DE2137814A1

DE2137814A1 - Hydraulischer Motor

Info

Publication number: DE2137814A1
Application number: DE19712137814
Authority: DE
Inventors: Theodore S George Hai E Rocky River Ohio Zajac (V StA )
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1970-08-07
Filing date: 1971-07-28
Publication date: 1972-02-10
Also published as: AU3149071A; CA942126A; GB1319019A; US3675539A; FR2131187A5

Description

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Parker-Hannifin Corporation Cleveland (Ohio, USA)

Hydraulischer Motor

In de . bekann-ten hydraulischen Kolbenmotoren in i'orm von Axialmotoren sind der Zylinderblock und die Abtriebswelle koaxial angeordnet und veranlaßt die hydraulische Druckbeaufschlagung der Kolben deren Rückwirkung gegen eine schrägliegende Taumelscheibe, so daß sich der Zylinderblock und die Motorwelle drehen, in diesem Pail stellt das eine Ende des Zylinderblocks ein Verschlußstück dar, das mit einer geschlitzten Schieberscheibe nach Art eines Drehschiebers derart zusammenwirkt, daß die einzelnen Zylinderbohrungen abwechselnd mit der Einlaß- und der Abströmöffnung des Motorgehäuses in Verbindung gebracht werden.

Es sind auch Kolbenmotoren mit geknickter Achse bekannt. In diesen Motoren sind der Zylinderblock und die Abtriebswelle unter einem Winkel zueinander angeordnet, so daß die .antriebskraft zu einer Rückwirkung gegen den Flansch der Abtriebswelle führt. Auch in diesem Motor bildet die stirnfläche des Zylinderblocks eine üchieberflache, die mit einer in dem Gehäuse angeordneten ochieberscheibe derart zusammenwirkt, daß die Zylinderbohrungen abwechselnd mit der Einlaß- und der Abströmöffnung des Motorgehäuses in Verbindung stehen.

Die Erfindung schafft einen hydraulischen Motor mit einem Gehäuse, das eine Einlaß- und eine Abströmöffnung besitzt, ferner mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Abtriebswelle und zwei Kegelrädern, deren Zähnezahlen mindestens die Differenz 1 haben, wobei die Kegelräder drehfest mit dem Gehäuse bzw. der Abtriebswelle verbunden sind, das eine der Kegelräder eine

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Taumelbewegung um seine Achse ausführt, die im winkel angeordnet ist zu der dem anderen Kegelrad und der Antriebswelle gemeinsamen Achse, so daß die Zähne der Kegelräder fortschreitend miteinander kämmen und das Gehäuse und die Abtriebswelle relativ zueinander gedreht werden, ein in dem üehäuse angeordneter Zylinderblock Zylinderbohrungen besitzt, die auf einem mit der Abtriebswelle konzentrischen Kreis angeordnet sind, in den Zylinderbohrungen je ein Kolben hin- und herbewegbar angeordnet ist, der an dem einen Kegelrad angreifen kann, und eine Absperreinrichtung vorgesehen ist, welche die Zylinderbohrungen abwechselnd mit der Einlaß- und der Abströmöffnung verbindet, so daß bei einer Druckmitteldruckbeaufschlagung über die Einlaßöffnung die üolben in der einen Sichtung gegen das eine Kegelrad bewegt werden und diesem eine Taumelbewegung erteilen, und die Kolben durch die Taumelbewegung dieses einen Kegelrades in der entgegengesetzten .Richtung bewegt werden und dabei Druckmittel aus der Abströmöffnung herausdrücken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

iig. 1 in einer Draufsicht einen hydraulischen notor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht von der linie 2-2 in Fig. 1 gesehen,

Fig. 3 einen .Längsschnitt längs der Linie 3-3 in

i'ig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3 und

J?ig. 5 in einer Seitenansicht einen Verteiler zum Verbinden der Einlaß- und der Abströmkanäle, die den als Schieber dienenden Kolben zugeordnet sind, mit im Winkelabstand von diesen Kolben angeordneten Zylinderbohrungen.

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Pig. 6 zeigt in einer .Abwicklung schematisch die Funktion der JLoIben als Dreiwegschieber.

Ji'ig. 7 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Der in den Figuren 1 bis 6 gezeigte hydraulische Motor besitzt ein Gehäuse 2, an dem mit nicht gezeigten Schrauben Endkappen 3 und 4- befestigt sind. Diese sind mit Wälzlagern 5 -für die Abtriebswelle 6 des Motors versehen. Die Welle 6 durchsetzt, die Endkappen 3 und 4·. In der Endkappe 4 ist mit Sehrauben 7 ein ortsfestes Kegelrad 8 befestigt, das in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel· 30 Zähne hat. Mit der Antriebswelle 6 ist durch eine Keilverzahnung ein Kegelrad 9 so verbunden, daß es eine Taumelbewegung durchführen kann. Das Kegelrad 9 "besitzt beispielsweise 31 Zähne, so daß bei seiner Taumelbewegung um die Mittellinie des Teilkegels der Kegelräder 8 und 9 die Zähne des Kegelrades 9 fortschreitend mit den Zähnen des Kegelrades 8 kämmen und bei jedem Taumelspiel die Abtriebswelle 6 um eine Zahnteilung weitergedreht wird.

Das Gehäuse 2 besitzt eine Ablauföffnung 10 zum Zurückführen von Leckflüssigkeit zu einem nicht gezeigten Behälter. Ferner besitzt das Gehäuse 2 zwei öffnungen 11 und 12, von denen die eine die Einlaßöffnung für unter Druck stehendes Druckmittel und die andere die mit dem nicht gezeigten Behälter verbundene Abströmöffnung sein kann. Man kann den hydraulischen Motor 1 daher umsteuern, so daß die Welle 6 in der einen oder anderen Richtung angetrieben werden kann.

Auf der Welle 6 ist ein Abstandhaltelager 13 angeordnet, das eine konische Lagerfläche besitzt, an der das Taumel-Kegelrad 9 angreift. Auf diese Weise wird bei der l'aumelbewegung des Kegel« rades 9 cLie Tiefe des Eingriffs der Zähne der Kegelräder 8 und 9 begrenzt.

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In dem Gehäuse 2 ist ein Zylinderblock 14 "befestigt, dessen ümfangsnuten 15 und 16 mit je einer der Öffnungen 11 und 12 in Verbindung stehen und der (hier acht; im ivreis angeordnete Axialbohrungen 17 besitzt, in denen je ein Kolben 18 hin- undherbewegbar ist. Jede Bohrung 17 ist von bogenförmigen schlitzen 19 und 20 geschnitten, welche die Bohrung mit je einer der Nuten 15 und 16 verbinden. Im Bereich der Bndkappe 3 enthalten die Bohrungen Verschlußstöpsel 21, so daß die Bohrungen 17 Zylinderbohrungen bilden, in die oder aus denen das Druckmittel durch je eine Öffnung 23, einen wendeiförmigen Kanal 24 und eine Öffnung 25 hinein- bzw. herausströmt, je nachdem, ob die öffnungen 25 über die durchmesserkleineren i'eile 26 der Kolben 18 mit der * Einlaßöffnung 11 oder 12 oder der Abströmöffnung 12 oder 11 in Verbindung stehen. Jeder Kolben 18 bildet somit einen Dreiwegschieber, der die Öffnung 25 mit der Öffnung 11 oder 12 verbindet. Die Kanäle 24 können wendeiförmige Nuten in der itußenfläche einer in Fig. 5 gezeigten Verteilerhülse 27 bilden, die satt passend in dem Zylinderblock 14 sitzt.

Nachstehend werden die Kolben 18 um Uhrzeigersinn in Fig. 4 oder in Fig. 6 von oben nach unten aufeinanderfolgend als erster bis achter Kolben bezeichnet, wobei der in den Figuren 4 und 6 oberste Kolben 18 als der erste Kolben gilt.

Wenn sich das Taumel-Kegelrad 9 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet, ist der erste Kolben 18 (siehe Fig. 6) gerade bereit zur Aufnahme von unter Druck stehendem Druckmittel von der Einlaßöffnung 11 über den siebenten Kolben 18, der gerade seine Rückzugsbewegung aus seiner Mittelstellung nach links beginnt. Der zweite, dritte und vierte Kolben 18 erhalten jetzt unter Druck stehendes Druckmittel von der Einlaßöffnung 11 über den achten, ersten bzw. zweiten Kolben 18. Der fünfte Kolben 18 ist jetzt gerade bereit, Druckmittel zu der Abströmöffnung 12 zu fördern, und zwar über den dritten Kolben 18, der jetzt beginnt, aus seiner Mittelstellung nach rechts auszufahren. Der sechste, siebente und achte Kolben 18 ziehen sich zurück und fördern über den vierten, fünften bzw, sechsten Kolben 18 .Druckmittel zu der Abströmöffnung 12. Während der Taumelbewegung des Kegelrades 9

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bewegt sich jeder Kolben 18 durch diese acht Stellungen auswärts und einwärts, wobei die Strömung des Druckmittels in das und aus dem Ende der ihm zugeordneten Zylinderbohrung 17 durch einen im rfinkelabstand von dem betrachteten Kolben angeordneten, als üchie» ber wirkenden Kolben 18 gesteuert wird.

Infolge der Differenz zwischen den Zähnezahlen des Taumel-Kegelrades 9 und des ortsfesten Kegelrades 8 bewirkt jedes Taumelspiel ein fortschreitendes Weiterdrehen des Taumel-Kegelrades 9 und der Abtriebs-welle 6 um einen Winkel, der gleich dem Produkt des Zafcnteilungswinkels und der Zähnezahldifferenz zwischen den Kegelrädern 9 und 8 ist. Diese Differenz ist in dem vorliegenden Fall gleich 1, so daß bei jedem 'l'aumelspiel des Kegelrades 9 die Welle 6 um den Zahnteilungswinkel weitergedreht wird. Die Kei!verzahnung 28 zwischen der Welle 6 und dem Taumel-Kegelrad 9 ist so ausgebildet, daß die Antriebsverbindung während der Taumelbewegung aufrechterhalten wird.

. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit Jireiwegschiebern muß die Anzahl der Kolben 18 vier oder ein Vielfaches von vier, d.h.₉ acht, sechzehn₅ zweiunddreißig, usw., betragen, so daß jeder Kolben 18 die Strömung des Druckmittels zu einer oder von einer Zylinderbohrung 17 steuern kann_s die in einem Winkelabstand von 9o° von dem steuernden Kolben angeordnet ist. Wenn sich die Kolben 18 in ihrer mittleren Stellung befinden, was in der Zeichnung für den dritten und den siebenten Kolben 18 dargestellt ist, unterbrechen sie die Terbindungen- zwischen- den öffnungen 25 und den öffnungen 11 und 12...Wenn sich der dritte'Kolben 18 unter dem Einfluß seiner über den ersten Kolben 18 erfolgenden Druckbeaufschlagung aus seiner mittleren Stellung in Pig. 6 zunächst nach rechts bewegt und er sich dann naoh links zurück in die mittlere Stellung bewegt, wird die dem dritten Kolben zugeordnete Öffnung 25 mit der Abströmöffnung .12 in Verbindung gebracht, so daß der fünfte Kolben 18 während seines .. _;.= ■ ., ganzen während einer Taumelbewegung des Kegelrades 9 um 180°·..; _; durchgeführten Hubes von rechts nach links abströmseitig.druck- .-, entlastet ist. Wenn dann der dritte Kolben 18 abströmseitig über. den ersten Kolben 18 druckentlaatet ist und sich aus seiner ·

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mittleren Stellung nach links bewegt und er sich dann nach rechts zurück in die mittlere Stellung bewegt, steht die dem dritten Kolben 18 zugeordnete Öffnung 25 mit der Einlaßöffnung 19 in Verbindung, so daß der fünfte Kolben 18 während seines ganzen von links nach rechts gerichteten Hubes während der Taumelbewegung des Kegelrades 9 über die nächsten 180° druckbeaufschlagt wird. In ähnlicher Weise bewirkt die Bewegung jedes anderen Kolbens 18 aus seiner mittleren Stellung in einander entgegengesetzten Kichtungen eine Steuerung der Strömung des Druckmittels zu und von einem Kolben 18, der in einem Winkelabstand von 90° von dem jeweils steuernden Kolben angeordnet ist.

In dem in Fig. 7 dargestellten Motor 7 greifen die Kolben 18 an dem Taumel-KegeIrad 31 an, das mit einer in dem Gehäuse 33 vorgesehenen Keilverzahnung 32 so zusammenwirkt, daß das Kegelrad 31 eine l'aume!bewegung ausführen kann. Das Taumel-Kegelrad kämmt fortschreitend mit einem Kegelrad 34, das auf der Abtriebswelle 35 aufgekeilt ist und beispielsweise einen Zahn weniger haben kann als das Kegelrad 31, so daß sich das Kegelrad 34 und die Welle 35 drehen, wenn das Kegelrad 31 unter der Rückwirkung der daran angreifenden Kolben 18 eine Taumelbewegung ausführt. Durch den Angriff des Kegelrades 31 an einer konischen Fläche eines Abstandhaltelagers 36 wird die Tiefe des Eingriffs der Zähne der Kegelräder 31 und 34 bei der Taumelbewegung des Kegelrades 31 begrenzt. Man kann in der Endkappe 37 eine Ablauföffnung 38 vorsehen, durch die Leckflüssigkeit aus dem Gehäuse 33 in einen liehälter ablaufen kann.

Wenn der Motor 1 oder 30 wahlweise in einander entgegengesetzten Richtungen laufen soll, kann man mit den Öffnungen 11 und 12 einen Yierweg-Umsteuerschieber verbinden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die rfelle 6 oder 35 angetrieben, i-ian kann aber die Welle auch gegen eine Drehung festlegen, so daß die Taumelbewegung des Kegelrades 9 oder 31 zu einer Drehung des Gehäuses führt. Eine rotierende Gehäuseanordnung kann beispielsweise die Uabe eines hydraulisch angetriebenen Rades sein.

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Man erkennt, daß der erfindungsgemäße Motor eine niedrige Drehzahl und ein hohes Drehmoment besitzt. Er hat ein Untersetzungsverhältnis von 31:1» wenn die Kegelräder 9 und 8 31 "bzw. 30 Zähne h_aben (Fig·. 3), oder von 30:1, wenn die Kegelräder 34·
und 31 30 bzw. 31 Zähne haben (Pig. 7).

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Claims

Patentansprüche:

IJ Hydraulischer Motor mit einem Gehäuse, das eine Einlaß- und eine Abströmöffnung besitzt, ferner mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Abtriebswelle und zwei Kegelrädern, deren Zähnezahlen mindestens die .Differenz 1 haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelräder drehfest^mit dem Gehäuse (2) bzw. der Abtriebswelle (6) verbunden sind, das eine (9) der Kegelräder eine Taumelbewegung um seine Achse ausführt, die im Winkel angeordnet ist zu der dem anderen Kegelrad (8) und der Abtriebswelle gemeinsamen Achse, so daß die Zähne der Kegelräder fortschreitend miteinander kämmen und das Gehäuse und die Abtriebs- ■> welle relativ zueinander gedreht werden, ein in dem Gehäuse angeordneter Zylinderblock (14) Zylinderbohrungen (H) besitzt, die auf einem mit der Abtriebswelle konzentrischen Kreis angeordnet sind, in den Zylinderbohrungen je ein kolben (18) hin- und herbewegbar angeordnet ist, der an dem einen Kegelrad angreifen kann, und eine Absperreinrichtung (18) vorgesehen ist, welche die Zylinderbohrungen abwechselnd mit der Einlaß- und der Abströmöffnung (11, 12) verbindet, so daß bei einer Druckmitteldruckbeaufschlagung über die Einlaßöffnung (11) die Kolben in der einen Richtung gegen das eine Kegelrad bewegt werden und diesem eine Taumelbewegung erteilen, und die Kolben durch die Taumelbewegung dieses einen Kegelrades in der entgegengesetzten Rieh- tung bewegt werden und dabei Druckmittel aus der Abströmöffnung (Γ2; herausdrücken.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kegelrad (9; derart auf der tfelle (6) aufgekeilt ist, daß es eine Taumelbewegung durchführen kann.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kegelrad (9) derart mit dem Gehäuse (2) verkeilt ist, daß das Kegelrad (9) eine Taumelbewegung durchführen kann.

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4» Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet} daß zur .Begrenzung der 'üiefe des Eingriffs der Zähne der Kegelräder tei der 'üaume!"bewegung des einen Kegelrades (9) eine ringförmige Stirnfläche des einen Kegelrades (,9J an einer konischen iagerflache eines auf der Welle 1,6; angeordneten .abstandhaltelagers (13 J aJigreift»

5ο Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,,, dadurch gekennzeichnete, daß die Absperreinrichtmig die Kolben U-S) aufweist ρ die je einen ureiwegschieber bilden,, der die .iinlaßöffnung s. 11) und die Abs tr öm öffnung \,12; abwechselnd über in dem zylinderblock (.14-) vorgesehene Kanäle \.19_S 20, 25) mit einer im Winkelabstand von dem Dreiwegschieber angeordneten Zylinderbohrung {11) verbindete

6ο Motor nach Anspruch 5_S daduroh gekennzeichnet, daß in dem Zylinderblock I₁14) Einlaßkanäle 1,19;* Abströmkanäle (2u) und Zylinderkanäle C24, 25) ausgebildet sind_s die dazu dienen_s jede Zylinderbohrung {11) mit der Einlaß- und der Abströmöffnung (.11, 12) und mit einer im winkelabstand angeordneten Zylinderbohrung, und zwar einer dem Ende des darin beiindlichen Kolbens benachbarten Btelle, zu verbinden₉ und daß jeder Kolben zwischen seinen Enden einen durchmesserkleineren Teil (26) hat, über den bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens der Einlaß- und der Abströmkanal (19, 20) abwechselnd mit dem Zylinderkanal (24, 25) verbunden werden, so daß der Kolben in der im Winkelabstand angeordneten Zylinderbohrung betätigt wird.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (14) im Axialabstand voneinander angeordnete Umfanssnuten (15, 16) besitzt, über welche der Einlaßkanal (19) mit der Einlaßöffnung (11) und der Abströmkanal (20) mit der Abströmöffnung (12) in Verbindung steht.

8. l'iotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderblock (14) eine Verteilerhülse C27) angeordnet ist, die in ihrer ümfangsfläche mit wendeiförmigen Nuten (24) versehen ist, die mit dem Zylinderblock (14) wendelförmige

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Kanäle bilden, welche die anderen in den Zylinder ausgebildeten kanäle (19* 20, 25) mit den zugeordneten, in Winke lab ständen voneinander angeordneten Zyli-'derbohrungen verbinden.

9. Hydraulischer Motor mit einem Gehäuse, das eine Einlaßund eine Abströmöffnung aufweist, einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten A"btriebsv;elle und eine® in dein Gehäuse fest angeordneten Zylinderblock₉ dadurch gekennzeichnet; daß in dem Zylinderblock (14) ZyliiiderbohrtLngen (17) ausgebildet sind.« dia in einem mit der V/elle \6) konzentrischen ^reis angeordnet sind, daß in dem zylinderblock Einlaßkanäle 119; * ^bströrnkanäle (20) und Zylinderkanäle (25) ausgebildet sind» die einen mittleren Seil jsdsr Zylinderbohrring mit der .Einlaßöffnung (11J, der- Abströmöffnung (12) und eiaer im winkelabstand angeordneten Zylinderbohrung, und swar einer dem einen jinde des Zylinderblocks benachbarten Stelle, verbinden, daß in dem Gehäuse (2; ein dem anderen Snde des Zylinderblocks benachbartes i'aumelglied {9) angeordnet ist, das eine gegenüber der Achse der Welle geneigte stirnfläche besitzt, daß in den Zylinderbohrungen je ein Kolben (18) angeordnet ist, der in der Zylinderbohrung hin- und herbewegbar ist, dessen eine Stirnfläche gegenüber dem Druckmittel freiliegt, das sich in der betreffenden Bohrung an dem betreffenden Jeinde des üylinderblockes befindet, und dessen andere Stirnfläche an der geneigten Stirnfläche des Taumelgliedes angreifen kann, daß der mittlere i'eil (26J jedes Kolbens einen Dreiwegschieber bildet, der den Ziylinderkanal abwechselnd mit dem Einlaßkanal und dem .abströmkanal verbindet, so daß dem Taumelglied eine "Taumelbewegung erteilt wird, und daß eine Kraftübertragungseinrichtung (8) zum Umwandeln der Taumelbewegung des Taumelgliedes in eine Drehbewegung der welle vorgesehen ist.

10. Motor nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (14-j mindestens vier in gleichen Abständen voneinander angeordnete Zylinderbohrungen (17) besitzt und die Zylinderkanäle (24, 25; sich von den mittleren Teilen je einer Zylinderbohrung wendelförmig zu je einer im Abstand von 90° davei angeordneten Jylinderbohrung erstrecken.

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11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (18) einen durchmesserkleineren, mittleren Seil (26) "besitzt, der den zugeordneten Zylinderkanal (25) mit dem Einlaßkanal (19) verbindet, während sich der Kolben von der mittleren Stellung erst in der einen Richtung und dann in die mittlere Stellung zurück bewegt, und der den zugeordneten Zylinderkanal (25) mit dem Abströmkanal (20) verbindet, während sich der Kolben aus seiner mittleren Stellung in der entgegengesetzten Richtung und dann zurück in die mittlere Stellung bewegt.

12. Motor nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Yerteilerhülse (27) in dem Zylinderblock (14) angeordnet ist und mit ihm die Zylinderkanäle (24, 25) begrenzt, die sich von dem mittleren Teil jeder Zylinderbohrung (17) zu einer im Winkelabstand davon angeordneten Zylinderbohrung erstrecken.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerhülse (27) in ihrer Umfangsflache mit wendeiförmigen Uuten (24) ausgebildet ist, die zusammen mit der sie umgebenden Bohrung (25) des Zylinderblockes (14) die genannten Zylinderkanäle bilden.

14. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (14) im Axialabstand voneinander angeordnete Umfangsnuten (15, 16) besitzt, über welche der Einlaßkanal· (19) mit der Einlaßöffnung (11) des Gehäuses (2) und der Abströmkanal (20) mit der Abströmöffnung (12) des Gehäuses (2) in Verbindung steht.

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