WO2016008465A1 - Hydromotor zum antrieb von nebenaggregaten - Google Patents

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WO2016008465A1
WO2016008465A1 PCT/DE2015/000305 DE2015000305W WO2016008465A1 WO 2016008465 A1 WO2016008465 A1 WO 2016008465A1 DE 2015000305 W DE2015000305 W DE 2015000305W WO 2016008465 A1 WO2016008465 A1 WO 2016008465A1
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cylinder
working
shaft
hydraulic motor
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PCT/DE2015/000305
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Franz Pawellek
Conrad Nickel
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Nidec Gpm Gmbh
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    • F04C11/006Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of dissimilar working principle having complementary function

Definitions

  • Hydraulic motor for driving ancillaries
  • the invention relates to a hydraulic motor for driving ancillaries.
  • hydrostatic drives are prescribed to drive ancillary units, which are converted by a pump (work machine) into a hydraulic power, primary side offered, provided by an engine, for example, a motor vehicle mechanical power directly at the consumer, for example in the coolant pump , By means of a hydraulic motor back into mechanical power, ie at the coolant pump in a rotary motion of the impeller, reshape.
  • the hydraulic motor is formed by a gerotor gear with an internal gear whose speed control, by a temperature-controlled oil supply, whereby the funded coolant flow rate is controlled.
  • the vg. Solutions in addition to very high costs in manufacturing and assembly, with a very high construction volume, a relatively high weight per unit.
  • the invention is therefore based on the object to develop a hydraulic motor for driving ancillaries, which avoids the aforementioned disadvantages, both at low pressure applied to the hydraulic motor working pressures, but also works very effectively at high hydraulic pressure applied to the working pressure, at the same time has very low friction losses, and
  • it has a very small size with minimal weight, always a very precise, reliable, guaranteed by the working pressure speed control and beyond in series production is very simple and inexpensive to produce, even under very high ambient temperatures reliable and trouble-free operation and throughout the Lifetime with low drive power with high reliability and high reliability ensures a very high overall efficiency.
  • Figure 1 the hydraulic motor according to the invention for driving ancillaries, here now specifically for driving a coolant pump, in the side view in section;
  • FIG. 1 the hydraulic motor according to the invention for driving
  • FIG. 3 the detail Y of the hydraulic motor according to the invention for
  • Figure 4 the detail of a central section of a in the figure
  • FIG. 5 the detail X of the hydraulic motor according to the invention for
  • a radial piston motor 14 in the extended outer race 3 and on an eccentric 10 with a very small radius occur due to the small Reibradien very low friction losses.
  • the inventively employing piston engine, the radial piston motor 14, works highly effective both at low applied to the radial piston motor 14 working pressures as well as at high applied to the radial piston motor 14 working pressures.
  • the arranged in the extended outer race 3 of the bearing of the shaft 4 radial piston motor 14 has a very small, optimal size with minimum weight.
  • the arrangement according to the invention of the radial piston motor 14 according to the invention in the outer race 3 causes at working pressure applied to the radial piston motor 14, this oscillates in the outer race 3, while the eccentric pin 10 causes a circumferential rotational movement, which then leads to a rotational movement of the shaft 4.
  • the solution according to the invention enables a very precise, reliable speed control, dependent on the pressure applied to the housing cover 15, up to working pressures of 1,000 bar.
  • the assembly according to the invention is very simple and inexpensive to produce in mass production and works even under very high ambient temperatures very reliable and störunan réelle, and ensured due to their invention, very robust design over the entire life with low drive power high reliability with high reliability with a very high overall efficiency.
  • an axially provided with a cylindrical inner bore 16 cylinder block 17 of the radial piston motor 14 is rotatably mounted, wherein radially in the cylinder block 17, more evenly over the circumference distributed, provided with a cylinder bore bottom 18 blind holes, the cylinder bores 19 are arranged, wherein centrally in each cylinder bore bottom 18 of the cylinder bores 19 a circumferentially extending as elongated holes control bores 20 is arranged, which connects the inner bore 16 with the respective cylinder bore 19, and that in each cylinder bore 19 a cylinder piston 21 with a cylinder bore bottom 18 adjacent cylinder piston bottom 22, a cylinder piston skirt 23 and a cylinder piston bottom 22 opposite, formed as a spherical cap 24, the outer race 3 directed towards surface, in each of which rotatably guided in the cylinder bore 19 working ball 25 is arranged is, wherein the Druckver- and pressure disposal of the radial piston motor 14 via the disposed in the housing cover 15 Druck
  • the pressure feed line 26 opens into a arranged in the housing cover 15, consisting of two in the extended center axis of the shaft 4 arranged chamber holes double chamber, of a arranged in the inner, chamber bore by a seal 28 rotary feedthrough 29, which in the housing cover 15 by means of a Lüfixierimplantations 30 fixed in position, this double chamber is liquid-tight in an inflow chamber 31 and a drain chamber 32 is divided so that the pressure supply / s 26 in the inflow chamber 31 and the Druckabtechnisch / s 27 open into the drain chamber 32, wherein the eccentric 10 arranged on the control mirror surfaces 12 on Eccentric 10 opposite two control chambers, a pressure supply chamber 33 and a pressure-discharge chamber 34 form, the inflow chamber 31 by means of an inlet bore 35, which is arranged centrally in the rotary feedthrough 29, liquid-tight with a front side in the middle nachse the shaft 4 in the eccentric pin 10 arranged working bore 11, the shaft center bore 36 is connected, and this shaft center bore 36 via a further
  • each cylinder bore bottom 18 of the cylinder bores 19 Centered in each cylinder bore bottom 18 of the cylinder bores 19 is a circumferentially extending as elongated holes control bores 20 which connects the inner bore 16 with the respective cylinder bore 19, and as elongated hole, the "engagement zone" of the cylinder bores 19 at circumferential control mirror surfaces 12 significantly increased.
  • the cylinder piston 21 are loaded only axialkraft in the design according to the invention.
  • a support bolt bore 40 with a support bolt 41 arranged in this support bolt bore 41 is arranged in the auxiliary housing housing 2, the support bolt 41 being displaceably mounted in the final assembly state in a bolt guide 42 arranged in the housing of the cylinder block 17.
  • the diameter of the cylinder block 17 is dimensioned so that the working balls 25 of the radial piston motor 14 during its movement in the outer race 3 with its maximum working ball diameter the outer shell 50 of the cylinder block 17 does not reach, so that each working ball 25 during the entire movement sequence in the respective cylinder bore 19 is guided.
  • the working balls 25 are in the design according to the invention, due to which, during its entire movement with its outer diameter always in / the cylinder bore / s 19 and rotate as a result of a three-point support according to the invention during its movement in the outer race 3. They transmit the transverse forces occurring directly on / in the cylinder block 17.
  • a mirror piston chamber 43 is arranged, in which a means of an elastomeric seal 44 liquid-tight against the wall of the mirror piston chamber 43 sealed mirror piston 45 is disposed on the rigid a provided with an inflow bore 37 mirror sealing element 46 is arranged.
  • This arrangement according to the invention causes at working pressure applied in the mirror piston chamber 43, that the mirror sealing element 46 is pressed by the mirror piston 45 hydrostatically sealing against the inner bore 16 of the cylinder block 17, thereby significantly reducing any pressure and leakage losses still occurring, and thus the effectiveness of the arrangement according to the invention again can be improved.
  • the cylinder pistons 21 are made of plastic and on the cylinder piston bottom 22 of these cylinder piston 21 annular cylindrical pressure chambers 47, and circumferentially of the cylinder piston skirt 23 of these cylinder piston 21 circumferentially, one or more oil grooves 48 are arranged.
  • This arrangement according to the invention causes oil cushions 48 to form in the oil grooves, which, in conjunction with the contact pressure of the respective cylinder piston skirt 23 on the cylinder bore 19 caused by the pressure load occurring in the pressure chambers 47 under the working pressure, ensure a very good sealing effect with optimum lubrication.
  • a coolant pump wherein on the one free end of the shaft 4 as a working element 5, a paddle wheel is arranged.
  • the solution according to the invention can be mounted very easily and space-saving.
  • the coolant pump can also be very easily integrated also close to the engine block, the inlet and the drain can be realized via holes in the engine block.
  • Such a hydraulic pump driven by a hydraulic motor can be completely turned off during a cold start, so that rapid engine warming without power losses caused by the coolant pump (even no frictional losses) is ensured.

Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten. Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten zu entwickeln, welcher sowohl bei niedrigen am Hydromotor anliegenden Arbeitsdrücken, wie aber auch bei hohen am Hydromotor anliegende Arbeitsdrücken sehr effektiv arbeitet, gleichzeitig sehr geringe/Reibungsverluste aufweist, und zudem über eine sehr geringe Baugröße bei minimiertem Eigengewicht verfügt, dabei stets eine sehr präzise, zuverlässige, vom Arbeitsdruck abhängige Drehzahlsteuerung gewährleistet und darüber hinaus in der Serienfertigung sehr einfach und kostengünstig herstellbar ist, selbst unter sehr hohen Umgebungstemperaturen zuverlässig und störunanfällig arbeitet und während der gesamten Lebensdauer mit geringer Antriebsleistung bei hoher Betriebssicherheit und hoher Zuverlässigkeit einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet. Der Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1) zeichnet sich dadurch aus, dass an dem dem Arbeitselement (5) gegenüberliegenden Wellenende der Welle (4) drehfest ein Exzenterzapfen (10) mit Arbeitsbohrungen (11) und Steuerspiegelflächen (12) angeordnet ist, und auf diesem Exzenterzapfen (10) in einem Arbeitsraum (13) zwischen dem verlängerten Außenlaufring (3) und dem Exzenterzapfen (10), drehbar auf dem Exzenterzapfen (10), ein gegenüber dem Nebenaggregatgehäuse (2) drehfest lagepositionierter Radialkolbenmotor (14) angeordnet ist.

Description

Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten
Die Erfindung betrifft einen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten.
Im Stand der Technik werden zum Antrieb von Nebenaggregaten hydrostatische Antriebe vorbeschrieben, welche eine durch eine Pumpe (Arbeitsmaschine) in eine hydraulische Leistung umgewandelte, primärseitig angebotene, von einer Kraftmaschine beispielsweise einem Kfz- Verbrennungsmotor bereitgestellte mechanische Leistung, direkt beim Verbraucher, beispielsweise bei der Kühlmittelpumpe, mittels eines Hydromotors wieder in mechanische Leistung, d.h. bei der Kühlmittelpumpe in eine Drehbewegung des Pumpenrades, umformen.
Ein derartiger, zum Antrieb eines Nebenaggregates eingesetzter, beispielsweise an der Kühlmittelpumpe angekuppelter Hydromotor wird in der JP 63 1 17 1 18 A vorbeschrieben. Bei dieser Lösung ragt das dem Flügelrad gegenüberliegende Ende der Pumpenwelle in einen Hydraulikmotor hinein, wobei der Hydraulikmotor in einem der Kühlmittelpumpe benachbart angeordneten Hydraulikmotorgehäuse angeordnet ist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bei dieser Bauform wird der Hydraulikmotor von einem Gerotorgetriebe mit einem Innenzahnrad gebildet, dessen Drehzahlregelung, durch eine temperaturgesteuerte Ölzufuhr erfolgt, wodurch der geförderte Kühlmittelvolumenstrom geregelt wird.
Eine andere, von der Anmelderin offenbarte, praxisbewährte Vorgängerlösung ist aus der DE 10 2007 004 187 B4 bekannt, bei dieser Lösung wird an dem dem Flügelrad gegenüberliegende Ende der Pumpenwelle eine in ihrem Fördervolumenstrom, mittels eines von einem Hubmagneten definiert verfahrbaren Hubkolbens, stufenlos regelbare Zahnradmaschine als Hydromotor zum Antrieb des Nebenaggregates, auch hier einer Kühlmittelpumpe, eingesetzt.
Weiterhin ist aus der DE 21 62 408 B2 ein Hydro-Radialkolbenmotor mit stehendem Steuerzapfen und verstellbarem Verdrängervolumen bekannt, bei dem sich die Radialkolben an einem umlaufenden Außenring abstützen.
Nachteil dieser im Stand der Technik vorbeschriebenen Lösungen ist neben einem hohen für das Hydraulikmotorgehäuse benötigten Bauraum, dem hohen damit im direkten Zusammenhang stehenden Eigengewicht und den ebenfalls damit verbundenen hohen Herstellungs- und Montagekosten, dass bei den im Stand der Technik vorbeschriebenen Lösungen, die als Hydromotor zum Antrieb des Nebenaggregates, der Kühlmittelpumpe, eingesetzten Zahnradmaschinen einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen, der unter anderem aus den bei Zahnradmaschinen zwangsläufig auftretenden Spaltverlusten resultiert, welche zudem zur Folge haben, dass derartige Antriebslösungen sowohl bei niedrigen am Hydromotor anliegenden Arbeitsdrücken wie auch bei hohen am Hydromotor anliegende Arbeitsdrücken sehr uneffektiv arbeiten.
Daneben erfordern die vg. Lösungen neben sehr hohen Kosten in der Fertigung und der Montage, bei sehr hohem Bauvolumen ein relativ hohes Eigengewicht pro Fertigungseinheit. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten zu entwickeln, welcher die vorgenannten Nachteile vermeidet, sowohl bei niedrigen am Hydromotor anliegenden Arbeitsdrücken, wie aber auch bei hohen am Hydromotor anliegende Arbeitsdrücken sehr effektiv arbeitet, gleichzeitig sehr geringe Reibungsverluste aufweist, und zudem über eine sehr geringe Baugröße bei minimiertem Eigengewicht verfügt, dabei stets eine sehr präzise, zuverlässige, vom Arbeitsdruck abhängige Drehzahlsteuerung gewährleistet und darüber hinaus in der Serienfertigung sehr einfach und kostengünstig herstellbar ist, selbst unter sehr hohen Umgebungstemperaturen zuverlässig und störunanfällig arbeitet und während der gesamten Lebensdauer mit geringer Antriebsleistung bei hoher Betriebssicherheit und hoher Zuverlässigkeit einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Darstellungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Bauform des Nebenaggregates als Kühlmittelpumpe, bei der das Arbeitselement 5, ein Schaufelrad, ist, in Verbindung mit fünf Darstellungen zum erfindungsgemäßen Hydroantrieb näher erläutert werden.
Es zeigen dabei: Figur 1 : den erfindungsgemäßen Hydromotor zum Antrieb von Nebenaggregaten, hier nun speziell zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe, in der Seitenansicht im Schnitt;
Figur 2 : den erfindungsgemäßen Hydromotor zum Antrieb von
Nebenaggregaten, gemäß Figur 1 im Schnitt bei A-A;
Figur 3 : die Einzelheit Y des erfindungsgemäßen Hydromotors zum
Antrieb von Nebenaggregaten gemäß Figur 2;
Figur 4 : die Einzelheit eines mittigen Ausschnittes eines in der Figur
2 durch die Exzenterwelle 10 und den Gehäusedeckel 15 gelegten Schnittes bei B-B;
Figur 5 : die Einzelheit X des erfindungsgemäßen Hydromotors zum
Antrieb von Nebenaggregaten gemäß Figur 1.
Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte erfindungsgemäße Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates 1 mit einem in einem Nebenaggregatgehäuse 2 drehfest angeordneten Außenlaufring 3 und einer zentrisch in diesem angeordneten Welle 4, mit einem auf einem freien Ende der Welle 4 angeordneten Arbeitselement 5, mit zwischen dem Außenlaufring 3 und der Welle 4 angeordneten Wälzkörper 6 die beabstandet in Käfigen 8 unter Fettschmierung geführt werden, wobei ein- oder beidseitig der Wälzkörper 6 ein oder mehrere Wellendichtungen 9 angeordnet sein können, zeichnet sich dadurch aus, dass an dem dem Arbeitselement 5 gegenüberliegenden Wellenende der Welle 4 drehfest ein Exzenterzapfen 10 mit Arbeitsbohrungen 1 1 und Steuerspiegelflächen 12 angeordnet ist, und auf diesem Exzenterzapfen 10 in einem Arbeitsraum 13 zwischen dem verlängerten Außenlaufring 3 und dem Exzenterzapfen 10, drehbar auf dem Exzenterzapfen 10, ein gegenüber dem Nebenaggregatgehäuse 2 drehfest lagepositionierter Radialkolbenmotor 14 derart angeordnet ist, dass dem Arbeitsraum 13 am freien Ende des Exzenterzapfens 10 benachbart, ein die Drehzahlüberwachungskomponenten und/oder die Druckver- und Druckentsorgung des Radialkolbenmotors 14 aufnehmender Gehäusedeckel 15 angeordnet ist.
Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung eines Radialkolbenmotors 14 im verlängerten Außenlaufring 3 und auf einem Exzenterzapfen 10 mit einem sehr kleinem Radius, treten infolge der kleinen Reibradien sehr geringe Reibungsverluste auf. Die erfindungsgemäß Einsatz findende Kolbenmaschine, der Radialkolbenmotor 14, arbeitet sowohl bei niedrigen am Radialkolbenmotor 14 anliegenden Arbeitsdrücken wie auch bei hohen am Radialkolbenmotor 14 anliegende Arbeitsdrücken hoch effektiv. Daneben verfügt der im verlängerten Außenlaufring 3 der Lagerung der Welle 4 angeordnete Radialkolbenmotor 14 über eine sehr geringe, optimale Baugröße bei minimiertem Eigengewicht.
Die erfindungsgemäße Anordnung des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors 14 im Außenlaufring 3 bewirkt, dass bei am Radialkolbenmotor 14 anliegenden Arbeitsdruck, dieser im Außenlaufring 3 pendelt, und dabei am Exzenterzapfen 10 eine umlaufende Drehbewegung bewirkt, die dann zu einer Rotationsbewegung der Welle 4 führt.
Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung gleichzeitig eine sehr präzise, vom am Gehäusedeckel 15 anliegenden Arbeitsdruck abhängige, zuverlässige Drehzahlsteuerung bis zu Arbeitsdrücken von 1.000 bar.
Die erfindungsgemäße Baugruppe ist dabei in der Serienfertigung sehr einfach und kostengünstig herstellbar und arbeitet selbst unter sehr hohen Umgebungstemperaturen sehr zuverlässig und störunanfällig, und gewährleistet auf Grund ihrer erfindungsgemäßen, sehr robusten Bauform über die gesamte Lebensdauer bei geringer Antriebsleistung eine hohe Betriebssicherheit bei hoher Zuverlässigkeit mit einem sehr hohen Gesamtwirkungsgrad .
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang auch, dass auf dem Exzenterzapfen 10 ein axial mit einer zylindrischen Innenbohrung 16 versehener Zylinderblock 17 des Radialkolbenmotors 14 drehbar gelagert ist, wobei radial im Zylinderblock 17, mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte, mit einem Zylinderbohrungsboden 18 versehene Sacklochbohrungen, die Zylinderbohrungen 19, angeordnet sind, wobei mittig in jedem Zylinderbohrungsboden 18 der Zylinderbohrungen 19 eine in Umfangsrichtung als Langlochbohrungen verlaufende Steuerbohrungen 20 angeordnet ist, die die Innenbohrung 16 mit der jeweiligen Zylinderbohrung 19 verbindet, und dass in jeder Zylinderbohrung 19 ein Zylinderkolben 21 mit einem dem Zylinderbohrungsboden 18 benachbarten Zylinderkolbenboden 22, einem Zylinderkolbenmantel 23 und einer dem Zylinderkolbenboden 22 gegenüberliegenden, als Kugelkalotte 24 ausgebildeten, zum Außenlaufring 3 hin gerichtete Oberfläche, in der drehbar jeweils eine in der Zylinderbohrung 19 geführte Arbeitskugel 25 angeordnet ist, wobei die Druckver- und Druckentsorgung des Radialkolbenmotors 14 über die im Gehäusedeckel 15 angeordnete Druckzuleitung/en 26, wie die ebenfalls im Gehäusedeckel 15 angeordnete Druckableitung/en 27 erfolgt. Erfindungsgemäß mündet die Druckzuleitung 26 in eine im Gehäusedeckel 15 angeordnete, aus zwei in der verlängerten Mittenachse der Welle 4 ineinander angeordneten Kammerbohrungen bestehende Doppelkammer, wobei von einer in der inneren, Kammerbohrung mittels einer Dichtung 28 angeordneten Drehdurchführung 29, welche im Gehäusedeckel 15 mittels eines Lagefixierelementes 30 lagefixiert ist, diese Doppelkammer flüssigkeitsdicht in eine Zuströmkammer 31 und eine Ablaufkammer 32 derart geteilt ist, dass die Druckzuleitung/en 26 in die Zuströmkammer 31 und die Druckableitung/en 27 in die Ablaufkammer 32 münden, wobei die am Exzenterzapfen 10 angeordneten Steuerspiegelflächen 12 am Exzenterzapfen 10 gegenüberliegend zwei Steuerkammern, eine Druckversorgungskammer 33 und eine Druckentsorgungskammer 34 ausbilden, wobei die Zuströmkammer 31 mittels einer Einlassbohrung 35, welche mittig in der Drehdurchführung 29 angeordnet ist, flüssigkeitsdicht mit einer stirnseitig in der Mittenachse der Welle 4 im Exzenterzapfen 10 angeordneten Arbeitsbohrung 11 , der Wellenmittenbohrung 36, verbunden ist, und diese Wellenmittenbohrung 36 über eine weitere Arbeitsbohrung 11 , die Zuströmbohrung 37, in die Druckversorgungskammer 33 mündet, und die Ablaufkammer 32 über eine außermittig zur Mittenachse der Welle 4 stirnseitig im Exzenterzapfen 10 angeordnete, in Achsrichtung des Exzenterzapfen 10 verlaufende, weitere Arbeitsbohrung 1 1 , die Exzenterbohrung 38, welche stirnseitig der Ablaufkammer 32 mit dem Exzenterzapfen 10 umläuft und über eine weitere Arbeitsbohrung 11 die Abiaufbohrung 39 mit der Druckentsorgungskammer 34 verbunden ist.
Mittig in jedem Zylinderbohrungsboden 18 der Zylinderbohrungen 19 ist eine in Umfangsrichtung als Langlochbohrungen verlaufende Steuerbohrungen 20 angeordnet, welche die Innenbohrung 16 mit der jeweiligen Zylinderbohrung 19 verbindet, und als Langlochbohrung die "Eingriffszone" der Zylinderbohrungen 19 bei umlaufenden Steuerspiegelflächen 12 deutlich erhöht.
Diese Bauform der erfindungsgemäß zweigeteilten Zylinderkolben 21 mit den dem Zylinderkolbenboden 22 gegenüberliegenden Kugelkalotten 24, in denen drehbar eine in der Zylinderbohrung 19 geführte Arbeitskugel 25 liegt, bewirkt eine erfindungsgemäße Trennung von Quer- und Axialkraftbelastung gegenüber den im Stand der Technik bekannten einteiligen Zylinderkolben. Die Zylinderkolben 21 werden bei der erfindungsgemäßen Bauform nur noch axialkraftbelastet.
Die erfindungsgemäß im Gehäusedeckel 15 angeordnete, aus zwei in der verlängerten Mittenachse der Welle 4 ineinander angeordneten Kammerbohrungen bestehende Doppelkammer mit einer in der inneren, Kammerbohrung mittels einer Dichtung 28 angeordneten Drehdurchführung 29, welche im Gehäusedeckel 15 mittels eines Lagefixierelementes 30 starr am Gehäusedeckel lagepositioniert ist, gewährleistet eine kostengünstige Serienfertigung bei hoher Zuverlässigkeit.
Infolge dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird bereits bei sehr geringen Antriebsleistungen von 0,5 kW bis 5 kW und einem Volumenstrom von ca. 1 cm3/U ein zuverlässiger Betrieb, d.h. eine sehr hohe Betriebssicherheit bei sehr hoher Zuverlässigkeit, gewährleistet. Wesentlich ist, dass die Wälzkörper 6 zwischen dem Außenlaufring 3 und der Welle 4 in im Außenlaufring 3 und/oder in der Welle 4 angeordnet Laufnuten 7 umlaufen.
Dadurch wird eine zuverlässige Führung der Wälzkörper 6 des Lagers gewährleistet.
Erfindungsgemäß ist auch, dass in dem am Nebenaggregatgehäuse 2 drehfest angeordneten Gehäusedeckel 15 eine Stützbolzenbohrung 40 mit einem in dieser Stützbolzenbohrung 40 angeordneten Stützbolzen 41 angeordnet ist, wobei der Stützbolzen 41 im Endmontagezustand in einer im Gehäuse des Zylinderblocks 17 angeordneten Bolzenführung 42 verschiebbar gelagert ist. Dadurch wird eine zuverlässige Positionierung bei gleichzeitiger Lagesicherung des Radialkolbenmotors 14 während des Umlaufs des Exzenterzapfens 10, im Außenlaufring 3 gewährleistet.
Kennzeichnend ist auch, dass alle Arbeitskugeln 25 des Radialkolbenmotors 14 in einer im Außenlaufring 3 angeordneten Ringnut 49 pendeln. Dadurch wird die Pressung der Arbeitskugeln 25 auf den Außenlaufring 3 deutlich reduziert, und die Zuverlässigkeit wie auch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Anordnung nochmals erhöht.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass der Durchmesser des Zylinderblockes 17 so bemessen ist, das die Arbeitskugeln 25 des Radialkolbenmotors 14 während ihrer Bewegung im Außenlaufring 3 mit ihrem maximalen Arbeitskugeldurchmesser den Außenmantel 50 des Zylinderblockes 17 nicht erreichen, so dass jede Arbeitskugel 25 während des gesamten Bewegungsablaufes in der jeweiligen Zylinderbohrung 19 geführt wird.
Die Arbeitskugeln 25 liegen bei der erfindungsgemäßen Bauform, auf Grund dessen, während ihres gesamten Bewegungsablaufes mit ihrem Außendurchmesser stets in der/den Zylinderbohrung/en 19 und drehen sich infolge einer erfindungsgemäße Dreipunktabstützung während ihrer Bewegung im Außenlaufring 3. Dabei übertragen sie die auftretenden Querkräfte direkt auf/in den Zylinderblock 17. Erfindungsgemäß ist auch, dass in der Druckversorgungskammer 33 an der Steuerspiegelfläche 12 im Bereich der Zuströmbohrung 37 am Exzenterzapfen 10 ein Spiegelkolbenraum 43 angeordnet ist, in dem ein mittels einer Elastomerdichtung 44 flüssigkeitsdicht gegenüber der Wandung des Spiegelkolbenraumes 43 abgedichteter Spiegelkolben 45 angeordnet ist, an dem starr ein mit einer Zuströmbohrung 37 versehenes Spiegeldichtelement 46 angeordnet ist. Diese erfindungsgemäße Anordnung bewirkt bei im Spiegelkolbenraum 43 anliegenden Arbeitsdruck, dass das Spiegeldichtelement 46 vom Spiegelkolben 45 hydrostatisch dichtend gegen die Innenbohrung 16 des Zylinderblockes 17 gepresst wird, wodurch eventuell noch auftretende Druck- und Leckageverluste deutlich reduziert, und damit die Effektivität der erfindungsgemäßen Anordnung nochmals deutlich verbessert werden kann.
Kennzeichnend ist auch, dass die Zylinderkolben 21 aus Kunststoff bestehen und am Zylinderkolbenboden 22 dieser Zylinderkolben 21 ringzylindrische Druckkammern 47, und am Umfang des Zylinderkolbenmantels 23 dieser Zylinderkolben 21 umlaufend, ein oder mehrere Ölrillen 48 angeordnet sind. Diese erfindungsgemäße Anordnung bewirkt, dass sich in den Ölrillen 48 Ölpolster bilden, die in Verbindung mit der durch die in den Druckkammern 47 unter dem Arbeitsdruck auftretenden Druckbelastung bewirkten Anpressung des jeweiligen Zylinderkolbenmantels 23 an die Zylinderbohrung 19 eine sehr gute Abdichtwirkung bei optimaler Schmierung gewährleisten.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass es sich beim Nebenaggregat 1 , wie in der Figur 1 dargestellt, um eine Kühlmittelpumpe handelt, wobei auf dem einen freien Ende der Welle 4 als Arbeitselement 5 ein Schaufelrad angeordneten ist. Die erfindungsgemäße Lösung kann dabei sehr einfach und platzsparend montiert werden. In der erfindungsgemäßen Bauform kann die Kühlmittelpumpe zudem sehr einfach auch dicht am Motorblock integriert werden, wobei der Zu- bzw. der Ablauf über Bohrungen am Motorblock realisiert werden kann. Eine derartige von einem Hydromotor angetriebene Kühlmittelpumpe kann bei Kaltstart vollständig abgestellt werden, so dass eine schnelle Motorerwärmung ohne durch die Kühlmittelpumpe verursachte Leistungsverluste, (selbst keine Reibungsverluste) gewährleistet ist.
Bezugszeichenzusammenstellung
1 Nebenaggregat
2 Nebenaggregatgehäuse
3 Außenlaufring
4 Welle
5 Arbeitselement
6 Wälzkörper
7 Laufnut
8 Käfig
9 Wellendichtung
10 Exzenterzapfen
1 1 Arbeitsbohrung
12 Steuerspiegelfläche
13 Arbeitsraum
14 Radialkolbenmotor
15 Gehäusedeckel
16 Innenbohrung
17 Zylinderbock
18 Zylinderbohrungsboden
19 Zylinderbohrung
20 Steuerbohrung
21 Zylinderkolben Zylinderkolbenboden Zylinderkolbenmantel Kugelkalotte
Arbeitskugel
Druckzuleitung
Druckableitung
Dichtung
Drehdurchführung
Lagefixierelement
Zuströmkammer
Ablaufkammer
Druckversorgungskammer Druckentsorgungskammer Einlassbohrung
Wellenmittenbohrung Zuströmbohrung
Exzenterbohrung
Abiaufbohrung
Stützbolzenbohrung Stützbolzen
Bolzenführung
Spiegelkolbenraum Elastomerdichtung Spiegelkolben
Spiegeldichtelement Druckkammer
Ölrille
Ringnut
Außenmantel

Claims

Patentansprüche
1. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1) mit einem in einem Nebenaggregatgehäuse (2) drehfest angeordneten Außenlaufring (3) und einer zentrisch in diesem angeordneten Welle (4), mit einem auf einem freien Ende der Welle (4) angeordneten Arbeitselement (5), mit zwischen dem Außenlaufring (3) und der Welle (4) angeordneten Wälzkörper (6) die beabstandet in Käfigen (8) unter Fettschmierung geführt werden, wobei ein- oder beidseitig der Wälzkörper (6) ein oder mehrere Wellendichtungen (9) angeordnet sein können, dadurch gekennzeichnet,
- dass an dem dem Arbeitselement (5) gegenüberliegenden Wellenende der Welle (4) drehfest ein Exzenterzapfen (10) mit Arbeitsbohrungen (11 ) und Steuerspiegelflächen (12) angeordnet ist, und auf diesem Exzenterzapfen (10) in einem Arbeitsraum (13) zwischen dem verlängerten Außenlaufring (3) und dem Exzenterzapfen (10), drehbar auf dem Exzenterzapfen (10), ein gegenüber dem Nebenaggregatgehäuse (2) drehfest lagepositionierter Radialkolbenmotor (14) derart angeordnet ist, dass dem Arbeitsraum (13) am freien Ende des Exzenterzapfens (10) benachbart, ein die Drehzahlüberwachungskomponenten und/oder die Druckver- und Druckentsorgung des Radialkolbenmotors (14) aufnehmender Gehäusedeckel (15) angeordnet ist, und
- dass auf dem Exzenterzapfen (10) ein axial mit einer zylindrischen Innenbohrung (16) versehener Zylinderblock (17) des Radialkolbenmotors (14) drehbar gelagert ist,
wobei radial im Zylinderblock (17), mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte, mit einem Zylinderbohrungsboden (18) versehene Sacklochbohrungen, die Zylinderbohrungen (19), angeordnet sind, wobei mittig in jedem Zylinderbohrungsboden (18) der Zylinderbohrungen (19) eine in Umfangsrichtung als Langlochbohrungen verlaufende Steuerbohrungen (20) angeordnet ist, die die Innenbohrung (16) mit der jeweiligen Zylinderbohrung (19) verbindet, und
dass in jeder Zylinderbohrung (19) ein Zylinderkolben (21) mit einem dem Zylinderbohrungsboden (18) benachbarten Zylinderkolbenboden (22), einem Zylinderkolbenmantel (23) und einer dem Zylinderkolbenboden (22) gegenüberliegenden, als Kugelkalotte (24) ausgebildeten, zum Außenlaufring (3) hin gerichteten Oberfläche, in der drehbar jeweils eine in der Zylinderbohrung (19) geführte Arbeitskugel (25) angeordnet ist, wobei die Druckver- und Druckentsorgung des Radialkolbenmotors (14) über die im Gehäusedeckel (15) angeordnete Druckzuleitung/en (26), wie die ebenfalls im Gehäusedeckel (15) angeordnete Druckableitung/en (27) erfolgt, die Druckzuleitung/en (26) mündet/münden in eine im Gehäusedeckel (15) angeordnete, aus zwei in der verlängerten Mittenachse der Welle (4) ineinander angeordneten Kammerbohrungen bestehende Doppelkammer,
wobei diese Doppelkammer von einer in der inneren Kammerbohrung mittels einer Dichtung (28) angeordneten Drehdurchführung (29), welche im Gehäusedeckel (15) mittels eines Lagefixierelementes (30) lagefixiert ist, flüssigkeitsdicht in eine Zuströmkammer (31) und eine Ablaufkammer (32) derart geteilt ist, dass die Druckzuleitung/en (26) in die Zuströmkammer (31 ) und die Druckableitung/en (27) in die Ablaufkammer (32) münden, wobei die am Exzenterzapfen (10) angeordneten Steuerspiegelflächen (12) am Exzenterzapfen (10) gegenüberliegend zwei Steuerkammern, eine Druckversorgungskammer (33) und eine Druckentsorgungskammer (34) ausbilden,
wobei die Zuströmkammer (31 ) mittels einer Einlassbohrung (35), welche mittig in der Drehdurchführung (29) angeordnet ist, flüssigkeitsdicht mit einer stirnseitig in der Mittenachse der Welle (4) im Exzenterzapfen (10) angeordneten Arbeitsbohrung (1 1), der Wellenmittenbohrung (36), verbunden ist, und diese Wellenmittenbohrung (36) über eine weitere Arbeitsbohrung (1 1), die Zuströmbohrung (37), in die Druckversorgungskammer (33) mündet, und
- dass die Ablaufkammer (32) über eine außermittig zur Mittenachse der Welle (4) stirnseitig im Exzenterzapfen (10) angeordnete, in Achsrichtung des Exzenterzapfen (10) verlaufende, weitere Arbeitsbohrung (11 ), die Exzenterbohrung (38), welche stirnseitig der Ablaufkammer (32) mit dem Exzenterzapfen (10) umläuft und über eine weitere Arbeitsbohrung (11) die Abiaufbohrung (39) mit der Druckentsorgungskammer (34) verbunden ist.
2. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) zwischen dem Außenlaufring (3) und der Welle (4) in im Außenlaufring (3) und/oder in der Welle (4) angeordneten Laufnuten (7) umlaufen.
3. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem am Nebenaggregatgehäuse (2) drehfest angeordneten Gehäusedeckel (15) eine Stützbolzenbohrung (40), mit einem in dieser Stützbolzenbohrung (40) angeordneten Stützbolzen (41 ), angeordnet ist, wobei der Zylinderblock (17) im Endmontagezustand mittels einer im Gehäuse des Zylinderblocks (17) angeordneten Bolzenführung (42) verschiebbar am Stützbolzen (41) gelagert ist.
4. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Arbeitskugeln (25) des Radialkolbenmotors (14) in einer im Außenlaufring (3) angeordneten Ringnut (49) pendeln.
5. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Zylinderblockes (17) so bemessen ist, das die Arbeitskugeln (25) des Radialkolbenmotors (14) während ihrer Bewegung im Außenlaufring (3) mit ihrem maximalen Arbeitskugeldurchmesser den Außenmantel (50) des Zylinderblockes (17) nicht erreichen, so dass jede Arbeitskugel (25) während des gesamten Bewegungsablaufes in der jeweiligen Zylinderbohrung (19) geführt wird.
6. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckversorgungskammer (33) an der Steuerspiegelfläche (12) im Bereich der Zuströmbohrung (37) am Exzenterzapfen (10) ein Spiegelkolbenraum (43) angeordnet ist, in dem ein mittels einer Elastomerdichtung (44) flüssigkeitsdicht gegenüber der Wandung des Spiegelkolbenraumes (43) abgedichteter Spiegelkolben (45) angeordnet ist, an dem starr ein mit einer Zuströmbohrung (37) versehenes Spiegeldichtelement (46) angeordnet ist.
7. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkolben (21 ) aus Kunststoff bestehen und am Zylinderkolbenboden (22) dieser Zylinderkolben (21) ringzylindrische Druckkammern (47), und am Umfang des Zylinderkolbenmantels (23) dieser Zylinderkolben (21 ) umlaufend ein oder mehrere Ölrillen (48) angeordnet sind.
8. Hydromotor zum Antrieb eines Nebenaggregates (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Nebenaggregat (1) um eine Kühlmittelpumpe handelt, wobei das auf dem einen freien Ende der Welle (4) angeordneten Arbeitselement (5) ein Schaufelrad ist.
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