DE3919456A1 - Radialkolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenmaschine und zwar insbesondere auf einen Radialkolbenmotor.

Radialkolbenmaschinen werden auf vielen Gebieten der Technik eingesetzt. Beispielsweise werden sie in Form von Radialkol­ benradmotoren als Antrieb für Fahrzeuge benutzt.

In der Praxis ergibt sich dann, wenn ein mit sich solchen Radialkolbenradmotoren ausgestattetes Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit abgeschleppt werden soll, die Notwendigkeit, daß der Eingriff zwischen den Kolben und der Hubkurve unterbrochen und die Kolben in ihren unteren Todpunktlagen fixiert werden.

Um die Kolben in ihrer unteren Todpunktlage festzuhalten, kann in unterschiedlicher Weise verfahren werden.

Beispielsweise ist es möglich das Gehäuse des Radialkolben­ motors mit einem leichten Überdruck (beispielsweise 1 bar) zu beaufschlagen. Unter der Voraussetzung, daß Zu- und Rücklauf der Kolben drucklos sind, werden die Kolben durch den Gehäuseüberdruck nach innen geschoben und lösen sich somit vollständig von der Hubkurve der Hubscheibe. Die Motorwelle und der daran befestigte Zylinderblock einschließlich der darin untergebrachten Kolben können sich auf diese Weise frei drehen, d.h. die Freilauffunktion ist erreicht. Allerdings ist zur Erzeugung des Gehäuseüberdrucks eine Hilfspumpe und eine Ventilschaltung erforderlich, was einen oftmals unerwünschten Aufwand zur Folge hat.

Aus der US-PS-4 69 012 ist es bereits bekannt die Kolben mittels Feder untereinander zu verbinden, sodaß die Federkräfte die Kolben in die untere Todpunktlage ziehen. Bei dieser Konstruktion ist der bauliche Aufwand sowie der Platzbedarf der außerhalb des Zylinderblocks untergebrachten Federn nachteilig. Zudem sind relativ große Federvorspannkräfte erforderlich, um die Kolben in der tiefsten Lage im Zylinder­ block zu halten.

Die Erfindung bezweckt eine Radialkolbenmaschine und zwar insbesondere einen Radialkolbenmotor derart auszulegen, daß mit geringen baulichen Mitteln und ohne zusätzlichen Platzbedarf eine wirkungsvolle Freilaufschaltung möglich ist. Die Erfindung bezweckt ferner den Radialkolbenmotor derart auszulegen, daß sich eine große Betriebssicherheit ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei Radialkolbenmaschine insbesondere bei einem Radialkolbenmotor vor, daß die Kolben durch eine Rastvorrichtung (Rastmittel) in einer gewünschten Radialposition festlegbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wirken die Rastmittel zwischen mit den mit den Kolben in Berührung stehenden Rollen und dem Zylinderblock.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rastmittel zwischen den Stirnseiten der Rollen und dem Zylinderblock angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an den Rollen der Kolben stirnseitig mit Feder belastete Kugeln vorgesehen. Diese Rastkugeln können in den entsprechenden Ausnehmungen im Zylinderblock einrasten.

Die Ausnehmungen werden vorzugsweise durch Bohrungen im Zylinderblock gebildet.

Die Bohrungen oder Ausnehmungen zum Einrasten der Kugeln befinden sich vorzugsweise an der Stelle des Zylinderblocks in welcher die Rollen ihre untere Todpunktlage einnehmen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine gemäß DE-OS 35 31 632;

Fig. 2 linke Hälfte einen Schnitt nach der Linie IIa und die rechte Hälfte einen Schnitt nach der Linie IIb in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht des Kolbens mit Rolle in Richtung der Rollenachse und Rotor- und Hubscheibenausschnitt der Fig. 4;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Kolben mit Rolle der Fig. 3;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung ähnlich der Fig. 4 mit Kolben und Rolle in oberer Todpunktdarstellung;

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich der Fig. 6 mit Kolben und Rolle in unterer Todpunktdarstellung, wobei die Rolle verrastet ist.

Bevor die Erfindung an Hand der Fig. 6 und 7 beschrieben wird, sei eine Radialkolbenmaschine des Standes der Technik erläutert, die durch die Erfindung insbesondere verbessert wird.

Bevor die Erfindung an Hand der Fig. 6 und 7 beschrieben wird, sei eine Radialkolbenmaschine, die insbesondere durch die Erfindung verbessert wird, beschrieben.

In Fig. 1 ist mit 1 die eine Gehäusehälfte und mit 2 die andere Gehäusehälfte bezeichnet. Zwischen den beiden Gehäuse­ hälften ist die Hubscheibe 3 angeordnet. Mittels der Befesti­ gungsschrauben sind die beiden Gehäusehälften mit Hubscheibe zu einer festen Einheit vereinigt. In der Gehäusehälfte 1 ist die Welle 5 mittels der Kugellager 6, 7 gelagert. Das gehäuse­ seitige Ende 8 der Welle ist als Vielkeilwelle ausgebildet und trägt über eine entsprechende Ausnehmung 9 den Rotor 10. Der Rotor 10 ist als Zylinderblock ausgebildet und weist über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen 11 (Fig. 2) auf, die zur Aufnahme der Kolben 12 dienen. Die Kolben 12 sind in ihrem radialen äußeren Bereich mit einer Ausnehmung 12d zur Aufnahme einer Lagerschale 13 und zylindrischer Rolle 14 ver­ sehen. Die Rollen 14 stützen sich an der Kurvenbahn 17 der Hubscheibe 3 ab. Im radial unteren Bereich des Kolbens weist dieser in einer umlaufenden Nut 12c einen Kolbenring 20 als Dichtelement auf. Die von den Bohrungen 11 gebildeten Kolben­ räume stehen über axial verlaufende Bohrungen 21 mit ebenfalls axial verlaufenden Steuerbohrungen 22, 23 einer feststehenden in der Gehäusehälfte 2 untergebrachten Steuerhülse 24 in Wirk­ verbindung. Die Steuerhülse 24 begrenzt umlaufende Steuerräume 25, 26, die mit nicht näher dargestellten Anschlüssen für die Druckmittelquelle bzw. für den Tank in Verbindung stehen. Je nach Stellung der Kolbenräume 11 zu den Steuerbohrungen 22, 23 werden diese entweder mit der Druckmittelquelle oder mit dem Tank verbunden und damit ein Drehmoment auf den Rotor 10 er­ zeugt, der dieses über die Vielkeilverbindung auf die An­ triebswelle bzw. Abtriebswelle 5 nach außen weiterleitet.

Nach den Fig. 3 bis 5 weisen die die Kolben 12 aufnehmenden Bohrungen 11 des Rotors über den Radius sich hinaus er­ streckende vier Ausnehmungen 11a zur Aufnahme der Rollenab­ schnitte 14a auf. Die Ausnehmungen 11a ergeben sich durch umlaufende Nuten 15 am Rotor 10 und sind damit ein Teil der Nuten 15. Die Nuten sind so bemessen, daß ihre äußeren Be­ grenzungswände 15a gleichzeitig die axiale Führung der Seitenflächen 14b der Rollen bilden. Die Rollen können im Prinzip beliebig lang sein. Je länger die Rollen sind, desto größer muß die beidseitige Einstichbreite der Nuten sein. Ein guter baulicher Kompromiß ergibt sich, wenn die Rollenlänge 1 etwa 0,9 bis 0,95 mal Kolbendurchmesser gewählt wird. In diesem Fall erhöht sich die Lebensdauer der Maschine im Vergleich zum Stand der Technik noch um 50 bis 60%. Die Einstichtiefe der umlaufenden Nuten 15 kann vermindert werden, da die Rolle zu einem Teil in die bestehende Kolbenbohrung eintauchen kann.

In den Fig. 6 und 7 ist der hier interessierende Teil eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radialkolben­ maschine, insbesondere eines Radialkolbenmotors dargestellt, der den prinzipiellen Aufbau gemäß den Fig. 1-5 besitzt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 und 7 weist der Zylinderblock (Rotor) 110 jeweils Bohrungen 111 zur Aufnahme der Kolben 112 auf. Unter Zwischenlage einer Lagerschale 113 ist benachbart zu jedem Kolben eine Rolle 114 vorgesehen, die sich zum anderen an der Kurvenbahn 117 der Hubscheibe 103 abstützt. Jeder Kolben 112 ist mit einem Kolbenring 120 versehen. Der Kolben selbst besitzt in seinem unteren Bereich eine Ausnehmung 180 und steht dort mit einer Anschlußbohrung 121 in Verbindung.

Gemäß der Erfindung ist eine Rastvorrichtung (Rastmittel) derart vorgesehen, daß der Kolben 112 in einer bestimmten Radialposition, und zwar insbesondere in seiner unteren Todpunktlage festgelegt werden kann. Dies ist erwünscht um den Eingriff zwischen den Kolben 112 und der Hubkurve 117 zu unterbrechen.

Die erfindungsgemäßen Rastmittel (Rastvorrichtung) sind vorzugsweise zwischen der im Kolben 112 zugeordneten Rolle (Wälzkörper) 114 und dem Rotor 110 vorgesehen.

Es wäre auch denkbar die Rastvorrichtung zwischen dem Kolben 112 selbst und dem Zylinderblock 110 vorzusehen. Aus fertigungstechnischen Gründen wird aber die Anordnung der Rastvorrichtung zwischen der Rolle 114 und dem Zylinderblock 110 bevorzugt.

Die Rastvorrichtung weist vorzugsweise für jeden Kolben 114 Rastkugeln 181, 182 auf, die in Ausnehmungen 183, 184 der Rolle 114 sitzen. In einer die Ausnehmungen 183, 184 verbindenden Bohrung 200 befindet sich ein Federelement 185, welches die beiden Rastkugeln 181, 182 axial nach außen zur Innenwand des Rotors 110 hin vorspannt.

Im Bereich der Rastkugeln 181, 182 sind Rastausnehmungen im Rotor 110 ausgebildet, die im gezeigten Fall durch radial verlaufende Bohrungen 188, 189 gebildet sind.

Die Ausnehmungen 183, 184 befinden sich in Stirnseiten 190, 191 der Rolle 114. Die beiden Stirnseiten 190, 191 weisen jeweils radial außen liegende Abschrägungen 192, 193 auf.

In Fig. 6 befindet sich der Kolben 112 in seiner normalen Arbeitsposition in Eingriff mit der Kurvenbahn 117 der Hubscheibe 103, während in Fig. 7 der Kolben 112 innerhalb des Rotors oder Zylinderblocks 110 eingerastet ist, wobei sich die Rolle 114 in ihrer unteren Todpunktlage befindet.

Was die Lage der Bohrungen 188, 189 oder anderer mit den Rastkugeln 181, 182 zusammenarbeitender Ausnehmungen anlangt, so sind diese in denjenigen Teilen des Zylinderblocks (Rotors) vorgesehen, der die für die Führung der Rollen 114 dienen. Vgl. hinsichtlich der Führung der Rollen auch die Fig. 4 und 5 des Standes der Technik.

Nur in der unteren Todpunktlage des Kolbens 112 nach Fig. 7 ist eine verrastete Stellung des Kolbens 112 dadurch gegeben, daß die Kugeln 181, 182 in Bohrungen 188, 189 der Zylinderwand einrasten.

In allen anderen Stellungen einschließlich der oberen Todpunktlage nach Fig. 6 ist eine nicht-verrastete Stellung der Kolben 112 vorhanden. Dies bedeutet, daß während des Normalbetriebs der Maschine fortlaufend Rastungen in der unteren Todpunktlage stattfinden, die aber während des Normalbetriebs nicht zur Geltung kommen.

Claims (6)

1. Radialkolbenmaschine, insbesondere Radialkolbenmotor, wobei folgendes vorgesehen ist:
eine ringförmige gehäusefeste Hubscheibe (103),
ein um eine Achse gegenüber der Hubscheibe (103) drehbar gelagerter Zylinderblock (110),
eine Vielzahl von bezüglich der Rotationsachse des Zylinderblocks radial angeordneten Bohrungen (111),
im Inneren der Bohrungen (111) verschiebbar gelagerte Kolben (112), und
zylindrische Rollen (114) zum Abstützen der Kolben (112) auf der Kurvenbahn (117) der Hubscheibe (103) mit parallel zur Rotationsachse des Zylinderblocks (110) verlaufenden Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rastvorrichtung (181, 182, 188, 189) vorgesehen ist, welche ein Einrasten der Kolben (112) innerhalb des Zylinderblocks (110) bewirkt.

2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung zwischen den Rollen und dem Zylinderblock wirkt.

3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung zwischen den Stirnseiten (190, 191) der Rolle (114) und dem Zylinderblock wirkt.

4. Radialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung zwischen den Stirnseiten (190, 191) der Rolle (114) und den für die Führung der Rolle (114) vorgesehenen Teilen des Zylinderblocks wirkt.

5. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung federbelastete Rastkugeln in der Rolle (114) aufweist und ferner Bohrungen oder Ausnehmungen zum Einrasten dieser Rastkugeln in den für die Führung der Rolle vorgesehenen Teilen des Zylinderblocks.

6. Radialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen oder Ausnehmungen zum Einrasten der Rastkugeln sich an der Stelle des Zylinderblocks (110) befinden, an welchen die Rollen (114) ihre untere Todpunktlage einnehmen.