DE2334592C3

DE2334592C3 - Radial piston machine

Info

Publication number: DE2334592C3
Application number: DE2334592A
Authority: DE
Inventors: Walter 7030 Böblingen Robeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-07
Filing date: 1973-07-07
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2334592A1; DE2334592B2; US3906998A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Zylinderkörper mit sternförmig angeordneten Zylinderbohrungen, die auf exzentrischen und kreisförmigen Führungsbahnen sich bewegende Kolben aufnehmen und der Zylinderkörper auf einem Steuerzapfen rotiert, an dem wenigstens zwei einander gegenüberliegende, mit den Zylinderbohrungen zusammenwirkende und durch Stege getrennte, Hoch- und Niederdruckseite bildende Steueröffnungen ausgebildet sind, wobei sich beiderseits der Steueröffnungen in Umfangsrichtung erstreckende, in sich geschlossene Nuten befinden, so daß zwischen den Steueröffnungen und den Nuten Dichtstege verbleiben, über denen im Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen Dmckfelder ausgebildet sied, die in Umfangsrichtung des Steuerzapfens eine sich ändernde Breite haben und deren Schwerpunkt etwa mit dem Angriffspunkt der den Steuerzapfen belastenden Kraft zusammenfällt, nach Patent 2248 312.The invention relates to a hydrostatic radial piston machine with a cylinder body with a star shape arranged cylinder bores moving on eccentric and circular guideways Pick up piston and the cylinder body rotates on a control pin on which at least two each other opposite, cooperating with the cylinder bores and separated by webs, high and Low-pressure side forming control openings are formed, with both sides of the control openings in Circumferentially extending, self-contained grooves are so that between the control openings and the grooves remain sealing webs over which in the gap between the cylinder body and control pin Dmckfelder formed sied, which in the circumferential direction of the control pin have a changing width and their focus approximately with the point of application of the the force loading the control pin collapses, according to patent 2248 312.

Der auf die Ringflächen der sich auf der Druckseite befindlichen Zylinderbohrungen einer Radialkolbenma-' schine wirkende Druck ruft eine resultierende Druckkraft hervor, deren Angriffspunkt sich um die Mitte der Hochdrucksteueröffnung in Drehrichtung und zurück bewegt Dabei ist der Winkel, um den der Angriffspunkt wandert, abhängig vom Teilungswinkel der Zylinderbohrungen. Die von den Kolben auf die Wandung der Zylinderbohrungen ausgeübten Seitenkräfte ergebenThe on the annular surfaces of the cylinder bores located on the pressure side of a radial piston ma- ' Machine acting pressure causes a resulting compressive force whose point of application is around the center of the High pressure control port moved in the direction of rotation and back. This is the angle by which the point of application migrates, depending on the pitch angle of the cylinder bores. The from the piston on the wall of the Side forces exerted by the cylinder bores result

eine resultierende Kraft, die den Zylinderkörper im Bereich desjenigen Steges zwischen den Steueröffnungen gegen den Steuerzapfen preßt, der auf der Seite des inneren Totpunkts der Kolbenbewegung liegt Die Addition der Druck- und Kolbenkräfte ergibt nun eine Kraft, deren Angriffspunkt in einem Winkelbereich in Drehrichtung und zurück wandert, welcher zwischen der Mitte der Hochdrucksteueröffnung und dem Steg liegt, der dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung zugeordnet ista resulting force that the cylinder body in the area of that web between the control openings presses against the control pin, which is on the side of the inner dead center of the piston movement Adding the pressure and piston forces results in a force whose point of application is in an angular range in Direction of rotation and back migrates, which between the center of the high pressure control opening and the web which is assigned to the inner dead center of the piston movement

Dei Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen Radialkolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 auf der Hochdruckseite des Steuerzapfens und mindest im zeitlichen Mittel einen vervollkommeten hydrostatischen Ausgleich für die resultierende Kraft zu schaffen, welche sich aus den von den Kolben infolge der exzentrischen Lage des Steuerzapfens auf die Zylinderwandungen ausgeübten Seitenkräfte zusammensetzt.The invention is based on the object at a hydrostatic radial piston machine according to the generic term of claim 1 on the high pressure side of the control pin and at least in the time average a perfect hydrostatic compensation for to create the resulting force, which results from the pistons due to the eccentric position of the Control pin composed of lateral forces exerted on the cylinder walls.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Mittel gelöst.This object is achieved according to the invention by the means mentioned in the characterizing part of claim 1 solved.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt inEmbodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. This shows in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine, F i g. 1 a longitudinal section through a radial piston machine,

Fig.2 eine Abwicklung des Steuerzapfens der Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der F ig. 1,2 shows a development of the control pin Radial piston machine according to the embodiment of F ig. 1,

F i g. 3 eine Abwandlung des Steuerzapfens nach der F i g. 2 in der Abwicklung.F i g. 3 shows a modification of the control pin according to FIG. 2 in the process.

Die Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1, das von einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist Im Gehäusedeckel 2 ist in einer Bohrung 3 ein Steuerzapfen 4 fest angeordnet, auf dem ein Zylinderkörper S drehbar geführt ist Dieser ist außerdem im Gehäuse 2 in einem Gleitlager 6 gelagert Ein am Zylinderkörper 5 ausgebildeter Wellenzapfen 7 dient zum Antrieb der Maschine beim Pumpbetrieb und zum Abtrieb beim Motorbetrieb. Im Zylinder körper 5 sind radial verlaufende, als Stufenbohrungen ausgebildete Zylinderbohrungen 8 angeordnet, in denen Kolben 9 dicht und gleitend geführt sind, welche sich mit Gleitschuhen 10 auf einem Hubring 11 abstützen. Die Zylinderbohrungen 8 gehen mit einer Schulter 12 in Mündungen 13 über. Am Hubring 11 ist eine Stellmutter 14 befestigt in die eine Stellspindel 15 eingreift welche in einerThe radial piston machine according to the embodiment of FIG. 1 and 2 has a housing 1, which is closed by a housing cover 2. In the housing cover 2, a control pin 4 is fixedly arranged in a bore 3, on which a cylinder body S is rotatably guided Shaft journal 7 formed by the cylinder body 5 serves to drive the machine during pumping operation and for output during motor operation. In the cylinder body 5, radial cylinder bores 8 designed as stepped bores are arranged, in which pistons 9 are guided tightly and slidably, which are supported with sliding shoes 10 on a cam ring 11 . The cylinder bores 8 merge with a shoulder 12 into mouths 13. An adjusting nut 14 is attached to the stroke ring 11, into which an adjusting spindle 15 engages which in a

Gehäusekonsole 16 gelagert ist und mit einem Handrad 17 betätigt wird. Eine Druckfeder 18 übt eine Rückstellkraft auf den Hubring 11 aus. Dieser kann, ausgehend von einer zum Steuerzapfen 4 konzentrischen Stellung, in zwei einander entgegengesetzten Richtungen in zum Steuerzapfen exzentrische Stellungen verschoben werden, wodurch sich der Kolbenhub stufenlos ändern läßtHousing bracket 16 is mounted and operated with a handwheel 17. A compression spring 18 exercises a Restoring force on the cam ring 11. This can, starting from a position concentric to the control pin 4, in two opposite positions Directions are shifted to the control pin eccentric positions, whereby the piston stroke can be continuously changed

Am Steuerzapfen 4 sind zwei einander diametral gegenüberliegende, mit den Mündungen 13 der Zylinderbchrungen 8 zusammenwirkende, schlitzartige Steueröffnungen 19, 20 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung des Steuerzapfens erstrecken und in die je eine Bohrung 21, 22 für den Zu- und Abfluß des Druckmittels mündet Weitere Einzelheiten des Steuerzapfens zeigt die Fig.2 in einer Abwicklung. Die Steueröffnung 19 und die Steueröffnung 20 sind durch Stege 183, 184 voneinander getrennnt Abhängig von der Richtung der Exzentrizität des Hubrings ist bei gleichbleibender Drehrichtung A des ZyLiderkörpers einmal die Steueröffnung 19 die Hochdrucksteueröffnung und der Steg 184 liegt auf der Seite des inneren Totpunktes der Kolbenbewegung und ein andermal ist die Steueröffnung 20 die Hochdrucksteueröffnung und der Steg 183 liegt auf der Seite des inneren Totpunktes. Beiderseits der Steueröffnungen 19,20 ist je eine in sich geschlossene, als Sinuslinie ausgebildete Nut 170, 171 angeordnet Diese Nuten liegen symmetrisch zu einer durch die Mitten der Steueröffnungen 19, 20 gehenden Symmetrielinie 172. Der Abstand der Nut 170 von dieser Symmetrielinie erreicht im Bereich der Steueröffnung 19 an der Stelle 173 einen Kleinstwert, an der Stelle 174 einen Größtwert, und im Bereich der Steueröffnung 20 an den Stellen 17S, 176 den gleichen Kleinst- bzw. Größtwert. Die Periode der Sinuslinie erstreckt sich also über einen Drehwinkel von 180°. Gegenüber den Mitten der Stege ist sie phasenverschoben. Gleiches bezüglich der Abstandswerte und Periode gilt für die Nut 171. Die jeweiligen Stellen mit den größten bzw. kleinsten Abstar.dswerten sind mit 173', 174', 175' und 176'bezeichnet.On the control pin 4 there are two diametrically opposed, slot-like control openings 19, 20 cooperating with the mouths 13 of the cylinder bores 8, which extend in the circumferential direction of the control pin and into each of which a bore 21, 22 opens for the inflow and outflow of the pressure medium FIG. 2 shows further details of the control pin in a development. The control opening 19 and the control opening 20 are separated from each other by webs 183, 184.Depending on the direction of the eccentricity of the cam ring, the control opening 19 is the high-pressure control opening and the web 184 is on the side of the inner dead center of the piston movement and the direction of rotation A of the cylinder body remains the same at another time the control port 20 is the high pressure control port and the web 183 is on the side of the inner dead center. On both sides of the control openings 19, 20 there is a self-contained groove 170, 171 designed as a sine line. These grooves are symmetrical to a line of symmetry 172 passing through the centers of the control openings 19, 20. The distance between the groove 170 and this line of symmetry is in the range of control opening 19 at point 173 a minimum value, at point 174 a maximum value, and in the area of control opening 20 at points 17S, 176 the same minimum or maximum value. The period of the sine line extends over an angle of rotation of 180 °. It is out of phase with the centers of the webs. The same applies with regard to the distance values and period for the groove 171. The respective positions with the largest and smallest distance values are designated 173 ', 174', 175 'and 176'.

Zwischen den Nuten 170,171 und der Steueröffnung 19 ist je ein Dichtsteg 177,178 eingeschlossen, ebenso ist zwischen den Nuten 170,171 und der Steueröffnung 20 je ein Dichtsteg 179,180 eingeschlossen. Die Breite der Dichtstege 177 bis 180 erreicht dort ihren Größtwert, wo die Nuten 170,171 ihren größten Abstand von der Symmetrielinie 172 haben, also an den Stellen 174,174', 176,176'. Der Flächenschwerpunkt der Dichtstege 177 bis 180 ist von den Mitten der Steueröffnungen 19,20 zu den in Drehrichtung A folgenden Stegen 184, 183 hin verschoben. Auf den den Steueröffnungen 19, 20 abgewandten Seiten der Nuten 170,171 befinden sich in Umfangsrichtung des Steuerzapfens erstreckende, in sich geschlossene Tragstege 181, 182 veränderlicher Breite.A sealing web 177, 178 is enclosed between the grooves 170, 171 and the control opening 19, and a sealing web 179, 180 is also enclosed between the grooves 170, 171 and the control opening 20. The width of the sealing webs 177 to 180 reaches its greatest value where the grooves 170, 171 are at their greatest distance from the line of symmetry 172, that is to say at the points 174, 174 ', 176, 176'. The centroid of the sealing webs 177 to 180 is shifted from the centers of the control openings 19, 20 to the webs 184, 183 following in the direction of rotation A. On the sides of the grooves 170, 171 facing away from the control openings 19, 20, there are self-contained supporting webs 181, 182 of variable width which extend in the circumferential direction of the control pin.

Ist z. B. die Steueröffnung 20 die Hochdrucksteueröffnung, dann fließt von dieser Druckmittel im Spalt zwischen Steuerzapfen 4 und Zylinderkörper S zu den Nuten 170, 171 ab. Dabei bauen sich über den Dichtstegen 179, 180 beiderseits der Hochdrucksteueröffnung 20 Druckfelder hoher Tragfähigkeit auf.Is z. B. the control port 20, the high pressure control port, then flows from this pressure medium in the gap between control pin 4 and cylinder body S to the grooves 170, 171. Thereby build over the Sealing webs 179, 180 on both sides of the high pressure control opening 20 pressure fields of high load-bearing capacity.

Von den Nuten 170, 171 Hießt das Druckmittel im Spalt zwischen Steuerzapfen und Zylinderkörper zum Gehäuseinneren und, sofern der Druck in der Niederdrucksteueröffnung unter dem der Nuten liegt, auch zu dieser ab. Dabei wird der Nutdruck bis auf den dort herrschenden Druck abgebaut. Über den TragstegenFrom the grooves 170, 171 the pressure medium in the gap between the control pin and the cylinder body is called Housing interior and, if the pressure in the low-pressure control opening is below that of the grooves, also closed this off. The groove pressure is reduced down to the pressure prevailing there. Over the supporting webs 181, 182 und den Dichtstegen 177, 178 beiderseits der Niederdrucksteueröffnung entstehen dadurch weitere Druckfelder, deren Tragkraft wesentlich geringer als die der Druckfelder über den Dichtstegen 179,180 ist Diese Druckfelder kompensieren sich weitgehend, so daß der Angriffspunkt der aus allen Druckfeldern am Steuerzapfen resultierenden Kraft nahezu mit dem Schwerpunkt der Druckfelder über den Dichtstegen 179, 180 zusammenfällt und in erster Linie diese zum Kräfteausgleich beitragen.181, 182 and the sealing webs 177, 178 on both sides of the low-pressure control opening result in more Pressure fields whose load-bearing capacity is significantly lower than that the pressure fields above the sealing webs 179, 180 is this Pressure fields largely compensate each other, so that the Point of application of the force resulting from all pressure fields on the control pin almost with the center of gravity the pressure fields coincide over the sealing webs 179, 180 and primarily these contribute to the balance of forces.

Die Sinusform der Nuten 170, 171 bewirkt, daß der Schwerpunkt der Druckfelder über den Dichtstegen 179, 180 von der Mitte der Steueröffnungen 19, 20 in Drehrichtung A des Zylinderkörpers 5 zu dem Steg 183, 184 hin verschoben ist, dem die Stelle 174,174', 176,176' des größten Abstandes der Nuten 170, 171 zu der Umfangslinie 172 benachbart ist. Die Phasenverschiebung der Nuten 170,171 gegenüber den Stegen 183,184 sowie die Amplitude der Nuten oder, was das gleiche bedeutet, die Stellen 173 bis 176,173' bis 176' sowie die Größe der Abstände der Nuten von der Symmetrielinie 172 an diesen Stellen sind so gewählt daß der gemeinsame Schwerpunkt aller am Steuerzapfen entstehenden Druckfelder mit dem Angriffspunkt des zeitlichen Mittelwertes der den Steuerzapfen belastenden Kraft zusammenfällt und diese ausgleichtThe sinusoidal shape of the grooves 170, 171 has the effect that the center of gravity of the pressure fields above the sealing webs 179, 180 is shifted from the center of the control openings 19, 20 in the direction of rotation A of the cylinder body 5 to the web 183, 184, to which the point 174, 174 ', 176,176 'of the greatest distance between the grooves 170, 171 and the circumferential line 172 is adjacent. The phase shift of the grooves 170, 171 with respect to the webs 183, 184 and the amplitude of the grooves or, which means the same thing, the points 173 to 176, 173 'to 176' and the size of the distances between the grooves from the line of symmetry 172 at these points are chosen so that the common The center of gravity of all pressure fields arising on the control pin coincides with the point of application of the mean value of the force loading the control pin and compensates for this

Es ist möglich, die Nuten 170,171 anstatt als Sinuslinie als Folge von ineinander übergehenden Radien auszubilden. Die Radien sind dann so zu wählen, daß der Schwerpunkt aller am Steuerzapfen gebildeten Druckfelder mit dem Angriffspunkt der den Steuerzapfen belastenden Kraft zusammenfällt und diese ausgleichtIt is possible to use the grooves 170,171 instead of as a sine line to be formed as a series of radii merging into one another. The radii are then to be chosen so that the Center of gravity of all pressure fields formed on the control pin with the point of application of the control pin stressful force coincides and balances it out

Der Steuerzapfen nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 stellt eine Abwandlung des Steuerzapfens nach der F i g. 2 dar und ist für die gleichen Betriebsbedingungen vorgesehen. Gleiche Teile sind mit gleichen Ziffern wie zuvor bezeichnetThe control pin according to the embodiment of F i g. 3 shows a modification of the control pin according to FIG. 2 and is intended for the same operating conditions. Identical parts have the same numerals as previously referred to

Beiderseits der Steueröffnungen 19,20 ist je eine sich über den ganzen Umfang des Steuerzapfens erstreckende Nut 190,191 ausgebildet, die in sich geschlossen ist. Die Nuten 190, 191 sind zu der durch die Mitten der Steueröffnungen gehenden Symmetrielinie 172 des Steuerzapfens symmetrisch angeordnet Diese Nuten werden von einer Folge von ineinander übergehenden Geradenabschnitten gebildet, die abwechselnd einen spitzen Winkel λ und einen stumpfen Winkel β mit der Umfangslinie 172 einschließen.On both sides of the control openings 19, 20 there is a groove 190, 191 which extends over the entire circumference of the control pin and which is self-contained. The grooves 190, 191 are arranged symmetrically to the line of symmetry 172 of the control pin passing through the center of the control openings.These grooves are formed by a sequence of straight line sections which merge into one another and which alternately enclose an acute angle λ and an obtuse angle β with the circumferential line 172.

Im Bereich der Steueröffnung 19 hat die Nut 190 an der Stelle 192, wo zwei Geradenabschnitte sich schneiden, einen kleinsten, an der Stelle 193, wo sich wiederum zwei Geradenabschnitte schneiden, einen größten Abstand von dieser Symmetrieiinie 172, ebenso im Bereich der Steueröffnung 20 einen kleinsten Abstand an der Stelle 194 und einen größten Abstand an der Stelle 195, entsprechend hat die Nut 191 an den Stellen 192', 194' kleinste, an den Stellen 193', 195' größte Abstände zu der Symmetrielinie 172. Die Nuten 190,191 stellen periodische Linien dar mit der Periode π und einer Phasenverschiebung gegenüber den Mitten der Stege 183,184. Zwischen der Steueröffnung 19 und den beiden Nuten 190,191 sind Dichtstege 196,197, und in gleicher Weise zwischen der Steueröffnung 20 und den Nuten 190,191 Dichtstege 198,199 eingeschlossen. Auf den den Steueröffnungen 19, 20 abgewandten Seiten der Nuten 190,191 sind über den ganzen Umfang des Steuerzapfens sich erstreckende, in sich geschlossene Tragstege 200,201 veränderlicher Breite angeordnet.In the area of the control opening 19, the groove 190 has a smallest distance from this symmetry line 172 at the point 192 where two straight line sections intersect, and a greatest distance from this line of symmetry 172 at the point 193 where two straight line sections intersect, as well as one in the area of the control opening 20 smallest distance at point 194 and a largest distance at point 195, correspondingly the groove 191 at points 192 ', 194' has the smallest, at points 193 ', 195' largest distances to the line of symmetry 172. The grooves 190, 191 are periodic Lines represent with the period π and a phase shift with respect to the centers of the webs 183,184. Sealing webs 196, 197 are enclosed between the control opening 19 and the two grooves 190, 191, and sealing webs 198, 199 are enclosed in the same way between the control opening 20 and the grooves 190, 191. On the sides of the grooves 190, 191 facing away from the control openings 19, 20, self-contained support webs 200, 201 of variable width are arranged over the entire circumference of the control pin.

Der Schwerpunkt der Dichtstege 196 bis 199 ist inThe focus of the sealing webs 196 to 199 is in

Drehrichtung A gegenüber den Mitten der Steueröffnungen 19,20 verschoben. Die Phasenverschiebung der Nuten 190,191 gegenüber den Mitten der Stege 183,184 sowie deren Abstand an den Stellen 193 bis 195,193' bis 195' von der Symmetrielinie 172 ist so gewählt, daß der gemeinsame Schwerpunkt aller Druckfelder, die sich amDirection of rotation A shifted relative to the centers of the control openings 19, 20. The phase shift of the grooves 190, 191 relative to the centers of the webs 183, 184 and their distance at the points 193 to 195, 193 'to 195' from the line of symmetry 172 is chosen so that the common center of gravity of all pressure fields that are located on Steuerzapfen aufbauen, mit dem Angriffspunkt der de Steuerzapfen belastenden Kraft zusammenfällt Ii übrigen stimmt das Funktionsverhalten dieses Steue zapfens mit dem des Steuerzapfens nach der Fig. überein.Build control pin, with the point of application of the de Control pin onerous force coincides Ii remaining corrects the functional behavior of this control pin with that of the control pin according to the figure.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hydrostatic radial piston machine with a cylinder body with star-shaped arranged cylinder bores, which receive moving pistons on eccentric and circular guideways and the cylinder body rotates on a control pin on which at least two opposing high and low pressure sides interacting with the cylinder bores and separated by webs forming control openings are formed, wherein on both sides of the control openings in the circumferential direction extending, self-contained grooves remain, so that sealing webs remain between the control openings and the grooves, over which pressure fields are formed in the gap between the cylinder body and control pin, which are in the circumferential direction of the control pin have changing width and the center of gravity coincides approximately with the point of application of the force loading the control pin , according to patent 22 48 312, characterized in that the grooves (170, 171; 190, 191) verla as periodically ufende lines are formed whose distance from a symmetry line (172) extending through the centers of the control openings (19, 20) in the circumferential direction between the dead centers has a maximum and a minimum value that does not coincide with the dead centers.

2. Radial piston machine according to claim 1, characterized in that a period of the grooves (170, 171; 190, 191) extends over an angle of rotation of 180 ° and the greatest distance of the grooves from the line of symmetry in the area of the respective high-pressure control opening (19, 20 ) is in the vicinity of that web (183, 184) which faces the inner dead center of the piston movement

3. Radial piston machine according to claim 1 and 2, characterized in that the grooves (170, 171) are designed as sine lines.

4. Radial piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves are formed as sequences merging into one another, with respect to the line of symmetry (172) of concave and convex radii.

5. Radial piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves (190, 191) are formed by merging straight line sections which alternate an acute angle («) and an obtuse angle (ß) with the circumferential direction through the centers of Control openings (19, 20) include extending line of symmetry (172) .