DE2601232A1

DE2601232A1 - Hydraulikmotor

Info

Publication number: DE2601232A1
Application number: DE19762601232
Authority: DE
Inventors: Thomas Moodie Craig
Original assignee: MACTAGGART SCOTT
Current assignee: MACTAGGART SCOTT
Priority date: 1975-01-14
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1976-07-22
Also published as: JPS5195552A; SE7600192L; FR2298014A1

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Druckflüssigkeit betätigbare Maschine, insbesondere Hydraulikmotoren der Art, wie sie in dem britischen Patent No. 933 732 und der britischen Patentanmeldung No. 38772/74 beschrieben sind.

Ein erfindungsgemäßer Hydraulikmotor ist gekennzeichnet durch eine auf einer Welle befestigte erste Einrichtung mit einer Anzahl radial betätigbarer Kolbenzylinderaggregate, eine zweite Einrichtung mit mindestens einer Nockenführung, gegen die die unter Druck stehenden Kolbenzylinderaggregate zur Erzeugung einer Relativdrehbewegung zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung andrücken, eine die Welle umge-

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bende, in der Nähe der ersten Einrichtung angeordnete Ventilanordnung zum Zuführen von Druckflüssigkeit zu einem Einlaß jedes Kolbenzylinderaggregates, wobei die Ventilanordnung relativ zu der zweiten Einrichtung feststehend angeordnet ist, so daß die erste Einrichtung relativ zu der Ventilanordnung drehbar ist, eine an der Welle befestigte Andruckeinrichtung zum Andrücken der Ventilanordnung an die erste Einrichtung in Längsrichtung, wobei die erste Einrichtung und die Ventilanordnung mit der Andruckeinrichtung so zusammenwirken, daß die erste Einrichtung und die Ventilanordnung ausexnandertreibende Kräfte auf die Welle übertragbar sind und eine der Trennbewegung entgegenwirkende Spannkraft in dieser erzeugen.

Vorzugsweise ist die Ventilanordnung zwischen der ersten und einer dritten Einrichtung angeordnet, die beide zur Ausführung einer Drehbewegung mit der Welle verbunden sind.

In vorteilhafter Weise weist die Ventilanordnung einen Verteiler zwischen einem Paar Flachventilen (face valves) auf, die betriebsmäßig der ersten bzw. dritten Einrichtung zugeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydraulikmotors und

Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydraulikmotors in zwei Betriebszuständen.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist der Hydraulikmotor eine Welle 11 auf, auf der ein Rotor 12 oder Läufer zur Ausführung einer Drehbewegung mit der Welle befestigt ist; diese Anordnung ist innerhalb eines festen Gehäuses 13 mit einer Nockenfläche angeordnet, die zwei im wesentlichen identische ringförmige Nockenführungen 15 und 16 aufweist. Diese Merkmale sind beispielsweise aus dem britischen Patent No. 933 732 bekannt und werden daher nicht im einzelnen beschrieben.

Der Rotor 12 weist eine Anzahl (beispielsweise zehn) Kolbenzylinderaggregate auf, die jeweils einen innerhalb eines Zylinders 18 radial verschiebbaren Kolben 17 aufweisen. Jeder Kolben weist einen mit diesem einstückig verbundenen vorspringenden Kopf 19 auf, der innerhalb einer in einem Kreuzlager 21 ausgebildeten Bohrung 20 angeordnet ist, das über Zapfen 22 und 23 Kugellager 24, 25 trägt. Jeder Kolben 17 ist mittels einer Feder 17a in radialer Richtung nach außen vorgespannt, so daß der Kolbenkopf 19 in Ein-

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griff mit der Bohrung 20 gehalten wird und die Kugellager 24, 25 an den Nockenführungen 15, 16 anliegen.

An dem Gehäuse 13 ist ein Verteiler 26 mit Zu- und Ableitungen 27 bzw. 28 vorgesehen, durch die HydrauliköT zugeführt

azimutalen

und danach durch entsprechende, im Abstand angeordnete Durchlässe 29 (von denen nur einer dargestellt ist) in einem Flachventil 30 über Öffnungen 31 in dem "Verteiler abgeleitet werden kann. Jeder Durchlaß 29 ist an seinem Endabschnitt in der Nähe des Verteilers 26 vergrößert, um eine ringförmige Kammer 32 zu bilden, in der ein elastischer O-Ring 33 mit Hilfe eines Andruckringes 34 zwischen der Fläche der Kammer und der benachbarten Fläche des Verteilers angeordnet ist.

Jeder O-Ring bewirkt eine Vorspannung auf das Flachventil 30 gegen die benachbarte fläche des Rotors 12. Der jedem O-Ring zugeordnete Andruckring 34 verhindert ein Herausdrükken des O-Rings und bewirkt gleichzeitig eine Abdichtung gegen die benachbarte Fläche des Verteilers. Bei Anwendung eines Zugs auf die Welle 11 während des Betriebs des Rotors kann jegliche daraus resultierende Axialbewegung durch den Andruckring 34 ausgeglichen werden, der innerhalb seiner Ringkammer 32 über kurze Strecken axial verschiebbar ist, während er dabei die erforderliche Abdichtung aufrecht erhält.

Das Ende jedes zu dem Verteiler im Abstand angeordneten

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Durchlasses 29 ist ebenfalls vergrößert, jedoch auf einen geringeren Radius als die Kammer 32, um eine weitere Kammer 35 auszubilden, die sich mit einer Tasche 36 in dem Rotor 12 fortsetzt. Jede Tasche 36 ist mit einem in dem Zylinder 18 ausgebildeten Durchlaß 37 in dem Rotor verbunden. Dadurch stehen die Durchlässe 29 in dem Flachventil nacheinander für Flüssigkeitsströmung mit einem Durchlaß 37 des Rotors während dessen Drehbewegung in Verbindung.

Eine Anzahl Stifte 38 greifen in zusammenwirkende Bohrungen 39, 40 in dem Flachventil 30 bzw. in dem Verteiler 26 ein. Die Stifte gestatten eine begrenzte Axialbewegung des Flachventils 30 relativ zu dem Verteiler 26, verhindern jedoch eine relative Azimutalbewegung.

An der von dem Flachventil 30 entfernten Seite des Verteilers 26 ist ein auf der Welle 11 befestigtes sphärisches Rollenlager 41 vorgesehen. Das Lager 41 unterstützt den Verteiler 26. während der Relativdrehung und dient dazu, die radialen Belastungen in Verbindung mit axialen Belastungen auszugleichen. Das Lager 41 wird in seiner Position auf der Welle 11 mittels eines Rückhalterings 42 festgehalten, der auf dem Ende der Welle aufgeschraubt ist. Während des Betriebs des Motors wird die Zugspannung in der Welle 11 über das Lager 41 und den Rückhaltering 42 auf den Verlier 26 übertragen.

Ein weiterer Rückhaltering 43 ist auf der Welle 11 auf

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der anderen Seite des Rotors 12 vorgesehen.

Bei Betrieb des Motors wird Druckflüssigkeit durch die Zuleitung 27 jedem der Zylinder 18 zugeführt, wenn der diesem Zylinder zugeordnete Kolben 17 an einem hohen Punkt der Nockenführung ist. Der durch den Kolben 17 auf die Nockenführungen 15 und 16 über die Verbindung des Kreuzlagers 21 und der Lager 24, 25 ausgeübte Druck bewirkt, daß sich der Rotor dreht und sich der Kolben zum unteren Punkt der Nockenführung bewegt. Wenn sich der Kolben zu dem unteren Punkt hin bewegt, wird der Durchlaß 37 bei Drehung des Rotors in Verbindung mit dem Auslaß 28 anstelle mit dem Einlaß 27 gebracht, und Druckflüssigkeit kann abfließen, wenn sich der Kolben erneut dem oberen Punkt nähert.

Wenn Flüssigkeitsdruck durch den Einlaß 27 zu dem Durchlaß 37 in dem Rotor 12 ausgeübt wird, strömt hydraulische Flüssigkeit zwischen den Flächen des Flachventils 30 und den entsprechenden benachbarten Flächen des Rotors 12 und des Verteilers 26, wobei diese hydraulische Flüssigkeit Kräfte hervorruft, die die benachbarten Flächen zu trennen suchen. Wegen des größeren Ringbereiches, auf den die hydraulisdie Flüssigkeit innerhalb der Kammer 32 des Flachventils einwirkt, im Vergleich zu der Kammer 35, neigt das Flachventil dazu, eine Überschußkraft zu erzeugen, die das Flachventil 26 gegen den Rotor 12 andrückt. Dieser Andruck gestattet eine aus-

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reichende Abdichtung zwischen den relativ zueinander gleitenden Flächen des Flachventils und des Rotors, wenn sich dieser dreht.

Die Rückhalteringe 41, 42 dienen dazu, eine Trennung des Rotors 12 von dem Flachventil 30 zu verhindern, so daß Kräfte, die andernfalls zur Trennung des Rotors von dem Flachventil führen wurden, auf die Welle 11 übertragen werden, die dadurch unter Spannung zwischen den Rückhalteringen 42, 43 ist.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist ein Hydraulikmotor eine Yfelle 101 auf, auf der ein Rotor 102 zur Ausführung der Drehbewegung mit der Welle befestigt ist. Diese Anordnung ist innerhalb eines Gehäuses 103 mit einer Nokkenfläche 104 angeordnet, die zwei identische ringförmige Nockenführungen 105 und 106 aufweist.

Der Rotor 102 weist eine Anzahl (beispielsweise zehn) Kolbenzylinderaggregate auf mit jeweils einem Kolben 107 und einem Zylinder 108, der radial auf dem Kolben gleitet und an den Nockenführungen 105, 106 über Zapfen 109, 110 und Kugeloder Wälzlagerni11, 112 anliegt.

An dem Gehäuse ist ein Verteiler 113 mit Zu- und Ableitungen 115 und 116 befestigt, durch die Hydrauliköl zugeführt und danach durch entsprechende Horchlässe 117 (von denen nur einer dargestellt ist) in einem Flachventil 118 über Öffnun-

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gen 117a in dem Verteiler abgeleitet werden kann. Der Verteiler ist in der Nähe des Rotors 102 derart angeordnet, daß die Durchlässe 117 nacheinander zum Durchströmen von Flüssigkeit mit einem Durchlaß 119 des Rotors während dessen Drehbewegung in Verbindung stehen. Der Durchlaß 119 führt in den Zylinder 108 über einen Durchlaß 120 in dem Kolben 107.

Durch Zuführen von Druckflüssigkeit durch die Zuleitung 115 zu jedem der Zylinder 108, wenn dieser Zylinder an einer Stelle an einem hohen Punkt der Nockenführung ist, wie dies teilweise in dem linken Teil der Zeichnung dargestellt ist, führt das Anliegen des Zylinders an der Nockenführung zu einer Bewegung des Zylinders zu einem niedrigen Punkt der Nokkenführung, wie dies teilweise in dem rechten Teil der Zeichnung dargestellt ist. Wenn sich der Zylinder zu dem niedrigen Punkt bewegt, wird der Durchlaß 119 beim Drehen des Rotors in Verbindung mit der Ableitung 116 anstelle mit der Zuleitung 115 gebracht, und Druckflüssigkeit kann abfließen, wenn sich der Zylinder erneut einem hohen Punkt nähert.

Auf der Seite des Verteilst die der in der Nähe des Flachventils 118 gegenüberliegt, ist ein zweites Flachventil 121 ähnlich dem des Flachventils 118 vorgesehen, das über Durchlässe 122 mit einer Anzahl im Winkelabstand zueinander angeordneter Aussparungen 123 in einem Hilfsrotor 124 in Verbindung steht, der zur Ausführung der Drehbewegung mit der Welle 101 mittels eines Zapfens 125 verbunden ist. Jedes

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Flachventil 118 und 121 weist einen vergrößerten Durchlaßabschnitt 126 bzw. 127 auf, der direkt mit den Leitungen in dem Verteiler 113 in Verbindung steht, so daß Druckflüssigkeit auf die Ringflächen 126a, 127a einwirken kann, um eine resultierende Kraft aufgrund der Druckflüssigkeit zu erzeugen, die die Flachventile gegen den Rotor bzw. den Hilfsrotor andrücken. Diese Vorspannung erzeugt eine ausreichende Dichtung zwischen den relativ zueinander gleitenden Flächen der Flachventile und der Rotoren, wenn sich diese drehen.

Um eine Trennung der Rotoren von den Flachventilen und dem Verteiler zu verhindern, sind die Rotoren so angeordnet, daß sie an den Rückhalteringen 128, 129 anliegen, die in Nuten 130, 131 der Welle gehalten sind. Die Rückhalteringe sind geteilt, um ihr Einpassen in die Nuten zu erleichtern.

Die ^ckhalteringe 128, 129 dienen dazu, um Kräfte, die zur Trennung der Rotoren von den Flachventilen Anlaß geben, auf die Welle 101 zu übertragen, die dadurch unter Spannung zwischen den Rückhalteringen stehen, und diese Spannung verhindert die Trennung des Rotors und der Flachventile.

Das Flachventil 121 kann, falls gewünscht, weggelassen werden, jedoch ist es vorteilhaft, es zu verwenden, um Verbiegungen der Welle 101 auszugleichen, die durch äußere Radialbelastungen verursacht werden. Die Flachventile gleichen derartige Auslenkungen dadurch aus, indem sie in engem Kon-

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takt mit dem Rotor und dem Hilfsrotor bleiben, wenn die Auslenkungen der Welle dazu führen, daß die Parallelität zwischen den zusammenwirkenden Flächen des Verteilers 113, der Flachventile 118 und 121 und der Rotoren 102 und 124 gestört wird.

Ersichtlich kann der Hilfsrotor 124 durch einen dem Rotor 102 ähnlichen Rotor ersetzt werden.

Während sich die obige Beschreibung auf Ausführungsformen eines Hydraulikmotors bezieht, bei denen der Rotor drehbar und das Gehäuse stationär ist, kann bei anderen Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung der Rotor stationär sein, während sich das Gehäuse dreht.

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Claims

Patentansprüche

1J Hydraulikmotor, gekennzeichnet durch eine auf einer Welle (11) befestigte erste Einrichtung (12) mit einer Anzahl radial betätigbarer Kolbenzylinderaggregate (17, 18, 19), eine zweite Einrichtung (13) mit mindestens einer Nockenführung (15, 16), gegen die die unter Druck stehenden Kolbenzylinderaggregate (17, 18, 19) zur Erzeugung einer Relativdrehbewegung zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung (12 bzw. 13) andrücken, eine die Welle (11) umgebende, in der Nähe der ersten Einrichtung (12) angeordnete Ventilanordnung (30) zum Zuführen von Druckflüssigkeit zu einem Einlaß jedes Kolbenzylinderaggregats (17, 18, 19), wobei die Ventilanordnung (30) relativ zu der zweiten Einrichtung (13) feststehend angeordnet ist, so daß die erste Einrichtung (12) relativ zu der Ventilanordnung (30) drehbar ist, eine auf der Welle (11) befestigte Andruckeinrichtung (42, 43) zum Andrücken der Ventilanordnung (30) an die erste Einrichtung (12) in Axialrichtung, wobei die erste Einrichtung (12) und die Ventilanordnung (30) mit der Andruckeinrichtung (42, 43) so zusammenwirken, daß die die erste Einrichtung (12) und die Ventilanordnung (30) auseinandertreibenden Kräfte auf/iie Welle (11) übertragbar sind und eine der Trennbewegung entgegenwirkende Kraft in dieser erzeugen.

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2. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilanordnung (30) einen Verteiler (26) mit Zu- und Ableitungen (27 bzw. 28) und ein zwischen dem Verteiler (26) und der ersten Einrichtung (12) angeordnetes Flachventil (30) zum Zu- und Ableiten von Druckflüssigkeit bei jedem Kolbenzylinderaggregat (17, 18, 19) aufweist.
3. Hydraulikmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Flachventil (30) zwischen dem Verteiler (26) und der ersten Einrichtung (12) begrenzt axial bewegbar ist und eine Anzahl im Winkelabstand angeordneter Durchlässe (29) für Druckflüssigkeit zwischen dem Verteiler (26) und der ersten Einrichtung (12) aufweist, die jeweils einen radial vergrößerten Endabschnitt (32) in der Nähe des Verteilers (26) aufweisen, so daß bei Betrieb das Flachventil (30) an die ersten Einrichtung (12) durch einen Flüssigkeit süberdruck andrückbar ist.
4. Hydraulikmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Endabschnitt (32) eine elastische Dichtung (33) vorgesehen ist.
5. Hydraulikmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zum Verhindern des Rausdrückens jeder Dichtung (33) zwischen jeweils dieser und dem Verteiler (26) eine im wesentlichen feste, innerhalb des vergrößerten End-

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abschnitte (33) begrenzt axial bewegbare Anlagefläche (34) vorgesehen ist.
6. Hydraulikmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (17) jedes Kolbenzjrlinderaggregates (17, 18, 19) einen mit einer entsprechenden Aussparung (20) in einem Kreuzlager (21) zusammenwirkenden Kopf (19) aufweist, so daß das Kolbenzylinderaggregat (17, 18, 19) an der Nockenführung (15, 16) anliegt.
7. Hydraulikmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Andruckeinrichtung (42, 43) einen in Axialrichtung auf der Welle (11) auf einer Seite der ersten Einrichtung (12) festliegenden ersten Rückhaltering (42) und einen in Axialrichtung auf der Welle (11) gegenüber der Ventilanordnung (30) und der ersten Einrichtung (12) festliegenden zweiten Rückhaltering (43) aufweist.
8. Hydraulikmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein Lager (41) zwischen dem ersten Rückhaltering (42) und der Ventilanordnung (30) vorgesehen ist.
9. Hydraulikmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Lager (41) als sphärisches Wälzlager ausgebildet ist.

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10. Hydraulikmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilanordnung ein erstes und ein zweites Flachventil (118 bzw. 121) auf beiden Seiten des Verteilers (113) aufweist, die zum Einlassen und Auslassen von Druckflüssigkeit mit einem ersten bzw. zweiten Rotor (102 bzw. 124) verbunden sind.
11. Hydraulikmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Flachventil (118 bzw. 121) eine Anzahl im Winkelabstand angeordneter Durchlässe (123) aufweist, deren Endabschnitte (126, 127) in der Nähe des Verteilers (113) in Radialrichtung vergrößert sind, so daß die Flachventile (118, 121) durch Druckflüssigkeit an die zugeordneten Rotoren (102 bzw. 124) andrückbar sind.
12. Hydraulikmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Andruckeinrichtung (128, 129) einen ersten in Axialrichtung auf der Welle (101) auf der einen Seite des ersten Rotors (102) im Abstand zu dem Verteiler (113) festliegenden Rückhaltering (128) und einen zweiten in Axialrichtung auf der Welle (101) auf der Seite des zweiten Rotors (124) im Abstand zu dem Verteiler (113) festliegenden Rückhaltering (129) aufweist.

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