DE2331273A1 - Fluidumdruck-maschine - Google Patents

Description

Dr. W. PFEIFFER

PATENTANWALT δ MÜNCKC-iM 40 UNGtRERSTR. 25 TELEFON 335626

Hydrostatic '!Transmissions Limited, Hutton, Brentwood, Essex GB

Fluidumdruck-flaschine

Die Erfindung betrifft Fluidumdruck-Maschinen, d.h. hydraulische und pneumatische Motoren und Pumpen, welche stationäre Gehäuse und drehbare Wellen oder drehbare Gehäuse und stationäre Wellen aufweisen.

Die Erfindung betrifft insbesondere eile Fluidumdruck-Haschine mit einer Welle, einem Block mit einer Hauptbohrung vermittels welcher der Block auf einer zylindrischen Fläche zu Rotation relativ zu dieser getragen wird und zwar um eine Achse, die ex* zentrisch zur Wellenachse ist, einem koaxial zur Welle angeordneten und den Block umschl!essenden .Gehäuse oder Ring, wobei die Achse so geformt ist, dass ein bestimmtes Winkelverhältnis zwiscr.e ihr und der zylindrischen Oberfläche des Gehäuses oder Rings aufrecht erhalten wird, der Block radial sich von der Rotationsachse aus erstreckende Bohrungen aufweist, die in gleichen Abstär

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den in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Blockes liegen und sich von der Hauptbohrung zur Peripherie erstrecken, um Zylinder zur Aufnahme von Kolben für den Antrieb der Maschine zu bilden, -#öj? am Gehäuse oder Ring ausgebildeten Druckpolstern, welche in gleichen Abständen entsprechend den Zylindern angeordnet sind und Druck direkt oder indirekt von den Kolben aufnehmen, und einerFluidumdruck-Speisedurchlass- und Auslassöffnung auf gegenüberliegenden Teilen der zylindrischen Oberfläche, welche den Block trägt, wobei während der relativen Drehung zwischen dem Block und der ihn tragenden zylindrischen Fläche Kommunikation zwischen jedem Zylinder und den Speise- und Auslassdurchlässen zyklisch hergestellt wird, und Druck nach aussen auf den Kolben infolge der Zulassung von Fluidumdruck in einer Folge einen Antriebsdruck auf die zylindrische Oberfläche, welche den Block trägt, bewirkt, und eine exzentrische Bewegung der Drehachse des Blocks relativ zur Wellenachse. Eine solche Maschine wird nachfolgend als Fluidumdruck-Maschine bezeichnet.

Es ist üblich, das Arbeitsfluidum unter Drücken von einigen

Tausend Kilogramms pro cm einem solchen Motor zuzuführen. Ungünstige mechanische und/oder fluidische Belastungen, welche das Fluidum auslösen kann, können bei der Konstruktion des Motors dadurch berücksichtigt werden, dass die belasteten Teile, wie z.B. die Wellenlager, entsprechend nmsiv ausgestaltet werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine mit 2wei-Volumenzylinder zu bauen, in welcher die genannten ungünstigen Belastungen unterhalb eines zu beanstandenden Wertes gehalten werden können, gleichgültig mit welcher Kapazität die Maschine läuft. Es wäre natürlich möglich, bei der Konstruktion einen Kompromiss zwischen den Dimensionen der lasttragenden Teile entsprechend dem Lauf bei der einen oder anderen Zylinderkapazitcit zu schaffen, so dass die ungünstigen Belastungen mechanisch ge tragen werden, aber dies würde einen zu beanstandenden Leistungsverlust beim Betrieb bei der unteren Kapazität bedeuten.

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Die vorliegende Erfindung löst das Problem der ungünstigen Belastung auf andere Weise und besteht in einer Fluidumdruckmaschine von der eingangserwähnten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die wirksame Zylinderkapazität wählbar ist, daß jede Zylinderbohrung einen Kolben in Form eines Mantels aufweist, der einen inneren Kolben, welcher verschiebbar zum Mantelkolben ist, enthält, und daß eine Dichtung dazwischen angeordnet ist, mit der die wirksamen Flächen voneinander isoliert werden können, und daß eine Ventileinrichtung und Öffnungen vorgesehen sind, durch welche das Arbeitsfluidum zu jeder Zylinderbohrung zuführbar ist und welche so angeordnet sind, daß das Arbeitsfluidum zur einen oder beiden wirksamen Flächen in jeder Zylinderbohrung zugelassen werden kann, und daß ungünstige mechanische und/oder fluidische Belastungen infolge der inneren Kolben, wenn diese allein arbeiten, oder infolge der inneren Kolben und der Mantelkolben, wenn diese zusammen arbeiten, durch Fluidumdruck vermindert werden.

Mechanischen Belastungen auf dem Druckpolster kann daher entgegengewirkt werden, wenn die inneren Kolben allein arbeiten und auch wenn sie zusammen mit den Mantelkolben arbeiten. In gleicher Weise kann dem Fluidumdruck, welcher durch die Reaktion der inneren Kolben auf die zylindrische Fläche ausgeübt wird, wenn die inneren Kolben allein oder zusammen mit den Mantelkolben arbeiten, durch entsprechenden Fluidumdruck, welcher der zylindrischen Fläche zugeführt wird, entgegengewirkt werden.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 und 2 achsiale Schnitte, welche um 90° zueinander versetzt sind, durch ein Ausführungsbeispiel eines fünfzylinderhydraulischen Motors mit Doppelkapazität, wobei die inneren Kolben in verschiedenen Stellungen sich befinden, 30988 1/0539

Figur 3 ist eine Ansicht in achsialer Richtung, wobei jedoch der hydraulische Motor von Figur 1 entlang der Linie III-III teilweise geschnitten ist, wobei sich jedoch die Mantelkolben in der gleichen Stellung befinden wie die inneren Kolben/

Figur 4 ein Diagramm des hydraulischen Kreises für den Betrieb des Motors,

Figuren 5 und 6 Schnitte von abgeänderten Einzelheiten des Motors gemäss Figur 1,

Figuren 7 und 8 einen vereinfachten Längsschnitt und eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Motors.

Wie insbesondere die Figuren 1 und 2 zeigen, besitzt der Motor eine Welle 11, an welcher ein Exzenter 12 ausgebildet ist. Die Welle 11 wird durch Kugelrollenlager 13 auffoeiden Seiten des Exzenters 12 im Gehäuse 14 gelagert. Das Gehäuse 14 ist auch in Figur 3 ersichtlich. Ein Block 15 mit einer zentral angeordneten Hauptbohrung IG wird drehbar vom Exzenter 12 getragen. Ein Teil

des Gehäuses 14 in der Form eines Ringes^L7 ist koaxial mit der Welle 11 angeordnet und umschliesst den Block 15. Die beschriebene Anordnung enthält vorteilhafterweise eine Oldham-Kupplung 77, um die Winkelbeziehung zwischen dem Block 15 und den Druckpolstern aufrechtzuerhalten.

Der Block 15 weist 5 Zylinderbohrungen 18 (von denen nur drei in Figur 3 ersichtlich sind) auf. Diese Zylincferbohrungen 18 sind radial zur Drehachse des Blocks 15 ausgerichtet und erstrecken sich von der Hauptbohrung 16 zur Peripherie 19 des Blockes, um so die Motorenzylinder zu bilden. Diese Zylinderbohrungen 18 sind in gleichen Abständen in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Drehachse des Blocks 15 angeordnet.

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In gleicher Weise sind in gleichen Abständen wie bei den Zylinderbohrungen 18 im inneren des Rings 17 des Gehäuses Druckpolster 20 angeordnet, welche, wie dies aus Figur 3 ersichtlich ist, eine Oberfläche aufweisen, die im rechten Winkel zur Achse der Zylinderbohrung angeordnet ist.

In jeder der Zylinderbohrungen 18 ist ein Kolben in Form eines Mantels enthalten, der nachfiLgend als Mantelkolben 21 bezeichnet wird. Der Mantelkolben umgibt und trägt den inneren Kolben 22, der im Mantelkolben 21 verschiebbar angeordnet ist. Sowohl der Mantelkolben 21 und der innere Kolben 22 weisen in der Nahe des inneren Endes eine Nute 23 auf, welche einen Kolbenring 24 enthält. Am äusseren Ende weisen die Kolben einen Teil 25 mit geringerem Durchmesser auf, um so die Auflagefläche der Kolbenzu verkleinern und ein Ausrichten mit dem Druckpolster zu gestatten. Auf diese Weise können Herstellungstoleranzen kompensiert werden. Der Mantelkolben 21 weist an der äusseren Stirnfläche eine glatte Oberfläche auf, um beim Anliegen auf einem Film der Antriebsflüssigkeit auf dem Druckpolster 20 oder auf einem nicht eingezeichneten Gleitstück eine Abdichtung zu bilden. Andererseits weist der innere Kolben 22 am Kolbenende eine zentrale Aussparung 26 auf.um einen Ringteil 82 zu bilden, der ebenfalls direkt oder vermittels eines Gleitstückes auf dem Film des Antriebsfluidums auf dem Druckpolster 20 aufliegt.

Der Motor hat zwei Leistungsbereiche. Wie später beschrieben werden wird, werden beide Kolben 21, 22 in jeder Zylinderbohrung 18 verwendet, wenn der Motor im oberen Leistungsbereich (Figur 3) läuft. Nur die inneren Kolben 22 werden verwendet, wenn der Motor im unteren Leistungebereich (Figuren 1 und 2) läuft.

Der innere Kolben besitzt, wie die Zeichnung zeigt, einen geformten Innenraum. Der Kolben könnte jedoch voll ausgebildet werden, sofern er wenigstens einen Durchgang besitzt. Wie ersicht-

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lieh, enthält der Durchgang eine konische Fläche 27. Die wirksame Fläche des inneren Kolbens 22 besteht daher aus der konischen Fläche 27 und der ringförmigen Fläche 28 an seinem inneren Ende. Die wirksame Fläche des Mantelkolbens 21 besteht aus der ringförmigen Fläche 29 an seinem inneren Ende. Für den Lauf im oberen Leistungsbereich wird daher die wirksame Fläche aus den Flächen 27, 28 und 29 gebildet. Für den unteren Leistungsbereich hingegen wird die wirksame Fläche lediglich durch die Flächen 27 und 28 gebildet. Der Mantelkolben 21 weist eine innere Lippe 30 auf, an welcher das Arbeitsfluidum im Arbeitsraum 31 unterhalb des inneren Kolbens 22 reagieren kann, wie dies später beschrieben wird, um den Mantelkolben 21 in einer unwirksamen Lage zu halten, wenn der Motor im unteren Leistungsbereich läuft.

Am inneren Ende jeder Zylindrbohrung 18 ist eine Ringdichtung angebracht, deren genaue Form von untergeordneter Bedeutung ist. Wie gezeigt, weist die Dichtung 32 vorteilhaft die Form einer Scheibe auf, die am Block 15 angebracht ist. Der obere Teil der Dichtung weist eine zentrale Erhöhung 33 auf, welche in diesem Fall einen äusseren Kegelstumpfförmigen Sitz 34 bilder, gegen welchen der Mantelkolben 21 anliegen kann und somit durch Kontakt mit der Umfangskante 35 der Lippe 30 abdichtet, wenn der Mantelkolben 21 untätig ist.

Die Dichtung 32 weist eine zentrale Oeffnung 36 auf und besitzt seitliche Oeffnungen 37. Durch die zentrale Oeffnung 36 kann das Arbeitsfluidum direkt in den Arbeitsraum 31 eingeführt werden. Die seitlichen Oeffnungen 37 der Dichtung können Arbeitsfluidum in den Raum 38 unter der Fläche 28 des Mantelkolbens 21 ein- oder ablassen.

Das Arbeitsfluidum zum Antrieb der Kolben 21, 22 kann von einer Quelle durch den Motor 10 zirkuliert werden über die Oeffnungen 39, 40 mit den Schraubanschlüssen (Figuren 1 und 2), welche in der Nähe des einen Ende des Gehäuses 14 angebracht sind. Dabei

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bestimmt die Zirkulationsrichtung die Drehrichtung der Welle 11/ wenn angenommen wird, dass das Gehäuse stationär gehalten wird. Diese Oeffnungen 39 und 40 sind inständiger Kommunikation mit entsprechenden ringförmigen Nuten 41, 42 innerhalb des Gehäuses 14. Diese Nuten 41, 42 kommunizieren mit den entsprechenden Durchlässen 43, 44, welche sich längsweise durch einen Teil der Welle 11 und des Exzenters 12 erstrecken. Am einen Ende enden die Durchlässe 43, 44 in kleinen radialen Teilstücken 45, 46 welche in entgegengesetzten Richtungen in die entsprechenden Nuten 47, 48 in der Oberfläche des Exzenters 12 münden, von wo aus der Weg über die Bohrungen 49, 50 im Block zur zentralen Oeffnung 36 der entsprechenden Dichtungen 32 führt.Auf der anderen Seite enden die Durchlässe 43, 44 auf der linken Seite der Welle 11 in Figur 1 und 2 in einem Ventilblock 51, der von einer Verlängerung 52 des Gehäuse 40 umschlossen wird, und mit der Welle 11 dreht.

Der Ventilblock 51 weist verengte Bohrungen 53, 54 auf, (siehe insbesondere Figur 4) welche auf die entsprechenden Durchlässe 43, 44 ausgerichtet sind. Diese Bohrungen 53, 54 enthalten Absperrventile mit spulenförmigen Körpern 55, 56. Die Betätigung der Absperrventile steuert die ünterdrucksetzung und das Ablassen des Druckes im Raum 38 unter den Mantelkolben 21 und daher ob der Motor im oberen oder unteren Leistungsbereich läuft. Die spulenförmigen Körper 55, 56 werden normalerweise durch Federn nach links gedrückt (Figuren 1, 2 und 4), aber können entgegen dem Federdruck durch einen Kolben 57, welcher im Zylinder 58 am äusseren Ende des Ventilblocks 51 durch Einlassen von Arbeitsfluidum durch die Oeffnung 59 nach rechts beweglich ist, nach rechts verschoben werden.

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Die spulenförmigen Körper 55/ 56 liegen normalerweise unter Federdruck an den entsprechenden Sitzen 60, 61 an und halten die Sitze 62, 63 geöffnet. Die Bewegung des Kolbens 57 nach rechts ändert diese Lage. Die spulenförmigen Körper 55, 56 geben dann die Sitze 60, 61 frei und liegen an den Sitzen 62, 63 an.

Der verengte Teil der Bohrung 53 kommuniziert mit einem Paar von Nuten 64, welche im Exzenter 12 parallel zu den Nuten 47 angebracht sind, und während eines Teils einer Bewegung um 360 der Welle 11 relativ zum Gehäuse 14 kommunizieren die Nuten 64 mit den seitlichen Oeffnungen 37 in der Dichtung 32 · (Figur 1). Diese Kommunikation zwischen Bohrung 53 und den seitlichen Oeffnungen 37 erfolgt über die Bohrungen 65 bis 67, die Nuten 64, und Bohrungen 68 im Block 15, wobei zwei Bohrungen 67 vorgesehen sind, die parallele Zweige der Bohrung 66 darstellen

In ähnlicher Weise kommuniziert während einer 360 Bewegung der Welle 11 der verengte Teil der Bohrung 54 mit einem Paar von Nuten 69 im Exzenter 12 in Flächen parallel mit und auf jeder Seite der radialen Fläche, welche die Nute 48 enthält, über die Bohrungen 70 bis 72. Die Nuten kommunizieren mit den Bohrungen im Block 15 und dann mit den seitlichen Oeffnungen 37 in der Scheibe 32.

Der Exzenter 12 weist auch ein Paar von Umfangsnuten 164 in Ebenen parallel zu den Ebenen mit den Nuten 68, 69 auf. Die Nuten 164sind jedoch weiter von den Nuten 47, 48 entfernt als die Nuten 68, 69.

Wenn die spulenförmigen Körper 55, 56 durch Federdruck von den Sitzen 62, 63 weggehalten werden, so kommunizieren die verengten Stellen der Bohrungen 53, 54 mit der Ausnehmung 74 am inneren Ende des Kolbens 57. Die Ausnehmung 74 bleibt immer gegenüber einer Bohrung 75 geöffnet, welche sich von der linken Seite

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(Figur 1) der Welle 11 entlang der Drehachse erstreckt und sich mit einer Bohrung 76 schneidet, die am Kegelrollenlager 13 vorbei in das Gehäuse führt. Im Gehäuse 14 ist eine Sumpföffnung 78 vorgesehen.

Es sei nun angenommen, dass die Teile des Motors sich in den in Figur 1 gezeigten relativen Lagen befinden und die spulenförmigen Körper 55, 56 an den Sitzen 60, 61 (Figur 4) anliegen und den Motor im unteren Leistungsbereich laufen lassen. Die Nute 47 kommuniziert gleichzeitig mit der zentralen Oeffnung 36 jeder Dichtung 32 innerhalb der drei Zylinderbohrungen 18 oberhalb des Equivalents des horizontalen Durchmessers des Rings 17 in Figur 3 (Figur 3 bezieht sich jedoch auf den Betrieb bei Vollleistung). Die Nute 48 kommuniziert in entsprechender Weise mit den zwei Zylindern 18 unterhalb des genannten Durchmessers. Infolgedessen fliesst das Arbeitsfluidum, das dem Motor durch die Oeffnung 39 zugeführt wird und über die Nute 41 und die Durchlässe 43, 45 bei der Nute 47 anlangt, in die entsprechenden Arbeitsräume 31 unterhalb der inneren Kolben 22 der ersten drei genannten Zylinder durch die Bohrungen 49 und Oeff mangen 36, währenddem das Arbeitsfluidum in den anderen zwei Zylindern durch die Oeffnungen 36 und Bohrungen 50 in die Nute 48 und von dort durch den Durchlass 44, die Nute 42 und die Oeffnung 40 abfliesst.

Der erfolgende Verschiebungszykluss der Kolben 22 entspricht dem in Figur 3 eingezeichneten und später beschriebenen. Währenddem die spulenförmigen Körper 55, 56 an den Sitzen 60, 61 anliegen, bleiben die Mantelkolben 21 unwirksam, denn der hydraulische Druck in den Arbeitsräumen 31, welcher auf die inneren radialen Flächen der Lippen 30 wirkt, hält dadurch die Umfangskanten der Lippen 30 in abdichtendem Kontakt mit den Sitzen 34 und isoliert die Räume 38 unter den Mantelkolben 21 von den Arbeitsräumen 31.

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Währenddem die Arbeitsräume 31 von den Räumen Δ8 isoliert sind, entleeren sich die Räume 38 zur Sumpföffnung 78 über die Bohrungen 37, 68, die Nuten 64, die Bohrungen 67 bis 65 vorbei anden Sitzen 62 der Ventilbohrungen 53, durch die Ausnehmung 74 und die Bohrungen 75, 76 zur Sumpföffnung 78 und in entsprechender Weise durch die Bohrungen 37, 73, die Nute 69, die Bohrungen 72 bis 70, an den Sitzen 63 vorbei in die Ventilbohrung 54 durch die Ausnehmung 74 zur Sumpföffnung 78.

Um den Motor mit voller Kapazität laufen zu lassen, wird hydraulischer oder anderer Druck an den Kolben 57 angelegt, um diesen nach innen (nach rechts in den Figuren 1 und 4) zu bewegen, damit die spulenförmigen Körper 55, 56 an den Sitzen 63, bzw. 62 anliegen und die Sitze 60, 61 frei werden. Die Räume 38 werden dadurch hydiailischem Druck in den Durchlässen 43, 44 ausgeseLzt. Der Weg führt dabei vom Durchlass 33 zur Bohrung 53, entlang dem Sitz 60 durch die Bohrungen 65 bis 67, der Nute 64 und den Bohrungen 68, 37 zu den Räumen 38 und in entsprechender Weise vom Durchlass 44 über die Bohrung 54, vorbei an den Sitzen 61 durch die Bohrungen 70 bis 72, die Nuten 69, die Bohrungen 73, 37 zu den Räumen 38.

Die Mantelkolben 21 werden dann gleichzeitig mit den inneren Kolben 22 bewegt, wobei in jedem Fall eine Kopplung zwischen der inneren radialen Fläche der Lippe 30 und der inneren Endfläche des inneren Kolbens 22 erfolgt.

Die Längen der Mantelkolben 21 und der inneren Kolben 22 sind in jedem Falle so bemessen, dass wenn eine Kopplung der Lippe 30 erfolgt, das äussere Ende des Mantelkolbens auf dem Film des Antriebsfluidums auf dem entsprechenden Druckpolster 20 aufliegt.

Der Ringteil 82 des inneren Kolbens 22 weist eine solche Fläche auf, dass wenn der Motor unter Teillast läuft, der Ringteil 82 auf einem Flüssigkeitsfilm auf dem Druckpolster 20 aufliegt. Die ser Flüssigkeitsfilm wird durch den nach uassen gerichteten radialen

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Fluss von -der zentralen Oeffnung 36 erneuert. Der radiale Fluss erfolgt unter dem hydraulischen Druck vom inneren Ende des Kolbens 22. In ähnlicher Weise weist die Endfläche 81 des Mantelkolbens eine Fläche auf, so dass wenn der Motor unter Volllast läuft, der Flüssigkeitsfilm auf dem Druckpolster 20 die Endfläche 81 trägt. Gleichgültig, ob der Motor unter Teillast oder Volllast läuft, wird die äussere mechanische Last, welche durch die äusseren Enden der inneren Kolben 22, bzw. der inneren Kolben 22 und der Mantelkolben 21 verursacht wird, durch den entgegenwirkenden hydraulischen Druck des Flüssigkeitsfilms auf den Druckpolstern 20 ausgeglichen.

Figur 3 zeigt den Verschiebungszykluss der Kolben 21, 22 in Bezug auf die Druckpolster 20 bei Volllastbetrieb. Bei Teillastbetrieb bewegen sich die inneren Kolben 22 in einem entsprechenden Zykluss. Der einfachheithalber lediglich die inneren Kolben 22 <sind">mit A bis E markiert worden, auf welche Bezeichnung bei der Beschreibung des Zykluss Bezug genommen wird. Der Kolben A befindet sich am Beginn eines Hubes nach aussen. Der Kolben C befindet sich beinahe am Ende seines Hubes, und der Kolben B befindet sich in einer Zwischenstellung. Die Kolben D und E kehren im Ausstosshub zurück. Die Achsenaer Kolben A und C sind etwas im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Zentren der entsprechenden Druckpolster verschoben, währenddem die Achse des Kolbens B die maximale Abweichung in dieser Richtung aufweist. Die Achsen der Kolben D und E sind hingegen im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf die Mitten der entsprechenden Druckpolster 20 verschoben.

Es kann festgestellt werden, dass die Betätigungsachsen aller Kolben A bis E durch das Zentrum des Exzenters führen. Diese Anordnung hält das Drehmoment an den Kolben gering.

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Das Antriebsfluidum, welches die Kolben A, B, C nach aussen treibt/ reagiert auf dem Exzenter 12 und verschiebt dadurch sein Zentrum und den Block 15 weg von den entsprechenden Druckpolstern 20. Dabei ist die Verschiebung infolge des Kolbens C die grösste der drei Kolben, denn er befindet sich beinahe am Ende des Arbeitshubes. Der Exzenter 12 wird dabei im Uhrzeigersinn (Figur 3) um die Achse der Welle 11 in Bewegung versetzt und überträgt eine entsprechende exzentrische Bewegung auf die Drehachse des Blocks 15.

Die Drehung des Exzenters 12 bewirkt, dass die Antriebsjflüssigkeit in der Folge allen Zylinderbohrungen zugeführt und wieder in einer Folge in einem WMerholungszyklus abgeführt wird.

Fluidumdruck wird auf den Exzenter 12 durch Reaktion der inneren Kolben 22 ausgeübt, wenn der Motor im Teillastbetrieb läuft. Diesem Druck wird durch einen entsprechenden Druck des Antriebsfluidums, welches der Oberfläche des Exzenters 12 über die Nuten 47, 48 zugeführt wird, entgegengewirkt. Auf diese Weise ist es möglich, die hydraulischen Kräfte, welche sonst die Welle und den Block 15 belasten würden, zu balancieren. In gleicher Weise, wenn der Motor unter Vollast läuft, wird dem Fluidumdruck, der auf den Exzenter 12 durch Reaktion der inneren Kolben 22 und den Mantelkolben 21 ausgeübt wird, hydraulisch durch einen entsprechenden Fluidumdruck auf der Oberfläche des Exzenters 12 in den Nuten 47, 48, 64 und 69 entgegengewirkt. Bei jeder Art von Betrieb, erfolgt ein Druckabfall von den Nuten 47, 48 weg entlang des Exzenters in beiden Richtungen. Im Teillastbetrieb erstreckt sich der Druckabfall bis zu den Nuten 64, 69, im Volllastbetrieb sind die Nuten 47, 48, 64 und 90 mit Antriebsfluidum versehen und der Druckabfall erstreckt sich zu den Nuten 164.

Es ist ersichtlich, dass wenn das Gehäuse 14 samt seinem Ring 17 stationär gehalten wird, die Welle 11 den Ausgang bildet, währenddem, wenn die Welle 11 stationär gehalten wird, das Gehäuse den Ausgang bildet. 309881/0539

Wenn der Motor als Pumpe verwendet wird, so erfolgt der Eingang, d.h. der Antrieb über die Welle oder das Gehäuse und je nachdem wird die Welle oder das Gehäuse stationär gehalten.

Die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Aenderungen beziehen sich auf die Kolben und den Exzenter und wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt, betreffen sie auch Maschinen mit Doppelzylinder. Beide Maschinen arbeiten in ähnlicher Weise wie der bereits beschriebene Motor. Auch wird unerwünschten mechanischen und fluidischen Lasten durch Fluidumdruck entgegengewirkt, um die Lasten bei Teil- und Volllast zu kompensieren.

Aehnlichkeiten können auch zwischen den Teilansichten von Figur 5 und 6 und dem Schnitt von Figur 2 festgestellt werden.

In Bezug auf die Aenderungen kann festgestellt werden, dass der Mantelkolben 21 von Figur 5 einen Durchgang 83 aufweist, um eine Kommunikation zwischen der inneren Fläche 28 und dem Boden einer Ausnehmung 84 zu schaffen, welche das mit einem Ringteil 82 versehene äussere Ende des inneren Kolbens 22 aufnimmt. Eine solche Kommunikation versichert eine positivere Reaktion des Mantelkolbens 21 zwischen seiner Arbeitsstellung und Ruhestellung wenn eine Aenderung von Teillast und Volllast-Lauf gemacht wird.

Die Dichtung 132 am inneren Ende des Mantelkolbens 21 umfasst eine zylindrische Erhöhung 85 mit einem Abdichtungsglied 86 für den Kontakt mit der inneren zylindrischen Oberfläche der Lippe 30, wenn der Mantelkolben 21 nicht in Tätigkeit ist.

Die Nuten 64 sind in zwei kurze Paare geteilt, wobei die Teile davon durch entsprechend verzweigte Bohrungen 67 gespeist oder entleert werden. Die Gegenstücke der Nuten 69 und Bohrungen 72 (in Figur 5 nicht gezeigt), sind entsprechend den Nuten 64 und Bohrungen 67 in Figur 5 modifiziert. Eine solche Unterteilung der Nuten 64 und 69 bewirkt einen Strukturunterschied, welcher den vorhandenen Fluidumdruck an der Oberfläche des Exzenters beeinflusst, um eine» scgmichen. Reaktionsdruck, welcher durch

den Mantelkolben 21 im Betrieb verursacht wird, entgegenzuwirken.

In Figur 6 befindet sich eine dünnere, ringförmige Dichtung 231 in einer Aussparung im Block. Diese Dichtung 231 ersetzt die Dichtung 32 der anderen Figuren. Die Dichtung 231 umschliesst und hält das innere Ende eines Rohrs 232, welches auf beiden Seiten offen ist. Der Durchlass, durch welchen Fluidumdruck zwischen entgegengesetzten Enden des inneren Kolbens 22 übertragen wird, weist grössere radiale Abmessungen am inneren Ende als am äusseren Ende auf. Das innere Ende des Kolbens 22 umfasst während des ganzen Arbeitshubes das Rohr 232, welches dazu dient, das Arbeitsfluidum der inneren Seite des inneren Kolbens 22 zuzuführen. Das Rohr 232 und der Kolben 22 sind in Abstand voneinander angeordnet, so dass zwischen ihnen ein Durchgang gebildet wird, welches eine Kommunikation zwischen der Mündung des Rohrs 232 und einer inneren radialen Fläche der Lippe 30 des Mantelkolbens 21 aufrechterhält.

Die Aufgabe des Rohrs 232 besteht darin, dass wenn der Durchlass 68 geöffnet ist, der über den Durchlass 36 gelieferte Fluidumdruck an der inneren radialen Fläche der Lippe 30 wirken kann und der Mantelkolben vermittels der Lippe 30, welche gegen die Dichtung 231 drückt, abgedichtet wird.

Figur 6 zeigt auch Dichtungsringe 233, die in den Umfangsnuten 234 des Exzenters 12 auf jeder Seite der Nuten 47 und zwischen den Nuten 64 und den Stirnflächen des Exzenters eingelegt sind.

Der fünfzylinder-hydraulische Motor mit zwei Leistungsbereichen, welcher schematisch in den Figuren 7 und 8 dargestellt wird, entspricht zu einem Teil dem unter Bezug auf die Figuren 1 bis 4 beschriebenen Motor. Für entsprechende Teile werden entsprechende Bezugsziffern verwendet. Das der Welle 11 des Ausführungsbei-

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spiels von Figur 1 bis 4 entsprechende Teil wird auf Lagern 13 an einem Ende des Gehäuses 90 getragen. Das Gehäuse 90 ist koaxial zur Welle 11 angeordnet und umschliesst den Motor. Das Gegenstück zum Exzenter 12 wird durch einen Wellenstumpf 91 gebildet, der am anderen Ende des Gehäuses 90 befestigt ist. Die Längsachse des Wellenstumpfes 91 ist dabei exzentrisch zur Achse der Welle 11 angeordnet.

Die Welle 11 ist mit einem Träger 92 versehen, um das Gegenstück zum Ring 17 zu bilden. Der Träger 17 umschliesst einen Zylinderblock 15, welcher zur Drehung vermittels einer zentralen Oeffnung auf dem Wellenstumpf 91 montiert ist.

Die Bewegungsachsen der Mantelkolben 21 und der inneren Kolben 22, welche durch den Block 15 gelagert werden, führeridurch die

Längsachse des Wellenstumpfes 91.

Der Motor enthält einen hydraulischen Kreis, der jenem von Figur 4 entspricht, von dem aber der ei'nfachheithalber nur die Oeffnungen 43, 44, die Nute 47 und die Dichtungen 32 in den Figurer 7 und 8 gezeigt werden.

Wenn das Arbeitsfluidum vom Durchlass 43 zum Durchlass 44 im Wellenstumpf 91 zirkuliert wird, so entspricht die Bewegung der Kolben 22 oder der Kolben 21 und 22, je nachdem ob der hydraulische Kreis für Teillast oder für Volllast eingestellt ist, jener der Kolben im Motor gaäss den Figuren 1, 2 und 3. Der Druckantrieb der Kolben 22 (oder 21 und 22) nach aussen in Figur 8 verursacht eine Reaktion auf dem Wellenstumpf 91, so dass durch den Druck das Zentrum und der Block 15 verschoben wird. Die Drehachse des Blocks 15 bewegt sich exzentrisch relativ zur Achse der Welle 11, währenddem dasjGehäuse auf dieser Achse rotiert wird.

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Die spulenformigen Körper 55/ 56 könnten auch pneumatisch, mechanisch oder elektrisch statt hydraulisch betätigt werden. Es kann sich dabei auch um zylindrische Spulenvetile oder irgendwelche andere hydraulische Ventile handeln. Sie könnten auch so angeordnet werden, dass sie automatisch entsprechend dem Betriebsdruck des Motors oder der Pumpe arbeiten, so dass, wenn der Druck auf einen vorbestimmten Betrag bei Teillast ansteigt^ automatisch auf Volllast umgeschaltet würde. In ähnlicher Weise, wenn der Betriebsdruck unter ein vorbestimmtes Minimum während des Volllastbetriebs fällt, könnte automatisch auf Teillastbetrieb umgeschaltet werden.

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Claims (1)

1. -■17 -

   Patentansprüche

   l.yFluidumdruck-Maschine mit einem Gehäuse und einer Welle, welche eine in Bezug auf das Gehäuse exzentrische Oberfläche aufweist und durch das Gehäuse umschlossen wird und relativ zu diesem drehbar ist, einem Block mit einer Hauptbohrung, vermittels welcher der Block durch die exzentrische Oberfläche für eine Relativbewegung zu diesem getragen wird, und eine kreisförmige Anordnung von radial ausgerichteten Zylinderbohrungen, welche durch die Relativbewegung zwischen dem Block und dem umgebenden Gehäuse verschiebbare Kolben enthalten, wobei die Welle und der Block Durchlässe für ein Arbeitsfluidum enthalten, welches zwischen einer Fluidumquelle und den Zylinderbohrungen zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Zylinderkapazität wählbar ist, dass jede Zylinderbohrung (18) einen Kolben (21) in Form eines Hanteis aufweist, der einen Inneren Kolben (22), welcher verschiebbar zum Mantelkolben (21) 1st, enthält, und dass eine Dichtung (32) dazwischen angeordnet ist, welche in der Lage ist, die wirksaaen Flächen (27, 28, 29) voneinander zu isolieren, und dass eine Ventileinrichtung (51, 53 bis 63) und Oeffnungen {36/ 37) vorgesehen sind, durch welche das Arbeitsfluidum zu jeder Zylinderbohrung (18) zuführbar ist und welche so angeordnet sind, dass das Arbeitsfluidum zur einen oder beiden wirksamen Flächen (27, 28; 29) in jeder Zylinderbohrung (18) zugelassen werden kann, und dass ungünstige mechanische und/oder fluidische Belastungen Infolge der inneren Kolben {22}, wenn diese allein arbeiten, oder infolge der inneren Kolben (22) und der Mantelkolben (21), wenn diese zusannaen arbeiten, durch Fluidum-Gegendruck vermindert werden.

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   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder innere Kolben (22) so ausgebildet ist, dass eine Kommunikation von Fluidumdruck zwischen den entgegengesetzten Enden des inneren Kolbens (22) erfolgen kann.

   3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Ende jedes inneren Kolbens (22) eine zentrale Aussparung (26) umgeben von einer peripheren Ringfläche

   (82) aufweist.

   4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Abdichtung zwischen den wirksamen Flächen (27, 28,:29) dadurch erfolgt, dass der Mantelkolben (21) an einer zentralen Erhöhung (33) der Dichtung (32) anliegt, welche Erhöhung (33) eine Oeffnung umschliesst, durch welche das

   -- Arbeitsfluidum zum inneren Ende des inneren Kolbens (22) zugelassen werden kann.

   5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkolben (21) an seinem inneren Ende eine innere Lippe

   (30) aufweist, auf welche das Arbeitsfluidum einwirken und den Mantelkolben (21) in abdichtende Berührung mit der Dichtung (32) pressen kann, wenn die Ventileinrichtung (51, 53 bis 63) Fluidum unter Ausschluss des Mantelkolbens (21) zum inneren Kolben zulässt.

   6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des Fluidumdruckes zwischen den einander entgegengesetzten Enden des inneren Kolbens (22) über einen Durchgang mit grösserer radialer Dimension am inneren Ende als am äusseren Ende desselben erfolgt, und dass das innere Ende des Kolbens während des ganzen Hubes ein Rohr (232) zur Lieferung

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   von Arbeitsfluidum in das innere des Kolbens (22) umfasst, dass das Rohr (232) und der innere Kolben (22) in
   Abstand voneinander angeordnet sind, um einen Durchgang zu bilden, der eine Kommunikation zwischen der Mündung des Rohrs (232) und einer inneren radialen Fläche der Lippe (30) des Mantelkolbens aufrecht erhält.

   7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Ende des inneren Kolbens einen
   peripheren Ringteil (82) aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung (84) aufgenommen werden kann, welche im äusseren Ende des Mantelkolbens (21) ausgebildet ist, und dass eine Kommunikation (83) von Fluidumdruck zwischen den entgegengesetzten Enden des Mantelkolbens vorgesehen ist, wobei die
   Kommunikation am äusseren Ende des Mantelkolbens (21) über den Boden der Aussparung (84) erfolgt.

   13.6.73
   CAR/mc

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