FI61074C - Hydraulisk motor - Google Patents

Description

RjBr^l Γβ1 f11 KUULUTUSJULKAISU 61074 40A LBJ (11) UTL.AGG N I NGSSKRI FT ^ I U / 4 C Patentti myönnetty 10 05 1932 4¾¾ Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 P 03 C 1/02 SUOMI—FINLAND <*) Puenttlhakanwi — Patmtameknlng 7733^7 (22) Hakamltpllvl — Ameknlnpdag θθ.11.77 '***' (23) Alkupilvt—GUtlghatsdag 08.11.77 (41) Tullut lulklMksI — Bllvlt offantllg 09.0 5 .7 9

Patentti· ja rakiiterihallitu* .... „.. . , .

_ „_. . , ^ ^ . (44) Nlht*vik»lp»non |« kuuLJufkaltun pvm. — pq q-i op

Patent· och ragistarrtyralaan ' ' Antokin uttagd °ch uti.ikrKwn publkwnd ^. u±.

" (32)(33)(31) Pyydttty atuoikaui —Begird prlorltat (71) Nesco Oy, Eräkuja 2, 0l6l0 Vantaa 6l, Suomi-Finland(FI) _ (72) Ilmari Louhio, Helsinki, Suomi-Finland(FI) (7^) Oy Kolster Ab (5M Hydraulinen moottori - Hydraulisk motor Tämän keksinnön kohteena on hydraulinen radiaali- tai aksi-aalimoottori, jossa sylinterien liikkuvien osien päässä on vierin-täelimet, jotka saattavat ympäröivän nokkarenkaan pyörimään, ja jossa paineväliainetta ohjataan sylinteritiloihin ja niistä pois moottorin runkoon muodostettujen tulo- ja paluukanavien sekä liikkuviin osiin muodostettujen rengasurien kautta. Tulo- ja paluukanavat sijaitsevat sylinterien kohdalla luonnollisesti välimatkan päässä toisistaan säteissunnassa ja seuraavassa oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että tulokanava sijaitsee sisempänä ja paluukanava ulompana.

Tunnetuissa tämäntapaisissa moottoreissa paineväliaineen ohjaus tapahtuu siten, että moottorin mäntään on tehty väliainetta ohjaava ura lieriöosan keskivaiheille. Sylinterin seinässä olevat paine- ja paluuaukot on sijoitettu siten, että männän liikkuessa sylinterissä ja sivuuttaessa iskunsa puolitien, männässä olevasta urasta katkeaa yhteys toiseen sylinteriin seinässä olevista paine-paluuaukoista ja avautuu toiseen. Edellinen aukko pysyy suljettuna kunnes mäntä on siirtynyt yli iskunsa kuolokohdan ja on uudelleen 2 61074 sivuuttamassa vastaiseen suuntaan iskunsa puolitien. Koko tämän ajan on jälkimmäisestä aukosta ollut yhteys männän uraan, joka nyt puolestaan sulkeutuu. Männän urasta on lisäksi kolmannen kanavan kautta koko iskun ajan eli jatkuvasti yhteys ohjattavan sylinterin ja männän työtilaan, jonka männän tulee olla 0,25 tai sen parittoman kokonaisluvun kerronnaisen verran joko edellä tai jäljessä ohjaavan sylinterin kulloisestakin vaiheesta. Männän suorittaessa edellä esitetyllä tavalla toisen sylinterin väliainevirtojen ohjausta, seuraa siitä, että mäntärakenteesta tulee pitkä. Sylinterikoosta ja isku-pituudesta johtuen männässä olevan uran samoin kuin aukkojen koon tulee olla määräsuuruiset riittävän väliainemäärän ohjaamiseksi toimivaan sylinteriin. Aukon korkeuden tulee olla suunnilleen 1/2 iskun pituudesta samoin kuin uran korkeuden männässä. Männän uran molemminpuolisten lieriöosien tulee koko iskunpituuden ajan sulkea väliaineen pääsy muualle kuin määräaikoina männässä olevaan uraan.

Kyseessä olevan moottoriratkaisun mäntävoimien välittämiseksi nokkarenkaaseen tarvitaan riittävän lujarakenteinen laakeroitu vie-rintäkoneisto, joka vaatii suurehkon tilan toimiakseen tyydyttävästi. Käytetyn sylinterin pinta-ala ja käytettävä maksimikäyttöpaine määräävät LSHT-moottoreissa lähes yksinomaan ko. elimen kuormituksen. Vierintäelinten laakerointiratkaisuista hydrostaattinen laakerointi tarjoaa sille mitoitukseltaan pienimmän koon.

Tunnetuissa moottoreissa hydrostaattisen laakeroinnin aikaansaaminen vierintäelimelle on vaatinut erillisen laajennetun tilan vierintäelintä varten sylinteriosan ulkopuolelle ja siten männän vähimmäispituus on ollut 2 x iskunpituus + 2 x riittävät peitot männän ääriasennoissa vuotojen estämiseksi + uran korkeus * vierintä-elimen korkeus (halkaisija).

Tämän keksinnön tarkoituksena on alussa mainitun tyyppisissä hydraulimoottoreissa saada aikaan uusi sylinterimäntärakenne, jonka avulla moottorin kokoa ja radiaalimoottoreissa ennen kaikkea sen halkaisijaa voidaan huomattavasti pienentää moottorin suorituskyvyn pysyessä ennallaan.

Keksinnön mukaiselle hydrauliselle moottorille on tunnusomaista se, että kunkin sylinterin kiinteän, paineväliaineen tuloaukon käsittävän osan ympäri on muodostettu syvyydeltään vähintään sylinterin iskunpituutta vastaava rengastila, ja että sylinterin liikkuva 3 61074 osa on muodostettu hoikiksi, joka on sovitettu liikkumaan edestakaisin mainitussa rengastilassa ympäröiden kiinteän osan tiiviisti yli sylinterin koko iskunpituuden. Keksinnön mukainen moottori poikkeaa näin olennaisesti tavanomaisista moottoreista siinä, että edestakaisin liikkuva osa muodostaa sylinteritilan seinän, kun taas mäntää vastaava elin on kiinteä, eli päinvastoin kuin tähänastisissa moottoreissa. Tämän mukaisesti tarkoitetaan seuraavassa keksinnön mukaista moottoria kuvattaessa sanalla "sylinteriputki" sylinterin liikkuvaa osaa ja sanalla "mäntä" kiinteää osaa. Koska sylinteriputki ympäröi männän muodostaen itse työsylinteritilan sisäseinämän voidaan vierintäelimen hydrostaattinen laakerointi toteuttaa sijoittamalla vierintäelin sylinteriputken yläosaan niin, että sylinterin ollessa sisääntyönnettynä, jolloin sylinteriputki ulottuu sisäänpäin männän tiivistyselimen ohi iskunpituuden verran, on vierintäelimen kehä olennaisesti männän kohdalla. Näin ollen sylinteriputken pituudeksi tulee vain 1 x iskunpituus ♦ 1 x riittävä peitto (männän sisäasennos-sa) + vierintäelimen korkeus (halkaisija). Kunkin sylinterin osalta rakenne siis lyhenee yhden iskunpituuden + uran korkeuden + ulkopään peitto-osan verran. Nelisylinterisessä radiaalimoottorissa moottorin kokonaishalkaisija pienenee kaksi kertaa näin paljon suorituskyvyn pysyessä ennallaan. Moottorin kokoa pienentämällä saavutetaan merkittäviä säästöjä ainekustannuksissa ja moottori vie asennettuna vähemmän tilaa. Niinpä keksinnön avulla on mahdollista valmistaa niin pieniä tehoonsa nähden ajoneuvojen pyöriin tarkoitettuja hydrauli-moottoreita, että ne ovat asennettavissa jarrujen sisäpuolelle.

Yhdistämällä männän ympärillä oleva rengastila toisaalta jääh-dytysväliaineen tulojohtoon esim. takaiskuventtiilin kautta ja toisaalta moottorin rungossa eli sylinteriryhmässä oleviin jähhdytyskanaviin, saadaan tämä rengastila yhdessä sylinteriputken kanssa toimimaan pumppuna imien jäähdytysvällainetta sisääntulojohdosta, kun sylinteri-putki työntyy ulos, ja paineen sisäänimetyn väliaineen jäähdytyskana-viin, kun sylinteriputki palaa.

Sylinteriputken yläosa toimii vierintäelimen laakeripesänä ja hydrostaattinen laakerointi on toteutettu edullisesti siten, että laakeripesään on muodostettu ontelotilat, jotka ovat yhteydessä sylinterit Haan ja niin mitoitetut, että vierintäelimen paineväliaineen vaikutuksen alainen kokonaispoikkipinta tulee halutun suuruiseksi, 61074 jopa yhtä suureksi kuin sylinteritilan poikkipinta, jolloin paineväli-aineen välittämä voima joko kokonaisuudessan tai halutun suuruisena siirtyy suoraan vierintaelimeen ja siitä nokkarenkaaseen.

Keksinnön mukainen ratkaisu on yhtä hyvin sovellettavissa sekä aksiaali- että radiaalimoottoreihin. Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisesti erästä radiaalimoottoriin sovellettua toteutusesimerkkiä.

Kuvio 1 esittää leikkausta keskeltä moottoria sen halkaisija-tasossa, kuvio 2 esittää leikkausta pitkin kuvion 1 viivaa A-A, kuvio 3 esittää moottorin sivulta osittain leikattuna, kuviot H ja 5 esittävät leikkauksia pitkin kuvion 3 viivoja C-C ja D-D, kuvio 6 esittää moottorin hydraulipiirien kytkentäkaaviota, ja kuvio 7 esittää suurennettuna vierintaelimen hydrostaattista laakerointia.

Nokkarengas 2 on kiinteästi ja tiiviisti liitetty kotelo-osiin 1, kuviot 1 ja 2. Kotelo-osat on laakeroitu sylinteriryhmään 4 tukilaakerein 3 siten, että kotelo-osa nokkarenkaineen voi pyöriä sylinteriryhmän ympäri. Kotelo-osat 1 on tiivistetty ulospäin kannen 5 ja tiivistepesän 6 sekä siinä olevan tiivisteen avulla. Sy-linteriryhmään on pultein kiinnitetty laippa 7, josta moottori voidaan kiinnittää ulkoisiin rakenteisiin. Laipassa 7 ovat putki liitännät 8, 9, 10a ja 10b ulkopuolisen pumppulaitteen 49 ja siihen kuuluvan verkoston liittämiseksi moottoriin esim. kuvion 6 mukaisesti. Liitäntä 8 (kuvio 2) on yhdistetty kanaviin 11 ja 12 (kuvio 1) ja vastaavasti liitäntä 9 kanaviin 13 ja 14 sekä liitäntä 10a kanavaan 27 ja liitäntä 10b kanavaan 28.

Keksinnön mukaisessa moottorissa (piirroksessa esitetty ra-diaaliratkaisu) sylinteri-mäntärakenne on muutettu toiminnaltaan siten, että ontot männät 23, 24, 25 ja 26 on tehty kiinteiksi sylinteriryhmään 4 ja sylinteriputket 15, 16, 17 ja 18 ovat liikkuvia. Lisäksi moottori poikkeaa tavallisista radiaali- ja aksiaalimootto-reista siinä suhteessa, että moottorissa ei ole varsinaista erillistä väliainevirtoja ohjaavaa jatkoventtiiliä, vaan virrat ohjataan oikea-aikaisesti kuhunkin sylinteriin jonkin muun saman moottorin sy-linteriryhmässa edestakaisin liikkuvan sylinteriputken vaipassa olevan uran 19, 20, 21 ja 22 avulla. Sylinteriputkien ulkopäihin on sijoitettu vierintäelimet 29, 30, 31 ja 32, jotka on niihin esim. hydros taattisesti laakeroitu, kuvio 7, ja jotka samalla kuristavat väli- 5 61074 aineen vuodot mahdollisimman vähiin laakerin rakennevaatimukset huomioiden. Sylinteriputken sisempi pää on kussakin sylinterissä tii -vistetty kiinteän mäntäosan lieriövaipassa olevan tiivisterenkaan 33 avulla, kuviot 2 ja 7.

Kuvion 1 mukaisessa moottorin sylinteriryhmän ja nokkarenkaan asennossa, kun moottorin kotelo-osa on pyörinnässä nuolen osoittamaan suuntaan, virtaa paineväliaine kanavasta 11 sylinteriholkin 15 uraan 19, josta se edelleen virtaa sylinteriryhmän takaseinässä olevan katkoviivoin merkityn aukon 35a ja kanavan 36 kautta sylinteritilaan 37, jossa sen painevoima vaikuttaa suoraan vierintäelimeen 30 työntäen sitä nokkarengasta 2 vasten pakottaen sen kiertymään nuolen osoittamaan suuntaan. Samanaikaisesti sylinteriholkin 16 ura 20 on juuri katkaissut väliainevirran kanavasta 12 sylinteritilaan 38 aukon Ula kautta, joka kanavayhteys on samanlainen kuin sylinteristä aukilei-kattu kanavaosa U3a ja U3b, ja on avaamassa sylinteritilasta 38 yhteyden paluukanavaan 13 aukon Ulb kautta. Vierintäelin 31 on juuri päättänyt työtahdin ja kiertyvä nokkarengas alkaa työntää sitä sisäänpäin, jolloin poistotahdin aikana sylinteristä pääsee väliaine poistumaan aukon 3U ja Ulb kautta uraan 20 ja sieltä kanavaan 13, joka on yhteydessä paluuliitäntään 9, kuvio 2. Sylinteriholkki 17 ohjaa samanaaikaisesti uransa 21 kautta väliaineen paluuvirtausta sylinte-ritilasta 39, jossa paluuvaihe on edistynyt jo puolitiehen. Koska sylinterivaippa on leikattu sylinteriilasta 39, ei kuviossa 1 näy kanavayhteyttä kokonaisuudessaan tilasta 39 aukkoihin U2a ja U2b, mutta se on vastaava kuin aukoista U3a ja U3 b sylinteritilaan U0 johtava kanava. Ura 22 puolestaan (sylinteriholkki 18 siirretty sylinte-ritilasta ulos leikkausesityksen johdosta) sylinteriholkissa 18 on juuri katkaissut väliainevirran sylinteritilasta U0 ja aukosta U3b kanavaan 1U ja on avaamassa paineväliainevirran kanavasta 11 aukon U3a kautta sylinteritilaan U0, jolloin vierintäelin 29 alkaa työntää nokkarenkaan 2 nokkaa pakottaen pyörinnän jatkumaan.

Jos väliainevirran suunta muutetaan ulkoisessa pumppulaitoksessa ja painevirta ohjataan liitäntään 9, kuvio 2, ja paluupiiri liitäntään 8, muuttuvat äsken esitetyt tapahtumat sylinteriholkkien urissa ja sylintereissä päinvastaisiksi ja moottorin pyörintäsuunta muuttuu. Vuotoja tapahtuu moottorin paineenalaisista sylinteritiloista kotelo-osien 1 muodostamaan tilaan *+6, piirros 2, johon kanava 28, 6 61074 kuvio 2, on yhdistetty ja joka puolestaan on yhdistetty liitäntään 10b. Liitännästä 10a on välitön yhteys ulkoiseen väliaine-säiliöön 52 ja liitännästä 10b on yhteys matalapainetta säätävän takaiskuventtiilin 47 kautta edelleen ulkoisen pumppulaitteiston väliainesäiliöön 52 ja ennen takaiskuventtiiliä rinnan kytkettyyn sinänsä tunnettuun laitteistoon, esim. matalapaineakkuun 53 (esim. kuvion 6 mukaisesti), jonka avulla moottorin kotelo-osiin vuodoista siirtynyt väliaine voi poistua kotelo-osista ja samalla pitää määrättyä painetasoa yllä kotelotilassa.

Kun paineen alainen väliaine lakkaa vaikuttamasta kanavissa 11 ja 12 tai kanavissa 13 ja 14 ja niiden kaikkien paine-tila saatetaan niin alhaiseksi, että kotelo-osan pai-netaso ylittää sen, työntää kotelo-osassa ja siihen liittyvässä verkostossa vallitseva painetaso paineakkunsa 53 avulla moottorin vierintäelimet ja niihin liittyvät sylinteriholkit sisäasentoihinsa, jolloin nokkarenkaan nokkien ja vierintäelinten kosketus kokonaisuudessaan katkeaa ja kotelo-osa voi vapaasti pyöriä sy1interiryhmän ympäri. Moottori on siten vapaalle kytkettynä.

Edellä esitetyn yhteydessä sylinteriholkit 15, 16, 17 ja 18 muodostavat rengasmaiset sylinteritilat mäntäosien 23, 24, 25 ja 26 vaippojen ulkopuolelle, jotka toimivat pumppusylintereinä kotelo-tilan öljynkierron aikaansaamiseksi. Kanava 10a, kuvio 3, on yhdistetty moottorin sisällä takaiskuventtiilein 44a, b, c ja d kuhunkin rengasmaiseen sylinteriin, jota piirroksessa esittää sylinterihol-kin 17 helmaosan muodostama rengastila 45, kuvio 1. Takaiskuventtiilin 44a ja vastaavien kautta sylinteriholkin työntyessä nokkarengas-ta vasten ulospäin, sylinteriholkin helmaosa imee väliainetta venttiilin 44a ja vastaavien kautta kuhunkin sylinteriin ja sylinteri-hoikin työntyessä rengasmaiseen sylinteritilaan takaiskuventtiili 44a ja vastaavat sulkeutuvat ja pakottavat väliaineen sylinteriryhmän vaipassa olevien kanavien 50 kautta vaipan ulkopäässä olevaan rengas-tilaan 51, josta kotelotilaan 46 takaiskuventtiilien 61a, 61b, 61c ja 61d kautta ja edelleen kanavan 27 ja liitännän 10 b kautta ulkoiseen väliainesäiliöön 52 ja/tai matalapaineakkuun 53 riippuen sen varautumisasteesta, esim. kuvion 6 mukaisesti. Tämä piiri suorittaa moottorin kotelotilan huuhtelun ja sinne moottorin toiminnasta siirtyneen ylimääräisen lämmön siirron ulkoisiin elimiin, väliainesäiliöön 52, akkuun 53 ja/tai tarpeen vaatiessa myös piiriin 7 61074 kytkettyyn lauhduttimeen 48 ja jäähtyneenä takaisin moottorin koteloillaan edellä esitetyllä tavalla.

Kuviossa 7 on esitetty yksityiskohtaisesti vierintäelimen hydrostaattinen laakerointi sylinteriputkeen. Vierintäelin 29 pyörii sylinteriputken 15 yläpäässä olevassa laakeripesässä 54 , kun sylinteriputki paineväliaineen ajamana painaa sitä nokkarengasta 2 vasten tai nokkarengas palauttaa sylinteriputken. Laakeripesään 54 on muodostettu ontelotilat 55, 56, 57 ja 58, symmetrisesti sylin-teritilan 40 akseliin nähden, jotka kanavien 59 ja 60 kautta ovat yhteydessä sylinteritilaan 40. Ontelotilat 55-58 on mitoitettu niin, että kokonaispoikkipinta, jolla paineväliaine vaikuttaa vie-rintäelimeen 29 ja joka muodostuu ontelotilojen 55-58 peittämästä alueesta ja vierintäelimen sylinteritilaan rajoittuvasta alueesta, on yhtä suuri kuin sylinteritilan 40 poikkipinta. Näin saadaan työntövoima kokonaisuudessaan siirtymään suoraan vierintäelimen 29 kautta nokkarenkaaseen 2, mikä minimoi laakeripesään kohdistuvat rasitukset ja laakeripesän ja vierintäelimen välisen kitkan.

Claims (2)

8 61074

1. Hydraulinen radiaali- tai aksiaalimoottori, jossa sylinterien liikkuvien osien (15, 16, 17, 18) päässä on vierintäelimet (29, 30, 31, 32), jotka saattavat ympäröivän nokkarenkaan (2) pyörimään, ja jossa paineväliainetta ohjataan sylinteritiloihin (37, 38, 39, 40) ja niistä pois moottorin runkoon (4) muodostettujen tulo- ja paluukanavien (11, 12, 13, 14) sekä liikkuviin osiin muodostettujen rengasurien (19, 20, 21, 22) kautta, tunnettu siitä, että kunkin sylinterin kiinteän, paineväliaineen tuloaukon käsittävän osan (23, 24, 25, 26) ympäri on muodostettu syvyydeltään vähintään sylinterin iskunpituutta vastaava rengastila (45) ja että sylinterin liikkuva osa (15, 16, 17, 18) on muodostettu hoikiksi, joka on sovitettu liikkumaan edestakaisin mainitussa rengastilassa ympäröiden kiinteän osan tiivisti yli sylinterin koko iskunpituuden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hydraulinen moottori, tunnettu siitä, että mainitut rengastilat on yhdistetty toisaalta huuhtelu- eli jäähdytysväliaineen tulojohtoon (10a) esim. takaiskuventtiilien (44a; 44b; 44c; 44d) kautta ja toisaalta moottorin rungossa (4) oleviin jäähdytys- eli huuhtelukanaviin (50) jäähdytys- eli huuhtelunesteen kierrättämiseksi sy1interiholkkien (15, 16, 17, 18) liikkuessa edestakaisin rengastiloissa.