DE3133758A1

DE3133758A1 - Hydraulikmotor

Info

Publication number: DE3133758A1
Application number: DE19813133758
Authority: DE
Inventors: Malcolm Ellis East Preston West Sussex Stafford
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1980-08-27
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1982-06-16
Also published as: GB2085094A; FR2489428A1; FR2489428B3

Description

ELLIOTT BROTHERS (LONDON) LIMITED, Chelmsford, Essex, ' - England

Hydraulikmotor

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikmotor. Ins-. besondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung solche Motoren, die geeignet sind, einen Generatorsatz anzutreiben, um in einem Flugzeug Strom zu erzeugen.

Somit ist es Aufgabe der Erfindung, einen kleinen, leichten und äußerst zuverlässigen Hydraulikmotor anzugeben, der den Anforderungen der Luftfahrttechnik entspricht. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen von einem Hydraulikmotor angetriebenen Generator anzugeben, der zur Verwendung in einem Flugzeug geeignet ist. ■

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nach einem Gesichtspunkt der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Hydraulikmotor die folgenden Bauteile aufweist:

einen Stator mit einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt, der mehrere am Rand befindliche Ausnehmungen aufweist, einen Rotor mit einer Randfläche, die mit der Seitenfläche des Statorabschnittes mehrere am Umfangbefindliche, allgemein mondförmige Zwischenräume be— grenzt, und mehrere Rollenelemente, die jeweils in einer zugehörigen Ausnehmung angeordnet sind, wobei der Stator und der Rotor mit Kanälen versehen sind, die zyklisch während der Drehung des Rotors so zusammenwirken, daß Druckfluid den Ausnehmungen zugeführt und von da abgeleitet wird, wobei das Druckfluid einer Ausnehmung nur dann zugeführt wird, wenn der Abstand zwischen der Rotorfläche und der Statoraußenseite in der Nähe der Ausnehmung zunimmt, wodurch die in der Ausnehmung angeordnete Rolle gegen die Rotorfläche gedrückt und dadurch der Rotor gedreht wird.

Vorzugsweise sind die allgemein mondförmigen Zwischenräume gleichmäßig vim den zylindrischen Statorabschnitt verteilt. Die Kräfte in dem Motor sind dann symmetrisch verteilt, und die Belastung der Rollenelemente und der Motorlager ist dann im wesentlichen ausgeglichen. Infolgedessen können die Rollenelemente und die Rotorlager eine leichte Konstruktion aufweisen, die Abnutzung infolge Reibung ist minimiert, und ein sehr hoher Hydraulikdruck kann in dem Motor aufgebracht werden.

In einem Motor gemäß der Erfindung können drei oder mehr mondförmige Zwischenräume ausgebildet sein. Vorzugsweise sind jedoch nur zwei mondförmige Zwischenräume vorhanden.

Die Rotorfläche hat vorzugsweise eine Form mit zwischen zylindrischen äußeren Abschnitten stetig zunehmenden Krümmungen.

.

Nach einem weiteren Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein von einem Hydraulikmotor angetriebener Generator einen ringförmigen Stator aufweist, der koaxial einen Dauermagnetrotor umgibt, und daß der Motor einen einen Stator koaxial umgebenden Rotor aufweist, wobei der Generatorrotor außen am Mptorrotor befestigt ist, so daß der Motor die Nabe des Generators, darstellt. ■

Bei dem erfindungsgemäßen Generator hat der Motor vorzugsweise die Form, die nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei- · bung eines erfindungsgemäßen Generators, der von einem Hydraulikmotor gemäß der Erfindung angetrieben ist, sowie

— D-

an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen:

F I G . 1 einen Querschnitt durch den Generator entlang der Linie X-X in Fig. 2;

F I G - 2 einen Querschnitt durch den Generator gemäß Fig. 1 entlang der Linie B-B;

F I G . 3 einen Querschnitt durch den Generator ' gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A, und F I G . 4 einen Querschnitt durch den Generator gemäß Fig. 1 entlang der Linie D-D.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Der Generator hat ein Gehäuse mit zwei Endplatten 7 und 10, zwischen denen der Stator 29 des Wechselstromerzeugers befestigt ist, wobei der Stator eine Ringform aufweist und Lamellen und Wicklungen enthält, die in

■ ■ Epoxydharz eingeschlossen sind.

Der Hydraulikmotor hat einen Stator 1, der koaxial in dem Gehäuse angeordnet und von dem Motorrotor 2 umgeben ist. Der Stator 1 hat eine Welle 3, deren eines Ende in eine kreisförmige Aussparung in der Innenseite der Endplatte 7 eingreift. Die Welle ist an der Endplatte 7 über ein Verbindungsstück 8 mit einem Gewinde-• 25 abschnitt 9 befestigt, wobei sich das Verbindungsstück durch eine Öffnung in der Endplatte 7 erstreckt und in eine mit einem Gewinde versehene Öffnung im anliegenden Endabschnitt der Welle 3 eingeschraubt ist. Die Welle 3 trägt an ihrem anderen Endabschnitt eine mittig αμΓοΙι-lochte Scheibe 5, die in eine kreisförmige Aussparung in der Innenseite der Endplatte 10 eingreift, wobei die Scheibe 5 an der Welle von einer Mutter 11 gehalten ist, die auf den Endabschnitt der Welle 3 aufgeschraubt ist.

■ 35 Zwischen der Scheibe 5 und einem radialen Gegen-

. · lager 12 an der Welle 3 ist eine Abstandsplatte 4 befestigt, die acht einspringende Schlitze bzw. Ausneh-

mungen-aufweist, die sich radial von ihrem Außenrand an gleich beabstandeten Stellen ihres Umfangs erstrecken, wobei die Schlitze bzw. Ausnehmungen und das angrenzende Widerlager 12 sowie die Scheibe 5 acht Kammern 18 bilden.

Der Motorrotor 2 wird an dem Teil der Welle 3 zwischen dem Widerlager 12 und der Endplatte 17 getragen, wobei die gekrümmte Außenseite der Welle am Umfang mit Nuten versehen ist, um die Reibung zu verringern. An beiden Enden des Rotors sind Lagerringe 33 angeordnet, .um die axiale Bewegung des Rotors zu begrenzen.

Wie- weiter unten näher beschrieben wird, wird die Drehung des Rotors durch die Zufuhr von Druckfluid, beispielsweise Öl,. unter Druck in die Kammern 18 hervorgerufen. In jeder Kammer 18 ist eine Rolle 19 angeordnet, die dicht in ihre Kammer hineinpaßt, so daß -der Fluidverlust minimiert wird. Das Fluid drückt periodisch die Rollen nach außen gegen die benachbarte Fläche 23 des Rotors, die, wie weiter unten näher beschrieben wird, so geformt ist, daß die periodischen, nach außen gerichteten Kräfte, die von den Rollen ausgeübt werden, den Rotor 2 auf der Welle 3 drehen.

Der Rotor des Generators bzw. Wechselstromerzeugers hat einen ringförmigen Kern 27 aus purem Eisen, ■ der außen an dem Motorrotor 2 befestigt ist, und' mehrere Dauermagneten 28, die gleichmäßig voneinander beabstandet am Außenumfang des Kerns 27 befestigt sind.

Ein Hydraulikiluicl wivd unter hohsai Druck dem Motor über einen Kanal 15 in dem Verbindungsstück 8 einer axialen Bohrung 13 in der Welle 3 zugeführt, die über zwei Öffnungen 13A an ihrem inneren Ende mit einer ringförmigen Leitung 14 in Verbindung steht, die von

einer "Umfangsnut in der Welle 3 und der angrenzenden Fläche des Rotors 2 gebildet wird (siehe auch Fig. 4). In dem Rotor 2 sind zwei Kanäle 16 ausgebildet, die an einem Ende mit der Leitung 14 in Verbindung stehen und in die daher Hochdruckfluid eintritt. An dem anderen Ende, steht jeder Kanal 16 nacheinander während der Drehung des Rotors mit einer der acht Kanäle 17 in der Welle 3 in Verbindung, wobei jeder Kanal an seinem anderen Ende mit einer betreffenden Kammer 18 in Verbindung steht, und wobei die Kanäle 16 miteinander gegenüberliegenden Kanälen 17 verbunden sind. Somit wird Hochdruckfluid nacheinander jedem Paar einander gegenüberliegender Kammern 18 zugeführt.

Eine Abflußbahn für das Fluid aus den Kammern 18 über'den Kanal 17 ist durch ein weiteres Paar von Kanälen 20 in dem Rotor ausgebildet. An seinem der Endplatte 10 zugewandten Endabschnitt steht jeder· Kanal ZO nacheinander mit einem der aufeinanderfolgenden Kanäle 17 in Verbindung, wenn sich der Rotor dreht, wie dies in ähnlicher Weise mit dem Kanal 16 der Fall ist. An ihrem anderen Ende stehen die Kanäle 20 mit dem den Rotor 2 umgebenden Raum in Verbindung und von da mit einem Kanal in der Endplatte 7 und einem Kanal 22 in einem.weiteren Verbindungsstück 35, das an der Verbindungsplatte 7 befestigt ist, wodurch das Hydraulikfluid abgeführt wird. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, sind die Kanäle 16 und 20 abwechselnd um den Rotor herum ausgebildet, so daß bei Drehung des Rotors jeder Kanal 17 und seine zugehörige Kammer 18 abwechselnd mit der Hochdruckquelle des Fluids über einen Kanal 16 und mit den Auslaßkanälen 21 und 22 über einen Kanal 20 verbunden v/ird. Während Hochdruckfluid einem Paar von diametral gegenüberliegenden Kammern zugeführt wird, strömt infolge der Ausbildung der Kanäle 16 und 20 Fluid von im rechten Winkel dazu liegenden, diametral gegenüberliegenden Kammern 18 zurück, während die übrigen Kam-

0 Λ

mern 18 wirksam abgeschlooKen r.ind.

In der Zeichnung sind Kanäle, die Druckfluid enthalten, mit P gekennzeichnet, während" Kanäle, in denen Fluid abströmt, mit R bezeichnet sind. Die Kanäle 17, die abwechselnd Druckfluid und abfließendes Fluid enthalten, sind nicht markiert.

Die Form der Motorrotorfläche 23 ist in Fig. 2 dargestellt, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 zeigt. Diese Fläche hat zwei zylindrische 20°-Abschnitte mit einem zweiten, größeren Radius, wobei diese Abschnitte wechselweise an Quadranten bzw. Kreisabschnitten um die Fläche angeordnet sind. Die Flächen zwischen diesen zylindrischen Abschnitten haben die Form von stetig zunehmenden Krümmungen, wobei ein weicher Übergang zwischen den verschiedenen Radien ausgebildet ist. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid wird beim Betrieb des Motors zwei gegenüberliegenden Kammern 18 zugeführt., wenn sich ihre zugehörigen Rollen 19 am Anfang von zwei Abschnitten mit konstant zunehmender Krümmung in der Nähe der Abschnitte 25 mit kleinerem Radius befinden. Der Motor wird zur Drehung gezwungen, während die Rollen sich in Richtung der Abschnitte 26 ' mit größerem Radius bewegen. Die Zufuhr des Druckfluid^ wird aufrechterhalten, bis die Rollen die Abschnitte 26 erreichen. Das Druckfluid in dem gegenüberliegenden Kammerpaar strömt ab, während der Rotor sich von den· Abschnitten 26 zu den Abschnitten 25 dreht. Die Kammern 18 sind abgeschlossen, und der Hydraulikdruck verbleibt statisch in ihnen, während die Rollen an den zylindrischen Abschnitten 25 und 26 ablaufen, so daß die Maschine sich nicht infolge einer hydraulischen Stockung festlaufen kann. Wenigstens zwei der acht Rollen treiben demnach zu jedem Zeitpunkt der Rotor an.

Da das gesamte Innere des Generatorgehäuses mit Hydraulikfluid gefüllt ist, sind O-Ringe JA an geeigneten Stellen ausgebildet, um eine Leckage des Fluids zu verhindern. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Abdichtung des Generators keine sich drehenden
Dichtungen erfordert, wodurch die Betriebssicherheitdes Generators erheblich erhöht ist.

Claims

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ELLIOTT BROTHERS (LONDON) LIMITED, Chelmsford, Essex,

England

Patentansprüche

(1 J Hydraulikmotor,

gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen Statorabschnitt (4), der mehrere am Rand befindliche Ausnehmungen (18) aufweist,, einen Rotor (2) mit einer Fläche (23), die mit der Fläche des Statorabschnittes mehrere am Umfang befindliche, allgemein mondförmige Zwischenräume bildet, und mehrere Rollenelemente (19), die jeweils in einer zugehörigen Ausnehmung (18) angeordnet sind, wobei der Stator (1) und der Rotor (2) mit Kanälen (13, 15, 16, 17, 20, 21, 22) versehen sind, die während der Drehung des Rotors zyklisch zusammenwirken, um ein Hydraulikfluid den Ausnehmungen (18) zuzuführen und von da abzuführen, wobei das unter Druck stehende Hydraulikfluid einer Ausnehmung (18) nur dann zugeführt wird, wenn der Abstand zwischen der Rotorfläche (23) und dem Statorabschnitt (4) ansteigt, wodurch die in der Ausnehmung angeordnete Rolle gegen die Rotorfläche gedrückt und dadurch der Rotor gedreht wird.
2. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemein mondförmigen Zwischenräume gleichmäßig um den zylindrischen Statorabschnitt (4) verteilt sind.
3. Hydraulikmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mondförmige Zwischenräume ausgebildet sind.

-Z-
4. Hydraulikmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (23) des Rotors (2) die Form von zwischen zylindrischen Endabschnitten stetig zunehmenden Krümmungen hat.
5. Hydraulikmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,-daß das unter Druck stehende Hydraulikfluid über eine Leitung (14) einer ersten Mehrzahl von Kanälen (16) in dem Rotor (2) zugeführt wird, die während der Drehung des Rotors nacheinander über aufeinanderfolgende Kanäle (17) in dem Stator mit jedem der Ausnehmungen (18) in Verbindung stehen, und daß durch eine zweite Mehrzahl von Kanälen (20) in dem Rotor eine Abflußbahn für das Fluid ausgebildet ist, wobei die Kanäle (20) während der Drehung des Rotors nacheinander über jeweils aufeinanderfolgende Kanäle (17) in dem Stator mit jeder der Ausnehmungen (18) verbunden werden, um abströmendes Fluid mit einem Auslaßkanal.(21) über einen den Rotor umgebenden Zwischenraum zu verbinden.
6. Hydraulikmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mehrzahl von Kanälen zwei Kanäle (16) aufweist, die gleichzeitig mit zwei diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen (18) in Verbindung stehen, und daß die zweite Mehrzahl von Kanälen zwei Kanäle (20) aufweist, die zur gleichen Zeit mit zwei anderen diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen in Verbindung stehen. ·
7. Von einem Hydraulikmotor angetriebener Generator, gekennzeichnet durch
einen ringförmigen Stator (29), der koaxial einen
Dauermagnetrotor umgibt, wobei der Motor einen einen Stator koaxial umgebenden Rotor aufweist und der Generatorrotor außen an dem Motorrotor befestigt ist, so daß der Motor die Nabe des Generators bildet.

'8. Von einem Hydraulikmotor angetriebener Generator nach Anspruch 7, ■

dadurch gekennzeichnet,
· daß der Motor einem der Ansprüche 1 bis 7 entspricht.