DE1503328A1

DE1503328A1 - Hydraulic rotary piston working cylinder

Info

Publication number: DE1503328A1
Application number: DE19641503328
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Hahn
Original assignee: HAHN KG
Current assignee: HAHN KG
Priority date: 1964-04-17
Filing date: 1964-04-17
Publication date: 1969-05-14

Description

Hydraulischer Di-ehkolben-Arbeitszylinder r Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Drehkolben-Arbeitszylinder mit einem über seine Länge kreisbogenförmig gekrümmt verlaufenden Zylinder und einem an einem zu dessen Krümmung achsgleich gelagerten Träger wie Welle sitzenden Arbeitskolben. Bei den bekannten Drehkolben-Arbeitszylindern dieser.Art wird der Zylinderraum trägerseitig im wesentlichen über seine gesamte Weite durch den Träger begrenzt. Sinngemäß äußert das in dem Arbeitsraum befindliche Arbeitsmedium auf den Träger beachtlich hohe-Drücke, die überdies noch nach Größe und resultierender ilichtung während des bestimmungsgemäßen Gebrauches der Vorrichtung wechseln, da sie von der Stellung des Kolbens im Zylinder, d.h. von der_Länge des das unter Druck stehende Arbeitsmedium enthaltenden Raumes abhängen. Diese Drücke müssen durch die zwischen den Träger und den Zylinderraum im übrigen umgrenzenden Teil geschalteten Lager aufgenommen werden. Aufgrund dieses Sachverhaltes wird bei den bekannten Drehkolben-Arbeitszylindern mit Rücksicht auf die Einhaltung wirtschaftlich vertretbarer Abmessungen und Gewichte die Leistung begrenzt, so daß zum Aufbringen höherer Drehmomente gelegentlich mehrere Drehakolben-Arbeitszylinder par-. allelgeschaltet werden muß@ten, was jedoch ebenfalls einen größeran Raumbedarf und hohle Kosten zur Folge hat. Es ist allerdings schon ein Drehkolben-Arbeitszylinder bekannt, dessen Zylinderraum parallel zur Längsachse des Trägers eine gegenüber der Höhe, d.h. der radialen Erstreckung, große Länge hat, so daß insoweit beson- -ders hohe Seitendrücke auftreten. Bei diesem Drehkolben-Arbeits- zylinder sind jedoch für eine brauchbare Abdichtung des Kolbens im Zylinder dessen Seitenbereiche gerundet, so daß die dem Druck des Arbeitsmediums ausgesetzte Fläche des Trägers in bezug auf ihre Länge geringfügig kleiner ist als die entsprechende maximale Weite des Zylinderraumes. Hiermit ist jedoch keine Entlastung der Lager sondern, wie schon erwähnt wurde, lediglich eine brauchbare Abdichtung angestrebt. Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydraulischen Arbeitszylinder der eingangs umschriebenen Art die aus dem Druck des Arbeitsmediums herrührenden, unmittelbar auf den Trägerwir- kenden Kräfte entscheidend zu verringern, um die Lagerbelastung herabzusetzen und damit die Möglichkeit zu erhalten, mit einem Gerät unter Wahrung wirtschaftlich brauchbarer Abmessungen und .Kosten besonders hohe Drehmomente aufbringen zu können. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Zylin- derraum gegen den Träger durch eine Wandung abgegrenzt wird, die von einem sich in Richtung des Zylinders erstreckenden Schlitz mit unter der Hälfte der Weite des Zylinders liegender Breite durchsetzt ist, durch den ein den Arbeitskolben mit dem Träger verbindendes Glied fußt. Bei dieser Ausbildung kann das unter Druck stehende Arbeitsmedium nur in dem. durch die Breite des . .Schlitzes bestimmten Maß unmittelbar auf den Träger wie Welle ein- wirken. Da der Schlitzeine gegenüber der Weite des Zylinderraume: maßgeblich geringere Breite aufweist, werden die anfallenden Kräf- te entacheidend herabgesetzt, ohne die beaufschlagte Kolbenfläche zu beschränken. Die Erfindung läßt sich in mannigfaltigen Arten verwirklichen. Besonders zweckdienlich isst es insbesondere im Sinne der Ermöglichung einer dauerhaften und zuverlässigen Abdichtung, in den Schlitz einen mit dem Träger verbundenen, den Arbeitskolben füh- renden Ringkörper fassen zu lassen, dessen dem Zylinderrahm zugewandte Mantelfläche dem Verlauf des zugeordneten Bereiches der Zylinderwandung folgt. Bei dieser Ausbildung wird der Schlitz nicht als Teil des Zylinders wirksam, so daß die zwischen den Arbeitskolben und die Zylinderwandung geschalteten Dichtungen einfach ausgebildet werden können.Hydraulic rotary piston working cylinder r The invention relates to a hydraulic rotary piston working cylinder with a cylinder that is curved in a circular arc over its length and a working piston seated on a carrier such as a shaft that is mounted on the same axis as its curvature. In the known rotary piston working cylinders of this type, the cylinder space is delimited on the carrier side by the carrier essentially over its entire width. Correspondingly, the working medium in the working space expresses considerably high pressures on the carrier, which also change according to size and resulting illumination during the intended use of the device, since they depend on the position of the piston in the cylinder, ie from the length of the pressurized one Depending on the room containing the working medium. These pressures must be absorbed by the bearings connected between the carrier and the cylinder space in the rest of the bounding part. Due to this fact, the performance is limited in the known rotary piston working cylinders with consideration of compliance with economically justifiable dimensions and weights, so that occasionally several rotary piston working cylinders are used to apply higher torques. allele must be switched, which, however, also results in a larger space requirement and hollow costs. However, a rotary piston working cylinder is already known, the cylinder space of which parallel to the longitudinal axis of the carrier one opposite the height, ie the radial extent, has great length, so that in this respect particularly -der high side pressures occur. With this rotary piston working however, cylinders are useful for sealing the piston in the cylinder whose side areas are rounded so that the pressure the surface of the carrier exposed to the working medium with respect to their length is slightly smaller than the corresponding maximum Width of the cylinder space. However, this is no discharge of the But, as already mentioned, only a usable one Sealing sought. The invention is based on the object of a hydraulic Working cylinder of the type described above, the one from the pressure originating from the working medium, acting directly on the carrier kenden forces decisively to reduce the bearing load and thus get the opportunity to work with a Device while maintaining economically useful dimensions and .Costs to be able to apply particularly high torques. this will according to the invention achieved essentially in that the cylinder the space is delimited from the carrier by a wall that from a slot extending in the direction of the cylinder with a width less than half the width of the cylinder is penetrated by the one the working piston with the carrier connecting link is based. With this training it can be under Pressurized working medium only in the. by the width of the. .Slot of a certain dimension directly on the carrier such as shaft works. Since the slot line opposite the width of the cylinder space: has a significantly smaller width, the resulting forces are te reduced in a de-citing manner, without the applied piston surface to restrict. The invention can be implemented in a variety of ways. It is particularly expedient, particularly in the sense of enabling a permanent and reliable seal, to have an annular body connected to the carrier and guiding the working piston into the slot, the outer surface of which, facing the cylinder frame, follows the course of the assigned area of the cylinder wall. With this design, the slot is not effective as part of the cylinder, so that the seals connected between the working piston and the cylinder wall can be designed in a simple manner.

Die Querschnttsform des Zylinders läßt sich verschiedenartig wählen. Besonders zweckdienlich ist es, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dem Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt zu geben: Dies bereitet fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten und hat den Vorteil,- daß für die Abdichtung handelsübliche Dichtungen ausreichen. Außerdem lassen sich bei der Fertigung ohne weiteres besonders enge Maßgrenzen einhalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Art ist die den Zylinderraum gegen den Träger abgrenzende Wandung von einem eine etwa einem Viertel des Zylinderdurchmessers entsprechende Breite aufweisenden Schlit2 durchsetzt, den ein mit dem Träger verbundener Ringkörper ausfüllt. Der Ringkörper trägt. seinerseits den in dem Zylinder beweglichen Kolben. Der Zylinderteil eines solchen Gerätes wird zweckmäßig in der durch die Zylinderlängsachse bestimmten Ebene geteilt-ausgeführt, so daß eine genaue und wirtschaftliche Herstellung möglich ist. Dabei empfiehlt es sich, einen den geschlossen kreisringförmig hergestellten Zylinderraum abschließenden Paßkörper durch einen Zapfen mit einem der den Zylinderraum eingrenzenden Glieder zu verbinden. Der Paßkörper und der in dem Zylinder bewegliche Kolben bilden dann Führungsmittel für die den .Zylinderraum im wesentlichen umschließenden Gehäuseteile, so daß.. eine einfache Montage möglich ist.The cross-sectional shape of the cylinder can be selected in various ways. According to a further feature of the invention, it is particularly useful for the cylinder To give a circular cross-section: This is not necessary in terms of production technology Difficulties and has the advantage - that commercially available seals for sealing sufficient. In addition, particularly tight ones can easily be made during manufacture Comply with dimensional limits. In a preferred embodiment of this type, the den Cylinder space delimiting the carrier by a wall of about a quarter the cylinder diameter corresponding width having Schlit2 penetrates, the an annular body connected to the carrier fills. The ring body carries. his part the piston movable in the cylinder. The cylinder part of such a device is expediently divided in the plane determined by the longitudinal axis of the cylinder, so that accurate and economical manufacture is possible. Here recommends it is to close off a cylinder space produced in the form of a closed circular ring Fitting body through a pin with one of the delimiting the cylinder space Limbs connect to. The fitting body and the piston movable in the cylinder then form Guide means for the housing parts essentially enclosing the cylinder space, so that .. a simple assembly is possible.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung empfiehlt es sich, den Kolben und gegebenenfalls den Paßkörper wenigstens an dem druckraumseitigen Stirnende mit einer kreisringförmigen Dichtung wie einem Nutring auszurüsten. Solche Dichtungen sind handelsüblich und seit langem erprobt. Sie ergeben eine große Dauerhaftigkeit. Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Drehkolben-Arbeitszylinder gemäß einem Schnitt I-I nach.Fig. 2, Fg. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1, Fig. 3 in kleinerem Maßstabe als der Fig. 1 entsprechende Teildarstellung eine andere Ausführung, Fig. 4 in der Fig. 3 gleichender Darstellung eine weitere Ausführungsmöglichkeit.According to a further feature of the invention, it is recommended that the Piston and optionally the fitting body at least at the end on the pressure chamber side equipped with an annular seal such as a U-ring. Such seals are commercially available and have been tried and tested for a long time. They give great durability. The subject of the invention is shown in exemplary embodiments in the drawing. The figures show: FIG. 1 a rotary piston working cylinder according to a section I-I according to FIG. 2, FIG. 2 a section II-II according to FIG. 1, FIG. 3 on a smaller scale than FIG. 1 corresponding partial representation, another embodiment, FIG. 4 in FIG. 3 the same Representation of a further implementation option.

Bei dem in .den Fig. -1 und 2 dargestellten Drehkolben-Arbeitszylinder .ist der kreisbogenförmig gekrümmt verlaufende Zylinderraum. 10 im wesentlichen von einem Gehäuse umgrenzt, das aus zwei in einer Radialebene gegeneinanderliegenden und durch Schrauben 11 gegeneinander gespannten-Gehäuseteilen 12 und 13 gebildet ist. Der Zylinderraum hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist ge-' gen eine mittige, die einen Träger bildende Welle 14 enthaltende Bohrung des Gehäuses durch Wandabschnitte 15 und 16 abgegrenzt, die zwischen sich .einen Schlitz belassen, der von einem der Welle 14 als Bund angeformten Ringkörper 17 ausgefüllt wird. Die :äußere Mantelfläche des Ringkörpers 17 folgt dem Verlauf der zu-'geordneten Zylinderwandung. Gegenüber dem Gehäuse 12, 13 ist die Welle 14 durch Lager 18 und 19 drehbar abgestützt. Der kreisring-.förmigdurchlaufend hergestellte Zylinderraum 10 ist durch einen feststehenden X Formkörper 20 begrenzt. Dieser ist mittels eines Zapfens 21 an dem Gehäuseteil 12 festgehalten. Der mit der Welle 14 gegenüber dem Gehäuse 12, 13 drehbewegliche Ringkörper 17 ist anderseits unter Vermittlung- eines Paßstückes 22 mit dem in dem Zylinderraum beweglichen Arbeitskolben 23 drehfest gekuppelt. Der Arbeitskolben 23 und das Paßstück 20 sind an den Stirnenden mit kreisringförmigen Dichtungen in Form handelsüblicher Nutringe 24 ausgerüstet. Beiderseits des Paßstückes 20. münden in die zwischen dem Paßstück und dem Kolben gebildeten Arbeitsräume Anschlußbohrungen 26 und 27, die der Zu- und Ableitung des Arbeitsmediums dienen. Dessen Druck wirkt im wesentlichen nur auf die von den .Gehäusegliedern 12 und 13 gebildeten Zylinderwände ein. Trägerseitig ist dem Druck des Arbeitsmediums lediglich die äußere Mantelfläche des Ringkörpers 17 ausgesetzt. Da dieser eine gegenüber der leite des Zylinderraumes maßgeblich verringerte Breite aufweist, kann das Arbeitsmedium auf den Träger nur verhältnismäßig geringe Kräfte unmittelbar äußern, so daß die Belastung der Lager 18 und 19 niedrig bleibt. Zwischen die Gehäuseteile 12, 13 ist eine Dichtung 28 geschaltet. Gegenüber dem Ringkörper 17 sind die Gehäuseteile 12 und 13 durch Dichtungen 29 abgedichtet. Die Anordnung der Dichtungen 28, 29 kann von der Darstel-1ung abweichen. Beim Aetrß:eb Lies Drehkolben-Arbeitszylinders gleitet der Kolben 23 mit seinen Dichtungen 24 gegenüber der durch die Gehäuseteile 12, 13 gebildeten Zylinderwandung und liegt anderseits gegenüber der äußeren Mantelfläche des Ringkörpers 17 .fest. Das Paßstück 20 mit seinen Dichtungen 24 ruht dagegen gegenüber den Gehäuseteilen 12 und 13 und bewegt sich relativ zur äußeren Mantelfläche des Ringkörpers 17. Da diese der Kontur der Zylinderwandung folgt, ergibt sich eine sehr zuverlässige und dauerhafte Abdichtung mit handelsüblichen Elementen.In the rotary piston working cylinder shown in FIGS. 10 essentially delimited by a housing which is formed from two housing parts 12 and 13 which lie opposite one another in a radial plane and are tensioned against one another by screws 11. The cylinder space has a circular cross-section and is delimited from a central bore of the housing containing the shaft 14 forming a carrier by wall sections 15 and 16 which leave a slot between them, the annular body formed by one of the shaft 14 as a collar 17 is filled out. The: outer circumferential surface of the ring body 17 follows the course of the associated cylinder wall. With respect to the housing 12, 13, the shaft 14 is rotatably supported by bearings 18 and 19. The circular ring-shaped continuous cylinder space 10 is delimited by a fixed X shaped body 20. This is held on the housing part 12 by means of a pin 21. The annular body 17 which is rotatable with the shaft 14 relative to the housing 12, 13 is, on the other hand, coupled in a rotationally fixed manner to the working piston 23 which is movable in the cylinder space, through the intermediary of a fitting piece 22. The working piston 23 and the fitting piece 20 are equipped at the front ends with circular seals in the form of commercially available U-rings 24. On both sides of the fitting piece 20 open into the working spaces formed between the fitting piece and the piston, connection bores 26 and 27, which are used for the supply and discharge of the working medium. The pressure thereof acts essentially only on the cylinder walls formed by the housing members 12 and 13. On the carrier side, only the outer circumferential surface of the ring body 17 is exposed to the pressure of the working medium. Since this has a significantly reduced width compared to the direction of the cylinder space, the working medium can only exert relatively small forces directly on the carrier, so that the load on the bearings 18 and 19 remains low. A seal 28 is connected between the housing parts 12, 13. The housing parts 12 and 13 are sealed off from the ring body 17 by seals 29. The arrangement of the seals 28, 29 can differ from the illustration. In the Aetrß: eb Lies rotary piston working cylinder, the piston 23 slides with its seals 24 against the cylinder wall formed by the housing parts 12, 13 and is on the other hand fixed against the outer surface of the annular body 17. The fitting 20 with its seals 24, however, rests against the housing parts 12 and 13 and moves relative to the outer surface of the ring body 17. Since this follows the contour of the cylinder wall, there is a very reliable and permanent seal with commercially available elements.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger nicht innerhalb sondern außerhalb des den Zylinderraum im wesentlichen umgrenzenden Gehäuseteiles angeordnet. Dieses ist in Fig. 3 mit 30 bezeichnet und mit einem Anschlußflansch 31 versehen. Der Träger 32, der ebenfalls einen Anschlußflansch 33 aufweist, umfaßt das Gehäuse 30 außenseitig ringförmig. Zwischen den Träger-3:2 und das Gehäuse 30 sind Lager 34 geschaltet. An dem Träger 32 sitzt ein Ringkörper 35, der einen dem Gehäuse 30 eingeformten, zu dem kreisförmig profilierten Zylinderraum 36 führenden Schlitz ausfüllt und den in Fig. 3 nicht gezeichneten Kolben trägt. Das Gehäuse 30 mag entsprechend der angedeuteten Linie 37 geteilt ausgeführt sein. Auch bei solchen Ausführungen wird die Abgrenzung des Arbeitsraumes gegenüber dem Träger durch Wandteile wirksam, die einen zum Durchtritt der den Kolben mit dem Träger verbindenden Teile dienenden Schlitz belassen, dessen Breite gegenüber der Weite des Arbeitsraumes entscheidend geri:n-,ger ist.In the embodiment shown in Fig. 3, the carrier not inside but outside of that which essentially delimits the cylinder space Housing part arranged. This is designated in Fig. 3 with 30 and with a connecting flange 31 provided. The carrier 32, which also has a connecting flange 33, comprises the housing 30 is annular on the outside. Between the carrier 3: 2 and the housing 30 bearings 34 are connected. On the carrier 32 sits an annular body 35, one of the Housing 30 molded in, leading to the circular profiled cylinder space 36 Fills the slot and carries the piston, not shown in FIG. 3. The case 30 may be designed to be divided in accordance with the indicated line 37. Also at such designs are the delimitation of the work area from the carrier effective through wall parts, one for the passage of the piston with the carrier connecting parts left slot serving, its width compared to the width of the work area is significantly smaller, smaller.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht ein auf einer Welle 40 sitzendes, gemäß einer Linie 41 geteiltes Gehäuse 42 vor, das den Zylinderraum 43 im wesentlichen insgesamt umgrenzt. Durch einen zu dem Zylinderraum 43 führenden Schlitz des Gehäuses 42 faßt ein Ringkörper 44, der einer Tragscheibe 45 angeformt . ist und die Verbindung mit dem nicht gezeichneten Kolben herstellt. Die Tragscheibe 45 weist einen Ringteil 46 und eine mit ;diesem lösbar verbundenen Stützring 47 auf. Zwischen die Tragscheibe 4-5 und den Stützring 47 sind Wälzkörper geschaltet. Auch bei dieser Ausführung wirkt sich die auf einen gegenüber der Weite des Zylinderraumes maßgeblich schmaleren Schlitz beschränkte Öffnung zu dem Träger hin im Sinne einer entscheidenden Verminderung der Lagerdrücke aus.The embodiment shown in Fig. 4 sees a on one Housing 42 seated on shaft 40 and divided along a line 41 before, which essentially delimits the cylinder space 43 as a whole. Through one to the cylinder room 43 leading slot of the housing 42 holds an annular body 44, which is a support disk 45 molded. is and establishes the connection with the piston, not shown. The support disk 45 has an annular part 46 and one detachably connected to it Support ring 47 on. Rolling bodies are located between the support disk 4-5 and the support ring 47 switched. In this version, too, the affects one opposite the width of the cylinder space significantly narrower slot limited opening to the carrier in the sense of a decisive reduction in bearing pressures.

Die dargestellten Ausführungen sind, Wie schon erwähnt wurde, nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. In der Regel werden Drehkolben-Arbeitszylinder der der Erfindung zugrundeliegenden Art als Motoren zu verwenden sein, doch läßt sich das Prinzip auch für Pumpen verwirklichen. Es ist in jedem Falle möglich, den ringförmigen Zylinderraum über den Umfang in mehrere parallelgeschaltete Arbeitskammern zu gliedern, doch wi-d damit die Größe des nutzbaren Drehwinkels herabgesetzt. Bei den dargestellten Ausführungen kann entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall entweder der Träger oder der den Zylinder. im wesentlichen umgrenzende Teil beweglich sein. Die Anwendung einer den Zylinderraum gegen den Träger abgrenzenden, lediglich einen recht schmalen Schlitz aufweisenden Wandung ist auch brauchbar, wenn der Zylinderraum einen von den Ausführungsbeispielen abweichenden Querschnitt hat, doch bereitet dann in der Regel die Abdichtung Schwierigkeiten.As already mentioned, the versions shown are only for example, implementations of the invention. This is not limited to this. As a rule, rotary piston working cylinders are those on which the invention is based Kind of to be used as motors, but the principle can also be used for pumps. It is possible in any case, the annular cylinder space over the circumference in to subdivide several working chambers connected in parallel, but with that the size increases of the usable angle of rotation is reduced. In the embodiments shown, can Depending on the application, either the carrier or the cylinder. essentially delimiting part be movable. The application of a the cylinder space delimiting the carrier, only having a very narrow slot Wall can also be used if the cylinder space is one of the exemplary embodiments has a different cross-section, but then the sealing usually causes difficulties.

Claims

Expectations Hydraulic rotary piston working cylinder with one over its Length of the circular arc curved cylinder space and vain, a support that is coaxially mounted to its curvature like light-colored working pistons, characterized by zlej. That the cylinder space (10; 36; 43) against the 'carrier (L4; ..; 45) is delimited by a @iandung (15 ", 16) , which is from a slot extending in the direction of the cylinder with a width less than half the cylinder width is penetrated by a working piston (2.3) with the Member connecting the beam (I ;; 35; 44) holds. Rotary piston working cylinder according to claim 1, characterized draw that in the slot a with the cloud (11r; 32; 115) connected llingk'tirpei- (1'7;35; 1111) whose your cylinder space (10; 36; 45) facing Outer surface - your course of the rugcordered area of the cy- The country follows. 3. Rotary piston working cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that * characterized in that the cylinder space (10; 36; 'i3) a has a shaped cross-section. Di @ elilzo-lben-jlrbe: i.tsz # .- lindcr after Anslrruclr 1 and 3, dridirreh indicates that the cylinder rauui (10; 36; 4>) @c; eir oil `@ i ~ af! cr (11t; 3 -,:; 'r') delimiting 1't"iridirui; cen one a, - ehv.

a width corresponding to a quarter of the cylinder diameter having slot is penetrated, the one with the carrier (14; 32; 45) connected ring body (17; 35; 44) fills. 5. Rotary piston working cylinder according to claim 3 or 4, characterized - Characterized that the cylinder part (l2, 13) in the through the cylinder longitudinal axis formed divided certain plane is. 6. Rotary piston working cylinder according to claim 5, thereby marked draws that a closed circular manufactured Cylinder space (1.0; 36; 43) final fitting body (2 '-._') through a pin (21) with one of the delimiting the cylinder space the links (l2, 13) is connected. 7. Rotary piston working cylinder according to claim> or the following, there- characterized in that the piston (23) and optionally the Paßkör by (22) on at least one Druckraumsei leagues Front with circular ring-shaped seals (24) such as grooved rings are provided.