DE3716163C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Radialkolbenmotor nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein Radialkolbenmotor dieser Art ist z. B. in der DE-AS 15 03 313 beschrieben.

Radialkolbenmotoren werden im allgemeinen durch Öl als Druckmittel angetrieben, welches von einer vorgeschalteten Pumpe auf Hochdruck gebracht worden ist. Bei einem Radialkolbenmotor werden während des Umlaufes der Exzenterwelle über den Steuerzapfen entsprechend die Kolbenräume der Kolben mit Druckmittel versehen, wonach anschließend über die Entsorgungsnut das Druckmittel wieder ausgestoßen wird. D. h., während eines Umlaufes werden die Kolben abwechselnd mit Druckmittel versehen und erzeugen auf diese Weise die gewünschte Antriebskraft.

Die Exzenterwelle ist im allgemeinen zweifach gelagert, wobei sich die eine Lagerstelle am Abtriebszapfen und die andere Lagerstelle auf der anderen Seite des Exzenters befindet. Der Steuerzapfen dient zur Verteilung des Druckmittels in die Kolben und zur entsprechenden Druckmittelableitung. Hierzu sind in dem Steuerzapfen entsprechende Umfangsnuten und Verbindungsleitungen angeordnet.

Die Druckversorgungsnut für die Kolbenräume und die Entsorgungsnut, welche sich in einer Ebene des Steuerzapfens befinden, sind durch einen Steg voneinander getrennt. Während des Umlaufes des Steuerzapfens steuert damit der Steg die Druckmittelzufuhr bzw. Ableitung aus den Kolbenräumen.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß im letzten Abschnitt der Kolbenfüllung die Kolben durch den Exzenter nur noch wenig Weg zurücklegen. Andererseits erfahren der Kolben und der Exzenter bereits hohe Druckkräfte in diesem Bereich. Dies bedeutet, daß dadurch eine entsprechend hohe Wellen- und Kolbenbelastung auftritt, was sich negativ auf deren Lebensdauer auswirkt. Ebenso ergibt sich dadurch in nachteiliger Weise Lecköl.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radialkolbenmotor der eingangs erwähnten Art mit einem Steuerzapfen zu schaffen, bei dem unvermeidliches Lecköl reduziert wird und bei dem die Bauteile stärker entlastet sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch diese Ausgestaltung des Steges wird auf einfache Weise die Füllung des jeweiligen Kolbenraumes bereits kurz vor seiner Endstellung unterbrochen; d. h. die Öffnung der zu dem jeweiligen Kolben, der mit Druckmittel versehen wird, wird vorzeitig verschlossen. Dies bedeutet, übermäßig hohe Drücke im Endbereich, in denen der Kolben nur noch wenig Weg zurücklegt, werden vermieden. Damit tritt weniger Lecköl auf und die Belastung der Bauteile wird geringer. Trotzdem wird der Wirkungsgrad des Ölmotores praktisch nicht schlechter.

Ein weiterer erheblicher Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Ausgestaltung und der Größe der vorragenden Außenkante das Schluckvolumen des Motores verändert werden kann, und zwar ohne daß der Hub oder die Zylinderbohrungen verändert werden müssen. Dies bedeutet, man kann seriengemäße Bauteile für verschiedene Schluckvolumen verwenden und muß lediglich den Steuerzapfen bzw. den Steg des Steuerzapfens entsprechend ändern.

Zwar beschreibt die DE-PS 10 14 279 eine Zapfensteuerung für einen Radialkolbenmotor, bei der der Steg eine vorgezogene Außenkante aufweist, um damit eine weitgehende Expansion des Arbeitsmediums innerhalb des Zylinders zu ermöglichen und somit starke Druckwechselbeanspruchungen zu reduzieren, aber sie betrifft jedoch einen Gasmotor, bei dem eine Expansion des Gases zwangsläufig erforderlich ist. Hinzu kommt, daß die vorliegende Erfindung nicht unmittelbar etwas mit einer Nachexpansion bzw. Vorexpansion zu tun hat, die bei hydraulischen Kolbenmaschinen vielfach eingesetzt wird (vgl. hierzu auch DE-OS 29 49 678 und "Ölhydraulik und Pneumatik", 1,80, Maschinenbautechnik Heft 7 1961), um eine weitgehende Druckangleichung von Zylinderdruck und Niederdruck des Ventiles zu erzielen. Mit der vorliegenden Erfindung wird vielmehr ein weitergehender Bereich der Kolbenendbewegung erfaßt, der vor dem Nachexpansionsbereich beginnt und der eine wesentliche Entlastung der kraftübertragenden Motorteile im Endbereich des Kolbenweges bringt.

In "Maschinenbautechnik", Heft 7, 1961, S. 367-379 sind Untersuchungen bei verstellbaren Radialkolbenpumpen beschrieben, wobei dort mit Drosselkanälen oder Ausgleichsschlitzen gearbeitet wurde.

In "Konstruktion", Nr. 4, 1987, S. 133 ist aufgeführt, daß die Umsteuervorgänge auf einen möglichst großen Drehwinkelbereich ausgedehnt sein sollen.

Zur Vermeidung von schnellen Druckänderungen kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Übergang von der vorderen Längsseite aus zu der Außenkante kontinuierlich ist. Der Übergang kann dabei einfacherweise wenigstens annähernd bogenförmig verlaufen.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialkolbenmotor,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Radialkolbenmotor,

Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung des erfindungsgemäßen Steuerzapfens,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3 (in ver­ größerter Darstellung und ohne Exzenter),

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 3.

Der erfindungsgemäße Radialkolbenmotor ist grundsätzlich von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die für die Er­ findung wesentlichen Teile näher eingegangen wird. Er weist ein Gehäuse 1 mit einem Deckel 2 auf. In dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 ist eine Exzenterwelle 3 mit einem Exzenter 4 angeordnet. Die Exzenterwelle 3 besitzt auf einer Seite ei­ nen Abtriebszapfen 5 mit einem Wälzlager 6 als erste Lager­ stelle. Auf der anderen Seite des Exzenters 4 befindet sich die zweite Lagerstelle, welche als Gleitlager ausgebildet ist. Die zweite Lagerstelle bildet gleichzeitig auch einen Steuerzapfen 7 zur Steuerung des Druckmittels, im allgemei­ nen Öl. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Steuer­ zapfen 7 dabei in dem Deckel 2 gelagert. Selbstverständlich kann der Steuerzapfen jedoch auch direkt in dem Gehäuse ge­ lagert sein. Ebenso wie er mit der Antriebswelle 5 nicht ein­ stückig sein muß.

In der Ebene des Exzenters 4 befinden sich über diesem und über den Umfang gleichmäßig verteilt in Bohrungen des Gehäu­ ses angeordnete Kolben 8, welche in radialer Richtung ver­ schiebbar sind. Über Druckleitungen 9 und dazugehörige Druck­ bohrungen 20 wird Öl in Abhängigkeit von der Stellung des rotierenden Steuerzapfens 7 in die Kolbenräume der Kolben eingeleitet. Im unteren Bereich des Gehäuses 1 befindet sich eine Ölauslaßleitung 10. Ggf. ist noch eine zweite Auslaßlei­ tung 10A vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Steuerzapfen 7 ist in den Fig. 3 bis 6 deutlicher dargestellt. Die in der Fig. 3 bis 6 dargestellte Lage des Steuerzapfens zeigen Ansichten bzw. Schnitte, die gegenüber der in der Fig. 1 dargestellten Ansicht des Steuer­ zapfens 7 um 90% gedreht sind.

Über eine in der Fig. 3 prinzipmäßig gestrichelt dargestell­ te Zuleitung 11 wird Druckmittel in eine Umfangsnut bzw. Ringnut 12 in den Steuerzapfen 7 eingeleitet. Von der Ring­ nut 12 aus führt eine Verbindungsbohrung in Form einer Schrägbohrung 13 mit einer Einlaßöffnung 22 zu einer segment­ artigen Druckversorgungsnut 14. In der selben Ebene des Steuerzapfens 7 befindet sich auf der anderen Hälfte, d.h. gegenüberliegend der Druckversorgungsnut 14 eine ebenfalls segmentartige Entsorgungsnut 15. Wie aus der Fig. 5 ersicht­ lich ist, sind die Druckversorgungsnut 14 und die Entsor­ gungsnut 15 auf diese Weise durch einen Steg 16 voneinander getrennt. Der Steg 16 durchsetzt zur Abdichtung den Steuer­ zapfen 7 vollständig und weist zwei wenigstens in einem weiten Bereich parallel zueinander verlaufende Längsseiten, nämlich eine vordere Längsseite 23A und eine hintere Längs­ seite 23B - jeweils bezogen auf die Drehrichtung des Steuer­ zapfens 7 (siehe Pfeil in der Fig. 5) - auf. Die Außenkante 24 der vorderen Längsseite 23A ist nach vorne gezogen, wobei ein bogenförmiger Übergang 25 die Verbindung zu der Längs­ seite 23A herstellt. Von der Entsorgungsnut 15 aus führt ebenfalls eine Schrägbohrung 17 zu einer weiteren Umfangsnut 18, von der aus durch eine ebenfalls nur gestrichelt darge­ stellte Leitung 19 zu der Auslaßöffnung 10 führt.

Das von einer vorgeschalteten Pumpe kommende Drucköl gelangt über eine Einlaßöffnung 11A in das Gehäuse 1 des Motors und von da aus über die Leitung 11 in die Umfangsnut 12. Die Wei­ terleitung des Druckmittels erfolgt über die Schrägbohrung 13 und die Druckversorgungsnut 14 in drei Druckbohrungen 20A, 20B und 20C in dem Deckel 2, an die sich jeweils schräg verlaufende Druckbohrungen 21 anschließen, die jeweils zu den Kolbenräumen der Kolben 8 führen; d.h. für jeden der drei Kolben 8 ist eine Druckbohrung 20A bzw. 20B bzw. 20C vorgesehen.

In der in den Fig. 3 und 5 dargestellten Position befindet sich der druckbeaufschlagte Kolben gerade über dem Steuer­ zapfen 7. Aus den Druckbohrungen 20B und 20C wird bzw. wurde nach dem Arbeitshub der Kolben das Öl ausgestoßen, das von da aus in die Entsorgungsnut 15 geleitet wird, von wo es über die Schrägbohrung 17 und die Umfangsnut 18 und die Lei­ tung 19 das Gehäuse 1 über den Auslaß 10 und ggf. 10A ver­ läßt.

Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, wird durch die "voreilen­ de" Außenkante 24 die Druckbohrung 20A in den Deckel 2 be­ reits kurz bevor der dazugehörige Kolben seinen inneren Um­ kehrpunkt, d.h. kurz vor Beendigung des Arbeitshubes, ge­ schlossen. Auf diese Weise werden überhöhte Drücke vermie­ den. Der Druckmittelauslaß aus den Kolbenräumen ist jedoch davon unberührt, da die hintere Längsseite und auch die andere Kante der vorderen Längsseite unverändert sind.

Claims (3)

1. Hydraulischer Radialkolbenmotor mit einem Gehäuse (1), mit in dem Gehäuse (1) verstellbaren Kolben (8) und mit einer in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle (5), wobei die Abtriebswelle (5) mit einem Steuerzapfen (7) versehen ist, welcher eine mit einer Druckmittelzuführung verbundene Umfangsnut (12), eine segmentartige Druckversorgungsnut (14) für die Kolben (8), eine segmentartige Entsorgungsnut (15), die mit einer Druckmittelausgangsleitung (19) zur Druckmittelabfuhr verbunden ist, und eine Verbindungsleitung (13) zwischen der Umfangsnut (12) und der Druckversorgungsnut (14) aufweist, wobei die Druckversorgungsnut (14) und die Entsorgungsnut (15) durch einen Steg mit zwei wenigstens in weiten Bereichen zueinander parallelen Längsseiten (23A, 23B) voneinander getrennt sind, dessen Länge dem Durchmesser des Steuerzapfens (7) angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante (24) der vorderen Längsseite (23A) des Steges (16), bezogen auf die Drehrichtung des Steuerzapfens (7), derart weit nach vorne gezogen ist, daß übermäßig hohe Druckkräfte im Endbereich der Kolbenwege auf die Abtriebswelle (5) und die Kolben (8) vermieden werden.

2. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergang (25) von der vorderen Längsseite (23A) aus zu der Außenkante (24) kontinuierlich ist.

3. Kolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (25) wenigstens annähernd bogenförmig ist.