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Dokumentenidentifikation DE3734926C2 18.04.1991
Titel Radialkolbenmotor
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Weckbrodt, Klaus, 7072 Heubach, DE
Vertreter Lorenz, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 7920 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 15.10.1987
DE-Aktenzeichen 3734926
Offenlegungstag 11.05.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.04.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.1991
IPC-Hauptklasse F03C 1/04
IPC-Nebenklasse F04B 1/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Radialkolbenmotor nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Ein Radialkolbenmotor dieser Art ist z. B. in der JP 58-15 769 A beschrieben.

Der Exzenter ist dabei in einem Nadellager gelagert, das jedoch nur eine begrenzte Belastung aufnehmen kann. Außerdem benötigt ein Nadellager auch einen entsprechenden Bauraum. Bekanntlich dürfen Nadellager überhaupt nicht geschmiert werden. Zwischen dem Nadellager und dem Kolben befindet sich ein Ring, der aufgrund der Konstruktionsart der Nadellager ebenso wie der Exzenter aus hartem Material bestehen muß.

Die Verwendung eines Gleitlagers würde eine höhere Belastung bei gleichem Bauraum ermöglichen und damit schnell drehendere Hydromotoren und/oder Hydromotoren mit höherem Druck und größerer Leistung bei gleichem Bauraum ermöglichen, aber deren Einsatz war bisher bei Kolbenmotoren als nicht möglich angesehen worden. Kolbenmotoren laufen nämlich unter Druck an. Dies bedeutet, es tritt zuerst ein Druck auf und erst danach erfolgt die Bewegung. Dadurch tritt eine Haftreibung bzw. eine metallische Berührung auf, weil der Ölfilm im Gleitlager durch den vom Kolben erzeugten Druck zerstört wird, und der Kolbenmotor läuft schlecht oder unter Umständen überhaupt nicht von selbst an. Aus diesem Grunde mußte man bisher stets mit Nadellager einen Kompromiß zwischen Bauraum und Leistung des Hydromotors eingehen.

Aus der DE-AS 21 02 761 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, bei der eine Verbindung zwischen der Zuführleitung (Ansaugseite) und der Schmierstelle für den Exzenterring vorgesehen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenmotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der bei kleinem Bauraum hoch belastbar ist bzw. eine hohe Leistungsabgabe aufweist.

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

In überraschender Weise wurde durch die erfindungsgemäße Druckschmierung des Gleitlagers über das Druckmittel, das auch die Kolbenräume versorgt, erreicht, daß der Motor ohne Probleme anläuft. Gleichzeitig mit dem Unterdrucksetzen der Kolbenräume wird nämlich auch das Gleitlager mit Druckmittel versorgt, d. h. es hebt ab und wird damit zum Schwimmen gebracht. Auf diese Weise steht bereits während des Anlaufens ein Ölfilm im Gleitlager zur Verfügung und eine Haftreibung wird vermieden. Weiterhin wurde festgestellt, daß durch diese Druckschmierung bzw. das Gleitlager der Kolbenmotor leiser läuft. Durch die Anordnung der Verbindungsbohrung wird sichergestellt, daß das Druckmittel genaus an der Stelle zugeleitet wird, wo die höchste Belastung ist.

Die Verbindungsbohrung kann an einer beliebigen Stelle von der Druckmittelzuführungsleitung abzweigen. Eine konstruktiv sehr einfach durchzuführende Lösung besteht darin, daß die Verbindungsleitung über eine Schrägbohrung mit der Umfangsnut in dem Steuerzapfen verbunden ist, in die die Druckmittelzuführungsleitung mündet.

Weiterhin wurde festgestellt, daß es von Vorteil ist, wenn in der Verbindungsleitung eine Drosselstelle angeordnet ist.

Das Druckmittel ist praktisch nur zum Anlaufen für das Exzenterlager notwendig, wobei es jedoch einen Verlust für den Kolbenmotor selbst darstellt, denn es wird anschließend wieder in die Rücklaufleitung zurückgeleitet. Baut man nun in die Verbindungsleitung in erfindungsgemäßer Weise eine Drosselstelle ein, so erhöht sich bei zunehmender Drehzahl der Durchflußwiderstand und die Druckmittelverluste werden während des Betriebes deutlich begrenzt bzw. bei hoher Drehzahl kann der Durchflußwiderstand sogar so groß werden, daß überhaupt kein Öl mehr durch die Drosselstelle fließt. Andererseits reicht jedoch auch trotz der Drosselstelle die zum Anlaufen des Hydromotores erforderliche Druckmittelmenge aus.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß ein Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle zwischen 0,1 und 0,3 mm im allgemeinen ausreichend ist. Selbstverständlich sind im Bedarfsfalle jedoch auch noch andere Öffnungsquerschnitte möglich.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialkolbenmotor

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung des erfindungsgemäßen Steuerzapfens

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Der erfindungsgemäße Radialkolbenmotor ist grundsätzlich von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird. Er weist ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 mit einem Exzenter 3 angeordnet ist. Die Antriebswelle 2 ist mit einem Steuerzapfen 4 versehen, der auch zur Lagerung der Antriebswelle 2 dient. Der Steuerzapfen 4 dient zur Steuerung des Druckmittels, im allgemeinen Öl, das über eine Druckmittelzuführungsleitung 5 in das Gehäuse 1 eingeleitet wird.

In der Ebene des Exzenters 3 befinden sich über dem Umfang gleichmäßig verteilt in Bohrungen des Gehäuses angeordnete Kolben 6, welche durch den Exzenter 3 in radialer Richtung verschiebbar sind. In der Fig. 1 ist der obere Kolben dargestellt, wobei sich dieser in einer Position befindet, in der dessen Kolbenraum 7 über eine Druckleitung 8 mit Drucköl zur Erzeugung eines Arbeitshubes versehen wird. Die Druckleitung 8 befindet sich gegenüber der Druckmittelzuführungsleitung 5in einem anderen Umfangsbereich des Gehäuses, wurde jedoch zur Vereinfachung in die Fig. 1 mit eingezeichnet. Die gleiche Druckleitung 8 dient auch während des Umlaufes des Exzenters zum Ausstoßen des Drucköles aus dem Kolbenraum 7. In der Fig. 1 betrifft dies den in der unteren Hälfte dargestellten Kolben 6, dessen Druckleitung 8 in eine segmentartige Entsorgungsnut 9 mündet, die sich in der dargestellten Position des Steuerzapfens 4 ebenfalls in der unteren Stellung befindet. Von der Druckentsorgungsnut 9 aus führt eine Auslaßbohrung 10 (in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt) zu einem Ölauslaß 11. Die Druckmittelversorgung der Kolbenräume erfolgt über die Druckmittelzuführungsleitung 5, welche in eine Ringnut 12 in den Steuerzapfen 4 mündet. Von der Ringnut 12 aus führt in üblicher Weise eine Schrägbohrung 13 (in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt) zu einer segmentartigen Druckversorgungsnut 14, welche während des Umlaufes des Steuerzapfens 4 jeweils mit den Druckleitungen 8 in Verbindung kommt.

Die segmentartige Druckversorgungsnut 14 und die ebenfalls segmentartige Entsorgungsnut 9 befinden sich auf dem Steuerzapfen 4 in der gleichen Ebene und sind durch einen Steg 15 voneinander getrennt (siehe Fig. 3). Die Ringnut 12 kann bei Bedarf auch im Gehäuse 1 angeordnet sein, wobei in diesem Falle in dem Steuerzapfen auf der der Kolbendruckseite gegenüberliegenden Seite lediglich eine Druckentlastungsnut angeordnet ist (in der Fig. 2 die untere Hälfte der Ringnut 12).

Von der Ringnut 12 in dem Steuerzapfen 4 zweigt als Verbindungsbohrung eine Schrägbohrung 16 ab, die in die Umfangswand des Exzenters 3 mündet. Der Exzenter 3 ist in einem Gleitlager 17 gelagert. Wie aus der vergrößerten Darstellung in der Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, mündet die Schrägbohrung 16 an dem Gleitlager 17. Da sie über die Ringnut 12 mit der Druckmittelzuführungsleitung 5 verbunden ist, erhält das Gleitlager 17 auf diese Weise zur Schmierung Öl, das unter dem gleichen Druck steht, wie das Öl für die Kolbenräume.

Selbstverständlich wäre auch eine andere Führung einer Verbindungsleitung zwischen dem Gleitlager 17 und der Druckmittelzuführungsleitung 5 möglich, aber die dargestellte Verbindungsart stellt sicher, daß stets Druckmittel direkt an die Stelle der höchsten Belastung für das Gleitlager zugeleitet wird, nämlich in den Bereich, in dem die Kolben druckbeaufschlagt sind.

Wie weiter aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist in der Schrägbohrung 16 eine Drosselstelle 18 angeordnet, die den Durchflußquerschnitt auf ca. 0,2 mm verringert. Auf diese Weise werden die unvermeidlichen Ölverluste während des Betriebes gering gehalten, wobei jedoch zum Anlaufen noch genügend Druckmittel zur Verfügung gestellt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Radialkolbenmotor mit einem Gehäuse und darin verstellbaren Kolben und mit einer in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, die mit einem in einem Lager angeordneten Exzenter für die Kolbenbewegung und mit einem Steuerzapfen versehen ist, wobei der Steuerzapfen mit einer Druckmittelzuführungsleitung und einer Druckmittelabführleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (3) in einem Gleitlager (17) gelagert ist, das über eine Verbindungsbohrung (16) mit dem Druckmittelzuführungsbereich (5) in dem zur Lagerung der Antriebswelle (2) dienenden Steuerzapfen (4) verbunden ist, wobei die Verbindungsbohrung (16), auf der der Kolbendruckseite zugewandten Seite des Exzenters (3) in das Gleitlager (17) mündet.
  2. 2. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung über eine Schrägbohrung (16) mit der Umfangsnut (12) in dem Steuerzapfen (4) verbunden ist, in die die Druckmittelzuführungsleitung (5) mündet.
  3. 3. Kolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsbohrung (16) eine Drosselstelle (18) angeordnet ist.
  4. 4. Kolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (18) einen Öffnungsquerschnitt von 0,1 bis 0,3 mm besitzt.






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