DE2209939C3 - Hydraulmotor mit Flachschieber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulmolor vom Radialkolbentyp mit einem am Motorgehäuse befestigten Flachschieber mit Bohrungen zur Verbindung der im Motorgehäuse befindlichen Ein- und Auslaßkanäle des Motors für das Druckmittel mit den Eylinderräumen des Motors, die sich in einem gegen den Schieber anliegenden und in bezug auf diesen drehbaren Zylinderblock befinden, wobei im Motorgehäuse verichiebbare, gegen den Schieber anliegende Buchsen vorgesehen sind, die unter Einwirkung des Drucks in den jeweiligen Ein- und Auslaßkanälen stehen und den Schieber mit einer vom Druck in diesen Kanälen abhängigen Kraft gegen den Zylinderblock pressen.

Die Buchsen haben zur Aufgabe, bei Betrieb des Motors den Schieber gegen den Zylinderblock zu pressen, um dadurch die Leckage zwischen diesen beiden Teilen zu vermindern, da sich ja bei Betrieb der Öldruck zum Zwischenraum zwischen den sich zugewandten Flächen des Schiebers und des Zylinderblocks, «wischen denen eine Relativbewegung stattfindet, fortpflanzt. Der zwischen diesen beiden Flächen entstehende Druckverlauf strebt danach, den Schieber und den Zylinderblock voneinander zu trennen, und ohne die durch die Buchsen erzeugte ausgleichende Kraft würde zwischen Schieber und Zylinderblock ein zu großes Spiel entstehen, welches zu einer unzulässig hohen Leckage führen würde. Die von den Buchsen auf den Schieber ausgeübte, von nun an »Ausgleichskraft« benannte Kraft muß stets größer sein als die vom Öldruck zwischen Schieber und Zylinderblock über einer Schieberteilung, die bei einem Schieber mit zwölf Bohrungen etwa 30° beträgt, erzeugte, von nun an »Sprengkraft« bekannte Kraft. Dies ist wesentlich, da die Sprengkraft bei Relativdrehung zwischen Schieber und Zylinderblock nach einem bestimmten Muster schwankt. Die Ausgleichskraft muß somit mindestens ebenso groß sein wie die größtmögliche Sprengkraft

w innerhalb einer Teilung, die dann eintritt, wenn sich eine Öffnung im Zylinderblock, die zuerst mit einer Hochdruckbohrung im Schieber in Verbindung war, mitten zwischen dieser Bohrung und der nachfolgenden Niederdruckbohrung befindet.

">5 Ein Nachteil ist hierbei, daß man an den Stellen des Schiebers, wo sich die Bohrungen des Schiebers und des Zylinderblocks völlig überdecken, eine Überausgleichskraft erhält, d. h. die Ausgleichskraft wird größer als die Sprengkraft. Der Unterschied zwischen beiden Kräften

μ wird dann als reiner Kontaktdruck zwischen Schieber und Zylinderblock aufgenommen, was zu hohen Reibungsverlusten führt; bei einer bekannten Konstruktion betragen hierbei die Verluste an Drehmoment etwa 4% des Drehmoments des Motors. Es sind Versuche gemacht worden, diese Verluste durch eine solche Bemessung des Schiebers, daß er gegen Abbiegung starr wird, und durch eine Ausnützung dieser Überausgleichskräfte bei bestimmten Buchsen zwecks Verminderung

der Gesamtausgleichskraft, damit sie die Sprengkraft nicht mehr zu Obertreffen braucht herabzusetzen, aber es stellte sich heraus, daß dabei bedeutende, zu einer Verformung des Schiebers neigende Kräfte auftreten, was zu einer Leckage führt

Zweck der vorliegenden Erfindung üt ein Hydraulmotor von der in der Einleitung angegebenen Art, bei dem die Reibungsverluste zwischen Schieber und Zylinderblock wesentlich niedriger gehalten werden können als bei den oben beschriebenen bekannten ;o Konstruktionen, ohne daß die Dichtungsfunktion vernachlässigt wird. Dies erreicht man erfindungsgemäß durch zwischen den jeweiligen Ein- und Auslaßbohrungen des Schiebers vorgesehene Kanäle für die Zufuhr des Druckmittels vom Zwischenraum zwischen Schieber und Zylinderblock in im Motorgehäuse befindliche Druckkammern, wobei der Druck in diesen Druckkammern auf verschiebbare, gegen den Schieber anliegende Ausgleichsorgane einwirkt, so daß dieselben unter Einwirkung des in den Kammern herrschenden Drucks den Schieber mit einer Kraft, die je nach den bei Betrieb des Motors auftretenden Druckschwankungen im Zwischenraum zwischen Schieber und Zylinderblock im Bereich der Kanalmündungen schwankt, gegen den Zylinderblock pressen. Hierdurch kann die Ausgleichskraft aus den Buchsen so vermindert werden, daß die Überausgleichskraft in jeder Lage minimal wird, indem nämlich die Kraft aus den Ausgleichsorganen der Sprengkraft an den Stellen des Schiebers, wo dieselbe die Ausgleichskraft aus den Buchsen übertrifft, das Gleichgewicht hält.

Ein besonders günstiges Ergebnis erhält man, wenn die Kanäle im Schieber mitten zwischen den jeweiligen Ein- und Auslaßbohrungen auf der dem Zylinderblock zugewandten Seite des Schiebers ausmünden, da es sich nämlich gezeigt hat, daß der Druck an dieser Stelle je nach der Resultierenden der Sprengkraft schwankt. Hierdurch erreicht man, daß auch die Kraft aus den Ausgleichsorganen je nach der Sprengkraft schwankt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellen die Buchsen gleichzeitig auch die Ausgleichsorgane dar, die eine vom Schieber abgewandte, unter Einwirkung des Drucks in den Ein- und Auslaßkanälen im Motorgehäuse stehende erste Fläche, sowie eine unter Einwirkung des Drucks in den Druckkammern stehende zweite Fläche aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine Konstruktion, die sehr wenig Raum erfordert.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Hinweis auf die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Motors zeigt,

Fi g. 2 und 3 eine Endansicht bzw. einen Querschnitt durch einen Flachschieber zeigen, und

Fig.4 einen Querschnitt durch einen Teil des Schiebers mit Ausgleichsorganen zeigt.

Der in F i g. 1 gezeigte Hydraulmotor vom Radialkolbentyp besteht durchgehend aus einem stationären Gehäuse 1 mit Kanälen 2 für den Öleinlfß und -auslaß. Im Gehäuse ist eine Welle 3 in Lagern 4 und 5 drehbar gelagert und trägt einen an der Welle nicht drehbar befestigten Zylinderblock 6, in dem sich radial angeordnete Zylinder 7 mit Kolben 8 befinden. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zylinderblock 6 ist ein konzentrisch zur Welle 3 angeordneter ringförmiger Flachschieber 9 angebracht und weist doppelt so viele Bohrungen 10 wL Nockenscheitel auf der nicht näher gezeigten Nockenkurve des Motors auf. Die Bohrungen 10 im Schieber dienen zur Verbindung der Ein- bzw. Auslaßkanäle 2 im Motorgehäuse 1 mit entsprechenden, mit den betreffenden Zylindern 7 in Verbindung stehenden Bohrungen 11 im Zylinderblock 6. Der in F i g. 2 gezeigte Schieber hat zwölf Bohrungen 10 und ist für einen achtzylindrigen Motor, dessen Nockenkurve sechs Nockenscheitel aufweist, bestimmt

Wie aus F i g. 2 und 3 hervorgeht, sind zwischen angrenzenden Bohrungen IO des Schiebers Kanäle gebohrt die in die beiden Endflächen 13 und 14 des Schiebers einmünden; die Kanäle bestehen aus einer von der Fläche 13 des Schiebers 9 ausgehenden ersten Bohrung 15, wobei die Fläche 13 gegen den Zylinderblock 6 anliegen soll, und einer von der ersten Bohrung 15 ausgehenden zweiten Bohrung 16 von geringerem Durchmesser, die neben der ersten Bohrung 15 verläuft, wobei letztere ihrerseits mitten zwischen angrenzenden Bohrungen 10 ausmündet Der Zweck der Bohrungen 15 und 16 soll später näher erläutert werden. Schließlich befindet sich im Schieber 9 eine Bohrung 17 zur Aufnahme eines mit dem Motorgehäuse ί verbundenen Mitnehmerstifts, um einer Relativdrehung zwischen Gehäuse 1 und Schieber 9 vorzubeugen.

Wie mit gestrichelten Linien in Fig. 1 und deutlicher in F i g. 4 gezeigt, befinden sich im Gehäuse 1 Buchsen, die durchgehend mit 18 bezeichnet sind; so sind in dem gezeigten Beispiel mit zwölf Bohrungen 10 zwölf Buchsen 18 vorgesehen, eine für jede Bohrung 10. Die Buchsen 18 sind konzentrisch zu den jeweiligen Bohrungen 2 im Gehäuse 1 angeordnet, liegen mit ihrer einen Endfläche 19 gegen die Endfläche 14 des Schiebers an und sind mit einer Bohrung 20 mit den Bohrungen 2 bzw. 10 entsprechendem Querschnitt versehen. Die Buchsen 18 sind mit einem radial nach innen gerichteten Absatz ausgebildet, so daß eine radial innere Endfläche 21 und eine radial äußere Endfläche 22 entsteht. Die zwischen diesen beiden Endflächen 21 und 22 gelegene innere Mantelfläche 23 liegt gegen eine Hülse 24 an, auf der die Buchse verschiebbar ist. Die äußere Mantelfläche der Hülse 24, das Motorgehäuse 1 und die radial äußere Endfläche 22 der Buchse 18 grenzen zusammen Druckkammern 25 im Gehäuse 1 ab, die über einen Kanal 26 in der Buchse 18 und eine ringförmige Nut 27 in der gegen den Schieber 9 anliegenden Endfläche 19 der Buchse mit den Kanälen 15, 16 des Schiebers in Verbindung stehen. Ferner sind zwischen der Buchse 18 und der Hülse 24 bzw. dem Gehäuse 1 dichtende O-Ringe 28 bzw. 29 vorgesehen. Eine Feder 30 ist in der jeweiligen Druckkammer 25 angeordnet und gewährleistet mittels Initialkraft das Anliegen der betreffenden Buchse gegen den Schieber.

Bei Betrieb des Motors steht jeder zweite der zwölf Kanäle 2 im Gehäuse 1 unter hohem Öldruck und bildet einen Zuführungskanal zu den Zylindern 7, während die restlichen sechs Kanäle 2 Abflußkanäle bilden und unter dem auf der Niederdruckseite des Motors herrschenden Gegendruck stehen. Die Öldrucke pflanzen sich dabei zum Spalt zwischen der Schieberfläche 13 und dem Zylinderblock 6 fort, zwischen welchen Flächen eine Relativbewegung stattfindet, so daß eine Sprengkraft schwankender Größe und mit dem Bestreben, den Schieber vom Zylinderblock zu trennen, entsteht.

Um zu veranschaulichen, wie die Sprengkraft über einer Schieberteilung von 30° schwankt, kann man von dem Fall ausgehen, daß eine Bohrung 11 im Zylinderblock 6 eine Hochdruckbohrung 10 im Schieber völlig überdeckt Die Sprengkraft hat dann einen vom

Eingangsdruck abhängigen Wert. Je mehr die Bohrung 11 bei Drehung des Zylinderblocks von einer völligen Überdeckung der Bohrung 10 abweicht, desto stärker wird die Sprengkraft und erreicht ein Höchstmaß, wenn die Bohrung 11 ganz von der Hochdruckbohrung 10 abgerückt ist. Gleich danach erreicht die Bohrung 11 im Zylinderblock 6 die darauf folgende Niederdruckbohrung 10 des Schiebers, wobei die Sprengkraft auf einen vom Gegendruck auf der Niederdruckseite abhängigen Wert sinkt. Ausgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Druckschwankungen an einem mitten zwischen zwei angrenzenden Bohrungen 10 gelegenen Punkt des Schiebers den Sprengkraftschwankungen über einer Schieberteilung am besten folgen.

Bei Betrieb des Motors wirkt der Öldruck in den Bohrungen 2 des Motorgehäuses ί auf die radial inneren Endflächen 21 der Buchsen 18, so daß letztere mit ihren Flächen 19 mit einer vom Druck in den Bohrungen 2 abhängigen Kraft gegen den Schieber 9 pressen. Ferner wirkt der Druck zwischen Schieber und Zylinderblock im Bereich mitten zwischen zwei Bohrungen 10 des Schiebers auf die radial äußere Endfläche 22 der Buchsen 18, indem sich dieser Druck über die Kanäle 15, 16 des Schiebers, die Ringnut 27 der Buchsen und die Bohrung 26 der Buchsen zu den Druckkammern 25 fortpflanzt. Die Buchsen 18 pressen somit teils mit einer gleichbleibenden vom Druck in den Bohrungen 2 abhängigen Kraft und teils einer schwankenden, vom Druck im Mündungsbereich des Kanals 15 abhängigen Kraft gegen den Schieber 9. Dies hat zur Folge, daß z. B. bei völliger Überdeckung einer Bohrung 10 des Schiebers 9 und einer Bohrung 11 des Zylinderblocks 6 die Buchse 18 mit einer geringeren Kraft gegen den Schieber 9 preßt als wenn sich die Bohrung 11 mitten zwischen zwei Bohrungen 10 des Schiebers befindet, da ja gemäß Obigem der Druck im Mündungsbereich des Kanals 15 zunimmt, und demzufolge auch der Druck in der jeweiligen Druckkammer 25. Hierdurch wird es möglich, die Größe der Flächen 21 und 22 der Buchsen 18 so zu bemessen, daß die von den Buchsen ausgehende Ausgleichskraft in jedem Augenblick an die herrschende Sprengkraft angeglichen wird, wodurch die Überansgleichslkraft auf einem Mindestmaß gehalten werden kann.

Im Vorhergehenden wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Flächen 21 und 22, auf die teils ein gleichbleibender und teils ein schwankender Druck einwirkt, bei ein und derselben Buchse 18 vorgesehen sind. Ils ist indessen auch eine Ausführungsform denkbar, bei der lediglich der gleichbleibende Druck auf die Buchse 18 einwirkt und ein besonderes, unter Einwirkung des schwankenden Drucks stehendes AusgleiiChsorgan vorgesehen ist, welches — soweit beim Motor Platz dafür vorhanden ist — an den Schieber 9 anliegend und mitten zwischen zwei Bohrungen 10 desselben angebracht werden kann. Diese Ausführungsform ist etwas günstiger in bezug auf den Angriffspunkt der Ausgleichskraft. Die jeweiligen Resultierenden der Sprengkraft und der Ausgleichskraft liegen dabei näher aneinander als nach dem obigen Ausführungsbeispiel, aber auch bei diesem ersten Beispiel ist der Abstand zwischen Ausgleichskraft und Sprengkraft nur ein Bruchteil dessen, was sich bei Ausnützung der Überausgleichskraft daneben liegender Buchsen 18, wie bei den bekannten Konstruktionen, ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulmotor vom Radialkolbentyp mit einem am Motorgehäuse befestigten Flachschieber mit Bohrungen zwecks Verbindung der im Motorgehäuse befindlichen Ein- und Auslaßkanäle des Motors für das Druckmittel mit den Zylinderräumen des Motors, die sich in einem gegen den Schieber anliegenden und im Verhältnis zu diesem drehbaren Zylinderblock befinden, wobei im Motorgehäuse verschiebbare, gegen den Schieber anliegende Buchsen vorgesehen sind, die unter Einwirkung des Drucks in den jeweiligen Ein- und Auslaßkanälen stehen und den Schieber mit einer vom Druck in diesen Kanälen abhängigen Kraft gegen den Zylinderblock pressen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den jeweiligen Ein- und Auslaßbohrungen (10) des Schiebers (9) Kanäle (15, 56) für die Zufuhr des Druckmittels vom Zwischenraum zwischen dem Schieber (9) und dem Zylinderblock (6) in im Motorgehäuse (1) befindliche Druckkammern (25) angeordnet sind und daß der in diesen Druckkammern (25) herrschende Druck auf verschiebbare, gegen den Schieber (9) anliegende Ausgleichsorgane (18) einwirkt, so daß dieselben unter Einwirkung des Drucks in den Kammern (25) den Schieber (9) mit einer je nach den bei Motorbetrieb auftretenden Druckschwankungen im Zwischenraum zwischen dem Schieber (9) und dem Zylinderblock (6) im Mündungsbereich der Kanäle (15) schwankenden Kraft gegen den Zylinderblock, (6) pressen.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15, 16) im Schieber (9) mitten zwischen den jeweiligen Ein- und Auslaßbohrungen

(10) auf der dem Zylinderblock (6) zugewandten Seite (13) des Schiebers ausmünden.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsorgane (18) durch die Buchsen gebildet werden und eine vom Schieber zugewandte, unter Einwirkung des Drucks in den Ein- und Auslaßkanälen (2) des Motorgehäuses (1) stehende erste Fläche (21), sowie eine unter Einwirkung des Drucks in den Druckkammern (25) stehende zweite Fläche (22) aufweisen.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (18) konzentrisch zu den jeweiligen Ein- und Auslaßkanälen (2) angeordnet sind, wobei die erste Fläche (21) der Buchsen (18) eine radial innere Fläche, und die zweite Fläche (22) eine radial außerhalb und in achsialem Abstand von der ersten Fläche befindliche und eine vom Schieber (9) abgewandle und gegen denselben bewegliche Wand in der jeweiligen Druckkammer (25) bildende Fläche ist.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (18) mit einem Teil ihrer inneren, zwischen der ersten und zweiten Fläche (21, 22) befindlichen Mantelflächen (23) gegen eine Hülse (24) anliegen, die die Druckkammern (25) von den jeweiligen Ein- und Auslaßkanälen (2) des Motorgehäuses (1) trennt.

6. Motor nach einem der Ansprüche 3—5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Schieber (9) anliegende Endfläche (19) der Buchsen (18) mit einer ringförmigen Nut (27) versehen ist, von der aus sich mindestens eine, in die jeweilige Druckkammer (25) einmündende Bohrung (26) erstreckt.