EP1062426B1 - Radial piston engine with guide rollers - Google Patents
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- EP1062426B1 EP1062426B1 EP99915563A EP99915563A EP1062426B1 EP 1062426 B1 EP1062426 B1 EP 1062426B1 EP 99915563 A EP99915563 A EP 99915563A EP 99915563 A EP99915563 A EP 99915563A EP 1062426 B1 EP1062426 B1 EP 1062426B1
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/0404—Details or component parts
- F04B1/0439—Supporting or guiding means for the pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
- F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
- F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
- F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
- F03C1/0403—Details, component parts specially adapted of such engines
- F03C1/0428—Supporting and guiding means for the pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/0404—Details or component parts
- F04B1/0408—Pistons
Definitions
- the present invention relates to a radial piston motor with roller guides for the axial guidance of the rollers over which the pistons are located Support the cam ring.
- each wedge piece has the one facing the roll A flat surface lying on the front side of the roll and on the side facing away from the roller, the inner surface of the cylinder contacting cylindrical surface.
- This wedge is also in the Space taken up between the roller, piston and inner surface of the cylinder without to be firmly connected to any of these components.
- each of the two wedge pieces on the Roll facing side on a driver-like projection which is in a recess provided on the piston between piston and roller in Extends towards the other wedge piece. Because the wedge pieces in this case taken from the roller back into the cylinder when the piston is idle can therefore not be a shock contact come between the wedge pieces and the cams. as a result of high relative speed between the roller and the driver-like Projections of the wedge pieces that contact the outer circumference of the roller, However, there can be high abrasion on the driver-like projections come. With increasing wear of the driver-like projections the wedge pieces could move in the piston stroke direction finally enlarge such that there is a butt contact between the Wedge pieces and the cam could come up. Another disadvantage of this Type is that on the roller guides driver-like projections and Piston recesses need to be formed, which increases manufacturing costs and thus increases the manufacturing costs.
- one of the two has to ensure cylinders Wedge pieces on the side facing the inner surface of the cylinder an elongated Slip into a screw, clamp that goes through the cylinder wall or the like engages and in this way a rotation of the Prevents piston in the cylinder and thus the roller against the cam ring.
- DE-A1-4421535 discloses a roller tappet for a radial piston pump.
- the roller plunger includes a roller shoe in which a roller is positively guided, via which the roller tappet on a cam ring
- There is a holding element in to fix the role on the roller shoe Form of a cage holder encompassing the role.
- the holding element is composed, for example, of two end plates, each are held on the roller shoe by means of unwinding and on the side connecting elements running on the roller, which fix the roller.
- the holding element via two end plates and thus connected bends held on the roller shoe, the role on the face side with two guide pins arranged centrally to the longitudinal axis of the roller is provided, which protrude into recesses in the face plates.
- DE-A1-4421535 is no indication that the Roll each axially on the end elements arranged on the end support the inner wall of the cylinder.
- Disadvantages of the object of the present invention are therefore to create a technically optimized radial piston motor that stands out a low manufacturing outlay and at the same time a reliable function Operation distinguished.
- roller guides in the piston stroke direction i.e. both during of the load stroke as well as during the empty stroke, taken from the respective role the roller guides can be sized in this way that they do not protrude beyond the outer circumference of the role, so that no between the roller guides and the cam ring Butt contact takes place This ultimately leads to an increase in the service life of the roller guides and thus for reliable operation of the radial piston motor as a whole Roller guides material saved.
- the width of the cam ring can also be reduced to a width that corresponds at most to the width of the rolls. In this way it is disregarded of the total weight of the radial piston motor also the manufacturing technology Effort and thus the manufacturing costs with regard to precision machining the stroke curve of the stroke ring is significantly reduced.
- connection of the roller and roller guides that is fixed in the stroke direction can be implemented through simple manufacturing measures.
- the roller guides on the front of the Roll facing side have a cylindrical projection which in a central, cylindrical recess formed on the end face of the roller can be used.
- the Roller guides on the side facing the end of the roller Have recess in which a formed on the end face of the roller Lead can be used.
- the recess and the one with the recess in However, the protruding engagement could also be conical. If the diameters of the recesses and the projections are dimensioned that they are small compared to the outside diameter of the roll, i.e.
- the projections and the recesses are centered on one Focus the area around the axis of rotation of the reel, and face the protrusions engaging with the respective recesses in such a way that between the ring surface of the roller around the recess and the surface around the The lead of the roller guide is a game, decrease in the Operation of the radial piston motor on the outer periphery of the projection and peripheral speeds present on the inner peripheral wall of the recess and thus the relative speed between Role and roller guides. Because they are also spaced apart on the two Surfaces of the roller and roller guide no friction occurs, one will Reduction of frictional abrasion achieved on both components.
- the surfaces of the roller guides contacting the inner surface of the cylinder are preferably cylindrical for the sake of simplicity, which ensures optimal guidance of the piston-roller arrangement in the cylinder is achieved. Since the roller normally does not have any compressive loads in the axial direction experienced, it would also be conceivable that on the inner surface of the cylinder adjacent surface of the roller guide with respect to the axis of rotation of the To form a role rotationally symmetrical or spherical segment. In this The case would even be one in the stroke direction of the piston as well as in the direction of rotation the role fixed connection between roller guide and role possible. This would have the advantage that in the operation of the radial piston motor between Roller and roller guides no longer occurs and the between The friction of the roller guide and the inner surface of the cylinder is considerable is reduced.
- the piston can on the side facing away from the roller End section one perpendicular to the axis of rotation of the cylinder block have aligned flattening on a corresponding contact surface the anti-rotation is applied, whereby the rotational position of the piston in Cylinder and the roller against the stroke curve is clearly specified.
- An effective measure has also been found when the cylinder at least two cylinder sections of different inner diameters and the piston accordingly at least two piston sections of different, diameter adapted to the corresponding cylinder diameters having.
- the anti-rotation device is in the cylinder section the smaller inner diameter and the flattening accordingly on Piston section provided with the smaller diameter.
- the measure will be a large area of pressure on the piston preserved and on the other hand only little to form the flattening Material removed from the piston.
- the additional anti-twist device creates compared to the conventional anti-rotation device mentioned at the beginning better guidance of the piston in the cylinder, since according to the present Invention a large-area sliding contact between the piston and anti-rotation takes place.
- the anti-rotation device preferably has one in the stroke direction of the piston viewed, circular segment-shaped cross section with one of the cylinder inner surface corresponding arc and one corresponding to the flattening Tendon.
- the cylinder block usually has axial access holes anyway has, via which the hydraulic fluid reaches the respective cylinder spaces, can the production engineering effort in terms of fixing the Reduce the anti-twist device in the cylinder by using the anti-twist device is fixed in the cylinder by means of a pin that goes over the access hole inserted into a blind hole in the cylinder block aligned with the access hole becomes.
- the radial piston motor 2 consists essentially, as shown in Fig. 1 from two housing parts 4 and 6 and one between the two Housing parts 4 and 6 arranged cam ring 8.
- the two housing parts 4 and 6 and the cam ring 8 are coaxial and fluid-tight by means of screws 10 screwed together.
- On the inner surface of the lifting ring 8 is a lifting curve 12 formed with a plurality of cams 14, as is special can be seen in Fig. 2.
- the cam ring 8 Within the cam ring 8 is a around a longitudinal or rotational axis 16 arranged rotatably arranged cylinder block 18.
- the cylinder block 18 has an internal toothing central recess 20 on.
- a End section 22 of an output shaft 24 In this recess 20 is a End section 22 of an output shaft 24, with one of the internal teeth the recess 20 corresponding external teeth is provided axially slidably added.
- the output shaft 24 is via a bearing 30 rotatable relative to the two housing parts 4 and 6 and the cam ring 8 stored.
- the bearing 30 comprises two tapered roller bearings 32 and 34 which in the Housing part 4 are housed and transmit high axial and radial forces can.
- the other end section 26 protruding from the housing part 4 the output shaft 24 has a shaft flange 28 for attachment to a Not shown drive element of a device to be driven, for example on a wheel of a loader.
- the cylinder block 18 there are also a plurality of with respect to the Rotation axis 16 star-shaped radially outwardly directed cylinder 36 with a cylindrical axis 37 perpendicular to the axis of rotation 16.
- the cylinder has 36 a cylinder section lying radially outside with respect to the axis of rotation 16 38 with a large inside diameter and a radially inside lying cylinder section 40 with a small inner diameter on.
- the cylinder section 38 stands on the substantially cylindrical outer peripheral surface 42 of the cylinder block 18 open.
- a piston 44 is received in the cylinder 36 which, as shown in FIG. 3b is shown has piston sections 46 and 48.
- Piston section 46 has a diameter that is essentially the inner diameter of the Cylinder section 38 corresponds.
- the piston section 48 has on its The outer circumference has two flats 48a and 48b, which, as shown in FIG see is aligned perpendicular to the axis of rotation 16.
- the diameter the outer circumference of the piston section 48 corresponds to the inner diameter of the cylinder section 40.
- the flattened portion 48b defines a contact surface, the one on a correspondingly provided contact surface 50b Anti-rotation lock 50 described in more detail below is present.
- the flattened portion 48a faces the access bore 43.
- the pistons 44 selectively pressurized in such a way that it has a lifting movement run towards the cam ring 8. They support each other a corresponding roller 54 on the lifting curve formed on the lifting ring 8 12 from.
- the axial width B corresponds to the Hubrings in this embodiment of the radial piston motor 2 essentially the axial length of the rollers 54.
- a bearing 56 is formed in the end section of the respective piston sections 46, in which the respective roller 54 relative to the piston 44 by one Rotation axis 58 is rotatably supported.
- FIG. 5 shows a perspective view of the Roller guide 60, viewed in the piston stroke direction, essentially one has circular segment-shaped cross section.
- each roller guide 60 has a cylindrical projection 62 that is axial with respect to the axis of rotation 58 on that with a corresponding central recess 54c or 54d the end faces 54a and 54b of the roller 54 is engaged.
- the cylindrical Bow side 63 of each roller guide 60 lies on the inner surface of the cylinder Cylinder 36.
- the length of the axial projection 62 is slightly larger than the depth of the recess 54c or 54d, so that between the surface of the Roller guide 60 around the central projection 62 and each ring surface the end face 54a or 54b of the roller 54 around the central recess 54c or 54d there is a game.
- the roller guides 60 in the operation of the Radial piston motor 2, i.e. with a stroke movement of the pistons, in the piston stroke direction taken away from the respective roll 54.
- the width of the cam ring corresponds to the length of the rollers in operation of the radial piston engine according to this embodiment, independently whether the roller guides in the piston stroke direction over the roller protrude, no butt contact between the roller guides and the Lifting ring instead.
- the wear of both components due to the im Operation of the radial piston motor occurring relative speed between Reduce roller guides and roller considerably, since the friction between the two components occur in an area in which the relative speed is relatively low.
- the anti-rotation device 50 is a cylinder pin by means of a pin 76, for example a taper pin or grooved pin attached to the cylinder block 18 in the manner as it is shown in Fig. 3a or Fig. 6. Fig.
- FIG. 7 shows a perspective view of the Anti-rotation device 50, like the roller guide 60, in the piston stroke direction considered, has a substantially circular segment-shaped cross section, the cylindrical arc side 50a on the cylinder inner surface of the Cylinder section 40 and the chord side 50b on the piston section 48 of the piston 44 formed flattened portion 48b.
- roller guide 60 which in this embodiment of the radial piston motor has a projection 62
- in the anti-rotation device 50 is a cylindrical Recess 78 formed in which the part of the pin 76 is seated, which is made of the blind hole 84 in the cylinder block 18 aligned with the access hole 43 protrudes.
- a fluid control is represented by reference numeral 66 by means of the hydraulic fluid in operation of the radial piston motor 2 via the access holes 43 fed to the respective cylinder rooms or from the respective Cylinder rooms is discharged.
- the fluid control 66 is in the housing part 6 arranged fluid-tight and non-rotatable.
- the fluid control 66 has two of them separate circumferential grooves 68 and 70, each with a Fluid channel 72 or 74 are connected.
- the fluid channels 72 and 74 alternate with the axial access bores 43 in connection, which are formed in the cylinder block 18 and each communicate with one of the cylinder rooms.
- Figures 8a and 8b show modifications of the context with the above embodiment of the radial piston engine according to the invention described roller guides.
- the roller guide 90 shown in Fig. 8a differs from that 5 roller guide 60 shown in that it on the lifting ring 8th facing upper outer surface corresponding to the outer circumference of the roller 54 is rounded and designed in such a way that it is in the piston stroke direction does not protrude beyond the outer circumference of the roll. Because the roller guide 90 does not protrude beyond the outer circumference of the roller 54 in this case and also in the piston stroke direction in a manner fixed against displacement with the roller 54 stands, the roller guide 90 - of course, only together with the Roller 54 according to the invention also for a conventional radial piston motor be used with a cam ring, the cam ring one Has a width which is greater than the length of the roller 54.
- roller guide 92 While the surfaces 63 contacting the cylinder inner surface the roller guides 60 previously cylindrical for simplicity the roller guide 92 shown in FIG. 8b has on the inner surface of the cylinder facing side with respect to the axis of rotation 58 of the roller 54 rotationally symmetrical or spherical segment-like surface 93. Since the Roller and thus also the roller guides in the operation of the radial piston motor should not normally experience excessive axial loads a spherical segment-like design of the roller guides does not become one Reduce the lifespan of the roller guides.
- roller guides could 92 not only in the piston stroke direction but also in the direction of rotation of the Roller 54 are positively and / or non-positively connected to roller 54, so that there is no more friction between roller and roller guide.
- essentially only linear arrangement of the roller guide 92 on the inner surface of the cylinder would also be that between the roller guide 92 and the inner surface of the cylinder considerably reduced. Since the roller guides 90 and the roller 54 are then no longer relative to each other could rotate, the positive and / or non-positive connection between roller guide and roller in any other way and Way to be realized. It would also be conceivable the role and the role guides to be formed in one piece, i.e. to provide the roller guides on the roller.
- Figures 9a and 9b show further possibilities, the roller guides to relate to the role.
- roller guide 94 according to FIG. 9a a recess 95 and the roller 96 a corresponding projection 97 on.
- Friction occurs in an area where small relative speeds prevail between roller and roller guides.
- the present one Invention not only limited to this; of course it would also be possible that the roller guides in the conventional sense, i.e. without play, immediately to be in contact with the role.
- the roller guide 98 in Fig. 9b is characterized by a conical Projection 99 from that with a corresponding, conically shaped, centric Recess 101 is engaged on the roller 100.
- the roller guide engages with the roller without play, however, as in the previous examples, the contact area between Roller 100 and roller guides 98 in one with respect to the axis of rotation 58 central area is relocated.
- an anti-rotation device is 50 provided that a rotation of the piston 44 in the cylinder 36 and thus the roller 54 against the stroke curve 12 prevented.
- an anti-rotation device since the roles normally in constant contact with the stroke curve, causing the Rotational position of the roller and thus the piston is determined automatically, it is it is not absolutely necessary to provide an anti-rotation device. This case is shown in Figure 10a.
- the cylinder and piston construction is simplified essential, since neither on the piston 102 nor on the cylinder block production-related Measures must be taken.
- the present invention thus creates a technically optimized Radial piston motor with a cam ring and one opposite the cam ring Cylinder block with a multiplicity arranged rotatably about an axis of rotation of cylinders aligned in the radial direction of the cylinder block.
- Each cylinder has a piston that can be moved in the radial direction, which is supported by a roller on the cam ring.
- the role is in one Piston provided storage about a to the axis of rotation of the cylinder block parallel axis of rotation rotatably supported and supported on its front sides arranged roller guides with respect to their axis of rotation in the cylinder axially.
- the radial piston engine according to the invention is particularly notable characterized in that the roller guides in the piston stroke direction with the each role are connected to move and accordingly with both a load stroke and an empty stroke of the piston in the piston stroke direction be taken away from the respective role, so no Contact of the roller guides with the cam ring takes place.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialkolbenmotor mit Rollenführungen zur axialen Führung der Rollen, über die sich die Kolben am Hubring abstützen.The present invention relates to a radial piston motor with roller guides for the axial guidance of the rollers over which the pistons are located Support the cam ring.
Aus US-A-5081906 (GB-B-2238086) ist ein dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechender Radialkolbenmotor bekannt, dem die Aufgabe zugrunde lag, den bislang im Zusammenhang mit der axialen Positionierung der Rollen verbundenen fertigungstechnischen Aufwand und somit die Fertigungs- und Montagekosten zu vermindern. Diese Aufgabe sollte dadurch gelöst werden, daß in den Räumen zwischen den Rollenstimseiten und der Zylindrinnenfläche als Rollenführung jeweils ein Keilstück mit einem, in Hubrichtung des Kolbens betrachtet, kreissegmentartigen Querschnitt angeordnet wird, welches die Rolle gegenüber dem Hubring im Zylinder axial positioniert. Die in der vorstehend genannten Druckschrift offenbarten Keilstücke lassen sich im wesentlichen in drei verschiedene Bauarten einteilen.From US-A-5081906 (GB-B-2238086) is a the preamble of the claim 1 corresponding radial piston motor known to the task was based on the previously in connection with the axial positioning of the roles associated production engineering effort and thus reduce manufacturing and assembly costs. This task should can be solved by the fact that in the spaces between the roller end faces and the inner surface of the cylinder as a roller guide each has a wedge piece with a viewed in the stroke direction of the piston, arranged in the form of a segment of a circle which is the roller axially opposite the cam ring in the cylinder positioned. The wedge pieces disclosed in the above publication can essentially be divided into three different types.
In einer ersten Bauart hat jedes Keilstück an der der Rolle zugewandten Seite eine an der Stimseite der Rolle anliegende ebene Oberfläche und an der der Rolle abgewandten Seite eine die Innenfläche des Zylinders kontaktierende zylindrische Oberfläche. Zudem ist dieses Keilstück in dem Raum zwischen Rolle, Kolben und Zylinderinnenfläche aufgenommen, ohne mit irgendeinem dieser Bauteile in fester Verbindung zu stehen. Aufgrund dieser in Kolbenhubrichtung frei beweglichen Anordnung des Keilstücks gegenüber der Rolle nimmt der Kolben bei einem Lasthub die Keilstücke in Richtung Hubring mit. Dabei erfolgt noch kein Kontakt zwischen den Keilstücken und den am Hubring ausgebildeten Nocken. Bei dem anschließenden Leerhub des Kolbens dagegen stoßen die Keilstücke an die am Hubring ausgebildeten Nocken. Dieser ständige Stoßkontakt zwischen den Nocken und den Keilstücken sowie die dazwischen auftretende Reibung kann zu einem starken Verschleiß der Keilstücke führen. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart liegt darin, daß die Breite des Hubrings zumindest so groß sein muß, daß der Hubring neben der Rolle auch eine Anlagefläche für die beiden seitlich angeordneten Keilstücke bereitstellt. Abgesehen von einem hohen Gesamtgewicht des Radialkolbenmotors resultiert ein breiter Hubring infolge des höheren fertigungstechnischen Aufwands im Zusammenhang mit der Präzisionsbearbeitung des Hubrings in hohen Herstellkosten.In a first design, each wedge piece has the one facing the roll A flat surface lying on the front side of the roll and on the side facing away from the roller, the inner surface of the cylinder contacting cylindrical surface. This wedge is also in the Space taken up between the roller, piston and inner surface of the cylinder without to be firmly connected to any of these components. by virtue of opposite this freely movable arrangement of the wedge piece in the piston stroke direction the piston takes the wedge pieces in a load stroke Towards the cam ring with. There is still no contact between the wedge pieces and the cam formed on the cam ring. In the subsequent The idle stroke of the piston, on the other hand, hits the wedge pieces against those on the stroke ring trained cams. This constant butt contact between the cams and the wedge pieces as well as the friction occurring between them can heavy wear on the wedge pieces. Another disadvantage of this Design is that the width of the cam ring must be at least as large that the cam ring in addition to the roller also a contact surface for the two laterally arranged wedge pieces provides. Apart from a high overall weight the radial piston motor results in a wide cam ring as a result the higher manufacturing costs in connection with the Precision machining of the cam ring in high manufacturing costs.
In einer zweiten Bauart weist jedes der beiden Keilstücke an der der Rolle zugewandten Seite einen mitnehmerartigen Vorsprung auf, der sich in einer am Kolben vorgesehenen Aussparung zwischen Kolben und Rolle in Richtung zum anderen Keilstück erstreckt. Da die Keilstücke in diesem Fall bei einem Leerhub des Kolbens von der Rolle wieder in den Zylinder mitgenommen werden, kann es daher im Grunde genommen nicht zu einem Stoßkontakt zwischen den Keilstücken und den Nocken kommen. infolge einer hohen Relativgeschwindigkeit zwischen der Rolle und den mitnehmerartigen Vorsprüngen der Keilstücke, die den Außenumfang der Rolle kontaktieren, kann es jedoch zu einem hohen Abrieb an den mitnehmerartigen Vorsprüngen kommen. Mit zunehmendem Abrieb der mitnehmerartigen Vorsprünge könnte sich der Bewegungsspielraum der Keilstücke in Kolbenhubrichtung schließlich derart vergrößern, daß es zu einem Stoßkontakt zwischen den Keilstücken und den Nocken kommen könnte. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart ist, daß an den Rollenführungen mitnehmerartige Vorsprünge und am Kolben Aussparungen ausgebildet werden müssen, was den Fertigungsaufwand und damit die Herstellkosten erhöht.In a second design, each of the two wedge pieces on the Roll facing side on a driver-like projection, which is in a recess provided on the piston between piston and roller in Extends towards the other wedge piece. Because the wedge pieces in this case taken from the roller back into the cylinder when the piston is idle can therefore not be a shock contact come between the wedge pieces and the cams. as a result of high relative speed between the roller and the driver-like Projections of the wedge pieces that contact the outer circumference of the roller, However, there can be high abrasion on the driver-like projections come. With increasing wear of the driver-like projections the wedge pieces could move in the piston stroke direction finally enlarge such that there is a butt contact between the Wedge pieces and the cam could come up. Another disadvantage of this Type is that on the roller guides driver-like projections and Piston recesses need to be formed, which increases manufacturing costs and thus increases the manufacturing costs.
Zudem tritt bei den beiden vorstehenden Bauarten die Reibung zwischen der Rolle und den Keilstücken an der ganzen Stirnfläche der Rolle auf. Dieser relativ großflächige Reibkontakt erfordert eine Präzisionsbearbeitung der Reibflächen beider Bauteile, was erneut in hohen Fertigungskosten resultiert.In addition, the friction between occurs in the two types above the roller and the wedge pieces on the entire end face of the roller on. This relatively large-area friction contact requires precision machining the friction surfaces of both components, which again results in high manufacturing costs results.
Bislang wurde ferner davon ausgegangen, daß infolge des ständigen Kontakts der Rollen mit dem Hubring die Rollen und damit die jeweiligen Kolben automatisch eine bestimmte Drehlage im Zylinder bzw. gegenüber dem Hubring erhalten, was für einen zuverlässigen Betrieb des Radialkolbenmotors entscheidend ist. In bestimmten Fällen, beispielsweise bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Radialkolbenmotors, bei der den Zylindern zum ersten Mal Hydraulikfluid zugeführt wird, kann es jedoch dazu kommen, daß die Kolben und damit die Rollen soweit in dem jeweiligen Zylinder eingetaucht sind, daß ein Kontakt zwischen Rollen und Hubkurve noch nicht gegeben ist Um in diesen Fällen die erforderliche Drehlage des Kolbens im Zylinder zu gewährleisten, weist gemäß einer dritten Bauart eines der beiden Keilstücke an der der Zylinderinnenfläche zugewandten Seite eine längliche Nut auf, in die eine durch die Zylinderwand gehende Schraube, Klammer oder dergleichen eingreift und auf diese Weise eine Verdrehung des Kolbens im Zylinder und damit der Rolle gegenüber dem Hubring verhindert. Die Ausbildung der Nut verursacht jedoch eine Schwächung des betreffenden Keilstücks und damit eine Verkürzung der Lebensdauer des während des Betriebs des Radialkolbenmotors stark beanspruchten Keilstücks. Zudem findet der Gleitkontakt zwischen dem Keilstück und der Schraube oder Klammer statt, was im Hinblick auf eine gute Rollenführung nachteilig erscheint. Femer bedeutet eine derartige konstruktive Maßnahme einen hohen Fertigungsaufwand.So far it has also been assumed that as a result of the constant Contact of the rollers with the cam ring, the rollers and thus the respective Piston automatically a certain rotational position in the cylinder or opposite receive the cam ring, what a reliable operation of the radial piston motor is crucial. In certain cases, such as the First start-up of the radial piston engine, in which the cylinders hydraulic fluid is supplied for the first time, however, that the pistons and thus the rollers are immersed so far in the respective cylinder are that a contact between rollers and stroke curve is not yet Is given To the required rotational position of the piston in these cases According to a third design, one of the two has to ensure cylinders Wedge pieces on the side facing the inner surface of the cylinder an elongated Slip into a screw, clamp that goes through the cylinder wall or the like engages and in this way a rotation of the Prevents piston in the cylinder and thus the roller against the cam ring. However, the formation of the groove causes a weakening of the relevant one Wedge piece and thus a shortening of the life of the while the operation of the radial piston motor wedge piece. moreover finds the sliding contact between the wedge piece and the screw or Brackets instead of what appears to be disadvantageous in terms of good role management. Such a constructive measure also means a high level Production expense.
Die DE-A1-4421535 offenbart einen Rollenstößel für eine Radialkolbenpumpe. Der Rollenstößel umfaßt einen Rollenschuh, in dem eine Rolle formschlüssig geführt ist, über die der Rollenstößel an einem Nockenring anliegt Zur Lagefixierung der Rolle am Rollenschuh ist ein Halteelement in Form einer die Rolle umgreifenden Käfighalterung vorgesehen. Das Halteelement setzt sich beispielsweise aus zwei Stirnblechen zusammen, die jeweils am Rollenschuh mittels Abwicklungen gehalten sind und über seitlich der Rolle verlaufende Verbindungselemente, die Rolle fixieren. In einer anderen Ausführungsform ist das Halteelement über zwei Stirnbleche und damit verbundenen Abwinkelungen am Rollenschuh gehalten, wobei die Rolle stimseitig mit zwei zentrisch zur Längsachse der Rolle angeordneten Führungszapfen versehen ist, die in Ausnehmungen der Stimbleche ragen. In der DE-A1-4421535 findet sich jedoch kein Anhaltspunkt dafür, daß die Rollen sich jeweils über die stimseitig angeordneten Halteelemente axial an der Zylinderinnenwandung abstützen.DE-A1-4421535 discloses a roller tappet for a radial piston pump. The roller plunger includes a roller shoe in which a roller is positively guided, via which the roller tappet on a cam ring There is a holding element in to fix the role on the roller shoe Form of a cage holder encompassing the role. The holding element is composed, for example, of two end plates, each are held on the roller shoe by means of unwinding and on the side connecting elements running on the roller, which fix the roller. In another The embodiment is the holding element via two end plates and thus connected bends held on the roller shoe, the role on the face side with two guide pins arranged centrally to the longitudinal axis of the roller is provided, which protrude into recesses in the face plates. In DE-A1-4421535, however, is no indication that the Roll each axially on the end elements arranged on the end support the inner wall of the cylinder.
In Anbetracht der bei herkömmlichen Radialkolbenmotoren angetroffenen Nachteile besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung daher darin, einen technisch optimierten Radialkolbenmotor zu schaffen, der sich durch einen geringen fertigungstechnischen Aufwand und gleichzeitig einen funktionssicheren Betrieb auszeichnet. In view of those found in conventional radial piston motors Disadvantages of the object of the present invention are therefore to create a technically optimized radial piston motor that stands out a low manufacturing outlay and at the same time a reliable function Operation distinguished.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Gegenstand gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, der im besonderen dadurch gekennzeichnet ist, daß die an den Stimseiten der Rollen angeordneten Rollenführungen in Kolbenhubrichtung mit der jeweiligen Rolle verschiebefest verbunden sind.This object is achieved by the subject matter according to the invention solved the features of claim 1, in particular is characterized in that the arranged on the end faces of the rollers Roller guides are fixed in the piston stroke direction with the respective roller are connected.
Da die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung, d.h. sowohl während des Lasthubs wie auch während des Leerhubs, von der jeweiligen Rolle mitgenommen werden, können die Rollenführungen in ihrer Größe so bemessen werden, daß sie nicht über den Außenumfang der jeweiligen Rolle hinausragen, so daß zwischen den Rollenführungen und dem Hubring kein Stoßkontakt stattfindet Dies führt schließlich zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Rollenführungen und damit zu einem funktionssicheren Betrieb des Radialkolbenmotors insgesamt Zudem wird bei der Herstellung der Rollenführungen Material eingespart. Since the roller guides in the piston stroke direction, i.e. both during of the load stroke as well as during the empty stroke, taken from the respective role the roller guides can be sized in this way that they do not protrude beyond the outer circumference of the role, so that no between the roller guides and the cam ring Butt contact takes place This ultimately leads to an increase in the service life of the roller guides and thus for reliable operation of the radial piston motor as a whole Roller guides material saved.
Wenn die Rollenführungen nicht mit dem Hubring in Kontakt treten, kann die Breite des Hubrings ferner auf eine Breite reduziert werden, die maximal der Breite der Rollen entspricht. Auf diese Weise wird abgesehen vom Gesamtgewicht des Radialkolbenmotors auch der fertigungstechnische Aufwand und damit die Herstellkosten im Hinblick auf eine Präzisionsbearbeitung der Hubkurve des Hubrings erheblich vermindert.If the roller guides do not come into contact with the cam ring, the width of the cam ring can also be reduced to a width that corresponds at most to the width of the rolls. In this way it is disregarded of the total weight of the radial piston motor also the manufacturing technology Effort and thus the manufacturing costs with regard to precision machining the stroke curve of the stroke ring is significantly reduced.
Durch geeignete konstruktive Maßnahmen, beispielsweise durch die Ausbildung eines zylindrischen Vorsprungs an der Rollenführung, der in einer entsprechenden Ausnehmung an der Stimseite der Rolle eingesetzt ist, lassen sich ferner die Relativgeschwindigkeiten an den Reibflächen von Rolle und Rollenführungen und damit der Verschleiß beider Bauteile reduzieren. Durch den reduzierten Verschleiß wird selbst nach einer langen Betriebszeit ein zwischen Rolle und Rollenführungen entstehendes Spiel minimal gehalten. Dies trägt zu einem funkionssicheren und zuverlässigen Betrieb des Radialkolbenmotors insgesamt bei.Through suitable design measures, for example through the Formation of a cylindrical projection on the roller guide, which in a corresponding recess is inserted on the front side of the roll, the relative speeds at the friction surfaces of Reduce the roller and roller guides and thus wear on both components. Due to the reduced wear, even after a long period of operation minimal play between the roller and roller guides held. This contributes to functionally reliable and reliable operation of the radial piston motor as a whole.
Weitere vorteilhaften Merkmale des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous features of the radial piston engine according to the invention are the subject of the subclaims.
Die in Hubrichtung verschiebefeste Verbindung von Rolle und Rollenführungen läßt sich durch fertigungstechnisch einfache Maßnahmen realisieren. Beispielsweise können die Rollenführungen an der der Stirnseite der Rolle zugewandten Seite einen zylindrischen Vorsprung aufweisen, der in eine an der Stirnseite der Rolle ausgebildete zentrische, zylindrische Ausnehmung einsetzbar ist. Ebenso wäre es natürlich auch denkbar, daß die Rollenführungen an der der Stirnseite der Rolle zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweisen, in die ein an der Stirnseite der Rolle ausgebildeter Vorsprung einsetzbar ist. Die Ausnehmung und der mit der Ausnehmung in Eingriff stehende Vorsprung könnten aber auch konisch ausgebildet sein. Werden die Durchmesser der Ausnehmungen und der Vorsprünge so bemessen, daß sie gegenüber dem Außendurchmesser der Rolle klein sind, d.h. daß die Vorsprünge und die Ausnehmungen sich auf einen zentralen Bereich um die Drehachse der Rolle konzentrieren, und stehen die Vorsprünge in der Weise mit den jeweiligen Ausnehmungen in Eingriff, daß zwischen der Ringfläche der Rolle um die Ausnehmung und der Fläche um den Vorsprung der Rollenführung ein Spiel vorhanden ist, vermindern sich im Betrieb des Radialkolbenmotors die am Außenumfang des Vorsprungs und an der Innenumfangswand der Ausnehmung vorliegenden Umfangsgeschwindigkeiten und damit die Relativgeschwindigkeit zwischen Rolle und Rollenführungen. Da zudem an den beiden beabstandet angeordneten Flächen von Rolle und Rollenführung keine Reibung auftritt, wird eine Reduzierung des Reibungsabriebs an beiden Bauteilen erreicht.The connection of the roller and roller guides that is fixed in the stroke direction can be implemented through simple manufacturing measures. For example, the roller guides on the front of the Roll facing side have a cylindrical projection which in a central, cylindrical recess formed on the end face of the roller can be used. It would of course also be conceivable that the Roller guides on the side facing the end of the roller Have recess in which a formed on the end face of the roller Lead can be used. The recess and the one with the recess in However, the protruding engagement could also be conical. If the diameters of the recesses and the projections are dimensioned that they are small compared to the outside diameter of the roll, i.e. that the projections and the recesses are centered on one Focus the area around the axis of rotation of the reel, and face the protrusions engaging with the respective recesses in such a way that between the ring surface of the roller around the recess and the surface around the The lead of the roller guide is a game, decrease in the Operation of the radial piston motor on the outer periphery of the projection and peripheral speeds present on the inner peripheral wall of the recess and thus the relative speed between Role and roller guides. Because they are also spaced apart on the two Surfaces of the roller and roller guide no friction occurs, one will Reduction of frictional abrasion achieved on both components.
Die die Zylinderinnenfläche kontaktierenden Oberflächen der Rollenführungen sind der Einfachheit halber vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, wodurch eine optimale Führung der Kolben-Rollen-Anordnung im Zylinder erzielt wird. Da die Rolle normalerweise keine Druckbelastungen in Axialrichtung erfährt, wäre es aber auch denkbar, die an der Zylinderinnenfläche anliegende Oberfläche der Rollenführung bezüglich der Drehachse der Rolle rotationssymmetrisch bzw. kugelsegmentartig auszubilden. In diesem Fall wäre sogar eine sowohl in Hubrichtung des Kolbens wie auch in Rotationsrichtung der Rolle feste Verbindung zwischen Rollenführung und Rolle möglich. Dies hätte den Vorteil, daß im Betrieb des Radialkolbenmotors zwischen Rolle und Rollenführungen keine Reibung mehr auftritt und die zwischen Rollenführung und Zylinderinnenfläche auftretende Reibung erheblich vermindert wird.The surfaces of the roller guides contacting the inner surface of the cylinder are preferably cylindrical for the sake of simplicity, which ensures optimal guidance of the piston-roller arrangement in the cylinder is achieved. Since the roller normally does not have any compressive loads in the axial direction experienced, it would also be conceivable that on the inner surface of the cylinder adjacent surface of the roller guide with respect to the axis of rotation of the To form a role rotationally symmetrical or spherical segment. In this The case would even be one in the stroke direction of the piston as well as in the direction of rotation the role fixed connection between roller guide and role possible. This would have the advantage that in the operation of the radial piston motor between Roller and roller guides no longer occurs and the between The friction of the roller guide and the inner surface of the cylinder is considerable is reduced.
Bislang wurde angenommen, daß die Rolle ständig mit der Hubkurve des Hubrings in Kontakt steht, wodurch die Drehlage des Kolbens im Zylinder und dementsprechend die Ausrichtung der Rolle gegenüber der Hubkurve automatisch vorgegeben wird. Wie es eingangs bereits erwähnt wurde, kann es jedoch auch dazu kommen, daß der Kontakt zwischen Rolle und Hubring abbricht. In diesem Fall kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine von der Rollenführung getrennt angeordnete Verdrehsicherung eine Verdrehung des Kolbens im Zylinder verhindert und damit eine bestimmte Ausrichtung der Rolle gegenüber dem Hubring eingehalten werden.So far, it was assumed that the role with the stroke curve of the cam ring is in contact, causing the rotational position of the piston in the cylinder and accordingly the alignment of the roller with respect to the stroke curve is automatically specified. As mentioned at the beginning, However, it can also happen that the contact between the role and The cam ring breaks off. In this case, according to the present invention by means of an anti-rotation device arranged separately from the roller guide prevents rotation of the piston in the cylinder and thus a certain one Alignment of the roller with respect to the cam ring are observed.
Zu diesem Zweck kann der Kolben an dem der Rolle abgewandten Endabschnitt eine bezüglich der Drehachse des Zylinderblocks senkrecht ausgerichtete Abflachung aufweisen, die an einer entsprechenden Anlagefläche der Verdrehsicherung anliegt, wodurch die Drehlage des Kolbens im Zylinder und der Rolle gegenüber der Hubkurve eindeutig vorgegeben wird. Als eine effektive Maßnahme hat sich ferner erwiesen, wenn der Zylinder wenigstens zwei Zylinderabschnitte verschiedener Innendurchmesser und der Kolben dementsprechend wenigstens zwei Kolbenabschnitte verschiedener, den entsprechenden Zylinderdurchmessern angepaßter Durchmesser aufweist. In diesem Fall ist die Verdrehsicherung im Zylinderabschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser und die Abflachung dementsprechend am Kolbenabschnitt mit dem kleineren Durchmesser vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird einerseits eine große Druckbeaufschlagungsfläche am Kolben bewahrt und andererseits zur Ausbildung der Abflachung nur wenig Material vom Kolben weggenommen. Die zusätzliche Verdrehsicherung schafft gegenüber der eingangs erwähnten herkömmlichen Verdrehsicherung eine bessere Führung des Kolbens im Zylinder, da gemäß der vorliegenden Erfindung ein großflächiger Gleitkontakt zwischen Kolben und Verdrehsicherung stattfindet.For this purpose, the piston can on the side facing away from the roller End section one perpendicular to the axis of rotation of the cylinder block have aligned flattening on a corresponding contact surface the anti-rotation is applied, whereby the rotational position of the piston in Cylinder and the roller against the stroke curve is clearly specified. An effective measure has also been found when the cylinder at least two cylinder sections of different inner diameters and the piston accordingly at least two piston sections of different, diameter adapted to the corresponding cylinder diameters having. In this case, the anti-rotation device is in the cylinder section the smaller inner diameter and the flattening accordingly on Piston section provided with the smaller diameter. Through this The measure will be a large area of pressure on the piston preserved and on the other hand only little to form the flattening Material removed from the piston. The additional anti-twist device creates compared to the conventional anti-rotation device mentioned at the beginning better guidance of the piston in the cylinder, since according to the present Invention a large-area sliding contact between the piston and anti-rotation takes place.
Die Verdrehsicherung hat vorzugsweise einen, in Hubrichtung des Kolbens betrachtet, kreissegmentförmigen Querschnitt mit einem der Zylinderinnenfläche entsprechenden Bogen und einer der Abflachung entsprechenden Sehne.The anti-rotation device preferably has one in the stroke direction of the piston viewed, circular segment-shaped cross section with one of the cylinder inner surface corresponding arc and one corresponding to the flattening Tendon.
Da der Zylinderblock üblicherweise ohnehin axiale Zutrittsbohrungen aufweist, über die das Hydraulikfluid in die jeweiligen Zylinderräume gelangt, läßt sich der fertigungstechnische Aufwand im Hinblick auf die Fixierung der Verdrehsicherung im Zylinder dadurch vermindern, daß die Verdrehsicherung mittels eines Stifts im Zylinder fixiert wird, der über die Zutrittsbohrung in ein mit der Zutrittsbohrung fluchtendes Sackloch im Zylinderblock eingesetzt wird.Because the cylinder block usually has axial access holes anyway has, via which the hydraulic fluid reaches the respective cylinder spaces, can the production engineering effort in terms of fixing the Reduce the anti-twist device in the cylinder by using the anti-twist device is fixed in the cylinder by means of a pin that goes over the access hole inserted into a blind hole in the cylinder block aligned with the access hole becomes.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor. Es zeigt
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 wird nun eine bevorzugte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors beschrieben.
Der Radialkolbenmotor 2 besteht, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, im wesentlichen
aus zwei Gehäuseteilen 4 und 6 sowie einem zwischen den beiden
Gehäuseteilen 4 und 6 angeordneten Hubring 8. Die beiden Gehäuseteile 4
und 6 und der Hubring 8 sind mittels Schrauben 10 koaxial und fluiddicht
aneinander geschraubt. An der Innenfläche des Hubrings 8 ist eine Hubkurve
12 mit einer Vielzahl von Nocken 14 ausgebildet, wie es im besonderen
in Fig. 2 zu sehen ist. Referring now to Figures 1-6, a preferred one will now be given
Embodiment of the radial piston engine according to the invention described.
The radial piston motor 2 consists essentially, as shown in Fig. 1
from two
Innerhalb des Hubrings 8 ist ein um eine Längs- bzw. Drehachse 16
drehbar angeordneter Zylinderblock 18 angeordnet. Wie es in Fig. 1 und 2
zu sehen ist, weist der Zylinderblock 18 eine mit einer Innenverzahnung versehene
zentrische Aussparung 20 auf. In dieser Aussparung 20 ist ein
Endabschnitt 22 einer Abtriebswelle 24, der mit einer der Innenverzahnung
der Aussparung 20 entsprechenden Außenverzahnung versehen ist, axial
verschiebbar aufgenommen. Die Abtriebswelle 24 ist über eine Lagerung 30
gegenüber den beiden Gehäuseteilen 4 und 6 und dem Hubring 8 drehbar
gelagert. Die Lagerung 30 umfaßt zwei Kegelrollenlager 32 und 34, die im
Gehäuseteil 4 untergebracht sind und hohe Axial- und Radialkräfte übertragen
können. Der andere, aus dem Gehäuseteil 4 ragende Endabschnitt 26
der Abtriebswelle 24 weist einen Wellenflansch 28 zur Befestigung an einem
nicht dargestellten Antriebselement eines anzutreibenden Geräts, beispielsweise
an einem Rad eines Laders, auf.Within the
Im Zylinderblock 18 sind des weiteren eine Vielzahl von bezüglich der
Drehachse 16 sternförmig radial nach außen gerichteten Zylinder 36 mit einer
bezüglich der Drehachse 16 senkrechten Zylinderachse 37 ausgebildet.
Wie es in der vergrößerten Darstellung in Fig. 3a zu sehen ist, weist der Zylinder
36 einen bezüglich der Drehachse 16 radial außen liegenden Zylinderabschnitt
38 mit einem großen Innendurchmesser sowie einen radial innen
liegenden Zylinderabschnitt 40 mit einem kleinen Innendurchmesser
auf. Der Zylinderabschnitt 38 steht an der im wesentlichen zylindrischen Außenumfangsfläche
42 des Zylinderblocks 18 offen. Des weiteren ist im Zylinderblock
18 eine zur Längs- bzw. Drehachse 16 parallele, in den Zylinderabschnitt
40 mündende Zutrittsbohrung 43 ausgebildet, über die im Betrieb
des Radialkolbenmotors 2 Hydraulikfluid zu- bzw. abgeführt wird.In the
Im Zylinder 36 ist ein Kolben 44 aufgenommen, der, wie es in Fig. 3b
gezeigt ist, Kolbenabschnitte 46 und 48 aufweist. Der Kolbenabschnitt 46
hat einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser des
Zylinderabschnitts 38 entspricht. Der Kolbenabschnitt 48 weist an seinem
Außenumfang zwei Abflachungen 48a und 48b auf, die, wie es in Fig. 6 zu
sehen ist, senkrecht zur Drehachse 16 ausgerichtet sind. Der Durchmesser
des Außenumfangs des Kolbenabschnitts 48 entspricht dem Innendurchmesser
des Zylinderabschnitts 40. Die Abflachung 48b definiert eine Anlagefläche,
die an einer entsprechend vorgesehenen Anlagefläche 50b einer
nachstehend noch ausführlicher beschriebenen Verdrehsicherung 50 anliegt.
Die Abflachung 48a ist der Zutrittsbohrung 43 zugewandt.A
Wenn die Zylinder 36 im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 über die
Zutrittsbohrungen 43 mit Hydraulikfluid versorgt werden, werden die Kolben
44 selektiv in der Weise mit Druck beaufschlagt, daß sie eine Hubbewegung
in Richtung zum Hubring 8 hin ausführen. Dabei stützen sie sich jeweils über
eine entsprechende Rolle 54 an der am Hubring 8 ausgebildeten Hubkurve
12 ab. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht die axiale Breite B des
Hubrings in dieser Ausführungsform des Radialkolbenmotors 2 im wesentlichen
der axialen Länge der Rollen 54. An dem dem Hubring 8 zugewandten
Endabschnitt der jeweiligen Kolbenabschnitte 46 ist eine Lagerung 56 ausgebildet,
in der die jeweilige Rolle 54 gegenüber dem Kolben 44 um eine
Drehachse 58 drehbar gelagert aufgenommen ist.If the
Wie es in den Figuren 1, 3a, 4 und 5 gezeigt ist, ist an jeder der beiden
Stirnseiten 54a und 54b der Rolle 54 eine Rollenführung 60 angeordnet,
wodurch die axiale Position der Rolle 54 im Zylinder 36 und damit gegenüber
dem Kolben 44 und der Hubkurve 12 vorgegeben ist. Die Rollenführungen
60 sind jeweils in einem der zwischen den Stirnseiten 54a bzw.
54b der Rolle 54, dem Kolben 44 und der Zylinderinnenfläche des Zylinders
36 ausgebildeten Räume angeordnet. Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht der
Rollenführung 60, die in Kolbenhubrichtung betrachtet einen im wesentlichen
kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist. An der der Stirnseite 54a
bzw. 54b der Rolle 54 zugewandten Sehnenseite weist jede Rollenführung
60 einen bezüglich der Drehachse 58 axialen, zylindrischen Vorsprung 62
auf, der mit einer entsprechenden zentrischen Ausnehmung 54c bzw. 54d an
den Stirnseiten 54a bzw. 54b der Rolle 54 in Eingriff steht. Die zylindrische
Bogenseite 63 jeder Rollenführung 60 liegt an der Zylinderinnenfläche des
Zylinders 36 an. Die Länge des axialen Vorsprungs 62 ist etwas größer als
die Tiefe der Ausnehmung 54c bzw. 54d, so daß zwischen der Fläche der
Rollenführung 60 um den zentrischen Vorsprung 62 und jeder Ringfläche an
der Stirnseite 54a bzw. 54b der Rolle 54 um die zentrische Ausnehmung
54c bzw. 54d ein Spiel gegeben ist. As shown in Figures 1, 3a, 4 and 5, is on each of the two
A
Durch die vorstehend beschriebene Art der Verbindung der Rollenführungen
60 mit der Rolle 54 werden die Rollenführungen 60 im Betrieb des
Radialkolbenmotors 2, d.h. bei einer Hubbewegung der Kolben, in Kolbenhubrichtung
von der jeweiligen Rolle 54 mitgenommen. Da wie vorstehend
beschrieben die Breite des Hubrings der Länge der Rollen entspricht, findet
im Betrieb des Radialkolbenmotors gemäß dieser Ausführungsform, unabhängig
davon ob die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung über die Rolle
hinaus ragen, kein Stoßkontakt zwischen den Rollenführungen und dem
Hubring statt. Zudem läßt sich der Verschleiß beider Bauteile infolge der im
Betrieb des Radialkolbenmotors auftretenden Relativgeschwindigkeit zwischen
Rollenführungen und Rolle erheblich vermindern, da die Reibung zwischen
den beiden Bauteilen in einem Bereich auftritt, in dem die Relativgeschwindigkeit
verhältnismäßig niedrig ist.By the way of connecting the roller guides described above
60 with the
Wie es in Fig. 6 zu sehen ist und vorstehend bereits erwähnt wurde, ist
an der Zylinderinnenfläche des Zylinderabschnitts 40 gegenüber der Zutrittsbohrung
52 eine sogenannte Verdrehsicherung 50 vorgesehen, die die
Funktion hat, eine Verdrehung des Kolbens 44 im Zylinder 38 um eine Zylinderachse
37 zu verhindern. Entscheidend hierbei ist, daß eine bestimmte
Drehlage des Kolbens 44 bezüglich der Zylinderachse 37 und damit der
Rolle 54 gegenüber der Hubkurve 12 eingehalten wird. Die Verdrehsicherung
50 ist mittels eines Stifts 76, beispielsweise eines Kegelstifts, Zylinderstifts
oder Kerbstifts, am Zylinderblock 18 in der Weise befestigt, wie
es in Fig. 3a oder Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt eine Perspektivansicht der
Verdrehsicherung 50, die wie die Rollenführung 60, in Kolbenhubrichtung
betrachtet, einen im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist,
wobei die zylindrische Bogenseite 50a an der Zylinderinnenfläche des
Zylinderabschnitts 40 und die Sehnenseite 50b an der am Kolbenabschnitt
48 des Kolbens 44 ausgebildeten Abflachung 48b anliegt. Im Gegensatz zur
Rollenführung 60, die in dieser Ausführungsform des Radialkolbenmotors
einen Vorsprung 62 aufweist, ist in der Verdrehsicherung 50 eine zylindrische
Aussparung 78 ausgebildet, in der der Teil des Stifts 76 sitzt, der aus
dem mit der Zutrittsbohrung 43 fluchtenden Sackloch 84 im Zylinderblock 18
ragt. As can be seen in FIG. 6 and has already been mentioned above, is
on the cylinder inner surface of the
Mit dem Bezugszeichen 66 ist eine Fluidsteuerung dargestellt, mittels
der im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 über die Zutrittsbohrungen 43 Hydraulikfluid
den jeweiligen Zylinderräumen zugeführt oder aus den jeweiligen
Zylinderräumen abgeführt wird. Die Fluidsteuerung 66 ist im Gehäuseteil 6
fluiddicht und drehfest angeordnet. Um das Hydraulikfluid an die jeweiligen
Zylinderräume verteilen zu können, weist die Fluidsteuerung 66 zwei voneinander
getrennte Umfangsnuten 68 und 70 auf, die jeweils mit einem
Fluidkanal 72 bzw. 74 in Verbindung stehen. Im Betrieb des Radialkolbenmotors
2 treten die Fluidkanäle 72 bzw. 74 abwechselnd mit den axialen Zutrittsbohrungen
43 in Verbindung, die im Zylinderblock 18 ausgebildet sind
und jeweils mit einem der Zylinderräume kommunizieren.A fluid control is represented by
Im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 werden die Kolben 44 über die
Fluidkanäle 68, 70, 72 und 74, die Zutrittsbohrungen 43 und die Zylinderräume
mittels Hydraulikfluid derart angesteuert, daß sie bezüglich der Drehachse
16 radial nach außen gedrückt werden. Dabei stützen sie sich über
die jeweilige Rolle 54 an der Hubkurve 12 des Hubrings 8 ab, wodurch der
Zylinderblock 18 schließlich zu einer Drehbewegung um die Drehachse 16
veranlaßt wird. Die Drehrichtung wird durch die Ansteuerungsweise gewählt.
Über die formschlüssige Verbindung von Abtriebswelle 24 mit Zylinderblock
18 wird auf die Abtriebswelle 24 ein Drehmoment übertragen. Diese stützt
sich über die Kegelrollenlager 32 und 34 der Lagerung 30 ab. Ein Antriebselement,
beispielsweise ein Rad eines hier nicht näher dargestellten
Laders, das über den Flanschabschnitt 28 mit der Abtriebswelle 24 in Verbindung
steht, erhält somit ein Drehmoment.In the operation of the radial piston engine 2, the
Die Figuren 8a und 8b zeigen Abwandlungen der im Zusammenhang mit der vorstehenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors beschriebenen Rollenführungen.Figures 8a and 8b show modifications of the context with the above embodiment of the radial piston engine according to the invention described roller guides.
Die in Fig. 8a dargestellte Rollenführung 90 unterscheidet sich von der
in Fig. 5 gezeigten Rollenführung 60 darin, daß sie an der dem Hubring 8
zugewandten oberen Außenfläche dem Außenumfang der Rolle 54 entsprechend
abgerundet und in der Weise ausgebildet ist, daß sie in Kolbenhubrichtung
nicht über den Außenumfang der Rolle ragt. Da die Rollenführung
90 in diesem Fall nicht über den Außenumfang der Rolle 54 hinausragt
und zudem in Kolbenhubrichtung verschiebefest mit der Rolle 54 in Verbindung
steht, könnte die Rollenführung 90 -natürlich nur zusammen mit der
erfindungsgemäßen Rolle 54- auch für einen herkömmlichen Radialkolbenmotor
mit einem Hubring verwendet werden, dessen Hubring eine
Breite hat, die größer ist als die Länge der Rolle 54.The
Während die die Zylinderinnenfläche kontaktierenden Oberflächen 63
der Rollenführungen 60 bisher der Einfachheit halber zylindrisch ausgebildet
waren, weist die in Fig. 8b gezeigte Rollenführung 92 an der der Zylinderinnenfläche
zugewandten Seite eine bezüglich der Drehachse 58 der Rolle 54
rotationssymmetrische bzw. kugelsegmentartige Oberfläche 93 auf. Da die
Rolle und damit auch die Rollenführungen im Betrieb des Radialkolbenmotors
normalerweise keine allzu hohen axialen Belastungen erfahren, sollte
eine kugelsegmentartige Ausbildung der Rollenführungen nicht zu einer
Herabsetzung der Lebensdauer der Rollenführungen führen. Um in diesem
Fall ständig eine zuverlässige axiale Positionierung der Rollen zu erzielen,
ist es jedoch erforderlich, daß im Betrieb des Radialkolbenmotors die Kolben
nur soweit angehoben werden, daß die Drehachse 58 jeder Rolle 54 sich
selbst bei maximalem Kolbenhub noch innerhalb des Zylinders befindet.
Diese Einschränkung ist bei den vorstehend erwähnten Rollenführungen
infolge des großen Flächenkontakts jedoch nicht erforderlich.While the
In dem in Fig. 8b gezeigten, speziellen Fall könnten die Rollenführungen
92 nicht nur in Kolbenhubrichtung sondern auch in Drehrichtung der
Rolle 54 form- und/oder kraftschlüssig mit der Rolle 54 in Verbindung stehen,
so daß zwischen Rolle und Rollenführung keine Reibung mehr auftritt.
Infolge der kleinen, im wesentlichen nur linienförmigen Anlage der Rollenführung
92 an der Zylinderinnenfläche wäre auch die zwischen Rollenführung
92 und Zylin-derinnenfläche auftretende Reibung erheblich vermindert.
Da sich die Rollenführungen 90 und die Rolle 54 dann nicht mehr relativ gegeneinander
drehen, könnte die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung
zwischen Rollenführung und Rolle auch auf eine beliebige andere Art und
Weise realisiert werden. Auch wäre es denkbar die Rolle und die Rollenführungen
einstückig auszubilden, d.h. die Rollenführungen an der Rolle vorzusehen. In the special case shown in Fig. 8b, the roller guides could
92 not only in the piston stroke direction but also in the direction of rotation of the
Die Figuren 9a und 9b zeigen weitere Möglichkeiten, die Rollenführungen mit der Rolle in Verbindung zu bringen.Figures 9a and 9b show further possibilities, the roller guides to relate to the role.
Während im vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors 2 an jeder Rollenführung
ein Vorsprung 62 und an der Rolle entsprechende Ausnehmungen
54c bzw. 54d ausgebildet waren, weist die Rollenführung 94 gemäß Fig.
9a eine Ausnehmung 95 und die Rolle 96 einen entsprechenden Vorsprung
97 auf. Auch in diesem Beispiel ist zwischen den gegenüberliegenden Flächen
an Rollenführung und Rolle um die Ausnehmung bzw. den Vorsprung
ein Spiel vorhanden, wodurch die zwischen diesen Bauteilen auftretende
Reibung in einem Bereich auftritt, in dem kleine Relativgeschwindigkeiten
zwischen Rolle und Rollenführungen herrschen. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht nur darauf beschränkt; ebenso wäre es natürlich auch möglich,
daß die Rollenführungen im herkömmlichen Sinn, d.h. ohne Spiel, unmittelbar
mit der Rolle in Kontakt stehen.While in the preferred embodiment described above
of the radial piston motor 2 according to the invention on each roller guide
a
Die Rollenführung 98 in Fig. 9b zeichnet sich durch einen konischen
Vorsprung 99 aus, der mit einer entsprechenden, konisch geformten, zentrischen
Ausnehmung 101 an der Rolle 100 in Eingriff steht. In diesem Fall
steht die Rollenführung ohne Spiel mit der Rolle in Eingriff, wobei jedoch,
wie auch bei den vorangegangen Beispielen, der Kontaktbereich zwischen
Rolle 100 und Rollenführungen 98 in einen bezüglich der Drehachse 58
zentralen Bereich verlegt ist.The
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Verdrehsicherung 50
vorgesehen, die eine Verdrehung des Kolbens 44 im Zylinder 36 und damit
der Rolle 54 gegenüber der Hubkurve 12 verhindert. Da jedoch die Rollen
normalerweise ständig mit der Hubkurve in Kontakt stehen, wodurch die
Drehlage der Rolle und damit des Kolbens automatisch bestimmt wird, ist es
nicht unbedingt erforderlich eine Verdrehsicherung vorzusehen. Dieser Fall
ist in Fig. 10a gezeigt. Hier vereinfacht sich der Zylinder- und Kolbenaufbau
wesentlich, da weder am Kolben 102 noch am Zylinderblock fertigungstechnische
Maßnahmen vorgenommen werden müssen. In the preferred embodiment, an anti-rotation device is 50
provided that a rotation of the
Jedoch kann auch durch eine andere relativ einfache konstruktive
Maßnahme am Kolben und Zylinderblock, wie es beispielsweise in Fig. 10b
gezeigt ist, eine Verdrehsicherung 106 für den Kolben 104 geschaffen werden,
ohne daß Kolben und Zylinder abgestuft ausgebildet werden müssen.However, another relatively simple constructive one can also
Measure on the piston and cylinder block, as shown, for example, in FIG. 10b
an
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß sämtliche vorstehend beschriebenen Merkmale, insbesondere im Zusammenhang mit der Gestaltung der Rollenführung, der Verbindung zwischen Rollenführungen und Rolle wie auch der Verdrehsicherung für den Kolben - sofern technisch möglich - untereinander kombiniert werden können.At this point it should be noted that all of the above Features, especially in connection with the design the roller guide, the connection between roller guides and roller like also the anti-rotation device for the piston - if technically possible - with each other can be combined.
Die vorliegende Erfindung schafft somit einen technisch optimierten Radialkolbenmotor mit einem Hubring und einem gegenüber dem Hubring um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylinderblock mit einer Vielzahl von in Radialrichtung des Zylinderblocks ausgerichteten Zylindern. In den Zylindern ist jeweils ein in Radialrichtung verschiebbarer Kolben aufgenommen, der sich über eine Rolle am Hubring abstützt. Die Rolle ist in einer am Kolben vorgesehenen Lagerung um eine zur Drehachse des Zylinderblocks parallele Drehachse drehbar gelagert und stützt sich über an ihren Stirnseiten angeordnete Rollenführungen bezüglich ihrer Drehachse im Zylinder axial ab. Der erfindungsgemäße Radialkolbenmotor zeichnet sich im besonderen dadurch aus, daß die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung mit der jeweiligen Rolle verschiebefest in Verbindung stehen und dementsprechend sowohl bei einem Lasthub wie auch einem Leerhub des Kolbens in Kolbenhubrichtung von der jeweiligen Rolle mitgenommen werden, wodurch kein Kontakt der Rollenführungen mit dem Hubring stattfindet.The present invention thus creates a technically optimized Radial piston motor with a cam ring and one opposite the cam ring Cylinder block with a multiplicity arranged rotatably about an axis of rotation of cylinders aligned in the radial direction of the cylinder block. In the Each cylinder has a piston that can be moved in the radial direction, which is supported by a roller on the cam ring. The role is in one Piston provided storage about a to the axis of rotation of the cylinder block parallel axis of rotation rotatably supported and supported on its front sides arranged roller guides with respect to their axis of rotation in the cylinder axially. The radial piston engine according to the invention is particularly notable characterized in that the roller guides in the piston stroke direction with the each role are connected to move and accordingly with both a load stroke and an empty stroke of the piston in the piston stroke direction be taken away from the respective role, so no Contact of the roller guides with the cam ring takes place.
Claims (11)
- A radial piston engine (2) with a cam ring (8), a cylinder block (18) disposed to rotate relative to the cam ring (8) around an axis of rotation (16), the said block having a plurality of cylinders (36) aligned in radial direction of the cylinder block (18), in each of which cylinders there is accommodated a slidable piston (44), which is braced via a roller (54, 96, 100) against the cam ring, wherein the roller is mounted on the piston to rotate around an axis of rotation (58) parallel to the axis of rotation (16) of the cylinder block (18) and, relative to its axis of rotation (58), is braced axially in the cylinder (36) via roller guides (60, 90, 92, 94, 98) disposed at its end faces, characterized in that
the roller guides (60, 90, 92, 94, 98) are rigidly connected to the respective roller (54, 96, 100) with respect to sliding in piston displacement direction. - A radial piston engine according to claim 1, characterized in that the roller guides (60, 90, 92, 98) are provided on the side facing the end face of the roller (54, 100) with a projection (62, 99), which is insertable into a recess (54c, 54d, 101) formed on the end face of the roller.
- A radial piston engine according to claim 1, characterized in that the roller guides (96) are provided on the side facing the end face of the roller (96) with a recess (95), into which a projection (97) formed on the end face of the roller is insertable.
- A radial piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the roller guides (60, 90, 94, 98) have on the side facing away from the end face of the roller a cylindrical surface corresponding to the cylindrical inside surface.
- A radial piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the roller guides (92) have on the side facing away from the end face of the roller a surface which is rotationally symmetric or has the form of a spherical segment relative to the axis of rotation (58) of the roller.
- A radial piston engine according to claim 5, characterized in that the roller guides (92) are connected with the roller to rotate therewith in the direction of rotation of the roller.
- A radial piston engine (2) according to one of the preceding claims, characterized by an antirotation device (50), disposed separately from the roller guides, to prevent turning of the piston in the cylinder.
- A radial piston engine according to claim 7, characterized in that the piston is provided on the end portion facing away from the roller with a flattened part, which bears on a corresponding contact face of the antirotation device.
- A radial piston engine according to claim 8, characterized in that the cylinder is provided with at least two cylinder portions (38, 40) of different diameters and the piston is provided accordingly with at least two piston portions (46, 48) of different diameters matching the corresponding cylinder diameters, the antirotation device being provided in the cylinder portion (40) with the smaller inside diameter and the flattened part being provided on the piston portion (48) with the smaller diameter.
- A radial piston engine according to claim 9, characterized in that the antirotation device has a cross section which, viewed in piston displacement direction, is a circular segment, with an arc corresponding to the cylindrical inside face and a chord corresponding to the flattened part.
- A radial piston engine according to one of claims 7 to 10, characterized in that the antirotation device is fixed to the cylindrical inside face of the cylinder portion (40) with the smaller diameter by means of a pin (76), which is inserted via an inlet port (43) for supply and removal of hydraulic fluid in the cylinder space, the pin (76) being fastened in an opening (84) in the cylinder block (18) aligned with the inlet port (43).
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