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DE102004048174A1 - Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors - Google Patents

Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors Download PDF

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DE102004048174A1
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Germany
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radial piston
engine
rotary encoder
sensor
adjustable radial
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Jürgen Dipl.-Ing. Legner
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F04B49/123—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element
    • F04B49/125—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element by changing the eccentricity of the actuation means, e.g. cams or cranks, relative to the driving means, e.g. driving shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
    • F03C1/0447—Controlling
    • F03C1/0457—Controlling by changing the effective piston stroke
    • F03C1/046—Controlling by changing the effective piston stroke by changing the excentricity of one element relative to another element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B2201/02—Piston parameters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors vorgeschlagen, welche einen Drehwinkelgeber (3) umfasst, der an einen drehbar gelagerten Zylinder (2) des Radialkolbenmotors (1) angeschlossen ist, wobei der Drehwinkel proportional zum aktuellen Schluckvolumen des Radialkolbenmotors (1) ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind verstellbare Radialkolbenmotore bekannt. Beispielsweise wird im Rahmen der WO 99/17021 ein verstellbarer Radialkolbenmotor beschrieben, der als Motor und als Pumpe eingesetzt werden kann; er umfasst einen Stator, in dem eine Kurbelwelle rotiert, welche einen Exzenter aufweist. Ferner sind drehbar gelagerte Zylinder vorgesehen, in denen die mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Kolben des Motors auf und ab laufen. Das Schluckvolumen des Radialkolbenmotors ist durch Verschieben des Exzenters der Kurbelwelle verstellbar, was im Rahmen der WO 99/17021 mittels einer Schraube mechanisch oder elektrisch erfolgt.
  • Hierbei ist das Schluckvolumen des Motors nicht exakt bestimmbar bzw. einstellbar; des Weiteren kann die exakte Position des Exzenters nicht visualisiert werden, was den Komfort beim Betreiben des Radialkolbenmotors in nachteiliger Weise beeinträchtigt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, welche eine exakte Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors der genannten Art ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird vorgeschlagen, um das Schluckvolumen zu bestimmen, an den drehbar gelagerten Zylindern eines verstellbaren Radialkolbenmotors einen Drehwinkelgeber anzubauen, der vorzugsweise analog ausgeführt ist. Hierbei ist der Drehwinkel dieses Sensors proportional zum aktuellen Schluckvolumen des Motors.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird auf einfache Weise die Bestimmung und Visualisierung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors ermöglicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht eines mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens ausgestatteten Radialkolbenmotors darstellt, beispielhaft näher erläutert.
  • Verstellbare Radialkolbenmotoren sind dem Fachmann bestens bekannt; Es wird daher im Folgenden im Wesentlichen auf die erfindungsrelevanten Bauteile Bezug genommen. Gezeigt wird ein verstellbarer Radialkolbenmotor 1, umfassend ein Gehäuse 5, in dem die Zylinder 2 des Motors 1 drehbar gelagert sind. Die Kolben der Zylinder sind in der Figur mit 4 bezeichnet und die Kurbelwelle mit 13; der Exzenter ist mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Wie aus der Figur ersichtlich, sind in den Zylindern 2 kleine Bohrungen 6 vorgesehen, durch die zwischen dem Gehäuse 5 des Motors 1 und den Zylindern 2 ein hydrostatisches Lager gebildet wird. Ferner ist das Spiel der Zylinder 2 in den entsprechenden Bohrungen 7 des Gehäuses gering. Wenn die Zylinder 2 in der Kammer 8 mit Hochdruck beaufschlagt werden, wird deren Lagerachse geringfügig verformt.
  • Um gemäß der Erfindung einen Drehwinkelgeber 3 an einen Zylinder 2 des Motors 1 anzuschließen bzw. anzuordnen, wird vorgeschlagen, in den Zylinder 2 eine Bohrung 9 einzubringen, in die die Achse 10 des Drehwinkelgebers 3 hineinragt. Gemäß der Erfindung ist in der Bohrung 9 des Zylinders ein O-Ring 15 eingelegt, um den Drehwinkelgeber 3 mitzunehmen. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der O-Ring 15 alternativ in einer Nut in der Sensorwelle des Drehwinkelgebers eingelassen sein, wobei in diesem Fall die Bohrung 9 im Zylinder 2 ohne Einstich ausgeführt wird. Das notwendige Drehmoment zur Bewegung des Sensors ist sehr gering und wird durch die Reibung zwischen Zylinderbohrung 9 und Sensorwelle 10 über den O-Ring 15 erreicht. Da die Sensorwelle 10 des Drehwinkelgebers 3 keine großen Kräfte von außen übertragen kann, wird die Exzentrizität und der Winkelfehler des Zylinderzapfens im O-Ring 15 elastisch ausgeglichen.
  • Durch die radiale Elastizität des O-Rings 15 wird das Radialspiel des Zylinders 2 im Gehäuse 5 in vorteilhafter Weise ausgeglichen. Dadurch, dass die Mitnahme des Drehwinkelgebers 3 mit dem O-Ring 15 eine Linienberührung darstellt, ist die Verformung der Lagerachse des Zylinders 2 unter Last unproblematisch.
  • Im Spalt der Bohrung 7 zum Zylinder 2 entsteht Leckage, die sich im Raum 12 ansammelt und wird über eine nicht dargestellte Bohrung in den Gehäuseinnenraum abgeleitet wird. Der Sensorteil des Drehwinkelgebers 3 bleibt ölfrei, wobei die Sensorwelle 10 des Drehwinkelgebers 3 mit einem Wellendichtring 11 abgedichtet wird.
  • Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der erfindungsgemäßen Bauteile an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion der Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in der Figur oder in der Beschreibung dargestellt sind.
    • 1
    Radialkolbenmotor
    2
    Zylinder
    3
    Drehwinkelgeber
    4
    Kolben
    5
    Gehäuse
    6
    Bohrung
    7
    Bohrung
    8
    Kammer
    9
    Bohrung, Zylinderbohrung
    10
    Sensorwelle
    11
    Dichtring
    12
    Raum für Leckageöl
    13
    Kurbelwelle
    14
    Exzenter
    15
    O-Ring

Claims (8)

  1. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Drehwinkelgeber (3) umfasst, welcher an einen drehbar gelagerten Zylinder (2) des Radialkolbenmotors (1) angeschlossen ist, wobei der Drehwinkel proportional zum aktuellen Schluckvolumen des Radialkolbenmotors (1) ist.
  2. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber (3) analog ausgeführt ist.
  3. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorwelle (10) des Drehwinkelgebers (3) in eine im Zylinder (2) vorgesehene Bohrung (9) hineinragt.
  4. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (9) des Zylinders (2) ein O-Ring (15) eingelegt ist, um den Drehwinkelgeber (3) mitzunehmen.
  5. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, um den Drehwinkelgeber (3) mitzunehmen, in einer Nut in der Sensorwelle (10) des Drehwinkelgebers (3) ein O-Ring (1) eingelassen ist, wobei in diesem Fall die Bohrung (9) im Zylinder (2) ohne Einstich ausgeführt ist.
  6. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das notwendige Drehmoment zur Bewegung des Drehwinkelgebers (3) durch die Reibung zwischen Zylinderbohrung (9) und Sensorwelle (10) über den O-Ring (15) erreichbar ist.
  7. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme des Drehwinkelgebers (3) mit dem O-Ring (15) eine Linienberührung darstellt.
  8. Einrichtung zur Bestimmung des Schluckvolumens eines verstellbaren Radialkolbenmotors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorwelle (10) des Drehwinkelgebers (3) mit einem Wellendichtring (11) abgedichtet ist, derart, dass der Sensorteil des Drehwinkelgebers (3) ölfrei bleibt.
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