DE2244920B2

DE2244920B2 - Radial piston engine

Info

Publication number: DE2244920B2
Application number: DE19722244920
Authority: DE
Inventors: Clemens 4322 Sprockhoevel Ryzner
Original assignee: PAUL PLEIGER MASCHINENFABRIK 5812 HERBEDE
Current assignee: PAUL PLEIGER MASCHINENFABRIK 5812 HERBEDE
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE2244920A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialkolbenmotor mit einem Exzenter auf der Abtriebswelle und an diesem anliegenden Kolben, die in Buchsen in radialer Richtung verschiebbar und mittels der Buchsen schwenkbar gelagert sind, die auf dem Außenumfang mit einer mit dem Zylinderraum in Verbindung stehenden Ringnut versehen sind und eine von einer Lagerschale umgebene Kugelfläche aufweisen, wobei die Kolben durch den Exzenter zur Durchführung einer vorbestimmten Schwenkbewegung geführt sind.The invention relates to a radial piston motor with an eccentric on and on the output shaft abutting pistons, which are in sockets in the radial direction are slidably and pivotably mounted by means of the sockets, which on the outer circumference with a the cylinder chamber connected annular groove are provided and one surrounded by a bearing shell Have spherical surface, the piston through the eccentric to carry out a predetermined Swivel movement are performed.

Ein derartiger Radialkolbenmotor ist aus der französischen Patentschrift 1 530 605 bekannt, wobei die Zylinderinnenfläche die Lagerschale für die Buchsen bildet, die als Kugelkörper ausgebildet sind, deren Durchmesser der Kolbenlänge entspricht, und die den zugeordneten Zylinder im wesentlichen ausfüllen. Der Zylinderraum, mit dem die für den Ein- und Auslaß des Druckmittels vorgesehene Ringnut über radiale Bohrungen in der Buchse in Verbindung steht, ist dabei in dieser durch eine Aussparung ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein relativ großer Platzbedarf für die einzelnen Zylinder und wegen der großen Kugelflächen auf dem Außenumfang der Buchsen und dem Innenumfang der Zylinder ist diese Bauweise in der Herstellung aufwendig.Such a radial piston engine is known from French patent specification 1 530 605, the cylinder inner surface forms the bearing shell for the bushings, which are designed as spherical bodies, the diameter of which corresponds to the piston length, and which essentially fill the associated cylinder. The cylinder space, with the annular groove provided for the inlet and outlet of the pressure medium via radial bores is in connection in the socket, is formed in this by a recess. Through this Design results in a relatively large space requirement for the individual cylinders and because of the large spherical surfaces on the outer circumference of the bushings and the inner circumference of the cylinder, this design is in expensive to manufacture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialkolbenmotor der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine gedrungene Bauweise bei niedrigen Herstellungskosten möglich ist.The invention is based on the object of a radial piston motor of the type specified in such a way that a compact design at low Manufacturing cost is possible.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lagerschale quer zur Kolbenlonguiieh.se in zwei Lagerringe unterteilt ist, die in einen Zylinder eingesetzt sind, der über der Buchse einen für die Schwenkbewegung des Kolbenendes freien Zylinderraum bildet, und daß die Ringnut auf dem radial innen liegenden Bereich des Außenumfangs ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention in that the bearing shell transversely to the piston longuiieh.se in two bearing rings is divided, which are inserted into a cylinder, which is above the bushing one for the Pivoting movement of the piston end forms free cylinder space, and that the annular groove on the radially inside lying area of the outer circumference is formed.

Bei dieser Bauweise mil einem für die Schwenkbewegung des Kolbenendes freien Zylinderraum über der Buchse ergibt sich eine gegenüber der Kolbenlänge nurIn this design with a free cylinder space above the piston for the pivoting movement of the piston end Bushing results in one compared to the piston length only

ίο geringe Längsabmessung der Buchse, wodurch diese entsprechend dünnwandig ausgebildet werden kann. Damit wird eine gedrungene und gewichtsparende Bauweise erreicht Durch die Ausgestaltung der Lagerschale und Buchse als relativ schmale Ringe und durch deren Anordnung in einem Zylinder, dessen Innenfläche nicht als Lagerfläche dient, ergeben sich geringe Herstellungskosten. Die auf dem radial innen liegenden Bereich der Buchse vorgesehene Ringnut, die mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, dient dabei einer-ίο small longitudinal dimension of the socket, which makes it can be made correspondingly thin-walled. This makes a compact and weight-saving one Construction achieved by designing the bearing shell and bushing as relatively narrow rings and through their arrangement in a cylinder, the inner surface of which does not serve as a bearing surface, results in small amounts Manufacturing costs. The annular groove provided on the radially inner area of the socket, which is connected to the Cylinder space is connected, serves a

seits zur Hochdruckschmierung der Lagerflächen und andererseits für den Aufbau eines Gegendrucks zwischen Lagerschale und Buchse in dem Bereich, in dem er der Druckbeaufschlagung der Buchse vom Zylinderraum aus entgegenwirkt und die Buchse mit der äußeren Kalotte an dem äußeren Lagerring anliegend hält.on the one hand for high-pressure lubrication of the bearing surfaces and on the other hand for building up a counter pressure between Bearing shell and bushing in the area in which he pressurizes the bushing from the cylinder chamber from counteracts and holds the bush with the outer dome in contact with the outer bearing ring.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die beiden Lagerringe im Zylinder mit gegenseitigem Spiel angeordnet und durch einen verschraubbaren Zylinderdeckel gehalten. Damit kann die Lagerung der Buchse bequem eingestellt und bei Verschleiß nachgestellt werden.According to an advantageous embodiment, the two bearing rings are in the cylinder with mutual play arranged and held by a screwable cylinder cover. This allows the storage of the socket can be easily adjusted and readjusted when worn.

Zur Erzielung einer kostensparenden und gedrungi-nen Bauweise trägt es bei, wenn im äußeren Lagerring an diametral gegenüberliegenden Stellen in der Ebene der Schwenkbewegung des Kolbens Ein- und Auslaßöffnungen für das Druckmittel vorgesehen werden, die zwischen Zylinderwand und Lagerring von jeweils einem Dichtungsring umgeben sind. Hierbei dient die schwenkbare Buchse als Steuerschieber, der durch die Druckbeaufschlagung über die Ringnut eine sichere Abdichtung der überdeckten Ein- und Auslaßkanäle gewährleistet. Durch die Anordnung der Ein- und Auslaßöffnungen an diametral gegenüberliegenden Stellen in der Ebene der Schwenkbewegung wird der maximale Steuerweg ausgenutzt.To achieve a cost-saving and squat Design helps if in the outer bearing ring at diametrically opposite points in the plane the pivoting movement of the piston inlet and outlet openings for the pressure medium are provided, the are surrounded by a sealing ring between the cylinder wall and the bearing ring. The swiveling bushing as control slide, which by the application of pressure via the annular groove a safe Sealing of the covered inlet and outlet channels guaranteed. By the arrangement of the inlet and outlet openings at diametrically opposite points in the plane of the pivoting movement is the maximum Control path used.

Eine beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die in einem schematischen Querschnitt einen Radialkolbenmotor darstellt.An example embodiment according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained, which represents a radial piston engine in a schematic cross section.

öo Mit 1 ist die Abtriebswelhc des Radialkolbenmotors bezeichnet, auf der ein Exzenter 2 angeordnet ist. Um die Abtriebswelle 1 sind in gleichen Winkelabständen fünf Zylinder 3 im Motorgehäuse angeordnet, in denen Kolben 4 geführt sind.öo With 1 is the output speed of the radial piston engine denotes, on which an eccentric 2 is arranged. Around the output shaft 1 are at equal angular intervals five cylinders 3 arranged in the motor housing, in which pistons 4 are guided.

Diese Kolben 4, die als Hohlkolben ausgebildet sind, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, sind am innen liegenden Ende in der Form einer Kreiszylinderfläche ausgeschnitten, deren Radius dem des Exzenters 2 entspricht. Mit dieser gewölbten Anlagefläche 5 liegen die Kolben 4 unmittelbar auf dem Exzenterumfang in der Weise an, daß ihre Längsachsen während der Umlaufbewegung des Exzenters 2 um die Achse der Abtriebswelle 1 dauernd durch den Exzentermittelpunkt verlaufen. Damit führen die Kolben 4 mit ihren Längsachsen während der Umlaufbewegung des Exzenters 2 in einer senkrecht zur Exzenterachse liegenden Ebene eine Schwenkbewegung um die Zylinderachsen aus. die der radialen Hubbcweeune überlagert ktThese pistons 4, which are designed as hollow pistons, as indicated by dashed lines, are in the form of a circular cylinder surface at the inner end cut out, the radius of which corresponds to that of the eccentric 2. With this curved contact surface 5 lie the piston 4 directly on the eccentric circumference in such a way that their longitudinal axes during the Circular movement of the eccentric 2 around the axis of the output shaft 1 continuously through the eccentric center get lost. The pistons 4 thus lead with their longitudinal axes during the orbital movement of the eccentric 2 in a plane perpendicular to the eccentric axis, a pivoting movement about the cylinder axes the end. that of the radial lifting point is superimposed

Zur Führung der Schwenk- und Hubbewegung der Kolben 4 in den Zylindern 3 sind die Kolben 4 jeweils in einer Buchse 6 in Achsrichtung verschiebbar, die um eine parallel zur Exzenterachse verlaufende Gelenkachse 7 im Zylinder gelenkig gelagert ist. Diese Buchse 6 ist auf dem Außenumfang mit einer Kugelfläche W versehen und in einer entsprechenden, im Zylinder 3 eingesetzten Lagerschale gelagert. Diese Lagerschale ist quer zur Kolbenlängsachse in einen inneren Lagerring 9, der über einen Dichtungsring an einer Ringschulter im Zylinder 3 anliegt, und einen äußeren Lagerring 10 unterteilt, der durch einen in den Zylinder einschraubbaren Zylinderdeckel 11 gehalten wird. Zwischen den beiden Lagerringen 9 und 10 ist in Achsrichtung des Zylinders ein Spiel vorhanden, so daß das Lagerspiel zwischen Buchse und Lagerschale durch Verdrehen des Zylinderdeckels 31 eingestellt bzw. nachgestellt werden kann. Zur Festlegung einer bestimmten Einstellstellung ist der Zylinderdeckel 11 mit einer nicht dargestellten Sicherung und zur Abdichtung mit einem Dichtungsring 12 versehen. Über den Buchsen 6 ist durch eine Ausnehmung im Zylinderdeckel 11 ein freier Zylinderraum 13 ausgebildet, in dem das freie Ende der Kolben 4 die erforderliche Hub- und Schwenkbewegung ausführen kann.To guide the pivoting and lifting movement of the pistons 4 in the cylinders 3, the pistons 4 can each be displaced in the axial direction in a bushing 6, which is articulated in the cylinder about a hinge axis 7 running parallel to the eccentric axis. This bush 6 is provided with a spherical surface W on the outer circumference and is mounted in a corresponding bearing shell inserted in the cylinder 3. This bearing shell is divided transversely to the piston longitudinal axis into an inner bearing ring 9, which rests against an annular shoulder in the cylinder 3 via a sealing ring, and an outer bearing ring 10, which is held by a cylinder cover 11 that can be screwed into the cylinder. Between the two bearing rings 9 and 10 there is play in the axial direction of the cylinder, so that the bearing play between the bush and the bearing shell can be set or readjusted by turning the cylinder cover 31. To establish a certain setting position, the cylinder cover 11 is provided with a securing device (not shown) and with a sealing ring 12 for sealing. A free cylinder space 13 is formed above the bushes 6 through a recess in the cylinder cover 11, in which the free end of the piston 4 can perform the required lifting and pivoting movement.

Damit die Kolben 4, die während des Arbeits- und Auslaßhubes durch das Druckmittel im ZylinderraumSo that the piston 4, which during the working and exhaust stroke by the pressure medium in the cylinder chamber

13 auf dem Exzenterumfang anliegend gehalten werden, sich bei der Umkehrbewegung aus der oberen Totpunktstellung nicht vom Exzenter 2 abheben können, ist konzentrisch zum Exzenter 2 eine durch strichpunktierte Linien angedeutete Führung 14 ausgebildet, die beispielsweise aus zwei beiderseits des Exzenters 2 angeordneten Führungsringen bestehen kann, die in seitlich an den Kolben 4 vorgesehenen Aufnehmungen eingreifen, die als kreisbogenförmige Muten mit dem Exzentermittelpunkt als Krümmungsmittelpunkt ausgebildet sein können. Die Kolben 4 werden hierdurch in ihrer Hubbiiwegung zwangsweise geführt. Diese Führung13 are held in contact with the eccentric circumference, moving out of the top dead center position during the reversing movement can not lift off the eccentric 2, is concentric to the eccentric 2 by a dash-dotted line Lines indicated guide 14 formed, for example, of two on both sides of the eccentric 2 arranged Guide rings may exist which engage in recesses provided on the side of the piston 4, which are designed as circular grooves with the center of the eccentric as the center of curvature could be. The pistons 4 are thereby forcibly guided in their Hubbiiwegung. This leadership

14 kann auch im Bereich der Anlageflärhe 5 in bekannter Weise ausgebildet werden.14 can also be known in the area of the investment area 5 Way to be trained.

Da auf Grund von Herstellungstoleranzen in der Zwangsführung zwischen Kolben und Exzenter in der Regel tin gewisses Spiel in radialer Richtung vorhanden sein wird, besteht die Möglichkeit, daß bei der Umkehrbewegung aus der oberen Totpunktstellung bei einsetzender Druckmiitelbeaufschlagung ein Spalt zwischen der Anlagefläcne 5 des Kolbens 4 und dem Exzenterumfang vorhanden ist, durch den das Druckmittel entweichen könnte. Um dies zu verhindern, ist in den Hohlkolben ein Kolbenboden 15 mit einer Drosselbohrung 16 angeordnet. Bei Einsetzen der Druckmittelbeaufschlagung wird damit durch den Druckaufbau im Kolben 4 dieser mit der Anlagefläche 5 zunächst dicht anliegend auf dem Exzenterumfang angedruckt, worauf sich zur Entlastung der Anlagefläche 5 der Druck zwischen dem Kolbenboden 15 und dem Exzenterumfang aufbauen kann.Since due to manufacturing tolerances in the positive guidance between piston and eccentric in the Usually there will be a certain amount of play in the radial direction, there is a possibility that during the reversing movement from the top dead center position at the onset of Druckmiitelbeaufschlagung a gap between the abutment surface 5 of the piston 4 and the eccentric circumference is present through which the pressure medium could escape. In order to prevent this, a piston head 15 with a throttle bore is in the hollow piston 16 arranged. When the pressure medium is applied, the pressure build-up in the Piston 4 this with the contact surface 5 initially pressed tightly on the eccentric circumference, whereupon to relieve the contact surface 5, the pressure between the piston head 15 and the eccentric circumference can build.

Zur Entlastung der durch das Druckmittel im Zylinderraum 13 beaufschlagten Buchsen 6 sind diese auf dem radial innen liegenden Bereich des Außenumfangs mit einer Ringnut 17 versehen, die über eine Bohrung 18 in der Buchse 6 und eine Nut auf der Kolbenführungsfläche mit dem Zylinderraum 13 in Verbindung steht. Durch diese Ringnut 17, die gleichzeitig zur Hochdruckschmierung der LagerflSchen dient, wird bei der Druckbeaufschlagung zwischen dem Auüenumfang der Buchse 6 und dem inneren Lagerring 9 ein Gegendruck aufgebaut, der dem Druck vom Zylinderraum auf die Buchse 6 entgegenwirkt. Gleichzeitig kann durch diese Ringnut 17 ein Druck in dem Ringspalt zwischen den beiden Lagerringen 9 und 10 aufgebaut werden, der der Druckbeaufschlagung des äußeren Lagerrings 10 vom Zylinderraum 13 aus entgegenwirktTo relieve the sockets 6 acted upon by the pressure medium in the cylinder space 13, these are open the radially inner area of the outer circumference is provided with an annular groove 17 which has a bore 18 in the bush 6 and a groove on the piston guide surface with the cylinder space 13 in connection stands. Through this annular groove 17, which is also used for high-pressure lubrication of the bearing surfaces, at the application of pressure between the outer circumference of the bush 6 and the inner bearing ring 9 creates a counterpressure built up, which counteracts the pressure from the cylinder chamber on the bush 6. At the same time can through this annular groove 17 a pressure in the annular gap between the two bearing rings 9 and 10 are built up, the pressurization of the outer bearing ring 10 counteracts from the cylinder space 13

ίο Durch diese Bauweise mit schwenkbarer Lagerung der Kolben 4 in den Zylindern 3 verbunden mit der Zwangsführung durch den Exzenter 2 wird eine fast querkraftfreie Kolbenführung und ein hinsichtlich der Herstellungskosten günstiger Aufbau des Radialkol-ίο Due to this design with swivel bearing the piston 4 in the cylinders 3 connected to the forced guidance by the eccentric 2 becomes an almost Piston guide free of transverse forces and a construction of the radial piston that is favorable in terms of manufacturing costs

benmotors erreicht. Die Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung kann in bekannter Weise ausgebildet werden. Eine wesentliche Vereinfachung des Gesamtaufbqus erhält man dadurch, daß die schwenkbar gelagerte Buchse 6 als Steuerschi'!/er verwendet wird.benmotors achieved. The control of the application of pressure medium can be implemented in a known manner will. A significant simplification of the overall structure is obtained by the fact that the pivotable Socket 6 is used as a control port.

Bei der dargestellten Ausfüiinngsform sind beiderseits der Zylinderachse in der Zylinderwand Einlaßkanäle 19 und Auslaßkanäle 20 ausgebildet, die in der Ebene der Schwenkbewegung der Kolben 4 in Einlaßöffnungen 21 und Auslaßöffnungen 22 münden, die imIn the embodiment shown, both sides the cylinder axis in the cylinder wall inlet channels 19 and outlet channels 20 formed in the Level of the pivoting movement of the piston 4 open into inlet openings 21 and outlet openings 22, which in the

äußeren Lagerring 10 ausgebildet sind und sich in Richtung des Kolbenumfangs über einen bestimmten Bereich erstrecken. Wie aus der Darstellung hervorgeht, werden die Ein- und Auslaßöffnungen 21,22 in der oberen und unteren Totpunktstellung durch die Buchse 6 abgedeckt, während bei Einsetzen der Schwenkbewegung eines Kolbens 4 eine der Öffnungen 21, 22 freigegeben wird, so daß in jedem Betriebszustand wenigstens zwei der Kolben 4 mit Druckmittel beaufschlagt sind. Durch die sinusförmige Steuerbewegung der als Steuerschieber dienenden Buchse 6 wird die Einlaßöffnung 21 in Abhängigkeit von der erforderlichen Druckmittelmenge im Zylinderraum 13 freigegeben, so daß man eine fast konstante Druckmittelgeschwindigkeit erhält. Zur Vermeidung einer Drosselstelle in einer der beiden extremen Schwenkstellun?en Hps Kolbens 4 kann beispielsweise an der mit 23 bezeichneten Stelle eine Ausnehmung oder Aussparung im Kolben im Bereich der Auslaßöffnung 20 vorgesehen werden.outer bearing ring 10 are formed and extend in the direction of the piston circumference over a certain range extend. As can be seen from the illustration, the inlet and outlet openings 21,22 in the upper and lower dead center position covered by the socket 6, while at the onset of the pivoting movement of a piston 4 one of the openings 21, 22 is released, so that in each operating state at least two of the pistons 4 are acted upon by pressure medium. The sinusoidal control movement of the als Control slide serving bush 6, the inlet opening 21 depending on the required amount of pressure medium released in the cylinder chamber 13, so that one has an almost constant pressure medium speed receives. To avoid a throttle point in one of the two extreme pivoting positions Hps piston 4 For example, at the point indicated by 23 a recess or recess in the piston in the area the outlet opening 20 are provided.

Durch die Lagerung der Buchsen 6 auf dem Außenumfang und die Anordnung der Ein- und Auslaßöffnungen 21, 22 in der Ebene der Schwenkbewegung erhält man einen für eine zuverlässige Steuerung ausreichenden Steuerweg des Steuerschieber·;. Der Steuerweg kann beispielsweise durch eine Vergrößerung desBy mounting the bushings 6 on the outer circumference and the arrangement of the inlet and outlet openings 21, 22 in the plane of the pivoting movement one obtains a level which is sufficient for reliable control Control travel of the spool · ;. The control path can, for example, by increasing the

5t Außenumfangs der Buchsen 6 entsprechend vergrößert vVtrden. 5t outer circumference of the bushes 6 enlarged accordingly.

Die Einlaßöffnungen 21 sind zwischen Zylinderwand und äußerem Lagerring 10 von einem Dichtungsring 24 umgeben, damit die Ein- und Auslaßöffnungen 21, 22 voneinander abgedichtet sind. In der gleichen Weise ist die Auslaßölfnung 22 durch einen Dichtungsring 25 abgedichtet. The inlet openings 21 are formed by a sealing ring 24 between the cylinder wall and the outer bearing ring 10 surrounded so that the inlet and outlet openings 21, 22 are sealed from one another. In the same way it is the outlet opening 22 is sealed by a sealing ring 25.

Durch diese Anordnung der Steuerung in der Kolbenlagerung wird ein extrem flacher Aufbau des Radialkolbenmotors erzielt, der im wesentlichen der Zylinderabmessrng entspricht. Die Ein- und Auslaßkanäle 19 und 20 können in einfacher Weise durch Ringleitungen verbunden werden. Im Motorgehäuse wird zweckmäßigerweise eine Leitung für den Ablauf des in den Kurbelraum eindringenden Druckmittels vorgesehen.This arrangement of the control in the piston bearing results in an extremely flat design of the radial piston motor achieved, which corresponds essentially to the cylinder dimensions. The inlet and outlet channels 19 and 20 can be connected in a simple manner by ring lines. In the motor housing is expediently a line is provided for the discharge of the pressure medium penetrating into the crankcase.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Potency claims:

1. Radial piston motor with an eccentric on the output shaft and the piston in contact with it, which are displaceable in the radial direction in sockets and pivoted by means of the sockets, which are provided on the outer circumference with an annular groove in communication with the cylinder space are and have a spherical surface surrounded by a bearing shell, the pistons through the Eccentrics are guided to carry out a predetermined pivoting movement, characterized in that that the bearing shell is positioned transversely to the longitudinal axis of the piston in two bearing rings (9, 10) which are inserted into a cylinder (3) which is above the bushing (6) one for the pivoting movement the end of the piston forms free cylinder space (13), and that the annular groove (17) on the radially inner lying area of the outer circumference is formed.

2. Radial piston motor according to claim 1, characterized in that the two bearing rings (9, 10) arranged in the cylinder (3) with mutual play and through a screwable cylinder cover (11) are held.

3. Radial piston motor according to claims 1 and 2, characterized in that in the outer Bearing ring (10) at diametrically opposite points i .. the plane of the pivoting movement of the Piston (4) inlet and outlet openings (21, 22) for the pressure medium are provided between the cylinder wall and bearing ring are each surrounded by a sealing ring (24, 25).