DE2248316A1

DE2248316A1 - Radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2248316A1
Application number: DE19722248316
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Nonnenmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-10-02
Filing date: 1972-10-02
Publication date: 1974-04-11
Also published as: IT993476B; JPS5851158B2; DE2248316C2; US3893376A; GB1383877A; FR2201707A5; JPS4972703A

Description

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Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

RQBEFl BOSCH GMBH, STUTTGART

Radialkolbenmaschine

Die Erfindung·betrifft eine Radialkolbenmaschine mit einem Zylinderkörper, der in Zylinderbohrungen sich auf einem huberzeugenden Glied abstützende Kolben aufnimmt und auf einem Steuerzapfen rotiert, an dem auf der Hochdruck- und Niederdruckseite Je eine mit den Zylinderbohrungen zusammenwirkende Steueröffnung ausgebildet ist und beiderseits von diesen Steueröffnungen sich in Umfangsrichtung erstreckende

Nuten so angeordnet sind, daß zwischen.den Steueröffnungen und den Nuten Dichtstege und.auf der den Steueröffnungen abgewandten Seite der Nuten Tragstege verbleiben.

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Stuttgart ■ .

Bei Radialkolbenmaschinen bewirkt der auf die Ringfläche der sich auf der Hochdrucksei te der Maschine befindenden Zylinderbohrungen vrlrkende Druck eine Kraft, die den Zyliriderkörper gegen den Steuerzapfen preßt. Dieser Kraft wirken Druckfelder entgegen, welche sich im Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen im Bereich der Hochdrucksteueröffnung über den Dicht- und Tragstegen aufbauen.

Abhängig von der Bemessung der Dicht- und Tragstege kann die von den Druckfeldern hervorgerufene, abhebende Kraft größer sein als die auf den Ringflächen der Zylinderbohrungen ruhende Anpreßkraft, so daß der Zylinderkörper im Bereich der Niederdrucksteueröffnung am Steuerzapfen anliegt. Dadurch wird im Bereich der Hochdrucksteueröffnung der Spalt zwischen Steuerzapfen und Zylinderkörper vergrößert, so daß erhöhte Leckverluste entstehen.

Aus der I)T-OS 1 453 629 ist ein Radialkolbenmaschine bekannt, bei der beiderseits der Steueröffnungen angeordnete, in sich geschlossene Ruten nur von der Leckflüssigkeit gespeist werden. Die über den Nuten 'und über den Tragstegen aufgebauten Druckfelder haben dadurch am gesamten Umfang die gleiche Stärke, so daß sie keinen Beitrag zum Kräfteausgleich am Steuerzapfen leisten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialkolbenmaschine zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein selbsttätiger Ausgleich der im Bereich der Hochdrucksteueröffnung wirkenden, den Zylinderkörper abhebenden Kraft erzielt wird.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Flächen der Tragßtege auf der Hochdruckseite kleiner sind als auf der Niederdruckseite und/oder die Breite der Nuten auf der Mederdruckseite größer ist als auf der Hochdruckseite·

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Dies hat den Vorteil, daß der Kräfteausgleich mit einem ferti_T gungstechnisch geringen Aufwand erzielt wird.

Weitere Vorteile der.Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine;

Fig. 2 eine Abwicklung des Steuerzapfens der Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1;

Fig. 3 eine Abwicklung des Steuerzapfens eines zweiten Ausführungsbeispiels ; :

Fig. 4 und 5 eine Abwandlung des Steuerzapfens nach der Fig. 2 in " der Abwicklung und im Schnitt.

Die Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1' hat ein Gehäuse 1, das "von einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist. In einer Bohrung 3 des Gehäusedeckels 2 ist ein Steuerzapfen 4 fest angeordnet, auf dem ein Zylinderkörper 5 rotiert. In dem Zylinderköxper 5 sind Zylindei-bohrungen 6 ausgebildet, in denen Kolben 7 angeordnet sind, welche sich mit Gleitschuhen 8 auf einem Hubring 9 abstützen. An diesem Hubring 9 ist eine Stellmutter 10 befestigt, in die eine Stellspindel 11 eingreift, Vielehe in einer Gehäusekonsole 12 gelagert ist und mit einem Handrad 13 betätigt wird. Eine -Druckfeder -14 übt eine Rückstellkraft auf den Hubring 9 aus. -Mit Hilfe des Handrads kann der Hubring radial verschoben werden, wodurch sich der Hub der Kolben ändert.

Die Zylinderbohrungen 6 gehen mit einer Schulter 6' in Mündüngen 15 über, die mit Steueröffnungen 16, 17 im Steuerzapfen zusammenwirken. In jede Steueröffnung mündet eine im Steuerzapfen axial verlaufende Bohrung. Diese Bohrungen sind mit 16', 17' bezeichnet. Weitere Einzelheiten des Steuerzapfens 4 zeigt die

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Fig. 2 in einer Abwicklung·

Die die Hochdrucksteueröffnung bildende Steueröffnung 16 und die die Niederdrucksteueroffnung bildende Steueröffnung 17 sind durch einen dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Steg, 18 und "einen dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Steg 19 voneinander getrennt. Beiderseits der Steueröffnungen sind sich in Umfangsrichtung des Steuerzapfens erstreckende, in sich geschlossene Nuten 20, 21 ausgebildet, die in dem im Bereich der Niederdrucksteueroffnung liegenden Abschnitt 20', 21' zwischen den Mitten der Stege 18, 19 wesentlich breiter sind als in dem Abschnitt im Bereich der Hochdrucksteueröffnung. Zwischen den Nuten 20, 21 und der Hochdrucksteueröffnung 16 befinden sich Dichtstege 22, ,23, ebenso befinden sich zwischen den Nuten 20, 21 und der Niederdrucksteueroffnung 17 Dichtstege 24-, 25. Auf den den Steueröffnungen 16, 17 abgewandten Seiten der Nuten 20, 21 sind in sich geschlossene Tragstege 26, 27 ausgebildet, von denen der Tragsteg 26 durch das Steuerzapfenende, der Tragsteg 27 durch eine mit dem Gehäuseinnern verbundene Nut 28 begrenzt wird. In den Tragstegen .26,' 27 ist je eine Ausnehmung 29, 30 ausgebildet, die sich etwa über den gleichen Umfangsbereich erstreckt wie die Hochdrucksteueröffrran;-16 und an die Nut 28 bzw. das Steuerzapfenende angrenzt, so daß in jeder Ausnehmung 29, 30 der Gehäuseinnendruck herrscht. Der verbreiterte Bereich 20', 21' der Nuten 20, 21 und die Ausnehmungen 29, 30 sind so bemessen, daß die Flächen der Tragstege 26, 27 im Bereich der Hochdruckseite kleiner .sind als im Bereich der Niederdruckseite.

Beim Betrieb der Maschine wirken auf die Schultern der mit der, Hochdrucksteueröffnung in Verbindung stehenden Zylinderbohrungen Druckkräfte, die den Zylinderkörper im Bereich der Hochdrucksteueröffnung gegen den Steuerzapfen drücken. Die über "der Hochdrucksteueröffnung auf den Zylinderkörper wirkende Druckkraft wirkt diesen Kräften entgegen.

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Das im Spalt zwischen Steuerzapfen und Zylinderkörper von der Hochdrucksteueröffnung 16 zu den Nuten 20, 21 abfließende Druckmittel führt zum Aufbau von Druckfoldern über den Dichtstegen 22, 23, die ebenfalls den den Zylinderkörper anpressenden Kräften entgegenwirken. Diese beiden den Zylinderkörper vom Steuerzapfen abhebenden Kräfte sind größer als die den Zylinderkörper anpressenden Kräfte auf den Ringflächen der Zylinderbohrungen.

Der in den Nuten'20, 21 herrschende Druck ist am ganzen Umfang gleich. Durch die Verbreiterung der Nuten 20, 21 in den Abschnitten 20', 21' entsteht über diesen eine zusätzliche Druckkraft, die die gleiche Richtung hat wie der Kräfte auf den Schultern der Zylinderbohrungen und die den Zylinderkörper auf der Druckseite am Steuerzapfen anzupressen versucht. Von den Nuten 20, 21 fließt das Druckmittel im Spalt zwischen Steuerzapfen und Zylinderkörper weiter zum Gehäuseinnern ab. Dadurch bauen sich über den Tragstegen 26, 27 Druckfelder auf, die infolge der Ausnehmungen 29, 30 sowie den verbreiterten Bereich · 20', 21' der Nuten 20, 21 unsymmetrisch am Steuerzapfen verteilt sind und deren Resultierende ebenfalls eine solche Richtung hat, daß der Zylinderkörper sich auf der Druckseite des Steuerzapfens anzulegen versucht. Da der Druck in den Nuten und auf den Tragstegen vom hochdruckseitigen Spalt zwischen Zylinderkörper und-Steuerzapf,en.abhängig ist, wird auch die Größe der resultierenden Kraft spaltabhängig.

Durch das erfindungsgemäße Bemessen der Ausnehmungen 29, 30 und der Breite der Nutabschnitte 20¹, 21' erzielt man einen Ausgleich der am Zylinderkörper angreifenden Kräfte, so daß dieser auf den Steuerzapfen selbsttätig zentriert wird. Die Leckverluste und die .Reibungsverluste bleiben dadurch ein Minimum. Der Kräfteausgleich· am Steuerzapfen ist, abhängig von

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den nicht ausgeglichenen Kräften, auch allein durch die Verbreiterung der Nuten (19» 20) oder nur durch die Ausbildung der Ausnehmungen 29, 30 zu erzielen.

Am Steuerzapfen 35 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, der durch anders ausgebildete Tragstege und Nuten gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 abweicht, sind:eine Hochdrucksteueröffnung 36 und eine Niederdrucksteueröffnung 37 ausgebildet, die durch Stege 38, 39 voneinander getrennt sind. Beiderseits der Steueröffnungen 36,, 37 erstrecken sich in sich geschlossene Nuten 40, 41 gleichbleibender Breite in Umfangsrichtung, so daß zwischen diesen und den Steueröffnungen 36 und 37 Dichtstege 42, 43 und 44, 45 verbleiben. Auf den den Steueröffnungen 36, 37 abgewand-ten Seiten der Nuten verbleiben sich über den ganzen Steuerzapfenumfang erstreckende, in sich, geschlossene Tragstege 46, 47, von denen der Tragsteg 46 durch das Steuerzapfenende, der Tragsteg 47 durch eine Hut 48 begrenzt wird, in der der Gehäuseinnendruck herrscht.

Im Tragsteg 46 ist eine TJ-förmige Nut 49 ausgebildet, die sich mit einem Abschnitt parallel zur Hochdrucksteueröffnung 36 und über den ungefähr gleichen Dreh\ri.nkel erstreckt wie diese und mit zwei Schenkeln 50, 51 in das Gehäuseinnere mündet. Die liut 49 umgibt einen Ausschnitt 52 des Tragsteges 46 auf drei Seiten, der auf der vierten Seite vom Steuerzapfenende begrenzt wird. Auf dem Tragsteg 47 ist eine ebensolche Nut 53 ausgebildet, die in einem Abschnitt parallel zur Hochdrucksteueröffnung 36 und sich über den ungefähr gleichen Drehwinkel erstreckt wie diese und mit zwei Schenkeln 54, 55 in die Nut 48 mündet. Diese Nut umschließt ebenfalls einen Ausschnitt 56 des Tragstegs 47 auf drei Seiten, dessen vierte Seite wird von der Nut 48 begrenzt.

Den Kräften auf die Ringflächen der Zylinderbohrungen, die sich auf der Druckseite der Maschine befinden, wirken die Druckkraft

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über der Hochdrucksteueröffnung 36 und die Druckfelder über den Dichtstegen 42, 43 entgegen, welche durch.das -von der Hochdrucksteueröffnung 36 zu den Nuten 40, 41 -abfließende Druckmittel aufgebaut werden, und die 'den Zylinderkörper im Bereich der Niederdrucksteueröffnung anzulegen versuchen. Das von den Nuten 40, 41 zum Gehäuseinnern der Maschine abfließende Druckmittel'bewirkt nun über den Tragstegen 46, 47 den Aufbau von Druckfeldern, wobei aber die von den Nuten 49, 53 "umGchlossenen Flächen 52, 56 frei von Druckfeldern bleiben. 'Die dadurch bedingte ungleiche Verteilung der Druckfelder ruft eine resultierende Druckkraft hervor, deren Angriffspunkt im Bereich der Niederdrucksteueröffnung 37 liegt und die die gleiche Richtung hat -wie die Kräfte auf die Ringflächen der Zylinderbohrungen. ' '

Durch die richtige Bemessung der Flächen 52, 56 erreicht man, daß die auf den Zylinderkörper wirkenden abhebenden und anpressenden Kräfte im Gleichgewicht stehen. Dieser v/ird dadurch auf dem Steuerzapfen zentriert, "die Leckverluste und die Reibungsverluste erreichen ein Minimum.

Der Steuerzapfen 60 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 einen anderen Verlauf der Nuten, wobei die Fig. 5" einen Schnitt entlang der Nuten 61, 63 darstellt. Gleiche Teile sind mit den gleichen Ziffern wie zuvor bezeichnet.

Zu beiden Seiten der Steueröffnungen 16, 17 sind Nuten 61, 62 und 63, 64 ausgebildet, die sich nur etwa im Bereich der Steueröffnungen 16, 17 in Umfangsrichtung erstrecken. Die. Nuten 63, 64 beiderseits der Niederdrucksteueröffnung 17 sind wesentlich breiter als die Nuten 61, 62 beiderseits der Hochdrucksteueröffnung, 16. Die jeweils auf der gleichen Seite der Steueröffnungen 16,17

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liegenden Nuten 61, 63 und 62, 64 sind durch je einen Druckausßleichskanal 65, 66 miteinander verbunden (Fig. 5).

Die Ausnehimmgen 29, 30 sowie die Nuten 63, 64- Bind wieder so bemessen, daß die Fläche der Tragstege 26, 27 ia> Bereich der Hochdruckseite· kleiner ist als im Bereich der Niederdruckseite.

Der übrige Aufbau sowie die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs entsprechen ganz dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3»

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 läßt sich das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dahingehend abwandeln, daß die Nuten beiderseits der Steueröffnungen nicht in eich geschlos sen sind, sondern sich nur etwa im Bereich der Steueröffnungen erstrecken und Nuten auf der gleichen Seite der Steueröffnungen durch einen Druckausgleichskanal miteinander verbunden sind. Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs würde dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entsprechen.

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Claims

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Ansprüche

.j Radialkolbenmaschine mit einem Zylinderkörper, der in Zylinderbohrungen sich auf· einem hub er zeugenden Glied abstützende Kolben aufnimmt und auf einem Steuerzapfen rotiert, an dem auf der Hochdruck- und Niederdruckseite je eine mit den Zylinderbohrungen zusammenwirkende Steueröffnung ausgebildet ist und beiderseits von diesen Steueröffnungen sich in Umfangsrichtung erstreckende ' ' '

Nuten so angeordnet sind, daß zwischen den Steueröffnungen und den Nuten Dichtstege und auf der den Steueröffnungen abgewandten Seite der Nuten Tragstege ver-. bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Tragstege (26, 27; 4-6, 4-7) auf der Hochdruckseite kleiner sind als auf der Niederdruckseite und/oder die Breite der Nuten (20, 21) auf der Niederdruckseite größer ist als auf der Hochdruckseite.
2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1., dadurch.gekennzeichnet, daß auf der Hochdruckseite in den Tragstegen (26, 27) Ausnehmungen (29, 30) ausgebildet sind, die sich im-Bereich der Hochdrucksteueröffnung, in Umfangsrichtung erstrecken und Verbindung zum Gehäuseinnern haben.

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3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Tragstegen (46, 47) auf der Hoehtouckseite Ausschnitte (52, 56) der Tragstege umgrenzende Nuten (49, 53) ausgebildet sind, die sich mit einem Längenabschhitt im Bereich der Hochdrucksteueröffnung in Umfangsrichtung erstrecken und die durch andere Längenabschnitte (50,5^»54,55) mittelbar oder unmittelbar mit dem Gehäuseinnerη in Verbindung stehen. .
4. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten, (2O₁ 21; 40, 41) beiderseits der Steueröffnungen (16, 17» 36, 37)» wie an sich bekannt, in sich geschlossen sind. ".

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