DE2254545B2 - Hydrostatischer Radialkolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Radialkolbenmotor mit einer am Innenumfang des Motorgehäuses angeordneten mehrwelligen Kolbenführungsbahn, einem im Motorgehäuse um eine Motorachse umlaufenden Zylinderstern mit Steuerzapfen und mit in Bohrungen des Zylindersterns radial verschieblichen Kolben, in deren radial äußeren Enden je eine in radialer und axialer Richtung gehaltene Kolbenrolle gelagert ist, die eine den Durchmesser des Kolbens unterschreitende axiale Länge besitzt und zumindest teilweise innerhalb der Zylinderbohrung des Zylindersterns angeordnet ist.

Bei einem bekannten Radialkolbenmotor dieser Art (DE-OS 15 28 498) sind die Kolbenrollen in radialer und axialer Richtung dadurch gehalten, daß sie auf einer in den Kolbenwangen befestigten Achse drehbar gelagert sind, wobei ihre Stirnflächen mit den Innenflächen der Kolbenwangen in Gleiteingriff stehen. Bei dieser Anordnung ist die Kolbenrolle sehr schmal, d. h. sie besitzt eine geringe axiale Länge, was eine hohe und damit verschleißfördernde Flächenpressung an der Kolbenführungsbahn zur Folge hat Ferner ist bei dem

bekannten Radialkolbenmotor die Schmierung der in Gleiteingriff mit den Stirnflächen der Kolbenrolle stehenden Innenflächen der Kolbenwangen sowie der Rollenachse mittels eines im Betrieb des Motors durch das Arbeitsmedium gebildeten hydrodynamischen Schmiermittelfilms nicht oder nur in unzureichendem Maß möglich, weil ein auf die auf der Kolbenführungsbahn abrollenden Kolbenrollen übertragenes Schmiermittel an den Stirnflächen der Rollen ständig von den Kolbenwangen abgestreift wird. Hieraus resultiert weiterhin ein hoher Verschleiß der Kolbenrollen. Trotz einer vergleichsweise geringen radialen Gesamtabmessung ist daher der bekannte Radialkolbenmotor in hohem Maße verschleiß- und damit störanfällig.

Bei einem weiter bekannten hydrostatischen Radialkolbenmotor (DE-OS 16 53 350) mit am Innenumfang des Gehäuses angeordneter mehrwelliger Kolbenführungsbahn und van einem Steuerzapfen gesteuerten Zylinderstern, in dessen Kolben am radial äußeren Ende eine in radialer Richtung formschlüssig gehaltene Kolbenrolle gelagert ist, ist die Kolbenrolle während des gesamten Arbeitsspiels vom Zylinderstern geführt, wozu dieser mit einem Führungsschacht für die Kolbenrolle ausgerüstet ist Hierdurch besitzt der Motor eine vergleichsweise große radiale Gesamtabmessung, woraus im Betrieb des Motors erhöhte Zentrifugalkräfte mit entsprechend hohen Berührungsdrücken zwischen den Kolbenrollen und der Kolbenführungsbahn resultieren, die für entsprechende Ver- schleißerscheinungen der Kolbenrollen ursächlich sind. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist eine ständige ausreichende Schmierung der Stirnflächen der Kolbenrollen durch einen entsprechenden Schmiermittelfilm nicht möglich, da ein auf die Kolbenrollen übertragenes Schmiermittel bei deren Eintauchen in den Führungsschacht der Zylinderbohrungen stirnseitig abgestreift wird. Dieser bekannte Motor ist daher ebenfalls in hohem Maße verschleiß- und störanfällig, obwohl eine Vergrößerung der axialen Rollenlänge zur Verringe rung der Flächenpressung zwischen Kolbenrolle und Kolbenführungsbahn möglich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Radialkolbenmotor der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der bei geringer radialer Gesamtabmessung von Kolben samt Kolbenrollen einen verschleißarmen Lauf der Kolbenrollen bei einfacher axialer Rollenführung gewährleistet

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolbenrolle am äußeren Ende ihres Kolbens in an sich bekannter Weise in einem diese in radialer Richtung formschlüssig haltenden Kolbenrollenlager aufgenommen ist, der Kolben im Bereich des Kolbenrollenlagers seitlich je einen zumindest bis an die gleichseitige Stirnfläche der Kolbenrolle heranreichen den Ausschnitt besitzt und am Motorgehäuse senkrecht zur Motorachse neben der Kolbenführungsbahn je ein Führungsglied im Hubbereich der Kolbenrolle angebracht ist dessen einander zugewandte Innenflächen in Gleitberührung mit den Stirnflächen der Kolbenrollen stehende Führungsflächen für diese bilden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht hierbei eine größtmögliche axiale Rollenlänge, die etwa gleich dem Rollendurchmesser sein kann, wenn dieser zwischen dem 0,65- und 0,75-fachen des Kolbendurchmessers liegt. Hiermit geht ein geringerer Berührungsdruck der Kolbenrollen an der Kolbenführungsbahn einher, der entsprechend verschleißmindernd wirkt Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung

durch die zur Axialführung der Kolbenrollen vorgesehenen stationären Führungsglieder im Hubbereich der Kolbenrollen eine stetige Schmierung im Eingriffsbereich zwischen den Stirnflächen der Kolbenrollen und den Führungsgliedern erreicht, da ha Betrieb des Motors der überwiegende Bereich der Rollenstirnflächen ständig in Gleitberührung mit den einander zugewandten freiliegenden Innenflächen der Führungsglieder beim Rollenumlauf steht und so ein ausreichender Schmiermittelfilm des Arbeitsmediums zwischen den in Gleitberührung stehenden Flächen ungeachtet der durch die Kolbenführungsbahn vercnlaßten Radialbewegungen der Kolbenrollen aufrechterhalten wird. Hierdurch wird der Verschleiß der Kolbenrollen wesentlich herabgesetzt und die Lebensdauer des Motors entsprechend erhöht

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radialkolbenmotors zeichnet sich dabei ferner durch ihre geringe radiale Baulänge von Kolben und Kolbenrolle sowie Zylinderstern aus und erreicht durch die insoweit geringeren Zentrifugalkräfte niedrigere Berührungsdrücke zwischen Kolbenrolle und Kolbenführungsbahn mit der damit einhergehenden Verschleißminderung, wobei als in ihrer Wirkung besonders verschleißmindernd noch die oben erläuterte verbesserte, stetige Schmierung der Rollenstirnflächen in Verbindung mit den stationären bzw. am Motorgehäuse angebrachten Führungsgliedern zur Axialführung der Kolbenrolle ι hinzutritt Die Führungsglieder bilden dabei Teile, die unabhängig von dem Zylinderstern und den Kolben ersetzt werden können. Es versteht sich in diesem Zusammenhang, daß bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Radialkolbenmotors die Abdichtfläche zwischen Zylinderstern und Kolben während des gesamten Arbeitsspiels konstant gehalten ist und gleichzeitig auch bei einem absichtlichen Außerbetriebsetzen des Motors durch die Füllung des Gehäuses mit Druckmitte! ein Verdrehen des Kolbens mit seiner Kolbenrolle gegenüber der Rotationsachse des Radialkolbenmotors während des Außerkontakttretens der Kolbenrolle von der Kolbenführungsbahn verhindert ist.

Die Führungsglieder können aus einem Stück mit dem Motorgehäuse bestehen. Zweckmäßig sind die Führungsglieder jedoch jeweils von einem axial im Motorgehäuse festgelegten Ring gebildet

Die Kolbenrollen können zumindest bereichsweise hohl sein und offene Enden besitzen, wodurch neben einer erwünschten Gewichtseinsparung stirnseitig verkleinerte Reibflächen geschaffen sind, so daß durch den damit erreichten geringeren Reibungswiderstand der Rollenverschleiß weiter herabgesetzt werden kann. Auch kann in den offenen Rollenenden enthaltenes Schmiermittel bei der Rollendrehung lurch die Zentrifugalkraft auf die stirnseitigen Ringflächen der Kolbenrollen austreten und hier die erwünschte Schmierwirkung entfalten.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Schnitt nach der Linie X-X der F i g. 2 durch einen hydrostatischen Radialkolbenmotor und

F i g. 2 im Bereich links der Bruchlinie C-Cden Schnitt A-A in Fig. 1 sowie im Bereich rechts der Bruchlinie C-Cden Schnitt B-Bin F i g. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte hydrostatische Radialkolbenmotor weist ein ortsfestes Motorgehäuse auf, das zwei Gehäusehäiiten 22 und 25 und einen Wellendichtungsdeckel 36 umfaßt Die Gehäusehälften 22 und 25 sind mit einem Steuerzapfen 1 mit Rohr 3, Ventilblock 4 und Gewindestopfen 6 verbunden.

Im Motorgehäuse ist eine ringförmige, mehrwellige Kolbeafühmngsbahn 27 fest angeordnet, innerhalb welcher ein Zylinderstern mit Zylindern 51 und Kolben 60 um eine Motorachse drehbar ist An den Kolben 60 befinden sich Kolbenrollen 63, die mit der Kolbenführungsbahn 27 in Eingriff stehen. Mittels der Ventileinrichtung wird beim Umlauf des Zylindersterns abwechselnd ein Druckmedium in die Zylinder 51 ein- und aus diesen abgeführt Beim Auswärtshub der Kolben 60 werden die Kolbenrollen 63 gegen die Kolbenführungsbahn 27 getrieben und die Kolben 60 werden ihrerseits

is in den Einwärtshub durch die an der Kolbenführungsbahn 27 entlanglaufenden Kolbenrollen 63 gedrückt

Die Kolbenführungsbahn 27 besitzt entsprechend der Darstellung in F i g. 1 vier Erhöhungen, die die Bewegung der Kolben 60 in den Zylindern 51 steuern.

Aufgrund der Form des Profils der Kolbenführungsbahnerhöhungen und deren Winkelanordnung bezüglich der Reihen von den Zylindern 51 Druckmedium zu- und aus diesen abführenden Einlaß- und Auslaßkanälen wird beim Auswärtshub eines jeden Kolbens 60 eine Kraftkomponente erzeugt, die in einem Winkel von 90° zur Mittellinie eines jeden Zylinders 51 steht und in einer senkrecht zur Drehachse des Zylindersterns liegenden Ebene wirkt. Durch diese Kraft wird dem Zylinderstern eine Drehbewegung zur Erzielung der Leistungsabgabe vom Motor erteilt, da die Auslaßkanäle in angemessener Folge unbedeckt sind und der Rückdruck in den Auslaßkanälen nur ausreicht, die Kolbenrollen 63 in Berührung mit der Kolbenführungsbahn 27 zu halten, und daher der Drehbewegung des Zylindersterns keinen merklichen Widerstand entgegensetzt.

Drei Zylinder 51 sind zwei Erhöhungen der Kolbenführungsbahn 27 zugeordnet, und die Erhöhungen sind so geformt und angeordnet, daß die Summe der von den Kolben 60 auf dem Auswärtshub aufgebrachten Drehmomente im wesentlichen konstant bleibt

Jeder Kolben 60 besitzt an seinem Kopf ein Kolbenrollenlager 61 in Form einer Querbohrung, deren Achse parallel zur Drehachse des Zylindersterns und senkrecht zur Kolben- und Zylinderachse liegt Das Kolbenrollenlager 61 hat eine teilzylindrische Lagerfläche, die sich über 180° hinaus erstreckt, so daß die Kolbenrolle 63 jeweils mit dem Kolben 60 verankert ist und an diesem ungeachtet der Bewegung des Kolbens

5ü 60 im Zylinder 51 und des Eingriffs der Kolbenrolle 63 mit der Kolbenführungsbahn 27 gehalten wird. Die Kolbenrolle 63 hat eine axiale Länge gleich der Länge des Kolbenrollenlagers 61, das symmetrisch zur Kolbenachse angeordnet ist. Während des Umlaufs des Zylindersterns ist die Kolbenrolle 63, deren axiale Länge geringer ist als der Zylinderdurchmesser, mindestens teilweise innerhalb des Zylinders 51 angeordnet. An gegenüberliegenden Seiten ist der Kolben 60 jeweils mit einem Ausschnitt 68,69 versehen, während der Zylinderblock 52 bei 70 und 71 ausgeschnitten ist.

Am Motorgehäuse ist neben der Kolbenführungsbahn 27 je ein Führungsglied 201 und 202 angebracht. Die Führungsglieder 201 und 202 liegen gleitend an den kreisförmigen Stirnflächen der Kolbenrollen 63 an und bewirken, daß die Kolbenrollen 63 axial festgelegt und die Kolbenrollenachsen parallel zur Drehachse des Zylindersterns gehalten werden. Auf diese Weise halten

die Führungsglieder 201 und 202 die Kolbenrollen 63 im richtigen Abrollverhältnis an der Kolbenführungsbahn 27. Die Kolbenrollen 63 sind in den Kolbenrollenlagern 61 auf einem l^agerfutter 82 aus reibungsverminderndem Werkstoff, verstärkt mit einem Metallstreifen, gelagert

Die Führungsglieder 201 und 202 sind von zwei identischen Stsihlringen gebildet, die axial im Motorgehäuse zwischen der Kolbenführungsbahn 27 und dem Boden von Ausnehmungen 203 und 204, die in der ι ο Gehäusehälfte 22 bzw. 25 gebildet sind, festgelegt sind. Die Breite der Ausnehmungen 203 und 204 ist gleich der oder etwas größer als die Dicke der Ringe bzw. Führungsglieder 201 und 202. Die Führungsglieder 201 und 202 können gegebenenfalls aus einem Stück mit den Gehäusehälften 22 und 25 geformt werden. Die Ausnehmungen 203 und 204 sind nicht in Umfangsrichtung fortlaufend bezüglich der Gehäusehälften 22, 25 angeordnet, sondern befinden sich in inneren Ansätzen um die Bolzen :K> und Buchsen 28.

Die Kolbenrollen 63 haben im wesentlichen Linienbe

rührung mit der Kolbenführungsbahn 27. Da sie an die Kolben 60 gebunden sind, können sie jedoch mit diesen außer Berührung mit der Kolbenführungsbahn 27 gezogen werden, um den Motor in einen »Freilauf«-Zustand zu versetzen, indem Druckmedium in das Motorgehäuse und um die Außenseite des Zylindersterns eingeführt und der Druckmitteleinlaß mit den Druckmittelzuführkanälen der Ventileinrichtung zum Tank verbunden wird. Dies bewirkt, daß die Kolben 60 auf den Boden ihrer Zylinderbohrungen getrieben werden.

Die Kolbenrollen 63 besitzen vorzugsweise eine axiale Länge, die etwa gleich ihrem Durchmesser ist. Vorzugsweise liegt der Durchmesser der Kolbenrollen 63 ferner zwischen dem 0,65- und 0,75-fachen des Durchmessers der Kolben 60.

Die Kolbenrollen 63 können gegebenenfalls hohl oder auch nur zum Teil hohl sein, wie auch ihre Enden nicht notwendigerweise geschlossen sind. Die Kolbenrollen 63 könnten daher zylindrische Rohrstücke sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ■ρ 1. Hydrostatischer Radialkolbenmotor mit einer am Innenumfang des Motorgehäuses angeordneten mehrwelligen Kolbenführungsbahn, einem im Motorgehäuse um eine Motorachse umlaufenden Zylinderstern mit Steuerzapfen und mit in Bohrungen des Zylindersterns radial verschieblichen Kolben, in deren radial äußeren Enden je eine in radialer und axialer Richtung gehaltene Kolbenrolle gelagert ist, die eine den Durchmesser des Kolbens unterschreitende axiale Länge besitzt und zumindest teilweise innerhalb der Zylinderbohrung des Zylindersterns angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenrolle (63) am äußeren Ende ihres Kolbens (60) in an sich bekannter Weise in einem diese in radialer Richtung formschlüssig haltenden Kolbenrollenlager (61) aufgenommen ist, der Kolben im Bereich des Kolbenrollenlagers seitlich je einen zumindest bis an die gleichseitige Stirnfläche der Kolbenrolle heranreichenden Ausschnitt (68, 69) besitzt und am Motorgehäuse senkrecht zur Motorachse neben der Kolbenführungsbahn (27) je ein Führungsglied (201, 202) im Hubbereich der Kolbenrolle angebracht ist, dessen einander zugewandten Innenflächen in Gleitberührung mit den Stirnflächen der Kolbenrollen stehende Führungsflächen für diese bilden.
2. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder (201, 202) jeweils von einem axial im Motorgehäuse festgelegten Ring gebildet sind.
3. 3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenrollen (63) zumindest bereichsweise hohl sind und offene Enden besitzen.
4. 4. Motor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenrollen (63) eine axiale Länge besitzen, die etwa gleich ihrem Durchmesser ist, und der Durchmesser der Kolbenrollen zwischen dem 0,65- und 0,75-fachen des Durchmessen der Kolben (60) Hegt