DE4104712A1 - Radialkolbenmaschine mit mechanischer bremseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolben­ maschine und vorzugsweise auf einen Radialkolbenmotor.

Speziell bezieht sich die Erfindung auf einen Radialkolben­ motor, der zum Zwecke des Bremsens auch als Pumpe betrieben werden kann und der darüber hinaus mit einer mechanischen Bremseinrichtung ausgestattet ist, die beispielsweise dann die Welle des Motors abbremst, wenn kein Hydraulikdruck zur Verfügung steht. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Radialkolbenmotor, der zum Antrieb von beispielsweise einem Baufahrzeug, einer Planierwalze oder dergleichen geeignet ist, wobei der Motor in einem geschlossenen Kreis mit einer Hauptpumpe sowie zugeordneter Booster-Pumpe angeordnet ist.

Es sind bereits zahlreiche Radialkolbenmaschinen bekannt, die auch zusammen mit einer mechanischen Bremseinrichtung typi­ scherweise einer Lamellenbremseinrichtung verwendet werden. Im häufigsten Fall, auf den sich auch die vorliegende Erfindung insbesondere bezieht, werden die Bremslamellen durch eine Fe­ der gegeneinander gedrückt, befinden sich also ohne Druckmit­ telzufuhr im Bremszustand. Zur Lösung (Belüften) der Bremse wird ein Druckmedium (vorzugsweise Hydrauliköl) einer Bremskammer zugeführt, wodurch ein Bremskolben verschoben wird, der entgegen der Federkraft wirkt und so die Bremse lösen kann.

Bei Verwendung eines Radialkolbenmotors zusammen mit einer mechanischen Bremseinrichtung wird das zum Lösen der Bremse erforderliche Druckmittel insbesondere in dem Fall, wo eine Pumpenanordnung aus Hauptpumpe und Booster-Pumpe zum Betreiben der Radialkolbenmaschine in der Form eines Radialkolbenmotors verwendet wird, das Druckmedium von der Booster-Pumpe abgenommen und einer Bremskammer zugeführt wird. Dabei ist im allgemeinen zwischen der Bremskammer und der Radialkolbenma­ schine (insbesondere dem Radialkolbenmotor) ein innerer Dicht­ ring erforderlich. Eine solche Konstruktion ist insofern nach­ teilig, als durch die dynamische Beanspruchung Leckverluste auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Radialkolbenmaschine bzw. einen Radialkolbenmotor insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 10 derart auszubilden, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll sich eine einfache und kostengünstige Herstellung sowie eine hohe Betriebssicherheit ergeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ganz allgemein vor, daß das zur Betätigung (d. h. vorzugsweise zum Lösen) der Bremseinrichtung dienende Druckmedium beispielsweise nicht von der Booster-Pumpe abgegriffen wird, sondern von der Radialkol­ benmaschine selbst. Vorzugsweise wird das Druckmedium inner­ halb der Radialkolbenmaschine abgenommen und unmittelbar der daran angeflanschten Bremseinrichtung bzw. einer im Gehäuse der Radialkolbenmaschine integrierten Bremseinrichtung zuge­ führt. Dadurch ergeben sich kurze, geschützte Wege für das Druckmedium.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Zuführung des Druckmediums von der Radialkolbenmaschine zur Bremsein­ richtung durch ein Ventil vorzugsweise automatisch gesteuert wird. In der Tat ist das Ventil vorzugsweise in die Radial­ kolbenmaschine und hier wiederum vorzugsweise im Kommutator der Radialkolbenmaschine eingebaut.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird das Druckmedium für die Betätigung der Bremseinrichtung insbesondere von den mit den Verbraucheranschlüssen in Verbindung stehenden als Ringnuten ausgebildeten Steuerräumen abgegriffen und der Bremeinrichtung zugeführt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann Lecköl zur Betätigung der Bremseinrichtung verwendet werden. Im radial inneren Bereich zwischen dem Rotor der Radialkolbenmaschine und dem Kommutator tritt benachbart zu der den Rotor tragenden Welle Lecköl radial nach innen aus, welches, nachdem sich ein bestimmter Druck aufgebaut hat, zur Betätigung insbesondere zum Lösen der Bremseinrichtung verwendet werden kann. Vorzugsweise wird dieses Lecköl entlang eines zwischen Welle und Kommutator vorgesehenen Ringspalts zur Bremseinrichtung geleitet und dort der Bremskammer zugeführt. Die Bremskammer steht dabei vorzugsweise über ein auf den Bremsfreigabedruck eingestelltes Ventil mit dem Tank in Verbindung.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

In dieser Beschreibung wird im allgemeinen auf einen Radialkolbenmotor bezug genommen, wobei dieser Begriff aber auch allgemein als Radialkolbenmaschine interpretiert werden soll, insbesondere auch deshalb, weil im bevorzugten Anwendungsfall der Motor zum Zwecke des hydraulischen Bremsens gelegentlich auch als Pumpe läuft. In der Zeichung zeigt:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiels eines Radialkolbenmotors mit daran angeordneter Bremseinrichtung in Ausführung des allge­ mein in Fig. 4 gezeigten ersten Aspekts der Erfindung;

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1;

Fig. 3 eine Einzelheit der Fig. 2;

Fig. 4 schematisch einen ersten durch das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 realisierten Aspekts der Erfin­ dung;

Fig. 5 schematisch einen zweiten Aspekt der Erfindung;

Fig. 6 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 zur Veranschaulichung des zweiten Aspekts der Erfindung;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Hydraulikmotor bei dem die Bremseinrichtung vom Motorgehäuse umschlossen ist, wobei hier wiederum der zweite Aspekt der Erfindung re­ alisiert wurde.

In Fig. 1 ist eine Radialkolbenmaschine (Radialkolbenmotor) 100 gezeigt, wobei mit 1 die eine Gehäusehälfte und mit 2 die andere Gehäusehälfte bezeichnet sind. Zwischen den beiden Gehäusehälften 1, 2 ist eine Hubscheibe 3 angeordnet. Mittels der Befestigungsschrauben 4 sind die beiden Gehäusehälften zusammen mit der Hubscheibe 3 zu einer festen Einheit verei­ nigt.

In der Gehäusehälfte 1 ist eine Welle 5 mittels Kugellager 6, 7 gelagert. Im Bereich eines auf der Welle 5 sitzenden Rotors 10 ist die Welle 5 als Vielkeilwelle ausgebildet um so den Rotor drehfest zu tragen. Der Rotor 10 ist als Zylinderblock ausgebildet und weist über seinen Umfang gleichmäßig verteilt Bohrungen 11 auf, die zur Aufnahmen von Kolben 12 dienen. Jeder der Kolben 12 ist in seinem radial äußeren Bereich mit einer Ausnehmung zur Aufnahme einer Lagerschale 13 und einer zylindrischen Rolle 14 versehen. Die Rollen 14 stützen sich an einer Kurvenbahn 17 der Hubscheibe 3 ab.

Im radial unteren Bereich jedes Kolbens 12 ist eine umlaufende Nut zur Aufnahme des Kolbenrings vorgesehen. Die von den Boh­ rungen gebildeten Kolbenräume stehen über axial verlaufende Bohrungen 21 mit ebenfalls axial verlaufenden Steuerbohrungen 22, einer feststehenden in der Gehäusehälfte 2 untergebrachten Steuerhülse (Kommutator) 24 in Wirkverbindung. Die Steuerhülse 24 begrenzt umlaufende Ringnuten oder Steuerräume 25, 26, die mit nicht näher dargestellten Druckmittelanschlüssen, vorzugs­ weise zwei Anschlüsse, in Verbindung stehen. Je nach Stellung der Bohrungen oder Kolbenräume 11 zu den Steuerbohrungen 22 werden diese entweder mit einer Druckmittelquelle oder mit dem Tank verbunden, um dadurch ein Drehmoment auf den Rotor 10 auszuüben.

Vorzugsweise sind die beiden mit den als Ringnuten ausge­ bildeten Steuerräumen 25, 26 in Verbindung stehenden (in Fig. 1 nicht gezeigten) Anschlüsse wie in Fig. 4 gezeigt mit einer Pumpe verbunden, was noch im einzelnen erläutert werden wird.

An der Gehäusehälfte 2 ist durch Schraubbolzen 29 eine Brems­ einrichtung 30 befestigt, die ein schalenartiges Gehäuse 31 aufweist, in das eine Lamellen tragende Wellenverlängerung 32 der Welle 5 hineinragt. Das Gehäuse 31 trägt in bekannter Wei­ se ebenfalls Lamellen, die mit den zuerst genannten Lamellen zusammenarbeiten können. Ein im Gehäuse 31 hin und her beweg­ bar gelagerter Bremskolben 33 wird dann, wenn kein Druckmedium angelegt ist, durch eine Feder 34 (in Fig. 1) nach links gedrückt, so daß die Bremslamellen sich in Eingriff befinden, die Welle 5 also gebremst ist. Zwischen dem Gehäuse 31 und Bremskolben 33 wird eine Bremskammer 35 gebildet, die über eine Leitung 36 und ein Druckbegrenzungsventil 37 mit Tank 38 in Verbindung steht. Der Bremskolben 33 ist in der Wellen­ verlängerung 32 geführt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Kommutator ein Schaltventil 40 angeordnet, welches dazu dient, entweder den mit A bezeichneten Steuerraum 25 oder den auch mit B bezeich­ neten Steuerraum 26 mit der Bremskammer 35 zu verbinden. Die Verbindung zwischen dem Schaltventil 40 und der Bremskammer 35 erfolgt vorzugsweise durch einen Ringspalt 41 zwischen Kommutator 40 bzw. Gehäusehälfte 2 einerseits und der Welle 5 bzw. Wellenverlängerung 32 andererseits, sowie über einen Radialspalt 42 und ferner über den Lamellenbereich 43 zur Bremskammer 35.

Wie gezeigt ist das Schaltventil 40 vorzugsweise im Kommutator 24 angeordnet. Es wär auch denkbar das Schaltventil 40 im Ge­ häuse beispielsweise der Gehäusehälfte 2 direkt anzuordnen und ggf. auch eine andere Verbindung zur Bremskammer 35 vorzuse­ hen.

Insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 sei nunmehr die Ausbil­ dung des Schaltventils 40 erläutert. Das Schaltventil 40 sitzt in dem ringförmigen an seinem Außenumfang abgestuften Kommuta­ tor 24, der in eine entsprechend abgestuften Bohrung in der Gehäusehälfte 2 unter Zwischenschaltung von in Fig. 1 gezeig­ ten Dichtungen sitzt. Im Kommutator 24 ist parallel zur Längsachse 46 des Radialmotors 100 eine Bohrung 47 ausgebil­ det, in der ein Ventilkolben 48 hin und her bewegbar angeord­ net ist. Drei Radialkanäle 49, 50 und 51 münden in die Bohrung 47 über verbreiterte Ringausnehmungen 52, 53, 54, die Steuer­ kanten bilden. Die Radialkanäle 49 und 50 führen zu den Steu­ erräumen 25 und 26, die wiederum mit entsprechenden Anschlüs­ sen verbunden sind. Der Ringkanal 51 mündet in den Ringspalt 41.

Der Ventilkolben 48 besitzt zwei Stirnseiten, von jeder der Stirnseiten aus verläuft jeweils eine Längsbohrung 57 bzw. 58 nach innen, um die Verbindung zu jeweils einer entfernt gele­ generen Ringausnehmung 59 bzw. 60 herzustellen.

Die Arbeitsweise des Schaltventils 40 ist offensichtlich. In Fig. 2 ist das Schaltventil in der Position gezeigt, wo der Druck bei A größer ist als der Druck bei B. Dadurch wird der dann bei B niedrigere (normalerweise durch eine noch zu be­ schreibende Booster-Pumpe angehobene) Druck am Radialkanal 51 und somit im Ringspalt 41 zur Verfügung gestellt.

Fig. 4 ist ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Radialkolben­ maschine 100 zusammen mit einer Hauptpumpe 64 und einer Booster-Pumpe 65 in einem geschlossenen Hydraulikkreis 66. Man erkennt schematisch angedeutet die Bremseinrichtung 30, die Motorwelle 5, das Schaltventil 40 sowie die beiden Anschlüsse A und B. Die Hauptpumpe hat Anschlüsse A′ und B′, während die Anschlüsse der Booster-Pumpe 65 mit P und T bezeichnet sind. Die beiden Anschlüsse A und A′ sind über eine Leitung 67 und die Anschlüsse B und B′ sind über eine Leitung 68 verbunden. Parallel zu den Anschlüssen A′, B′ liegen in der gezeigten Weise zwei Rückschlagventile 69 und 70, von deren Verbindungs­ punkt 71 aus eine Leitung 72 zum Ausgang P der Pumpe 65 führt. Der Pumpenausgang P steht ferner über einem Druckbegrenzungs­ ventil 75 mit dem Tank 38 in Verbindung. Die in Fig. 4 mit 151 bezeichnete Leitung führt zur Bremseinrichtung 30. Wenn die Leitung 151 Druckmittel beaufschlagt ist, kann die Bremse entgegen der Kraft der schematisch gezeigten Feder gelöst werden.

Die Arbeitsweise dürfte aufgrund obiger Ausführungen an sich klar sein. Üblicher Weise wird der durch die Booster-Pumpe erzeugte angehobene Druck (der dann durch die Hauptpumpe 64 weiter erhöht wird) angezapft um die Bremseinrichtung 30 zu lösen. Bei der Radialkolbenmaschine 100 gemäß Fig. 1 bis 4 wird der zum Lösen der Bremseinrichtung 30 erforderliche Druck von Anschluß A bzw. vom Anschluß B des Motors 100 mit Hilfe des Schaltventils 40 abgenommen. Es kommt immer der am An­ schluß A oder am Anschluß B vorhandene jeweils niedrigere Druck zur Verwendung, da das Schaltventil die entsprechende Auswahl trifft.

Fig. 5 zeigt schematisch eine andere Möglichkeit um das für die Betätigung mit der Bremseinrichtung 30 benötigte Druck­ medium mit einem ausreichenden Druck zur Verfügung zu stellen. Durch die in Fig. 5 gestrichelte Linie 77 wird angedeutet, daß aus dem Motor 100 austretendes Lecköl der Bremskammer 35 der Bremseinrichtung 30 über einen Kanal 78 zugeführt wird. Der Verbindungspunkt 79 von Linie bzw. Leitung 77 und 78 steht über Leitung 80 mit einem auf dem Bremsfreigabedruck einge­ stellten Druckbegrenzungsventil 81 in Verbindung. Nach einem entsprechenden Druckaufbau in der Bremskammer 35 wird die Bremseinrichtung gelöst.

Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für den zweiten in Fig. 5 veranschaulichten Aspekt der Erfindung. Fig. 6 zeigt dabei einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine 102, die ähnlich wie in Fig. 1 aufgebaut ist, wobei aber hier das aus dem Bereich 81 ausströmende Lecköl der Bremskammer 35 zuge­ führt wird. Dies geschieht über den Spalt 83 längs des Pfeils 83, sodann längs des Pfeils 84. Das mit der Bremskammer 35 verbundene Druckventil 81 dient wiederum zur Einstellung des Bremsfreigabedrucks.

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenma­ schine 103, die sich von den Radialkolbenmaschinen 101 und 102 insofern unterscheidet, als hier die Bremsvorrichtung 130 in der Gehäusehälfte 2 integriert ist. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel wird wiederum Lecköl von einem dem Bereich 82 in Fig. 6 entsprechenden Bereich zur Bremskammer 135 geführt und zwar entlang eines Spaltes 141, der zum einen mit der Bremskammer 135 und zum anderen mit dem Bereich in Verbindung steht, wo das Lecköl entsteht. Dieses Lecköl hat wiederum einen angeho­ benen Druck, der zum Lösen der Bremse verwendet werden kann. Mit dem Pfeil 132 ist der Leckölfluß zum Spalt 141 hin ange­ deutet.

Claims (16)

1. Radialkolbenmotor vorzugsweise für den Betrieb zusammen mit einer mechanischen Bremseinrichtung und vorzugsweise für den Betrieb durch eine Pumpenanordnung aus Hauptpumpe und Booster- Pumpe, wobei der Radialkolbenmotor folgendes aufweist:
ein Gehäuse,
mindestens zwei im Gehäuse ausgebildete Anschlüsse für Druck­ medium vorzugsweise Hydrauliköl,
eine im Gehäuse drehbar gelagerte Welle,
einen drehfest auf der Welle angeordneten Rotor,
Kolben radial bewegbar angeordnet in Radialbohrungen des Ro­ tors,
eine stationäre Kurvenbahn zur Zusammenarbeit mit den Kolben zugeordneten Rollen, und
einen im Gehäuse drehfest angeordneten Kommutator (24), der je nach Stellung des Rotors die Anschlüsse (A, B) mit den Radial­ bohrungen verbindet oder trennt,
dadurch gekennzeichnet, daß das zur Betätigung der Bremsein­ richtung erforderliche Druckmedium aus dem Motorgehäuse herausgeleitet wird.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium durch im Motorgehäuse angeordnete Kanäle der Bremseinrichtung zugeführt wird.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium längs eines Ringspalts (41) innerhalb des Kommu­ tators (24) geleitet wird.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringspalt (41) vom Rotor zum axial gelegenen Ende des Radial­ kolbenmotors erstreckt, wo die Bremseinrichtung angeordnet ist.

5. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zur Bremsbetätigung dienende Druckmedium über ein Ventil vom einen oder anderen Anschluß (A, B) abge­ griffen ist.

6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ griff des Druckmediums an Steuerräumen (25, 26) im Motorge­ häuse geschieht.

7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel als Leckdruckmittel an einer Stelle (82, Fig. 6) radial nach innen gegenüber dem Ver­ bindungsbereich zwischen Rotor und Kommutator abgegriffen wird.

8. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kommutator (24) ein Schaltventil (40) derart angeordnet ist, daß automatisch der eine oder der an­ dere Anschluß vorzugsweise der den niedrigeren Druck aufwei­ sende Anschluß mit der Bremseinrichtung vorbunden wird.

9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (40) mit den ringförmig verlaufenden Steuerräumen (25 bzw. 26) einerseits und mit einem zwischen der Welle (5) und Innenumfang des Kommutators bzw. des Gehäuseteils (2) gebildeten Ringspalt (41) in Verbindung steht, von wo aus das Druckmedium über einen Zwischengehäuseteil (2) und Welle (5) gebildeten Radialspalt der Bremskammer (35) der Bremseinrich­ tung zugeführt wird.

10. Radialkolbenmaschine insbesondere zur Verwendung mit einer mechanischen Bremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Betätigung der Bremseinrichtung dienende Druck­ medium an der Radialkolbenmaschine selbst abgenommen und der Bremseinrichtung zugeführt wird.

11. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zufuhr des Druckmediums zur Bremseinrichtung durch ein Ventil gesteuert wird.

12. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil in der Radialkolbenmaschine eingebaut ist.

13. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventil ein mit den beiden Anschlüssen der Maschi­ ne verbundenes Schaltventil (40) ist.

14. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in den Kommutator bzw. ein Gehäuseteil eingebaut ist.

15. Radialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil über im Ge­ häuse ausgebildete Kanalmittel mit der Bremseinrichtung ver­ bunden ist.

16. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im radial inneren Bereich zwischen Rotor und Kommutator entstehendes Druckmedium über Kanalmittel, insbe­ sondere einen Ringkanal zwischen Welle und Innenseite des Kommutators einer Bremskammer (35) der Bremseinrichtung zuge­ führt wird, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Einstellung des Bremsfreigabedrucks an die Bremskammer angeschaltet ist.