DE1921976A1

DE1921976A1 - Langsamlaufender hydraulischer Sternmotor mit variablem Hubraum

Info

Publication number: DE1921976A1
Application number: DE19691921976
Authority: DE
Inventors: Riccardo Cavallieri
Original assignee: GIOVANNETTI MACHINE SpA
Current assignee: GIOVANNETTI MACHINE SpA
Priority date: 1968-04-30
Filing date: 1969-04-30
Publication date: 1969-11-20
Also published as: US3610106A; JPS4812019B1; FR2007300A1; GB1272083A

Description

GIOVAUiTETTI MAGCHIKE S*p.Α., 1-00100 Rom Langsaejlaufender hydraulischer Sternmotor mit variablem Hubraum

Die Erfindung begeht sich auf einen langsamlaufenden hydraulischen Sternmotor iait veränderlichem Hubraura und betrifft im besonderen eine Vorrichtung zur Veränderung des effektiven Hubraums in einem solchen Motor durch Verringerung der Kolbenhübe in den Zylindern mittels Veränderung der Exzentrizität des Steuerexzenters für die Pleuelstangen dieser Kolben.

Bekanntlich wird der Einsatz hydrostatischer fahrzeugantriebe vor allem dadurch stark eingeschränkt, daß hohe Drehmomente mit hohen Geschwindigkeiten kaum in Einklang gebracht werden können, eine Tatsache, die darauf beruht, daß hohe Drehmomente den Einsatz hydraulischer Motoren mit großem Hubraum, hohe Geschwindigkeiten dagegen den Einsatz von Motoren mit kleinerem Hubraum erfordern.

Dem gegenwärtigen Stand der Technik zufolge, sind langsamlaufende hydraulische Motoren, d. gh. Motoren, die mit den Antriebsrädern direkt und ohne Einschaltung eines Übersetzungsgetriebes verbunden sind, Sternmotoren mit unveränderlichemHubraum. Hauptgegen— stand dieser Erfindung ist ein langsaailaufender hydraulischer Ein- oder Mehrsternmotor mit radial bzw. sternförmig angeordneten

Zylindern.

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Zylindern und Vorrichtungen zur Veränderung des Hubraums, so daß der Motor den während seines Betriebes entstehenden verschiedenartigen Erfordernissen angepaßt werden kann.

Im besonderen betrifft diese Erfindung Vorrichtungen zur Veränderung des effektiven Hubraums hydraulischer Sternmotore, darunter solche zur Veränderung des Gedmtexzentrizität eines mit den Kolben A eines Sternmotors verbundenen exzentrischen Elementes entsprechend den Erfordernissen der jeweiligen Betriebsphase.

Der Erfindung zufolge wird die Veränderung der Exzentrizität des Kolbensteuerexzenters durch Veränderung der Anordnung von zwei koaxial zueinander angeordneten exzentrischen Elementen bewirkt, um eine aus der Vektorensumme der einzelnen Vektoren bestehende Gesamtexzentrizität zu erreichen, die sich aus den Exzentrizitäten der genannten beiden Exzenter zusammensetzt·

Saraus folgt, daß die Gesamtexzentrizität dann ihr Maximum erreicht, wenn die beiden Vektoren, die die Exzentrizitäten der genannten beiden Exzenter darstellen, auf ein und derselben Achse liegen und gleichgerichtet sind, und ihr Minimum erreicht» wenn beide die Exzentrizität der genannten beiden Exzenter darstellenden Vektoren zwar auf ä ein und derselben Achse liegen., aber entgegengeriehtet sind.

Die entsprechende Breinaag der !beiden lcopxialen exzentrischen Elemente wird dieser -ErfinctaBg gemäß mit einem fÖrmigen Zylinder erreiclit» dar. äwcüh $inen Bingnut auf

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einem oder "beiden koaxialen Elementen fee gebildet wird. In dieser Nut bilden ein erstes und ein zweites, jeweils mit einem der beiden koaxialen Elemente einstückig verbundenes Anschlagstück den Kolben bzw. den Boden des Zylinders. Wird eine hydraulische Flüssigkeit wie z. B. öl unter Druck auf eine der beiden Seiten des mit den Ölzuführungs- und Abführungsbohrungen einstückig verbundenen Anschlagstückes gebracht, so tritt die entgegengesetzte Drehung der beiden koaxialen Elemente in der einen oder anderen Richtung ein und damit die Veränderung der entsprechenden Orientierung der die einzelnen Exzentrizitäten darstellenden Vektoren, so daß es zu der erwünschten Veränderung der Gesamtexzentrizität kommt. Arbeitet der hydraulische Motor normal, so werden die beiden koaxialen Exzenterelemente durch' eine Vorrichtung zusammengehalten, die ihre Verriegelung in jeder beliebigen Winkelstellung ermöglicht, so daß eine fast kontinuierlich Variierung der Gesamtexzentrizität eintritt.

Die erwähnte Verriegelungsvorrichtung besteht aus einem gleitbeweglichen Ringelement, daß ,in einer Aussparung in den ihm zugesandten Oberflächen des äußeren bzw. inneren Exzenters läuft und eine Zahnung innen und außen aufweist, die so angeordnet ist, daß die äußeres Zahnung eine Verbindung mit der entsprechenden (ahnung an der Innenseite des äußeren exzentrischen Elementes bzw. die innere Zahnung eine solche mit einer entsprechenden Zahnung an der Außenseite des inneren exzentrischen Elementes eingeht.

Durch axi&LE Verschiebung diese Riegelelementes wird eine der beiden Zahnungen, vorzugsweise die des äußeren

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äußeren koaxialen exzentrischen Elementes, frei und "beide exzentrische Elemente lösen sich voneinander. Dazu we&rden die beiden Zahnkupplungen im inneren" und im äußeren exzentrischen Element verschieden lang »bemessen, so daß das Riegelelement" nach Lösung von der rkürzeren Zahnkupplung mit der !feigeren Zahnkupplung noch eingekuppelt bleibt« - -

Zur Erleichterung des Eingreifens der Zähne in der Binkupg— lungsphase sind die Zähne an ihren unmittelbar zugekehrten Enden abgestumpft.

Der Hubveränderungsvorgang, d. h. die Yeränderung der G₆-samtexzentrizität des exzentrischen Eolbensteuerelementes besteht aus einem Vorgang zur Veränderung der Orientierung der gegenseitigen Anordnung der beiden koaxialen exzentrischen Elemente & und erfolgt mittels einer Steuervorrichtung, die den Ablauf der einzelnen Vorgänge in der gewünschten Reihenfolge gewährleistet und den Beginn der anschließenden vor Beendigung der vorangegangenen Phase unmöglich macht. Die Phasen dieses Vorganges lassen sich folgendermaßen zusammenfassens

1. Entriegelung der beiden koaxialen exzentrischen Elemente durch axiale Verschiebung des ringförmigen Elementes bis zur gegenseitigen Lösung der beiden koaxialen exzentrischen Elemente.

2. Entsprechende Drehung der beiden koaxialen exzentrischen .Elemente. Wiederverriegelung

3. Wiederverriegelung nach Rückkehr des ringförmigen Elementes in seine Kupplungsposition mit beiden koaxialen exzentrischen Elementen

Die hier "beschriebene Vorrichtung bezieht sich auf eine Ausführung, die sich für zwei bestimmte Gesamtexzentrizitätswerte besonders eignet, die sich aus der Summe bzw. der Differenz der Vektoren der Exzentrizitäten der beiden koaxialen exzentrischen Elemente (maximaler bzw. minimaler Hub) zusammensetzen. Die beiden Exzentrizitätswerte können beliebig angenommen werden; sie müssen jedoch zwischen den oben spezifizierten Maximal- bzw. Minimalwerten liegen und eine entgegengesetzte Drehung mit unterschiedlichem Winkelwert ausführen.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben: -

Pig. 1 ieigt eine prinzipielle Querschnittsbezeichnung

eines hydraulischen Sternmotors; Pig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die E^bene 2-2 der

Pig. 1;
Pig. 3a, 3b und 3c zeigen Stellungen, die von den EoI-bensteuerungeeleumnten des Sternmotors bei maximaler, minimaler und mittlerer Hubbedingung ^Exzentrizität)

eingenommen werden können;
Pig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Exzentereinheit

zur Korbensteuerung;
Pig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Eibene 5-5 der Pig.

Mg. 6 stellt einen Schnitt durch die E^bene 6-6 der Mg. 4 dar;

fig. 7 stellt einen Schnitt durch die ϊ£κ Ebene 7-7 der Mg. 4 dar;

Pig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch das ringförmige Kupplungselement der Kolbensteuerungsexzenter;

Pig. 9a und 9b zeigen das Detail A der Pig. 4 in vergrößertem Maßstab;

Pig. 10 zeigt das Detail B der Pig. 5 in vergrößertem Maßstab;

Pig. 11 zeigt das Detail C der Pig. 6 in vergrößertem Maßstab;

Pig. 12 zeigt die Konstruktion eines Hilfselementes für die hydraulische Steuerung der Exzentrizitätsveränderung (Detail D der Pig. 4).

Mit Bezug auf Pig. 1 und 2 hat der hydraulische Sternmotor, in dem die Steuervorrichtung zur Veränderung des Hubraums dieser Erfindung gemäß angewendet werden kann, einen Rahmen mit den Zylindern 2, in deaen sich die Kolben 3 bewegen, die durch die Pleuelstangen 4 mit einer Exzentereinheit 5 verbunden sind, die auf der Kurbelwelle 6 aufsitzt.

Die Exzentereinheit 5 besteht aus einem ersten, mit der Kurbelwelle 6 einstückig verbundenen Exzenter 7 und einem Exzenter 8, der auf dem ersten Exzenter koaxial und, wie anschließend beschrieben, halbstarr aufsitzt.

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ORIGINAL INSPECTED

Mit Bezug auf die Fig. 3a, 3b und 3o erfolgt nun die Beschreibung der allgemeinen Anordnung der Vorrichtungen zur Veränderung der Gesamtexzentrizität der Exzentereinheit 5. In diesen Abbildungen ist a die ITmdrehungsachse oder der Hittelpunkt der Kurbelwelle 6, b ist der Hittelpunkt des ersten Exzenters 7» der mit der Kurbelwelle 6 einstückig ver-' bunden ist, während c den Hittelpunkt des zweiten Exzenters 8, der auf dem ersten Exzenter drehbar ist, bezeichnet.

Wie aus den Fig. % 3b und 3c ersichtlich ist, bewirkt die Veränderung der Winkelstellung des Exzenters 8 gegenüber dem Exzenter 7 eine Veränderung der Gesamtexzentrizität e der Exzentereinheit 5, deren Größe die Länge des Summenvektors e ist, der aus den Vektoren gebildet wird, die den einzelnen Exzentrizitäten e-| und e₂ der Exzenter und 8« entsprechen. Das ist aus den drei in diesen Figuren wiedergegebenen Fällen deutlich zu ersehen, die die Bedingungen für maximale und mittlere Exzentrizität angeben.

Mit Bezug auf Fig. 4 und 5 wird hier eine bevorzugte Ausführung dieser Erfindung zur Steuerung der Gesamtexzentrizität des Kolbensteuerungselementes 5 des hydraulischen Sternmotors beschrieben.

Am Rande des Exzenters 7, der mit der Kurbelwelle 6 einstückig verbunden ist, befindet sich ein Ringkanal 9, der auf der einen Seite durch ein auf das Exzenterelement 7 aufgeschraubtes Einsatzstück 10 und nach außen durch den

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inneren zylindrischen Rand des beweglichen Exzenterelementes 8 begrenzt wird. Auf den beiden zylindrischen Flächen des Ringkanals 9 sind zwei Zahnkränze 11 und 12 so angeordnet, daß sie in einen Ring 13 eingreifen können, der mit dem in dem genannten Ringkanal 9 gleitend angeordneten Ringkolben 14 einstückig verbunden ist.

Abschnitt 9' des Ringkanals 9 ist mit einer Bohrung 15 verbunden, die in dem Exzenterelement 8 liegt, und ist an Punkt mit einer Abzweigung 17 einer Bohrung, die im Innern des inneren Exzenter element es 7 und der Kurbelwelle 6 verläuft, angeschlossen. Die Bohrung 18 führt über eine weitere Abzweigung 19 zu einer Kammer 20 und bildet somit einen ringförmigen Zylinder zur Steuerung und Durchführung der wechselseitigen Umdrehung der Exzenterelemente 7 und 8. Der dem ringförmigen Kolben zugewandte Abschnitt 9 des Ringkanals ist mit einer Bohrung 21 und über sie mit einem Ventil 22 verbunden, das die anschließend beschriebene Begrenzung des Flüssigkeitsstromes in einer Richtung vornimmt· Die Bohrung 21 ist an Punkt 23 mit einer Abzweigung 24 einer Bohrung 25 verbunden. Sine weitere Abzweigung 2H der Bohrung 25 führt zu eines anderen, dem vorhergehenden gegenüberliegenden Teil der Kammer 20, die den erwähnten ringförmigen Zylinder bildet. Kammer 20 ist zweifach unterteilt durch die Anschlagstücke 27 und 28, die mit dem äußeren Exzenterelement 8 bew. dem inneren Exzentereleeent 7 einstückig verbunden sind.

Hit Bezug auf Fig. 12 weist das Ventil 22 zur Beschränkung des Flusses der hydraulischen Flüssigkeit in einer Richtung

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einen konisch-zylindrischen Sitz mit einem konischen Körper auf, der einen kalibrierten üängsgang 31 hat, der den keitsstroai in Richtung des Pfeiles F führt, wobei Element 30 nach linke ge* bewegt wird, und die Kanäle 32 für den ungehinderten FIuS der Flüssigkeit in der dem Efell J? entgegen- , gesetzten Richtung hat, wenn Element 30 am Boden des Sitzes anliegt.

Zum Terständnis der Arbeitsweise der Exzentrizltätssteuervorriehtung ist es angebracht-, von einer reziproken Stellung der beiden Sxzentereleiaente ? und 8 auszugehen, z.B. der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, die der maximalen Exzentrizität und damit dem maximalen Hob des hydraulischen Motors entspricht (vgl. Pig. 3a}·

Ingenoonen, der Übergang zu der lainimalen Exzentrizität und davit zu» «iniisalen Hub soll gesteuert werden, Biese Situation tritt ein, wenn die Elemente 7 und Θ ihre Position um 18© Grad gegenüber ihrer Ausgangsstellung verändert hahen (vgl, I¹Ig.

Dieser Torgang wird so ausgeführt, dal hydraulische Hüssiglceit unter Brück iifcer die B^rung 18 eingeführt und fiber die Bohrung 25 ausgeführt wird.

Die der Bohrung 18 angeführte hydraulische Flüssigkeit kann zu keiner Terschielbu&g der Imschlagstücke 27 und 28 führen, da eine solche Verschiebung äurGh die YerMndung irerhimiert wird, die durch den Yerriegelimgsrlng 13 zwischen ion SxzentöTeleaenten 1 und 8 herbeigeführt wurde* Me der Bohrung 18 zuge-

führte hydraulischen !Flüssigkeit gelangt über die Abzweigung 17 in den Eaum 9* rechts von Hing 13, und da die Kammer 9 über die Abzweigung 21 und die Bohrung 25 entleert wfrdy bewegt der Ringkolben Η das ringförmige Element 13 nach Lösung der Zähne von 11 und 12 von den exzentrischen Elementen 7 und 8 " nach, links und führt somit die Aufhebung der Verriegelung herbei. Funmehr beginnt automatisch die zweite Phase, d.h. die !hase der gegenseitigen Verschiebung der Exzenter elemente 7 und 8, Dieser Torgang wird dann abgeschlossen, wenn die Anschlagstücke 27 und 28 einander in der der in Pig. 5 dargestellten w entgegengesetzten Stellung berühren. In dieser Endstellung werden die Verbindungen zwischen den Bohrungen 15 und 21 bzw. 17 und 24» die mit Beginn der gegenseitigen Umdrehung der beiden Exzenter elemente 7 und 8 unterbrochen worden war, wiederhergestellt, d.h. Bohrung 17 wird mit Bohrung 21, Bohrung 24 mit Bohrung 15 verbunden,

^ Bohrung

Drauf hin drückt die hydraulische Flüssigkeit in i»ei*a»g 17 ~ über Bohrung 21 den Ringkolejbn 14 wieder nach rechts und die Verbindung zwischen den Exzenter element en 7 und 8 wird wiederhergestellt.

Baait wird deutlich, daS bei rückläufiger Bewegung der hydraulischen flüssigkeit in den beiden Bohrungen 18 und 25, d.h., wenn die hydraulische Flüssigkeit unter Druck über die Bohnsag 25 eingeführt und über Bohrung 18 ausgeführt wird, der Arbeitszyklus in der entgegengesetzten Sichtung abläuft.

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Geht man yon der Stellung bei minimaler Exzentrizität aus und führt der Bohrung 18 Flüssigkeit unter Druck zu, so gelangt diese Flüssigkeit automatisch durch die Abzweigung 24 in die rechte Kammer 9¹ in dem Exzenterelement 7. Gleichzeitig wird die linke Kammer 9 (die jetzt mit Leitung 18 verbunden ist) zum Ausfluß angeschlossen und der Ringkolben 14 so weit nach links bewegt, bis er das ringförmige Element 13 von der Zahnung des Exzenterelementes 8 löst.

An dieser Stelle beginnt automatisch die dritte Phase, d.h. die Phase der gegenseitigen Verschiebung der beiden koaxialen exzentrischen Elemente 7 und 8 in Richtung auf die Erhöhung der Gesamtexzentrizität.

Diese Phase, bewirkt durch die unter Druck befindliche hydraulische Flüssigkeit in Bohrung 25, wird unterbrochen, sobald die beiden Anschlagstücke 27 und 28 entsprechend der in Fig. 5 dargestellten maximalen Exzentrizität erneut miteinander in Berührung kommen.

In dieser Endstellung werden die mit Beginn der gegenseitigen Ümärehung der koaxialen exzentrischen Elemente 7 und unterbrochenen Verbindungen zwischen den Bohrungen 15, 21 bzw. 24 und 17 wiederhergestellt, jedoch in umgekehrter Stellung, d.h. Bohrung 17 wird mit Bohrung 15 verbunden, Bohrung 24 mit Bohrung 21. D_anit drückt die in Bohrung 24 befindliche Flüssigkeit über die Bohrung 21 den Ringkolben

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wieder nach rechts und die Verbindung zwischen den beiden exzentrischen El em ent ei} 7 und 8 wird wieder hergestellt.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche "*.

M .J langsamlauf eMder hydraulischer Motor mit veränderlichem Hubraum, dadurch geken. nze ichne t , daß der Hub der Kolben (3) veränderbar ist.
2. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch zwei übereinander angeordnete Exzenter (7, 8), von denen der innere (7) mit der Kurbelwelle (6) verbunden ist.
3." Motor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ eic h η e t , daß die Veränderung der gesamten Exzentrizität durch gegenseitiges Verdrehen und Feststellen der beiden exzentrischen Elemente (7, 8) erzielt wird, von denen das eine mit der Kurbelwelle (6) einstückig verbunden ist, wobei die Exzenter miteinander derart verbunden sind, daß eine Veränderung des Winkels ihrer Anordnung und damit eine Veränderung der Exzentrizität der Einheit möglich ist. '
4. Hydraulischer Motor nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η - ζ e ic h η e t , daß die gegenseitige Drehung der beiden . exzentrischen Elemente (7, 8) hydraulisch Über eine oder mehrere Kammern f20} erfolgt, die von einem ersten (2?)und einem

Anschlag-

zweiten -Sege»stück (28) begrenzt werden, von denen das erste

(27) mit dem inneren exzentrischen Element (7) und das zweite

(28) mit dem äußeren exzentrischen Element (8) einstückig vearbunden ist,
5. Hydraulischer Motor nach Anspruch 2, dadurch g e k eη η -

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zeichnet, daß der Wechsel der Exzentrizität und damit ' des Hubs auf eine festgesetzte Zahl vorherbestimmter Positionen beschränkt wird.
6. Hydraulischer Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub von einem maximalen auf einen minimalen Wert veränderbar ist.
7. Vorrichtung zur Verriegelung der beiden koaxialen Elemente an hydraulischen Motoren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Verbindung durch ein gleitbewegliches ringförmiges Element (13) erfolgt, das zwei Zahnkränze, d.h. einen inneren und einen, äußeren,aufweist, wobei die inneren Zähne in das äußere koaxiale Element (8) und die äußeren in das innere koaxiale Element (9) eingreifen.
8. Verriegelung nach Anspruch 7»' g e kenn ζ e i c h η e t durch einen mit dem Element einstückig verbundenen, als Eing-' kolben wirkenden Hing (14)·
9* Hydraulischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch ölzuleitungen (.15* 21) für die beiden gegenüber liegenden Kammern (9, 20) des Bingkolbens ( 14)» die so angeordnet sind» daß ihre Einlaßöffnungen mit einer der beiden £e£%i*agea Bohrungen im Körper des inneren exzentrischen Elementes verbunden sind und de» an den Kreislauf zur Steuerung der Veränderung der Anordnung der genannten

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ORIGINAL IMSPECTED'

koaxialen Elemente angeschlossen ist.
10. Hydraulischer Motor nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η zeichnet ,daß der Einlaß der Bohrung zur Steuerung des Verriegelungsvorganges so kalibriert ist, daß dieser Vorgang entsprechend langsam erfolgt, um einen sicheren Abstand zu der vorhergehenden Phase zu schaffen.
11. Hydraulischer Motor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (22, 29 - 32).

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