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Hydraulikmotor Die Erfindung betrifft die Ausbiildung eines hydraulischen
Antriebes, beispielsweise eines Ölmotors, der mit besonders geringen trägen Massen
arbeitet und sich infolgedessen vor allem für Regelantriiebe-, Servoantriebe u.
dgl. eignet, bei denen es auf Pendelfreiheit sämtlicher benutzten Antriebselemente
ankommt. Erfindungsgemäß be-
steht der Motor aus, einem in einem zylindrischen
Gehäuse rotierenden Flügel, der mit zwei an diametral gegenüberliegenden
Stellen des; Gehäuses. wechselweiise in den Flüssigkeitsraum bis, zur Welle einsz--hiebbaren
Sperr- oder Dichtungsschiebern in der Weise zusammenarbeitet, daß der Flüs,sigkeitts#-raum
jeweäs durch den, rotierenden, Flügel und einen der beiden Schieb-er in zwei voneinander
getrennte Teilräume aufgeteilt, ist, von denen der eine mit der Druckseite, der
andere mit der Unterdruckseite des hydraulischen Netzes (Druckerzeugungsanlage,
Pumpe od. dgl.) in Verbindung steht; zu diesem Zweck wird nach der Erfindung jeder
dier beiden Schieber jeweils kurz nach dein Passieren des rotierenden Flügels in
den. Flüssigkeitsraum eingeschoben und, kurz vor dem nächsten Paseieren des Flügels
wieder herausgezogen, um dem Flügel den Weg wieder freizugeben. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung besitzt die mit dem rotierenden Flügel gekuppelte Arbeitswelle
zwei Längsbohrungen, von denen die eine mit der Druckseite, die andere mit der Unterdruckseite.
der Pumpe in Verbindung stteht. Beide Bohrungen stehen jeweide durch eine oder mehrere
radiale Öffnungen mit dein einen bzw. anderen Flüssigkeits,
raum
des Motors in Verbindung; diese Öffnungen sind möglichst nahe am rotierenden, Flügel
angebracht. Eine andere Weiterbildung des Erfindungsgedankens, sieht eine,- Verstellung
der beiden Sperrschieber durch hydraulisch betriebene Kolben, vor, deren Steuerung
mit der umlaufenden Welle des Motors gekuppelt ist.
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Aufbau und Wirkurgsweise eines Motors nach der Erfindung sei nachstehend,
an, Hand der schematischen Darstellung der Abbildung erläutert. Der Motor besteht
in der Hauptsache aus dem zylin# drisehen Gehäuse i mit der zentrisch gelagerten
Arbe-itswelle 2, die mit einem rotierenden. FlÜgel 3
gekuppelt ist. An zwei
diametral gegenüberliegeur den Stellen des, Umfangies, sind. in der Gehäusewand
Öffnungen vorgesehen, in welchen zwei Sperrschieber4 und 5 verschiebbar gelagert
sind, und zwar derart, daß sie wahlweise entweder bis; zum Umfang der Welle 2 in
den Motorraum eingeschoben oder bis zum Verschwinden, in der Gehäusewand zurückgezogen
werden können. Die beiden, Schieber 4 und 5 werden beispielsweise durch zwei
Kolben41, 51 hydraulisch angetrieben, wobei die Steuerung dieser Kolben über die
Leitungen 422, 43 bzw. 52, 53 und die schematiisch angedeuteten Stecuerschieber44,54erfolgt.
DieSteuerschieber 44 und 5.4 stellen die Verbindung der Druckleitungeu 42, 43,
5:2, 53 mit dein, beiden. in der Längsrichtung der Arbeitswelle 2 verlaufenden
Bohrungen 6 und 7 her, von dienen die eine, 6, mit der Druckseite,
die andere, 7, mit der Unterdruckseite der Pumpe dauernd in Verbindung stehen
möge.
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Die Wirkungsweise des, Motors, ergibt sich wie folgt: Es, sei, wie
die Figur zeigt, angenommen, daß der Sperrschiebür 4 in den Motorraum eingeschoben,
der Sperrschieber 5 zurÜcl<gez096n ist. Die Druckölleitung 6 in
der Hohlwelle stehe über eine oder mehrere Offnungen (Bohrungen, Schlitze) 61 mit
dem Flüssigkeitsraum 62 oberhalb des Sperrschiebers' 4 in, Verbindung, die
U.nrterdruckleiitun,- 7
über Öffnungen 7 1 mit dem zweiten Teilraum
unterhalb des Steuerschiebers 4. Infolge des, Druckunterschiedes wird der FlÜgel
3 im Sinn einer Rechtsdrehung (Pfeil) gedreht. Sobald der FlÜgel
3 die waagerechte Stellung und damit den Steuerschieber 5
passiert
hat, wird dieser allmählich oder schlagartig in den, Motorraum hirißingeschoben,
bis er an der Welle 2 praktisch eine Abdiichtung des oberen, gegen den unteren Flüssigkeitsraum
herstellt. Der FlÜgel 3 wird unabhängig von, dieser Bewegung desi Sperrschiebers
5 seine Drehbewegung in der alten Richtung fortsetzen, nur mit dein Unterschied,
da.3 das Flüssigkeitspolster, weiches den Flügel 3
gleichsam vor sich herschiebt,
sich jetzt nicht mehr auf den Schieber 4, sondern auf den, Schieber 5 abstützt.
Kurz bevor der FlÜgel 3 die waagerechte Lage am Schieber 4 Passi'Ort, muß
spätestens der Schieber 4 vollständig aus dem Flüssigkeitsiraum heraufsgezogen sein,
um dem Flügel 3 den, Weg freizuglebeTL Nach dem Passieren des Flügels
3 an der Stelle des Schiebers 4 wird dieser wieder eingeschoben, und es:
wiederholt sich an der Stelle das gleiche Spiel wie vorher am Schieber
5. Die Schieberbewegungen. müsisen, derart aufeinander abgestimmt sein, daß
der eine Schieber stets voll eingeschob,en ist, bevor der andere Schieber aus dem
Flüssigkeits,raum herausgezogen wird, damit stets; zweii gegeneinander praktisch
abgedichtete Teilräume im Motorgehäuse vorhanden sind, zwischen denen der Druckunterschied
der Leitungen 6
und 7 sich nicht ausgleichen kann.
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Auf diese Weise wird der Flügel 3 in, eine dauernde, bei dem
angenommenen Ausführungsbeispiel nur vom jeweiligen Druckunterschied abhängige Drehung
versetzt. Die dabeii, zu bewegen,-den Massen sind sehr klein. -Es handelt
sich nämlich nur um den kleinen Flügel 3 und die Welle 2 sowie um verhältnismäßig
schmale, obwa keilförmige Flüssigkeitskörper zu beiden Seiten des Flügels. Der größte
Teil des Flüssigkeitisinhalts des Motors befindet sich nämlich in jedem betrachteten
Augenblick in Ruhe. Für die Pendelfreiheit des Antriebes ergeben Seich somit vortk-ilhafte
Eigenschaften. Die Steneirung der beiden Sperrschieber 4 und 5 erfolgt in
der gekennzeichneten Weise zweckmäßig hydraulisch über die KOlben 41 und 51 m-i-t
Hilfe der Steuerschieber 44 und 54, deren Wirkungsweisie schematisch angedeuteti
ist und die im einzelnen, an sich beliebig ausgeführt sein können.
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Um zu verhindern, daß durch das Einschieben bzw. Herausziehen der
Sperrschieber aus detn Arbeitsraum des Motors zusätzliche Drucksteigerungen oder
Druckverminderungen der Arbeftsflüssigkeit entstehen (Volumänderungen durch die
Schieberbewegung), ist es, gemäß der Weiterbildüng der Erfindung vorteilhaft, die
Sperrschiebeir in Richtung ihrer Verschilebebewegung mit einem oder mehreren Kanälen
zu versehen, durch welche Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum des Motors hinter
den Sperrschieber in den als Führung dienenden Raum durchtreten kann, oder umgekehrt.
Die Öffnungen in den Schiebern sind dabei so zu bemessen, daß sie gleichzeitig als
Drosselstellen dienen. Auf diese Weii-se läßt sich die Schiebetrberwegung in jedem
gewünschten Maße dämpfen bzw. beeinflussen.
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Aus Fes:tiigleiitsgründen. ist es vorteilhaft, die Zu- und Abführung
der Arbeitsflüssigkeit in deirhohlen Welle 2 einseitig vorzunehmen, und zwar auf
der dem Abtriebsende der Welle abgewandten Seite des,Motors. DiebeidenZuführungsöffnungen6
und 7 können dabei so ausgeführt sein, daß sie sich längs der Flügelerstreckung
allmählich verengen. Auf diese Weiiseentsteht ein von einem Ende des Flügels zum
anderen, axial eich immer meihr verstärkender Querschnitt der Antriebswelle. Die
Antriebswelle kann daher ohne Überbeanspruchung mit Hilfe dieser Maßnahme besondeirs
kleinen Durchmesser erhalten. Der ganze Motor läßt sich mit vergleichsweise sehr
kleinen Abmessungen auch für große Leistungen bauen. So ist beispielsweise mit einer
Welle von, :2 cm Durchmesser und einem FlÜgel 3 von 2- cm radiaJer
und. 3 cm axialer Erstreckung bei einem Druck von ioo at, wie er in hydraulischen
Anlagen vielfach üblich isti, bereits
ein Drehmornent von 12 mkg
zu erzielen. Das entspricht be# beispielsweise 300 Umdrehungen!, wenn der
Wirkungsgrad des, Motors zunächst nicht berücksichtigt wird, einer Leistung von
rund 5 PS.
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ln, Weiterbildung des Erfindungsgedankens läßt sich der beschriebene
Hydraulikmotor besonders vorteilhaft so ausgestalten, daß er zur, mechanischen,
Verstärkung von Drehmomenten benutzt werden kann, wobei also die Abtriebswelle des
Motors mit hoher Leistung in Abhängigkeit von der Bewegung einer Steuerwelle so
gesteuert wird, daß beide, Wellen praktisch gleichlaufen. Zu dik--,setn Zweck wird
in, die Flüssigkeitszu- und -ableitung des Motorzylinders ein Steuerdrehschieber
an sich bekannter Bauart eingeschaltet, der bei RelatiW-verstellungen der Abtriebswelle
gegenÜber einer leicht drehbaren, Steuerwelle in dem eineni oder anderen Drehsinn
die Flüssigkeiltszufuhr zum Arheitsraum des Motors in der einen oder der anderen
Richtung freigibt, gegebenenfalls mit um so höheren Druckunterschieden (Drosselstellen
im Steuerschieber), je größer der gegenseitige Winkelunterschied zwischen
Stleuerwelle und Abtriebswelle wird. Die Flüssigkeitszufuhr zu den Betätkungskolben,
für die Sperrschieber 4 und 5 muß dal>--,i unabhängig vom Steuerschieber
des Dreh-.mornentverstärkers vom starren hydraulischen Netz (Pumpe) erfolgen; zu
diesem Zweck wird am besten in einer Anordnung gemäß der Figur Ledige lich der SteueTsichiieber
8 des Drehmomentverstär-Icers in die beiden Zuführungsleitungen
6 und 7
zwischen die Steuerschieber 44 und 54 und den Arbeitszylinder
i eingeschaltet.. Auf diese Weise bleiben d#iie, Ko#lben 41, 51 mit ihren,
Steuerschiebern unmittelbar an die Pumpe angeschlossen, so daß die Druckverhältnisse
in den Leitungen 42', 43, 53,
52 ausschließlich von der absoluten,
Winkelstellung der Welle! 2 abhängen.