DE1653436A1 - Hydraulic machine - Google Patents
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Description
C. Gunsett, Neuilly-sur-Seine Franzisque Bastard, MontessonC. Gunsett, Neuilly-sur-Seine Franzisque Bastard, Montesson
Hydraulische MaschineHydraulic machine
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine, die als Motor, Pumpe oder Kompressor verwendet werden kann und insbesondere hydraulische Maschinen mit mehreren Zylindern in Sternanordnung.The invention relates to a hydraulic machine which can be used as a motor, pump or compressor and particularly hydraulic machines having multiple cylinders in a star configuration.
Bei derartigen Maschinen erfolgt die Kraftübertragung von den sich geradlinig in den Zylindern bewegenden Kolben auf die Kurbelwelle mit Hilfe von Pleuelstangen. Bei den herkömmlichen Maschinen ist der Pleuelstangenfuß mit demIn machines of this type, the power is transmitted from those moving in a straight line in the cylinders Pistons on the crankshaft with the help of connecting rods. In conventional machines, the connecting rod base is connected to the
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Kolben über ein Kugelgelenk verbunden, wobei die am Pleuelstangenfuß angebrachte Kugel auf einem ringförmigen über eine Halterung am Kolben befestigten Lagerring aufliegt. Diese Vorrichtung ist ungenügend, denn hierbei kommt es häufig vor, daß die Kugel infolge erhöhter Krafteinwirkung aus ihrem Lager springt, wodurch im allgemeinen ein Bruch oder Halterung verursacht wird.Pistons connected by a ball joint, the one at the connecting rod base attached ball rests on an annular bearing ring attached to the piston via a bracket. These Device is inadequate, because it often happens that the ball as a result of increased force from its Bearing cracks, generally causing breakage or retention.
Außerdem besteht bei den herkömmlichen Maschinen der Pleuelstangenkopf aus einem zylindrischen Lagerschalenteil, der auf der Außenfläche des Kurbelzapfens aufliegt und von zwei am Kurbelzapfen befestigten und mit einem, ringförmigen Vorsprung versehenen Ringen festgehalten wird.In addition, in conventional machines, the connecting rod end consists of a cylindrical bearing shell part, which rests on the outer surface of the crank pin and of two fastened to the crank pin and with one, ring-shaped Protrusion provided rings is held.
Auch diese Vorrichtung besitzt zahlreiche Nachteile: da die Gröe der Oberfläche des zylindrischen Pleuelstangenkopfes beschränkt ist, ist man gezwungen, den Durchmesser des Kurbelzapfens zu vergrößern, um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Pleuelstangenkopf und Kurbelzapfen zu erreichenThis device also has numerous disadvantages: because of the size of the surface of the cylindrical connecting rod end is limited, you are forced to increase the diameter of the crank pin to maximize the contact area between the connecting rod end and the crank pin
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und um dadurch die pro cm auf den Kurbelzapfen wirkende Last in zulässigen Grenzen zu halten; dies bringt eine Vergrößerung
der Maschine mit sich, ohne daß vermieden wird, daß es infolge erhöhter Belastungen und zu starker Neigung der Pleuelstange
zu Blockierungen kommt. Außerdem erfordert die Reibung zwischen den Pleuelstangenköpfen und dem Pleuelzapfen eine Druckschmierung,
wodurch der mechanische Wirkungsgrad unzureichend wird.2
and in order to keep the load acting on the crank pin per cm within permissible limits; this brings about an increase in the size of the machine without avoiding the blocking of blockages as a result of increased loads and excessive inclination of the connecting rod. In addition, the friction between the connecting rod ends and the connecting rod pin requires pressure lubrication, which makes the mechanical efficiency inadequate.
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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen; sie stellt eine verbesserte hydraulische Maschine dar, die aus mehreren Zylindern in Sternanordnung, in denen sich Kolben bewegen, aus einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen und aus Pleuelstangen, welche die einzelnen Kolben mit diesem Kurbelzapfen verbinden, besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Pleuelstange einen Pleuelstangenkopf in Form eines Zylinderausschnittes besitzt, der auf einem zylindrischen Bing aufliegt, welcher über Wälzlagerelemente wie Nadeln, Kugeln und dergleichen auf dem Kurbelzapfen konzentrisch montiert ist.The aim of the invention is to eliminate these disadvantages; It represents an improved hydraulic machine, which consists of several cylinders in a star arrangement, in which Pistons move from a crankshaft with a crank pin and from connecting rods, which the individual pistons with this Connect crank pin, consists and is characterized in that each connecting rod has a connecting rod head in the form a cylinder cutout, which rests on a cylindrical bing, which via roller bearing elements such as needles, Balls and the like is mounted concentrically on the crank pin.
Somit wird jegliche Reibung vermieden, indem sie durch reibungslose Hollbewegung ersetzt wird.In this way, any friction is avoided by replacing it with a smooth peeling movement.
Ein anderes Kennzeichen besteht darin, daß jede Pleuelstange in einem Kolben mittels eines zylindrischen Pleuelstangenfußes, der in einer senkrecht zur Kolbenachse im Kolben vorgesehenen Bohrung gelagert ist, drehbar angebracht ist und daß der Kolben außerdem eine Aussparung aufweist, die von der genannten Bohrung ausgesetzt und sich gegen das dem Kurbelzapfen nächstllegende Kolbenende zu erweitert und deren kleinste Breite geringer als der Durchmesser des Pleuelstangenfußes ist.Another characteristic is that each connecting rod in a piston by means of a cylindrical connecting rod base, which is mounted in a bore provided perpendicular to the piston axis in the piston, is rotatably mounted and that the piston also has a recess exposed from said bore and against that of the crank pin next piston end to be expanded and its smallest width is less than the diameter of the connecting rod base.
Weitere Merkmale sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen.Further features can be found in the following description.
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Auf der beiliegenden Zeichnung, auf der die Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, zeigtOn the accompanying drawing, on which the device according to the invention is shown, for example, shows
Fig. 1 einen Querschnitt 1-1 gemäß Fig. 2 durch dieFig. 1 shows a cross section 1-1 according to FIG. 2 through the
Vorrichtung nach der Erfindung,Device according to the invention,
Fig. 2 einen Längsschnitt 2-2 gemäß Fig. 1 und Fig. 3 ein Fig. 2 entsprechender Schnitt durch eineFIG. 2 shows a longitudinal section 2-2 according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a section corresponding to FIG. 2 through a
zweite Ausführungsart.second embodiment.
Gemäß der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsart enthält eine hydraulische Maschine nach der Erfindung fünf Zylinder 1 in Sternanordnung. Diese Zylinder befinden sich in einem Zylinderblock 2 und können mit Laufbuchsen versehen sein. Am oberen Ende ist jeder Zylinder mit einem Zylinderkopf 3, der mit einer Dichtung ^J- abgedichtet ist, abgedeckt. In jedem Zylinder befindet sich ein Kolben 5 mit Kolbenringen 6. Jeder Kolben Weist eine quer zur Kolbenlängsachse angeordnete Bohrung 7 und eine Aussparung 8 auf, die von dieser Bohrung ausgeht und sich auf das der Kurbelwelle 9 nächstliegende Kolbenende zu ausweitet.According to the embodiment shown in Figs. 1 and 2, a hydraulic machine according to the invention comprises five cylinders 1 in star arrangement. These cylinders are located in a cylinder block 2 and can be provided with liners. At the upper end of each cylinder is covered with a cylinder head 3, which is sealed with a gasket ^ J-. In every cylinder there is a piston 5 with piston rings 6. Each piston has a bore arranged transversely to the piston longitudinal axis 7 and a recess 8 which extends from this bore and on the piston end closest to the crankshaft 9 too expands.
Diese Kurbelwelle besitzt einen Kurbelzapfen 10, auf dem über Nadeln 12 ein Kugellagerstahlring 11 sitzt.This crankshaft has a crank pin 10 on which a ball bearing steel ring 11 is seated via needles 12.
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Zwischen jedem Kolben und dem Ring 11 befindet sich eine Pleuelstange 13, die mittels eines in der Bohrung 7 gelagerten zylindrischen Pleuelstangenfußes I^ an dem Kolben drehbar angebracht ist; die Pleuelstange 13 liegt mittels eines Pleuelstangenkopfes 15, der die Form eines Zylinderausschnittes hat, auf dem Ring 11 auf.Between each piston and the ring 11 there is a connecting rod 13, which is mounted in the bore 7 by means of a cylindrical connecting rod foot I ^ is rotatably attached to the piston; the connecting rod 13 is by means of a connecting rod end 15 which has the shape of a cylinder section has on the ring 11.
Die Pleuelstangen werden durch zwei auf dem Kurbelzapfen sitzende Ringe 16 mit ringförmigen Vorsprüngen 17 (Fig. 2) festgehalten. Die Kurbelwelle 9 ist in dem Zylinderblock mittels Kegelrollenlager 18, 19 gelagert.The connecting rods are secured by two rings 16 with annular projections 17 that are seated on the crank pin (Fig. 2) recorded. The crankshaft 9 is mounted in the cylinder block by means of tapered roller bearings 18, 19.
Die Maschine enthält außerdem eine Steuerungsvorrichtung, die aus einer feststehenden Scheibe 20, die mit Bohrungen 21, welche in die im Zylinderblock vorgesehenen Kanäle 22 einmünden, ausgestattet ist. Diese Kanäle 22 münden ihrerseits in die Zylinder. Neben der feststehenden Scheibe 20 besitzt die Steuerungsvorrichtung einen Verteiler 23, der von der Kurbelwelle 9 über ein Kraftübertragungselement Zk, welches in einem Bronzering drehbar gelagert ist, in Drehbewegung versetzt wird.The machine also contains a control device consisting of a fixed disc 20 which is equipped with bores 21 which open into the channels 22 provided in the cylinder block. These channels 22 in turn open into the cylinder. In addition to the stationary disk 20, the control device has a distributor 23 which is set in rotary motion by the crankshaft 9 via a force transmission element Zk which is rotatably mounted in a bronze ring.
Der Verteiler 23 wird von einer Blattfeder 26 ständig gegen die feststehende Scheibe 20 gedrückt, wobei zwischen der Feder und dem Verteiler ein Axialkugellager 27 sitzt.The distributor 23 is constantly pressed against the fixed disk 20 by a leaf spring 26, with between the spring and the distributor, an axial ball bearing 27 is seated.
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Der Motorblock ist mit Planschen 28a, 28b, 29 abgeschlossen und durch Dichtungen 30, 31, 32 und 33, 3*f, 35 abgedichtet. The engine block is closed with puddles 28 a , 28 b , 29 and sealed by seals 30, 31, 32 and 33, 3 * f, 35.
Der Verteiler 23 ist mit Kanälen 36, 37 versehen, welche über Kanäle 38, 39, die sich im Plansch 28 bzw. im Zylinderblock befinden, mit einem äußeren hydraulischen Flüssigkeitskreislauf auf eine nicht dargestellte Weise in Verbindung stehen. Mindestens ein Kanal 40 mit geringem Durchmesser dient zur Schmierung der Berührungsflächen des feststehenden Teils 20 und des beweglichen Teils 23 der Steuerungseinrichtung.The distributor 23 is provided with channels 36, 37 which, via channels 38, 39, are located in the surface 28 or in the cylinder block are in communication with an external hydraulic fluid circuit in a manner not shown. At least one channel 40 with a small diameter is used for Lubrication of the contact surfaces of the fixed part 20 and the movable part 23 of the control device.
Soll die Maschine als Motor arbeiten, so kann die Zuleitung der hydraulischen Flüssigkeit entweder über den Kanal 38 oder über den Kanal 39 erfolgen, je nachdem in welchem Sinn sich die Kurbelwelle drehen soll, wobei jeweils der andere Kanal als Austrittskanal dient.If the machine is to work as a motor, the supply line the hydraulic fluid either via the channel 38 or via the channel 39, depending in which sense the crankshaft is to rotate, with the other channel serving as the outlet channel.
Diese hydraulische Flüssigkeit - im allgemeinen Öl dringt in geringen Mengen durch die Zwis-chenräume zwischen Zylinder und Kolben und in der Steuerungsvorrichtung ins Zentrum des Motors. Dieses Öl dient zur Schmierung der gesamten Mechanik. Dabei entsteht in dem vom Zylinderblock und dem Plansch 28 gebildeten Kurbelgehäuse ein Druck von ungefähr 2 kg/cm2.This hydraulic fluid - generally oil - penetrates in small quantities through the spaces between cylinder and piston and in the control device into the center of the engine. This oil is used to lubricate the entire mechanics. This creates a pressure of approximately 2 kg / cm 2 in the crankcase formed by the cylinder block and the flange 28.
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Diese Selbstschmierung unter geringem Druck erlaubt eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Maschine, da die hierbei der Hochdruckflüssigkeit entnommene Energie geringer als in den herkömmlichen Maschinen ist.This self-lubrication under low pressure allows an increase in the overall efficiency of the machine, since the energy taken from the high-pressure fluid is less than in conventional machines.
Der Arbeitszyklus dieser Maschine ist bekannt und bedarf keiner detaillierten Beschreibung. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in der Verbesserung der Kraftübertragungselemente zwischen den Kolben und der Kurbelwelle dadurch, daß der Pleuel st aijpnfuß 1Λ ohne ein zur Befestigung dienendes Verbindungselement direkt im Kolben 5 befestigt ist, ist jede Bruchgefahr beseitigt. Weiterhin ist die Reibung an der Lagerfläche des Pleuelstangenkopfes durch eine reibungslose Rollbewegung von Nadeln 12 auf dem Kurbelzapfen 10 und auf dem Hing 11 ersetzt. Infolgedessen benötigt die Vorrichtung keine brüchigen Lagermetallteile und hält somit größerenThe working cycle of this machine is known and does not need a detailed description. The main advantage the invention consists in improving the power transmission elements between the piston and the crankshaft by that the connecting rod st aijpnfuß 1Λ without a serving for fastening Connecting element is fastened directly in the piston 5, any risk of breakage is eliminated. Furthermore, the friction is on the bearing surface of the connecting rod end by a smooth rolling movement of needles 12 on the crank pin 10 and replaced on the Hing 11. As a result, the device does not require brittle bearing metal parts and thus holds larger ones
Belastungen pro cm stand, so daß der Druck der hydraulischen Flüssigkeit bis auf ungefähr ^50 kg/cm erhöht werden kann.Loads per cm stood so that the pressure of the hydraulic fluid can be increased up to about ^ 50 kg / cm.
Außerdem wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Neigung der Pleuelstange nicht stärker als 12°, so daß keine schädlichen Querkräfte, die im Kolben durch zu starke Neigung der Pleuelstange gegen die Zylinderachse verursacht werden, entstehen können.In addition, in the device according to the invention, the inclination of the connecting rod is not greater than 12 °, so that no harmful lateral forces in the piston caused by the connecting rod being too tilted against the cylinder axis can arise.
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Weiterhin erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung auch eine Verringerung des Durchmessers des Kurbelzapfens; dies erlaubt die Ausführung von Motoren, Pumpen oder Kompressoren mit kleinen äußeren Abmessungen.Furthermore, the device according to the invention also allows a reduction in the diameter of the crank pin; this allows motors, pumps or compressors to be designed with small external dimensions.
Der Verteiler 23 ist so ausgebildet, daß die radiale Oberfläche der Seite 23 und die der Schulterseite 23 gleichgroß sind. Dadurch ist der zusätzliche, von der Flüssigkeit ausgeübte Druck, der den Verteiler gegen die feststehende Scheibe 20 drückt, der gleiche, ob nun die Flüssigkeit durch den Kanal 38 oder den Kanal 39 zuströmt.The distributor 23 is designed so that the radial surface of the side 23 and that of the shoulder side 23 are of equal size are. This is the additional pressure exerted by the liquid, which pushes the distributor against the stationary one Disc 20 presses, the same whether the liquid flows through the channel 38 or the channel 39.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsart der MaschineFig. 3 shows another embodiment of the machine
nach der Erfindung. In diesem Fall besitzt die Maschine zweiaccording to the invention. In this case the machine has two
a b
Reihen von Zylindern 1,1, die auf der Längsachse X-X des Motors gegeneinander versetzt sind, wobei die Zylinder jeder
Reihe gegen die Zylinder der anderen Reihe radial verschoben sind.away
Rows of cylinders 1, 1, which are offset from one another on the longitudinal axis XX of the engine, the cylinders of each row being radially displaced from the cylinders of the other row.
Die beiden entsprechenden Pleuelstangenreihen 13a, 13b sitzen in der oben beschriebenen Weise auf einem gemeinsamen Kurbelzapfen 10a und werden mit Hilfe von zwei einfachen Ringen 16 und einem Ring 16 mit zwei ringförmigen Vorsprüngen 17 festgehalten.The two corresponding rows of connecting rods 13 a , 13 b sit in the manner described above on a common crank pin 10 a and are held in place with the aid of two simple rings 16 and a ring 16 with two annular projections 17.
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Der feststehende Teil 20a der SteuerungsvorrichtungThe fixed part 20 a of the control device
a b enthält zwei Reihen von Kanälen 21 , 21 und der Zylinder-a b contains two rows of channels 21, 21 and the cylinder
a b block besitzt ebenfalls entsprechende Kanäle 22 , 22 .a b block also has corresponding channels 22, 22.
Dadurch, daß die zwei Zylinderreihen auf der Motorachse gegeneinander versetzt sind, wird im Gegensatz zur herkömmlichen Zylinderanordnung in einer einzigen raüalen Ebene bei gleicher Gesamtzahl von Zylindern eine größere Lagerflache jedes Pleuelstangenkopfes erzielt.The fact that the two rows of cylinders are offset from one another on the engine axis is in contrast to the conventional Cylinder arrangement in a single rough plane with the same total number of cylinders a larger storage area each connecting rod end achieved.
Dadurch, daß alle Pleuelstangen auf einem einzigen Kurbelzapfen sitzen, werden geringere äußere Abmessungen erreicht und es ergibt sich die Möglichkeit, für beide Zylinderreihen einen einzigen Verteiler 20a, 23° zu verwenden.Because all the connecting rods sit on a single crank pin, smaller external dimensions are achieved and there is the possibility of using a single distributor 20 a , 23 ° for both rows of cylinders.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier nur beispielsweise dargestellten und beschriebenen Ausführungsarten beschränkt. Insbesondere kann in einer hydraulischen Maschine nach der Erfindung, welche als Motor, Pumpe oder Kompressor arbeiten kann, anstelle des hier dargestellten und beschriebenen Verteilers ein anderer, beispielsweise ein zylindrischer Verteiler, verwendet werden.It goes without saying that the invention is not limited to those shown and described here only by way of example Limited execution types. In particular, in a hydraulic machine according to the invention, which is used as a motor, Pump or compressor can work, instead of the distributor shown and described here, another, for example a cylindrical manifold, can be used.
Außerdem kann der Zylinderblock, der in der vorhergehenden Beschreibung aus einem Stück besteht, mit herausnehmbaren Laufbuchsen versehen sein,In addition, the cylinder block, which consists of one piece in the preceding description, with removable Bushings be provided,
Patentansprüche 109821/0202 ——————Claims 109821/0202 ——————
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Claims (6)
der hydraulischen Flüssigkeit in Berührung stehen.side (23b) has the same surface area, which with
are in contact with the hydraulic fluid.
(la, Ib), die auf der Längsachse (X-X) einer Kurbelwelle gegeneinander versetzt sind, wobei die Zylinder (la) jeder Reihe gegen die Zylinder (Ib) der anderen Reihe radial verschoben sind, und daß die Kurbelwelle mit einem einzigen Kurbelzapfen (10a) versehen ist, auf den die den zwei Zylinderreihen entsprechenden Pleuelstangen (13a, 13b) einwirken, und einen einzigen Verteiler (20a, 23c) besitzt.6. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that it has two rows of cylinders
(la, Ib), which are offset from one another on the longitudinal axis (XX) of a crankshaft, the cylinders (la) of each row being displaced radially with respect to the cylinders (Ib) of the other row, and that the crankshaft has a single crank pin (10a ), on which the connecting rods (13a, 13b) corresponding to the two rows of cylinders act, and has a single distributor (20a, 23c).
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