Fluidumsmotor Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidums motor, mit einem Gehäuse, einem darin angeordneten Zylinderblock mit einer Mehrzahl Zylindern und in diesen untergebrachte Kolben und einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle.
Dieser Fluidumsmotor zeichnet sich erfindungsge- mäss aus durch ein auf der Welle vorgesehenes Steueror gan, das mit einem Joch zusammenwirkt, welches seiner seits mit den Kolben zusammenwirkt, um diese zu betätigen, ein in einer sich achsial durch den Zylinder block erstreckenden Kammer drehbar gelagertes Steuer ventil, eine zwischen dem Steuerventil und dem Joch vorgesehene Antriebsvorrichtung, um das unter Druck stehende Arbeitsfluidum dem Zylinder in gesteuerter Weise zuzuführen und um die Kolben gegen das Steuer organ anzudrücken, und durch mehrere sich achsial erstreckende,
abnehmbar im Gehäuse montierte Halteor gane, welche den Zylinderblock achsial verschiebbar und abnehmbar im Gehäuse abstützen.
Der Zylinderblock kann mit einem Verteilerkanal versehen sein, der einen Hochdruckteil aufweist, welcher mit einer Einlassöffnung des Zylinderblocks in Verbin dung steht, sowie einen Niederdruckteil, welcher mit einer Auslassöffnung des Zylinderblocks in Verbindung steht, wobei zweckmässig das Steuerventil einen Einlass- durchgang, der mit dem Hochdruckteil des Kanals in Verbindung steht und nacheinander an die verschiede nen Zylinder des Zylinderkopfes anschliessbar ist, sowie einen Auslassdurchgang aufweist,
welcher mit dem Niederdruckteil des Kanals in Vrbindung steht und nacheinander an die verschiedenen Zylinder anschliess- bar ist.
Vorteilhaft ist der Motor so ausgebildet, dass das Joch mit Endabschnitten der Kolben gekuppelt ist und einen zentralen Sockel zur Aufnahme eines gegenüber dem Steuerorgan liegenden kugeligen Endabschnittes des Steuerventils aufweist, und dass in diesem Steuerventil wenigstens ein Rückschlagvolzen gleitbar untergebracht ist, dessen eines Ende dem Druck des Arbeitsfluidums in einem Einlassdurchgang des Ventils ausgesetzt ist, wäh rend das andere Ende mit dem Gehäuse kraftübertra- gungsfähig in Verbindung steht.
Der Motor kann Reaktionszapfen aufweisen, deren innere Enden gleitbar in den Zylindern untergebracht sind und deren äusseren Enden am Gehäuse frei angreifen.
Diese Zapfen können aus Teilen des Zylinderblockes bestehen und eine darin vorgesehene Druckkammer in Einlass- und Auslasskammern unterteilen.
Wenn das Steuerorgan des Motors mit Pumpflächen für ein Kühlmittel versehen ist, ist der Motor weiter zweckmässig so ausgebildet, dass eine den Zylinderblock umgebende Kühlmittelkammer sowie Kühlmittel-Ein- lass- und Auslassöffungen vorgesehen sind, dass das Steuerorgan in der Kühlmittelkammer als Dichtungs- und Trennorgan wirkt und diese auf der einen Seite in einen Niederdruckteil, in den die Einlassöffnung mün det, und auf der anderen Seite in einen Hochdruckteil,
in den die Auslassöffnung mündet, unterteilt ist, wobei die Pumpflächen des Steuerorgans das Kühlmittel vom einen in den andern Kammerteil pumpen und dabei den Zylinderblock kühlen.
Eine erfindungsgemässe Ausführungsform eines Fluidumsmotors ist in der beiliegenden Zeichnung bei spielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen Fluidumsmotor, Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Motor von Fig. 1 entlang der Linie 2-2, Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Steuerorgans, das einen Teil des Motors der vorangehenden Figuren bildet, Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Steuerorgans nach Fig. 4, Fig. 6 ist eine Draufsicht auf ein die Kolbenenden aufnehmendes Joch,
das ebenfalls einen Teil des Motors nach Fig. 1 bildet, Fig. 7 ist ein Schnitt durch das Joch von Fig. 6, Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Reak tionsplatte mit zugehörigen Teilen, die zum Motor von Fig. 1 gehören, Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Steuer ventilorgans, das einen Teil des Motors von Fig. 1 bildet, und Fig. 10 ist ein weiterer Schnitt durch den Motor von Fig. 1 und zwar entlang der Linie 10-10 von Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Fluidumsmotor mit einem mit 20 bezeichneten Gehäuse, das einen vorderen Gehäuseteil 22 und einen hinteren Gehäuseteil 24 umfasst. Die Gehäuseteile 22 und 24 sind an einer Verbindungsstelle 26 durch eine Anzahl achsial verlaufende, nicht gezeigte Gewindebolzen lösbar zusammengehalten.
Der vordere Gehäuseteil besitzt einen Befestigungs flansch 28 mit Befestigungsbolzenöffnung 30.
Eine Ausgangswelle 231 ist im Gehäuse mittels Rollenlagern 32 und 34 drehbar gelagert, und eine Öldichtungsvorrichtung 36 liegt an der Welle mittels einem elastischen Dichtungselement 38 an.
Ein mit 40 bezeichnetes Steuer- oder Pumporgan ist bei 42 auf das innere Ende der Welle 231 gekeilt und durch eine Mutter 44 und Unterlagsscheibe 46 festgehal ten.
Einzelheiten des Organs 40 welches sich als Tau melscheibe präsentiert, sind in den Figuren 4 und 5 dargestellt, wobei das Steuerorgan eine Anzahl von achsial geneigten Pumpöffnungen 48, eine Öffnung 50 für den Antrieb eines Steuerventils und eine geneigte Kolbenantriebsfläche 52 aufweist.
Wie insbesondere aus den Figuren 1-3 ersichtlich ist, umfasst ein allgemein bei 54 angezeigter Einsatzme chanismus einen Zylinderblock 56, der zwecks achsialer Schwingungsbewegung in zwei Lagern 58 im Gehäuse gelagert ist, deren Aussenflächen sich an die Gehäu seaussparungen 60 und Zylinderblockaussparungen 62 anlegen.
Die Fig. 1 und 3 zeigen, dass der Zylinderblock eine Anzahl von sich achsial erstreckenden Zylindern 64 aufweist, in denen gleitbar eine Anzahl von Kolben 66 gelagert sind.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besitzt jeder der Kolben 66 einen kugelförmigen Endteil 70, der in eine Steckhülse 72 eines aus reibungsarmen Material, wie z. B. aus Nylon hergestellten Kolbenfusses 74 eingepasst ist, welcher Fuss in einem becherförmigen Gehäuse 76 eingeschlossen ist.
Die Kolbenfussgehäuse 76 sind mittels eines mit 78 bezeichneten Joches druckvorgespannt, dessen Einzelhei ten aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich sind. Das Joch ist vorzugsweise aus Nylon oder einem ähnlichen Mate rial gepresst und besitzt runde Öffnungen 80, durch welche die Enden der Kolben 66 geführt sind sowie Muffen 82, die Auflageflächen für die Kolbenfussgehäu- se 76 bilden.
Wie am besten aus den Figuren 6 und 7 zu ersehen ist, bildet der Mittelteil des Joches 78 eine Lagerbüchse 84 zur Aufnahme eines kugelförmigen Endteiles 86 eines bei 90 angezeigten Steuerventiles, das in Fig. 9 gesondert veranschaulicht wird.
Das Ventil 90 wird in einer achsial durch das Gehäuse 56 verlaufenden Ventilkammer 56 mittels eines Ventilantriebsorgans 94 in Drehung versetzt, das durch einen Bolzen 98 mit Pressitz in der Öffnung 96 befestigt ist. Das Ventilantriebsorgan 94 besitzt einen äusseren Arm 100, der freistehend in der zuvor genannten Antriebsöffnung 50 des Steuerorgans 40 untergebracht ist.
Wie aus den Figuren 1-3 und 9 ersichtlich ist, weist das Ventil 90 eine rückwärtige ringförmige Druck aussparung 102, eine mittlere ringförmige Abflussaus- sparung 104, eine vordere, gewölbte Druckaussparung <B>106</B> sowie eine vordere gewölbte Abflussaussparung 108 auf.
Die Druckaussparung 102 gibt ein Fluidum frei, das durch den Einlass 110, eine Öffnung 112 in einem Förderventil 114, eine Öffnung<B>116</B> im Zylinderblock 56, eine Verteilerkammer 118 und durch eine Öffnung 120 im Zylinderblock 56 einströmt.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, wird das von der Aussparung 122 her unter Druck gesetzte Fluidum über die Durchlässe 122 124, 126, die gewölbte Aussparung 106 und die Zylinderblockdurchlässe 130 nacheinander zu den Zylindern 62 befördert.
Wie weiter aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, werden die Zylinder 64 nacheinander über die Zylinder- blockdurehlässe 129, die gewölbte Abflussaussparung 108, die Durchlässe 131, 132 und 134, den ringförmigen Abfluss 104, den Zylinderblockdurchlass 136, eine Aussparung 138, einen Durchlass 140 sowie durch eine Öffnung 142, ein Förderventil 144 und eine Abflussöff- nung 146 hindurch entleert.
Wie aus den Fig. 1, 9 und 10 zu ersehen ist, wird das Steuerventil 90 in seiner Bohrung hydraulisch im Gleichgewicht gehalten und zwar mittels zweier Druck ausgleichsaussparungen 220 und 222, die sich auf der der Hauptdruckaussparung 106 gegenüberliegenden Ventilseite befinden, sowie mittels zweier Abflussaus- gleichsaussparungen 224 und 226, die sich auf der der Aussparung 108 gegenüberliegenden Seite befinden.
Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine der Druckausspa rungen 222 und eine der Abflussaussparungen 224, woraus zu ersehen ist, dass radiale Durchgänge wie z. B. der bei 228 angezeigte, die Druckausgleichsaussparun- gen 220 und 222 mit einem unter Druck stehenden Durchlass 124 verbinden. In ähnlicher Weise sind die Abflussausgleichsaussparungen 224 und 226 über radia le Durchgänge, wie z. B. den mit 230 bezeichneten, mit dem Abflussdurchlass 132 verbunden.
Die Querschnittflächen der Aussparungen 220 und 222 sind zusammengenommen gleich gross wie die Ge samtfläche der Aussparung 106 und der Aussparung 108. Diese Anordnung beseitigt unausgeglichene Seitenkräfte auf das Steuerventil 90.
Wie die Fig. 1 und 9 zeigen, wird das Ventil 90 als Bindeglied in der Vorrichtung verwendet, die dem Kolben 66 eine Druckvorspannung gegen das Steueror gan 40 dadurch verleiht, dass zwei Reaktionsbolzen 150 und 151 gleitbar in Öffnungen 152 gelagert sind, die in die Enden des Ventils hineingebohrt sind.
Das innere Ende 154 einer der Bolzen 151 ist dem unter Druck stechenden Fluidum im Durchlass 124. ausgesetzt und übt dadurch eine Kraft zwischen Ventil 90 und einer Reaktionsplatte 156 aus. Wie die Figuren 1 und 8 zeigen, dienen die Bolzen 150 und 151 auch zur Festigung eines Lagerteiles 160. der aus Nylon oder dergleichem Material hergestellt ist, wobei das äussere Ende der Bolzen 150 und<B>151</B> in Sacklöcher 162 im Lagerteil 160 hineinragt.
Ein metallenes, schalenförmiges Verstärkungsorgan 164 umgibt den Lagerteil 160 um den ganzen Umfang und weist Bohrungen 166 auf, durch die die genannten Bolzen geführt sind.
Wie ebenfalls am besten aus Fig. 8 hervorgeht, ist ein rückwärtiger Trägerteil 170 in einer öffnung 172 in der Mitte der Reaktionsplatte 156 gelagert.
Diese Platte 156 ist mit einer Anzahl von über die ganze Fläche verteilten Löchern 174 versehen, welche .die rückwärtigen Enden einer Anzahl von Reaktions- oder Rückstosspfropfen <B>180</B> und 180-A aufnehmen, wobei die Platte mittels Sprengringen 184 auf den Rückstosspfropfenenden aufgesetzt ist.
Die vorderen Enden der Rückstosspfropfen 180 und 180-A sind in Zylindern 64 untergebracht und dienen dazu, achsiale Reaktionskräfte vom Einsatzmechanismus 54 auf das Pumpengehäuse zu übertragen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass das Steuerventil 90, das Joch 78 sowie die Kolbenfussteile 74 dadurch gegen das Steuerorgan 40 mechanisch vorgespannt werden können, dass die öffnungen 152 zugestopft und die Bolzen 150 und 151 durch eine Druckfeder ersetzt werden, die zwischen dem rückwärtigen Ende des Ventils 90 und dem gegenüberliegenden Ventillager 160, 164 eingesetzt wird.
Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, sind die Förderven- tilorgane 114 mittels Druckfedern 192, die durch Stop fen 194 in ihrer Lage festgehalten werden, gegen die flachen Zylinderblockflächen 190 vorgespannt.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bildet der vordere Pumpengehäuseteil 22 einen ringförmigen Zylinder 202, an dem ein ringförmiger Kolben 204 gelagert ist, welcher einen Schulteransatz 206 aufweist der kraftübertragend mit dem vorderen Ende des Zylinderblockes 56 verbun den ist.
Der ringförmige Zylinder 202 ist über einen Durch- lass 208 mit einer nicht dargestellten, pulsierenden Fluidumsquelle verbunden. Diese dient dazu, den Zylin derblock 56 in schwingende Bewegung zu versetzen, um schädliche Reibungserscheinungen zu verringern und hydraulische Blockierungswirkungen zu beseitigen.
Der Zylinderblock 56 kann nach Wunsch dadurch gekühlt werden, dass Pumpöffnungen 48 im Steuerorgan 40 vorgesehen werden. Das bewirkt, dass das Steueror gan zwischen einer vorderen Gehäusekammer 212 und der vorerwähnten hinteren Gehäusekammer 200 die Funktion einer Zentrifugalpumpe übernimmt. Das Kühl mittel strömt durch eine Kühlmitteleinlassöffnung 214 ein und wird durch Ausflusskanäle, die von Hohlkehlen 250 an der Aussenfläche des Zylinderblockes 56 gebildet sind, weiter durch die Kammer 200 und schliesslich durch einen Kühlmittelauslass 216 hinausgepumpt. Siehe dazu Fig. 1.
Dem zuvor erwähnten vorderen Lager 32 wird über einen Kanal 218 Schmiermittel zugeführt.
Im Betrieb wird der Einlass 110 mit einem Pumpen mechanismus verbunden und der Auslass 146 an einem Sammelbehälter angeschlossen. Der Kühlmitteleinlasska- nal 214 und der Kühlmittelauslasskanal 216 werden beide an den Sammelbehälter angeschlossen.
Beim Starten des Motors ist es zweckmässig, die Schwingungsvorrichtung einzuschalten, was dadurch be werkstelligt wird, das der zum Zylinder 202 führende Einlasskanal 208 an eine Quelle mit pulsierenden Flui- dumsdruck angeschlossen wird. Dies wird dadurch er- reicht, dass der Einlasskanal an eine kleine Kolbenpum pe oder an ein anderes geeignetes Organ angeschlossen wird.
Bei Verwendung der Schwingungsvorrichtung wird der Zylinderblock 56 durch die Hin- und Herbewegung des ringförmigen Kolbens 204 in schwingende Bewegung versetzt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der Zylinderblock 56 nach Wunsch mechanisch in Schwingung versetzt wer den kann, indem man dem Zylinder 204 und den ringförmigen Kolben 204 durch eine achsial gleitbare, nicht dargestellte Schubstange ersetzt, die durch eine Lageröffnung in der rückwärtigen ehäusewand 240 geführt würde. Die Schubstange ist in solchen Fällen mit dem Ende des Zylinderblockes 56 verbunden und durch eine geeignete, pulsierende, nicht dargestellte Antriebs vorrichtung angetrieben, wie z. B. von einem motorisch angetriebenen Exzenter.
Nachdem die Einlassöffnung 110 unter Druck ge setzt wurde, gelangt das Fluidum in diejenige der Zylin der 64, die für gewölbt verlaufende Druckaussparung 108 - s. Figuren 1 und 9 - über die zuvor beschriebenen Durchlässe, den Verteiler und die Aussparungen offen stehen. Das führt zum Anlauf des Motors, indem die Zylinder bewegt werden, die eine Schiebewirkung auf die eine Seite des Steuerorgans ausüben, wodurch die Welle und das Steuerventil 90 in Drehung versetzt wer den. Dadurch wird die Druckaussparung 108 nachein ander gegen aufeinanderfolgende Zylinder vorgerückt, die ihrerseits nach unten getrieben werden.
Gleichzeitig kommt - s. dazu Figuren 1 und 9 - die gewölbte Abflussaussparung 106 nacheinander in Verbindung mit den Zylinderabflussdurchlässen 130 und beginnt damit, jeden Zylinder an der anderen Seite des Steuerorgans zu entleeren.
Während der Drehung der Pumpe geht eine Kühlung vor sich, da die Durchlässe 48 im Steuerorgan 40 als Zentrifugalpumpe zwischen der vorderen Gehäusekam mer 212 und der rückwärtigen Gehäusekammer 200 wirken, wobei eine Abdichtung zwischen diesen beiden Kammern dadurch herbeigeführt wird, dass zwischen dem Rand des Organs 40 und der Innenfläche des vorderen Gehäuseteils 22 ein kleiner Spielraum aufrecht erhalten wird. Während das Steuerorgan die Pumpentä tigkeit ausführt, wird das Kühlmittel durch den Kühlmit- teleinlass 214 nach innen gezogen und von dort in die vordere Gehäusekammer 212 geleitet.
Die Weiterbeförde rung des Kühlmittels erfolgt dann durch die Pumpenka näle 48, nach hinten durch die Gehäusekammer 200 und nach Wärmeaustausch mit den Einsatzteilen nach aussen durch den Kühlmittelauslasskanal 216.
Es versteht sich, dass die beschriebene Ausführungs form nur ein bevrzugtes Ausführungsbeispiel ist und auch andere Formen gewählt werden können.