DE2038965C3 - Hydraulischer Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Motor, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Aus der britischen Patentschrift 10 75 472 ist ein hydraulischer Motor bekannt, der die im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale hat. Dieser Motor hat Drehschieber, mit denen die hydraulische Flüssigkeit, die von der Pumpe dem Motor zuzuführen ist, gesteuert wird. Derartige Drehschieber haben den Nachteil, daß sie auf erhöhte Dichtigkeit angewiesen sind, um bei den auftretenden Drucken die Leckverluste kleinhalten zu können. Derartige Drehschieber können im Betrieb durch Fremdkörper beschädigt werden, die in der hydraulischen Flüssigkeit enthalten sein können. Dadurch wird eine frühzeitige Abnutzung der Drehschieber bewirkt, was dann *° wiederum zu einer Erhöhung der Undichtigkeit führt.

Aus dem übrigen, umfangreichen Stand der Technik, so z.B. aus der französischen Patentschrift 11 29 145, aus der deutschen Patentschrift 9 51 414 und aus der US-Patentschrift 28 89 783, sind zwar bereits hydraulisehe Motore in Radialkolbenbauart bekannt, die Kolbenschieber anstelle von Drehschieber haben. Diese bekannten Konstruktionen zeichnen sich aber durch eine solche Kompliziertheit aus, daß bei ihnen Fertigungsprobleme auftreten oder es handelt sich um nur einreihige Radialkolbenmotore.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydraulischen Motor nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, der eine Kolbenschiebersteuerung hat, die sich in der Produktion einfach, d. h. ohne komplizierten technischen Aufwand herstellen läßt.

Für einen wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen hydraulischen Motor wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den beiden Unteransprüchen hervor.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip ist, je eine Kolben-Zyiinder-Einheit einer ersten Gruppe von Kolben-Zylinder-Einheiteii einer bestimmten Kolben-Zylinder-Einheit einer zweiten Gruppe von Kolben-Zylinder-Einheiten zuzuordnen, um jeweils vom Kolben der einen Einheit die andere Einheit und umgekehrt steuern zu lassen. Hierzu sind die Zylinder der beiden jeweiligen einander zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten über jeweils zwei Steuerkanäle derart miteinander verbunden, daß jeweils ein Steuerkanal den Steuerschieberbereich des einen Zylinders mit dem Arbeitsraum des anderen Zylinders verbindet. Dabei sind die Steuerkanäle in dem Motor so ausgerichtet, daß sie in einer Ebene liegen, die einen um die Achse des Motors gedachten Kreis tangiert. Entsprechend der Verbindung des Steuerschieberbereiches des einen Zylinders mit dem Arbeitsraum des anderen Zylinders, und zwar durch den bereits erwähnten Steuerkanal, erstrecken sich die Kolben-Zylinder-Einheiten parallel zueinander in jeweils entgegengesetzte Richtung.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß die für die Kolben-Zylinder-Einheiten notwendigen Steuerkanäle aufgrund ihrer wie oben angegebenen Ausrichtung in sehr einfacher Weise mit einfachen mechanischen Mitteln hergestellt werden können. Die Lage der Steuerkanäle trägt dazu bei, daß der nach den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgelegte hydraulische Motor geringe hydraulische Verluste hat.

Zur Sicherung der Funktion der voranstehend angegebenen Kolbenschiebersteuerung empfiehlt es sich, in jeder Kolben-Zylinder-Einheit eine solche Feder vorzusehen, die den Kolben in seine eine Endlage drückt. Durch eine solche Feder wird in einfacher Weise eine definierte Zuordnung der Kolben bewirkt, die sich in den jeweils einander zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten befinden.

Die Steuerkanäle münden in ringförmige Erweiterungen, und zwar am jeweils einen Ende in einen mittleren Ringkanal.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der anhand der Figuren erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.

F i g. 1 zeigt teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt ein Fahrzeugrad, das mit einem hydraulischen Motor ausgerüstet ist;

Fig.2 zeigt eine Seitenansicht des Motors nach Fig. 1, wobei diese Ansicht teilweise aufgebrochen dargestellt ist;

Fig.3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2 und 5;

F i g. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linien 4-4 nach den Fig. 2und5;

Fig.5 zeigt einen Sci.nitt längs der Linie 5-5 nach

Fig. 3;

F i g. 6 zeigt in Aufsicht einen Rollenträger mit seinen Rollen;

F i g. 7 zeigt in auseinandergezogener, perspektivischer Darstellung einen Rollenträger mit seinen Rollen, zusammen mit einem Anteil des zugehörigen Nockenringes.

In Fig. 1 erkennt man einen insgesamt mit tO bezeichneten hydraulischen Motor, der zur Verwendung als Radantriebsmotor bestimmt ist. Der Motor ist '° auf einer Seite mit einem Fahrzeugrahmen 11 mit Schrauben 12 und Muttern verbunden. Auf seiner anderen Seite trägt der Motor ein auf bekannte Weise ausgebildetes Rad mit einer Felge 13, auf die ein Reifen 14 aufgezogen ist. Das Rad kann mit dem Motor 10 '5 durch Stiftschrauben 15 und Muttern verbunden sein. Der Motor kann natürlich nicht nur als Radantriebsmotor verwendet werden, sondern auch dazu dienen, eine Welle anzutreiben.

Der Motor 10 steht mit drei hydraulischen Leitungen 16, 17 und 18 in Verbindung. Die Leitungen 16 und 17 sind an eine das hydraulische Medium fördernde Pumpe

19 angeschlossen, die in beiden Drehrichtungen betreibbar ist, so daß sie das Druckmittel durch die Leitung 16 fördern kann, damit der Motor 10 in einer ersten Drehrichtung arbeitet. Die Pumpe kann umgesteuert werden, um das Druckmittel durch die I oitung 17 zu fördern, damit sich die Drehrichtung des Motors umkehrt Wenn eine der Leitungen 16 und 17 dazu dient, dem Motor 10 das Druckmittel zuzuführen, wirkt die betreffende andere Leitung als Rückleitung, die das hydraulische Medium wieder der Pumpe 19 zuführt. Die dritte Leitung 18 ist eine Entleerungsleitung, die dazu dient, die längs der Kolben entweichende Flüssigkeit zu einem Sumpf oder Behälter zurückzuleiten, aus dem sie durch die Pumpe 19 erneut angesaugt werden kann.

Der Motor 10 trägt das Rad gegenüber dem Fahrzeugrahmen. 11. Gemäß Fig.5 nehmen die Lager

20 und 21 des Motors das Gewicht des Fahrzeuges auf. Somit bildet der Motor 10 einen Bestandteil des Rades, und es wäre sogar möglich, den Reifen 14 direkt auf dem Motor anzuordnen. Um jedoch einen leichteren Radwechsel zu ermöglichen, wird es vorgezogen, ein wie übliches Rad mit einer Felge 13 vorzusehen.

Die F i g. 2 bis 5 zeigen den Motor 10 allein, d. h. ohne das Rad. Die teilweise aufgebrochen gezeichnete F i g. 2 zeigt zwei der acht vorhandenen Kolben, und zwar je einen Kolben von zwei Sätzen von Kolben, um erkennen zu lassen, daß die Kolben des einen Satzes durch die Kolben des anderen Satzes gesteuert werden und umgekehrt. Fig. 3 zeigt einen der Sätze von vier Kolben und die zugehörigen Rollenträger, die dazu dienen, die erzeugte Kraft auf einen Nockenring zu übertragen, während Fig.4 den zweiten Satz von vier Kolben zeigt. In F i g. 5 sind zwei Kolben jedes Satzes dargestellt, die in den durch die Linien 3-3 und 4-4 bestimmten Ebenen angeordnet sind, wobei einem jeden Satz Kolben ein Nockenring zugeordnet ist, von denen der eine in F i g. 3 und der andere in F i g. 4 dargestellt ist.

Gemäß den Fig. 1, 2 und 5 hat der Motor 10 ein Gehäuse, das sich aus stirnseitig angeordneten Bauteilen 22, 22a und 23 sowie einem zentral angeordneten ringförmigen Bauteil 24 zusammensetzt und ein drehbares äußeres Gehäuse bildet, das mit Hilfe der Lager 20 und 21 auf einem ortsfesten Zylinderblock 25 und einer ortsfesten äußeren Nabe 26 drehbar gelagert ist. Eine Nabenkappe 27 schützt das äußere Lager 21, und eine innere Nabe 28 ist in das Etirnseitige Gehäuseteil 22a und den Zylinderblock 25 eingebaut. Die beiden Naben 26 und den Zylinderblock 25 eingebaut Die beiden Naben 26 und 28 sind an dem Zylinderblock 25 befestigt Somit bilden die innere Nabe 28, de.· Zylinderblock 25 und die äußere Nabe 26 eine ortsfeste Baugruppe, deren Teile durch Kopfschrauben 29 und 29a zusammengehalten sind und die mit dem Fahrzeugrahmen 11 durch Stiltschrauben 12 fest verbunden ist. Zwischen dem Zylinderblock 25 und den Naben 26 und 28 sind gemäß Fig. 5 nicht drehbare Dichtungsringe, sogenannte O-Ringe, angeordnet, so daß die drei genannten Teile bei zusammengebautem Motor eine zusammengesetzte ortsfeste Baugruppe 30 bilden. Entsprechend bilden die drehbaren Gehäuseteile 22,22a, 23 und 24 sowie die Nabenkappe 27 eine einzige drehbare Baugruppe 31, deren Teile durch Schrauben 32, 32a und 33 zusammengehalten sind. Es können Paßstifte 33a und 336 vorgesehen sein, um das Drehmoment zwischen einem in dem Gehäuseteil 24 angeordneten Nockenring 76 und den stirnseitigen Gehäuseteilen oder Abdeckungen 22 und 23 zu übertragen. Die Lager 20 und 21 sind zwischen der ortsfesten Baugruppe 30 und der drehbaren Baugruppe 31 angeordnet. Genauer gesagt liegt das Lager 20 zwischen dem Zylinderblock 25 und dem stirnseitigen Gehäuseteil 22a, und es ist durch eine Wellendichtung 34 geschützt, die zwischen dem Gehäuseteil 22a und der ir.neren Nabe 28 angeordnet ist. Das Lager 21 liegt zwischen der äußeren Nabe 26 und dem stirnseitigen Gehäuseteil 23 und ist durch die Nabenkappe 27 geschützt.

Gemäß F i g. 5 tritt die durch die Pumpe 19 geförderte hydraulische Flüssigkeit, z. B. öl, aus der Leitung 17 in den Motor 10 über einen Kanal 35 der inneren Nabe 28 ein und strömt zu einem Raum 36, der zwischen der inneren Nabe 28 und dem Zylinderblock 25 liegt. Von dort aus strömt die Flüssigkeit durch eine Buchse 37 in einen Kanal 38 in den Zylinderblock 25 ein, um dann zu einem Raum 39 zwischen der äußeren Nabe 26 und dem Zylinderblock 25 zu gelangen. Ein in dem Zylinderblock 25 ausgebildeter Rücklaufkanal 40 führt von einem Raum 41 zwischen der Nabe 26 und dem Zylinderblock 25 über eine Buchse 42 zu einem Raum 43 zwischen der inneren Nabe 28 und dem Zylinderblock 25, an den sich ein in der Nabe 28 ausgebildeter Kanal 44 anschließt, der mit der zu der Pumpe 19 führenden Rückleitung 16 verbunden ist. Wie erwähnt, kann die beschriebene Strömungsrichtung umgekehrt werden, wenn das Rad in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden soll.

Gemäß F i g. 5 sind somit vier mit öl gefüllte Räume vorhanden, wobei die Räume 36 und 43 auf der rechten Seite des Motors 10 und die beiden Räume 39 und 41 auf der linken Seite des Motors liegen. Wenn über die Leitung 17 und den Kanal 35 eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, steht der Raum 36 ebenso wie der Raum 39 unter einem hohen Druck, während in diesem Fall die Kanäle 40 und 44 Bestandteile der Rückleitung 16 bilden, so daß in den Räumen 41 und 43 ein niedriger Druck herrscht.

Gemäß den Fig. 3 und 5 ist der Raum 39 durch Kanäle 45, 45a, 456 und 45c mit zugehörigen Ringkanälen 51,51a, 51 b und 51c verbunden, welche die Kolben 50, 50a, 506 und 50c umschließen. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist der Ringkanal 51 als eine Erweiterung des Zylinders 52 ausgebildet, in dem sich der Kolben 50 hin- und herbewegen kann. Gegenüber dem Ringkanal 51 in Richtung auf das andere Ende des Zylinders 52

versetzt, ist ein weiterer Ringkanal 53 vorgesehen, der mit einem gebohrten Kanal 54 verbunden ist, welcher zu dem Raum 41 führt. Zwischen den Ringkanälen 51 und 53 ist ein weiterer Ringkanal 55 in Form einer Erweiterung des Zylinders 52 vorgesehen, der mit einem nur in Fig. 2 erkennbaren gebohrten Steuerkanal 56 verbunden ist. Am inneren Ende jedes Zylinders 52 ist ein Ringkanal 57 vorgesehen, der mit einem gebohrten Steuerkanal 58 verbunden ist, welcher ebenfalls nur in Fig. 2 erscheint. Gemäß Fig. 2 ist eine Feder 59 vorgesehen, die den Kolben 50 in Richtung auf das äußere Ende der Zylinder 52 drückt. Weitere Bauteile, die den soeben beschriebenen Bauteilen 52 bis 59 entsprechen, sind den drei weiteren ähnlichen Baugruppen zugeordnet und jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des Buchstaben a bzw. b bzw. c bezeichnet.

Gemäß den F i g. 2, 4 und 5 sind dem Kolben 60 auf ähnliche Weise ein Zylinder 62 und Ringkanäle 61, 63, 65 und 67 zugeordnet, die den beschriebenen Ringkanälen 51, 53, 55 und 57 entsprechen. Ein Kanal 46 verbindet den Ringkanal 61 mit dem Raum 43, und ein Kanal 64 verbindet den Ringkanal 63 mit dem Raum 36. Gemäß F i g. 2 verbindet der Steuerkanal 56 den Ringkanal 55 mit dem Ringkanal 67, während der Steuerkanal 58 den Ringkanal 57 mit dem Ringkanal 65 verbindet. Eine Feder 66 drückt den Kolben 60 in Richtung auf das äußere Ende des Zylinders 62. Bei den drei übrigen ähnlichen Baugruppen sind entsprechende Bauteile wiederum mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung der Buchstaben a bzw. bbzw. cbezeichnet.

Gemäß den F i g. 2, 3, 6 und 7 wird jeder Kolben 50 durch die zugehörige Feder 59 gegen eine Rolle 70 gedrückt, die drehbar auf einer Achse 71 gelagert ist, welche in einen schwenkbaren Rollenträger 72 eingebaut ist. Der Rollenträger 72 ist mit Hilfe eines Nadellagers 73 auf einer Achse 79 gelagert, die in einem Ansatz 74 des Zylinderblockes 25 eingebaut ist, und auf dem Rollenträger ist eine Nockenrolle 75 drehbar gelagert, die mit einer auf der Innenseite des minieren Gehäuseteiles 24 ausgebildeten Nockenfläche 76 zusammenarbeitet.

In entsprechender Weise drücken gemäß den Fig. 2 und 4 die Federn 66 jeden der Kolben 60 gegen je eine Rolle 80, die mittels einer Achse 81 auf einem schwenkbaren Rollenträger 82 gelagert sind.

Dieser Rollenträger ist mit Hilfe eines Nadellagers 89 auf einer Achse 47 gelagert, die in einen Ansatz 84 des Zylinderblockes eingebaut ist; der Rollenträger trägt eine Rolle 85, die mit einer ebenfalls auf der Innenseite des mittleren Gehäuseteiles 24 ausgebildeten Nockenfläche 86 zusammenwirkt.

Wenn gemäß den F i g. 2 und 3 dem Kolben 50 über den Steuerkanal 58 Drucköl zugeführt wird, wird der Kolben nach außen gedrückt, so daß er eine Kraft auf die Rolle 70 ausübt Wenn das Drucköl gemäß den Fig.2 und 4 über den Steuerkanal 56 dem Kolben 60 zugeführt wird, wird dieser Kolben 60 ebenfalls nach außen gedrückt, so daß er eine Betätigungskraft auf die Rolle 80 ausübt Die Rollen 70 und 80 ermöglichen es den Rollenträgern 72 und 82, hin- und hergehende Schwenkbewegungen auszuführen. Da die Rollenträger 72 und 82 mit Hilfe der Nadellager 73 und 89 drehbar gelagert sind, können sie Schwenkbewegungen ausführen und über die Nockenrollen 75 und 85 Kräfte auf die Nockenflächen 76 und 86 übertragen. Die Phasenlage der verschiedenen Kolben 50 und 60 ist so gewählt, daß in jedem Zeitpunkt mindestens zwei Kolben zur Wirkung kommen, so daß der Motor eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hat jede der Nockenflächen 76 und 86 sechs gleichartige Abschnitte, so daß ein sich über insgesamt 60° erstreckender Abschnitt jeder Nockenfläche 76 bzw. 86 einer vollständigen Arbeitsperiode eines jeden der Kolben 50 bzw. 60 entspricht. Gemäß den F i g. 3 und 4 besteht zwischen den Nockenflächen 76 und 86 ein Phasenunterschied von 15°, der 90°-Phase einer Arbeitsperiode eines jeweiligen Kolbens enlspricht. Die Kolben 50, 50a, 50Z> und 50c stehen in F i g. 3 jeweils in der Mitte ihres Hubes. Bei dieser Stellung ist weder der Ringkanal 51 noch der Ringkanal 53 mit dem Ringkanal 55 verbunden. Zur gleichen Zeit nimmt in Fig.4 der Kolben 60c seine maximale Hubstellung ein, so daß der Ringkanal 63c mit dem Ringkanal 65c in Verbindung ist. Damit ist der Raum 57c über den Steuerkanal 58c mit dem Kanal 64cund dem Raum 36 in Verbindung, in dem bei dem in den F i g. 3 und 4 angegebenen Umdrehungssinn Hochdruck herrscht. Aus dieser Stellung bewegt sich der Kolben 50c unter Kraftausübung in F i g. 3 nach links und hat gerade den mit dem unter Hochdruck stehenden Kanal 45c in Verbindung stehenden Ringkanal 55c verschlossen und ist dabei, den Ringkanai 55c mit dem Ringkanal 53c und mit dem Kanal 54c zu verbinden, der in Verbindung mit dem Raum 41 ist, in dem Niederdruck herrscht. So wie der Kolben 60cdurch die Wirkung der Nockenfläche 86 nun in seinen Zylinder 62c zurückgetrieben wird, wird das hydraulische Medium aus dem Raum 67c über den Steuerkanal 56c und den Ringkanal 55c verdrängt. Damit ist der Kolben 50c für das Abströmen des hydraulischen Mediums aus dem Zylinder des Kolbens 60c steuernd wirksam. Bei der wie in den F i g. 3 und 4 angegebenen Umdrehungsrichtung sind der Kanal 46p der Raum 43 und der Kanal 44 mit der Leitung 16 verbunden, in der Niederdruck herrscht und durch die hindurch das hydraulische Medium gemäß dem in F i g. 5 angegebenen Pfeil aus dem Motor herausströmt. Der Raum 36, mit dem der Kanal 64c (siehe Fig.5) verbunden ist, stsht unter hohem Druck. Ebenso steht der Raum 39 unter hohem Druck und der Raum 41 unter diedrigem Druck.

Die aus dem Hochdruckkanal infolge Herausleckens entweichende Druckflüssigkeit strömt in den den Zylinderblock umgebenden Raum, in dem sie aufgefangen wird. Es ist erforderlich, diese Leckflüssigkeit zu dem Sumpf zurückzuleiten, wozu wie aus Fig.5 ersichtlich, ein Kanal 77 vorgesehen ist, der einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt hat in den die Entleerungsleitung 18 (Fig. 1) eingesetzt ist Der gesamte Raum innerhalb des Motors 10 ist ständig mit diesem hydraulischen Medium bzw. dieser Flüssigkeit bzw. diesem öl gefüllt jedoch steht nicht die gesamte Menge unter Druck. Die Dichtung 34 verhindert daO Flüssigkeit zwischen dem sich drehenden Gehäuseteil 22 des Motors und der stehenden inneren Nabe 2t entweicht Diese Wellendichtung 34 steht aber niemals unter erheblichem Druck, da der "Druck im Sumpf im wesentlichen dem Atmosphärendruck gleich ist

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Hydraulischer Motor, dessen einfach wiricende Zylinder in einem gemeinsamen ortsfesten Zylinderblock vorgesehen und so in zwei Gruppen angeordnet sind, daß die Achsen der Zylinder jeder Gruppe je in einer senkrecht zur Motorachse verlaufenden Ebene liegen, wobei die radial außen liegenden Ebenen der Kolben auf Rollen tragende Schwenkhebel einwirken und wobei die jeder Gruppe von Zylindern zugeordneten Pollen an Nockenflächen laufen, die sich an der Innenseite eines hohlzylindrischen Gehäuses befinden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des '5 Kolbens (50, 60) jedes Zylinders als Steuerschieber ausgebildet ist, daß je ein Zylinder der einen Gs uppe und je ein Zylinder der anderen Gruppe einander dadurch zugeordnet sind, daß jeweils der Steuerschiebebereich des einen Zylinders mit dem Arbeitsraum des anderen Zylinders durch einen Steuerkanal (58,56) verbunden ist, und daß einander zugeordnete Zylinder (52, 62) und die zugehörigen >teuerkanäle (58,56) in einer einen gedachten Kreis Lm die Maschinenachse tangierenden achsparallelen ²S Ebene liegen und daß sich diese Zylinder, ausgehend von ihren Böden, in entgegengesetzter Richtung erstrecken und gegeneinander versetzt sind.
2. 2. Hydraulischer Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (50,60) als Hohlkolben ausgebildet sind und in ihrem Innenraum eine Feder (59,66) aufnehmen, welche sich am Zylinderboden und Kolbenboden abstützt.
3. 3. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder im Steuerschieberbereich drei Ringkanäle (51, 55, 53, 61, 65, 63) aufweist, von denen die mittlere (55, 65) mit dem Steuerkanal (58, 56) verbunden ist, und eine zweite mit dem Treibmitteleinlaß (17) und die dritte mit dem Treibmittelauslaß (18) verbunden ist.