DE60306198T2

DE60306198T2 - Hydraulikpumpe oder -motor

Info

Publication number: DE60306198T2
Application number: DE60306198T
Authority: DE
Inventors: Gilles Lemaire; Ante Bozic; Jean-Pierre Souply
Original assignee: Poclain Hydraulics Industrie
Current assignee: Poclain Hydraulics Industrie
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: US7603941B2; US20060002802A1; EP1573198B1; DE60306198D1; AU2003285475A1; FR2846381B1; JP4468177B2; WO2004040132A1; EP1573198A1; FR2846381A1; JP2006504895A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Mechanismus wie einen Hydraulikmotor oder eine Pumpe, umfassend eine Nocke und einen Zylinderblock die geeignet sind, sich umeinander um eine Drehachse zu drehen, wobei der Zylinderblock eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, die durch Zylinderleitungen mit Kommunikationsöffnungen verbunden sind, die an einer Kommunikationsseite des Zylinderblocks angeordnet sind, wobei in den Zylindern verschiebbar angebrachte Kolben geeignet sind, mit der Nocke zusammenzuwirken, wobei außerdem der Motor einen Fluidverteiler umfaßt, der mit der Nocke gegenüber der Drehung um die Drehachse fest verbunden ist und der eine Verteilerseite hat, die Verteileröffnungen aufweist, umfassend Öffnungen, die geeignet sind, mit einer Versorgungsleitung verbunden zu werden, und Öffnungen die geeignet sind, mit einer Auslassleitung verbunden zu werden, wobei die Verteiler- und Kommunikationsseiten einander derart gegenüber stehen, daß sie die Kommunikationsöffnungen und die Verteileröffnungen während der relativen Drehung des Zylinderblocks und des Verteilers kommunizieren lassen.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors eines solchen Hydraulikmotors ist durch Druckverluste begrenzt, die in der Versorgungsleitung des Motors auftreten und insbesondere durch jene, die in dem Motor selbst auftreten. Unter jenen sind die Druckverluste, die im Verteilerbereich auftreten, das heißt der Verbindung der Kommunikationsöffnungen und der Verteileröffnungen am größten.
Bei der Rotation des Rotors kommen die Kommunikationsöffnungen und die Verteileröffnungen daher fortschreitend zueinander. Der Kommunikationsabschnitt zwischen den Kommunikationsöffnungen und den Verteileröffnungen variiert somit. Je langsamer die Querschnittsvariation in Abhängigkeit der relativen Bewegung der Kommunikations- und Verteileröffnungen ist, desto größer ist der Druckverlust.
Um diesen Druckverlust zu vermindern, hat man daran gedacht, den Querschnitt der Verteiler- und Kommunikationsöffnungen zu vergrößern. Dennoch weist diese Lösung bestimmte Grenzen auf, da sie erfordert, daß die Verteiler- und Kommunikationsflächen ausreichend große gegenüberstehende Oberflächen haben. Zusätzlich erzwingt es das Vorsehen von Öffnungen mit großen Abmessungen, im Motor ein Lager zu verwenden, das in der Lage ist, große Kräfte zu tragen. Wenn eine Verteileröffnung, die mit einer Fluidversorgung verbunden ist, sich daher gegenüber einem gefülltem Bereich der Kommunikationsseite befindet, übt sie auf diese letztere eine große Kraft aus.
Man hat auch daran gedacht, wie zum Beispiel in FR-A-2 587 761, diesen Öffnungen eine spezielle Konformation zu geben, um vorzusehen, daß der Kommunikationsquerschnitt zwischen einer Kommunikationsöffnung und einer Verteileröffnung sich sehr schnell ab dem Moment vergrößert, ab dem die Öffnungen beginnen, zu kommunizieren.
Diese Lösung ergibt gute Ergebnisse, aber weist immer noch bestimmte Begrenzungen auf.
Die vorliegende Erfindung hat es zur Aufgabe, den genannten Stand der Technik weiter zu verbessern, um die Kommunikation zwischen den Verteierleitungen des Verteilers und den Zylinderleitungen zu fördern, unter Begrenzung der Druckverluste in der Verteilerzone.
Dieses Ziel wird dank der Tatsache erreicht, daß zumindest bestimmte Zylinder mit wenigstens zwei Kommunikationsöffnungen verbunden sind, die einen Winkelabstand derart aufweisen, daß, wenn eine erste Kommunikationsöffnung eines solchen Zylinders mit einer ersten Verteileröffnung kommuniziert, die mit der Versorgungsleitung oder mit der Auslassleitung verbunden ist, eine zweite Kommunikationsöffnung desselben Zylinders mit einer zweiten Verteileröffnung kommuniziert, die mit derselben Leitung verbunden ist.
Im Verhältnis zu den Motoren des Standes der Technik, bei denen jeder Zylinder eine einzige Kommunikationsöffnung in der Kommunikationsseite hat, und wenn man betrachtet, daß die Abmessungen der Kommunikations- und Verteileröffnungen unverändert sind, ist der zur Versorgung mit oder zum Auslaß von Fluiden der Zylinder des Motors der Erfindung verfügbare Querschnitt, welcher zwei Kommunikationsöffnungen hat, verdoppelt. Die Druckverluste in dem Verteilerbereich sind so beträchtlich vermindert, und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors kann vergrößert werden.
Vorteilhaft ist, da die Nocke n Nockenkeulen aufweist, der Winkelabstand zwischen zwei Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders im wesentlichen gleich einem Vielfachen von 360°/n, d.h. gleich einem Vielfachen von 360°/n nahe den Herstellungstoleranzen.
Ein Hydraulikmotor, dessen Nocke n Keulen aufweist und mit einer Zylinderreihe, deren Kolben mit dieser Nocke zusammenwirken, weist in der Verteilerseite n Vorsorgungsöffnungen auf, jede durch 360°/n beabstandet und in der Lage, gleichzeitig mit der Vorsorgungsleitung verbunden zu werden, und n Auslaßverteileröffnungen, die ebenfalls jede um 360°/n beabstandet sind und geeignet, gleichzeitig mit der Auslassleitung verbunden zu werden. Die Versorgungsverteileröffnungen und die Auslassverteileröffnungen sind versetzt. Wenn die Nockenkeulen jede zwei Rampen umfassen, jeweils ansteigend und absteigend mit gleichen Winkeln, ist der Winkelabstand zwischen der Versorgungsverteileröffnung und der Auslassverteileröffnung, die benachbart ist, gleich 360°/n. In einem Motor dieses Typs erlaubt es so die Wahl eines Winkelabstands von im wesentlichen gleich einem Vielfachen von 360°/n, zwischen den beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders vorzusehen, daß bei der Rotation des Rotors diese beiden Öffnungen in gleicher Weise verbunden sind durch die Verteileröffnungen zur Versorgung oder zum Auslaß.
Gemäß einer vorteilhaften Anordnung sind mindestens bestimmte Zylinder mit zwei Kommunikationsöffnungen verbunden, die im wesentlichen oder zum großen Teil in einer Fläche der Kommunikationsseite angeordnet sind, die definiert ist durch die parallel zur Drehachse durchgeführte Projektion auf diese Seite von zwei Mantellinien des betrachteten Zylinders, die gegenüberliegend zueinander gemäß einer Diametralebene des genannten Zylinders liegen, die senkrecht zur Achse liegt.
Gemäß dieser Anordnung sind die beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders so im wesentlichen oder großteils im Raumbedarf dieses Zylinders angeordnet, wobei dieser Raumbedarf definiert ist durch die obengenannte Projektion. Sie sind daher sehr nahe aneinander und münden durch einfache Bohrung parallel zur Rotationsachse in den Zylinder, was die Fertigung der Zylinderleitung erleichtert, die die Kommunikationsöffnungen mit dem betreffenden Zylinder verbinden. Man kann zum Beispiel wählen, die beiden Kommunikationsöffnungen im Verhältnis zur Achse des Zylinders symmetrisch anzuordnen und die Zylinderleitungen des betreffenden Zylinders in Form von zwei symmetrischen Zweigen bezüglich dieser Achse auszuführen.
Diese Möglichkeit, zwei Kommunikationsöffnungen eines gleichen Zylinders im wesentlichen oder zum großen Teil im Raumbedarf des Zylinders anzuordnen, gibt es insbesondere dann, wenn der Motor eine Anzahl von Nockenkeulen aufweist, die größer ist als die Anzahl der Kolben und ausreicht für den Winkelabschnitt, der durch den Raumbedarf durch den Zylinder abgedeckt wird, in dem Bereich der Kommunikationsöffnungen wenigstens gleich 360°/n ist, wobei n die Anzahl der Nockenkeulen darstellt.
In allgemeiner Weise kann es vorteilhaft sein, vorzusehen, daß zumindest bestimmte Zylinder mit zwei Kommunikationsöffnungen verbunden sind, die bezüglich einer von der Achse des betrachteten Zylinders und der Drehachse definierten Ebene symmetrisch angeordnet sind. Dies erlaubt eine symmetrische Ausführung der Kommunikationsöffnungen und der Zylinderleitungen, damit die Kommunikationsöffnungen gegebenenfalls im Raumbedarf eines Zylinders angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgangsform ist jeder Zylinder mit zwei Kommunikationsöffnungen verbunden.
Die Druckverluste sind so für alle Zylinder des Motors vermindert.
In diesem Fall ist der Winkelabstand zwischen zwei Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders derselbe für alle Zylinder.
Diese Anordnung vereinfacht die Fertigung des Zylinderblocks.
Vorteilhaft ist, da die Nocke n Nockenkeulen aufweist, der Winkelabstand gleich 360°/n.
Die beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders sind so in einer Weise angenähert, daß die Längen der Zylinderleitungen begrenzt sind.
Die Erfindung ist auf Motoren mit mehreren aktiven Betriebshubräumen anwendbar.
Vorteilhaft weist die Nocke mehrere Nockenkeulen auf, die jede eine ansteigende Rampe und absteigende Rampe umfassen, die jede einer Verteileröffnung zugeordnet sind, wobei eine Nockenkeule als aktiv betrachtet wird, wenn die ihrer aufsteigenden Rampe zugeordnete Verteileröffnung mit der Versorgungsleitung verbunden ist und wenn die ihrer absteigenden Rampe zugeordnete Verteileröffnung mit der Auslassleitung verbunden ist, wobei der Motor einen großen aktiven Betriebshubraum hat, in dem alle Nockenkeulen aktiv sind, und einen kleinen aktiven Betriebshubraum, in dem nur bestimmte Nockenkeulen aktiv sind. Die Nockenkeulen, welche in dem kleinen aktiven Betriebshubraum aktiv sind, sind axialsymmetrisch angeordnet.
Da der Motor im kleinen Hubraum oder großen Hubraum arbeitet, sind die beiden Kommunikationsöffnungen eines Zylinders, dessen Kolben zu einem vorgegebenen Moment mit einer aktiven Nockenkeule zusammenwirkt, auf den gleichen Druck gesetzt, indem sie mit Verteileröffnungen verbunden sind, die entweder unter dem Versorgungsdruck oder dem Auslaßdruck stehen.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden und ihre Vorteile werden deutlicher beim Lesen der detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, die beispielhaft und nicht begrenzend dargestellt sind, hervortreten.
Die Beschreibung bezieht sich auf die anliegenden Zeichnungen, in denen:
die 1 ein Axialschnitt eines Hydraulikmotors gemäß der Erfindung ist;
die 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II, senkrecht genommen zur Rotationsachse und in der Kommunikationsseite des Zylinderblocks von einem Hydraulikmotor gemäß der Erfindung ist;
die 3 und 4 Schnitte gemäß den Linien III-III und IV-IV der 2 sind;
die 5 eine Ansicht analog zu jener der 2 ist für eine Ausführungsvariante ist,
die 6 eine Ansicht analog zu jener der 2 für andere Variante ist und
7 eine Teilansicht ist, in demselben Schnitt wie die 2 genommen, welche noch eine andere Variante zeigt.
Die 1 zeigt einen Hydraulikmotor, der ein festes Gehäuse aufweist, das drei durch Schrauben 3 zusammengefügte Teilen, 2A, 2B und 2C umfaßt.
Wohlverstanden ist die Erfindung nicht begrenzt auf Hydraulikmotoren mit festem Gehäuse, sondern ist auch anwendbar auf Hydraulikmotoren mit Drehgehäuse, die dem Fachmann wohlbekannt sind.
Der Teil 2C des Gehäuses ist axial geschlossen durch eine Radialplatte 2D, die ebenfalls durch Schrauben befestigt ist. Eine gewellte Reaktionsnocke 10 ist über dem Teil 2B des Gehäuses ausgeführt.
Der Motor umfaßt einen Zylinderblock 12, der relativ zu um einer Rotationsachse A im Verhältnis zur Nocke 10 drehbar angebracht ist und der eine Mehrzahl von radialen Zylindern 14 umfaßt, die geeignet sind, mit Druckfluid versorgt zu werden und in denen radial gleitende Kolben 16 angebracht sind.
Der Zylinderblock 12 versetzt eine Welle 5 in Rotation, die mit ihm durch Rillen 7 zusammenwirken. Diese Welle trägt einen Abschlußflansch 9.
Der Motor umfaßt ferner einen inneren Fluidverteiler 20, der bezüglich der Rotation um die Achse A fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Zwischen dem Verteiler 20 und der inneren axialen Seite des Teils 2C des Gehäuses sind Verteilerauskehlungen ausgebildet, jeweils eine erste Auskehlung 15 und eine zweite Auskehlung 17 und eine dritte Auskehlung 19. Die Verteilerleitungen des Verteilers 20 sind verteilt auf eine erste Gruppe von Leitungen, die wie die Leitung 15A alle mit der Auskehlung 15 verbunden sind, eine zweite Gruppe von Leitungen (nicht dargestellt), die mit der Auskehlung 17 verbunden sind, und eine dritte Gruppe von Leitungen, die wie die Leitung 19A mit der Auskehlung 19 verbunden sind. Die erste Auskehlung 15 ist verbunden mit einer ersten Hauptleitung P1, mit der daher alle Verteileröffnungen der Verteilerleitungen der ersten Gruppe verbunden sind wie die Öffnung 31 der Leitung 15A. Die dritte Ausnehmung 19 ist verbunden mit einer zweiten Hauptleitung P2, mit der daher alle Verteileröffnungen der Leitungen der dritten Gruppe verbunden sind wie die Öffnung 32 der Leitung 19A.
Je nach Drehrichtung des Motors sind die Hauptleitungen P1 und P2 jeweils eine Auslassleitung und eine Fluidzufuhrleitung oder umgekehrt, Die Verteilerleitungen münden in einer Verteilerfläche 22 des Verteilers 20, die gegen die Kommunikationsseite 18 des Zylinderblocks gestützt ist. Jeder Zylinder 14 hat zwei Zylinderleitungen 34'A, 35'A, die in die Kommunikationsseite 18 derart münden, daß bei der relativen Rotation des Zylinderblocks und der Nocke die Zylinderleitungen abwechselnd in Kommunikation mit den Verteilerleitungen der verschiedenen Gruppen sind.
Der Motor der 1 umfaßt ferner eine Auswahlvorrichtung des Hubraums, die bei dieser Art eine Bohrung 40 umfaßt, die sich axial in Teil 2C des Gehäuses erstreckt, in der ein Auswahlschieber 42 axialbeweglich angeordnet ist. Die Bohrung 40 umfaßt die drei Kommunikationswege 44, 46 bzw. 48, die jeweils durch Verbindungsleitungen mit Ausnehmungen 15, 17 und 19 verbunden sind. Der Schieber 42 ist beweglich zwischen zwei Endstellungen in der Bohrung 40, in denen er die Wege 44 und 46 oder die Wege 46 und 48 durch seine Auskehlung 43 kommunizieren läßt.
Der Schnitt der 1 ist genommen in der Kommunikationsseite 18 des Zylinderblocks, in der sich die Kommunikationsöffnungen der Zylinderleitungen befinden, die jede verbunden sind mit einem Zylinder 14. Zur Klarheit der vorliegenden Beschreibung hat man auch die Positionen der Verteileröffnungen in der 2 angezeigt, obwohl jene sich nicht in der Schnittebene befinden.
Obwohl sie sich nicht in der Schnittebene befinden, sind die Kolben und die Zylinder in durchgezogenen Linien zur Vereinfachung dargestellt.
Wie man in der 1 sieht, sind die Verteilerseite 22 und die Kommunikationsseite 18 zueinander angeordnet. Da die Verteiler- und Kommunikationsöffnungen in demselben Abstand zur Achse A angeordnet sind, erlaubt es dies, diese Kommunikationsöffnungen und diese Verteileröffnungen bei der relativen Rotation des Zylinderblocks 12 und des Verteilers 20 kommunizieren zu lassen.
Die Figuren und 1 und 2 zeigen einen Motor mit radialen Kolben und mit einer Verteilung, die eben genannt wird. Die Kommunikations- und Verteilerseiten sind senkrecht zur Rotationsachse und sind beide eben. In einem solchen Fall werden die Kommunikations- und Verteilerseiten gegeneinander gestützt gehalten, wobei der Verteiler gegen den Zylinderblock gestützt befestigt ist. Die Erfindung ist dennoch auf andere Motorentypen anwendbar, zum Beispiel Motoren mit einer zylindrischen Verteilung.
Wie man in der 2 sieht, umfaßt die Nocke 10 mehrere Nockenkeulen, Bezugszeichen 9A bis 9F. Jede Nocke umfaßt jeweils eine aufsteigende Rampe 91A bis 91F und jeweils eine absteigende Rampe 92A bis 92F. Dies bedeutet, daß, bei der Rotation des Zylinderblocks in Richtung R im Verhältnis zur Nocke, die Kolben 16, deren Rollen 16A mit einer aufsteigenden Rampe zusammenwirken, sich radial nach außen bewegen, während jene, deren Rollen mit einer absteigenden Rampe zusammenwirken, sich radial nach innen unter Rückkehr in deren Zylinder bewegen. Jeder Rampe eine Nockenkeule ist eine Verteileröffnung zugeordnet. So sind die Verteileröffnungen 31A bis 31F jeweils aufsteigenden Rampen 91A bis 91F zugeordnet, während die Verteileröffnungen 32A bis 32F jeweils absteigenden Rampen 92A bis 92F zugeordnet sind. Obwohl die Nocke einstückig ausgeführt ist, und aus Gründen der Klarheit, besitzen die aufsteigenden und absteigenden Rampen unterschiedliche Schraffuren.
In dem veranschaulichten Beispiel ist jeder Zylinder mit der Kommunikationsseite 18 über zwei Kommunikationsöffnungen verbunden. Der Zylinder 14A, dessen Kolben 16 mit der aufsteigenden Rampe 91A der Nockenkeule 9A so zusammenwirkt, ist so verbunden mit der Kommunikationsseite 18 durch eine erste Kommunikationsöffnung 34A und auch durch eine zweite Kommunikationsöffnung 35A. Derselbe Zylinder 14B, dessen Kolben mit der aufsteigenden Rampe 91B der Nockenkeule 9B zusammenwirkt, ist verbunden mit der Kommunikationsseite durch eine erste Kommunikationsöffnung 34B und durch eine zweite Kommunikationsöffnung 35B.
Zylinder 14A betrachtend, sieht man, daß seine Kommunikationsöffnung 34A mit der Verteileröffnung 31A kommuniziert und daß gleichzeitig seine Kommunikationsöffnung 35A mit der Verteileröffnung 31B kommuniziert. Diese beiden Verteileröffnungen sind unter denselben Druck gesetzt; bei diesem Typ sind sie beide mit der Fluidzufuhröffnung verbunden, da sie einer aufsteigenden Rampe 91A bzw. 91B zugeordnet sind. Man sieht darüber hinaus, daß der Kommunikationsquerschnitt zwischen der Öffnung 34A und der Öffnung 31A und der Kommunikationsquerschnitt zwischen der Öffnung 35A und der der Öffnung 31B dieselben sind. So wird der Zylinder 14A gleichzeitig mit dem Fluid versorgt, das von den Verteileröffnungen 31A und 31B kommt und durch die Kommunikationsöffnungen 34A und 35A während des Aufstiegs des Kolbens 16 auf der Rampe 91A von seinen unteren Ende 91'A aus verläuft bis zu seinem oberen Ende 91''A. Die Kommunikation zwischen der Öffnung 34A und der Öffnung 31A ebenso wie jene zwischen der Öffnung 35A und der Öffnung 31B beginnt, wenn die Rolle 16A dieses Kolbens in Kontakt mit dem unteren Ende 91'A kommt und endet, wenn die Rolle in Kontakt mit dem oberen Ende 91''A kommt.
Bei dieser Ausführung umfaßt jeder Zylinder zwei Kommunikationsöffnungen und die obigen Erklärungen sind gültig für alle Zylinder. Um es zu vermeiden, die Zeichnung zu überladen, hat man sich begnügt, durch die Referenznummern die Kommunikationsöffnungen 34A und 35A zu erfassen, die dem Zylinder 14A zugeordnet sind, und die Kommunikationsöffnungen 34B und 35B, die dem Zylinder 14 zugeordnet sind. Diese Erklärungen sind offensichtlich auch gültig, was das Zusammenwirken eines Kolbens mit einer absteigenden Rampe und die Kommunikation zwischen den Kommunikationsöffnungen des Zylinders dieses Kolbens und den beiden mit der Auslassleitung verbundenen Verteileröffnungen anbetrifft.
Der Winkelabstand α zwischen den beiden Kommunikationsöffnungen 34A und 35A des Zylinders 14A ist gewählt, damit bei der relativen Rotation der Zylinderblöcke und der Nocke die Verbindung zwischen diesen Öffnungen und zwei Verteileröffnungen sich gleichzeitig öffnet und gleichzeitig schließt.
Die Winkelposition der Verteileröffnungen im Verhältnis zu den Nockenkeulen ist festgelegt, wobei der Verteiler der Nocke rotationsfest ist. Die Verteileröffnungen, die mit zwei aufeinanderfolgenden aufsteigenden Rampen oder mit zwei aufeinanderfolgenden absteigenden Rampen verbunden sind, sind durch einen Wert gleich 360°/n beabstandet, wobei n die Anzahl der Nockenkolben darstellt. Aus diesem Grund ist die Winkelbeabstandung α gleich einem Vielfachen von 360°/n.
Dieser Zustand ist notwendig, damit die Kommunikation der beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders mit den beiden Verteileröffnungen, die den Keulen einer selben Nocke zugeordnet sind, strikt synchronisiert ist.
Für jeden Zylinder 14 der 2 schneidet eine der Kommunikationsöffnungen eine Ebene, die definiert ist durch die Achse des betreffenden Zylinders und durch die Rotationsachse. So ist die Öffnung 34A zentriert auf der Achse des Zylinders 14A. Eine Anordnung dieses Typs ist klassisch für Motoren des Standes der Technik, die nur eine einzige Kommunikationsöffnung pro Zylinder umfassen. Im Gegensatz dazu ist die zweite Kommunikationsöffnung 35A des Zylinders durch die Achse A14 verlängert.
Die 3 zeigt die Konfiguration der Zylinderleitung 34'A, die die Kommunikationsöffnung 34A mit dem Zylinder 14A verbindet. Diese Leitung wird vorteilhaft derart ausgeführt, daß sie eine Gestaltung so einfach wie möglich hat und zum Beispiel einen Radialabschnitt 34''A, der vom Boden des Zylindern ausgeht und auf die Rotationsachse hin zuläuft, und einen Axialabschnitt 34'''A umfaßt, der zur Kommunikationsöffnung 34A mündet.
Die 4 zeigt die Gestaltung der Zylinderleitung 35'A, die denselben Zylinder 14A mit seiner zweiten Kommunikationsöffnung 35A verbindet. Diese Leitung 35'A umfaßt einen ersten Abschnitt 35''A, der, wenn man aus einer Ebene parallel zu jeder der
2 blickt, derart schief angeordnet ist, daß der Winkelabstand zwischen Öffnungen 34A und 35A abgedeckt ist, und der verbunden ist mit einem zweiten Abschnitt 35''A, der axial liegt und der über der Kommunikationsöffnung 35A mündet.
Man sieht, daß die Axialabschnitte der Leitungen 34'A und 35'A nicht von gleicher Länge sind, in der Art, daß vermieden wird, daß die Abschnitte 34''A und 35''A sich schneiden. Um die 2 zu vereinfachen, sind die einzigen Zylinderleitungen, deren Position angezeigt wird, die Leitungen 34'A und 35'A.
In der 5 werden dieselben Bezugszeichen wie in der 2 verwendet.
Jeder Zylinder umfaßt zwei Kommunikationsöffnungen, bezeichnet durch die Bezugszeichen 34A und 35A für den Zylinder 14A. Im Unterschied zur 2 ist keine dieser beiden Öffnungen auf der Achse ihres Zylinders angeordnet. In der 5 ist daher die Öffnung 34A leicht versetzt in umgekehrter Richtung zur Richtung R im Verhältnis zur Öffnung 34A der 2. Der Winkelabstand α zwischen den beiden Öffnungen 34A und 35A eines selben Zylinders ist unverändert und gleich 360°/n, wobei n die Zahl der Nockenkeulen darstellt.
Die Verteileröffnungen sind ebenfalls leicht versetzt in der Richtung entgegen der Richtung R im Verhältnis zu jenen der 2. Das, was daher wichtig ist, um die gute Funktion des Motors sicherzustellen, ist, daß die Kommunikation zwischen einer Kommunikationsöffnung eines Zylinders, zum Beispiel der Öffnung 34A und einer Verteileröffnung verbunden ist mit der Fluidversorgung, bei dieser Ausführung, der Öffnung 31A, die sich öffnet, wenn bei der Rotation des Zylinderblocks in Richtung R im Verhältnis zur Nocke, der betreffende Kolben 16 des Zylinders 14A zusammenwirkt mit dem unteren Ende 91'A der aufsteigenden Rampe 91A der Nockenkeule, welcher die betreffende Verteileröffnung zugeordnet ist und sich schließt, wenn derselbe Kolben mit dem oberen Ende 91''A dieser Rampe zusammenwirkt. Der Winkelversatz, der zwischen den Kommunikationsöffnungen der 2 und 5 vorliegt, ist daher derselbe wie der Winkelversatz, der zwischen den Verteileröffnungen dieser Figuren vorliegt.
Man beschreibt jetzt die 6, welche gleichfalls dieselben Bezugszeichen wie die 2 und 5 verwendet. In dieser Figur sind die beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders symmetrisch im Verhältnis zu einer Ebene angeordneten, die definiert ist durch die Achse des betreffenden Zylinders und durch die Rotationsachse. Die Öffnungen 34A und 35A des Zylinders 14A sind daher symmetrisch im Verhältnis zu der Ebene angeordnet, die definiert ist durch die Achse A und durch die Achse A14 des Zylinders 14A.
Man versteht daher, daß der Winkelabstand αA zwischen einem Radius, der von der Achse A ausgeht und durch das Zentrum der Öffnung 34A läuft, und der Projektion auf die Kommunikationsseite 18 der Achse A14 gleich dem Winkelabstand αB zwischen dieser Projektion auf die Kommunikationsseite der Achse A14 ist und einem Radius, der durch das Zentrum der Öffnung 35A verläuft. Die Summe dieser Winkelabstände ist gleich dem Winkelabstand, der selbst gleich zweimal 360°/n ist, wobei n die Anzahl der Nockenwellen ist.
In dem Beispiel von 6 sind die Verteileröffnungen weiter vorteilhaft versetzt im Verhältnis zur 2 als auch zur 5, insofern, als daß die Verteileröffnungen, die einer der Rampen einer Nockenkeulen zugeordnet sind, sich nicht im selben Winkelsektor befinden, der durch diese Rampe abgedeckt wird. Die Öffnung 31A befindet sich so in einem Winkelsektor, der durch die Rampe 91F abgedeckt wird, während die Öffnung 32A sich in einem Raum befindet, der durch die Rampe 91F abgedeckt wird, aber dennoch, wenn die Kommunikationsöffnung 34A mit der Öffnung 31A kommuniziert (und gleichzeitig die Kommunikationsöffnung 35A mit der Verteiler von 31C kommuniziert) wie der Kolben, der in dem Zylinder 14A angeordnet ist, mit der Rampe 91A zusammenwirkt.
Unter bestimmten Umständen kann die Symmetrie zwischen den beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders im Verhältnis zur Projektion auf die Kommunikationsseite der Achse des Zylinders die Fertigung der Zylinderleitungen erleichtern.
Wie man in Bezug auf die 3 und 4 angezeigt hat, kann man wählen, daß die Zylinderleitungen einen Axialabschnitt aufweisen und daß für die beiden Zylinderleitungen eines selben Zylinders die nichtaxialen Abschnitte dieser Leitungen sich in einer selben Ebene befinden, um Überkreuzungen unter z.B. der Zylinderleitung 14A zu vermeiden, die in die Kommunikationsöffnung 35A mündet und der Zylinderleitung des Zylinders 14B, die in die Kommunikationsöffnung 34B mündet.
Zwischen den 2, 5 und 6 variieren weder der Anzahl von Nockenkeulen noch die Anzahl der Zylinder. Bei der Ausführung umfaßt der Motor so viele Zylinder wie Nockenkeulen.
Der Motor der 7 ist leicht unterschiedlich und man hat, um ihn zu beschreiben, die Bezugszeichen 100 vergrößert. Man sieht daher in dieser Figur, daß der Winkelabstand, der durch eine Nockenkeule wie 109A oder 109B abgedeckt wird, 360°/n ist, wobei n die Anzahl der Nockenkeulen darstellt, kleiner ist als der Winkelabstand α114, der gemessen wird vom Boden eines Zylinders 114 aus, der durch diesen Zylinder bedeckt ist.
In dieser Figur wirkt die Rolle 116A des Kolbens 116 mit dem Mittelteil der aufsteigenden Rampe 191A der Nockenkeule 109A zusammen und die Kommunikation zwischen den Kommunikationsöffnungen 134A und 135A des Zylinders 114A, in dem sich der Kolben bewegt, und den Verteileröffnungen 131A und 131B ist maximal. Die beiden Verteileröffnungen 131A und 131B sind jeweils den beiden Verteileröffnungen, die jeweils zwei aufsteigenden Rampen 191A und 191B von zwei Nockenkeulen 109A und 109B, die aufeinander folgen, zugeordnet. Im Unterscheid zu den vorangehenden Figuren ist die Anzahl von Nockenkeulen ausreichend, daß der Winkelabstand α, bedeckt durch eine Nockenkeule, kleiner als der Winkelabstand α114 ist, der durch einen Zylinder abgedeckt ist. In dem so alle Abstände eines Winkels gleich 360°/n sind, wobei n die Anzahl von Nockenkeulen darstellt, können die beiden Kommunikationsöffnungen 134A und 135A desselben Zylinders 114A im wesentlichen im Raumbedarf dieses Zylinders angeordnet sein. Anders ausgedrückt, sind diese beiden Kommunikationsöffnungen in einer Oberfläche der Kommunikationsseite 118 angeordnet, die definiert ist durch die Projektion auf diese Seite, welche parallel zur Rotationsachse A gemacht wird von den Mantellinien G1 und G2 des Zylinders 114, die einander gemäß einer Diametralebene dieses Zylinders gegenüberstehen, die senkrecht zu der Achse A ist.
Diese Anordnung, welche nur möglich ist, wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl von Nockenkeulen und der Anzahl von Zylindern ausreichend hoch ist, erlaubt es, die Fertigung der Zylinderleitungen zu vereinfachen, die in die beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders münden, wobei sich jene nicht mit den Zylinderleitungen eines Zylinders überkreuzen.
Man bemerkt in der 7 auch, daß die Kommunikationsöffnungen eine spezielle Form haben, wobei deren Seite konkav ist. Diese Anordnung, an sich bekannt durch das Dokument FR-A-2 587 761, erlaubt es, vorzusehen, daß, wenn eine Kommunikationsöffnung beginnt, mit einer Verteileröffnung zu kommunizieren, der Kommunikationsquerschnitt zwischen diesen beiden Öffnungen sehr schnell bei der relativen Rotation des Zylinderblocks und der Nocke variiert. Dies begrenzt die Druckverluste.
Die Erfindung kann somit zusammen mit anderen speziellen Ausgestaltungen verwendet werden, die bereits bekannt sind, um Druckverluste zu vermindern.
Sie kann auch mit Kommunikationsöffnungen jeglicher Formen verwendet werden, zum Beispiel ringförmig, die gegebenen Fall leichter auszuführen sind.
Der in den Figuren dargestellte Motor kann zwei aktive Betriebshubräume haben.
In einem großen aktiven Hubraum des Motors sind somit alle Nockenkeulen aktiv, das heißt, daß alle Verteileröffnungen, die aufsteigenden Rampen zugeordnet sind, mit der Versorgungsleitung verbunden sind, und alle Verteileröffnungen, die den absteigenden Rampen zugeordnet sind, mit der Auslassleitung verbunden sind. Bei der relativen Rotation des Zylinderblockes und der Nocke sind somit die Kommunikationsöffnungen eines Zylinders abwechselnd verbunden mit hohem Druck und mit niedrigem Druck.
Bei bestimmten Motoren wird die Auswahl des Hubraums durch Nocken gemacht. Dies bedeutet, daß in dem kleinen aktiven Betriebshubraum bestimmte Nockenkeulen aktiv sind. Zum Beispiel, wenn man 6 betrachtet, kann man vorsehen, daß in dem kleinen aktiven Betriebshubraum allein die Nockenkeulen 9A, 9C und 9E aktiv sind, wobei die Verteileröffnungen 31A, 31C und 31E, die mit deren jeweiligen aufsteigenden Rampen verbunden sind, und die Verteileröffnungen 32A, 31C und 32E, die mit deren jeweiligen absteigenden Rampen verbunden sind, jeweils mit der Fluidversorgung und dem Auslaß verbunden sind. In den kleinen aktiven Hubraum sind im Gegenzug die anderen Nockenkeulen inaktiv, was zum Beispiel für die Keule 9B bedeutet, daß die Verteileröffnungen 31B und 32B auf den gleichen Druck gesetzt sind, der je nach Fall der Druck des Fluidauslasses, ein Hilfsdruck, sogar der Versorgungsdruck sein kann.
Man bemerkt, daß die Keulen 9A, 9C und 9E, die aktiv in dem kleinen aktiven Betriebshubraum sind, axialsymmetrisch angeordnet sind. Aus Gründen der Klarheit der Zeichnung sind die Schraffurlinien der im kleinen Hubraum aktiven Nockenkeulen mit durchgezogenen Linien gemacht, während jene der inaktiven Nockenkeulen in unterbrochenen Linien sind.
In dem Fall wenn K die Anzahl von aktiven Nockenkeulen im kleinen aktiven Betriebshubraum ist, dann muß der Winkelabstand zwischen den beiden Kommunikationsleitungen eines selben Zylinders gleich einem Vielfachen von 380°/k sein. Wie man in der 6 sieht, muß daher, damit der Motor im kleinen aktiven Betriebshubraum arbeitet, die erste Kommunikationsleitung 34A des Zylinders 14A kommunizieren mit einer Verteileröffnung 31A, die der Rampe 91A der Nockenkeule 9A zugeordnet ist, mit der der Kolben zusammenwirkt, der in dem betreffenden Zylinder angeordnet ist, und gleichzeitig die zweite Kommunikationsleitung 35A desselben Zylinders mit einer anderen Kommunikationsöffnung 31C zusammenwirken, die auch der aufsteigenden Rampe einer aktiven Nockenkeule zugeordnet ist, bei dieser Ausführung der Rampe 91C.
In der 6 umfaßt der Motor sechs Nockenkeulen, darunter sind drei aktiv im kleinen aktiven Betriebshubraum und der Winkelabstand α zwischen den beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders ist gleich 120°. Wenn die Wahl, asymmetrisch die beiden Kommunikationsöffnungen eines selben Zylinders im Verhältnis zu einer Ebene anzuordnen, die durch die Achse des Zylinders und durch die Rotationsachse A des Motors verläuft, vorteilhaft sein kann, ist dies wohl verstanden nicht notwendigerweise mit der Möglichkeit verbunden, die Erfindung in einem Motor mit wenigstens zwei aktiven Betriebshubräumen zur Hubraumauswahl durch Nocken auszuführen.
Darüber hinaus ist die Erfindung offensichtlich auf Motoren anwendbar, deren Hubraumauswahl direkt durch die Zylinder betrieben wird. Sie ist auch auf Motoren oder Pumpen mit axialen Kolben mit Nocken anwendbar, die mehrere Keulen aufweisen.
Wenn die Zylinderleitungen lang und von komplexer Form und daher schwierig herzustellen sind, ist es möglich, ein Kommunikationszwischenstück auszuführen, das Leitungsabschnitte umfassen kann, die gedreht oder gegossen ausgeführt sind.

Claims

Hydraulischer Mechanismus wie ein Motor oder eine Pumpe, umfassend eine Nocke (10) und einen Zylinderblock (12) die geeignet sind, sich umeinander um eine Drehachse zu drehen, wobei der Zylinderblock eine Mehrzahl von Zylindern (14, 14A, 14B; 114A) aufweist, die durch Zylinderleitungen mit Kommunikationsöffnungen verbunden sind, die an einer Kommunikationsseite (18; 118) des Zylinderblocks angeordnet sind, wobei in den Zylindern verschiebbar angebrachte Kolben (16; 116) geeignet sind, mit dem Nocken zusammenzuwirken, wobei der Motor einen Fluidverteiler (20) umfaßt, der mit der Nocke gegenüber der Drehung um die Drehachse (A) fest verbunden ist und der eine Verteilerseite (22) hat, die Steuerungsöffnungen (31A-31F, 32A-32F) aufweist, umfassend Öffnungen (31A-31F) die geeignet sind, mit einer Versorgungsleitung verbunden zu werden und Öffnungen (32A-32F) die geeignet sind, mit einer Auspuffleitung verbunden zu werden, wobei die Verteiler- (22) und Kommunikationsseiten (18) einander derart gegenüber stehen, daß sie die Kommunikationsöffnungen und die Steuerungsöffnungen während der relativen Drehung des Zylinderblocks und des Verteilers kommunizieren lassen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bestimmte Zylinder (14, 14A, 14B; 114A) mit mindestens zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A; 34B, 35B; 134A, 135A) verbunden sind, die einen Winkelabstand derart aufweisen, daß, wenn eine erste Kommunikationsöffnung (34A; 34B; 134A) eines solchen Zylinders mit einer ersten Verteileröffnung (31A; 31B; 131A), die mit der Versorgungsleitung oder mit der Auslaßleitung verbunden ist, kommuniziert, eine zweite Kommunikationsöffnung (35A; 35B; 135A) desselben Zylinders mit einer zweiten Verteileröffnung (31B; 31C; 131B) kommuniziert, die mit demselben Leitung verbunden ist.
Hydraulischer Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, da die Nocke (10, 110) n Nockenkeulen aufweist, der Winkelabstand (α) zwischen zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A; 134A, 135A) eines selben Zylinders (14A; 114A) im wesentlichen gleich ein Vielfaches von 360°/n ist.
Hydraulischer Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bestimmte Zylinder (114A) mit zwei Kommunikationsöffnungen (134A, 135A) verbunden sind, die in einer Fläche der Kommunikationsseite (118) angeordnet sind, die definiert ist durch die parallel zur Drehachse (A) durchgeführte Projektion auf diese Seite von zwei Mantellinien (G1, G2) des betrachteten Zylinders (114A), die gegenüberliegend zueinander gemäß einer Diametralebene des genannten Zylinders liegen, die senkrecht zur Achse (A) liegt.
Hydraulischer Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bestimmte Zylinder mit zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A) verbunden sind, die bezüglich einer von der Achse (A14) des betrachteten Zylinders und der Drehachse (A) definierten Ebene symmetrisch angeordnet sind.
Hydraulischer Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bestimmte Zylinder (14A) mit zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A) verbunden sind, von denen die eine (34A) eine von der Achse (A14) des betrachteten Zylinders (14A) und der Drehachse (A) definierte Ebene schneidet.
Hydraulischer Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (14, 14A, 14B) mit zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A, 34B, 35B) verbunden ist.
Hydraulischer Mechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand (α) zwischen den zwei Kommunikationsöffnungen (34A, 35A; 34B, 35B) eines selben Zylinders (14A; 14B) für alle Zylinder (14) derselbe ist.
Hydraulischer Mechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß, da die Nocke (10) n Nockenkeulen aufweist, der Winkelabstand (α) gleich 360°/n ist.
Hydraulischer Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocke (10) mehrere Nockenkeulen (9A-9F) aufweist, die jeweils eine steigende Rampe (91A, 91F) und eine absteigende Rampe (92A-92F) aufweisen, die jede mit einer Steuerungsöffnung verknüpft ist, wobei eine Nockenkeule dann als aktiv betrachtet wird, wenn die ihrer steigenden Rampe zugeordnete Verteileröffnung mit der Versorgungsleitung verbunden ist und wenn die ihrer absteigenden Rampe zugeordnete Steuerungsöffnung mit der Auspuffleitung verbunden ist, wobei der hydraulische Mechanismus einen großen aktiven Betriebshubraum aufweist, in dem alle Nockenkeulen (9A, 9C, 9E) aktiv sind und einen kleinen aktiven Betriebshubraum, in dem nur bestimmte Nockenkeulen aktiv sind und daß die Nockenkeulen, die in dem kleinen aktiven Betriebshubraum aktiv sind, axialsymmetrisch angeordnet sind.