DE3216007C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Maschine, beispiels­ weise Motor oder Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Zylinder-Kolben-Maschine ist aus der DE-OS 19 11 230 bekannt. Die Kolben dieser Zylinder-Kolben-Maschine stützen sich mit Hilfe der an diesen Kolben drehbar befestigten Rollen auf einer Steuerkurve ab.

Bei der bekannten Zylinder-Kolben-Maschine ist jede Rolle in einem Abschnitt einer Querbohrung angeordnet, die jeder Kolben aufweist.

Dadurch wird der Vorteil einer kompakten Bauweise erreicht, da die Rollen teilweise in die Zylinder ragen.

Die bekannte Zylinder-Kolben-Maschine besitzt noch keine Vor­ richtung, um wahlweise einen oder mehrere Kolben freizugeben bzw. zu entkuppeln. Jedoch ist dies bei bestimmten Anwendungen hydraulischer Motoren wünschenswert. Nicht immer wird ein sol­ cher hydraulischer Motor zur Erfüllung seiner Hauptaufgabe, beispielsweise als Pumpe eingesetzt, sondern ist bei manchen Anwendungsfällen mit der Welle eines Fahrzeugs über ein Getriebe gekoppelt, wobei das Fahrzeug eine fallende Steigung hinter­ fahren kann. In diesem Falle ist die oben erwähnte Freigabe oder Entkupplung von einem oder mehreren Kolben gefordert, wobei unter Freigabe oder Entkupplung der Zustand zu verstehen ist, bei dem einer oder mehrere Kolben eine feste Position innerhalb des Zylinders behalten.

Aus der DE-OS 29 20 588 ist eine eine solche Freigabe oder Entkupplung der Kolben ermöglichende Vorrichtung beschrieben, die dies mittels Federgliedern bewirkt, die im entkuppelten Zustand den jeweiligen Kolben in den Zylinder hinein in die Richtung zur Drehachse hin vorspannen. Die Federglieder sind mit Hebeln zweier aufeinanderfolgender Kolben gekoppelt. Jeder Kolben trägt einen Querträger, der sich über drehbar daran an­ gebrachten Rollen an der Nockenführungsbahn abstützt. Die Rollen ragen nicht in Querbohrungen der Kolben und damit auch nicht in die jeweiligen Zylinder. Bei der gattungsgemäßen Zylinder- Kolben-Maschine lassen sich dagegen keine Federelemente, ähnlich wie bei der DE-OS 29 20 588 anbringen, da sich die Rollen zu­ mindest teilweise in das Zylinderinnere bei der Bewegung des Zylinderblocks bewegen.

Dagegen ist bei der DE-OS 29 20 588 eine Anordung mit zwei Rollen links und rechts von dem Querträger gewählt. Diese Anord­ nung gestattet die äußere Anbringung der Federelemente.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Zylinder-Kol­ ben-Maschine so zu ermöglichen, daß im Falle, wo der Motor mit einer Vorrichtung versehen werden soll, die einen oder mehrere Kolben freigeben bzw. entkuppeln kann, eine besonders einfache und kostengünstige Anbringung einer die Kolben in die zylinder­ vorspannende Vorrichtung unter gleichzeitig guter Seitenführung der Rollen in der jeweiligen Querbohrung jedes Kolbens ermög­ licht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die abhängigen Ansprüche 2-6 kennzeichnen jeweils vorteilhafte Ausbildungen davon.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zylinder-Kolben-Ma­ schine kann die grundsätzliche Struktur der Zylinder-Kolben- Maschine dieselbe bleiben, ob die Maschine nun "auskuppelbare Kolben" aufweist oder nicht, und es läßt sich aufgrund der gemeinsamen grundsätzlichen Struktur eine Zylinder-Kolben-Ma­ schine mit entkuppelbaren Kolben verwirklichen, ohne irgend etwas zu ändern, außer mit Dornen versehene Rollen, sowie Federn einzusetzen. Die Schlitze oder die Aussparung der Segmente gestatten die Bewegung der Dornen, die die Rollen aufweisen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nachstehend die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, in deren Verlauf spezielle Merkmale und deren Vorteile aufgeführt sind. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind hierbei nur als Erläu­ terung und nicht als Beschränkung zu verstehen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 eines hydraulischen Motors nach einer ersten Aus­ führungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Axialschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 1 durch eine Vari­ ante gemäß der Erfindung des Motors in Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 7 eines hydraulischen Motors nach einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 7 einen Axialschnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 6 einer erfindungs­ gemäßen Variante des Motors in Fig. 6;

Fig. 10 einen Schnitt gemäß der Linie X-X in Fig. 9;

Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 12 eines hydraulischen Motors nach einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig. 11;

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 11,

Fig. 14 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 11 einer erfindungs­ gemäßen Variante des Motors in Fig. 11 und

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 14.

Die verschiedenen in den Zeichnungen dargestellten hydrau­ lischen Motoren und ihren Varianten weisen gemeinsame Struk­ turmerkmale auf und natürlich auch andere Merkmale, die der jeweilige Motor speziell aufweist.

Die den verschiedenen dargestellten Motoren gemeinsame Struktur umfaßt:

• - ein Gehäuse 1 aus zwei durch Schrauben 2 verbundenen Teilen 1a und 1b,
• - eine im Gehäuse 1 mittels konischer Wälzlager 4 drehbar befestigte Antriebswelle 3, die Längsnuten 5 aufweist,
• - einen Zylinderblock 6, der seinerseits Längsnuten 5 der Antriebswelle 3 eingreifende Längsstege 7 auf­ weist,
• - einen Medium-Steuerspiegel 8, dessen eine, senkrecht zur Rotationsachse 10 der Antriebswelle 3 verlaufende Fläche 9 sich an einer gleichfalls ebenen Fläche 11 des Zylinderblocks 6 abstützt,
• - im Zylinderblock 6 ausgesparte und radial angeord­ nete Zylinder 12,
• - in den Zylindern 12 verschiebbar gelagerte Kolben 13, jeweils ein Kolben pro Zylinder,
• - Kammer 14, die im Inneren der Zylinder durch die Kolben 13 begrenzt sind und von denen jeder mit der Fläche 11 des Zylinderblocks 6 durch eine Bohrung 15 in Verbindung steht,
• - zwei Nuten 16 und 17, die an der Umfangsfläche des Medium-Steuerspiegels 8 angebracht sind und die einer­ seits durch im Teil 1b des Gehäuses 1 angeordnete Bohrungen 18 und 19 an externe Leitungen zur Versor­ gung mit unter Druck stehendem Medium bzw. zur Zurück­ führung des Mediums an ein druckloses Reservoir ange­ schlossen und andererseits durch Bohrungen 20, 21, die abwechselnd in die Bohrungen 15 der Kammern 14 münden, mit der Fläche 9 des Medium-Steuerspiegels 8 verbunden sind,
• - eine Steuerkurve 22, die von der inneren Umfangs­ fläche des Teils 1b des Gehäuses 1 gebildet wird und die mehrere Wellungen aufweist,
• - ein zwischen der Antriebswelle 3 und dem Teil 1a des Gehäuses 1 angeordnetes Dichtungsteil 23 und
• - einen dichten Deckel 24, der auf dem Teil 1b des Gehäuses befestigt ist und dieses Gehäuse 1 gegenüber äußeren Verunreinigungen dicht abschließt.

Jeder Kolben weist eine quaderförmige Aussparung 25 auf, die der entsprechenden Kammer 14 gegenüberliegt, nach außen geöffnet ist und dazu dient, ein Lagerstück 26 mit einem teilzylinderischen Lager 27 mit einer parallel zur Achse 10 der Antriebswelle 3 verlaufenden Achse 28 aufzunehmen. Dieses Lager 27 bewirkt auf einer axialen Länge L, die kleiner als der Durchmesser D des Kolbens 13 ist, die dreh­ bare Lagerung einer Rolle 29 gleicher Länge, die ebenfalls kreiszylinderisch ausgebildet ist. Diese Rolle 29 die verglichen mit dem Durchmesser D des Kolbens 13 einen kleineren Durchmesser d aufweist, hat einerseits Ab­ messungen, die ihr ein zumindest teilweises Eintreten in das Innere des Zylinders 12 gestatten, und ist andererseits rollend an der Steuerkurve 22 abgestützt. Darüberhinaus sind alle Rollen 29 eines Motors in ihren Lagern 27 in Richtung der Achsen 28 dieser Lager durch Elemente gehalten, die Anschläge für die Stirnflächen 30 dieser im Zylinderblock 3 befestigten Rollen bilden, welche Anschläge gemäß mehrerer unterschiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein können, von denen nachfolgend einige beschrieben sind.

Bevor jede Ausführungsform beschrieben wird, ist es jedoch zweckmäßig, die Aufgabe und die Beschaffenheit der Rollen 29 zu präzisieren. Diese Rollen 29 haben die Übertragung der Druckkräfte zwischen der Steuerkurve 22 und den Kolben 13 zur Hauptaufgabe. Gemäß den hauptsächlichen Ausbildungs­ formen gemäß den Fig. 1, 2, 3 den Fig. 6, 7, 8 oder schließlich den Fig. 11, 12, 13 haben die Rollen 29 ledig­ lich diese einzige Hauptaufgabe; im Gegensatz dazu haben die Rollen 29 gemäß den jeweiligen Varianten der erwähnten hauptsächlichen Ausführungsformen, die in den Fig. 4, 5 den Fig. 9, 10 oder schließlich den Fig. 14, 15 gezeigt sind, eine zweite Aufgabe, die darin besteht, Angriffspunkte für Federn 31 zu bilden. Zu diesem Zweck weist jede Rolle 29 eine koaxiale Bohrung 32 auf, die von einem aus jeder Stirn­ fläche 30 dieser Rolle herausragenden Dorn 33 durchsetzt wird, der in seiner Lage der Öffnung 32 mit Hilfe von Siche­ rungen 34 gehalten ist und dessen Enden die Befestigungs­ stellen für die Federn 31 bilden, wobei jeweils zwischen den Rollen, die mit den in zwei aufeinanderfolgenden Zylindern gleitenden Kolben 13 verbunden sind, wenigstens eine Feder gespannt ist. Es sei hier angemerkt, daß sich beim Gleiten der Kolben in den Zylindern die Enden der Dorne 33 bezüglich des Zylinderblocks 6 in radialen Bereichen bewegen, die durch zwei parallele Ebenen 35 begrenzt werden, die symme­ trisch zu der durch die Achse 37 des jeweiligen Zylinders 12 verlaufenden Radialebene R angeordnet sind. Die Federn 31 gestatten es, wie übrigens bereits bekannt, bei gewissen Betriebsarten des Motors die Kolben 13 in einer ins Innere der Zylinder 12 zurückgezogenen Lage zu halten, und zwar in einer Anordnung, die ebenfalls als "Auskuppeln der Kolben" bekannt ist. Es weisen jedoch nicht alle Motoren eine solche Möglichkeit des "Auskuppelns der Kolben" auf und sind dann mit einfachen Rollen versehen, die nicht mit Dornen 33 ausgestattet sind, wie es insbesondere bei den Motoren der vorerwähnten hauptsächlichen Ausführungsformen der Fall ist.

Nach diesen gemeinsamen Merkmalen, die einerseits allen Motoren und andererseits allen hauptsächlichen Ausführungs­ formen bzw. allen Varianten gemeinsam sind, werden nachste­ hend die Besonderheiten jeder hauptsächlichen Ausführungs­ form und ihrer Variante beschrieben.

Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2, 3 und den Fig. 4 und 5.

Die entsprechenden Motoren weisen an ihrem Zylinderblock 6 zwei parallel verlaufende Nuten auf, die senkrecht zur Rotationsachse 10 und symmetrisch bezüglich der durch die Zylinderachse 37 verlaufenden Transversalebene T angeordnet sind. Diese Nuten sind zur Umfangsfläche des Zylinderblocks hin offen und durch jeweils zwei parallel zur Ebene T ver­ laufende Flächen 36 und durch eine Zylinderfläche 38 mit der Achse 10 begrenzt. Zwischen den den Dornen 33 zweier aufein­ anderfolgender Rollen 29 zugeordneten radialen Bereichen (begrenzt durch die Ebene 35) sind Segmente 39 in die Nuten 36 bis 38 eingebracht. Ihre Enden ragen in das Innere der Zylinder 12 hinein, so daß sie ständig den Stirnflächen 30 der Rollen 29 gegenüberstehen und axiale Anschläge zur Lagesicherung der Rollen 29 bilden. Die Enden dieser Seg­ mente 39 sind im übrigen außerhalb der durch die Ebenen 35 definierten radialen Bereiche angeordnet. Man sieht im übrigen, daß die Form der Segmente 39 die Form der Nuten 36 bis 38 entspricht, die Form der Flanken 40 dieser Segmente die Form der Flächen 36 und die Form der inneren Zylinder­ fläche 41 der erwähnten Segmente der Form der Kreiszylin­ derfläche 38, die sie berührt. Zusätzlich durchdringt je ein Stift 42 die Löcher 43 und 44, die der Zylinderblock 6 bzw. die Segmente 39 aufweisen, wodurch jedes Segment 39 in der entsprechenden Nut unverrückbar befestigt ist. Schließlich ist jeder Stift 42 noch an seinem Platz gehalten durch Verstemmen 45 der äußeren Enden der Löcher 43 des Zylinder­ blocks. In der Variante nach den Fig. 4 und 5 weist der Zylinderblock 6 radiale Schlitze 46 auf, die symmetrisch zu den Ebenen R der jeweiligen Zylinder angeordnet sind und die Bewegung der Dorne 33 gestatten.

Ausführungsformen nach den Fig. 6, 7, 8 und den Fig. 9 und 10.

Der Aufbau der in diesen Figuren dargestellten Motoren ist dem der vorerwähnten Motoren sehr ähnlich, abgesehen von der Ausbildung der Segmente in Form von lediglich zwei Elementen 47, die sich daher notwendigerweise jeweils über einen Bogenabschnitt erstrecken, der größer ist als jener, der von zwei radialen Bereichen 35 eingeschlossen wird, und nun etwa 180° umfaßt. Auch hier findet man wieder die zwei Nuten 36 bis 38, in denen die Segmente 47 angeordnet sind, wobei die inneren Zylinderflächen 48 dieser Segmente die Kreiszylin­ derflächen 38 der vorerwähnten Nuten berühren. Die Befesti­ gung jedes Segmentes wird auch durch zwei Stifte 49 im Bereich von dessen Enden vervollständigt. Damit sich die Enden der Dorne 33 der Rollen 29 frei bewegen können, sind Nuten 50 in den Bereichen, in denen diese Segmente die jeweiligen Zylinder 12 überqueren, ausgespart, wobei jede Nut 50 leicht über die die Radialbewegungen der Enden der Dorne 33 begrenzenden Ebenen 35 hinausreicht und eine Tiefe p aufweist, die ausreicht, um die Maximalbewegung dieser Dorne 33 zu gestatten. Natürlich bilden die Querflächen 51 der Segmente 47 in dem Bereich, in dem sie auf die jewei­ ligen Zylinder 12 treffen, Anschläge zur axialen Halterung der Rollen 29.

Ausführungsformen nach den Fig. 11, 12, 13 und den Fig. 14 und 15.

Diese Ausführungsformen weisen zu jeder Seite der Ebene T nur noch ein einziges Segment 52 auf. Im übrigen wird jede Nut durch zwei Querflächen 36, die im rechten Winkel zur Ratationsachse 10 stehen, und durch eine Polygonfläche 53, die den Boden der Nut bildet, begrenzt. Zwei Stifte 54 halten die Enden 55 des mit einem Schlitz versehenen Ringes, den jedes Segment 52 bildet, verschlossen. Auch hier finden sich übrigens wieder die schon bei den Segmenten 47 der vorhergehenden Ausführungsformen definierten Nuten 50 und Flächen 51 mit ihren Merkmalen und ihren Aufgaben. Es sei noch angemerkt, daß sich die innere Polygonfläche 56 des Segmentes 52 und die Polygonfläche 53 berühren, ebenso, daß die elastische Deformierbarkeit der Segmente 52 es gestat­ ten, diese durch elastische Spreizung der Enden 55 in den Nuten des Zylinderblocks 6 anzuordnen.

In jeder der dargestellten Ausführungsformen werden die Rollen 29 in ihren Lagerungen durch die Querflächen 40, 51 der Segmente in ihrer axialen Lage gehalten.

Im übrigen ist die Struktur dieselbe, ob der Motor nun "entkuppelbare Kolben" aufweist oder nicht, und es läßt sich aufgrund der gemeinsamen Struktur ein Motor mit "entkuppel­ baren Kolben" verwirklichen, ohne irgend etwas zu ändern, außer natürlich mit Dornen 33 versehene Rollen 29 sowie Federn 31 einzusetzen. Die Lücken der Segmente 39 im Bereich der Ebenen 35 oder die Nuten 50 der Segmente 47 bzw. 52 lassen die Bewegung der Dornen 33, die die Rollen 29 aufwei­ sen können, zu.

Im übrigen verhindern die komplementären Ausbildungen der Segmente 39 bzw. 47 und der sie aufnehmenden Nuten ein Verdrehen dieser Segmente um die Stifte 42 bzw. 49.

Darüber hinaus werden natürlich in der Ausführungsform nach den Fig. 11 bis 15 die Segmente 52 durch das Zusammenarbei­ ten der polygonalen Formen der Flächen 53 und 56 in ihrer Lage auf dem Zylinderblock gehalten, ohne daß es nötig wäre, Stifte zum Vermeiden einer Drehung der Segmente um die Achse 10 anzuordnen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, sondern umfaßt vielmehr alle Varianten, die zu ihrer Verwirklichung möglich sind, ohne über ihren Rahmen oder ihr Wesen hinauszugehen.

Claims (7)

1. Zylinder-Kolben-Maschine beispielsweise Motor oder Pumpe, mit

• - einem Hauptteil, das wenigstens eine Steuerkurve trägt,
• - einem um eine Achse gegenüber dem genannten Hauptteil drehbar gelagerten Zylinderblock,
• - einer Vielzahl bezüglich der Rotationsachse des Zylin­ derblocks radial angeordneter Zylinder,
• - im Innern der Zylinder verschiebbar gelagerten Kolben, jeweils ein Kolben pro Zylinder,
• - zylindrischen Rollen zum Abstützen der Kolben auf der oder den Steuerkurven, mit parallel zur Rotations­ achse des Zylinderblocks verlaufenden Achsen, wobei jede Rolle in einem Abschnitt einer Querbohrung ange­ ordnet ist, die jeder Kolben aufweist, und
• - einer Vorrichtung zur axialen Sicherung jeder Rolle in ihrer Bohrung, die von auf dem Zylinderblock be­ festigten Anschlägen gebildet wird, an denen die Stirnflächen der Rollen Anlage finden können,

dadurch gekennzeichnet,
daß jede Rolle (29) axial von einem aus beiden Stirnflächen herausragenden Dorn (33) durchsetzt sein kann, dessen Enden die Befestigungsstellen von Federn (31) zum Auskuppeln dieser Kolben bilden
und daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden An­ schlägen (39) oder innerhalb der Anschläge (39) sich radiale Aussparungen (50) oder Schlitze (46) befinden und die radiale Bewegung der Dorne (33) beim Gleiten des Kolbens ermöglichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von wenigstens zwei Sektorelementen (47) gebildet werden, die sich jeweils über einen Bogen erstrecken, der größer ist als derjenige, der die Achsen (37) zweier aufeinanderfolgender Zylinder voneinander trennt, die mit Aussparungen (50) versehen sind, welche mit den radialen Bereichen (35) zusammenfallen, in denen die Bewegungen der Dorne (33), die wenigstens einige der Rollen aufweisen können, stattfinden, und die an dem Zy­ linderblock (6) mit Hilfe wenigstens eines Stiftes (49) oder eines gleichartigen Elementes befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschläge auf wenigstens einer Seite einer die Achsen (37) mehrere Zylinder enthaltende Transversalebene (T) von einem einzigen Ring (52) gebildet werden, der einen Schlitz (55) aufweist und von seinen diesen Schlitz be­ grenzenden Enden (55) her unter elastischer Deformation spreizbar ist, um mittels dieser elastischen Deformation um den Zylinderblock (6) herum angeordnet werden zu können,
und daß dieser erwähnte Ring im übrigen Aussparungen (50) aufweist, die mit den radialen Bereichen (35) zusammen­ fallen, in denen die Bewegungen der Dorne (33) stattfinden, die wenigstens gewisse Rollen aufweisen können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (53) der dem vorerwähnten Ring (52) zugewandten Außenfläche des Zylinderblocks (6) mit einem eine Dreh-Asymetrie aufweisenden Rand und in Überein­ stimmung mit der ihm zugewandten Fläche (56) dieses Ringes (52) ausgebildet ist, um den Ring bei der Drehung des Zylinderblocks unverrückbar zu halten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schlitz begrenzenden Enden (55) des Ringes (52) an dem Zylinderblock mittels zweier Stifte (54) oder gleichartiger Elemente befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stifte oder gleichartigen Elemente in ihren Lagern durch Verformen (45) des die Öffnung dieser Lager begrenzenden Materials gesichert sind.