DE102010032058A1 - piston unit - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Kolbeneinheit einer Radialkolbenmaschine. Die Kolbeneinheit hat einen Stufenkolben und eine Rolle bzw. einem Rollenkörper. In einem Anlagebereich zwischen dem Stufenkolben und der Rolle ist eine hydrostatische Druck- bzw. Kraftentlastung vorgesehen, die dort ein Druckfeld bildet. Der Stufenkolben hat benachbart zur Rolle zwei Halteabschnitte. Erfindungsgemäß sind diese elastisch und/oder der Stufenkolben hat in einem Bereich seiner Stufe zwischen seinem Hauptabschnitt und den Halteabschnitten je eine Schwächung. Damit können sich die Halteabschnitte an die Rolle schmiegen und eine Spalt bzw. Abstand dazwischen verringern.A piston unit of a radial piston machine is disclosed. The piston unit has a stepped piston and a roller or a roller body. In a contact area between the stepped piston and the roller, a hydrostatic pressure or force relief is provided, which forms a pressure field there. The stepped piston has two holding sections adjacent to the roller. According to the invention, these are elastic and / or the stepped piston has a weakening in a region of its step between its main section and the holding sections. The holding sections can thus nestle against the roller and reduce a gap or distance between them.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbeneinheit für eine Radialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a piston unit for a radial piston machine according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Radialkolbenmaschinen haben mehrere Kolbeneinheiten mit einem Kolben, der sich jeweils über eine im Kolben gelagerte Rolle an einer Hubkurve abstützt. Dabei ist jeder Kolben in einem Zylinder eines drehenden Zylinderkörpers aufgenommen, währen die Hubkurve relativ zum Zylinderkörper ortsfest ist. Durch die unterschiedlichen Abstände der Hubkurve vom Zylinderkörper bzw. von den Zylindern führen die Kolbeneinheiten die gewünschte Hubbewegung im jeweiligen Zylinder aus.Such radial piston machines have a plurality of piston units with a piston, which is supported in each case via a roller mounted in the piston on a lift curve. In this case, each piston is received in a cylinder of a rotating cylinder body, while the lift curve is stationary relative to the cylinder body. Due to the different distances of the lift curve from the cylinder body or from the cylinders, the piston units perform the desired stroke movement in the respective cylinder.

In der Druckschrift US 3,699,848 ist eine Kolbeneinheit für eine Radialkolbenmaschine offenbart, die zwischen dem Kolben und der Rolle eine hydrostatische Kraft- bzw. Druckentlastung aufweist. Diese besteht aus einer flachen Ausnehmung, die am Kolben im Anlagebereich zur Rolle gebildet ist. Die Ausnehmung wird über einen Kanal, der den Kolben durchsetzt, mit Arbeitsdruck des Zylinders versorgt. So wird in der Ausnehmung eine Gegen- bzw. Entlastungskraft zur Lagerkraft zwischen Kolben und Rolle erzeugt.In the publication US 3,699,848 a piston unit for a radial piston machine is disclosed, which has a hydrostatic force or pressure relief between the piston and the roller. This consists of a shallow recess, which is formed on the piston in the contact area to the role. The recess is supplied via a channel which passes through the piston, with working pressure of the cylinder. Thus, in the recess, a counter or release force is generated to the bearing force between the piston and roller.

Nachteilig an derartigen Kolbeneinheiten ist, dass sich der leicht gekippte Kolben mit hohen Kräften am Zylinder abstützt. Durch diese Klemmwirkung entstehen Reibungskräfte, die den Wirkungsgrad der Radialkolbenmaschine verringern.A disadvantage of such piston units is that the slightly tilted piston is supported with high forces on the cylinder. By this clamping effect arise frictional forces that reduce the efficiency of the radial piston engine.

Die DE 100 41 318 A1 zeigt eine für eine Radialkolbenmaschine vorgesehene Kolbeneinheit, deren Kolben als Stufenkolben ausgebildet ist. Dabei sind ein Hauptabschnitt des Kolbens und ein demgegenüber im Durchmesser verringerter Zapfenabschnitt vorgesehen. Damit ist eine große Führungslänge des Kolbens im zugeordneten Zylinder möglich bei großem wirksamem Kolbenquerschnitt. Eine Druckmittelverbindung der beiden so gebildeten Zylinderräume ist über eine Abflachung am Zapfenabschnitt geschaffen, so dass beide Abschnitte des Stufenkolbens mit Arbeitsdruck des zugeordneten Zylinders beaufschlagt sind.The DE 100 41 318 A1 shows a piston unit provided for a radial piston engine, whose piston is designed as a stepped piston. In this case, a main portion of the piston and a contrast reduced in diameter pin portion are provided. Thus, a large guide length of the piston in the associated cylinder is possible with a large effective piston cross section. A pressure fluid connection of the two cylinder chambers thus formed is created by a flattening on the journal portion, so that both sections of the stepped piston are acted upon by working pressure of the associated cylinder.

Nachteilig an derartigen Kolbeneinheiten ist die Reibkraft, die zwischen dem Stufenkolben und der zugeordneten Rolle während der Arbeitshübe entsteht und den Wirkungsgrad der Radialkolbenmaschine verringert.A disadvantage of such piston units is the frictional force which arises between the stepped piston and the associated roller during the working strokes and reduces the efficiency of the radial piston machine.

Die Druckschrift DE 27 31 474 A1 zeigt eine für eine Radialkolbenmaschine vorgesehene Kolbeneinheit, die eine hydrostatische Druckentlastung zwischen dem Kolben und der Rolle aufweist. Gegen die Klemmwirkung wird ein Führungsfortsatz am Kolben vorgeschlagen, der in eine Führungsbohrung des Zylinders eintaucht. Ein so gebildeter Raum der Führungsbohrung ist nicht vom Arbeitsdruck des Zylinders beaufschlagt, sondern wird durch eine Bohrung entlüftet.The publication DE 27 31 474 A1 shows a provided for a radial piston engine piston unit having a hydrostatic pressure relief between the piston and the roller. Against the clamping action, a guide extension is proposed on the piston, which dips into a guide bore of the cylinder. A so formed space of the guide bore is not acted upon by the working pressure of the cylinder, but is vented through a bore.

Nachteilig an derartigen Kolbeneinheiten ist die Leckage, die zwischen dem Kolben und der Rolle über die Druckentlastung auftritt.A disadvantage of such piston units is the leakage that occurs between the piston and the roller on the pressure relief.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine für eine Radialkolbenmaschine vorgesehene Kolbeneinheit mit Stufenkolben, Rolle und Druckentlastung der Rolle zu schaffen, die eine verringerte Leckage hat.In contrast, the invention is based on the object to provide a planned for a radial piston engine piston unit with stepped piston, roller and pressure relief of the role, which has a reduced leakage.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kolbeneinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a piston unit having the features of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße Kolbeneinheit einer Radialkolbenmaschine hat einen Stufenkolben und eine Rolle bzw. einen Rollenkörper. In einem Anlagebereich zwischen dem Stufenkolben und der Rolle ist eine hydrostatische Druck- bzw. Kraftentlastung vorgesehen, die dort ein Druckfeld bildet. Der Stufenkolben hat zwei an der Rolle anliegende seitliche Halteabschnitte zum Halten der Rolle. Erfindungsgemäß ist zumindest einer der Halteabschnitte elastisch und/oder der Stufenkolben hat im Bereich seiner Stufe eine Schwächung. Damit kann sich der Halteabschnitt an die Rolle schmiegen und einen Spalt bzw. Abstand dazwischen verringern. Somit ist die Leckage der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit verringert.The piston unit according to the invention of a radial piston machine has a stepped piston and a roller or a roller body. In a contact area between the stepped piston and the roller, a hydrostatic pressure or force relief is provided, which forms a pressure field there. The stepped piston has two side holding portions for holding the roller, which abut the roller. According to the invention, at least one of the holding sections is elastic and / or the stepped piston has a weakening in the region of its step. Thus, the holding section can nestle against the roller and reduce a gap therebetween. Thus, the leakage of the piston unit according to the invention is reduced.

Es wird weiterhin der mechanische Wirkungsgrad beim Anfahren der als Motor eingesetzten Radialkolbenmaschine gesteigert.It is further increased the mechanical efficiency when starting the radial piston engine used as a motor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit ist an einem radial zurückgestuften Zapfenabschnitt des Stufenkolbens eine Ausnehmung, z. B. eine Nut oder eine Abflachung, vorhanden, die sich über eine gesamte Länge des Zapfenabschnitts erstreckt. Über diese Ausnehmung sind ein Führungsabschnitt und ein Hauptabschnitt des der Kolbeneinheit zugeordneten Zylinders fluidisch miteinander verbunden. Somit sind eine innere Stirnfläche und eine umlaufende Fläche des Kolbens gemeinsam vom Arbeitsdruck des Zylinders beaufschlagt.In a preferred embodiment of the piston unit according to the invention is on a radially stepped back spigot portion of the stepped piston, a recess, for. As a groove or a flattening, which extends over an entire length of the pin portion. About this recess, a guide portion and a main portion of the piston unit associated cylinder are fluidly interconnected. Thus, an inner end face and a circumferential surface of the piston are acted upon together by the working pressure of the cylinder.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Stufenkolbens ist der Halteabschnitt biegeweich in radialer Richtung der Rolle ausgebildet. Vorzugsweise sind dabei zwei Halteabschnitte vorgesehen, die an einem Hauptabschnitt des Stufenkolbens angeordnet sind.In a preferred development of the stepped piston, the holding section is designed to be flexible in the radial direction of the roller. Preferably, two holding sections are provided, the a main portion of the stepped piston are arranged.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Schwächung von einer oder mehreren Ausnehmungen, z. B. von Nuten oder Schlitzen, gebildet, die im Anlagebereich des Stufenkolbens mit der Rolle in den Stufenkolben eingebracht sind. Damit können bei einer elastischen Verformung des geschwächten Bereiches die Ausnehmungen verkleinert werden.In a particularly preferred embodiment, the weakening of one or more recesses, z. B. of grooves or slots formed, which are introduced in the contact area of the stepped piston with the roller in the stepped piston. Thus, the recesses can be reduced in an elastic deformation of the weakened area.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Schwächung von einer oder mehreren Ausnehmungen, z. B. von Nuten, gebildet, die im Bereich der Stufe des Stufenkolbens außen in diesen eingebracht sind. Damit können bei einer elastischen Verformung des geschwächten Bereiches die Ausnehmungen vergrößert bzw. aufgespreizt werden.In a particularly preferred embodiment, the weakening of one or more recesses, z. B. of grooves, formed in the region of the step of the stepped piston outside are introduced into this. In order for an elastic deformation of the weakened area, the recesses can be enlarged or spread.

Vorzugsweise ist eine Mantelfläche der Rolle über eine gesamte Länge der Rolle entlang der Rotationsachse – mit Ausnahme einer evtl. Fase oder dergleichen – kreiszylindrisch geformt, also nicht bombiert. Somit verbleiben an den Endabschnitten der Rolle keine Freiräume zwischen Rolle und Stufenkolben, und die Leckage der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit ist weiter minimiert.Preferably, a lateral surface of the roller over an entire length of the roller along the axis of rotation - with the exception of a possible chamfer or the like - circular cylindrical shaped, so not cambered. Thus remain at the end portions of the roller no clearance between the roller and stepped piston, and the leakage of the piston unit according to the invention is further minimized.

Vorzugsweise hat die Druckentlastung eine flache Vertiefung, die am Stufenkolben im Anlagebereich mit der Rolle angeordnet ist. Dabei ist die Vertiefung über einen Kanal mit einer inneren Stirnfläche oder mit einer umlaufende Fläche, insbesondere Ringfläche, des Stufenkolbens verbunden. Somit ist sicher gestellt, dass der Hoch- bzw. Arbeitsdruck des zugeordneten Zylinders als Druck- bzw. Kraftentlastung zwischen dem Stufenkolben und der Rolle wirkt.Preferably, the pressure relief has a shallow depression, which is arranged on the stepped piston in the contact area with the roller. In this case, the recess is connected via a channel with an inner end face or with a circumferential surface, in particular annular surface, of the stepped piston. Thus, it is ensured that the high or working pressure of the associated cylinder acts as a pressure or force relief between the stepped piston and the roller.

Wenn sich dabei die Vertiefung im Wesentlichen über die gesamte Länge der Rolle entlang der Rotationsachse mit einem geringen Abstand zur Fase oder dergleichen erstreckt, ist ein gegenüber dem Stand der Technik vergrößertes Druckfeld der Druckentlastung und ein höherer mechanischer Wirkungsgrad der Radialkolbenmaschine gegeben.If, in this case, the recess extends substantially over the entire length of the roller along the axis of rotation with a small distance to the chamfer or the like, an enlarged pressure field compared with the prior art of the pressure relief and a higher mechanical efficiency of the radial piston machine is given.

Um einen High-Displacement-Stufenkolben (HD-Kolben) mit vergrößertem Fördervolumen zu schaffen, kann ein gegenüber dem Zapfenabschnitt radial erweiterter Hauptabschnitt des Stufenkolbens entlang einer Rotationsachse der Rolle länger sein als quer dazu. Der zugeordnete Zylinder muss dem entsprechend geformt sein.In order to provide a high-displacement stepped piston (HD piston) with increased delivery volume, a radially opposite to the journal portion radially enlarged main portion of the stepped piston along a rotation axis of the roller may be longer than transversely thereto. The assigned cylinder must be shaped accordingly.

Der Stufenkolben kann einen metallischen Kern und eine metallische Ummantelung oder eine Ummantelung aus Kunststoff haben, die gegenüber dem Kern eine verringerte Härte oder vergrößerter Elastizität hat. Der Kern kann dabei Stabilitäts- und Stützfunktionen übernehmen, während die Ummantelung Dichtfunktionen gegenüber dem Zylinder und der Rolle übernehmen kann. Weiterhin kann die Passgenauigkeit des Zylinders mit einem derartigen Stufenkolben verringert werden, wodurch der Fertigungsaufwand der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit verringert ist. Weiterhin kann die Leckage und/oder die Reibung zwischen Stufenkolben und Zylinder verringert sein, wodurch der Wirkungsgrad der entsprechenden Radialkolbenmaschine verbessert wird.The stepped piston may have a metallic core and a metallic sheath or sheath made of plastic which has a reduced hardness or increased elasticity with respect to the core. The core can take over stability and support functions, while the sheath can take over sealing functions relative to the cylinder and the role. Furthermore, the accuracy of fit of the cylinder can be reduced with such a stepped piston, whereby the manufacturing cost of the piston unit according to the invention is reduced. Furthermore, the leakage and / or the friction between the stepped piston and cylinder can be reduced, whereby the efficiency of the corresponding radial piston machine is improved.

Dabei wird es bevorzugt, wenn der Halteabschnitt komplett vom Material der Ummantelung gebildet ist, so dass durch deren Elastizität die Leckage der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit mit geringem Aufwand weiter verringert ist.It is preferred if the holding portion is completely formed by the material of the sheath, so that the leakage of the piston unit according to the invention is further reduced with little effort by their elasticity.

Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:In the following, various embodiments of the invention will be described in detail with reference to FIGS. Show it:

1 einen Teil einer Radialkolbenmaschine im seitlichen Schnitt mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit; 1 a part of a radial piston machine in lateral section with a first embodiment of a piston unit according to the invention;

2 eine allgemeine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit; 2 a general schematic representation of a piston unit according to the invention;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stufenkolbens einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer geschnittenen Darstellung; 3 a second embodiment of a stepped piston of a piston unit according to the invention in a sectional view;

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stufenkolbens einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer geschnittenen Darstellung; 4 a third embodiment of a stepped piston of a piston unit according to the invention in a sectional view;

5a und 5b das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit gemäß 1 in zwei verschiedenen Ansichten; und 5a and 5b the first embodiment of the piston unit according to the invention according to 1 in two different views; and

6a bis 6c einen Stufenkolben eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in drei verschiedenen Darstellungen. 6a to 6c a stepped piston of a fourth embodiment of a piston unit according to the invention in three different representations.

1 zeigt einen Ausschnitt einer Radialkolbenmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Kolbeneinheiten 14, 16, 10 in einer seitlichen geschnittenen Darstellung. Die Radialkolbenmaschine hat eine umlaufende wellenförmige Hubkurve 1 und acht Zylinder 6, 8 mit entsprechenden Kolbeneinheiten 14, 16, 10, von denen in 1 nur drei komplett und zwei weitere teilweise dargestellt sind. Die Zylinder 6, 8 sind radial bzw. sternförmig in einem umlaufenden Rotor 2 angeordnet, während die Hubkurve 1 an einer Hubscheibe 4 ausgebildet ist. Rotor 2 und Hubscheibe 4 können sich relativ zueinander drehen. Eine Radialkolbenmaschine der gezeigten Art wird üblicherweise als Hydromotor benutzt, wobei der Rotor über die Welle 5 oder die Hubkurve an dem anzutreibenden Element befestigt sein können. 1 shows a section of a radial piston engine with a first embodiment of the invention piston units 14 . 16 . 10 in a side cut representation. The radial piston machine has a circumferential wave-shaped lifting curve 1 and eight cylinders 6 . 8th with corresponding piston units 14 . 16 . 10 of which in 1 only three are complete and two others are partially shown. The cylinders 6 . 8th are radial or star-shaped in a rotating rotor 2 arranged while the lift curve 1 on a lifting disc 4 is trained. rotor 2 and lifting disc 4 can rotate relative to each other. A radial piston machine of the type shown is usually used as a hydraulic motor used, with the rotor over the shaft 5 or the lift curve can be attached to the driven element.

Jeder Zylinder 6, 8 hat einen Hauptabschnitt 6 und an seiner der Welle 5 zugewandten Seite einen radial zurückgestuften Führungsabschnitt 8.Every cylinder 6 . 8th has a main section 6 and at its the wave 5 facing side a radially stepped back guide section 8th ,

Jede Kolbeneinheit 14, 16, 10 hat eine Rolle 10, die bei Rotation des Rotors 2 entlang der Hubkurve 1 rollt und dabei bezogen auf eine Längsachse 12 eine oszillierende Hubbewegung ausführt. Dabei ist in jedem Stufenkolben 14, 16 eine Rolle 10 ein gelagert. Jeder Stufenkolben hat einen Hauptabschnitt 14 und einen Zapfenabschnitt 16. Der Hauptabschnitt 14 des Stufenkolbens liegt an der Rolle 10 an und ist im Hauptabschnitt 6 des Zylinders aufgenommen, während der Zapfenabschnitt 16 des Stufenkolbens im Führungsabschnitt 8 des Zylinders aufgenommen ist. In den Hauptabschnitt 14 des Stufenkolbens ist eine umlaufende Nut 18 eingebracht, in der ein geschlitzter metallischer Dichtring 34 aufgenommen ist. In 1 ist an einer der Kolbeneinheiten der Dichtring 34 gezeigt, während bei den anderen Kolbeneinheiten der Dichtring weggelassen ist, um die Nut 18 zu verdeutlichen.Each piston unit 14 . 16 . 10 has a role 10 during rotation of the rotor 2 along the lift curve 1 rolls and thereby relative to a longitudinal axis 12 performs an oscillating stroke movement. It is in each stepped piston 14 . 16 a role 10 stored. Each stepped piston has a main section 14 and a pin section 16 , The main section 14 the stepped piston lies on the roller 10 and is in the main section 6 taken up of the cylinder, while the pin section 16 of the stepped piston in the guide section 8th of the cylinder is received. In the main section 14 the stepped piston is a circumferential groove 18 introduced, in which a slotted metallic sealing ring 34 is included. In 1 is at one of the piston units of the sealing ring 34 shown while in the other piston units, the sealing ring is omitted to the groove 18 to clarify.

In einem Anlagebereich 20 zwischen dem Hauptabschnitt 14 des Stufenkolbens und der Rolle 10 ist eine (in 1 nicht näher gezeigte) Druckentlastung vorgesehen.In an investment area 20 between the main section 14 of the stepped piston and the roller 10 is a (in 1 not shown in detail) provided pressure relief.

2 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit. Ein Rotor 2 hat mehrere Zylinder, von denen in 2 nur ein Zylinder 6, 8 dargestellt ist. Dieser hat einen Hauptabschnitt 6 und einen Führungsabschnitt 8. Ein darin aufgenommener Stufenkolben hat einen Hauptabschnitt 14 und einen Zapfenabschnitt 16. Der Hauptabschnitt 14 umfasst mit zwei Halteabschnitten 14a eine Rolle 10. 2 shows a general schematic representation of various embodiments of a piston unit according to the invention. A rotor 2 has several cylinders, one of which is in 2 only one cylinder 6 . 8th is shown. This one has a main section 6 and a guide section 8th , A stepped piston received therein has a main portion 14 and a pin section 16 , The main section 14 Includes two holding sections 14a a role 10 ,

Während eines Arbeitshubes ist die Rolle 10 von der Hubkurve 1 (vgl. 1) mit einer Kraft F beaufschlagt, die schräg zur Achse der Kolbeneinheit gerichtet ist. In 2 ist einer von zwei möglichen Fällen gezeigt (gemäß dem Pfeil). Dabei sind eine innere Stirnfläche 22 des Zapfenabschnitts 16 und eine Ringfläche bzw. umlaufende Fläche 24 des Hauptabschnitts 14 (gemäß den Pfeilen) vom Arbeitsdruck beaufschlagt.During a working stroke is the role 10 from the lift curve 1 (see. 1 ) is acted upon by a force F, which is directed obliquely to the axis of the piston unit. In 2 is one of two possible cases shown (according to the arrow). Here are an inner face 22 of the journal section 16 and an annular surface 24 of the main section 14 (according to the arrows) from the working pressure applied.

Bei der schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit gemäß 2 sind beide Varianten der Erfindung dargestellt: Einerseits ist der Hauptabschnitt 14 des Stufenkolbens in einem Bereich 26, der zwischen einer Stufe des Stufenkolbens und der Rolle 10 angeordnet ist, geschwächt. Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung sind die Halteabschnitte 14a in einer bezogen auf die Rolle 10 radialen Richtung elastisch ausgebildet. 2 zeigt zum gezeigten Kraftpfeil die zugeordnete elastische Verformung des rechten Halteabschnitts 14a von rechts nach links.In the schematic representation of the piston unit according to the invention according to 2 Both variants of the invention are shown: On the one hand, the main section 14 of the stepped piston in one area 26 that between one step of the stepped piston and the roller 10 is arranged, weakened. According to a second variant of the invention, the holding sections 14a in a relation to the role 10 Radial direction formed elastic. 2 shows the illustrated force arrow the associated elastic deformation of the right holding portion 14a from right to left.

Weiterhin ist in einem Anlagebereich 20 zwischen der Rolle 10 und dem Hauptabschnitt 14 eine (in 2 nicht gezeigte) Vertiefung einer Druckentlastung vorgesehen, wobei die Druckentlastung der in 3 oder in 4 oder in 6a gezeigten Druckentlastung entsprechen kann. Durch die erfindungsgemäße Kolbeneinheit 14, 16, 10 wird eine Leckage, die bei dem in 2 gezeigten Belastungsfall gemäß dem Stand der Technik insbesondere zwischen der Rolle 10 und dem rechten Halteabschnitt 14a entsteht, verringert. Dies geschieht dadurch, dass der entsprechende Halteabschnitt 14a entweder durch seine eigene Elastizität oder durch die Schwächung des Bereiches 26 des Hauptabschnitts 14 unter der Wirkung des Arbeitsdrucks hebelartig von einer entsprechenden Wandung des Hauptabschnitts 6 des Zylinders in Richtung zur Rolle 10 gedrückt wird. Dadurch wird der jeweilige vergrößerte Spalt wieder verkleinert und die Leckage reduziert.Furthermore, in an investment area 20 between the role 10 and the main section 14 a (in 2 not shown) recess provided a pressure relief, wherein the pressure relief of in 3 or in 4 or in 6a can correspond to shown pressure relief. By the piston unit according to the invention 14 . 16 . 10 will be a leak at the in 2 shown loading case according to the prior art, in particular between the role 10 and the right holding section 14a arises, reduced. This happens because the corresponding holding section 14a either by its own elasticity or by the weakening of the area 26 of the main section 14 under the effect of the working pressure lever-like of a corresponding wall of the main section 6 of the cylinder towards the roller 10 is pressed. As a result, the respective enlarged gap is reduced again and the leakage is reduced.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stufenkolbens 114, 116 einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer geschnittenen Darstellung. Durch einen Zapfenabschnitt 116 und durch einen Hauptabschnitt 114 verläuft ein konzentrischer Kanal 128, der eine innere Stirnfläche 122 mit einer flachen Vertiefung 130 verbindet. Durch den Kanal 128 wird ein Arbeitsdruck des (nicht gezeigten) Zylinders in die flache Vertiefung 130 übertragen, wodurch eine Druck- bzw. Kraftentlastung zwischen dem Stufenkolben 114, 116 und der (in 3 nicht gezeigten) Rolle gegeben ist. 3 shows a second embodiment of a stepped piston 114 . 116 a piston unit according to the invention in a sectional view. By a pin section 116 and through a main section 114 runs a concentric channel 128 that has an inner face 122 with a shallow depression 130 combines. Through the channel 128 becomes a working pressure of the cylinder (not shown) in the shallow recess 130 transferred, whereby a pressure or force relief between the stepped piston 114 . 116 and the (in 3 not shown) role is given.

Man erkennt deutlich, dass in einer umlaufenden Nut 118 in der Ummantelung ein Dichtring 134 aufgenommen ist, über den ein (in 3 nicht gezeigter) Arbeitsraum abgedichtet wird. Der Dichtring 134 ist geschlitzt und aus Metall.It can be seen clearly that in a circumferential groove 118 in the casing a sealing ring 134 is recorded on the one (in 3 not shown) working space is sealed. The sealing ring 134 is slotted and made of metal.

Erfindungsgemäß ist benachbart zur flachen Vertiefung 130 der Druckentlastung beidseitig eine Schwächung im Hauptabschnitt 114 des Stufenkolbens vorgesehen, so dass die beiden Halteabschnitte 114a zur Reduzierung der Leckage elastisch nach innen gebogen werden können. Die Schwächungen bestehen aus zwei Nuten 132, die parallel zueinander und parallel zu einer Rotationsachse der Rollte (beide nicht gezeigt) verlaufen. Die beiden Nuten 132 sind in radialer Richtung der Rolle (in 3) in den Hauptabschnitt 114 eingebracht. Dabei ist Ihre Tiefe größer als Ihre Breite. Am jeweiligen Grund der Nut 132 sind Aufweitungen vorgesehen.According to the invention is adjacent to the shallow depression 130 the pressure relief on both sides a weakening in the main section 114 provided the stepped piston, so that the two holding portions 114a To reduce the leakage can be bent elastically inwards. The weakenings consist of two grooves 132 which are parallel to each other and parallel to an axis of rotation of the roller (both not shown). The two grooves 132 are in the radial direction of the roller (in 3 ) in the main section 114 brought in. Your depth is greater than your width. At the respective bottom of the groove 132 Expansions are planned.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stufenkolbens einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer geschnittenen Darstellung. Dabei werden im Folgenden nur die Unterschiede des dritten Ausführungsbeispiels gemäße 4 zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 beschrieben: Statt der beiden rollenseitigen Nuten 132 gemäß 3 sind zwei ebenfalls zueinander parallele arbeitsraumseitige Nuten 232 in einen Übergangsbereich zwischen einem Zapfenabschnitt 216 und einem Hauptabschnitt 214 des Stufenkolbens vorgesehen. Die Nuten 232 sind breiter als die Nuten 132, um die Kerbwirkung der entstehenden Zugspannung zu verringern. Eine flache Vertiefung 230 ist breiter als die Vertiefung 130. 4 shows a third embodiment of a stepped piston of a piston unit according to the invention in a sectional view. In the following, only the differences of the third embodiment will be used 4 according to the second embodiment 3 described: Instead of the two groove-side grooves 132 according to 3 are two also mutually parallel working space side grooves 232 in a transition region between a pin portion 216 and a main section 214 provided the stepped piston. The grooves 232 are wider than the grooves 132 to reduce the notch effect of the resulting tensile stress. A shallow depression 230 is wider than the depression 130 ,

Bei einer elastischen Verbiegung der Halteabschnitte 114a gemäß 3 wird die Breite der Nuten 132 verringert, während bei einer elastischen Verformung der Halteabschnitte 214a gemäß 3 die Nuten 232 vergrößert bzw. aufgespreizt werden.In an elastic bending of the holding sections 114a according to 3 becomes the width of the grooves 132 reduces, while at an elastic deformation of the holding portions 214a according to 3 the grooves 232 be enlarged or spread.

5a zeigt das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit gemäß 1 in einer seitlichen Ansicht. Dabei wurde auf eine Darstellung der Druckentlastung verzichtet. Am Zapfenabschnitt 16 des Stufenkolbens sind Ausnehmungen 16a vorgesehen, die sich über die gesamte Länge des Zapfenabschnitts 16 erstrecken, und von denen in 5a nur eine gezeigt ist. Die Ausnehmungen 16a die dient zur fluidischen Verbindung der beiden Druckräume 6, 8 des Zylinders (vgl. 1). 5a shows the first embodiment of the piston unit according to the invention according to 1 in a side view. It was dispensed with a representation of the pressure relief. At the journal section 16 the stepped piston are recesses 16a provided, extending over the entire length of the pin section 16 extend, and of which in 5a only one is shown. The recesses 16a which serves for the fluidic connection of the two pressure chambers 6 . 8th of the cylinder (cf. 1 ).

In der Nut 18 ist eine Dichtung 34 aufgenommen. Die beiden Halteabschnitte 14a des Hauptabschnitts 14 dienen zum Halten der Rolle 10, deren Rotationsachse 36 (in 5a) senkrecht zur Zeichenebene verläuft.In the groove 18 is a seal 34 added. The two holding sections 14a of the main section 14 serve to hold the roll 10 whose rotation axis 36 (in 5a ) runs perpendicular to the plane of the drawing.

Die beiden Halteabschnitte 14a sind erfindungsgemäß elastisch ausgebildet, so dass die Leckage über die (nicht gezeigte) Druckentlastung verhindert wird.The two holding sections 14a are elastic according to the invention, so that the leakage is prevented by the (not shown) pressure relief.

5b zeigt das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbeneinheit gemäß den 1 und 5a in einer Ansicht von der Seite der Rolle 10. Dabei ist zu erkennen, dass an der Rolle 10 stirnseitig jeweils ein kreisrunder Bund 10a vorgesehen ist, wodurch jeweils ein etwas hervorstehender Anlageabschnitt 10b der Rolle 10 gebildet ist. 5b shows the first embodiment of the piston unit according to the invention according to the 1 and 5a in a view from the side of the roll 10 , It can be seen that on the role 10 each front a circular collar 10a is provided, whereby in each case a slightly projecting contact section 10b the role 10 is formed.

6a zeigt einen Stufenkolben eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer Ansicht vom Hubring aus. Ein Hauptabschnitt 314 ist gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen entlang einer Rotationsachse 336 der (in 6a nicht gezeigten) Rolle verlängert, so dass der Hauptabschnitt 314 (im weitesten Sinne) eine stark abgerundete rechteckige Form hat. Damit ist ein Förder- bzw. Schluckvolumen des Stufenkolbens in Verbindung mit einem entsprechend geformten Zylinder erhöht. 6a shows a stepped piston of a fourth embodiment of a piston unit according to the invention in a view from the lifting ring. A main section 314 is opposite to the other embodiments along a rotation axis 336 the (in 6a not shown) roller extended so that the main section 314 (in the broadest sense) has a strongly rounded rectangular shape. Thus, a delivery or absorption volume of the stepped piston is increased in conjunction with a correspondingly shaped cylinder.

Weiterhin ist eine geringe Vertiefung 330, die zur Druckentlastung über einen Kanal 328 mit Hochdruck beaufschlagt wird, in zwei Teilbereiche aufgeteilt. Dabei übernimmt in Abhängigkeit der jeweils anstehenden Neigung der Hubkurve (vgl. 1) und der entsprechenden Schrägstellung der Kraftbeaufschlagung der Rolle jeweils einer der beiden Teilbereiche der Vertiefung 330 einen Großteil der Druckentlastung.Furthermore, a small depression 330 for pressure relief via a channel 328 is subjected to high pressure, divided into two parts. It takes over as a function of each pending slope of the lift curve (see. 1 ) and the corresponding inclination of the application of force to the roller in each case one of the two sections of the recess 330 a large part of the pressure relief.

Der Stufenkolben gemäß den 6a bis 6c hat einen Kern aus Eisen oder einem Stahl, der von einer Ummantelung 338 aus vergleichsweise weichem und elastischen Material, zum Beispiel aus einem Metall, insbesondere aber aus einem Kunststoff umgeben ist. Der Kern wird mit dem Kunststoff umspritzt, wobei sich auf recht einfache Weise die gewünschte Außenform des Kolbens ausbilden lässt. Das weichere Material kann sich bei Belastung etwas verformen, so dass die Belastung zwischen Kolben und Rotor auf eine größere Fläche verteilt ist. Die Vertiefungen 330 für die Druckentlastung einer Rolle lassen sich schon beim Anspritzen des Kunststoffs erzeugen. Die Rollen können unmittelbar auf dem Kunststoff laufen.The stepped piston according to the 6a to 6c has a core of iron or a steel covered by a sheath 338 made of comparatively soft and elastic material, for example of a metal, but in particular of a plastic is surrounded. The core is overmolded with the plastic, which can be formed in a fairly simple manner, the desired outer shape of the piston. The softer material can deform slightly under load, so that the load between the piston and rotor is distributed over a larger area. The wells 330 for the pressure relief of a roll can be produced already during injection molding of the plastic. The rollers can run directly on the plastic.

6b zeigt einen Kolben mit einer Ummantelung 338 aus Kunststoff in einer seitlichen geschnittenen Darstellung. Die Ummantelung 338 dient dazu, Passungsungenauigkeiten einerseits zwischen dem Stufenkolben und dem zugeordneten Zylinder und andererseits zwischen dem Stufenkolben und der zugeordneten Rolle zu egalisieren bzw. zu tolerieren. Weiterhin sind erfindungsgemäß Halteabschnitte 314a aus dem Material der Ummantelung gebildet, so dass dadurch die erfindungsgemäße Elastizität der Halteabschnitte 314a gegeben ist. 6b shows a piston with a jacket 338 made of plastic in a side cut representation. The jacket 338 serves to equalize or tolerate fit inaccuracies on the one hand between the stepped piston and the associated cylinder and on the other hand between the stepped piston and the associated role. Furthermore, according to the invention holding sections 314a formed from the material of the sheath, so that thereby the elasticity of the holding portions according to the invention 314a given is.

In einer umlaufenden Nut 318 in der Ummantelung 338 ist (in 3b) ein Dichtring 334 aufgenommen ist. Dieser ist geschlitzt und aus Metall.In a circumferential groove 318 in the sheath 338 is (in 3b ) a sealing ring 334 is included. This one is slotted and made of metal.

6c zeigt den Stufenkolben des vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbeneinheit in einer seitlichen Ansicht. Ein Zapfenabschnitt 316 des Stufenkolbens hat zwei durch jeweilige Abflachungen gebildete Ausnehmungen 316a, von denen in 6c nur eine gezeigt ist. Auf Grund einer benachbart zum Hauptabschnitt 314 angeordneten Einschnürung 340 des Zapfenabschnitts 316 erstrecken sich die Ausnehmungen 316a nicht über die gesamte Länge des Zapfenabschnitts 316. Die Ausnehmungen 316a dienen, wie mit Bezug zu 5a erläutert, zur Druckmittelverbindung der beiden zwischen dem Stufenkolben und dem zugeordnetem Zylinder gebildeten Druck- bzw. Arbeitsräume. 6c shows the stepped piston of the fourth embodiment of a piston unit according to the invention in a side view. A journal section 316 the stepped piston has two recesses formed by respective flats 316a of which in 6c only one is shown. Due to one adjacent to the main section 314 arranged constriction 340 of the journal section 316 the recesses extend 316a not over the entire length of the pin section 316 , The recesses 316a serve as related to 5a explained, the pressure medium connection of the two formed between the stepped piston and the associated cylinder pressure or working spaces.

Offenbart ist eine Kolbeneinheit einer Radialkolbenmaschine. Die Kolbeneinheit hat einen Stufenkolben und eine Rolle bzw. einem Rollenkörper. In einem Anlagebereich zwischen dem Stufenkolben und der Rolle ist eine hydrostatische Druck- bzw. Kraftentlastung vorgesehen, die dort ein Druckfeld bildet. Der Stufenkolben hat benachbart zur Rolle zwei Halteabschnitte. Erfindungsgemäß sind diese elastisch und/oder der Stufenkolben hat in einem Bereich seiner Stufe zwischen seinem Hauptabschnitt und den Halteabschnitten je eine Schwächung. Damit können sich die Halteabschnitte an die Rolle schmiegen und eine Spalt bzw. Abstand dazwischen verringern. Disclosed is a piston unit of a radial piston machine. The piston unit has a stepped piston and a roller or a roller body. In a contact area between the stepped piston and the roller, a hydrostatic pressure or force relief is provided, which forms a pressure field there. The stepped piston has adjacent to the roller two holding sections. According to the invention, these are elastic and / or the stepped piston has a weakening in a region of its step between its main portion and the holding portions. Thus, the holding portions can nestle against the roller and reduce a gap or distance therebetween.

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Claims (11)

Kolbeneinheit für eine Radialkolbenmaschine mit einer in einem Anlagebereich zwischen einem Stufenkolben (14, 16; 114, 116; 214, 216; 314, 316) und einer Rolle (10) wirkenden hydrostatischen Druckentlastung (128, 130; 230; 328, 330), wobei der Stufenkolben (14, 16; 114, 116; 214, 216; 314, 316) zwei an der Rolle (10) anliegende Halteabschnitte (14a; 114a; 214a; 314a) hat, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Halteabschnitte (14a; 314a) elastisch ist oder dass der Stufenkolben (14, 16; 114, 116; 214, 216) in einem Bereich (26) seiner Stufe eine Schwächung (132; 232) hat.Piston unit for a radial piston machine with one in a contact area between a stepped piston ( 14 . 16 ; 114 . 116 ; 214 . 216 ; 314 . 316 ) and a roll ( 10 ) acting hydrostatic pressure relief ( 128 . 130 ; 230 ; 328 . 330 ), wherein the stepped piston ( 14 . 16 ; 114 . 116 ; 214 . 216 ; 314 . 316 ) two on the roll ( 10 ) adjoining holding sections ( 14a ; 114a ; 214a ; 314a ), characterized in that at least one of the holding sections ( 14a ; 314a ) is elastic or that the stepped piston ( 14 . 16 ; 114 . 116 ; 214 . 216 ) in one area ( 26 ) of its stage a weakening ( 132 ; 232 ) Has. Kolbeneinheit nach Anspruch 1, wobei an einem radial zurückgestuften Zapfenabschnitt (16; 316) des Stufenkolbens (14, 16; 314, 316) eine Ausnehmung (16a; 316a) angeordnet ist.Piston unit according to claim 1, wherein on a radially recessed pin portion ( 16 ; 316 ) of the stepped piston ( 14 . 16 ; 314 . 316 ) a recess ( 16a ; 316a ) is arranged. Kolbeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halteabschnitt (14a; 314a) des Stufenkolbens (14, 16; 314, 316) biegeweich in radialer Richtung der Rolle (10) ist.Piston unit according to claim 1 or 2, wherein the holding portion ( 14a ; 314a ) of the stepped piston ( 14 . 16 ; 314 . 316 ) flexible in the radial direction of the roller ( 10 ). Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schwächung von einer Ausnehmung (132) gebildet ist, die im Anlagebereich des Stufenkolbens (114, 116) mit der Rolle (10) in den Stufenkolben (114, 116) eingebracht ist.Piston unit according to any preceding claim, wherein the weakening of a recess ( 132 ) formed in the contact area of the stepped piston ( 114 . 116 ) with the role ( 10 ) in the stepped piston ( 114 . 116 ) is introduced. Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schwächung von einer Ausnehmung (232) gebildet ist, die im Bereich (26) der Stufe des Stufenkolbens (214, 216) außen in diesen eingebracht ist.Piston unit according to any preceding claim, wherein the weakening of a recess ( 232 ) formed in the area ( 26 ) the step of the stepped piston ( 214 . 216 ) is introduced outside in this. Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Mantelfläche der Rolle (10) über eine gesamte Länge der Rolle (10) kreiszylindrisch ist.Piston unit according to any preceding claim, wherein a lateral surface of the roller ( 10 ) over an entire length of the roll ( 10 ) is circular cylindrical. Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Druckentlastung (128, 130; 230; 328, 330) eine flache Vertiefung (130; 230; 330) hat, die am Stufenkolben (114, 116; 214, 216; 314, 316) im Anlagebereich (20) angeordnet ist, wobei die Vertiefung (130; 230; 330) über einen Kanal (128) mit einer inneren Stirnfläche (122) oder mit einer umlaufende Fläche (24) des Stufenkolbens (114, 116; 214, 216; 314, 316) verbunden ist.Piston unit according to any preceding claim, wherein the pressure relief ( 128 . 130 ; 230 ; 328 . 330 ) a shallow depression ( 130 ; 230 ; 330 ), which on the stepped piston ( 114 . 116 ; 214 . 216 ; 314 . 316 ) in the investment area ( 20 ), wherein the depression ( 130 ; 230 ; 330 ) over a channel ( 128 ) with an inner end face ( 122 ) or with a circumferential surface ( 24 ) of the stepped piston ( 114 . 116 ; 214 . 216 ; 314 . 316 ) connected is. Kolbeneinheit nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei sich die Vertiefung (130; 230; 330) im Wesentlichen über die gesamte Länge der Rolle (10) erstreckt.Piston unit according to claims 6 and 7, wherein the depression ( 130 ; 230 ; 330 ) substantially over the entire length of the roll ( 10 ). Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei ein gegenüber einem radial zurückgestuften Zapfenabschnitt (316) radial erweiterter Hauptabschnitt (314) des Stufenkolbens entlang einer Rotationsachse (336) der Rolle (10) länger ist als quer dazu.Piston unit according to any preceding claim, wherein a pin portion (as opposed to a radially recessed pin portion) ( 316 ) radially extended main section ( 314 ) of the stepped piston along a rotation axis ( 336 ) of the role ( 10 ) is longer than transverse to it. Kolbeneinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Stufenkolben (314, 316) einen metallischen Kern und eine Ummantelung (338) hat, die gegenüber dem Kern eine vergrößerte Elastizität hat.Piston unit according to any preceding claim, wherein the stepped piston ( 314 . 316 ) a metallic core and a sheath ( 338 ), which has an increased elasticity with respect to the core. Kolbeneinheit nach Anspruch 10, wobei die Halteabschnitte (314a) durch das Material der Ummantelung (338) gebildet sind.Piston unit according to claim 10, wherein the holding sections ( 314a ) by the material of the sheath ( 338 ) are formed.
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