Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydromotor, umfassend:
- – ein festes Gehäuse,
- – ein Reaktionselement, das mit dem Gehäuse fest verbunden ist,
- – einen Zylinderblock, der in relativer Drehung um eine Drehachse im Verhältnis
zum Reaktionselement angeordnet ist und der mehrere Zylinder- und Kolbenanordnungen
umfaßt, die radial zur Drehachse angeordnet und geeignet sind, mit unter Druck stehendem
Fluid gespeist zu werden,
- – einen internen Fluidverteiler, der mit dem Gehäuse bezüglich einer Drehung
um die Drehachse fest verbunden ist und Verteilungsleitungen umfaßt, die geeignet
sind, die Zylinder mit Fluidversorgungs- und -auslaßleitungen in Verbindung zu bringen,
- – eine Bremsvorrichtung, die eine Klauenkupplung mit einer ersten und
einer zweiten Reihe von Zähnen, die jeweils bezüglich Drehung mit dem Gehäuse bzw.
dem Zylinderblock fest verbunden sind, sowie einen Steuerkolben für das Eingreifen
und das Freigeben der Zähne von dieser Klauenkupplung aufweist, wobei der Motor
mindestens zwei unterschiedliche Betriebshubräume aufweist und einen Schieber zur
Hubraumauswahl umfaßt, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist.
Es handelt sich beispielsweise um einen langsamen Motor mit geringer
Geschwindigkeit und hohem Drehmoment, wobei ein solcher Motor im Normalbetrieb herkömmlicherweise
die Ausgangswelle mit Drehgeschwindigkeiten von ungefähr 75 bis 200 U/min antreibt
und in der Lage ist, Hubräume zu erzeugen, die bis zu 6 l/U, wenn nicht bis zu ungefähr
zehn Liter pro Umdrehung betragen können.
Ein solcher Motor dient beispielsweise für den Antrieb einer Welle
eines Planetenraduntersetzungsgetriebes, das für den Fahrantrieb von Maschinen mit
Kettenantrieb bestimmt und beispielsweise aus dem Dokument FR-A-2 673 684 bekannt
ist.
Es ist bekannt, daß es die Verwendung eines langsamen Motors für den
Antrieb einer Welle eines Planetenraduntersetzungsgetriebes an Stelle eines schnellen
Motors ermöglicht, die Anzahl von Untersetzungsgetriebestufen zu verringern (beispielsweise
auf eine Stufe reduziert), um eine selbe Geschwindigkeit am Ausgang des Untersetzungsgetriebes
von ungefähr 30 bis 70 U/min zu erhalten.
So ermöglicht es die Verwendung eines langsamen Motors in Verbindung
mit einem Untersetzungsgetriebe, den axialen Platzbedarf der von dem Motor und dem
Untersetzungsgetriebe gebildeten Einheit zu verringern.
Die Erfindung soll diesen axialen Platzbedarf weiter verringern, indem
sie danach trachtet, den axialen Platzbedarf des Motors zu verringern, oder indem
sie zumindest eine extrem kompakte Motoreinheit vorschlägt.
Dieses Ziel wird dank der Tatsache erreicht, daß ein ringförmiger
Raum in dem Gehäuse um den Verteiler auf der zum Verteiler benachbarten Fläche des
Zylinderblocks angeordnet ist, der Tatsache, daß die erste Reihe von Zähnen der
Klauenkupplung und der Steuerkolben in diesem ringförmigen Raum angeordnet sind,
und der Tatsache, daß die zweite Reihe von Zähnen mit der radialen Fläche des Zylinderblocks
in der Nähe des äußeren radialen Endes dieser radialen Fläche fest verbunden ist,
so daß sich die Zähne der Klauenkupplung in einen Bereich des Motors erstrecken,
der von der Drehachse entfernt ist.
Diese Anordnung hat mehrere Vorteile. Zuerst ist die Bremskupplung
nicht in der axialen Verlängerung des Verteilers, sondern um diesen herum angeordnet,
so daß die Bremsvorrichtung innerhalb der axialen Abmessung des Verteilers angeordnet
ist, was folglich die Länge des Gehäuses des Motors verringert. Die zweite Zahnreihe
der Kupplung ist fest mit der Radialfläche des Zylinderblocks verbunden, wodurch
der Zusammenbau der verschiedenen Elemente des Motors einfacher und ein direkter
Durchgang des Bremsmoments durch den Zylinderblock möglich wird. Ferner befinden
sich die Zähne der Kupplung, durch die das Bremsmoment hindurchgeht, in einem Bereich
des Motors mit großem Durchmesser, wodurch es möglich ist, die Gefahren eines vorzeitigen
Verschleißes oder eines Bruchs der Teile des Motors zu begrenzen, da bei einem selben
Bremsmoment die Kräfte, die auf die Teile, durch die dieses Bremsmoment hindurchgeht,
ausgeübt werden, umgekehrt proportional zum Abstand dieser Teile zur Drehachse des
Motors sind.
Vorzugsweise ist der Schieber zur Auswahl des Hubraums in einer axialen
Bohrung angeordnet, die sich im Inneren des Verteilers befindet, und ist zwischen
mindestens einer ersten und einer zweiten Position im Inneren dieser Bohrung beweglich,
wobei der Schieber eine Auswahlrille aufweist, die sich auf seinem axialen Umfang
befindet. Ferner umfassen die Verteilungsleitungen eine erste Reihe von Verteilungsleitungen,
die dauerhaft mit einer ersten Verteilungseinfassung verbunden sind, die selbst
dauerhaft mit einer ersten der beiden Versorgungs- und Ablaßleitungen verbunden
ist, eine zweite Reihe von Verteilungsleitungen, die dauerhaft mit einer zweiten
Verteilungseinfassung verbunden sind, die selbst dauerhaft mit der zweiten der beiden
Versorgungs- und Ablaßleitungen verbunden ist, sowie eine dritte Reihe von Verteilungsleitungen,
die in der ersten Position des Auswahlschiebers mit den Leitungen der ersten
Reihe von Verteilungsleitungen über die Auswahlrille verbunden sind, wobei sie von
den Leitungen der zweiten Reihe isoliert sind, und die in der zweiten Position des
Auswahlschiebers mit den Leitungen der zweiten Reihe von Verteilungsleitungen über
die Auswahlrille verbunden sind, wobei sie von den Leitungen der ersten Reihe isoliert
sind, wobei jede der ersten, zweiten und dritten Reihe der Verteilungsleitungen
mindestens eine Leitung umfaßt, die sich in die axiale Bohrung öffnet.
Diese Anordnung ermöglicht es, den axialen Platzbedarf des Motors
im Verhältnis zu einem herkömmlichen Motor mit zwei Hubräumen weiter zu begrenzen.
Für diese herkömmlichen Motoren werden nämlich die Verteilungsleitungen der ersten,
zweiten und dritten Reihe mit den Hauptversorgungs- und -ablaßleitungen des Motors
durch drei Rillen, eine für jede Reihe, in Verbindung gebracht, die aufeinanderfolgend
auf der axialen Peripherie des Verteilers angeordnet sind. Bei der vorteilhaften
Ausführung der Erfindung kann die erste Verteilungseinfassung, an die die Leitungen
der ersten Reihe angeschlossen sind, eine erste Rille umfassen, die sich auf der
äußeren axialen Peripherie des Verteilers befindet und mit der ersten der Versorgungs-
und -ablaßleitungen verbunden ist, während die zweite Verteilungseinfassung mit
der zweiten dieser Leitungen durch eine zweite Rille verbunden sein kann, die sich
auf der äußeren axialen Peripherie des Verteilers befindet. Es ist hingegen nicht
notwendig, eine dritte Rille vorzusehen, um die Leitungen der dritten Reihe mit
der einen oder der anderen der Versorgungs- und -ablaßleitungen zu verbinden, da
die Auswahlrille des Schiebers in dem Maße, als dieser letztgenannte auf der Achse
des Motors angeordnet ist, direkt die Leitungen der dritten Reihe mit jenen der
ersten oder jenen der zweiten Reihe, je nach Position des Schiebers, in Verbindung
bringt. Es reicht zu diesem Zweck aus, daß mindestens eine Leitung jeder der ersten,
zweiten und dritten Reihe in die Axialbohrung mündet, in der der Schieber beweglich
montiert ist, und daß die Leitungen jeder Reihe miteinander verbunden werden können.
Vorzugsweise weist der Zylinderblock eine ebene radiale Verbindungsfläche
auf, während der Verteiler der eine ebene radiale Verteilungsfläche aufweist, die
gegen die Verbindungsfläche durch axiale Schubmittel angelegt gehalten wird, und
der Motor umfaßt ein einziges Lager zur Aufnahme der Radialkräfte und der Kräfte,
die axial in Schubrichtung der axialen Schubmittel ausgeübt werden.
So wird das Vorhandensein des Schubs des Verteilers auf den Zylinderblock
genutzt, um nur ein einziges Wälzlager zu verwenden (das Axiallager und das Orthogonallager
sind zu einem einzigen Lager zusammengefaßt). Das einzige Lager kann Kegelrollenlager
oder Kugellager mit zwei Kontaktpunkten umfassen. So wird der axiale Platzbedarf
des Motors im Verhältnis zu jenem von herkömmlichen Motoren verringert, die zwei
Kegelrollenlager umfassen, die hintereinander angeordnet sind.
Vorzugsweise weist das einzige Lager einen Schubmittelpunkt auf, der
sich auf der Drehachse des Motors in der Nähe des Schnittpunktes dieser Achse mit
der Radialebene befindet, die von den radialen Achsen der Kolben des Zylinderblocks
definiert wird.
Bei der Funktion des Motors ist nämlich aufgrund des aufeinanderfolgenden
Zusammenwirkens der verschiedenen Kolben mit der Nockenbahn der Zylinderblock Nebenkräften
ausgesetzt, die darauf hinwirken, ihn in Bezug auf die Drehachse zu kippen. Das
Wälzlager und die axial vom Verteiler auf den Zylinderblock ausgeübte Kraft müssen
es ermöglichen, diese Nebenkräfte auszugleichen. Wenn das Schubzentrum des Lagers
in der Nähe des Schnittpunktes der Drehachse mit der von den Radialachsen der Kolben
des Zylinderblocks definierten Radialebene angeordnet ist, können diese Kräfte leichter
ausgeglichen werden, ohne daß es erforderlich wäre, daß der Verteiler eine sehr
starke Axialschubkraft auf den Zylinderblock ausübt.
Es ist vorteilhaft, wenn Ventile zur Steuerung der Funktion des Motors
in Bohrungen angeordnet sind, die in dem Gehäuse des Motors vorgesehen sind.
In diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, daß sich zumindest gewisse
dieser Ventile quer zur Drehachse des Motors erstrecken und sich auf der anderen
Seite des Verteilers in bezug zum Zylinderblock befinden.
Diese Ventile sind beispielsweise Ventile, die die Fluidversorgung
einer Deaktivierungsleitung des Steuerkolbens (Eingreifen und Freigeben der Zähne
der Bremskupplung) sicherstellen, ein Ventil zur Begrenzung der Geschwindigkeit
des Motors (das ein hydraulisches Bremsen ermöglicht), Nadelventile, die den selektiven
Anschluß gewisser Nebenleitungen des Motors an die Hauptleitungen ermöglichen, oder
auch Rückschlagventile oder ganz allgemein jeder Ventiltyp, der es ermöglicht, verschiedene
Funktionsparameter des Motors zu steuern.
Wenn diese Ventile im Gehäuse des Motors vorhanden sind, ist die Homogenität
und Kompaktheit der Einheit, die von dem Motor und den Ventilen zur Steuerung seiner
Funktion gebildet ist, sichergestellt. Wenn diese Ventile quer angeordnet sind,
wird vermieden, daß sie eine zu große Erhöhung des gesamten axialen Platzbedarfs
des Motors hervorrufen. Insbesondere in dem Maße, als erfindungsgemäß die Elemente
der Bremskupplung um den Verteiler angeordnet sind, kann der axiale
Raum, der vorher von der Bremsvorrichtung eingenommen wurde, genutzt werden, um
die Funktionssteuerungsventile vorzusehen, so daß bei einem selben gesamten axialen
Platzbedarf des Motors im Unterschied zum Stand der Technik auch Ventile im Motor
angeordnet werden können.
Wenn überdies diese Ventile auf der anderen Seite des Verteilers in
Bezug auf den Zylinderblock angeordnet sind, ist es möglich, daß die Leitungen,
auf denen sie angeordnet sind, leicht zugänglich sind, und der radiale Platzbedarf
des Motors wird nicht erhöht. Es wird somit ein Motor, der mit Ventilen zur Steuerung
seiner Funktion versehen ist, mit einem sowohl axial als auch radial verringerten
Platzbedarf erzielt.
Nach einer vorteilhaften Anordnung ist der Hubraumauswahlschieber
in einer Axialbohrung angeordnet, die in dem Verteiler vorgesehen ist, und ist in
dieser Bohrung zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Position beweglich,
wobei der Auswahlschieber ständig in eine seiner Positionen, Ruheposition genannt,
durch elastische Rückstellmittel rückgestellt wird; die Axialbohrung weist auf der
Seite des Zylinderblocks ein erstes radiales Wandelement auf, das mit dem Verteiler
verbunden ist, während sie auf der Seite des Verteilers gegenüber dem Zylinderblock
in ein zweites radiales Wandelement mündet, das mit dem Gehäuse verbunden ist, so
daß in der Ruheposition des Schiebers die von dem Schieber und den elastischen Rückstellmitteln
gebildete Einheit mit dem ersten und dem zweiten radialen Wandelement zusammenwirkt,
um den Verteiler am Zylinderblock zur Anlage zu bringen.
Diese Anordnung ist äußerst vorteilhaft. Während des Betriebs des
Motors wird nämlich der Verteiler im allgemeinen hydraulisch am Zylinderblock in
Anlage gehalten, aufgrund der gestuften Ausbildung der zylindrischen Außenfläche
des Verteilers, in dem Rillen für den Anschluß der Verteilungsleitungen an die Hauptleitungen
vorgesehen sind, und des in diesen Leitungen herrschenden Fluiddrucks.
Allerdings ist es erforderlich, eine Abstützung der Verteilungsfläche
auf der Verbindungsfläche auch bei Anhalten des Motors sicherzustellen, um starke
Leckagen zwischen diesen beiden Flächen beim Starten des Motors zu vermeiden, Leckagen,
die sogar das in Drehbewegung versetzen des Zylinderblocks verhindern könnten. So
ist es herkömmlich, eine oder mehrere speziell für diese Abstützung des Verteilers
am Zylinderblock bei Anhalten des Motors bestimmte Federn vorzusehen.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt diese Abstützung direkt
dank der originalen Ausformung des Schiebers und der elastischen Rückstellmittel
desselben. Es ist somit nicht erforderlich, eine oder mehrere zusätzliche Federn
zusätzlich zu den elastischen Rückstellmitteln des Schiebers vorzusehen. Die Teilezahl
des Motors wird somit begrenzt und ihr Zusammenbau extrem vereinfacht.
Die Erfindung wird gut verständlich und ihre Vorteile gehen besser
aus der Studie der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer als nicht einschränkendes
Beispiel dargestellten Ausführungsart hervor. Die Beschreibung bezieht sich auf
die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
1 eine schematische Darstellung im Axialschnitt eines
erfindungsgemäßen Motors ist,
2 eine vergrößerte Darstellung des Teils II der
1 ist; und
3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III der
1 ist.
Um das Verständnis der Ausführung und Funktion des Motors zu erleichtern,
sind in 1 gewisse Elemente dargestellt, die sich nicht in derselben
Axialschnittebene befinden. Dies ist beispielsweise bei den Verteilungsleitungen
der verschiedenen Leitungsreihen der Fall. Deshalb sind die Schraffierungen in gewissen
Zonen unterbrochen.
1 zeigt einen Hydraulikmotor, umfassend ein festes
Gehäuse in drei Teilen 2A, 2B und 2C, die durch Schrauben
3 zusammengebaut sind. Der Motor umfaßt ein Reaktionselement, das von einer
gewellten Reaktionsnockenbahn gebildet ist, die auf Teil 2A des Gehäuses
vorgesehen ist.
Der Motor umfaßt ferner einen Zylinderblock 6, der in relativer
Drehung um eine Drehachse 10 in Bezug auf die Nockenbahn 4 angeordnet
ist und eine Vielzahl von Radialzylindern 12 umfaßt, die mit Druckfluid
gespeist werden können und in deren Inneren Radialkolben 14 gleitend angeordnet
sind (in 1 nicht dargestellt, aber in 3).
Der Motor umfaßt ferner einen inneren Fluidverteiler 16,
der mit dem Gehäuse im Hinblick auf die Drehung um die Drehachse 10 fest
verbunden ist und Verteilungsleitungen umfaßt, die mit den Zylindern 12
in Verbindung treten können, um letztgenannte mit Hauptleitungen des Motors in Verbindung
zu bringen, die zur Zuführung und Ableitung des Fluids dienen.
Der Motor umfaßt eine Bremsvorrichtung, die eine Kupplung umfaßt,
die eine erste Reihe von Zähnen 18, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden
sind, und eine zweite Reihe von Zähnen 20, die drehfest mit dem Zylinderblock
verbunden sind, aufweist. Diese Bremsvorrichtung umfaßt auch einen Kolben 22,
der für die Steuerung des Eingreifens und Freigebens der Zähne dieser Kupplung bestimmt
ist. Es ist zu sehen, daß der Steuerkolben 22 in einem ringförmigen Raum
24, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, um den Verteiler 16 auf
der Seite der Radialfläche 6A des an diesen Verteiler angrenzenden Zylinderblocks
6 angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich der ringförmige Raum
24 in der Nähe der Radialfläche 6A des Zylinderblocks in dem Gehäuse
und um den Verteiler.
Der Teil 2C des Gehäuses, üblicherweise als „Verteilungsdeckel"
bezeichnet, befindet sich um den Verteiler und weist eine innere Axialfläche
2'C auf, die sich gegenüber der äußeren Axialfläche 16A des Verteilers
erstreckt. Wie in der Folge zu sehen ist, sind die Hauptleitungen des Motors in
diesem Verteilungsdeckel 2C vorgesehen, und die Verbindung der Verteilungsleitungen
mit diesen Hauptleitungen erfolgt über Rillen, die zwischen den Axialflächen
2'C und 16A, die einander gegenüberliegen, vorgesehen sind.
Der ringförmige Raum 24 umfaßt einen Teil, der in einer ringförmigen
Aussparung 25 hergestellt ist, die auf der Radialfläche des Verteilungsdeckels
2C, die zu dem Zylinderblock gewandt ist, vorgesehen ist.
Der ringförmige Raum 24 ist in einem Bereich des Motors vorgesehen,
der relativ weit von der Drehachse 10 entfernt ist. Die zweite Reihe von
Zähnen ist fest mit der Radialfläche 6A des Zylinderblocks verbunden und
in der Nähe des äußeren radialen Endes 6'A dieser Radialfläche angeordnet.
Offensichtlich befinden sich die Zähne der ersten Zahnreihe axial gegenüber jenen
der zweiten Reihe. So befinden sich die Zähne der Kupplung in einem Bereich des
Motors, der von der Drehachse dieses letztgenannten weit entfernt ist.
Die Zähne der zweiten Zahnreihe können einstückig in der Radialfläche
6A des Zylinderblocks ausgeführt oder direkt auf dieser Radialfläche mit
Hilfe jedes geeigneten Befestigungsmittels befestigt sein. Die Zähne der ersten
Zahnreihe 18 ihrerseits sind drehfest mit dem festen Gehäuse des Motors
verbunden.
Wie besser in 2 zu sehen ist, ist die erste Zahnreihe
vorzugsweise fest mit dem Steuerkolben 22 verbunden und dieser letztgenannte
wird drehfest mit dem Gehäuse verbunden. In dem dargestellten vorteilhaften Beispiel
wirkt der Kolben 22 mit einem Kranz zusammen, der einen der Teile des Gehäuses
darstellt und am Reaktionselement durch Montagemittel des Gehäuses befestigt ist.
Genauer ist dieser Kranz von dem Teil 2B des Gehäuses gebildet, der zwischen
dem Teil 2A, der die Nockenbahn 4 trägt, und dem Verteilungsdeckel
2C angeordnet ist.
Die verschiedenen Teile des Gehäuses sind, wie vorher zu sehen war,
mit Hilfe der Schrauben 3 befestigt. So stellt das Teil, mit dem der Kolben
zusammenwirkt, um ihn drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden, direkt einen Teil dieses
Gehäuses dar, der an den anderen Teilen des Gehäuses durch Schrauben befestigt ist,
die derart dimensioniert sind, daß sie den hohen Spannungen standhalten, denen die
Teile des Gehäuses während des Betriebs des Motors ausgesetzt sind. So fließt beim
Bremsen das Bremsmoment über die Schrauben 3, die, indem sie Montagemittel
des Gehäuses darstellen, von vorneherein so dimensioniert sind, daß sie hohen Momenten
standhalten.
Der Kranz 2B und der Steuerkolben 22 weisen auf
in Kontakt befindlichen Axialflächen, einer inneren Axialfläche des Kranzes bzw.
einer äußeren Axialfläche des Kolbens, Formen auf, die dazu geeignet sind, den Kolben
drehfest mit dem Kranz 2B zu verbinden.
Dazu können die Flächen, die die Drehverbindung des Kolbens mit dem
Kranz ermöglichen, gewellt sein und sich ineinander schieben. Beispielsweise können
die Flächen 2'B und 22' gewellt sein, während die Flächen
2''B und 22'' zylindrisch sind oder umgekehrt.
Bei Ausführung der Drehverbindung durch Wellungen kann eine Dichtung
mit einfacher Geometrie (gewellt und von konstanter Dicke) zwischen den Flächen
des Kranzes und des Kolbens, die mit diesen Wellungen versehen sind, angeordnet
werden, um die Kammer 26 zur Deaktivierung der Bremse, die in der Folge
beschrieben ist, zu begrenzen.
Diese Wellungen können vorzugsweise zumindest einigen der Wellungen
der Nockenbahn 4 entsprechen. Sie können unterschiedlich sein, wobei eine
selbe Bremseinheit, die den Kupplungskranz und den Steuerkolben umfaßt, nämlich
für Motoren verwendet werden kann, deren Nockenbahnen unterschiedlich sind.
Der Motor umfaßt Mittel, um die Verschiebung des Kolbens
22 zwischen seiner Eingriffs- und Freigabeposition der Kupplung zu steuern.
So ist eine Kammer 26 zur Deaktivierung der Bremsvorrichtung zwischen dem
Kolben 22 und dem Kranz 2B vorgesehen. Diese Kammer umfaßt Radialwände,
die von einer Radialfläche 22A des Kolbens, die zu dem Zylinderblock gewandt
ist, und von einer Radialfläche 2''B des Kranzes 2B gebildet sind,
die ihm gegenüberliegt.
Um den Kolben in seine in 1 dargestellte Freigabeposition
zu bringen, kann die Kammer 26 mit Fluid durch eine Deaktivierungsleitung
28 gespeist werden. Der selektive Anschluss dieser Leitung an eine
Druckfluidquelle und an Mittel zur Ableitung des Fluids kann mit Hilfe eines Ventils
30 zur Steuerung der Bremsvorrichtung sichergestellt sein, das sich in
dem Teil 2C des Gehäuses befindet. Die Deaktivierungsleitung
28 umfaßt einen in diesem Teil 2C vorgesehenen Abschnitt und einen
in dem Teil 2B vorgesehenen Abschnitt. Dichtungen begrenzen die Deaktivierungskammer
26 auf dichte Weise. Diese Kammer befindet sich radial außen in Bezug auf
den Teil des Kolbens, der die Zähne 18 trägt.
Der Steuerkolben 22 wird ständig in die Richtung des Eingreifens
der Zähne der Kupplung durch elastische Rückstellmittel gedrückt, die beispielsweise
eine Feder, wie beispielsweise eine Tellerfeder oder mehrere Schraubenfedern
23, die im Abstandswinkel regelmäßig verteilt sind (beispielsweise drei
im Abstand von 120° angeordnete Federn), umfassen. Es ist zu sehen, daß die
Kammer 26 generell „außen" in Bezug auf die Zähne der Kupplung angeordnet
ist.
Mit anderen Worten ist diese Kammer derart ausgeführt, daß der Abstand
D zur Achse 10 der Wand 26A der Kammer 26, die dieser
Achse am nächsten ist, größer oder gleich dem Minimalabstand D' zwischen den Zähnen
der Kupplung (in ihren Eingriffszonen) und der Achse des Motors ist. Natürlich,
wenn sich, wie in dem dargestellten Beispiel, die Wand 26A der Kammer in
der Verlängerung der Axialwand 22' des Kolbens befindet, der bezüglich
Drehung im Eingriff mit der Wand 2'B des Kranzes 2B zusammenwirkt,
und wenn die Mittel zur Drehverbindung von Wellungen gebildet sind, wird der Abstand
D in den „Vertiefungen" dieser Wellungen gemessen.
Es ist auch zu sehen, daß die elastischen Rückstellmittel, beispielsweise
die Federn 23, mit dem Steuerkolben 22 in einem Bereich dieses
Kolbens zusammenwirken, der sich im wesentlichen axial gegenüber der Deaktivierungskammer
26 befindet.
So ist die Deaktivierungskammer relativ weit von der Achse des Motors
entfernt, ebenso wie die Mittel zur Rückstellung des Kolbens in seine Eingriffposition.
Somit, egal ob der Kolben in seine Eingriffposition oder in seine Freigabeposition
gedrückt wird, werden die Kippmomente, die durch die Nebenreibungen des Kolbens
der Bremsvorrichtung auf den Axialflächen, auf denen er gleitet, hervorgerufen werden,
leicht überwunden und durch die Mittel (Kammer 26 oder Feder
23) ausgeglichen, die diesen Kolben in die eine oder andere dieser Positionen
drücken.
Die Verteilungsleitungen des Verteilers 16 umfassen mehrere
Reihen von Leitungen. Es handelt sich zuerst um eine erste Reihe von Leitungen
32, die ständig an eine erste Verteilungseinfassung angeschlossen sind,
die im dargestellten Beispiel von einer ersten Rille 34 gebildet ist, die
zwischen den gegenüberliegenden Axialflächen 2'C und 16A vorgesehen
ist, wobei diese erste Einfassung ständig an eine erste der beiden Hauptversorgungs-
und -auslaßleitungen angeschlossen ist.
Es handelt sich dann um eine zweite Reihe von Verteilungsleitungen
36, die ständig an eine zweite Einfassung angeschlossen sind, die im dargestellten
Beispiel von einer zweiten Rille 38 gebildet ist, die zwischen den Axialflächen
2'C und 16A vorgesehen ist, wobei diese Einfassung ständig an
die zweite Hauptversorgungs- oder -ablaßleitung angeschlossen ist. Es handelt sich
schließlich um eine dritte Reihe von Verteilungsleitungen 40, die in Abhängigkeit
von der Position des Hubraumauswahlschiebers 42 an die Leitungen der ersten
Reihe oder an jene der zweiten angeschlossen werden können.
Der Schieber 42 ist in einer Axialbohrung 44 angeordnet,
die sich im Zentrum des Verteilers 16 befindet (zentriert auf die Achse
10). Der Schieber 42 weist eine Auswahlrille 46 auf,
die auf seiner äußeren axialen Peripherie vorgesehen ist.
Jede der ersten, zweiten und dritten Reihe von Verteilungsleitungen
umfaßt mindestens eine Leitung, die sich in die Axialbohrung 44 öffnet.
In dem dargestellten Beispiel öffnen sich alle Leitungen jeder der Reihen in die
Bohrung 44, wobei die Öffnungen 33 der Leitungen 32 in
die Bohrung 44 alle auf einem selben ersten Axialabschnitt der Bohrung
angeordnet sind. Ebenso sind die Öffnungen 37 der Leitungen 36
in die Bohrung auf einem selben zweiten Axialabschnitt dieser Bohrung angeordnet,
während die Öffnungen 41 der dritten Leitungen 40 auf einem selben
dritten Axialabschnitt der Bohrung angeordnet sind.
Dieser ersten, zweiten und dritten Abschnitte sind voneinander getrennt,
wobei der dritte Abschnitt zwischen den beiden ersten angeordnet ist.
So erstreckt sich in der ersten Position des Schiebers 42,
die in der unteren Hälfte der 1 dargestellt ist, die Rille
46 zwischen dem ersten und dem dritten Axialabschnitt, so daß sie die Leitungen
der Reihen 32 und 40 in Verbindung bringt, während die zylindrische
Peripherie 47 des Schiebers 42, die keine Rille umfaßt, die Öffnungen
37 verschließt. In der zweiten Position des Schiebers 42 hingegen,
die in dem oberen Teil der 1 dargestellt ist, verbindet die Rille
46 den zweiten und den dritten Axialabschnitt der Bohrung, während die
Peripherie des Schiebers, die keine Rille umfaßt, die Öffnungen 33 abschließt.
Im wesentlichen radiale Wandabschnitte der Axialperipherie
16A des Verteilers, die sich in den Rillen 34 und 38
befinden, ermöglichen es auf Grund des in der einen oder der anderen der Rillen
herrschenden Fluiddrucks, den Verteiler hydraulisch am Zylinderblock
zur Abstützung zu bringen. In 1 ist zu sehen, daß die Leitungen
der dritten Reihe 40 ebenfalls auf der Axialperipherie 16A des
Verteilers in eine Abstufung münden, die sich zwischen den Rillen 34 und
38 befindet. Aufgrund des im wesentlichen radialen Wandabschnitts des Verteilers,
der sich in dieser Abstufung befindet, ermöglicht es diese Anordnung zu bewirken,
daß die Leitungen der dritten Reihe ebenfalls zur hydraulischen Abstützung des Verteilers
am Zylinderblock beitragen.
Der Verteiler 16 umfaßt eine Verteilungsfläche
16B, in die alle Verteilungsleitungen münden, indem sie Verteilungsöffnungen
bilden. Diese Verteilungsfläche 16B liegt an der Verbindungsfläche
6A des Zylinderblocks an, in die Zylinderleitungen 12A münden,
um Zylinderleitungsöffnungen zu bilden, die nach und nach gegenüber den Verteilungsöffnungen
während der Drehung des Zylinderblocks in Bezug zum Verteiler angeordnet werden.
Im Querschnitt der 3 sind die Zylinder
12 dargestellt, in denen die Kolben 14 angeordnet sind, die mit
den Nockenkurven 4A der Nockenbahn 4 über Rollen 15 zusammenwirken.
Es sind auch die Zylinderleitungen 12A dargestellt, die sich auf einem
selben Kreis im Bereich der Zylinder nahe der Achse 10 befinden. Die in
3 dargestellte Einheit umfaßt neun Einheiten aus einem Zylinder
12 und einem Kolben 14, der in diesem Zylinder angeordnet ist,
die im Abstandswinkel regelmäßig verteilt sind. Die Nockenbahn 4 umfaßt
ihrerseits sechs Nockenkurven 4A, die zueinander analog sind.
Wie in der Folge zu sehen ist, ist diese Anordnung vorteilhaft, insbesondere
wenn gewisse Verhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Hubraum des Motors
erzielt werden sollen. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt,
und es können beispielsweise sechs Nockenkurven 4A für elf, bzw. dreizehn
oder fünfzehn Einheiten von einem Zylinder und einem Kolben vorgesehen werden.
Der Verteiler umfaßt seinerseits zwölf Verteilungsleitungen, die derart
angeordnet sind, daß bei vollem Hubraum des Motors eine an die Versorgung angeschlossene
Verteilungsleitung und eine an die Ableitung angeschlossene Verteilungsleitung für
jede Nockenkurve verfügbar sind.
Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten
Betriebshubraum des Motors, ausgedrückt im Volumen, im wesentlichen gleich 1,5.
Es wurde vorher nämlich angegeben, daß der Motor der Erfindung insbesondere für
den Antrieb der Welle eines Planetenraduntersetzungsgetriebes dienen kann, das für
den Fahrantrieb einer Baustellenmaschine, wie beispielsweise einer Maschine mit
Kettenantrieb, dient. Die Funktion dieser Maschinen ist durch Werkzeuge, beispielsweise
Schaufeln, sichergestellt, die hydraulisch gesteuert werden. Vorzugsweise ist nur
eine Hydraulikpumpe vorgesehen, um sowohl die Versorgung dieser Werkzeuge als auch
jene des Hydraulikmotors sicherzustellen.
Diese Pumpe ist im allgemeinen derart dimensioniert, daß sie auf optimale
Weise den Antrieb der Zylinder oder dergleichen, die die Werkzeuge hydraulisch betätigen,
sicherstellen. Herkömmlicherweise funktioniert der Motor im kleinen Hubraum für
rasche Bewegungen, bei denen die Werkzeuge nicht beansprucht werden, während er
im großen Hubraum funktioniert, wenn die Maschine auf einer Baustelle eingesetzt
wird, um ihre Funktion (beispielsweise Baggern) sicherzustellen und kleine Bewegungen
der Maschine zu gestatten.
Es ist wesentlich, daß das im kleinen Hubraum für den Motor gelieferte
Moment ausreichend ist, um gewisse „schwierige" Bewegungen zu ermöglichen,
insbesondere um die Reibungskräfte der Kettenantriebe am Boden zu überwinden, wenn
sich die Maschine um sich selbst drehen muß. Es wurde festgestellt, daß in Abhängigkeit
von der herkömmlichen Dimensionierung der Pumpen dieser Baustellenmaschinen ein
Verhältnis des großen Hubraums zum kleinen Hubraum von im wesentlichen gleich 1,5
perfekt geeignet ist.
Die Ausführung, die neun Einheiten von einem Zylinder und einem Kolben
und sechs Nockenkurven umfaßt, stellt eine besonders interessante Lösung dar, um
dieses Verhältnis von 1,5 zwischen dem großen und dem kleinen Hubraum sicherzustellen,
und zwar bei einem geringen radialen Platzbedarf (je größer die Anzahl von Zylindern
ist, desto höher ist die Gefahr, daß der radiale Platzbedarf groß ist).
In diesem Fall reicht es nämlich aus, daß die erste Reihe von Verteilungsleitungen
32 vier Leitungen umfaßt, während die dritte Reihe von Verteilungsleitungen
zwei Leitungen umfaßt und die zweite Reihe von Leitungen sechs Leitungen umfaßt.
Zwei Verteilungsleitungen entsprechen jeder der sechs Nockenkurven. So sind die
vier Leitungen der ersten Reihe jeweils in Übereinstimmung mit vier der sechs Nockenkurven
angeordnet, während die beiden Leitungen der dritten Reihe in Übereinstimmung mit
den beiden restlichen Nockenkurven angeordnet sind, und jede der sechs Leitungen
der zweiten Reihe in Übereinstimmung mit jeder der sechs Nockenkurven angeordnet
ist.
In diesem Fall können im großen Hubraum, d. h. in der Position des
Schiebers 42, in der die Leitungen der ersten Reihe und jene der dritten
Reihe miteinander verbunden sind, insgesamt sechs Verteilungsleitungen mit einer
ersten der beiden Hauptleitungen des Motors verbunden sein, während die sechs
anderen Leitungen (jene der zweiten Reihe) mit der anderen Hauptleitung verbunden
sind. Mit anderen Worten ist für jede Nockenkurve 4A eine Verteilungsleitung
(der ersten oder der dritten Reihe) vorhanden, die zur Zuführung oder Ableitung
dient, und eine weitere Verteilungsleitung (der zweiten Reihe), die zur Ableitung
oder Zuführung dient.
Für die Funktion im kleinen Hubraum hingegen, wenn der Schieber
42 seine zweite Position einnimmt, sind die beiden Leitungen der dritten
Reihe mit den sechs Leitungen der zweiten Reihe verbunden. So ist für nur vier der
sechs Nockenkurven eine Verteilungsleitung, die an die erste Hauptleitung (eine
Leitung der ersten Reihe) angeschlossen ist, und eine Leitung vorhanden, die an
die zweite Hauptleitung (vier der sechs Leitungen der zweiten Reihe) angeschlossen
ist. Die beiden Verteilungsleitungen entsprechen hingegen jeder der beiden restlichen
Nockenkurven (eine Leitung der dritten Reihe und eine Leitung der zweiten Reihe
für jeden) und werden auf denselben Druck gesetzt. Folglich bleiben diese beiden
Nockenkurven inaktiv.
Mit anderen Worten sind im großen Hubraum die sechs Nockenkurven aktiv,
während nur vier der sechs Nockenkurven im kleinen Hubraum aktiv sind. Das Verhältnis
zwischen dem großen und dem kleinen Hubraum ist somit sehr wohl gleich 1,5. Die
Wahl der Anzahl von Kolben (9, 11, 13, 15) ermöglicht
es, einen Motor zu erhalten, dessen Verhalten auch im kleinen Hubraum homokinetisch
ist, d. h. bei einer konstanten Versorgungsmenge ist die Ausgangsgeschwindigkeit
der Welle konstant, unabhängig von der Winkelposition des Zylinderblocks.
Wenn die vier Leitungen der ersten Reihe an die Versorgung angeschlossen
sind, während die Leitungen der zweiten und dritten Reihe an die Ableitung angeschlossen
sind, funktioniert der Motor in seiner bevorzugten Drehrichtung. In der anderen
Drehrichtung werden die gegenüber den inaktiven Nockenkurven befindlichen Kolben
mit Hochdruck auch in dem absteigenden Teil der Nockenkurve versorgt, und die Drehrichtung
ist die nicht bevorzugte Richtung.
Die Tatsache, daß neun Einheiten aus einem Zylinder und einem Kolben
vorgesehen sind, die regelmäßig im Winkelabstand verteilt sind, ermöglicht es zu
bewirken, daß auch im kleinen Hubraum die Kolben richtig in Bezug auf die aktiven
Nockenkurven positioniert sind, um die Drehung des Motors sicherzustellen.
Für gewisse Maschinentypen kann es interessanter sein, wenn das Verhältnis
zwischen dem großen und dem kleinen Hubraum im wesentlichen gleich 3 ist. Dies ist
insbesondere der Fall, wenn der Motor mit der Welle des Planetenraduntersetzungsgetriebes
verbunden ist, das für den Fahrantrieb einer landwirtschaftlichen Maschine, die
Räder hat, oder einer Tiefbaumaschine, die Räder oder Rollen hat, beispielsweise
Verdichter, bestimmt ist, wobei diese Maschinen über Werkzeuge verfügen, die dazu
dienen, ihre Funktion sicherzustellen und die hydraulisch gesteuert werden.
Wie im vorher erwähnten Fall, besteht Interesse, nur eine Pumpe vorzusehen,
um sowohl die Versorgung des Motors als auch die Versorgung der Steuerschaltung
der Werkzeuge sicherzustellen. Für diese Maschinen sind in der Betriebssituation
die zu überwindenden Reibungskräfte weniger groß, um sie am Boden anzutreiben, auch
wenn sie sich um sich selbst drehen, als bei den Maschinen mit Kettenantrieb. Es
wurde festgestellt, daß ein Verhältnis von im wesentlichen gleich 3 zwischen dem
großen und dem kleinen Hubraum perfekt geeignet ist.
Falls der erfindungsgemäße Motor neun Einheiten von einem Zylinder
und einem Kolben und sechs Nockenkurven umfaßt, ist dieses Hubraumverhältnis von
im wesentlichen gleich 3 sehr einfach zu erzielen. Es reicht nämlich aus, zu wählen,
daß die erste Reihe von Verteilungsleitungen zwei Leitungen umfaßt, während die
dritte Reihe vier Leitungen umfaßt, wobei die zweite Reihe immer noch sechs Leitungen
umfaßt. In diesem Fall sind im großen Hubraum die sechs Leitungen, die die beiden
Leitungen der ersten Reihe und die vier Leitungen der dritten Reihe umfassen, an
eine erste Hauptleitung angeschlossen, während die sechs Leitungen der zweiten Reihe
an die andere Hauptleitung angeschlossen sind. Beim Betrieb im kleinen Hubraum hingegen
sind nur die beiden Leitungen der ersten Reihe an die erste Hauptleitung angeschlossen,
während die vier Leitungen der dritten Reihe und die sechs Leitungen der zweiten
Reihe an die zweite Hauptleitung angeschlossen sind. Mit der vorher angeführten
Anordnung ist zu verstehen, daß im kleinen Hubraum nur zwei der sechs Nockenkurven
aktiv sind. Es wird somit tatsächlich ein Verhältnis von 3 zwischen dem kleinen
und dem großen Hubraum erzielt.
Es ist anzumerken, daß die Hubraumverhältnisse von im wesentlichen
gleich 3 und 1,5 für gewisse Anwendungen vorteilhaft sein können, daß aber die Erfindung
natürlich auch für Motoren angewandt wird, bei denen die Hubraumverhältnisse unterschiedlich
sind, beispielsweise im wesentlichen gleich 2 (in welchem Fall für einen Motor mit
sechs Nockenkurven drei Verteilungsleitungen in der ersten und dritten Reihe von
Verteilungsleitungen und sechs Leitungen in der zweiten Reihe vorgesehen sind).
In den 1 und 2 ist festzustellen,
daß die Zylinder 12 und die Kolben 14 abgestuft sind. Genauer
umfaßt jeder Kolben einen ersten Teil 14A nahe der Drehachse
10 sowie einen zweiten Teil 14B, der von dieser
Drehachse entfernt und vom ersten Teil durch eine Abstufung 14C getrennt
ist. Der Querschnitt (der quer zur Achse 14D jedes Kolbens definiert wird)
des zweiten Teils 14B jedes Kolbens ist größer, als der Querschnitt des
ersten Teils 14A. Ebenso umfaßt jeder Zylinder 12 einen ersten
Teil 13A, der an den ersten Teil 14A jedes Kolbens angepaßt ist,
und einen zweiten Teil 13B, der an den zweiten Teil 14B jedes
Kolbens angepaßt ist. In 3 ist zu verstehen, daß es diese Anordnung
ermöglicht, einen relativ großen Hubraum des Motors zu erhalten (Gesamtvolumen der
Zylinder), wobei es möglich ist, die Kolben relativ nahe zueinander anzuordnen.
Dies ermöglicht es bei einem gegebenen Hubraum, einen Motor mit geringerem radialem
Platzbedarf als in dem Fall zu erhalten, in dem die Zylinder und Kolben nicht abgestuft
sind.
Es wurde vorher angeführt, daß der Zylinderauswahlschieber
42 zwischen mindestens zwei Positionen im Inneren der Axialbohrung
44, in der er angeordnet ist, beweglich ist.
Genauer wird der Schieber 42 ständig in eine seiner Positionen
(im vorliegenden Fall die zweite) durch elastische Rückstellmittel rückgestellt,
die in dem dargestellten Beispiel eine Schraubenfeder 64 umfassen. Auf
der Seite des Zylinderblocks umfaßt die Bohrung 44, in der der Schieber
42 angeordnet ist, ein erstes radiales Wandelement 66, das fest
mit dem Verteiler 16 beispielsweise über Befestigungsschrauben
68 verbunden ist. Auf der Seite des Verteilers, die dem Zylinderblock
6 gegenüberliegt, mündet diese Bohrung in ein zweites radiales Wandelement
70, das fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Beispielsweise wie in dem dargestellten
Beispiel, ist dieses Element 70 von einer Radialfläche des Verteilungsdeckels
2C gebildet. In dem dargestellten Beispiel liegt die Feder 64
direkt auf dem ersten radialen Wandelement 66 auf, während sie auf der
gegenüberliegenden Seite am Boden 72 (der sich radial erstreckt) der Bohrung
74 des Schiebers 42, in der sie angeordnet ist, aufliegt.
Es könnte auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, bei der
die Feder 64 direkt auf dem zweiten radialen Wandelement 70 aufliegen
würde, während die Bohrung 74 auf umgekehrte Weise in Bezug auf die in
1 dargestellte Situation ausgeführt wäre, wobei der Boden
72 auf der Seite des Zylinderblocks angeordnet wäre.
In dem einen und dem anderen Fall ist festzustellen, daß die von dem
Schieber 42 und der Feder 64 gebildete Einheit bei elastischer
Auflage mit dem ersten und dem zweiten radialen Wandelement 66 und
70 zusammenwirkt, um den Verteiler 16 am Zylinderblock
6 zur Anlage zu bringen.
In dem in 1 dargestellten Beispiel wird der Schieber
42 in seine erste Position durch hydraulische Steuermittel gebracht, umfassend
eine Leitung 76, die dazu dient, eine Kammer 78, die zwischen
dem Ende des Schiebers 42, das dem Zylinderblock gegenüberliegt, dem Wandelement
70 und einem Abschnitt der zylindrischen Wand der Bohrung 44 angeordnet
ist, mit Fluid zu versorgen. Um den Schieber in seine erste Position zu bringen
oder aber seine Rückstellung in seine zweite Position zu ermöglichen, kann die Leitung
76 an eine Hydraulikfluidquelle oder eine Fluidableitung angeschlossen
sein.
In 1 ist zu sehen, daß der Motor ein einziges Lager
80 umfaßt, das für die Aufnahme der Radialkräfte wie auch die Aufnahme
der axial in die Schubrichtung des Verteilers auf den Zylinderblock ausgeübten Kräfte
dient. Dieses einzige Lager umfaßt Kegelrollenlager 82. Mit dem Bezugszeichen
P ist das Schubzentrum des einzigen Lagers 80 angegeben. Es ist festzustellen,
daß es sich auf der Drehachse 10 des Motors befindet und in der Nähe des
Schnittpunktes I dieser Achse mit der Radialebene, die von den Radialachsen
14D der Kolben 14 des Zylinderblocks gebildet ist, angeordnet
ist.
Die Radialfläche 6B des Zylinderblocks 6, die dem
Verteiler gegenüberliegt, weist eine Verstärkung 6'B auf, die sich in einem
Bereich erstreckt, der den ersten Teilen 13A der Zylinder 12 entspricht.
Diese Verstärkung ist nämlich auf Grund des geringeren Querschnitts dieser ersten
Teile im Verhältnis zu den zweiten Teilen 13B der Zylinder zulässig. Diese
Anordnung ermöglicht es, das einzige Lager 80 zumindest teilweise in der
Verstärkung 6'B anzuordnen, wobei der axiale Platzbedarf des Motors weiter
verringert wird.
In 1 sind schematisch die Positionen der verschiedenen
Funktionssteuerungsventile des Motors dargestellt. Es war bereits von dem Ventil
30 die Rede, das die Versorgung der Leitung 28 steuert.
Diese Steuerungsventile können auch einen Geschwindigkeitsbegrenzer
umfassen, der von einer Bohrung 50 und dem in dieser Bohrung angeordneten
Schieber 52 gebildet ist. Von der Bohrung 50 gehen zwei Leitungen
54 bzw. 58 weg, die Abzweigungen von den Hauptleitungen sind und
in die Rillen 34 bzw. 38 münden. Der Schieber 50 steuert
den selektiven Anschluß der Leitungen 54 und 58 an den Ausgang
des Geschwindigkeitsbegrenzers.
Die Steuerungsventile umfassen auch zwei Rückschlagventile
84 (nur eines dieser Ventile ist in 1 zu sehen), die am
Ausgang des Geschwindigkeitsbegrenzers angeordnet sind und dazu dienen, durch die
Leitungen 86 diesen Anschluß an jene der Hauptleitungen anzuschließen,
die niedrigen Druck hat.
Die Steuerungsventile umfassen auch Rückschlagventile. So kann ein
in der Bohrung 60 angeordnetes bewegliches Element 62 auf der
ersten Hauptleitung angeordnet werden (ein analoges Ventil wird auf der zweiten
Hauptleitung angeordnet).
Diese Ventile erstrecken sich quer zur Achse 10 und befinden
sich auf der anderen Seite des Verteilers 16 in Bezug zum Zylinderblock
6.
In 1 ist schematisch in unterbrochenen Linien die
Position eines Gehäuses 90 dargestellt, das am Gehäuse des Motors befestigt
werden kann und beispielsweise ein Planetenraduntersetzungsgetriebe mit einer Welle
92 umfaßt, die für den Fahrantrieb von Landwirtschaftsmaschinen oder Baustellenmaschinen,
beispielsweise Maschinen mit Kettenantrieb oder Verdichter, dienen kann.
Die Erfindung ist für weitere Motoren mit mindestens zwei getrennten
Betriebshubräumen anwendbar. Obwohl genau nur die vorteilhafte Ausführung mit zwei
getrennten Betriebshubräumen beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß die Erfindung
auch für einen Motor mit drei getrennten Betriebshubräumen angewandt werden kann,
indem auf entsprechende Weise Steuermittel für die Hubraumauswahl vorgesehen werden.