DE1453498A1 - Hydraulischer Motor - Google Patents

Description

D1PL.-ING. A. GRÖNECKER DR.-ΙΝΘ. H. KINKELDEY OR.-INQ. W. STOOKMAIR₁Ae. E.ccauf.inst.ofteohnj PATENTANWÄLTE

SOOO MDNOHEN 22 Maxlralliansfrae· 43 Tel.fon 29 7100/29 6744 Telegramm· Monapat MindM« Telex 03-28380

3. 10. 1968
P 531 - 1?/kr

Ent reprise Bourdin & Ghausse S. A. Mantes-St.Joseph (Loire Atiantique Frankreich

Hydraulischer Motor

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Motor mit radial angeordneten Zylindern, in welchen Kolben verschiebbar geführt sind. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Bauart solcher hydraulischer Motoren, bei der die eine Kolbenseite wechselweise mit einer Druckmediumquelle und dem Auslaß durch einen zu der Motorabtriebswelle koaxialen und von dieser angetriebenen Verteiler in Verbindung gesetzt wird,

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Neue Unkwtogen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. I Safz 3 dei Xnderurigsges. v. 4.9.1967).

Hydraulische Motoren der erwähnten Art können z. B. für den Antrieb von langsamen Fahrzeugen oder Straßenbaumaschinen Verwendung finden, die beim Anfahren und während des Betriebes bzw. während der Fahrt hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen erfordern. Eine andere Anwendungsmöglichkeit liegt in Geräten oder Werkzeugmaschinen, bei denen erhebliche Drehmomente insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten auftreten.

Bekannte hydraulische Motoren der eingangs erwähnten Art erfordern einen großen Kons trukti ons- und Raumaufwand. Ihr komplizierter Aufbau setzt überdies die Betriebssicherheit stark herab.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen robusten hydraulischen Motor so kleiner Abmessungen zu schaffen, daß er z. B. innerhalb einer luftbereiften Radfelge montiert werden kann· Der Motor soll auch bei niedriger Drehzahl und niedrigem Betriebdruck ein hohes Drehmoment liefern und wahlweise in beiden Richtungen mit einer stufenlos regelbaren Geschwindigkeit zwischen einem Hull- und einem Höchstwert laufen; zu seiner Speisung soll eine kleine Flüssigkeitsstrommenge genügen.

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Diese Aufgabe wird bei einem hydraulischen Motor der eingangs erwähnten Art erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß die Kolben in den Zylindern freigleitend angeordnet sind und in ihrer Bewegung zweistufige Planetenräder angreifen, deren eine Stufe mit den Kolben zusammenarbeitet, während die andere zahnradförmige Stufe mit einem Zahnkranz kämmt, wobei die Zylinder oder die Planetenräder in einem Rotor angeordnet sind, der in dem Motorgehäuse drehbar gelagert und mit der Antriebswelle verbunden ist.

Ein er findungs gemäß er Motor kann z. B. in Kombination mit einer regelbaren, umsteuerbaren Pumpe einen Antrieb mit gewünschter Geschwindigkeit und in gewünschter Richtung bewirken, ohne daß besondere Vorrichtungen wie Untersetzungsgetriebe, Geschwindigkeitsregler, Wechselgetriebe, Differentialgetriebe und so weiter zwischengeschaltet werden müssen. Bei dem erfindungsgemäßen Motor sind Zylinder und Kolben radial und nicht tangential angeordnet. Die frei gleitenden Kolben greifen nut einem Ende an Teilen von Planetenrädern an, die hier vorzugsweise als haspeiförmige Trommeln ausgebildet sind. Dank dieser Anordnung erhält man einen Kranz oder eine Krone von frei gleitenden Kolben und einen entsprechenden Kranz bzw. eine

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Krone von Planetenrädern, die eine besonders gedrungene Baueinheit bilden. Die Zylinder mit ihren Kolben können besonders eng benachbart angeordnet sein. Weil Übertragungsorgane zwischen den Kolben und den Planetenrädem entfallen, ist die Anzahl der verwendeten Teile, insbesondere der beweglichen !Teile, stark herabgesetzt. Trotz der großen Anzahl von Kolben besitzt der erfindungsgemäße Motor daher sehr kleine Abmessungen. Dabei ist es möglich, durch Einbeziehung der Planetenräder in den Innenraum des Motors kleine Bautiefe zu erzielen, ohne daß eine Durchmesservergrößerung erforderlich wäre. Zugleich ist die erfindungsgemäße Steuerung außerordentlich einfach aufgebaut. Der Druckmittelkreislauf geht sowohl für den Einlaß wie für den Auslaß in den Körper des Motors, ohne mit mechanischen Teilen in Berührung zu kommen. Eine einfache Umlenkung des Druckmittels gestattet, die Drehrichtung des Motors umzuschalten. Dazu kann ein mit der Abtriebswelle gleichachsiges Drehsteuerventil vorgesehen sein, das infolge der Rotoibewegung gegenüber den radialen Zylindern eine relative Drehbewegung ausführt und das getrennte Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Druckmittel aufweist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Zylinder in einem feststehenden Gehäuse angeordnet und nach außen abgeschlossen sind, daß die Kolben in diesen

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Zylindern Ina Innere des Motors hineinragen und die zweistufigen Planetenräder angreifen, die in dem zentralen Rotor gelagert sind, der auf der Motorabtriebswelle verkeilt ist, und daß die als Zahnrad ausgebildete Stufe eines jeden Planetenrades mit einem feststehenden Zahnkranz kämt· Babel können in das feststehendeGehäuse eingearbeitete Kanäle zur Verbindung zwischen Offnungen des Drehsteuerventils und den abgeschlossenen Enden der radialen Zylinder dienen·

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Zylinder in dem Eotor angeordnet, während die Planetenräder in einem feststehenden Gehäuse gelagert sind, wobei die aweite, als Zahnrad ausgebildete Stufe eines jeden Planetenrades mit einem Zahnkranz kämmt, der mit diesem Rotor verbunden ist, der eine Axialbohrung aufweist, in welcher der feststehende Verteiler angeordnet ist· Letzterer kann als Steuerventil mit Offnungen ausgebildet sein, die getrennt mit einem Druckmittel-Einlaß bzw· -Auslaß verbunden sind, wobei weitere öffnungen mit den radialen Zylindern in Verbindung stehen können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß jedes Planetenrad auf einem Teil seiner

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Länge Wangen trägt, in welchen Elemente gelagert sind, die mit den in den Zylindern befindlichen Kolben zusammenarbeiten, wobei ein weiterer Teil der Länge der Planetenräder die Kitzel trägt, die mit dem Innenzahnkranz zusammenarbeiten. Dabei können diese Elemente Stege bilden, die mit Rollen, Walzen oder dgl. versehen sind, die zwischen zwei Wangen angeordnet sind und Zähne kreisförmigen Querschnittes bilden, mit welchem die Kolben zusammenarbeiten.

Wenn das Steuerventil das ihm z. B. durch eine Pumpe zugeführte Druckmittel über den einen Kanal des Gehäuses bzw. über die eine Öffnung des Rotors in die am angeschlossenen Ende eines Zylinders befindliche Kammer fördert, schiebt der Kolben dieses Zylinders das dem Kolben gegenüberstehende Element eines Planetenrades zurück und versetzt dieses in Drehung, so daß sein Ritzel sich auf dem Innenzahnkranz abwälzt und dadurch die Drehbewegung des Rotors und somit der Abtriebswelle bewirkt. Gleichzeitig leitet die Drehbewegung in dem Steuerventil eine .Änderung der Speisung und Entleerung der Zylinder ein . Während dieser Drehbewe-gung weicht nämlich das von dem Kolben angegriffene Planetenrad-Element zurück und ein anderes Element desselben Planetenrades wird von dem in Drehrichtung des Rotors gesehen benachbarten Kolben angegriffen.

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Sobald die Zylinder mit dem Auslaß in Verbindung stehen, werden die Kolben in den Zylindern zweckmäßig von anderen Elementen der Planetenräder während deren Drehung zurückgedrängt .

Die Kontinuität der so erzielten Bewegung kann verbessert und das erreichte Drehmoment erhöht werden, indem in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehrere Planetenräder vorgesehen sind, deren Winkelstellungen zueinander etwas versetzt sind.

Wie bereits erwähnt, kann durch Umschaltung des Ein- und Auslaßes in dem Steuerventil die Drehrichtung der Planetenräder und folglich des Rotors und seiner Abtriebswelle umgekehrt werden. Außerdem aber kann die Motorgeschwindigkeit bequem geändert werden, indem der Motor nach der Erfindung von einer Pumpe mit veränderlicher Förderung gespeist wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann am Fuß der Kolben ein Ventilkopf vorgesehen sein, der den. Kolben am Ende seines Einlaß-Hubweges anhält und den Speisekanal zu seinem Zylinder abschließt. Der Ventilkopf verhindert das Eindringen von weiterem Druckmittel, auch

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wenn die Einlaßöffnung des Steuerventils noch nicht geschlossen ist» Andererseits wird am Anfang des Auslaßes der von dem Ventilkopf angehaltene Kolben in Richtung des Zylinderbodens erst in dem Augenblick zurückgedrängt, wenn das Planetenrad-Element ihn angreift· Diese Verzögerung gestattet die Freigabe der Öffnung des Steuerventils, so daß in dem Augenblick, in welchem das Planetenrad-Element den Kolben angreift, diese öffnung ausreichend freigegeben ist, um den Durchfluß des Druckmittels zu gestatten· Indem er den Kolben am Ende des Hubweges stillsetzt und somit den Kanal des Zylinders abschließt, gestattet der Ventilkopf ohne Leckgefahr eine vorzeitige öffnung des Auslaßes, wodurch ein einen Widerstand leistendes Drehmoment infolge der Ühzusammendrückbarkeit des Druckmittels*vermieden wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung« Darin zeigen:

Fig* 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Motors im Diametralschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,

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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in

Fig. 3 einen Diametralschnitt des Hotors eines

Steuerventiles in größerem Maßstab, Fig. 4- einen Schnitt längs der Linie IV-IY in

Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig.

3 j und
Fig. 6 einen Schnitt durch einen radialen Zylinder

mit einem Kolben, der einen Ventilkopf

trägt.

Der dargestellte hydraulische Motor besitzt ein feststehendes Gehäuse 1, das durch einen blinden Deckel 2 und einen Deckel 3 abgeschlossen ist. Durch letzteren kann die Abtriebswelle M- des Motors hindurchgehen. Der seitliche Mantel 5 des Gehäuses 1 ist mit radialen Zylindern 6 versehen, die durch Deckel 7 nach außen abgeschlossen und in denen Kolben 8 verschiebbar geführt sind, die mit Dichtungsringen 9 versehen sein können. Die Kolben 8 können nach Jm^Ti frei vorspringen, so daß die Zylinder 6 in der Mitte des Gehäuses 1 eine Kammer 10 abgrenzen, in welcher ein Eotor 11 drehbar angeordnet ist, der eine Vielzahl, von zweistufigen Planetenrädern 12 besitzt (im dargestellten Beispiel sechs).

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Der Rotor 11 ist im Gehäuse 1 mittels Wälzlagern 13 und 14 gelagert. Jedes Planetenrad 12 hat eine Achse 15j welche mittels Wälzlagern in Stirnscheiben 18 und 19 des Rotors 11 gelagert ist, die durch eine Welle 20 verbunden sind. Jede Achse 15 trägt eine darauf verkeilte Hülse und ein Ritzel 21. Die Hülsen weisen Wangen 22 auf, zwischen denen als Rollen oder Walzen ausgebildete Stege 23 montiert sind. Diese bilden zwischen den Wangen 22 Zähne von kreisförmigem Querschnitt, die mit den radialen Kolben 8 zusammenarbeiten. Die Ritzel 21, welche die zweite Stufe der Planetenräder 12 bilden, kämmen jeweils mit einem am Gehäuse 1 befestigten Innenzahnkranz 24.

Die Abtriebswelle 4- des Motors ist mit dem Rotor drehfest verbunden, der auch eine Welle 25 trägt zum Antrieb eines Drehsteuerventils, das zu der aus den radialen Zylindern 6 und dem Rotor 11 bestehenden Baueinheit gleichachsig angeordnet ist.

Das in fig. 3 "bis 5 im. einzelnen dargestellte Drehsteuerventil weist Einlaß- und Auslaßleitungen 26 bzw. 27 für das Druckmittel auf, deren Funktionen, wie nachstehend erklärt, umgekehrt werden können, um die Drehrichtung des

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Motors umzuschalten. Die Leitungen 26, 27 sind mit Vertiefungen 28 bzw. 29 der Antriebswelle 25 des Steuerventiles über Eingräume 30 und 31 sowie Kanäle 32 und 33 in ständiger Verbindung. Das Gehäuse 1 ist mit Kanälen 34· versehen, die bei 35 in die radialen Zylinder 6 münden· Bei Drehung der Welle 25 laufen ihre Vertiefungen 28, 29 an den im Gehäuse 1 vorgesehenen Kanälen 34 zu bestimmten Zeitpunkten vorbei· Dadurch gelangen diese Vertiefungen 28, 29 über die Kanäle 34mit den radialen Zylindern 6 in Verbindung.

Der Deckel 3 ist mit einem Dichtungsring 36 versehen, um jedes Sichern vom Gehäuse 1 nach außen zu verhindern. In dem Gehäuse 1 sind Dichtungsringe 37 vorgesehen, um jede Lecksteile und Jeden hydraulischen Kurzschluß in dem Steuerventil auszuschalten. Die Leckflüssigkeit innerhalb des Motors wird über einen Kanal 40 zum Eeservebehalter zurückgeführt.

Der vorstehend beschriebene hydraulische Motor arbeitet wie folgt.

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Wird dem Steuerventil s. B. durch eine Pumpe über die Leitung 26 Druckmittel zugeführt, so gelangt dieses über den Eingraum 50 und die Kanäle 32 an die Vertiefungen 28 der Welle 25· Die Vertiefungen 28 werden zu geeigneten Zeitpunkten über die Kanäle 34 und die öffnungen 35 mit den radialen Zylindern 6 verbunden. Das durch die Kanäle 34 und die öffnungen 35 in den Zylindern 6a (KLg₀ 2) strömende Druckmittel drängt den Kolben 8a nach der Motormitte, so daß dieser Kolben 8a die Rolle 23a angreift. Dadurch wird das Planetenrad 12a in Pfeilrichtung f gedreht, so daß das Ritzel 21a dieses Planetenradea sich auf dem Innenzahnkranz 24 abwälzt und die Winkelverstellung des Rotors 11 und somit die Ratation der Abtriebswelle 4 bewirkt. Gleichzeitig wird diese Drehbewegung auf das Steuerventil übertragen, um die Speisung und die Entleerung der Zylinder zu verändern.

Während dieser Drehbewegung wird nämlich der mit der Rolle 23b im Eingriff befindliche Kolben 8b durch die Rolle 23b in Richtung zu dem äußeren Boden des Zylinders 6b zurückgeschoben. In diesem Augenblick gestattet die · eine Vertiefung 29 der Welle 25, die sich gegenüber dem Kanal 34 befindet, daß das Druckmittel über die öffnung 35, den Kanal 34, die Vertiefung 29, die Kanäle 33, den Ringraum 31 und schließlich über die Auslaßleitung 27

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aus dem Zylinder 6b ausstörmt. Vorher hatte der Kolben 8b unter dem Druck des in den Zylinder 6b einströmenden Druckmittels die Bolle 23a des Planetenrades 12a zurückgedrängt und dieses dadurch in Pfeilrichtung f, wie vorstehend beschrieben, in Drehung versetzt.

Die Kontinuität der so erzielten Bewegung kann verbessert und das erreichte Drehmoment erhöht werden, indem in dem Hotor 11 mehrere Planetenräder 12 angeordnet sind, deren Vinkelstellungen vorzugsweise etwas versetzt sind.

Um die Drehrichtung des Motors umzuschalten, genügt es, die Leitung 27 an den Einlaß und die Leitung 26 an den Auslaß anzuschließen. Außerdem kann man, indem dem Motor eine Pumpe mit veränderlicher .fördermenge zugeordnet wird, eine Antriebsgeschwindigkeit erzielen, die zwischen einem NuIl- und einem Maximalwert stufenlos variieren kann, insbesondere zwischen einem Maxi amiwert in einer Drehrichtung und einem Maximalwert in der anderen Drehrichtung.

Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, sind die zwischen den Vertiefungen 28, 29 vorgesehenen Flächen ρ breit genug, damit zwischen Hoch- und Niederdruck hydraulische Kurzschlüsse vermieden werden.

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Fig. 6 läßt erkennen, daß an dem in einen Zylinder 6 hineinragenden Ende jedes Kolbens 8 ein Ventilkopf 38 angeordnet sein kann, der jeden.Kolben 8 am Ende seines Einlaß-Hubweges anhält und die Öffnung 35 cLes Speisekanals 34· zum Zylinder 6 abschließt. Somit wird durch den Ventilkopf 38 am Ende des Einlasses jedes Eindringen von Druckmittel in den Zylinder 6 unterbunden, und zwar auch, wenn die Einlaßöffnung des Steuerventils noch nicht geschlossen ist.» \ ζ ;

Ferner wird am Anfang des Auslasses der durch seinen Ventilkopf 38 angehaltene Kolben 8 in Richtung zum Zylinderboden erst in dem Augenblick zurückgedrängt, in dem die eine Holle 23 ihn angreift« Dies bewirkt, daß die öffnung des Steuerventils verzögert freigegeben wird. In dem Augenblick, in dem diese Rolle 23 den Kolben angreift, ist diese Öffnung aber ausreichend aufgedeckt, um den freien Ausfluß des Druckmittels zu ermöglichen. Indem er den Kolben 8 am Ende seines Hubweges blockiert und somit den Kanal 34 des Zylinders 6 abschließt, gestattet der Ventilkopf ohne Leckgefahr eine Frühöffnung des Auslasses.

Durch Anordnung der radialen Zylinder 6 in dem feststehenden Gehäuse 1 wird die Möglichkeit geschaffen, das Steuerventil außerhalb des eigentlichen Motors und koaxial

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zu diesem anzuordnen. Trotz kompaiter Ausführung kann der Motor dann einen verhältnismäßig großen Durchmesser nahen, so daß er zwischen seinen Ein- und Auslaßöffnungen ausreichend breite Flächen besitzt, um jede Leckgefahr infolge hydraulischer Kurzschlüsse zwischen zwei benachbarten öffnungen auszuschalten, wenn diese an dem Kanal vorbeiwandern, der sie mit ein und demselben Zylinder verbindet. Außerdem gewährleistet diese Konstruktion ein gutes Gleichgewicht des Steuerventils.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnuiqgen hervorgehenden Vorteile und Merkmale der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten und ■Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

- Patentansprüche -

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Claims (2)

1. -/;·.. '·Τ7- A. GränecKet ^ j:·..*.. .

   ■:■·■',<.n 22. 'Y"nyimlliar>str. 43 ,

   P 14 53 4-98.6 ■- 4. Okt. 1968

   Entreprise Bourdia & Ghausse S.A. . " ft

   P A 0? S Ή T AKS P E Ü C H E

   ΐ·) Hsrdrauiiacker Jfotor mit radial ringoordnoton Zyllnderii» "v' in wölohen Kolbon versöhiöbbas? geführt sind, wobei di© .^;,_; V'^K eine KolbensoitQ wochaolweioo mit einer 23ruo₍kmedi\amguelle_:·* und dem AusIgS durch olnon su dor Motorabtriebswelle ko-. ■■,'^;' axialen und iron diosor engotri^benen ^"©rtoiler in Verbin-- ..--dung geeetst wird, d a du r ö h g © k 0 η η a ö i c k> ; net, daß die Kolbon (Q) in don Zylindern (6) Xr©i«i r gloitond angöordnot eind und in ihror Bewegung sweisfcufige Plaaotanräder (12)^ angreifen,, deren elno Stufu mit den KoI- " bon (8) zuaaaaaenarbeitotf während die ondors aohnradf örmigf© "^: Stuf β mit einem Zahnkranz (24) k&nmt, wobei die Zylinder. V'.' (6) oder die PienetenrSder (12) in einem Sotor (11) enge- >i ordnet eind_e der in dem Motoreehäuöo (1) drehbar gelagert '-^: und oit der ibtriebewelle (4) verbunden ist. \ · ' ; — ■>'?.

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   (11) geXagert eind, des? auf dor I1otorabtri<it>awollö (4) v*s?kellt iat» und daß die ale Zeharad

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   . 3· ^draulißcher Hotor nach Anopruca 1» d α d u r ο h S · Ic · a η s β i ο h η © t , daß did Zylinder (6) in

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   S. I^ydraulisohor Motor aach mindestens einem der 1 bis 7« dadurch gt'knnMicUei,. daB em SOE der XbXbea (8) ein V@n£ilkopf (58) vorgesehen 1st« der den Kolben (β) am Eade seines Einlaß~Hubwi>ges anhält und den Speieekanal (5^0 am seinem Zylinder (6) abschließt.

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