DE69719169T2

DE69719169T2 - Nockenbetriebener motor

Info

Publication number: DE69719169T2
Application number: DE69719169T
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Kotake; Toshihiro Naruse; Toshiyuki Sakai; Masaaki Suhara
Original assignee: Daikin Sauer Danfoss Ltd
Current assignee: Daikin Sauer Danfoss Ltd
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: CN1098421C; US6050173A; EP0872637B1; EP0872637A4; DE69719169D1; EP0872637A1; CN1205052A; KR100506125B1; KR19990076955A; JPH10141209A; WO1998020255A1; JP3127842B2

Description

Die Erfindung betrifft einen nockenbetriebenen Motor als Motor zum Fahren einer Baumaschine oder als Motor für andere Zwecke, insbesondere einen nockenbetriebenen Motor, der so konfiguriert ist, dass die Motorkapazität zwischen großen und kleinen Stufen änderbar ist, so dass die Drehung zwischen einer Drehung im Niedriggeschwindigkeitsmodus mit geringer Geschwindigkeit und einer Drehung im Hochgeschwindigkeitsmodus mit einer Geschwindigkeit höher als der Geschwindigkeit im Niedriggeschwindigkeitsmodus wechseln kann.
Als ein nockenbetriebener Motor einer solchen Art ist ein Motor bekannt, bei dem eine Vielzahl von Kolben und Zylindern in vier Gruppen aufgeteilt sind und die Bedingungen zur Verteilung von Betriebsöl zu den Kolbenzylindern einer jeden Gruppe zwischen zwei Stufen durch die Betätigung eines Selektionsventils verändert wird, siehe beispielsweise Fig. 2 in der japanischen offengelegten Patentanmeldung, 55-153871. In diesem Motor wird, wenn das Selektionsventil in einen Niedriggeschwindigkeitsmodus geschaltet ist, Arbeitsöl jedem Zylinder von zwei Gruppen ausgewählt aus den vier Gruppen zugeführt, wobei jeder Zylinder in den anderen zwei Gruppen mit einem Öltank verbunden ist, um Arbeitsöl abzugeben. Dadurch wird die Motorkapazität des nockenbetriebenen Motors maximal, so dass der Motor mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit und einem hohen Ausgabedrehmoment dreht.
Wird andererseits das Selektionsventil in den Hochgeschwindigkeitsmodus geschaltet, wird Arbeitsöl jedem Zylinder in einer der ausgewählten zwei Gruppen zugeführt und Arbeitsöl von jedem Zylinder aus den anderen beiden Gruppen abgegeben, wobei die Zylinder in den zwei verbleibenden Gruppen miteinander zur Bildung eines geschlossenen Kreises verbunden sind. Dadurch weist die Motorkapazität den halben Wert des Niedriggeschwindigkeitsmodus auf, so dass die Hochgeschwindigkeitsdrehung bei einer Geschwindigkeit erfolgt, die ungefähr doppelt so schnell wie im Niedriggeschwindigkeitsmodus ist.
Bei dem bekannten nockenbetriebenen Motor der oben beschriebenen Bauweise verbleibt allerdings, da jeder Zylinder in den zwei Gruppen, bei denen weder eine Ölzufuhr noch eine Ölabgabe in dem Hochgeschwindigkeitsmodus erfolgt, einen geschlossenen Kreis hat, keine Abgabemöglichkeit für das unter Druck stehende Öl in dem Zylinder, so dass ein hoher Widerstand bezüglich der Motordrehung auftreten kann. Um dem zu begegnen, kann daran gedacht werden, dass jeder Zylinder in den oben genannten zwei Gruppen mit dem Öltank in Verbindung steht. In diesem Fall entspricht der Öldruck eines jeden Zylinders in den beiden Gruppen allerdings nahezu dem Umgebungsdruck, so dass ein Gleitkontakt zwischen Kolben und Nockenfläche in dem Zylinder durch den Öldruck nicht aufrecht erhalten werden kann. Als Ergebnis werden unerwünschte Stoßgeräusche aufgrund einer Kollision zwischen Kolben und Nockenfläche erzeugt und Kolben und Nockenfläche weisen eine verminderte Lebensdauer auf.
Ein weiterer nockenbetriebener Motor ist aus der GB 2278890 A bekannt, wobei dieser alle technischen Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.
Um die vorangehend genannten Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, eine Feder zwischen dem Kolben und der Bodenfläche des Zylinderraums wie bei dem bekannten nockenbetriebenen Motor anzuordnen, um den Kolben gegen die Nockenfläche mittels der Feder zu drücken. In diesem Fall wird allerdings die Bauteilanzahl des Motors erhöht. Dadurch erhöht sich das Gewicht des Motors und der Aufbau wird komplizierter, wodurch sich ein erheblicher Aufwand an Zeit und Mühe beim Zusammenbau ergibt.
Im Hinblick auf diese Nachteile wurde die vorliegende Erfindung konzipiert. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleitkontakt zwischen Kolben und Nokkenfläche aufrecht zu erhalten, um dadurch Geräusche zu vermindern und die Lebensdauer zu erhöhen sowie die Bauteilanzahl zu vermindern, so dass sich ein reduziertes Gewicht und ein leichterer Zusammenbau ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung unter Druck stehendes Öl von einer Ladepumpe zugeführt, die zur Zufuhr von Arbeitsöl zu dem Arbeitsölversorgungssystem des nockenbetriebenen Motors vorgesehen ist, um einem Leck bezüglich des Arbeitsöls zu begegnen, wobei die Zufuhr zu dem Kolben erfolgt, der in einen Zustand gerät, bei dem keine Antriebskraft in einem Hochgeschwindigkeitsmodus erzeugt wird. Als Ergebnis kann der Gleitkontakt zwischen Kolben und Nockenfläche aufrecht erhalten werden.
Genauer gesagt, weist nach den Fig. 1 und 2 ein nockenbetriebener Motor gemäß vorliegender Erfindung auf: einen zylindrischen Zylinderblock 2, einen Nockenring 3 mit einer Nockenfläche 3a am Innenumfang und den Außenumfang des Zylinderblocks 2 umgebend; eine Vielzahl von Zylindern 5, 5, ..., die radial in dem Zylinderblock 2 sich nach außen um eine Mittelachse X des Zylinderblocks 2 erstrecken und zum Außenumfang des Zylinderblocks 2 offen sind; Kolben 6, welche entsprechend in den Zylindern 5 so angeordnet sind, dass sie sich in Richtung Nockenfläche (3a) erstrecken und von dieser zurückziehbar sind, und ein Steuerventil 7, welches mit einer Endfläche 2a des Zylinderblocks 2 in einer solchen Weise gekoppelt ist, dass es relativ zum Zylinderblock 2 drehbar ist, um Arbeitsöl, dass von einem Arbeitsölzufuhrsystem 105 zugeführt wird, zu den Zylindern 5 zu verteilen entsprechend zu den Kolben 6 im aufsteigenden Zyklus beim Aufsteigen in Richtung Nockenfläche 3a aus der Vielzahl von Zylindern 5, 5, ..., wobei die Kolben 6 in dem Aufsteigezyklus die Nockenfläche 3a so drücken, dass entweder Zylinderblock 2 oder Nockenring 3, wobei der jeweils andere in einem nichtdrehenden Zustand fixiert ist, sich relativ zum anderen dreht.
Der nockenbetriebene Motor mit dem obigen Aufbau weist weiterhin auf: vier Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d zur Zufuhr von Arbeitsöl zur Vielzahl von Zylindern 5, 5, die in vier Gruppen in einer solchen Weise unterteilt sind, um Arbeitsöl zu den vier Gruppen zu verteilen, und ein Selektionsventil 9 zur selektiven Verbindung der vier Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d mit einer Ölzufuhrseite oder einer Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150, um die Drehung des Zylinderblocks 2 oder des Nockenrings 3 zwischen Niedriggeschwindigkeitsmodus und Hochgeschwindigkeitsmodus zu ändern.
Weiterhin weist der Zylinderblock 2 verteilungsseitige Öffnungen 21, 21, ... auf, die mit entsprechenden Zylindern 5, 5, ... in Verbindung sind und an der Endfläche 2a offen sind, wobei die Öffnungen im gleichmäßigen Intervall in Umfangsrichtung um Mittelachse X verteilt sind. Das Steuerventil 7 ist an einer Endfläche 7a, die mit dem Zylinderblock 2 gekoppelt ist, mit Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ... versehen, wobei deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches von 4 ist und welche so gebildet sind, dass sie in gleichmäßigen Abständen entlang des gleichen Umfangs wie die verteilungsseitigen Öffnungen 21, 21, ... angeordnet sind, wobei die Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ... in vier Verteilungsöffnungsgruppen unterteilt sind, die die gleiche Öffnungsanzahl aufweisen, und wobei jede Verteilungsöffnung an einem ihrer Enden mit einer der vier Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d in Einheiten der Verteilungsöffnungsgruppen in Verbindung ist.
Das Selektionsventil 9 weist auf: eine Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung, die zwei Passagen 8c, 8d oder 8a, 8b ausgewählt aus den vier Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d mit der Ölzufuhrseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 und die anderen beiden Passagen 8a, 8b oder 8c, 8d mit der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbindet, und eine Hochdrehgeschwindigkeitsstellung, in der eine der ausgewählten zwei Passagen 8c oder 8a mit der Ölzufuhrseite, eine der anderen zwei Passagen 8a oder 8c mit der Ölabgabeseite und die verbleibenden zwei Passagen 8d, 8b mit der Zufuhrseite der Ladepumpe 16 zur Zufuhr von Ladeöl zur Ölabgabeseite des Arbeitsölversorgungssystems 115 verbunden sind.
Bei dem obigen Aufbau sind, wenn das Selektionsventil 9 in seiner Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung ist, zwei Passagen 8c, 8d oder 8a, 8b von den vier Passagen mit der Ölzufuhrseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 und die anderen zwei Passagen 8a, 8b oder 8c, 8d mit der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden. Dadurch wird Arbeitsöl von den ausgewählten zwei Passagen 8c, 8d oder 8a, 8b den Zylindern 5, in denen die Kolben 6 im aufsteigenden Zyklus in Richtung Nockenfläche 3a durch die Verteilungsöffnungen 71, ..., 73, ... oder 72, ..., 74, ... und die verteilungsseitigen Öffnungen 21, 21, ... zugeführt. Die Kolben 6 in den Zylindern 5 drücken so auf die Nockenfläche 3a, dass entweder Zylinderblock 2 oder Nockenring 3 sich relativ zum anderen dreht. Arbeitsöl wird von den Zylindern 5, in denen die Kolben 6 im absteigenden Zyklus in Richtung zur Drehachse X sind, abgegeben und tritt durch die verteilungsseitigen Öffnungen 21, 21, ... und die Verteilungsöffnungen 72, ..., 74, ... oder 71, ..., 73, ... hindurch und kehrt zur Ölabgabeseite des Arbeitsölversorgungssystems 150 durch die nicht ausgewählten zwei Passagen 8a, 8b oder 8c, 8d zurück. Als Ergebnis weist der nockenbetriebene Motor eine maximale Motorkapazität auf, um im Niedriggeschwindigkeitsmodus zu drehen, in dem die Geschwindigkeit relativ gering und das Abgabedrehmoment relativ hoch ist.
Andererseits ist, wenn das Selektionsventil 9 in der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung ist, eine der ausgewählten zwei Passagen 8c oder 8a mit der Ölzufuhrseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden, eine der anderen zwei Passagen 8a oder 8c ist mit der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden, und die verbleibenden zwei Passagen 8d, 8b sind mit der Abgabeseite der Ladepumpe 60 zur Zufuhr von Ladeöl zur Ölabgabeseite des Arbeistölzufuhrsystems 150 verbunden. Dadurch werden die Kolben 6, 6, ..., denen Hochdruckarbeitsöl zugeführt wird, auf die Hälfte der Anzahl im Niedriggeschwindigkeitsmodus reduziert. Als Ergebnis wird die Motorkapazität des nockenbetriebenen Motors auf die Hälfte reduziert, so dass der Motor sich im Hochgeschwindigkeitsmodus mit ungefähr der doppelten Geschwindigkeit und dem halben Abgabedrehmoment des Niedriggeschwindigkeitsmodus dreht.
Die Drücke in den Zylindern 5, die mit der Abgabeseite der Ladepumpe 16 verbunden sind, werden auf den gleichen Druck wie auf der Ölabgabeseite des Arbeitsölabgabesystems 150 durch die Zufuhr von Drucköl von der Ladepumpe 16 gehalten. Dadurch kann Gleitkontakt zwischen den Kolben 6 in jedem der Zylinder 5 und der Nockenfläche 3a ohne Erzeugung eines hohen Drehwiderstands aufrecht erhalten werden. Als Ergebnis kann eine Kollision zwischen den Kolben 6 und der Nockenfläche 3a verhindert werden. Dadurch wird das Geräuschaufkommen vermindert und die Lebensdauer erhöht. Da außerdem kein Bedarf für eine Feder zum Drücken der Kolben 6, 6, ... gegen die Nockenfläche 3a besteht, kann die Bauteilanzahl des Motors im Vergleich zum Stand der Technik vermindert werden. Dadurch reduziert sich das Gewicht des gesamten Motors und der Zusammenbau wird vereinfacht.
Nach Fig. 1 kann ein vorangehend beschriebener nockenbetriebener Motor so aufgebaut sein, dass der Nockenring 3 in einem nicht rotierenden Zustand an einem Körper 13 des nockenbetriebenen Motors fixiert ist und der Zylinderblock 2 relativ zum Körper 13 drehbar gelagert ist.
Bei diesem Aufbau kann der nockenbetriebene Motor, wenn sich der Zylinderblock 2 relativ zum Nockenring 3, der in seinem nichtdrehenden Zustand relativ zum Körper 13 fixiert ist, dreht, eine Drehantriebskraft mit hoher Zuverlässigkeit bereitstellen.
Weiterhin kann bei dem obigen Aufbau nach Fig. 1, 4 und 5 das Selektionsventil 9 so konfiguriert sein, dass es zwischen der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung und der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung durch von der Ladepumpe 16 zugeführtes Drucköl umschaltbar ist.
In diesem Aufbau wird das Selektionsventil 9 durch Zufuhr von Drucköl von der Ladepumpe 16 betätigt, um Drucköl zur Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 zuzuführen. Demgemäß besteht kein Bedarf an einer speziellen Antriebseinrichtung zur Betätigung des Selektionsventils 9. Dies ermöglicht eine Kostenreduzierung und einen kompakten Aufbau des gesamten Motors.
Nach Fig. 4 und 5 kann das Selektionsventil 9 ein Ventilelement 92 aufweisen, welches in einer Säule gebildet ist, und eine Ladedruckzuführpassage 126, die in dem Ventilelement 92 gebildet ist und durch ein Ende mit der Ladepumpe 16 in Verbindung steht. Weiter kann es so konfiguriert sein, dass das andere Ende der Ladedruckzufuhrpassage 926 offen zu den zwei Verbindugspassagen 8d, 8b ist, die weder mit der Ölzufuhrseite noch der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden sind, wenn das Selektionsventil 9 in der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung ist.
Bei diesem Aufbau wird Ladeöl von der Ladepumpe 16 den beiden Verbindungspassagen 8d, 8b zugeführt, die weder mit der Ölzufuhrseite noch der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden sind, wobei die Zufuhr durch die Ladedruckzufuhrpassage 926 in dem Ventilelement 92 des Selektionsventils 9 erfolgt. Da folglich die Ladedruckzufuhrpassage 926 in dem Ventilelement 92 des Selektionsventils 9 gebildet ist, kann ein Öldruckkreis zur Zufuhr von Ladedruck kompakter gestaltet sein. Dadurch wird die gesamte Vorrichtung kompakter.
Nach Fig. 1 kann das Arbeitsölzufuhrsystem 150 so konfiguriert sein, dass Ölzufuhrseite und Ölabgabeseite reversibel sind.
Durch Vertauschen von Ölabgabeseite und Ölzufuhrseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 kann der nockenbetriebene Motor zwischen einer Normaldrehung und einer umgekehrten Drehung wechseln. Im Falle der umgekehrten Drehung wie auch im Falle der Normaldrehung hat der nockenbetriebene Motor, wenn das Selektionsventil 9 in der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung ist, eine maximale Motorkapazität, um in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus mit relativ geringer Geschwindigkeit und hohem Abgabedrehmoment zu drehen. Ist andererseits das Selektionsventil 9 in der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung, wird die Motorkapazität des nockenbetriebenen Motors auf die Hälfte reduziert, so dass der Motor im Hochgeschwindigkeitsmodus mit ungefähr doppelter Geschwindigkeit und halbem Ausgabedrehmoment im Vergleich zum Niedriggeschwindigkeitsmodus dreht.
Ist das Selektionsventil 9 in der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung, wie im Fall der Normaldrehung, sind die zwei Passagen 8d, 8b, die weder mit der Ölzufuhrseite noch der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150 verbunden sind, mit der Abgabeseite der Ladepumpe 16 verbunden. Folglich sind die Drücke in den Zylindern 5, denen Drucköl von der Ladepumpe 16 durch die beiden Passagen 8d, 8b zugeführt wird, gleich dem Druck auf der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems 150. Folglich kann ein Gleitkontakt zwischen den Kolben 6 in jedem der Zylinder 5 und der Nockenfläche 3a aufrecht erhalten werden ohne Erzeugung eines großen Drehwiderstands. Als Ergebnis kann auch bei Rückwärtsdrehung die Geräuschentwicklung vermindert und die Lebensdauer erhöht werden in dem Hochgeschwindigkeitsmodus.
Im folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung;
Fig. 2: einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der Anordnung der Verteilungsöffnungen;
Fig. 4: einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung des Aufbaus von Zufuhr/Abgabebetätigungsventil;
Fig. 5: ein Diagramm des Zufuhr/Abgabebetätigungsventils in einer Hochdrehgeschwindigkeitsstellung entsprechend zu Fig. 4, und
Fig. 6: ein Diagramm zur Darstellung einer beispielhaften Struktur eines Zufuhr/Abgabebetätigungsventils bei einem bekannten nockenbetriebenen Motor.
Fig. 1 zeigt einen nockenbetriebenen Motor A gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Bezugszeichen 1 kennzeichnet einen ringförmigen Gehäusekörper, Bezugszeichen 2 einen Zylinderblock gebildet als Zylinder mit einer starken Wanddicke, Bezugszeichen 3 einen Nockenring, der so angeordnet ist, dass er den Außenumfang des Zylinderblocks 2 umgibt, und Bezugszeichen 4 eine Endkappe. Bezugszeichen 5, 5, ..., siehe Fig. 2, kennzeichnen eine Vielzahl von Zylindern, die in dem Zylinderblock 2 angeordnet sind und Bezugszeichen 6 kennzeichnet Kolben, die in jedem der Zylinder 5 angeordnet sind. Bezugszeichen 7 kennzeichnet ein Steuerventil zur Verteilung von Arbeitsöl zu den Zylindern 5, 5, .... Bezugszeichen 8a, 8b, 8c, 8d kennzeichnen ringförmige Verbindungspassagen, wobei vier Verbindungspassagen so gebildet sind, dass sie den Außenumfang des Steuerventils 7 umgeben. Bezugszeichen 9 kennzeichnet ein Zufuhr/Abgabebetätigungsventil als Selektionsventil zur selektiven Verbindung der ringförmigen Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d mit einer Ölzufuhrseite oder Ölabgabeseite für Arbeitsöl und Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine Abgabewelle. Der nockenbetriebene Motor A ist in einer Baumaschine oder dergleichen zum Antreiben von Rädern, Ketten usw. angeordnet.
Der Gehäusekörper 1 ist koaxial mit der Abgabewelle 10 angeordnet und mit einer in etwa konischen Gehäuseabdeckung 11 in einem Bereich der Abgabewelle 10 verbunden, die auf einer Seite in Längsrichtung der Abgabewelle 10 angeordnet ist (linke Seite nach Fig. 1 und im folgenden als linke Seite bezeichnet), mittels einer Vielzahl von Bolzen, 11a, 11a, .... Weiterhin ist der Gehäusekörper 1 auf der anderen Seite der Abgabewelle 10 (rechte Seite nach Fig. 1, im folgenden als rechte Seite bezeichnet) mit dem Nockenring 3 und der Endkappe 4 durch eine Vielzahl von Bolzen 12, 12, ... nach Fig. 2 verbunden. Auf diese Weise ist ein Gehäuse 13 geformt, das einen Hauptkörper des nockenbetriebenen Motors A bildet. Die Abgabewelle 10 tritt durch das Gehäuse 13 in seitlicher Richtung nach Fig. 1 hindurch und ist durch konische Rollenlager 111, 41 drehbar gelagert, welche entsprechend in der Gehäuseabdeckung 11 und in der Endkappe 4 angeordnet sind. Im Außenumfang von Gehäusekappe 1 und Endkappe 4 sind Montageflansche 14, 14, ... nach außen vorstehend angeordnet. Das Gehäuse 13 ist an einem Fahrzeugkörper durch die Montageflansche 14, 14, ... befestigt.
Der Zylinderblock 2 ist mit dem Außenumfang der Abgabewelle 10 beispielsweise durch eine Verkeilung gekoppelt und ist so angeordnet, dass er um eine Drehachse X dreht, d. h. eine Mittelachse des Zylinderblocks 2 und der Abgabewelle 10. In dem Zylinderblock 2 sind nach Fig. 2 eine Vielzahl (8 in der Figur) von Zylindern 5, 5, ... radial um die Drehachse X in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung gebildet, welche sich in radialer Richtung des Zylinderblocks 2 nach außen erstrecken und offen zum Außenumfang des Zylinderblocks 2 sind. Jeder der Zylinder nimmt einen Kolben 6 auf. Jeder der Kolben 6 dreht eine Rolle 61, die an einem Ende gebildet ist, entlang einer Nockenfläche 3a, die am Innenumfang des Nockenrings 3 gebildet ist. Die Kolben 6 stehen aus den Zylindern 5 hervor oder sind in diese zurückgezogen, um durch die Nockenfläche 3a geführt zu werden. Weiterhin sind im Zylinderblock 2 acht verteilungsseitige Öffnungen 21, 21, ... so gebildet, dass sie mit den entsprechenden Zylindern 5, 5, ... in Verbindung sind und in eine Endfläche 2a, d. h. einer rechten Endfläche in der Figur, des Zylinderblocks 2 in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung um Drehachse X geöffnet sind.
Nach Fig. 2 weist der Nockenring 3 an der Nockenfläche 3a eine bestimmte Anzahl (6 in der Figur) von konvexen Teilen 31, 31, ... und eine bestimmte Anzahl (6 in der Figur) von konkaven Teilen 32, 32, ... auf, welche alternierend in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind und deren Anzahl entsprechend zur Kolbenanzahl und deren Anordnung festgelegt ist. Zur Anordnungsrelation der acht Kolben 6, 6, ... bezüglich der Nockenfläche 3a wird der Kolben 6 oben rechts in Fig. 2 als erster Kolben und die weiteren Kolben fortlaufend als zweite bis achte Kolben in Uhrzeigerrichtung bezeichnet. Diese Kolben sind so angeordnet, dass der erste und fünfte Kolben 6, 6 jeweils in Kontakt mit ungefähr einem Bodenpunkt des konkaven Teils 32, die zweiten und sechsten Kolben 6, 6 jeweils in Kontakt mit ungefähr einem mittleren Punkt zwischen dem konkaven Teil 32 und dem konvexen Teil 31 (d. h., jeder tritt in den absteigenden Zyklus ein), die dritten und siebenten Kolben 6, 6 jeder in Kontakt mit ungefähr einem oberen Punkt des konvexen Teils 31 und die vierten und achten Kolben 6, 6 jeder in Kontakt mit ungefähr einem mittleren Punkt zwischen dem konvexen Teil 31 und dem konkaven Teil 32 sind (d. h. jeder von diesen tritt in den absteigenden Zyklus ein).
Bei der oben genannten Positionsbeziehung dreht der Zylinderblock in Gegenuhrzeigerrichtung nach Fig. 2 (durch Pfeile dargestellt) um Mittelachse X, wenn Arbeitsöl hauptsächlich den vierten und achten Kolben 6, 6 zugeführt wird, so dass diese gegen die Nockenfläche 3a gedrückt sind. Anschließend, wenn Arbeitsöl hauptsächlich dem dritten und siebenten Kolben 6, 6 zugeführt wird, dreht der Zylinderblock 2 weiter. Durch diese Drehung überwinden zweite und sechste Kolben 6, 6 den konvexen Teil 31 und Arbeitsöl wird dann dem zweiten und sechsten Kolben 6, 6 zugeführt. Auf diese Weise wird Arbeitsöl verteilt den Kolben 6, 6, ... so zugeführt, dass Zylinderkopf 2 und Abgabewelle 10 aufeinanderfolgend im Prinzip als ein Teil in Drehung versetzt werden.
Das Steuerventil 7 ist im wesentlichen in einer Säule geformt und ist so angeordnet, dass eine Endfläche 7a (linksseitige Endfläche, im folgenden als Kopplungsendfläche bezeichnet) relativ drehbar mit der rechten Endfläche 2a des Zylinderblocks 2 gekoppelt ist und in einem nichtdrehenden Zustand in einer solchen Weise fixiert ist, dass es in der Endkappe 4 eingepaßt ist. Im Innenumfang der Endkappe 4 sind vier ringförmige konkave Teile, die in Längsrichtung der Ausgabewelle 10 (seitliche Richtung nach Fig. 1) angeordnet sind, entlang des Umfangs gebildet und sind so geöffnet, dass sie der Form des Außenumfangs des Steuerventils 7 entsprechen. Die ringförmigen konkaven Teile und der Außenumfang des Steuerventils 7 bestimmen zweite, vierte, erste und dritte ringförmige Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d in dieser Reihenfolge vom linken Ende. In der gekoppelten Endfläche 7a nach Fig. 3 sind Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ..., deren Anzahl ein ganzteiliges Vielfaches (12 in der Figur) der Anzahl der konvexen Teile 31, ... oder der Anzahl der konkaven Teile 32, ... der Nockenfläche 3a ist, so vorgesehen, dass sie mit den verteilungsseitigen Öffnungen 21, 21, ... in Verbindung bringbar sind, die in der rechten Endfläche 2a des Zylinderblocks angeordnet und geöffnet in gleichmäßigen Abständen entlang des gleichen Umfangs sind, wo die seitlich verteilten Öffnungen 21, 21, ... angeordnet sind.
Die Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ... sind unterteilt in eine erste Verteilungsöffnungsgruppe, die aus ersten Verteilungsöffnungen 71, 71, ... gebildet ist, die alle drei Öffnungen in Umfangsrichtung angeordnet sind, in eine zweite Verteilungsöftnungsgruppe, gebildet aus zweiten Verteilungsöffnungen 72, 72, ..., welche benachbart zu den ersten Verteilungsöffnungen in Richtung der Normaldrehung des Zylinderblocks 2 (in Gegenuhrzeigerrichtung nach Fig. 3) angeordnet sind, in eine dritte Verteilungsöffnungsgruppe, gebildet aus dritten Verteilungsöffnungen 73, 73, ..., welche benachbart zu den zweiten Verteilungsöffnungen in gleicher Richtung angeordnet sind, und in eine vierte Verteilungsöffnungsgruppe, welche aus vierten Verteilungsöffnungen 74, 74, ... gebildet ist, die benachbart zu den dritten Verteilungsöffnungen in gleicher Richtung angeordnet sind. Ein Ende (rechtes Ende in Fig. 3) jeder der ersten Verteilungsöffnungen 71, weit weg vom Zylinderblock 2 angeordnet, erstreckt sich zu einer ersten ringförmigen Verbindungspassage 8c in Längsrichtung der Ausgangswelle 10, um mit der ersten ringförmigen Verbindungspassage 8c in Verbindung zu sein. In ähnlicher Weise sind die zweiten Verteilungsöffnungen 72, 72, ... individuell mit den zweiten ringförmigen Verbindungspassagen 8a, die dritten Verteilungsöffnungen 73, 73, ... individuell mit der dritten ringförmigen Verbindungspassage 8d und die vierten Verteilungsöffnungen 74, 74, ... individuell mit der vierten ringförmigen Verbindungspassage 8b in Verbindung.
Unter den vier ringförmigen Verbindungspassagen 8a, 8b, ... ist die erste ringförmige Verbindungspassage 8c mit der Hauptpumpe 15 durch eine Versorgungspassage 81 verbunden und erhält Arbeitsöl abgegeben von der Hauptpumpe 15, wenn der nockenbetriebene Motor A sich normal dreht. Andererseits ist die zweite ringförmige Verbindungspassage 8a mit der Hauptpumpe 15 durch eine Abgabepassage 82 verbunden und führt Arbeitsöl, das vom Zylinderblock 2 abgegeben ist, zur Hauptpumpe 15 zurück, wenn der nockenbetriebene Motor A normal betätigt wird. Ein Arbeitsölversorgungssystem 150 ist gebildet aus einem geschlossenen Kreis mit der Hauptpumpe 15, der Zufuhrpassage 81, der Abgabepassage 82 usw. Weiterhin ist eine Ladepumpe 16 zur Zufuhr von Ladeöl zur Passage vorgesehen, das unter niedrigem Druck steht, um ein mögliches Leck des Arbeitsöls im geschlossenen Kreis auszugleichen. Die Hauptpumpe 15 ist so ausgebildet, dass sie reversibel zwischen einer Saugrichtung und einer Abgaberichtung des Arbeitsöls ist. Bei diesem Aufbau wird, wenn Ölversorgungsseite und Ölabgabeseite des Arbeisölversorgungssystems 150 vertauscht sind, so dass Arbeitsöl der Abgabepassage 82 zugeführt wird, die Ausgabewelle 10 umgekehrt gedreht. Als Ergebnis kann der nockenbetriebene Motor A in umgekehrter Richtung drehen.
Das Zufuhr/Abgabebetätigungsventil 9 weist einen Ventilraum 91 auf, der in der Endkappe 4 so gebildet ist, dass er eine kreisförmige Form im Querschnitt aufweist, sowie ein zylindrisches Ventilelement 92, das in dem Ventilraum 91 gleitfähig in Längsrichtung (eine Lateralrichtung) angeordnet ist. Nach Fig. 4 und 5 weist der Ventilraum 91 erste, zweite dritte und vierte durchmesservergrößerte Teile 91a, 91b, 91c, 91d in dieser Reihenfolge von der linken Seite der Figuren auf (im folgenden als linke Seite bezeichnet). Diese vier durchmesservergrößerten Teile 91a, 91b, 91c, 91d stehen individuell mit den vier ringförmigen Verbindungspassagen 8a, 8b, 8c, 8d durch vier Verbindungspassagen 83a, 83b, 83c, 83d gebildet in der Endkappe 84 in Verbindung.
Am rechten Ende des Ventilraums 91 in Fig. 4 und 5 (im folgenden als rechtes Ende bezeichnet) ist ein Zylinderteil 91e gebildet. Wenn ein Selektionsventil 161, siehe Fig. 1, in seiner rechten Stellung ist, empfängt der Zylinderteil 91e unter Druck stehendes Öl von der Ladepumpe 16 durch eine Ladeölzufuhrpassage 93, um das Ventilelement 92 zu betätigen. Das Ventilelement 92 weist erste, zweite und dritte im Durchmesser vergrößerte Teile 921, 922, 923 in dieser Reihenfolge von der linken Seite auf, im Durchmesser kleinere Teile 924, 925, die zwischen den im Durchmesser großen Teilen 921, 922, 923 gebildet sind, und eine Ladedruckzufuhrpassage 926, die an einem Ende auf der rechten Endfläche des Ventilelements 92 offen ist und durch das Ventilelement 92 entlang der Länge des Ventilelements 92 (in Lateralrichtung der Figur) hindurchgeführt ist, so dass das andere Ende sich in den zweiten im Durchmesser größeren Teil 922 erstreckt. Die Ladedruckzufuhrpassage 926 weist vier Öffnungen 926a, 926a, ... auf, die im Außenumfang des zweiten durchmesservergrößerten Teils 922 in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind, sowie vier Öffnungen 926a, 926a, ... die im Außenumfang des dritten durchmesservergrößerten Teils 923 in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Nach Fig. 4 wird das Ventilelement 92 durch die elastischen Kräfte von Federn 94, 95 nach rechts gedrückt, um in einer niedrigen Drehgeschwindigkeitsstellung positioniert zu sein. In dieser Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung verbindet Ventilelement 92 den dritten durchmesservergrößerten Teil 91c mit dem vierten durchmesservergrößerten Teil 91d und verbindet ebenso den ersten durchmesservergrößerten Teil 91a mit dem zweiten durchmesservergrößerten Teil 91b. Ist demgemäß das Ventilelement 92 in der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung, sind erste und zweite ringförmige Verbindungspassage 8c, 8d mit der Zufuhrpassage 81 in Verbindung und entsprechend zweite und vierte ringförmige Verbindungspassagen 8a, 8b sind in Verbindung mit der Abgabepassage 82.
Wird dem Zylinderteil 91e Ladedruck zugeführt, verursacht dieser eine Bewegung des Ventilelements 92 nach links gegen die elastischen Federn 94, 95, so dass das Ventilelement 9 in die Hochdrehgeschwindigkeitsstellung nach Fig. 5 wechselt. Als Ergebnis ist der zweite durchmesservergrößerte Teil 91b in Verbindung mit dem vierten durchmesservergrößerten Teil 91d durch die Ladedruckzufuhrpassagen 926. Zu diesem Zeitpunkt wird Ladedruck von dem Zylinderteil 91e zu den zweiten und vierten durchmesservergrößerten Teilen 91b, 91d durch die Ladedruckzufuhrpassagen 926 übermittelt, wobei erste und dritte durchmesservergrößerte Teile 91a, 91c jeweils in einem Zustand sind, in dem die Verbindung mit den anderen durchmesservergrößerten Teilen unterbrochen ist. Mit anderen Worten, die erste ringförmige Verbindungspassage 8c ist in Verbindung mit der Zufuhrpassage 81, die zweite ringförmige Verbindungspassage 8a ist in Verbindung mit der Abgabepassage 82 und dritte und vierte ringförmige Verbindungspassage 8d, 8b sind miteinander in Verbindung und werden mit Ladedruck versorgt.
Ist entsprechend das Ventilelement 92 des Versorgungs/Abgabebetätigungsventils 9 in der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung (siehe Fig. 4), wird durch die Abgabepassage 81 durchgeflossenes Arbeitsöl zu jeder der ersten und dritten Verteilungsöffnungen 71, 73 zugeführt, deren Gesamtzahl sechs ist, über die dritten und vierten durchmesservergrößerten Teile 91c, 91d und die ersten und dritten ringförmigen Verbindungspassagen 8c, 8d, so dass die Verteilungsöffnungen 71, 73 unter hohem Druck stehen. Gleichzeitig sind zweite und vierte Verteilungsöffnungen 72, 74, deren Gesamtzahl sechs ist, in Verbindung mit der Abgabepassage 82 durch zweite und vierte ringförmige Verbindungspassagen 8a, 8b und erste und zweite durchmesservergrößerte Teile 91a, 91b, und stehen daher unter geringem Druck. Kurz gesagt, sind sechs von den zwölf Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ... unter hohem Druck und die verbleibenden sechs sind unter niedrigem Druck.
Wenn andererseits das Ventilelement 92 des Versorgungs/Abgabebetätigungsventils 9 in einer Hochdrehgeschwindigkeitsstellung (siehe Fig. 5) ist, wird durch die Zufuhrpassage 81 hindurch getretenes Arbeitsöl den drei ersten Verteilungsöffnungen 71 durch den dritten durchmesservergrößerten Teil 91c und die erste ringförmige Verbindungspassage 8c zugeführt, so dass die ersten Verteilungsöffnungen 71 unter hohem Druck stehen. Gleichzeitig sind die drei zweiten Verteilungsöffnungen 72 in Verbindung mit der Abgabepassage 82 über die zweite ringförmige Verbindungspassage 8a und den ersten durchmesservergrößerten Bereich 91a und stehen daher unter niedrigem Druck. Die drei dritten Verteilungsöffnungen 73 sind in Verbindung mit den drei vierten Verteilungsöffnungen 74 durch die dritte und vierte ringförmige Verbindungspassage 8d, 8b und den zweiten und vierten durchmesservergrößerten Teil 91b, 91d und werden unter Ladedruck gehalten. Kurz gesagt, sind zwei von den zwölf Verteilungsöffnungen 71, ..., 72, ..., 73, ..., 74, ... unter hohem Druck, weitere drei Verteilungsöffnungen unter niedrigem Druck und die verbleibenden sechs Verteilungsöffnungen werden mit Ladedruck versorgt.
In Fig. 1 kennzeichnet Bezugszeichen 17 einen negativen Bremsmechanismus zur Blockierung der Drehung der Abgabewelle 10. Der negative Bremsmechanismus 17 weist eine Vielzahl von Druckringen auf, die am Außenumfang der Abgabewelle 10 befestigt sind, sowie Druckplatten, die jeweils zwischen benachbarten Druckringen angeordnet sind, und am Innenumfang des Gehäusekörpers 1 befestigt sind. Wird kein Drucköl von der Ladepumpe 16 zugeführt, drückt der negative Bremsmechanismus 17 die Druckringe und die Druckplatten gegeneinander durch eine Druckkraft erzeugt durch eine Belleville-Feder, um eine Reibungskraft durch ein Gleiten zwischen diesen zu erzeugen und die Reibungskraft blockiert die Drehung der Abgabewelle 10 relativ zum Gehäusekörper 1. Wird andererseits dem negativen Bremsmechanismus 17 Drucköl von der Ladepumpe 16 zugeführt, werden die Druckringe von den Druckplatten getrennt, so dass die Abgabewelle 10 von den Bremsen freigegeben ist und frei drehbar ist.
Im folgenden werden die Tätigkeiten und Effekte des nockenbetriebenen Motors A des beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
Zuerst wird die Ladepumpe 16 aktiviert, so dass dem negativen Bremsmechanismus 17 Drucköl zugeführt wird. Dadurch wird die Abgabewelle 10 von der durch den negativen Bremsmechanismus 17 ausgeübten Bremswirkung befreit. Anschließend wird die Hauptpumpe 15 aktiviert, so dass der Zufuhrpassage 81 Arbeitsöl zugeführt wird.
Dreht sich in diesem Fall der nockenbetriebene Motor A in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus, wird an dieser Stelle das Selektionsventil 161 in die linke Position umwechseln, um die Zufuhr von Drucköl von der Ladepumpe 16 zum Versorgungs/Abgabebetätigungsventil 9 zu blockieren. Als Ergebnis wird das Ventilelement 92 des Zufuhr/Abgabebetätigungsventils 9 in der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung nach Fig. 4 positioniert, so dass die ersten und dritten Verteilungsöffnungen 71, 73, deren Gesamtanzahl sechs ist, in Öffnungen zur Zufuhr von Arbeitsöl umgewandelt werden, während die zweiten und vierten Verteilungsöffnungen 72, 74, deren Gesamtanzahl sechs ist, in Öffnungen zur Abgabe von Arbeitsöl umgewandelt werden. Dadurch wird Arbeitsöl zur Hälfte der acht Zylinder 5, 5, ... zugeführt, d. h. vier Zylinder 5, 5, ... sind im ansteigenden Zyklus (es sind die dritten, vierten, siebenten und achten Zylinder nach Fig. 2), so dass die Kolben 6, 6, ..., die in diesen Zylindern 5, 5, ... angeordnet sind, jeder eine Antriebskraft erzeugt, durch die der Zylinderblock 2 und die Ausgabewelle 10 zusammen drehen. Diese Drehung verursacht eine Änderung in der Positionsbeziehung von Zylinderblock 2 und Verteilungs- oder Steuerventil 7. Als Ergebnis wird Arbeitsöl den anderen vier Zylindern 5, 5, ... zugeführt, die darauffolgend den ansteigenden Zyklus beginnen, d. h. die zweiten, dritten, sechsten und siebenten Zylinder in Fig. 2, so dass der Zylinderblock 2 sich weiter dreht. Diese Tätigkeit wird wiederholt, so dass Zylinderblock 2 und Ausgabewelle 10 fortlaufend drehen. Andererseits wird Arbeitsöl von den vier Zylindern 5, 5, ... im absteigenden Zyklus durch deren Kolben 6, 6, ... abgegeben und kehrt zur Ansaugseite der Hauptpumpe 15 durch die Abgabepassage 82 zurück. In dieser Weise wird der nockenbetriebene Motor A im Niedriggeschwindigkeitsmodus gedreht mit einer maximalen Motorkapazität bei niedriger Drehgeschwindigkeit und relativ hohem Abgabedrehmoment.
In dem Fall, in dem der nockenbetriebene Motor A in einem Hochgeschwindigkeitsmodus gedreht wird, wechselt das Selektionsventil 161 in die rechte Position, um Zufuhr von Drucköl von der Ladepumpe 16 zum Zufuhr/Abgabebetätigungsventil 9 zu ermöglichen. Als Ergebnis ist das Ventilelement 92 des Zufuhr/Abgabebetätigungsventils 9 in der Hochdrehgeschwindigkeitsposition nach Fig. 5 angeordnet, so dass die drei ersten Verteilungsöffnungen 71 in Öffnungen zur Zufuhr von Arbeitsöl umgewandelt werden, die drei zweiten Verteilungsöffnungen 72 in Öffnungen zur Abgabe von Arbeitsöl umgewandelt werden, und die dritten und vierten Verteilungsöffnungen 73, 74, deren Gesamtzahl sechs ist, miteinander in Verbindung stehen und mit Ladedruck versorgt werden. Dadurch wird Arbeitsöl einem Viertel der acht Zylinder 5, 5, ..., d. h. einer Hälfte der vier Zylinder 5, 5, ... im ansteigenden Zyklus (der vierte und siebente Zylinder nach Fig. 2) zugeführt, so dass die Kolben 6, 6, die in diesen zwei Zylindern 5, 5 angeordnet sind, jeder eine Antriebskraft erzeugen. Andererseits wird Arbeitsöl von der Hälfte der vier Zylinder 5, 5, ... im absteigenden Zyklus (d. h., dem ersten und sechsten Zylinder in Fig. 2) abgegeben. In jedem der verbleibenden vier Zylinder 5, 5, ..., (d. h. dem zweiten, dritten, fünften und achten Zylinder in Fig. 2) bewegt sich der Kolben 6 im Zylinder 5 entlang der Nockenfläche 3a hin und her, aber erzeugt keine Antriebskraft. Auf diese Weise dreht sich der nockenbetriebene Motor A im Hochgeschwindigkeitsmodus mit ungefähr der halben Motorkapazität des Niedriggeschwindigkeitsmodus bei relativ hoher Geschwindigkeit und relativ niedrigem Ausgabedrehmoment.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus wird Ladedruck den Zylindern 5 zugeführt, die weder mit den Öffnungen zur Zufuhr von Arbeitsöl noch mit den Öffnungen zur Abgabe von Arbeitsöl verbunden sind, so dass die Kolben 6 in Gleitkontakt mit der Nockenfläche 3a gehalten sind. Dies verhindert ein Stoßen zwischen Kolben 6 und Nockenfläche 3a, wodurch die Geräuschentwicklung vermindert und die Lebesdauer erhöht ist. Da weiterhin kein Bedarf zur Anordnung einer Feder zum Drücken der Kolben 6 gegen die Nockenfläche 3a besteht, kann die Bauteilanzahl des nockenbetriebenen Motors A im Vergleich zu bekannten Motoren vermindert werden. Dadurch wird das Gewicht des gesamten Motors reduziert und dessen Zusammenbau vereinfacht.
Weiterhin sind bei dem nockenbetriebenen Motor A dieses Ausführungsbeispiels die dritten Verteilungsöffnungen 73, 73, ... und die vierten Verteilungsöffnungen 74, 74, ... im Hochgeschwindigkeitsmodus verbunden und die Ladedruckzufuhrpassage 926 zur Zufuhr von Ladedruck zu den dritten und vierten Verteilungsöffnungen 73, ..., 74, ... ist in dem Ventilelement 92 des Selektionsventils 9 gebildet. Dadurch ist der Öldruckkreis zur Zufuhr von Ladedruck kompakt und entsprechend der gesamte Motor sehr kompakt.
Wird der nockenbetriebene Motor A in umgekehrter Richtung gedreht, wird die Hauptpumpe 15 umgekehrt zwischen ihrer Ansaugrichtung und ihrer Abgaberichtung betätigt, so dass Ölzufuhrseite und Ölabgabeseite des Arbeitsölversorgungssystems 150 miteinander vertauscht sind, wodurch ermöglicht ist, dass Arbeitsöl der Abgabepassage 82 zugeführt wird. Wird der nockenbetriebene Motor A im Niedriggeschwindigkeitsmodus in umgekehrter Richtung gedreht, ist das Zufuhr/Abgabebetätigungsventil 9 in der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung positioniert wie im Fall der Normaldrehung im Niedriggeschwindigkeitsmodus, so dass die zweiten und vierten Verteilungsöffnungen 72, 74, deren Gesamtanzahl sechs ist, in Öffnungen zur Zufuhr von Arbeitsöl umgewandelt sind, während die ersten und dritten Verteilungsöffnungen 71, 73, deren Gesamtanzahl sechs ist, in Öffnungen zur Abgabe von Arbeitsöl umgewandelt sind. Dadurch wird Arbeitsöl den Vier Zylindern 5, 5, ... im ansteigenden Zyklus zugeführt, während Arbeitsöl von den Vier Zylindern 5 im absteigenden Zyklus abgegeben wird. Als Ergebnis kann der nockenbetriebene Motor A mit relativ niedriger Geschwindigkeit drehen und ein relativ hohes Drehmoment abgeben.
Wird andererseits der nockenbetriebene Motor A umgekehrt im Hochgeschwindigkeitsmodus gedreht, wird das Zufuhr/Abgabebetätigungsventil 9 in die Hochdrehgeschwindigkeitsposition verstellt, wie im Falle der Normaldrehung im Hochgeschwindigkeitsmodus, so dass die drei zweiten Verteilungsöffnungen 72 in Öffnungen zur Zufuhr von Arbeitsöl, die drei ersten Verteilungsöffnungen 71 in Öffnungen zur Abgabe von Arbeitsöl umgewandelt und die dritten und vierten Verteilungsöffnungen 73, 74, deren Gesamtanzahl 6 ist, sind miteinander in Verbindung und werden mit Ladedruck versorgt. Dadurch wird Arbeitsöl zur Hälfte der vier Zylinder 5, 5, ... im ansteigenden Zyklus zugeführt, während Arbeitsöl von einer Hälfte der vier Zylinder 5, 5, ... im absteigenden Zyklus abgegeben wird. Als Ergebnis kann der nockenbetriebene Motor A mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht werden und gibt ein niedriges Drehmoment ab.
Im Folgenden wird ein Vergleich zwischen dem nockenbetriebenen Motor mit umgekehrter Drehrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel und dem bekannten nockenbetriebenen Motor nach Fig. 6 durchgeführt. Der bekannte nockenbetriebene Motor ist so aufgebaut, dass eine Vielzahl von Kolben und Zylindern in drei Kolben-Zylindergruppen unterteilt sind und Arbeitsöl zwischen diesen drei Kolben-Zylindergruppen durch drei Verbindungspassagen 108a, 108b, 108c entsprechend verteilt wird. Insbesondere sind zwölf Verteilungsöffnungen in eine Gruppe von sechs ersten Verteilungsöffnungen (nicht dargestellt), eine Gruppe von drei zweiten Verteilungsöffnungen (nicht dargestellt) und eine Gruppe von drei dritten Verteilungsöffnungen 110 unterteilt (nur eine dieser Öffnungen ist in der Figur dargestellt). Die erste Verbindungspassage 108a auf der linken Seite der Figur (im folgenden als linke Seite bezeichnet) ist in Verbindung mit den ersten Verteilungsöffnungen, die zweite Verbindungspassage 108b im mittleren Bereich ist in Verbindung mit den zweiten Verteilungsöffnungen und die dritte Verbindungspassage 108c auf der rechten Seite der Figur (im folgenden als rechte Seite bezeichnet) ist in Verbindung mit den dritten Verteilungsöffnungen. Weiterhin ist die erste Verbindungspassage 108a in Verbindung mit einer Abgabepassage für Arbeitsöl und die dritte Verbindungspassage 108c ist in Verbindung mit einer Zufuhrpassage für Arbeitsöl.
Dreht sich der bekannte nockenbetriebene Motor im Hochgeschwindigkeitsmodus in Normalrichtung, wird den drei dritten Verteilungsöffnungen 110 Arbeitsöl durch die dritte Verbindungspassage 108c zugeführt, so dass diese unter Hochdruck stehen, während die sechs ersten Verteilungsöffnungen, und die drei zweiten Verteilungsöffnungen unter niedrigem Druck stehen durch die erste Verbindungspassage 108a und die zweite Verbindungspassage 108b, die miteinander durch Selektion eines Versorgungs/Abgabebetätigungsventils 109 in Verbindung sind.
Wird der bekannte nockenbetriebene Motor in umgekehrter Richtung im Hochgeschwindigkeitsmodus gedreht, wird im Gegensatz zum Fall der oben beschriebenen Normaldrehung der ersten Verbindungspassage 108a und der zweiten Verbindungspassage 108b Hochdruckarbeitsöl durch die Abgabepassage zugeführt, so dass die sechs ersten Verteilungsöffnungen und die drei zweiten Verteilungsöffnungen und die drei zweiten Verteilungsöffnungen unter hohem Druck sind, während die dritte Verbindungspassage 108c mit der Zufuhrpassage in Verbindung steht, so dass die drei dritten Verteilungsöffnungen 110 unter niedrigem Druck stehen. Auf diese Weise wird bei dem bekannten nockenbetriebenen Motor Hochdruckarbeitsöl nicht nur den Antriebskraft zur umgekehrten Drehung erzeugenden Zylindern zugeführt, sondern auch den keine Antriebskraft erzeugenden Zylindern. Dadurch wird der Drehwiderstand erheblich erhöht und auch die Wärmeerzeugung nachteilig beeinflußt.
Wird andererseits der nockenbetriebene Motor A des Ausführungsbeispiels in umgekehrter Richtung im Hochgeschwindigkeitsmodus gedreht, wird Hochdruckarbeitsöl der zweiten ringförmigen Verbindungspassage 8a (siehe Fig. 5) durch die Abgabepassage 82 zugeführt und die erste ringförmige Verbindungspassage 8c ist in Verbindung mit der Zufuhrpassage 81, so dass Arbeitsöl abgegeben wird. Weiterhin, wie im Fall der Normaldrehung im Hochgeschwindigkeitsmodus, wird dritten und vierten ringförmigen Verbindungspassagen 8d, 8b Ladedruck mit dem gleichen Druck wie auch auf der Abgabeseite des Arbeitsölversorgungssystems 150 zugeführt und der Ladedruck kann den Gleitkontakt zwischen dem Kolben 6 und der Nockenfläche 3a ohne Erzeugung einen hohen Drehwiderstand aufrecht erhalten. Dadurch wird der Drehwiderstand erheblich herabgesetzt durch Tätigkeit der Kolben 6 im Vergleich zu dem bekannten Fall nach Fig. 6, wodurch die Wärmeerzeugung minimiert wird und Geräuschentwicklung herabgesetzt wird sowie die Lebensdauer auch bei umgekehrter Drehung im Hochgeschwindigkeitsmodus erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und kann verschiedene Arten von anderen Ausführungsbeispielen umfassen. Beispielsweise kann, auch wenn der nockenbetriebene Motor A des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels einen Aufbau hat, bei dem der Nockenring 3 am Gehäuse 13 befestigt ist und die Abgabewelle 10 mit dem Zylinderblock 2 verbunden ist und sich relativ zum Nockenring 3 dreht, der nockenbetriebene Motor nach vorliegender Erfindung ein Aufbau haben, bei dem der Zylinderblock am Hauptkörper des Motors befestigt ist und ein ringförmiges Gehäuse mit einem Nockenring relativ zum Zylinderblock sich dreht.
Weiterhin, auch wenn der nockenbetriebene Motor nach oben beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Aufbau hat, bei dem sechs konvexe Teile 31, 31, ... und sechs konkave Teile 32, 32, ... in der Nockenfläche 3a des Nockenrings 3 und acht Zylinder 6, 6, ... entsprechend im Zylinderblock angeordnet sind, kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem die Anzahl der konvexen Teilen und der konkaven Teilen zwar gleich aber nicht sechs ist und Kolben, deren Anzahl einen Wert außer acht ist, sind entsprechend angeordnet.
Erfindungsgemäß wird bei einem nockenbetriebenen Motor, der in zwei Stufen mit hoher und niedrigen Drehgeschwindigkeiten betreibbar ist, eine Geräuschreduzierung und eine Erhöhung der Lebensdauer erhalten im Hochdrehgeschwindigkeitsmodus, und die Bauteilanzahl des Motors wird reduziert, was zu einer Gewichtsreduzierung und einer Kostenreduzierung führt. Dies unterstützt eine weite Verbreitung der nockenbetriebenen Motoren. Folglich hat die vorliegende Erfindung eine hohe gewerbliche Anwendbarkeit.

Claims

1. Ein nockenbetriebener Motor weist auf:

einen zylindrischen Zylinderblock (2);

einen Nockenring (3) mit einer Nockenfläche (3a) gebildet auf einem Innenumfang des Rings und so angeordnet, dass er den Außenumfang des Zylinderblocks (2) umgibt;

eine Vielzahl von Zylindern (5), die radial im Zylinderblock (2) so angeordnet sind, dass sie sich radial auswärts um eine Mittelachse (X) des Zylinderblocks (2) erstrecken und zum Außenumfang des Zylinderblocks (2) offen sind;

Kolben (6), welche entsprechend in den Zylindern (5) in einer solchen Weise angeordnet sind, dass sie zur Nockenfläche (3a) hinbewegbar und von dieser rückziehbar sind, und

ein Steuerventil (7), welches an einer Endfläche (2a) des Zylinderblocks (2) drehbar relativ zum Zylinderblock (2) angebracht ist, um von einem Arbeitsölzufuhrsystem (150) zugeführtes Arbeitsöl zu verteilen entsprechend zu den Zylindern (5) aus der Vielzahl von Zylindern (5) mit Kolben (6) im ansteigenden Zyklus mit Anstieg in Richtung Nockenfläche (3a),

wobei die Kolben (6) im ansteigenden Zyklus an die Nockenfläche (3a) drücken, so dass entweder Zylinderblock (2) oder Nockenring (3), von denen einer in einem nichtdrehenden Zustand fixiert ist, relativ zum anderen dreht,

wobei der nockenbetriebene Motor weiterhin aufweist:

vier Verbindungspassagen (8a, 8b, 8c, 8d) zur Zufuhr von Arbeitsöl zur Vielzahl der Zylinder (5), die in vier Gruppen unterteilt sind, wobei Arbeitsöl unter den vier Gruppen verteilt wird; und

ein Selektionsventil (9) zur selektiven Verbindung der vier Verbindungspassagen (8a, 8b, 8c, 8d) mit einer Ölzufuhrseite oder Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems (150), um die Drehung des Zylinderblocks (2) oder des Nockenrings (3) zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus und einem Hochgeschwindigkeitsmodus zu ändern,

wobei der Zylinderblock (2) mit verteilungsseitigen Öffnungen (21) versehen ist, die mit den entsprechenden Zylindern (5, 5, ...) in Verbindung sind und an der Endfläche (2a) in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung die Mittelachse (X) offen sind,

wobei das Steuerventil (7) an einer Endfläche (7a), welche mit dem Zylinderblock (2) gekoppelt ist, Verteilungsöffnungen (71, 72, 73, 74) in einer Anzahl aufweist, die ein ganzzahliges Vielfaches von vier ist, und welche so gebildet sind, dass sie in gleichmäßigen Abständen in gleichem Umfang wie die verteilungsseitigen Öffnungen (21) offen angeordnet sind, welche Verteilungsöffnungen (71, 72, 73, 74) in vier Verteilungsöffnungsgruppen mit gleicher Öffnungsanzahl unterteilt sind, wobei die Verteilungsöffnungen jeweils an einem ihrer Enden mit einer der vier Verbindungspassagen (8a, 8b, 8c, 8d) in Einheiten der Verteilungsöffnungsgruppen in Verbindung sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsventil (9) aufweist:

eine Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung, in der zwei Passagen (8c, 8d oder 8a, 8b) von den vier Verbindungspassagen (8a, 8b, 8c, 8d) mit der Ölzufuhrseite des Arbeitsölzufuhrsystems (150) und die beiden anderen Passagen (8a, 8b oder 8c oder 8d) mit der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems (150) verbunden sind, und

eine Hochdrehgeschwindigkeitsstellung, in der eine (8c oder 8a) der ausgewählten zwei Passagen mit der Ölzufuhrseite, eine (8a oder 8c) der anderen zwei Passagen mit der Ölabgabeseite und die verbleibenden zwei Passagen (8d, 8b) mit einer Zufuhrseite einer Ladepumpe (16) verbunden sind, wobei von der Ladepumpe Ladeöl zu der Ölabgabeseite des Arbeitsölzufuhrsystems (150) zuführbar ist.

2. Nockenbetriebener Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring (3) in einem drehfesten Zustand mit dem Körper (13) eines nockenbetriebenen Motors verbunden und der Zylinderblock (2) drehbar zum Körper (13) gelagert ist.

3. Nockenbetriebener Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsventil (9) zwischen der Niedrigdrehgeschwindigkeitsstellung und der Hochdrehgeschwindigkeitsstellung durch von der Ladepumpe (16) zugeführtes Drucköl umschaltbar ist.

4. Nockenbetriebener Motor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsventil (9) ein Ventilelement (92) gebildet in einer Säule aufweist und eine Ladedruckzufuhrpassage (926) indem Ventilelement (92) gebildet und über ein Ende mit der Ladepumpe (16) in Verbindung ist, und das andere Ende der Ladedruckzufuhrpassage (926) offen zu den zwei Verbindungspassagen (8d, 8b) ist, die weder mit der Ölzufuhrseite noch der Ölabgabeseite des Arbeitsölversorgungssystems (150) in Verbindung sind, wenn das Selektionsventil (9) in der Hochgeschwindigkeitsstellung ist.

5. Nockenbetriebener Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsölversorgungssystem (105) reversible Ölzuführ- und Ölabgabeseiten aufweist.