CN100526640C

CN100526640C - 具有径向排列汽缸的改进的流体机器

Info

Publication number: CN100526640C
Application number: CNB2005800210371A
Authority: CN
Inventors: G·佩科拉利
Original assignee: I APPARECCHIATURE IDRA Soc
Current assignee: I APPARECCHIATURE IDRA Soc
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: ITMO20040165A1; US20090060758A1; CN1973129A; EP1774173A1; ATE493582T1; DE602005025641D1; WO2006003689A1; EP1774173B1; US8382449B2

Abstract

一种具有径向排列汽缸的流体机器，包括：相对于本体(20)固定的诸汽缸(9)，其中，诸汽缸在一曲柄(2)的转动平面中圆周地间隔，该曲柄用机器的一驱动轴(1)而转动；分配流体的元件(12)；此外它还包括：每个汽缸的一活塞(4、34)，设置成通过滑动装置(3、39)与所述曲柄的表面接触，并设置在汽缸的一套(6)内，而汽缸在一受限制的导向和密封区域(7)中与活塞的侧部(23)或侧面相接触；一用于导向功能的环形边(22)，从套的内表面突出；一用于密封功能的密封圈(25)，接近套上的导向边，并容纳于与导向边相关的一环形狭槽(24)中；以及用于保持活塞和曲柄之间的接触的元件(5)。

Description

具有径向排列汽缸的改进的流体机器

技术领域

本发明涉及一种具有径向排列汽缸的改进的流体机器，即一种有利地用于压力下的流体的、具有固定至其自身的曲柄箱的径向排列汽缸的机器，其中，每个活塞联接至其自身的汽缸以致于减少联接零件，从而减小总的尺寸，以及显著地改进机器的机械性能。

背景技术

在具有径向排列汽缸的机器的特定领域中，技术发展水平包括具有相对于发动机本体摆动的汽缸以及具有固定的汽缸的液压发动机；固定的汽缸具有连接曲柄和活塞的连接元件，诸如连杆、活塞基座的滑动面、或在曲柄上的活塞本体的滑动块。

另一方面，以上所述的液压机由于采用诸零件而具有相当大的尺寸，因为不得不在诸汽缸和诸零件的曲柄之间安置诸如连杆、所述滑动面和块，由于它们的存在，迫使在排量相等的情况下显著地增大机器的尺寸。因此，汽缸盖通常由用螺丝或螺帽夹紧的一插头或盖子来实现，该螺丝或螺帽的直径大于套的直径，这进一步增大了机器的尺寸。

而且，用于具有径向汽缸的液压机的本领域中已知的分配器定中心于其内径上，并通过与驱动轴之间的一棱形联接而被引导转动，它们具有一系列公差，在安装期间这些公差在分配器上产生了更高的角形间隙；因此，安装在端口盘上产生异常的磨损，并且使得有时必须为了特定用途的液压机的一正确运作而对分配器的进动或前进作出的纠正变得很困难。

如德国专利申请第DE 10123038A1号中所述，技术发展水平还提供了一活塞泵，通过在曲柄轴偏心之前、在接近套端部的一环形基座中设置在一起的一导向圈和一密封圈，引导该活塞泵在其套中往复运动。该基座具有朝向导向圈的一圆锥形式，并且还防止高温时挤出密封圈。

考虑到实现一种用于流体的机器的可能性，该机器允许一简单的构造，具有一减少的零件数目，以及克服了以上缺点，这种技术发展水平易于作出显著的改进。

如上所述，得出了解决现行技术问题的需求：一种具有径向排列汽缸的用于流体的机器，其中，在曲柄和汽缸之间减少了零件的数目；而且，这允许在排量相等的情况下，相对于已知的类型实现了减小尺寸；最后，这使得能够实现高性能，从而允许用作具有在一非常低的压力梯度下获得加速的发动机。

发明内容

本发明解决以上所述的技术问题是通过采用：一种具有径向排列汽缸的流体机器，包括：相对于本体固定的诸汽缸，其中，诸汽缸在一曲柄的转动平面中圆周地间隔，该曲柄用机器的一驱动轴而转动；分配流体的元件；每个汽缸的一活塞，设置成通过滑动装置与所述曲柄的表面接触，并设置在汽缸的一套内，而汽缸在一受限制的导向和密封区域中与活塞的侧部或侧面相接触；一用于导向功能的环形边，从套的内表面突出；一用于密封功能的密封圈，接近套上的导向边，并容纳于与导向边相关的一环形狭槽中；其中，它包括用于保持活塞和曲柄之间的接触的元件，从而按照在曲柄上的滑动装置的位置，而允许套内的活塞在曲柄的转动平面上摆动。

此外，在另一实施例中，通过采用：导向和密封区域，设置成接近于紧邻盖子的套的顶部，或者设置成紧邻紧邻曲柄的套基座。

此外，在另一实施例中，通过采用：导向和密封区域的导向环形边，设置于密封圈的压力侧上，或者设置成抵抗导向边上的流体压力。

此外，在另一实施例中，通过采用：密封圈的一可分解的保持狭槽。

此外，在另一实施例中，通过采用：通过一保持搁置圈而容纳于环形狭槽中的密封圈。

此外，另一实施例中，通过采用：与密封圈接触的活塞的侧面或侧部装备有稍稍凹入的构造。

此外，在另一实施例中，通过采用：金属密封圈，或者合成橡胶密封圈。

此外，在另一实施例中，通过采用：装备有内面的密封圈，其中的内表面具有适于根据活塞和密封圈之间的余隙或负公差的构造。

此外，在另一实施例中，通过采用：一汽缸盖，安装在套内，并装备有防弹出边缘。

此外，在另一实施例中，通过采用：盖子，装备有凸出的顶部，并因此具有装备有凹入顶部的活塞。

此外，在另一实施例中，通过采用：活塞，对于每个活塞装备有由一摩擦衬垫制成的滑动装置。

此外，在另一实施例中，通过采用：衬垫，在构造中刚性地连接至活塞本体。

此外，在另一实施例中，通过采用：每一个活塞是中空和封闭。

此外，在另一实施例中，通过采用：中空的活塞，由一盖子紧密地施加于单个活塞的一中空本体而实现。

此外，在另一实施例中，通过采用：中空的活塞，由具有用来润滑衬垫的流体的一润滑小管来实现。

最后，在另一实施例中，通过采用：一旋转分配器，用于组成所述分配元件，设置成通过一拖拉枢轴而与驱动轴同步转动，该拖拉枢轴具有与分配器的棱形联接、以及在驱动轴上以负公差的柱面联接。

附图说明

在三页附图中，仅仅示例地显示了实现本发明的一方式，其中，图1是根据本发明实现的一液压发动机的剖视图；图2是靠着汽缸套的活塞侧面上的密封的详细侧面图；图3是根据本发明的装备有七个径向排列的汽缸和活塞的一机器的示意图；图4是一汽缸的示意图，且活塞从上死点移动；图5是在图4的位置中的活塞和套之间的密封的详细放大图；图6是套内的一中空的活塞示意图，其中可看到汽缸盖的构造适于减小残余间隙容积；图7和8是一中空复合活塞的驱动轴的转动轴线上的纵向和横向剖视图。

具体实施方式

图1显示了在轴线A上的一驱动轴1，该驱动轴1装备有具有半径R的曲柄2；在活塞4的曲柄衬垫3上，通过圆环5滑动地保持曲柄的圆柱面；活塞在一套6内移动，该套6具有一单独的导向和密封区域7，而套的上部8成形成具有相对于活塞直径的一非常宽的直径；为了在上方闭合一汽缸9，一盖子10呈现出在套自身内具有防弹出边缘11，有利地用圆锥台形的基座来实现，盖子有利地被弯曲以抵抗应力并包含可能的挠曲。一旋转分配器12通过在轴1上以负公差14联接的一拖拉枢轴13而连接至驱动轴1，并且通过径向定中心的一棱形联接15来连接；分配器的一外径16不与本体17相接触。在分配器的转动中，流体的内收端18逐渐地面向在一圆盘19上的相应端口，该圆盘19固定至发动机的曲柄箱20。

此外，图2显示了套的一下端21，在该下端上，导向边22在活塞4的侧部23或侧面上制成；在导向边的上方，在导向和密封区域7中，实施一环形狭槽24以容纳一密封圈25，该密封圈25装备有内表面26，并通过狭槽内的圈的一保持搁置圈27从与导向边22的侧面相对的上侧导向。与活塞的侧面相接触的圈的内表面26可具有甚至适于根据它们之间的余隙或负公差的构造。

图4显示了在顶端29的一复合活塞开口，其中，一主体30刚性地连接至衬垫3，具有活塞4外侧直径的一圈31以负公差键入。图4清楚地显示了活塞4在套6内围绕一摆动轴线O的摆动，该摆动轴线O是轴线A与包含所述导向边22的平面的径向平面相交之处，该轴线A包含套6的轴线。狭槽24有利地实施成接近导向边22，从而使密封圈25中的摆动作用最小化。

图6显示了施加至衬垫3的中空类型34的活塞4的一构造；在此，凹入的活塞的顶部35联接其自身至一套顶部36，该套顶部36在盖子10的内壁37上形成，以减小残余间隙容积。套还可具有相对于活塞的直径一显著地更大的直径，然而该直径增大了汽缸中的间隙容积。此外，中空的活塞34具有穿过小管的一衬垫39的一润滑小管38；小管的使用允许减轻活塞的构造，并且它防止在中空活塞存在时，衬垫39的润滑液可能充填中空的活塞，从而实现一较大的间隙容积，或者用活塞定位一运动中的惯性质量。

图7和8显示了构成一活塞的零件通过复合一本体41、顶部的中空部分42来实现，在该顶部中空部分42，衬垫3施加有铆钉43、销或其它。活塞在顶部通过一盖子44来闭合，其外径等于活塞的直径，内径45以负公差联接至所述本体41的外径，从而保证密封并防止从本体松脱。在盖子44和本体41的联接中，有利地提供小厚度的边缘46，从而允许一快速安装限制面以有限公差工作，用于在厚度边缘的环带中联接。采用厚度边缘46允许当安装盖子44时在活塞的侧面中实现一低凹度47，当盖子的壁较薄并可变形时，从而在活塞摆动期间在密封圈25中减少应力。

在所述和所示的液压发动机的情况下，根据本发明的具有径向排列的汽缸的用于流体的机器的运作如下。

活塞4在套6内的往复运动伴随有活塞自身在套内的摆动，该套保持固定至发动机的曲柄箱20。活塞根据在驱动轴1的曲柄2上的其自身的衬垫3的位置而移动。由于转动的作用，曲柄的半径R确定了活塞4轴线相对于套6轴线围绕点O的摆动，点O即导向边22的密封平面与汽缸9的套的轴线相交之处。对于在套和活塞之间的导向和密封区域7外侧给予套的相当大的直径，所述摆动是可能的。为了在套6中实施流体的密封，圈25滑动地联接至活塞4的直径上，并依次保持在搁置圈27的环形狭槽24内。搁置圈和导向边22具有相对于汽缸直径的小余隙的一直径，从而允许活塞4直径的摆动，刚好在导向边上的枢转。在摆动期间，引起圈25约束在狭槽24内，因此它经受在狭槽自身的表面上的活塞直径的突起，迫使密封圈调整其自身形状，从而适于活塞23的侧面或侧部与狭槽表面的相交处的形状，因为活塞相对于套轴线倾斜，该套轴线与垂直于狭槽表面的方向一致。而在具有导向边22以及具有搁置圈27的活塞直径内的余隙，允许搁置圈和所述导向边的平面上的直径突起的周边稍稍增加。密封圈25有利的是金属的，它通过延伸而吸收与活塞面4保持接触的周边扩展的增加。圈的薄尺寸允许其延伸，从而内/外径的稍微差别使得其在所述狭槽24内与搁置圈27一起的安装很容易，对于最佳运作来说，该搁置圈27必须设置在压力下流体的侧面上。导向边22设置成接近于并平行于所述环形狭槽24，从而将密封圈25在狭槽内的摆动和变形减至最小。狭槽24和导向边22的接近减小了密封圈在狭槽内的横向平移。活塞在套上的横向推动仅仅通过活塞23的侧部或侧面与导向边22的接触来传送。因此，假如导向边已经经受表面硬化处理，则可得到很大的优点。

在密封圈25和活塞23侧部之间的滑动联接具有适于可接受的抵抗滑动的余隙或负公差，以用于流体机器的特定用途。

从实施的试验中，已经注意到，在与具有一凹度的密封圈25接触的区域中，实施活塞侧面23或侧部是很方便的，施加一所谓的“长期”磨光，从而防止密封圈在因为工作而在边缘上滑动期间跳动。

在分配器12中，可在安装期间随意改变状态，使在驱动轴1中的所述枢轴13以负公差插入的位置对准，从而实现在棱形联接15上的角度变化，并因此实现旋转分配器12的变化。

除了已经显示的之外，具有径向排列汽缸的机器的分配器可具有不同类型，诸如轨道形，从而允许分配器区域与驱动轴1的一末端的相交；最后，用于气体的机器的分配器还可具有阀、滑阀或套阀。

通过本发明而获得的优点有：可减小具有径向排列汽缸的流体机器的总体尺寸，而保持一较高的排量以致于实现大功率。实际上，在曲柄和汽缸之间设置了很少数量的零件，这允许对于主要元件、曲柄和活塞使用所有可利用的容积；由于减小了活塞和套之间的一个单独的接触边缘，因此显著减小了汽缸的构造，而引起显著减小了其运作；汽缸盖的构造通过在其中从内侧引入盖子而实现，从而通过保持边11防止盖子弹出；活塞的盖子和顶部可有利地成形成减小残余间隙容积，该残余间隙容积在液压机中通常是较大的。简化了套中的活塞导向器，并且套中的密封圈和活塞的导向边的接近将在密封圈上引起的平移减至最小值，该平移是套内活塞摆动的结果。而且，除了金属之外，密封圈25的材料还可以是塑料或橡胶，而允许用于不同类型的流体。还有，假如密封圈充分插入环形狭槽中，密封圈还可无需保持搁置圈而被安装。最后，活塞的侧部23或侧面的小凹度允许密封圈25适应于在导向边22的密封平面上的侧部斜面中施加的准确突起处。一个进一步的和重要的优点在于：具有径向排列汽缸的机器的构造有非常低的活塞冲程与直径之比；实际上，可保持它低于0.3，这无疑是发动机构造中的优点，实现了一所谓的“超正方形”尺寸，因此使活塞运动中关系到的动能最小化。最后，还采用了滚动摩擦轴承，该滚动摩擦轴承在驱动轴的倾斜枢轴上，并通过插入本技术中已知的一圈和一轴承而接触于曲柄2和衬垫3、39之间，从而允许进一步减小摩擦力，而显著增加流体机器的机械性能。

在实际活动中，材料、尺寸、实施细节可不同于已指出的，但在技术上是等同的，因此不脱离本发明的司法领域。因此，流体机器可实施成具有诸径向排列汽缸的多余一个的顶部。

Claims

1.一种具有径向排列汽缸的流体机器，包括：相对于本体(20)固定的诸汽缸(9)，其中，所述诸汽缸在一曲柄(2)的转动平面中圆周地间隔，该曲柄用机器的一驱动轴(1)而转动；分配所述流体的元件(12)；每个汽缸的一活塞(4、34)，设置成通过滑动装置与所述曲柄的表面接触，并设置在所述汽缸的一套(6)内，而所述汽缸在一小的导向和密封区域(7)中与所述活塞的侧部(23)或侧面相接触；一用于导向功能的环形边(22)，从所述套的内表面突出；一用于密封功能的密封圈(25)，非常接近所述套上的导向边，并容纳于与所述导向边相关的一环形狭槽(24)中；其特征在于，包括：用于保持所述活塞和所述曲柄之间的接触的元件(5)，从而按照在所述曲柄(2)上的所述滑动装置的位置，而允许所述套内的所述活塞在所述曲柄的转动平面上摆动。

2.如权利要求1所述的流体机器，其特征在于，所述流体机器具有的导向和密封区域(7)设置成接近于紧邻一盖子(10)的所述套(6)的顶部。

3.如权利要求1所述的流体机器，其特征在于，所述流体机器具有的导向和密封区域(7)设置成接近于紧邻所述曲柄(2)的所述套(6)的一下端(21)。

4.如权利要求2或3所述的流体机器，其特征在于，所述流体机器具有所述导向和密封区域(7)的导向环形边(22)，该导向环形边设置于所述密封圈(25)的压力侧上。

5.如权利要求2或3所述的流体机器，其特征在于，具有所述导向和密封区域(7)的密封圈(25)，该密封圈设置成抵抗所述导向边(22)上的流体压力。

6.如权利要求4所述的流体机器，其特征在于，具有容纳所述密封圈(25)的一组合式狭槽。

7.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有通过一保持搁置圈(27)而容纳于所述环形狭槽(24)中的密封圈(25)。

8.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有所述活塞的侧面(23)或侧部，该侧面或侧部与所述密封圈(25)接触并装备有稍稍凹入的构造。

9.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有由金属制成的所述密封圈(25)。

10.如权利要求1一3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有由合成橡胶制成的所述密封圈(25)。

11.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有装备有内表面(26)的所述密封圈(25)，所述内表面具有适于根据所述活塞和所述密封圈之间的余隙或负公差的构造。

12.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有所述汽缸(9)的一盖子(10)，该盖子从所述套(6)的内侧安装，并装备有防弹出边缘(11)。

13.如权利要求12所述的流体机器，其特征在于，具有所述汽缸(9)的所述盖子(10)，该盖子具有圆锥台形基座的防弹出边缘(11)。

14.如权利要求10所述的流体机器，其特征在于，具有装备有凸出的顶部(36)的所述盖子(10)。

15.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有装备有凹入的顶部(35)的活塞(4、34)。

16.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有活塞(4、34)，每个活塞中装备有由一摩擦衬垫制成的滑动装置。

17.如权利要求16所述的流体机器，其特征在于，具有在构造中刚性地连接至一活塞本体的衬垫(3、39)。

18.如权利要求16所述的流体机器，其特征在于，具有在通过一滚动摩擦轴承联接至所述曲柄(2)的一圈上滑动的所述衬垫(3、39)。

19.如权利要求16所述的流体机器，其特征在于，具有活塞(34)，每一个活塞是中空和封闭的。

20.如权利要求17所述的流体机器，其特征在于，具有中空的活塞(34)，该活塞由一盖子(44)紧密地施加于所述单个活塞的一中空本体(42)而实现。

21.如权利要求19所述的流体机器，其特征在于，具有中空的活塞(34)，该活塞由具有用来润滑所述衬垫(3、39)的流体的一润滑小管(38)实现。

22.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有用表面硬化处理实现的导向环形边(22)。

23.如权利要求1—3中的任意一项所述的流体机器，其特征在于，具有一旋转分配器，用于组成所述分配元件，该旋转分配器设置成通过一拖拉枢轴而与所述驱动轴同步转动，该拖拉枢轴具有与所述分配器的棱形联接、以及在所述驱动轴上以负公差的柱面联接。