DE3029997A1

DE3029997A1 - Hydraulischer kreiskolbenmotor

Info

Publication number: DE3029997A1
Application number: DE19803029997
Authority: DE
Inventors: Gunnar Lyshoej Nordborg Hansen; Carl Verner Oehrberg
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DK297781A; JPS6056277B2; DE3029997C2; US4435130A; JPS5752678A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kreiskolbenmotor mit einem zwischen einem außenverzahnten Ritzel und einem damit in Kämmeingriff stehenden, innenverzahnten Hohlrad, mit einem Verteilerventil, das aus einer feststehenden Ventilscheibe und einem ringförmigen, mit dem sich drehenden Zahnrad drehfest verbundenen Drehschieber besteht, und mit einem DruckkolbBn, der unter dem Einfluß der zuströmenden Druckflüssigkeit den Drehschieber gegen die Ventilscheibe drückt und der auf aif einander abgewandten Seiten zwei annähernd gleich große Druckflächen aufweist, von denen die eine dem Innenraum des Motors und die andere einer Gehäusekammer zugewandt ist.

Bei einem bekannten Kreiskolbenmotor dieser Art (DE-AS 22 20 350) sind Federn vorgesehen, um den Druckkolben mit einer Vorspannung gegen den Drehschieber zu drücken. Ferner besitzt der Druckkolben auf der dem Drehschieber abgewandten Seite zwei Ringflächen, von

die
denen/eine dem Druck der zuströmenden Druckflüssigkeit und die andere dem Druck der abströmenden Druckflüssigkeit ausgesetzt ist, was auch bei einer Drehrichtungsumkehr zutrifft. Der Druckkolben weist eine Bohrung auf, die von einem Stützzapfen für eine Gelenkwelle durchsetzt ist. Über den Spalt zwischen Bohrung und Zapfen

1 3 Q ö 6 7 / O h 2 O

ist der Innenraum des Motors und die Gehäusekammer miteinander verbunden. Demzufolge hat der im Innenraum des Motors herrschende Druck keinen Einfluß auf den Druckkolben. Überdies ist der Innenraum bei solchen Motoren unmittelbar mit dem Tank verbunden. Infolgedessen ergibt sich unter dem Einfluß des Druckkolbens eine gute Abdichtung zwischen dem Drehschieber und der Ventilscheibe.

Es ist häufig erwünscht, einen solchen Motor im Freilauf zu betreiben. Dies läßt sich nur dadurch erreichen, daß zwischen die beiden Leitungen für das zuströmende und das abströmende Druckmittel ein Freilauf ventil geschaltet wird, über welches die gesamte Druckflüssigkeit oder ein wesentlicher Teil geleitet wird. Ein solches Ventil ist vergleichsweise groß und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiskolbenmotor der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Freilaufeigenschaft mit geringem Aufwand erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Überdruckventil, das den Druck im Innenraum des Motors auf einem vorgegebenen Wert hält, und durch ein Umschaltventil, das dte Gehäusekammer in der ersten Schaltstellung mit dem Innenraum und in der zweiten Schaltstellung mit dem Tank verbindet.

Bei dieser Konstruktion arbeitet der Druckkolben in der ersten Schaltstellung des Umschaltventils in bekannter Weise. Der höhere Innendruck kann sich auf den Druckkolben nicht auswirken, da beide Druckflächen von ihm beaufschlagt sind. In der zweiten Schaltstellung jedoch wirkt der Innendruck nur auf die eine Druckfläche des Druckkolbens, weil die Gehäusekammer drucklos ist. Infolgedessen wirkt auf den Druckkolben eine Kraft, die derjenigen Kraft entgegengesetzt ist, die von der zuströmenden Druckflüssigkeit hervorgerufen ist. Dies hat zur Folge, daß der Drehschieber nicht mehr dicht gegen die Ventilscheibe gedrückt wird und längs der Fläche zwischen Drehschieber und Ventilscheibe ein

130007/0420

Kurzschluß zwischen Zuströmseite und Abströmseite entsteht, durch den sich die Freilaufeigenschaft ergibt. Sowohl das Überdruckventil als auch das Umschaltventil sind vergleichsweise kleine Einheiten, die einen sehr viel geringeren Aufwand erfordern als ein Kurzschlußventil für die Druckflüssigkeit.

Günstig ist es, wenn das Umschaltventil in einer Leitung angeordnet ist, die einen zum Innenraum führenden Anschluß und einen zur Gehäusekammer führenden Anschluß miteinander verbindet. Auf diese Weise kann das Umschaltventil an eine Stelle gebracht werden, wo es leicht bedient werden kann.

Sofern interne Verbindungskanäle zwischen Innenraum und Gehäusekammer vorhanden sind, sollten diese mittels einer Dichtung abgedichtet sein. So kann der Druckkolben von einem einen Dichtring tragenden Zapfen durchsetzt sein.

Das Überdruckventil kann im Gehäuse zwischen dem Innenraum und einem zum Tank führenden Anschluß angeordnet sein. Der hierfür erforderliche Aufwand ist äußerst gering.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Umschaltventil in Abhängigkeit von einem an der Abströmseite des Motors abnehmbaren Drucksignal steuerbar und geht in die zweite Schaltstellung, wenn der Abströmdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dieser erhöhte Druck tritt beispielsweise auf, wenn der Motor von außen angetrieben wird, z. B. bei einer Bergabfahrt, hierbei wird dann automatisch der Freilauf eingeschaltet.

Häufig empfiehlt sich ein Unterbrecher zum Unterbinden des Drucksignals. Dieser ist sinnvoll, wenn bei einer Rückwärtsfahrt der Freilauf nicht automatisch eintreten soll.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

130Ö67/O42Q

Die einzige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor mit der zugehörigen hydraulischen Schaltung.

Der veranschaulichte Motor weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einem mit einem Flansch 2 versehenen Lagerblock 3, einem Zwischenstück 4, einem innenverzahnten Hohlrad 5 und einem Endstück 6 besteht, welche Teile durch nicht veransclailichte Schrauben zusammengehalten sind. Ein außenverzahntes Ritzel 7, das mit dem Hohlrad 5 kämmt und Verdrängerkammern 8 bildet, ist über eine erste Gelenkwelle 9 mit einer Hauptwelle 10 verbunden, die über zwei "Wälzlager 11 und 12 im Lagerteil abgestützt ist. Eine zweite Gelenkwelle 13 durchsetzt ein Verteilerventil 14, das aus einer drehfest gehaltenen Ventilscheibe 15 und einem mit der Gelenkwelle 13 verbundenen Drehschieber 16 besteht. Die Gelenkwelle 13 ist durch einen Zapfen 17 stirnseitig abgestützt, der einen Dichtring 18 trägt und in einer Bohrung eines drehfest angeordneten Druckkolbens 19 untergebracht ist.

Dieser Druckkolben 19 wird durch eine ringförmige Feder 20 mit seiner linken Stirnfläche gegen den Drehschieber 16 gedrückt. Eine erste ringförmige Druckfläche 21 ist einem mit dem einen Hauptanschluß 22 verbundenen Raum 23 zugewandt. Eine zweite ringförmige Druckfläche 24 ist einem mit dem zweiten Hauptanschluß 25 verbundenen Raum 26 zugewandt. Diese Räume stehen über Kanäle 27 und 28 im Drehschieber 16 sowie über Kanäle 29 in der Ventilscheibe 15 mit den Verdrängerkammern 8 derart in Verbindung, daß der Motor sich zu drehen vermag. Ferner hat der Druckkolben 19 eine Druckfläche 30, welche dem Innenraum 31 des Motors zugewandt ist, und eine Druckfläche 32, welche einer Gehäusekammer 33 zugewandt ist.

Der Innenraum 31 steht über einen Kanal 34 mit einem Überdruckventil 35 mit einem Anschluß 36 in Verbindung, der über eine Leitung 37 mit einem Tank 38 verbunden ist. Lecköl, das sich im

InnenrauTn 31 sammelt hat dahe3° einen vorgegebenen Druck, "beispielsweise 10 bar.

Ferner ist der Innenraum 31 mit einem Anschluß 39 versehen, der über eine Leitung 40, welche ein Umschaltventil 41 aufweist, mit einem Anschluß 42 verbunden ist, der zur Gehäusekammer 33 führt. Das Umschaltventil 41 hat eine erste Schaltstellung a, in der der Innenraurn 31 mit der Gehäusekammer 33 verbunden ist, und eine zweite Schaltstellung b, in der die Gehäusekamraer 33 mit dem Tank 38 verbunden ist. Im vorliegenden Fall geht das Umschaltventil 41 in die zweite Schaltstellung b, wenn ein über eine Leitung 43 zugeführtes Drucksignal die Kraft der Feder 44 überwindet.

Zum Betrieb des Motors ist eine regelbare Pumpe 45 über eine Arbeitsleitung 46 mit dem Hauptanschluß 22 und über eine Arbeitsleitung 47 mit dem Hauptanschluß 25 verbunden. Das Druckmittel hat dann die durch die vollen Pfeile angegebene Strömungsrichtung. Wird bei dieser Betriebsweise der Motor durch äußere Kräfte angetrieben, steigt der Druck am Punkt 48 der Arbeitsleitung 47, so daß das Umschaltventil 41 anspricht. Mit einem Unterbrecherventil 49 kann das Drucksignal unterbunden werden, wenn der Umschaltvorgang nicht erwünscht ist, beispielsweise bei einer Rückwärtsfahrt, bei der der gestrichelte Strömungsverlauf vorherrscht.

Mit der regelbaren Pumpe 45 ist eine Hilfspumpe 50 gekuppelt, der ein Überdruckventil 51 zugeordnet ist und die über zwei Rückschlagventile 52 und 53 diejenige Druckflüssigkeitsmenge in den Arbeitskreis einzuspeisen vermag, die im Motor durch über den Innenraum 31 abströmende Leckflüssigkeit verloren geht.

Im Wormalbetrieb herrscht im Innenraum 31 und in der Gehäusekammer 33 der gleiche Druck von beispielsweise 10 bar. Da die Druckflächen 30 und 32 einander gleich groß sind, wird der Druckkolben 19 hierdurch nicht belastet. Auf ihn wirkt lediglich die Kraft der Feder 20 und der die Druckfläche 21 belastende Zuström-

130067/0420

druck. Infolgedessen wird der Drehschieber 16 dicht gegen die Ventilscheibe 15 gedruckt. Wenn aber das Umschaltventil 41 umgeschaltet wird, geht der Druck in der Gehäusekammer 33 auf Null. Nunmehr bewirkt der die Druckfläche 30 belastende Innendruck eine erhebliche Kraft auf den Druckkolben 19» die der Andruckkraft entgegengesetzt ist. Da der Drehschieber 16 nicht mehr mit voller Kraft gegen die Ventilscheibe 15 gedruckt wird, vermag die unter Zuströmdruck stehende Flüssigkeit die Teile 15 und 16 auseinanderzudrücken, so daß ein Kurzschlußpfad entsteht, welcher der erstrebten Freilaufbedingung entspricht.

Das beschriebene Prinzip läßt sich auch auf konstruktiv anders ausgestaltete hydraulische Kreiskolben-motoren anwenden, beispielsweise auf solche, bei denen der Zapfen 17 fehlt. Das Umschaltventil 41 kann auch von Hand betätigt werden.

130037/0420

Claims

Patentansprüche

f1.- Hydraulischer Kreiskolbenmotor mit einem zwischen einem ~" außenverzahnten Ritzel und einem damit in Kämmeingriff stehenden innenverzahnten Hohlrad, mit einem Verteilerventil, das aus einer feststehenden Ventilscheibe und einem ringförmigen, mit dem sich drehenden Zahnrad drehfest verbundenen Drehschieber besteht,und mit einem Druckkolben, der unter dem Einfluß der zuströmenden Druckflüssigkeit den Drehschieber gegen die Ventilscheibe drückt und der auf einander abgewandten Seiten zwei annähernd gleich große Druckflächen aufweist, von denen die eine dem Innenraum des Motors und die andere einer Gehäusekammer zugewandt ist, gekennzeichnet durch ein Überdruckventil (35), das den Druck im Innenraum (31) des Motors auf einem vorgegebenen Wert hält, und durch ein Umschaltventil (41), das die Gehäusekammer (33) in der ersten Schaltstellung

(a) mit dem Innenraum und in der zweiten Schaltstellung

(b) mit dem Tank (38) verbindet.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (41) in einer Leitung (40) angeordnet ist, die einen zum Innenraum (31) führenden Anschluß (39) und einen zur Gehäusekammer (33) führenden Anschluß (42) miteinander verbindet.

130öö?/(U20
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß interne Verbindungskanäle zwischen Innenraum (31) und Gehäusekammer (33) mittels einer Dichtung (18) abgedichtet sind.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (19) von einem einen Dichtring (18) tragenden Zapfen (17) durchsetzt ist.
5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (35) im Gehäuse (1) zwischen dem Innenraum (31) und einem zum Tank (38) führenden Anschluß (36) angeordnet ist.
6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (41) in Abhängigkeit von einem an der Abströmseite des Motors abnehmbaren Drucksignal steuerbar ist und in die zweite Schaltstellung (b) geht, wenn der Abströmdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet.
7. Motor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Unterbrecher (49) zum Unterbinden des Drucksignals.

0067/0420.