauptmerkmal der Erfindung sind die oben erwähnten Nookenrollen so angeordnet, dass sie auch mit mindestens einer sich um den Umfang erstreckenden, geschlossenen Nockenkurve zusammenarbeiten, die radial nach innen von den Rollen liegt und wie die äussere Nockenkurve starr mit dem Motorgehäuse verbunden ist, wobei die genannte innere Nocköhkurve von den Nockenrollen betätigt wird, wenn Druckmedium; den Arbeitskammern zugeleitet wird die nach aussen von den Kolben liegen, wobei ein Ventil vorgesehen ist, um abwechselnd der äusseren und der inneren Arbeitskammer eines jeden Zylinders ein Druckmedium zuzuführen und gleichzeitig die entgegengesetzte Arbeitskammer zu entleeren.

Es hat sich gezeigt _a dass ein wie vorstehend beschrieben gebauter hydraulischer Motor den Anforderungen bezüglich Betriebssicherheit und vernünftiger Herstellungskosten sehr gut entspricht. Dieser hydraulische Motor hat jedoch auoh nooh den zusätzlichen Vorteil, kompakter zu sein als ein einfaohwirkender Motor mit der

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ι gleichen Abgabeleistung. Dies trifft sowohl bezüglich der radialen als auch der axialen Abmessungen zu. Ein weiterer Vorteil eines , hydraulischen Motors, der in Übereinstimmung mit der Erfindung ¹ hergestellt ist, liegt darin, dass infolge der positiven Steuerung der Kolbenbewegungen, die erzielt werden, durch Anordnung der Nockenrollen in Umfangsnuten, die von den äusseren und inneren Nockennuten dargestellt werden, es möglich ist, die Druckfe-. dern wegzulassen, die in einfaohwirkenden Motoren in der Arbeitskammer eines jeden Kolbens montiert werden müssen, um sicherzustellen, dass die Nookenrollen ständig in Berührung mit der Nocken kurve gehalten werden» Ein weiterer Vorteil ist, dass die axiale Breite der Nockenkurven auf die Hälfte der Breite verringert werden kann, die in einem entsprechenden einfaohwirkenden Motor erforderlich ist. Diese Verringerung wird durch die Verringerung ^!des spezifischen Druckes möglich gemacht, der von den Nockenrollen auf die Nockenkurven ausgeübt wird und der durch die Erfindung erzielt wird.

Das Verteilerventil, das dazu dient, den Fluss des Druckmediums in und aus den Arbeitskammern des Motors zu steuern, kann vorzugsweise aus einem Ventilteil feestehen, der konzentrisch im Zylinderblock zur Drehung zusammen mit dem Motorgehäuse angeordnet ist. Im allgemeinen hat dieser Ventilteil die Form eines Rohrabsohnittes mit einer Anzahl von Öffnungen in der Rohrwandung, die so beschaffen sind, dass sie mit Zylinderblockkanäleh zusammenwirken, die mit den einzelnen Arbeitskammern in Verbindung stehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Verteilungsventil zwei gegenseitig getrennte Kammern, die radial von |der genannten Rohrwandung gebildet werden, wobei eine der genannten Kammern ständig in Verbindung mit dem Druckmediumeinlass des ■Motors steht, während die andere Kammer mit dem Druckmediumausilass in Verbindung steht.

i .

In Übereinstimmung mit der Erfindung können die Öffnungen in der jWand des rohrförmigen Ventilteiles in zwei Gruppen unterteilt werben, nämlich eine Gruppe, die mit den äusseren Arbeitskammern in Verbindung steht und einer Gruppe zur Verbindung mit den inneren

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Arbeitskammern, wobei jede Gruppe zwei Serien von öffnungen hat, die innerhalb einer jeden Serie in einem gleichen Abstand in der Umfangsrichtung eines Kreises angeordnet sind, wobei die eine Serie mit der Einlasskammer des Ventils und die andere mit der Auslasskammer in Verbindung steht, und wobei die Anzahl der öffnungen innerhalb einer jeden Serie gleich der Anzahl der Nocken auf einer jeden Nockenkurve ist. Die Kanäle oder Bohrungen in dem Zylinderblock können in geeigneter Art und Weise in einer axialen Reihe für jeden Kolben angeordnet sein, wobei die beiden Gruppen von Öffnungen in der Wand des rohrförmigen Ventilteiles gegenseitig um einen Winkel versetzt sind, der der Hälfte des Winkelabstandes zwischen zwei benachbarten öffnungen in einer Serie entspricht.

j Zusätzlich zu den Vorteilen eines Motors nach der Erfindung hat ler die wesentliche Eigenschaft, umkehrbar zu sein, so dass das j Umschalten von einer Drehrichtung in die andere in einfacher Weise erreicht werden kann, indem die Einlass- und Auslassdruckmediumverbindungen ausgetauscht werden. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, dass, während es bei den meisten praktischen Anwendungsgebieten vorzuziehen ist, dass das Motorgehäuse und die Nockenkurven den Rotor bilden und der Zylinderblock den stationären Teil des Motors darstellt, es genau so gut möglich ist, das Gehäuse stationär auszubilden, in welchem Falle der Zylinderblock als Rotor dient.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte perspektivische Ansicht, die als Beispiel einen hydraulischen Motor in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt, " _

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Motor nach Fig. 1 entlang einer radialen Ebene,

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j Pig. 3 und 4 sind Schnitte nach den Linien III-III und IV-IV in ^: Pig. 2,

I Pig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ventilvorrichtung darstellt, die einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Motors bildet und dazu dient, den Einlassund Auslassfluss des Druckmediums zu den Arbeitskammern zu steuern, und

Fig. 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung, die das Ventil nach Pig. 5 im einzelnen zeigt.

^!Der in den Zeichnungen gezeigte Motor ist ein radialer, hydrau-■ 1iseher Motor mit neun Zylindern und mit einem Motorgehäuse 1, das j als Rotor dient und einem Zylinderblock 2, der konzentrisch in dem j Gehäuse untergebracht ist und den stationären Teil des Motors bildet. Das Motorgehäuse 1 besteht aus einem zylindrisohen Mantel 3 und zwei Endwänden 4. Neben jeder Vorderwand 4 1st eine innere Nockenkurve 5, sowie auch eine äussere Nockenkurve 6 vorgesehen, die beide starr am Motorgehäuse 1 zur Drehung mit ihm befestigt sind. Die Nockenkurven 5 und 6 haben gewellte Nookenoberflachen und 8 und liegen einander gegenüber und bilden zwischen sich um den Umfang geschlossene Nuten, deren Peripherie acht Wellenlängen entspricht. In anderen Worten ausgedrückt, hat jede Nockenkurve 5 und 6 acht Nocken.

Der als der stationäre Teil des Motors dienende Zylinderblock 2 wird durch einen zylindrischen Körper von kreisförmigem Quersohnitt gebildet, der neun radiale Bohrungen aufweist, die neun Zylinder bilden,, von denen jeder einen Kolben 10 enthält. Die Kolben 10 haben naoh aussen ragende Kolbenstangen 11, die durch Zylinderdeokel 12 an den äusseren Enden der Zylinder 9 verlaufen. An ihrem äusseren Ende ist jede Kolbenstange 11 mit einem axial ausgerichteten Querteil 13 verbunden, der an jedem Ende eine Nookenrolle 14 in Form eines Kugellagers trägt. Die genannten Nockenrollθη 14 ün4 mit einem unbedeutenden Spiel In den Nuten montiert» die awiichon den Nookenkurven 7 und 8 gebildet werden.

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Konzentrisch im Zylinderblock 2 befindet sich ein Vertellungsventil 15 mit einem rohrförmigen Ventilteil 16, der durch Stifte an einer Endwand 4 des Motorgehäuses 1 befestigt ist. Der Ventilteil 16 hat eine Anzahl von öffnungen 34 zum Zusammenwirken mit Kanälen oder Durchlässen 18, 19, 20 und 21 im Zylinderblock, durch die das hydraulische Medium in die und aus den Arbeltskammern auf den einander gegenüberliegenden Seiten eines jeden Kolbens 10 fHessen kann. Die Kanäle 18 und 19 dienen als Einlassund Auslassleitungen für die inneren Arbeitskammern, während Kanäle 20, und 21 Einlass- bzw. Auslassverbindungen für die äusseren Arbeitskammern bilden. Im Inneren, des rohrförmigen Ventilteilea 16 befindet sich ein fester zylindrischer Körper 22 von kreisförmigem Querschnitt mit einem mittigen Plansch 23 und zwei Endflanschen 24. Der Körper 22 wird durch Press-Sitz in seiner rich- I tigen Stellung in dem Ventilteil 16 gehalten. Im Prinzip ist es j jedoch unbedeutend, ob der Körper 22 im Verhältnis zum Ventilteil 16 umlaufen kann oder nicht. Der Mittelflansch 23 unterteilt den Raum zwischen dem Ventilteil 16 und dem Körper 22 in zwei ringförmige Kammern 25 und 26, die in axialer Richtung durch Endflanschen 24 begrenzt sind. Die Kammer 25 bildet eine Einlasskammer und die Kammer 26 eine Auslasskammer* Druckmedium wird der Kammer 25 durch eine Anzahl von radialen öffnungen 27 im Ventilteil 16 zugeführt, wobei diese öffnungen durch eine um den Umfang verlaufende Nut 28 in der äusseren zylindrischen Oberfläche des Ventilteiles mit einem Zuleitungskanal 29, der in den Zylinderblock 2 gebohrt 1st, und einer Verlängerung 30, die axial nach rechts, wie in Pig. 1 gezöigt, herausragt und einen ver ringerten Querschnitt hat, in Verbindung stehen. Die genannte Verlängerung 30 soll in einem nicht gezeigten Motorrahmen montiert werden.

Entsprechend ist im Zylinderblock 2 und in der Verlängerung 30 eine Rückleitung 3I vorgesehen, die über eine äussere Mut 32 im Ventilteil 16 und öffnungen 33, die damit in Verbindung stehen, mit der Auslasskamraer 26 verbunden ist. Die öffnungen 34 Im Ventilteil 16, die so beschaffen sind, dass sie mit den Kanälen 18 bis 21 im Zylinderblock 2 zusammenarbeiten, sind in vier Serien

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angeordnet, von denen zwei mit der Einlasskaramer 25 und die übrigen zwei mit der Auslasskammer 26 in Verbindung stehen. Innerhalb jeder Serie sind die genannten öffnungen Jk in einem gleichen Abstand voneinander in WinkeIrichtung und liegen entlang einem gemeinsamen Kreis. Der Winkelabstand der Öffnungen Jk innerhalb einer jeden Serie entspricht dem Winkelabstand der Nocken auf jeder Nockenkurve 5 bzw. 6. Die öffnungen 3^ im Ventilteil 16 und die Kanäle 18 bis 21 im Zylinderblock 2 sind so angeordnet, ddß sie bewirken, dass die inneren und äusseren Arbeitskammern in einem jeden Zylinder 9 abwechselnd mit der Einlasskammer 25 und der Auslasskammer 26 des Ventils 15 in Verbindung stehen.

j Zwei Platten 35 niit radial ausgerichteten Einschnitten 36 sind j so angeordnet, dass sie die Bewegung der Haltejoche 13 führen, ; die die Nockenrollen 14 tragen. Die genannten Platten 35 dienen j dazu, die Kolbenstangen 11 und die Kolben 10 gegen jegliche nicht¹ radial ausgerichtete Kräfte zu schützen.

Infolge des Zusammenwirkens zwischen dem Verteilungsventil 15 und den Kanälen 18 bis 21 im Zylinderblock wird in jeder Totpunktstellung der Kolben ein Umsahalten zwischen dem Druckmediumzufluss und dem Abfluss von Druckmedium aus der entsprechenden Arbeitskammer erzielt. Da der Motor doppeltwirkend ist, geben die Kolben bei einem jeden Hub einen Beitrag zur Ausgangsleistung. Das Ausgangsdrehmoment wird von den Nockenrollen 14 erzeugt, die, wenn sie mit den Nockenkurven 5 und 6 zusammenwirken, die Kolbenbewegungen in eine Drehbewegung umwandeln. Damit der Motor in der gewünschten Art und Weise arbeitet, ist es notwendig, dass die Anzahl der Kolben von der Anzahl der Nocken abweicht. Ausserdem sollten diese Zahlen in einer solchen Art und Weise gewählt werden, dass eine richtige dynamische Auswuchtung des Motors erreicht wird. Infolge der Tatsache, dass die Anzahl der Kolben von der Anzahl der Nocken verschieden ist, kann nur ein Zylinder mit einem Berg- oder Talteil der Nockenkurven in einem gegebenen Zeit·· punkt ausgerichtet sein. Hierdurch wird eine gleichmässige Drehung in einer Richtung sichergestellt. Wenn einer der Kolben sich radial auswärts bewegt, wird das dazugehörige Paar der Nocken-

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rollen gegen die äussere Nockenkurve gepresst, während bei einer Einwärtßkolbenbewegung, die das Drehmoment erzeugende Kraftresultierende stattdessen durch Zusammenwirken zwischen den Nockenrollen und den beiden inneren Nockenkurven bewirkt wird. Um die Motordrehriohtung umzukehren, ist es lediglich notwendig, die Einlass- und Auslassverbindungen des Verteilerventiles umzukehren. Dies könnte in geeigneter Art und Weise mit Hilfe eines Vierwegeventiles geschehen, das zwischen der Druokmediumquelle und dem Verteilerventil angeordnet ist.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass die Erfindung einen Motor schafft, der den Motoren nach dem Stande der Technik von gleicher allgemeiner Art sowohl bezüglich des Gewichtes als auch der Abmessungen überlegen ist, und dass der Motor auch vom Betriebsstandpunkt aus gesehen vorteilhafter ist als ein einfach wirkender Motor.

Die Ausführungsform der Erfindung, wie oben beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt, wurde gewählt, um den allgemeinen erfinderischen Gedanken als Beispiel darzustellen, und es ist darauf hinzuweisen, dass die verschiedenen Teile und Bestandteile des Motors in jeder beliebigen geeigneten Art und Weise gebaut sein können. Dies trifft insbesondere bezüglich des Verteilerventiles und auch bezüglich der Anzahl der Zylinder und der Wahl, welcher Motorteil umlaufen oder stationär für irgend ein besonderes Anwendungsgebiet sein soll, zu. ·■■.--. ^; "

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Claims

Patentansprüche j

Hydraulischer, radialer Kolbenmotor rait einem vorzugsweise stationären Zylinderblock, der radial bewegliche Kolben enthält, die Über sich nach aussen erstreckende Kolbenstangen mit Nookenrollen verbunden sind, die so beschaffen sind, dass sie mit mindestens einer um den Umfang geschlossenen Noοkenkurve zusammenwirken, die radial die Nockenrollen umgibt, wobei diese Nockenkurve am Motorgehäuse befestigt ist und zusammen mit ihm im Verhältnis zum Zylinderblock umläuft, wobei die Anzahl der Nocken der Nookenkurve von der Anzahl der Kolben abweicht und die Kolben so angeordnet sind, dass, wenn ein Druckmedium den Arbeitskammern im Innern der Zylinder zugeleitet wird, mit Hilfe der Nockenrollen der Nookenkurve und damit dem Motorgehäuse eine relative Drehbewegung vermittelt wird, d a d u r ο h gekennzeiohn e t , dass die Nockenrollen so angeordnet sind, dass sie auch mit mindestens einer um den Umfang geschlossenen Nookenkurve zusammenarbeiten, die radial im Inneren der Nookenrollen liegt, wobei diese innere Nookenkurve am Motorgehäuse befestigt und so angeordnet ist, dass auf sie duroh die Nookenrollen eingewirkt wird, wenn das Druckmedium den Arbeitskammern ausserhalb der Kolben zugeleitet wird, wobei eine Ventileinrichtung angeordnet ist, um das Druckmedium abwechselnd der äusseren und der inneren Arbeitskammer eines jeden Kolbens zuzuführen und gleichzeitig die entgegengesetzte Arbeitskammer zu entleeren.
2. Hydraulischer Motor naoh Anapruoh 1 mit einem Verteilerventil mit einem Ventilteil, der konzentrisch in» Zylinderblock angeordnet und mit dem Motorgehäuse gekuppelt ist, um eich gemeinsam mit diesem im Verhältnis zum Zylinderblock zu drehen, wobei dieser Ventilteil eine zylindrische Wand mit Offnungen aufweist, um mit Kanälen in Verbindung au stehen, die in den Zylinderblock gebohrt sind und zu den verschiedenen Arbeltskammern führen, daduroh gekennzelohnet, dass das Ventil zwei voneinander getrennte Ventilkammern hat, deren radial äufliere Wände durch die lylindriaohe Wand de« Ventilteller gebildet werden, wobei ein« der genannten Kammern ständig mit dem Druokmedium^inlaas und die andere

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j mit dem entsprechenden Auslass des Motorea verbunden ist.

! J). Hydraulischer Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in derjylindrisehen Wand des Ventilteiles in zwei Gruppen unterteilt sind, wobei die öffnungen innerhalb der einen Gruppe mit den äusseren und die in der anderen Gruppe mit den Inneren Arbeltskammern in Verbindung stehen und jede Gruppe zwei Serien von öffnungen hat, die in einem gleiohmässigen Abstand in Winkelriohtung entlang zwei axial im Abstand voneinander! legende η Kreisen stehen, wobei die öffnungen innerhalb einer der genannten Serien mit der Einlaaskammer des Ventiles und die öffnungen innerhalb der anderen Serien mit der Auelasskammer des Ventiles In Verbindung stehen und die Anzahl der Öffnungen innerhalb jeder Serie gleich der Anzahl von Nocken auf jeder Nockenkurve ist.

4* Hydraulischer Motor nach Anspruch jj, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kanäle In dem Zylinderblock In einer axialen Reihe für jeden Kolben angeordnet sind, wobei die beiden Gruppen von öffnungen in der zylindrischen Wand des Ventilteiles in einem Winkelabstand um eine Strecke verschoben sind, die der Hälfte des Winkelabstandes zwischen zwei benachbarten öffnungen in einer Serie entspricht.

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L e e r s e ί t e

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