ES2226342T3

ES2226342T3 - Motor hidraulico de pistones axiales rotativos.

Info

Publication number: ES2226342T3
Application number: ES99906662T
Authority: ES
Inventors: Ingvar Johansson
Original assignee: Parker Hannifin AB
Current assignee: Parker Hannifin AB
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: SE9800412D0; EP1055068B1; SE9800412L; DE69918675T2; KR20010040963A; US6358025B1; EP1055068A1; WO1999041500A1; DE69918675D1; SE521484C2; KR100603675B1

Abstract

Motor hidráulico (1) de pistones axiales rotativos, que tiene una envolvente (2), que aloja un tambor (11/111) de cilindros apoyado en dicha envolvente para rotación alrededor de un eje (10/110) del tambor y que tiene cierto número de cilindros (13/113a, 113b) dispuestos circunferencialmente con cierto número de pistones (12) que se mueven alternativamente entre dos posiciones extremas definidas, cooperando dichos pistones con una placa en ángulo (21) al objeto de obtener dicho movimiento alternativo, teniendo dicho motor de pistones axiales un árbol de entrada/salida (8), teniendo dicho tambor de cilindros canales (15/115a, 15b) que conectan cada cilindro a lumbreras (16, 116a, 116b) en el tambor de cilindros, actuando dichas lumbreras alternativamente como lumbreras de entrada y salida, teniendo dicha envolvente al menos un canal de entrada y salida (5, 6/105¿, 106¿a), cada uno de los cuales tiene una lumbrera (28, 29/128, 129a, 129b) en forma de riñón, situadas frente a dichas lumbrerasde entrada y salida de dicho tambor de cilindros, comunicando dichas lumbreras en forma de riñón con cierto número de dichas lumbreras en dicho tambor, extendiéndose al menos cierto número de dichas lumbreras del tambor de cilindros en ambas direcciones fuera de los cilindros en las dos direcciones circunferenciales del tambor de cilindros, caracterizado porque dichos canales (15, 115a, 115b) se abren a dichos cilindros (13/113a, 113b) a lo largo de la pared periférica de cada cilindro, teniendo dicha abertura (150) a dichos cilindros sustancialmente la misma área que el área de las lumbreras (16/116a, 116b) del tambor (11/111) y extendiéndose por completo fuera de la posición extrema más próxima de dicho pistón (12) en cada cilindro (13/113).

Description

Motor hidráulico de pistones axiales rotativos.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un motor hidráulico de pistones axiales rotativos que tiene una envolvente, que aloja un tambor de cilindros apoyado en dicha envolvente para rotación alrededor de un eje del tambor y que tiene cierto número de cilindros dispuestos circunferencialmente con cierto número de pistones que se mueven alternativamente entre dos posiciones extremas definidas, cooperando dichos pistones con una placa en ángulo al objeto de obtener dicho movimiento alternativo, teniendo dicho motor de pistones axiales un árbol de entrada/salida, teniendo dicho tambor de cilindros canales que conectan cada cilindro a lumbreras en el tambor de cilindros, actuando dichas lumbreras alternativamente como lumbreras de entrada y salida, teniendo dicha envolvente al menos un canal de entrada y salida, cada uno de los cuales tiene una lumbrera en forma de riñón, situadas frente a dichas lumbreras de entrada y salida de dicho tambor de cilindros, comunicando dichas lumbreras en forma de riñón con cierto número de dichas lumbreras en dicho tambor, extendiéndose al menos cierto número de dichas lumbreras del tambor de cilindros en ambas direcciones fuera de los cilindros en las dos direcciones circunferenciales del tambor de cilindros.

Técnica anterior

Según el documento EP-A1-0 567 805 es conocido anteriormente un motor hidráulico de pistones, que tiene cierto número de cilindros axiales, que están dispuestos circunferencialmente en un tambor de cilindros rotativo. Cada uno de dichos cilindros está provisto de un canal, que comunica alternativamente con una lumbrera de entrada o una lumbrera de salida en una envolvente. Según dicha referencia, es evidente que la dimensión de dicho canal en dirección radial del tambor de cilindros es considerablemente menor que el diámetro del cilindro, suponiendo que dicho canal tiene una sección transversal de forma circular. El área de la sección transversal de dicho canal es considerablemente menor que el área de la sección transversal del cilindro correspondiente. Esto implica que no se utilizan por completo la máxima capacidad de flujo de los cilindros ni la capacidad total del motor.

La presente invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un motor hidráulico de pistones axiales rotativos del tipo descrito anteriormente, que tenga una capacidad de flujo máxima para un volumen dado de los cilindros.

El presente objeto se alcanza mediante un motor según la presente invención, que se caracteriza porque dichos canales se abren a dichos cilindros a lo largo de la pared periférica de cada cilindro, teniendo dicha abertura a dichos cilindros sustancialmente la misma área que el área de las lumbreras del tambor y extendiéndose por completo fuera de la posición extrema más próxima de dicho pistón en cada cilindro.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora en mayor detalle haciendo referencia a realizaciones preferentes mostradas en los dibujos, en los que:

Fig. 1 muestra un corte axial de una bomba según la presente invención, en una primera realización,

Fig. 2 es una vista en planta de una parte de conexión en dicha primera realización de la bomba, vista por separado desde el interior,

Fig. 3 es una vista en alzado por un extremo de una parte de envolvente de la bomba según Fig. 1,

Fig. 4 es una vista en alzado por un extremo de la parte de conexión en una segunda realización de la bomba,

Fig. 5 es una vista en corte transversal de la bomba a lo largo de la línea V-V en Fig. 4,

Fig. 6 es una vista en planta de la parte de conexión en dicha segunda realización de la bomba, vista por separado desde el interior,

Fig. 7 es un corte axial de un tambor de cilindros de la bomba según la segunda realización,

Fig. 8 es una vista en alzado por un extremo del tambor de cilindros, visto desde la parte de conexión,

Fig. 9 es una vista en alzado por un extremo del tambor de cilindros, visto desde el extremo opuesto,

Fig. 10 es un corte parcial del tambor de cilindros a lo largo de la línea X-X según Fig. 8.

Descripción detallada de realizaciones preferentes

El motor hidráulico de pistones axiales rotativos según la presente invención se muestra en una primera realización en Fig. 1-3 como una bomba 1 de pistones axiales que tiene una envolvente 2 que está compuesta por al menos dos partes, en el ejemplo mostrado tres partes, a saber una parte de envolvente 3 y una parte de conexión 4 que tiene aberturas de conexión, a saber una abertura de entrada 5 y una abertura de salida 6 para conducciones de conexión de entrada y salida para fluido hidráulico a y desde la bomba respectivamente. Una tercera parte 7 de la envolvente es una parte de soporte para el árbol de entrada 8 que está previsto para ser conectado con un motor de accionamiento, no mostrado.

En Fig. 1 se muestran las partes generales de la bomba. La bomba es del tipo llamado de eje acodado, y tiene un primer eje de rotación 9, que forma el eje de rotación para el árbol de entrada 8, y un segundo eje de rotación 10 inclinado relativamente al primer eje en un ángulo de por ejemplo 40º. El segundo eje de rotación es el eje para el tambor 11 de cilindros que está apoyado de modo rotativo en la envolvente. El tambor 11 de cilindros tiene cierto número de pistones 12 que se extienden axialmente, móviles axialmente, a saber sustancialmente en paralelo con el eje 10, en un movimiento alternativo en un número correspondiente de cilindros 13, es decir que se extienden axialmente con el eje 10 e igualmente espaciados circunferencialmente a lo largo de una línea circular 14, véase Fig. 3. Cada cilindro 13 tiene un paso o canal 15 para fluido con una lumbrera 16 en la superficie extrema plana 17 del tambor 11 de cilindros. Cada abertura 16 tiene su longitud máxima a lo largo de la línea circular periférica 14, y tiene forma de riñón. En Fig. 1 se aprecia además que cada pistón 12 tiene una biela 18, las cuales tienen cabezas esféricas 19, soportadas en superficies de cojinete esféricas, que forman vaciados 20 en una placa oscilante 21 que forma una sola pieza con el árbol de entrada 8. Los vaciados esféricos 20 son rotativos alrededor de un plano radial que forma cierto ángulo relativamente al plano radial del tambor 11 de cilindros, lo que da como resultado el movimiento alternativo de los pistones 12 y la acción de bombeo según un principio conocido anteriormente, al objeto de crear vacío, a saber succión, en la abertura de entrada 5 y presión en la abertura de salida 6, véase por ejemplo la Patente de EE.UU. Nº 5.176.066. Están dispuestos medios de sincronización al objeto de sincronizar el movimiento de rotación del tambor de cilindros con la rotación de la placa oscilante 21. En el ejemplo mostrado, los medios de sincronización tienen la forma de engranajes formados por una corona dentada 22 sobre el tambor de cilindros que coopera con una rueda dentada 23 del árbol de entrada 8. Un pasador de soporte 24 soporta el tambor 11 de cilindros a lo largo del eje 10, en cooperación con un árbol 25 que forma el eje de rotación 10 y se proyecta a través de un taladro 26 del tambor de cilindros y está soportado en un taladro 26' de la pieza de conexión 4 de la envolvente.

Fig. 2 muestra la parte de conexión 4 de la envolvente por separado y desde el interior. La parte de conexión 4 tiene en su interior una superficie circular 27, sustancialmente plana, que en la posición montada se sitúa frente a la superficie plana 17 del tambor 11 de cilindros. Las dos superficies planas 17, 27 están dispuestas para hacer contacto mutuo con ajuste hermético. La parte de conexión 4 está provista en su interior de una lumbrera de entrada 28 y una lumbrera de salida 29, que tienen forma de riñón. La lumbrera de entrada 28 comunica a través de un canal 5' con la abertura de entrada 5, y la lumbrera de salida interior 29 comunica a través de un canal separado con la abertura de salida 5 en el exterior de la parte de conexión 4. Las lumbreras de entrada y salida 28, 29 se extienden a lo largo de una línea circular periférica 30 que tiene un radio correspondiente al de la línea circular 14 de las aberturas 16 del tambor 11 de cilindros. Las aberturas de entrada y salida 28, 29 se extienden sobre cada mitad de dicha línea circular 30, separadas por un plano principal 31 que se extiende a través de la parte de conexión 4. Las lumbreras de entrada y salida 28, 29 están divididas además por un segundo plano principal 32 que se extiende a 90º relativamente al primer plano principal 31. Las lumbreras de entrada y salida 28, 29 se extienden además a lo largo de la línea circular 30 a lo largo de un ángulo periférico predeterminado que en el ejemplo mostrado es algo mayor para la abertura de entrada 5 que para la abertura de salida 6, y están dispuestas de modo que más de una lumbrera 16 de cilindro comunica simultáneamente con la lumbrera de entrada 28 y la lumbrera de salida 29 respectivamente. Sin embargo, las lumbreras de entrada y salida 28, 29 pueden estar provistas de prolongaciones hendidas 6', cuyos extremos determinan la extensión angular total de las lumbreras de entrada y salida.

En la primera realización anterior se ha descrito una llamada bomba simple, que sirve a un único sistema hidráulico por medio de una única abertura de presión de salida 6. Por tanto, sólo hay un único paso para fluido y una única lumbrera interior 29. En consecuencia, el tambor de cilindros tiene un único juego de cilindros posicionados circunferencialmente a lo largo de una única línea circular periférica 14.

En la segunda realización se muestra una llamada bomba doble, que sirve a dos sistemas hidráulicos independientes. Se describirá ahora la segunda realización, haciendo referencia principalmente a Fig. 4-9. En la vista en alzado por un extremo de la parte de conexión 104 se aprecia que en la bomba doble hay dos aberturas de presión de salida 106a, 106b. La abertura de succión de entrada 105 está dimensionada para recibir un flujo de fluido suficiente al objeto de servir a las dos aberturas de salida y a los sistemas hidráulicos correspondientes. Por medio del corte en Fig. 5 se muestra como ejemplo la extensión de los pasos 105' y 106'a para fluido, así como la lumbrera de entrada 128 así como una de las lumbreras de salida 129a. Se muestra también la superficie plana 127 situada frente a la superficie extrema del tambor de cilindros.

En Fig. 6 se aprecia que la lumbrera de entrada 128 tiene una extensión radial considerable, contrariamente a las lumbreras de salida 129a, 129b, que se extienden sustancialmente concéntricamente relativamente a dicho segundo eje de rotación 110 que es el eje para el tambor 111 de cilindros, que se muestra en Fig. 7-9.

En Fig. 7-9 se aprecia que en la segunda realización hay dos juegos de cilindros axiales 113a, 113b, que están dispuestos circunferencialmente alrededor del eje de rotación 110. Un juego interior de cilindros 113a están espaciados igualmente alrededor de una línea circular interior 114a, y un juego exterior de cilindros 113b están espaciados igualmente alrededor de una línea circular exterior 114b.

Especialmente al tener dos juegos de cilindros 113a, 113b dispuestos circunferencialmente, el espacio radial en la superficie extrema plana 117 situada frente a la superficie interior plana 127 de la pieza de conexión es muy limitado, porque el juego de cilindros radialmente interior tiene que comunicar meramente con la lumbrera de presión radialmente interior 129a, y el juego de cilindros radialmente exterior 113b tiene que comunicar con la lumbrera de presión radialmente exterior 29b. Sin embargo, las lumbreras 116a, 116b de los cilindros están ampliamente extendidas a lo largo de sus líneas circulares 114a, 114b respectivamente. Esto se expresa especialmente en el juego exterior de lumbreras 116b de los cilindros. Es importante en efecto que el área de la sección transversal de las lumbreras 116a, 116b del tambor de cilindros sea lo mayor posible, y no mucho menor que el área de la sección transversal de los cilindros. Es importante en efecto que las lumbreras 116a, 116b del tambor de cilindros no reduzcan la capacidad de flujo de la bomba en conjunto.

Sin embargo, no sólo el área de la sección transversal de las lumbreras 116a, 116b del tambor de cilindros en la superficie extrema del tambor de cilindros es importante para la capacidad de flujo. En la vista en corte de Fig. 10 se muestra el corte a través de uno de los canales radialmente exteriores 115b de las lumbreras de los cilindros. En los canales radialmente exteriores de las lumbreras de los cilindros es especialmente visible que, según la presente invención, el canal 115b tiene una abertura interior 150 al cilindro que se extiende a lo largo de la pared periférica 151 del cilindro y tiene sustancialmente la misma área que el área de las lumbreras del tambor. Además, el área de la sección transversal de cada canal 115b en ningún modo es menor que el área de dicha abertura 150. Además, como se ve óptimamente en Fig. 7, dicha abertura 150 tiene una línea de contorno en forma de U. En Fig. 10 se aprecia que las paredes opuestas 152 en las partes extremas 153, 154 convergen en dirección hacia dicha abertura interior 150 del canal 115b. Dichas paredes 152 pasan cerca de dicha abertura 150 para transformarse en una parte de pared 155 que se extiende hasta la superficie extrema plana 117 del tambor 111 de cilindros. La transición entre la pared 152 y la parte de pared 155 forma un ángulo mayor de 90º.

Gracias a la forma y la disposición de los canales 115b de las lumbreras de los cilindros, los canales no forman una limitación de la capacidad de flujo de la bomba, que viene determinada sustancialmente por el volumen de los cilindros 113a, 113b.

La extensión de las lumbreras 116a, 116b del tambor de cilindros a lo largo de sus líneas circulares periféricas 114a, 114b, y también la extensión periférica correspondiente de la lumbrera de succión 128 y de las lumbreras de presión 129a, 129b, determina la secuencia temporal y la operación de las lumbreras del tambor de cilindros como lumbreras de succión y lumbreras de presión alternativamente, en sincronización con las posiciones angulares y las posiciones extremas, a saber para el punto muerto superior PMS y el punto muerto inferior PMI para los pistones, de manera anteriormente conocida en principio. Además, la abertura se extiende a lo largo de la pared periférica de los cilindros a lo largo de al menos la línea circular exterior 114b, fuera por completo de la posición extrema más próxima del pistón en el cilindro. Sin embargo, en el ejemplo que se muestra en Fig. 8 y 9, las aberturas se extienden a lo largo de la pared periférica de los cilindros a lo largo de ambas líneas circulares 114a, 114b.

El diseño de los canales del tambor de cilindros se ha descrito y mostrado haciendo referencia a la segunda realización con la bomba doble. Sin embargo, el mismo principio se aplica a la bomba simple al objeto de alcanzar un máximo de capacidad para un volumen de cilindros dado. La forma detallada del canal se puede modificar sin cambiar el principio de las presentes reivindicaciones. Por ejemplo, la extensión periférica tal como se ha descrito y mostrado se puede excluir para las aberturas de los cilindros a lo largo de la línea circular interior 116a.

Claims

1. Motor hidráulico (1) de pistones axiales rotativos, que tiene una envolvente (2), que aloja un tambor (11/111) de cilindros apoyado en dicha envolvente para rotación alrededor de un eje (10/110) del tambor y que tiene cierto número de cilindros (13/113a, 113b) dispuestos circunferencialmente con cierto número de pistones (12) que se mueven alternativamente entre dos posiciones extremas definidas, cooperando dichos pistones con una placa en ángulo (21) al objeto de obtener dicho movimiento alternativo, teniendo dicho motor de pistones axiales un árbol de entrada/salida (8), teniendo dicho tambor de cilindros canales (15/115a, 15b) que conectan cada cilindro a lumbreras (16, 116a, 116b) en el tambor de cilindros, actuando dichas lumbreras alternativamente como lumbreras de entrada y salida, teniendo dicha envolvente al menos un canal de entrada y salida (5, 6/105', 106'a), cada uno de los cuales tiene una lumbrera (28, 29/128, 129a, 129b) en forma de riñón, situadas frente a dichas lumbreras de entrada y salida de dicho tambor de cilindros, comunicando dichas lumbreras en forma de riñón con cierto número de dichas lumbreras en dicho tambor, extendiéndose al menos cierto número de dichas lumbreras del tambor de cilindros en ambas direcciones fuera de los cilindros en las dos direcciones circunferenciales del tambor de cilindros, caracterizado porque dichos canales (15, 115a, 115b) se abren a dichos cilindros (13/113a, 113b) a lo largo de la pared periférica de cada cilindro, teniendo dicha abertura (150) a dichos cilindros sustancialmente la misma área que el área de las lumbreras (16/116a, 116b) del tambor (11/111) y extendiéndose por completo fuera de la posición extrema más próxima de dicho pistón (12) en cada cilindro (13/113).

2. Motor hidráulico de pistones axiales rotativos según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho motor es una bomba, accionada por medio de un motor, que aplica un par al árbol de entrada (8).

3. Motor hidráulico de pistones axiales rotativos según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho árbol de entrada (8) está en ángulo relativamente al eje del tambor (11/111) de cilindros, siendo rotativo con dicha placa en ángulo (21).

4. Motor hidráulico de pistones axiales rotativos según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas lumbreras (116a, 116b) del tambor de cilindros están dispuestas circunferencialmente a lo largo de dos líneas circulares concéntricas (114a, 114b) y comunican con dos lumbreras separadas (129a, 129b) en forma de riñón en la envolvente (2).

5. Motor hidráulico de pistones axiales rotativos según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha abertura (150) tiene una línea de contorno en forma de U.