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Dokumentenidentifikation DE4337508A1 04.05.1995
Titel Radialkolbenmotor als Einschubmotor
Anmelder Mannesmann Rexroth GmbH, 97816 Lohr, DE
Erfinder Wüsthof, Peter, Dr., 97816 Lohr, DE;
Cunningham, Sinclair, Kinghorn, Fife, GB
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 03.11.1993
DE-Aktenzeichen 4337508
Offenlegungstag 04.05.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.1995
IPC-Hauptklasse F03C 1/04
IPC-Nebenklasse F01B 1/06   F04B 1/04   B28C 5/08   F16M 1/021   
Zusammenfassung Radialkolbenmaschine, insbesondere Radialkolbenmotor mit einem Maschinengehäuse, einem Hubring, einem im Gehäuse drehbar angeordneten Rotor, einer mit dem Rotor drehfest verbundenen Welle, mehreren im Rotor angeordneten Kolben, die sich vorzugsweise über Walzen am Hubring abstützen, und Kommutatormittel zur Zu- und Abfuhr von Druckmittel, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Rotors ein Steuergehäuse vorgesehen ist, und daß auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Rotors eine Kompensationsplatte vorgesehen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine hydraulische Maschine und insbesondere auf einen Radialkolbenmotor, der vorzugsweise als ein Einschubmotor ausgebildet ist.

Hydraulische Radialkolbenmotoren sind seit langem bekannt und werden vielfach als Antriebe bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise veranschaulicht die die Fig. 1 eine bekannte Radialkolbenmaschine bei der ein in einem Maschinengehäuse drehbar angeordneter mit einer Welle verbundener Rotor von seiner einen Seite her über einen axial beweglichen Kommutator mit Druckmittel versorgt wird, während auf der anderen sozusagen wellenseitigen Seite des Rotors zwei benachbart zueinander angeordnete Walzenlager vorgesehen sind. Der Einsatz solcher Lager führt zu verhältnismäßig hohen Kosten. Ferner wird bei den bekannten Konstruktionen verhältnismäßig viel Bauraum benötigt.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine hydraulische Radialkolbenmaschine insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll ein kompakter, kostengünstiger Radialkolbenmotor geschaffen werden, der insbesondere auch als Einschubmotor zur Verwendung mit einem Getriebe geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung insbesondere bei einer Radialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und speziell bei einem Radialkolbenmotor vor, daß ein direkt mit dem Rotor kommunizierendes Steuergehäuse insbesondere als ein kompaktes Bauteil mechanisch verbunden mit dem Maschinengehäuse vorgesehen wird, und daß ferner eine Kompensationsplatte eingesetzt wird, die den Rotor dichtend an das Steuergehäuse andrückt.

Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Radialkolbenmotor die Kompensationsplatte auf der Wellenseite des Rotors auf, während das Steuergehäuse auf der entgegengesetzt zur Wellenseite liegenden Seite vorgesehen ist. Die Welle kann dabei vorzugsweise bis auf ein Führungslager lagerlos vorgesehen werden.

Das Steuergehäuse kann zur Verminderung der Kosten verhältnismäßig klein ausgebildet sein, da es lediglich die üblichen zur Kommutation erforderlichen Bohrungen aufnehmen muß. Da das Steuergehäuse keinerlei Bewegungen ausführen muß, kann es mechanisch mit dem Maschinengehäuse beispielsweise durch Schraubenbolzen verbunden sein. Es ist auch möglich das Steuergehäuse zusammen mit dem Maschinengehäuse, insbesondere einem Teil desselben einstückig durch Guß herzustellen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kompensationsplatte werden die teueren Wälzlager vermieden.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Radialkolbenmotor ist insbesondere bei solchen Antriebssystemen anwendbar, wo der Motor allein als ein drehmomenterzeugender Abschnitt verwendet wird, beispielsweise als Eingangsbauteil für einen Getriebekasten. Vorzugsweise könnte ein solcher Radialkolbenmotor als Antrieb beispielsweise für Zementmischer eingesetzt werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wie auch des Standes der Technik, anhand der Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Radialkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Radialkolbenmaschine insbesondere einen Radialkolbenmotor gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Maschine gemäß Fig. 2 von rechts;

Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2;

Fig. 5 eine Einzelheit der Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt durch das Steuergehäuse 80;

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des linken Teils der Fig. 4;

Fig. 8 eine Vergrößerung der Darstellung gemäß Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine bekannte hydraulische Radialkolbenmaschine 100. Diese weist eine erste Gehäusehälfte 1 und eine zweite Gehäusehälfte 2 auf. Ein Hubring 3 ist zwischen den Gehäusehälften 1, 2 vorgesehen und Bolzen 4 verbinden die drei genannten Bauteile. Eine Welle 5 ist mittels Lager 6 und 7 drehbar im Maschinengehäuse gelagert und trägt an ihrem Wellenende 8 benachbart zu einer Ausnehmung 9 einen Rotor 10. Im Rotor 10 sind mehrere der Anzahl der Kolben 12 entsprechende Kolbenkammern 11 radial verlaufend ausgebildet. Die Kolben 12 stützen sich über zylindrische Rollen an der Innenoberfläche des Hubrings 3 ab. In der zweiten Gehäusehälfte 2 ist axial beweglich eine Steuerhülse 24 angeordnet, die Steuerbohrungen 22, 23 aufweist, die in nicht näher gezeigter Weise mit Anschlüssen verbunden sind. Diese Steuerbohrungen 22, 23 können über axial verlaufende Bohrungen 21 in bekannterweise Druckmittel den Kolbenkammern 11 zuführen oder von diesen abführen je nach Stellung des Rotors. Die weiterhin gezeigten Steuerräume 25, 26 stehen mit den bereits erwähnten Anschlüssen in Verbindung.

Die Fig. 2 und 3 sowie die Fig. 4 bis 8 zeigen eine hydraulische Radialkolbenmaschine 200 gemäß der Erfindung. Diese vorzugsweise als Radialkolbenmotor ausgebildete Maschine 200 weist ein Maschinengehäuse auf, welches aus einer ersten 51 und zweiten 52 Gehäusehälfte besteht. Zwischen den beiden Gehäusehälften 51, 52 ist ein Hubring 53 angeordnet, wobei diese drei Bauteile durch Schraubenbolzen zusammengehalten werden, welche auch durch Bohrungen 54 im Hubring 53 verlaufen. Im Maschinengehäuse ist ein Rotor 60 drehbar angeordnet. In mehreren radial verlaufenden Kolbenkammern 67 des Rotors 60 sind hin- und herbewegliche Kolben 68 angeordnet, die sich über Rollen 69 an der Innenoberfläche des Hubrings 53 abstützen.

In einer benachbart zum Ende der Welle 55 gelegenen Öffnung 79 der zweiten Gehäusehälfte 52 ist ein Steuergehäuse 80 durch Schraubenbolzen 83 befestigt. Das Steuergehäuse 80 könnte auch einstückig mit der Gehäusehälfte 52 ausgebildet beispielsweise gegossen sein.

Das Steuergehäuse 80 ist in an sich bekannter Weise mit Anschlüssen 84, 85 für die Zu- bzw. Abfuhr von Druckmittel ausgestattet. Im Steuergehäuse 80 ausgebildete Kanäle 86, 87, 88 dienen dazu über Steuerbohrungen 22, 23 Druckmittel den Kolbenkammern 67 zuzuführen bzw. von diesen abzuführen je nach Stellung des Rotors bezüglich der Steuerbohrungen 22, 23 sowie der entsprechenden im Rotor ausgebildeten Bohrungen 21.

Auf der anderen Seite des Rotors 60 gegenüber von dem Steuergehäuse 80 sind die Kompensationsmittel in der Form einer Kompensationsplatte 82 sozusagen auf der Wellenseite des Motors oder Rotors angeordnet. Die Kompensationsplatte 82 ist in einer Ausnehmung 76 der Gehäusehälfte 51 angeordnet. Die Ausnehmung 76 ist sozusagen stufenförmig ausgebildet. In den gezeigten drei Stufen sind ringförmige Dichtungen 62, 63 und 64 vorgesehen. Die Kompensationsplatte 82 ihrerseits besitzt einen stufenförmigen Außenumfang und liegt mit ihren entsprechende Stufen auf den entsprechenden Stufen der Ausnehmung 76 auf, und zwar in Dichteingriff mit den Dichtungen 62, 63, und 64. Ein Anlagevorsprung 92 ragt am rotorseitigen Ende der Kompensationsplatte 82 nach innen und bildet eine Anlage für eine Feder 90, die zum anderen an einem Radialvorsprung 56 der Gehäusehälfte 51 anliegt. Die Feder 90 drückt die Kompensationsplatte 82 gegen die Rotorseitenfläche wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dies ist für den Fall notwendig, wo kein Strömungsmitteldruck vorhanden ist. Nachdem sich ein Strömungsmitteldruck aufgebaut hat, wird die Kompensationsplatte 82 durch die Wirkung des Strömungsmitteldrucks gegen die zugehörige Seitenfläche des Rotors 60 gedrückt. Die Strömungsmittelzufuhr erfolgt über Kanäle 97, 98, die zu Druckkammern 93, 94 führen, welche zwischen vorzugsweise radial verlaufenden Seitenflächen der Gehäusehälfte 51 und der Kompensationsplatte 82 gebildet werden.

Die Zufuhr zu den Kanälen 97, 98 erfolgt über mindestens 2 Bohrungen 65, 66 im Rotor. Diese Bohrungen 65, 66 stehen mit unterschiedlich druckbeaufschlagten Kolbenkammern 67 in Verbindung, und zwar derart, das stets der zum Andrücken der Kompensationsplatte 82 erforderliche Druck in mindestens einer der Kammern 94, 95 vorgesehen wird.

Dadurch, daß immer mindestens zwei Paare von Kolben vorhanden sind, die um 90 hydraulische Grade außer Phase sind, und dadurch, daß zwei Bohrungen 65, 66 mit dem einen bzw. anderen Paar in Verbindung stehen, wird sichergestellt, daß der Einlaßdruck oder der Rücklaufdruck zum Anlegen der Kompensationsplatte 82 an den Rotor 60 herangezogen werden kann.

Erfindungsgemäß ist die Welle 55 praktisch lagerlos, allein ein Führungslager 30 ist vorzugsweise am Ende der Welle 55 vorgesehen. Das Führungslager 30 sitzt vorzugsweise in einer eine Lagerfläche 32 bildenden Ausnehmung des Steuergehäuses 80.

Die Fig. 4, 5, 6, 7 und 8 zeigen weitere Einzelheiten der Erfindung in Ergänzung zu den Fig. 2 und 3. In Fig. 7 erkennt man im Einzelnen, daß die Kanäle 98 als äußere Druckspeiseöffnungen bezeichnet werden können, die vorzugsweise für zwei Kolbenbohrungen 67 vorgesehen sind. Im unteren Teil der Fig. 7 erkennt man die inneren Druckspeiseöffnungen die ebenfalls vorzugsweise für zwei Kolbenbohrungen vorgesehen sind in dem Sinne, wie dies oben beschrieben wurde. Ferner erkennt man in Fig. 7 die Kammern 93 und 94 die sozusagen innere und äußere Gleichgewichtsflächen definieren.

Die Einzelheit gemäß Fig. 8 zeigt noch die Anordnung einer Ausgleichsdruckableitnut 40, die über einen axial verlaufenden Kanal 42 mit einem radial verlaufenden Kanal 43 verbunden ist, der seinerseits zwischen der linken Rotorseitenwand und der Gehäusehälfte 51 endet.


Anspruch[de]
  1. 1. Radialkolbenmaschine, insbesondere Radialkolbenmotor mit einem Maschinengehäuse (51, 52),

    einem Hubring (53),

    einem im Gehäuse (51, 52) drehbar angeordneten Rotor (60),

    einer mit dem Rotor (60) drehfest verbundenen Welle (55),

    mehreren im Rotor (60) angeordneten Kolben (68) die sich vorzugsweise über Walzen (60) am Hubring (53) abstützen, und

    Kommutatormitteln zur Zu- und Abfuhr von Druckmittel, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Rotors (60) ein Steuergehäuse vorgesehen ist, und daß auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Rotors Kompensationsmittel (82) vorgesehen ist.
  2. 2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (80) direkt mit dem Rotor (60) kommuniziert und stationär oder fest am Maschinengehäuse (51, 52) befestigt ist.
  3. 3. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse und das Maschinengehäuse als ein Stück gegossen sind.
  4. 4. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse zwei Gehäusehälften (51, 52) aufweist, und daß das Steuergehäuse an der einen Gehäusehälfte vorgesehen ist.
  5. 5. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel eine Kompensationsplatte aufweisen, die axial verschiebbar angeordnet ist.
  6. 6. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsplatte durch eine Feder vorgespannt ist.
  7. 7. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsplatte durch eine Feder vorgespannt ist, und daß Mittel vorgesehen sind um die Kompensationsplatte durch Druck gegen die eine Rotorseitenfläche zu drücken.
  8. 8. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsplatte (82) an ihrem Außenumfang stufenförmig ausgebildet ist und in einer Gehäusehälfte (51) sitzt, die an ihrem Innenumfang entsprechend stufenförmig ausgebildet ist.
  9. 9. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Druckzuführmittel vorgesehen sind, um der Kompensationsplatte (82) Druckmittel zuzuführen.
  10. 10. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß im Rotor (60) mindesten zwei Bohrungen (65, 66) vorgesehen sind, welche die Zuführung von Druckmittel vorsehen, um dadurch die Kompensationsplatte (82) an der Seitenfläche des Rotors (60) zur Anlage zu bringen.
  11. 11. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (65, 66) zum einen in ringförmig verlaufende Nuten (95, 96) in der zum Rotor (60) hinweisenden Stirnseite der Kompensationsplatte (82) enden, und daß diese Bohrungen (65, 66) zum anderen in mindesten zwei unterschiedlichen Kammern (67) enden.
  12. 12. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (90) die Kompensationsplatte (82) gegen die Seitenfläche des Rotors (60) vorspannt.
  13. 13. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (55) praktisch lagerlos im Maschinengehäuse angeordnet ist, und daß vorzugsweise lediglich ein Führungslager (30) vorgesehen ist, welches in der Welle (55) angeordnet ist, vorzugsweise gelagert in einer Ausnehmung des Steuergehäuses (80).






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