DE3788838T2

DE3788838T2 - Hydraulischer Kolbenmotor mit Mitteln zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit.

Info

Publication number: DE3788838T2
Application number: DE3788838T
Authority: DE
Inventors: Vietro Ivano De
Original assignee: Riva Calzoni SpA
Current assignee: Riva Calzoni SpA
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2007-10-02
Also published as: EP0263558B1; EP0263558A3; IT8621951A1; ATE100534T1; IT8621951A0; EP0263558A2; DE3788838D1; IT1197830B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kolbenmotor mit Mitteln zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit.
Es ist erforderlich, die Rotationsgeschwindigkeit von Hydraulikmotoren mit radialen oder axialen Kolben zu kennen, um die tatsächlichen Betriebsbedingungen zu kennen, falls erforderlich, oder um verschiedene Einstellungen im Hinblick auf die Eigenschaften von durch den Motor angetriebenen oder betätigten Vorrichtungen vorzunehmen.
Die Geschwindigkeit kann unmittelbar an dem Motor durch herkömmliche Mittel angezeigt werden, indem eine tachometrische Vorrichtung an einer Sekundärwelle befestigt wird, welche mechanisch mit der Motorwelle verbunden ist, jedoch erfordern diese Einrichtungen hydraulische Dichtungen und Lager für die Sekundärwelle, so daß die Konstruktion kompliziert wird und Probleme hinsichtlich der Dichtungs- Dichtheit und der Abnutzung und des Verschleißes der rotierenden Teile auftreten. Diese Anwendungen vergrößern ferner wesentlich die axiale Abmessung des Motors und erhöhen ferner sehr stark die Kosten.
Außerdem ist aus der GB 2 173 261 die Anwendung einer Ortungsvorrichtung bekannt, welche mit dem Rahmen eines Kompressors verbunden ist, um magnetisches Material zu orten, das auf ein rotierendes Element aufgebracht ist.
Nichts desto weniger offenbart das GB-Patent ein passives Element (Aufnehmer), welches die axiale Verschiebung eines innerhalb einer Kammer mit keinem inneren Druck beweglichen Elementes erfaßt.
Die magnetischen Elemente, die zu orten sind, sind durch Pillen gebildet, welche durch Ölrückstände oder dergleichen neutralisiert werden können, und ein Verlust ihrer magnetischen Leistungsfähigkeit erfordert schwierige Arbeiten zur Instandhaltung und zum Ersetzen der Pillen selbst.
Ferner sind keine Mittel offenbart, um es dem Meßfühler zu ermöglichen, in Anwesenheit von hohem Druck innerhalb der Kammer zu funktionieren.
Es besteht daher eine Notwendigkeit für einen Motor, bei welchem die Rotationsgeschwindigkeit durch eine Vorrichtung erfaßt werden kann, die nichts zu den Abmessungen der Motorkonstruktion beiträgt und die ferner ohne mechanischen Kontakt mit dem rotierenden Teil des Motors arbeitet, wodurch die Probleme hinsichtlich Dichtungs-Dichtkeit und Abnutzung oder Verschleiß beseitigt werden.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen hydraulischen Kolbenmotor vor, welcher eine Einrichtung zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit sowie einen rotierenden hydraulischen Verteiler aufweist, der dazu befähigt ist, ein hydraulisches Druck-Fluid in Zyklen zu den den Motor antreibenden Kolben zu liefern, und der ein umlaufendes inneres Glied aufweist, welches vollständig mit der Antriebswelle rotiert und Kanäle zum Verteilen des Hydraulik-Fluids aufweist, wobei ein Sensor in einer feststehenden Position in dem hydraulischen Verteiler vorhanden ist und dem umlaufenden Glied gegenüberliegt, dessen Außenoberfläche mit Unstetigkeiten versehen ist, die durch den Sensor detektierbar sind, der, entsprechend der periodischen Erfassung der vorgenannten Unstetigkeiten während der Rotation des umlaufenden Gliedes, ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, welche der Rotationsgeschwindigkeit des Gliedes proportional ist, wobei Mittel zum Schützen des Sensors vor dem Druck des hydraulischen Fluids in dem feststehenden äußeren Gehäuse des Verteilers vorgesehen sind und wobei elastische Mittel zum Halten des Sensors in seiner Position und, um ihm eine radiale Verschiebung zu ermöglichen, vorhanden sind.
In bevorzugter Weise ist der Sensor ein induktiver Näherungs-Sensor, welcher fest mit dem feststehenden äußeren Gehäuse des Verteilers verbunden ist und dem umlaufenden Glied gegenüberliegt und dazu befähigt ist, jedesmal ein Signal zu erzeugen, wenn seine stirnseitigen Oberflächen den Unstetigkeiten an der Außenoberfläche des umlaufenden Verteiler-Gliedes gegenüberliegen.
Insbesondere ist bei einer bevorzugten Ausführungsform das empfindliche Sensor-Element in verschiebbarer Weise in eine Öffnung in einer Umhüllung aus nicht-magnetischem Material, welche mit dem Gehäuse des Verteilers verbunden ist, eingesetzt, wobei das stirnseitige Teil der Umhüllung eine Kappe aus einem druck-widerstandsfähigem Material aufweist und wobei diese Kappe an dem stirnseitigen Ende des empfindlichen Elementes zum Anschlag gelangt, welches durch elastische Mittel in seiner Position gehalten ist, welche gegen sein rückwärtiges Ende gedrückt werden und mit der Umhüllung verbunden sind, in welcher die elastischen Mittel es dem empfindlichen Element ermöglichen, ansprechend auf eine Deformation in der mit ihm in Berührung befindlichen Kappe, und zwar als ein Ergebnis des Druckes des hydraulischen Fluides in dem Verteiler, innerhalb der Umhüllung unter begrenzter Belastung zu gleiten.
In vorteilhafter Weise ist die Kappe der Umhüllung aus verstärktem Kunststoff hergestellt, und die elastischen Mittel bestehen aus einer Dichtungs-Schicht aus elastomerem Material, wie z. B. Silikonharz oder dergleichen, um so eine elastisch nachgebende Verbindung von einfacher Konstruktion und beschränkten Kosten zu ergeben. Bei einer wahlweisen, alternativen Ausführungsform bestehen die elastischen Mittel aus einer Schraubenfeder oder aus einer Tellerfeder oder aus einem ähnlichen elastischen Element, dessen eines Ende zum Anschlag an den Sensor gelangt, während das andere Ende mit der Umhüllung verbunden ist.
Die Unstetigkeiten an der Außenoberfläche des umlaufenden Gliedes können einen ferromagnetischen Ring umfassen, der auf seiner seitlichen Oberfläche mit einer Anzahl von Öffnungen mit radialen Achsen, oder mit im gleichen Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen oder mit erhabenen Abschnitten versehen ist, wobei der Ring auf der Außenseite des umlaufenden Gliedes und mit diesem ein Ganzes bildend angeordnet ist, oder, gemäß einer Abwandlung können die Unstetigkeiten eine Anzahl von Öffnungen mit radialen Achsen oder von im gleichen Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen oder erhabenen Abschnitten aufweisen, welche unmittelbar auf der Oberfläche des umlaufenden Gliedes ausgebildet sind.
Bei einer der vorher beschriebenen Ausführungsformen ist die Anzahl der durch den Sensor erfaßbaren Unstetigkeiten derart, daß auf dem Umfang, entlang welchem die Unstetigkeiten auf der äußeren Oberfläche des umlaufenden Gliedes angeordnet sind, die kombinierte Länge der massiven Abschnitte gleich der Länge der leeren Abschnitte ist und daß die Unstetigkeit so klein gemacht ist, wie es mit der Empfindlichkeit des Sensors kompatibel ist.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Motors, der mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 in einem größeren Maßstab eine Querschnittsansicht der Sensor-Mittel in der Vorrichtung, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Signals an dem Ausgang der Sensor-Mittel.
Ein Hydraulikmotor vom radialen Kolbentyp umfaßt im wesentlichen einen Rahmen 1, in welchem eine Steuer- oder Nockenwelle 2 in rotierbarer Weise angeordnet ist, wobei eine Anzahl von Radial-Zylinder- Kolben-Antriebsmitteln, kurz genannt Radialkolben, um die Welle herum angeordnet ist und auf deren exzentrischen Abschnitt 4 einwirken und aufeinanderfolgend mit unter Druck stehendem Öl über jeweilige Versorgungsleitungen 5 und einen Verteiler 6 versorgt werden, wodurch Schübe oder Stöße auf die Nocken- und Antriebswelle 2 bei Rotation ausgeübt werden.
Eine Vorrichtung 7 zum Anzeigen der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ist mit dem Verteiler 6 befestigt, wie im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen induktiven Näherungs-Sensor 8 auf, der in eine nicht-magnetische metallische Umhüllung 9 eingesetzt ist, welche z. B. durch Schrauben, wie gezeigt, mit dem feststehenden äußeren Gehäuse 10 des Verteilers befestigt ist.
Das empfindliche Ende 11 des Sensors 8 liegt in Radialrichtung einem Element 12 gegenüber, welches mit einer Anzahl von Öffnungen oder Kerben 13 an seinem Umfang versehen ist. Das Element 12 kann ein Ring 14 sein, der mit der Außenseite eines rotierenden Gliedes 15 des Verteilers befestigt ist, welches zum Zwecke der Rotation mit der Welle 2 über eine Spindel 16 gekuppelt ist und Ölversorgungsleitungen 17 aufweisen. Alternativ hierzu kann das Element 12 das Glied 15 sein, welches auf seiner äußeren zylindrischen Oberfläche unmittelbar mit Öffnungen oder Kerben 13 versehen sein kann.
Durch Belastungen, die von dem hydraulischen Druck-Fluid innerhalb des Gliedes 15 herrühren, könnte der Sensor 8 beschädigt werden oder seine Lebensdauer könnte verringert werden. Das empfindliche Ende des Sensors 8 ist gegenüber diesen Belastungen durch eine Kappe 18 aus nicht-magnetischem Material geschützt, die in vorteilhafter Weise aus einem verstärkten Kunststoff hergestellt ist, welcher dem Druck des hydraulischen Fluides stand hält, ohne Belastungen zu dem Sensor zu übertragen.
Der Sensor 8 ist in eine Öffnung 19 in der Umhüllung 9 eingeschoben. Das rückwärtige Ende des Sensors ist in Axialrichtung in der Umhüllung durch eine Dichtung 20 aus elastomerem Material, z. B. Silikongummi, befestigt.
Deformationen bei der Kappe 18, die durch Druck verursacht und zu dem Sensor 8 übertragen werden, der sich in Berührung mit der Kappe befindet, so daß der Abstand zwischen dem Ende des Sensors und dem Element 12 auf ein Minimum herabgesetzt wird, führen infolgedessen nicht zu Belastungen, die auf den Sensor selbst einwirken, weil die Dichtung 20 eine Verbindung bildet, die elastisch nachgeben kann. Die Dichtung verhält sich ähnlich wie eine Feder, jedoch ist sie einfacher und billiger einzubauen. Alternativ hierzu, oder, wo es vorteilhaft ist, kann die Dichtung 20 durch eine metallische Schraubenfeder oder eine metallische Tellerfeder oder durch ähnliche elastische Vorrichtungen ersetzt sein, deren eines Ende sich gegen den Sensor abstützt, während das andere Ende sich gegen einen geeigneten erhabenen Abschnitt der Umhüllung 9 abstützt.
Der Sensor gibt an seinem Ausgang ein Signal ab, dessen Frequenz sich mit der Geschwindigkeit der Rotation ändert und das daher zu einer Anzeige- oder Überwachungs-Einheit geschickt werden kann, in Abhängigkeit davon, welcher Gebrauch von dem Motor gemacht wird. Die Genauigkeit der Messung hängt von der Anzahl der Öffnungen oder Kerben 13 an dem Glied 15 ab und infolgedessen sollte die Anzahl der Öffnungen oder Kerben so groß gemacht werden, wie nur mit den abmessungsmäßigen Anforderungen der Komponente verträglich ist.
Das Signal ist von der Art, wie in Fig. 3 gezeigt, und umfaßt eine Aufeinanderfolge von Spitzenwerten oder Maxima, welche den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten entsprechen, zu denen die Stirnseite des Sensors den festen (oder massigen) Teilen und den Zwischenräumen gegenüberliegt, die von den Öffnungen oder Kerben 13 in dem umlaufenden Glied herrühren.
Obwohl die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf einen Motor vom Radialkolbentyp beschrieben worden ist, kann sie ebenfalls auf verschiedene Arten von Hydraulikmotoren angewendet werden, z. B. Axialkolbenmotoren und dergleichen.

Claims

1. Hydraulischer Kolbenmotor mit einer Einrichtung (7) zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit, wobei dieser Motor einen rotierenden hydraulischen Verteiler (6) aufweist, welcher dazu befähigt ist, ein hydraulisches Druck-Fluid in Zyklen zu den den Motor antreibenden Kolben (3) zu liefern, und welcher ein umlaufendes inneres Glied (15) aufweist, welches vollständig mit der Antriebswelle (2) rotiert und Kanäle (17) zum Verteilen des Hydraulik-Fluids aufweist, wobei ein Sensor (8) in einer feststehenden Position in dem hydraulischen Verteiler (6) vorhanden ist und dem umlaufenden Glied (15) gegenüberliegt, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Außenoberfläche (14) des umlaufenden Gliedes mit Unstetigkeiten (13) versehen ist, welche durch den Sensor (8) detektierbar sind, der, entsprechend der periodischen Erfassung der vorgenannten Unstetigkeiten (13) während der Rotation des umlaufenden Gliedes (15), ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, welche der Rotationsgeschwindigkeit des Gliedes (15) proportional ist, daß Mittel (18) zum Schutzen des Sensors vor dem Druck des hydraulischen Fluids in dem feststehenden äußeren Gehäuse des Verteilers vorgesehen sind und daß elastische Mittel (20) zum Halten des Sensors (8) in seiner Position und, um ihm eine radiale Verschiebung zu ermöglichen, vorhanden sind.

2. Hydraulischer Kolbenmotor mit Mitteln zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (8) ein induktiver oder ein kapazitiver oder ein magnetischer Näherungs-Sensor ist, welcher fest mit dem feststehenden äußeren Gehäuse (10) des Verteilers (6) verbunden ist und dem umlaufenden Glied (15) gegenüberliegt und dazu befähigt ist, jedesmal ein Signal zu erzeugen, wenn seine stirnseitigen Oberflächen (11) den Unstetigkeiten (13) an der Außenoberfläche (14) des umlaufenden Verteiler-Gliedes (15) gegenüberliegen.

3. Hydraulischer Kolbenmotor mit Mitteln zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit, gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das empfindliche Sensor-Element (8) in verschiebbarer Weise in eine Öffnung (19) in einer Umhüllung (9) aus nicht-magnetischem Material, welche mit dem Gehäuse (10) des Verteilers (6) verbunden ist, eingesetzt ist, wobei das stirnseitige Teil der Umhüllung eine Kappe (18) aus einem druck-widerstandsfähigen Material aufweist, und diese Kappe (18) an dem stirnseitigen Ende (11) des empfindlichen Elementes (8) zum Anschlag gelangt, welches durch die elastischen Mittel (20) in seiner Position gehalten ist, welche gegen sein ruckwärtiges Ende gedruckt werden und mit der Umhüllung (9) verbunden sind, in welcher die elastischen Mittel (20) es dem empfindlichen Element ermöglichen, ansprechend auf eine Deformation in der mit ihm in Beruhrung befindlichen Kappe (18), und zwar als ein Ergebnis des Druckes des hydraulischen Fluides in dem Verteiler (6), innerhalb der Umhüllung unter begrenzter Belastung zu gleiten.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18) der Umhüllung aus verstärktem Kunststoff hergestellt ist.

5. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (20) eine Dichtungs-Schicht aus elastomerem Material, wie z. B. Silikonharz oder dergleichen sind.

6. Hydraulikmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (20) eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder oder ein ähnliches elastisches Element sind, dessen eines Ende zum Anschlag an den Sensor (8) gelangt, während das andere Ende mit der Umhüllung (9) verbunden ist.

7. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeiten (13) an der Außenoberfläche des umlaufenden Gliedes (15) einen Ring (14) umfassen, welcher mit einer Anzahl von im gleichen Abstand voneinander befindlichen Öffnungen (13) versehen ist, welche radiale Achsen aufweisen und sich an der seitlichen Oberfläche des Ringes befinden, und außerhalb des umlaufenden Gliedes (15) und mit diesem ein Ganzes bildend angeordnet ist.

8. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeiten an der Außenoberfläche des umlaufenden Gliedes eine Anzahl von im gleichen Abstand voneinander befindlichen Öffnungen (13) aufweisen, welche radiale Achsen aufweisen und unmittelbar an der Oberfläche des umlaufenden Gliedes (15) ausgebildet sind.

9. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeiten (13) an der Außenoberfläche des umlaufenden Gliedes einen Ring (14) umfassen, welcher mit einer Anzahl von im gleichen Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen (13) oder erhabenen Abschnitten auf seiner seitlichen Oberfläche versehen und auf der Außenseite des umlaufenden Gliedes (15) und mit diesem ein Ganzes bildend angeordnet ist.

10. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeiten auf der Außenoberfläche des umlaufenden Gliedes eine Anzahl von im gleichen Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen oder erhabenen Abschnitten aufweisen, welche unmittelbar auf der seitlichen Oberfläche des umlaufenden Gliedes ausgebildet sind.