DE3407761A1

DE3407761A1 - Hydrostatische radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE3407761A1
Application number: DE19843407761
Authority: DE
Inventors: Lorenz 4280 Borken Weegen
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-09-12

Description

Hydrostatische Radialkolbenmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach dem Oberbegriff, bei der ein oder mehrere Zylinderkörper relativ zu einer kreisförmigen Nockenbahn drehbar angeordnet sind mit radial zu einem Zentrum angeordneten Zylindern und Kolben.
Bei einer bekannten hydrostatischen Radialkolbenmaschine (DE - PS 23 35 976) werden die tangentialen Kräfte, welche das Drehmoment bewirken, mittels Traversen, die wie Kulissensteine in Schlitzen oberhalb der Kolben im Zylinderkörper gleiten, huber Rollen von der Nockenbahn auf diesen übertragen. Diese Konstruktion hat nicht nur den Nachteil eines verminderten mechanischen Wirkungsgrades durch hohe Reibungsverluste, sondern sie erfordert auch eine aufwendige Fertigung der genauen und planen Gleitteile. Außerdem ist die Herstellung der hoch belasteten Traverse mit den Rollen teuer und bei aufgetretenem Verschleiß müssen Traversen und Zylinderkörper gemeinsam erneuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und ohne Gleitführungen auszukommen.
Diese Aufgabe wird - wie im Merkmal des Anspruchs 1 angegeben - gelöst.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Rollen an Hebelsystemen befestigt sind, welche an einer Seite am Zylinderkörper gelagert sind und mittels dieser Lagerungen die Tangentialkräfte auf diesen übertragen.
Hierdurch entfallen die Gleitführungen. Die Reibung in den Anlenkstellen der Schwinghebel ist wesentlich geringer als die der Gleitführungen, da nur Drehbewegungen auftreten und hierfür Wälz- oder Gleitlager eingesetzt werden können, die für die hohen Belastungen besser geeignet sind.
Die taumelnde räumliche Beweglichkeit der Anlenkstelle von Kolbenstange und Schwinghebel ist einerseits für diese Konstruktion erforderlich, um die Ankopplung von Schwinghebel und Kolbenstange jederzeit zwanglos (frei von Biegekräften) halten zu können, andererseits bringt sie den Vorteil, daß die Kolben und weitere Konstruktionsteile nahezu frei von störenden Kräften (Querkräfte, Kippkräfte) bleiben. Dabei ist die Anordnung von sphärischen Dichtflächen an den Kolben als bewegliche Glieder besonders vorteilhaft, da hierdurch die Kolbenbelastung und Reibung sehr günstig wird und die Bauteile Kolben und Kolbenstange von sehr einfacher Gestalt sind.
Die beweglichen Glieder können aber auch in Gestalt von Kolbenbolzen, pendelnde Zylinderanordnung, elastische Hebel oder Lagerungen sowie Rollen zwischen Schwinghebel und Kolben oder dergl. ausgeführt sein.
Die Bewegungsrichtung der Rollen ist üblicherweise gleich der Bewegungsrichtung der Kolben. Die vorgeschlagene prinzipielle Lösungsform ermöglicht aber auch durch den Einsatz von Kipphebel, daß Rolle und zugehöriger Kolben sich entgegengesetzt bewegen.
Hierbei erfolgt also eine Richtungsumkehrung.
Das hat zur Folge, daß Zylinderkörper und Nockenbahn nebeneinander angeordnet werden.
Somit erhält der Nockenring bei Beaufschlagung der Kolben vom kleinen Durchmesser des Zylinderkörpers her ein Außennockenprofil. Ein Außennockenprofil ist viel einfacher herzustellen und ermöglicht einen zentralen Abtrieb.
Durch die Anordnung von zwei Zylinderkörpern beidseitig vom Außennockenprofil und Kolbenkraftübertragung mittels Kipphebel ergibt sich eine besonders kompakte Maschine, wobei die Kipphebelbelastung durch ein paarweises Zusammenwirken auf eine Rolle besonders günstig ist.
Das vorgeschlagene Lösungsprinzip läßt viele Variationsmöglichkeiten zu. So können Zylinderkörper mit Beaufschlagung vom kleinen oder großen Durchmesser durch eine entsprechende Wahl der Schwinghebel als Einfachschwinghebel oder Kipphebel beliebig mit einer Nockenbahn mit Innen- oder Außenprofil zusammenarbeiten, wobei der Zylinderkörper oder die Nockenbahn stationär angeordnet sein können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 ausschnittweise einen hydrostatischen Radialkolbenmotor mit Innennockenprofil und Sinfachschwinghebel; Fig. 2 Radialschnitt durch einen Motor entsprechend Fig. 1; linke Seite: Schnitt durch eine Zylinderbohrung; rechte Seite: Schnitt durch die Achse eines Festpunktes; Fig. 3 ausschnittweise einen hydrostatischen Radialkolbenmotor mit Außennockenprofil und Kipphebel.
Die in Fig. 1 ausschnittweise dargestellte Radialkolbenmaschine (Motor) besteht aus einer kreisförmigen Nockenbahn 9 mit Innennockenprofil, einem Zylinderkörper 4, dessen Beaufschlagung vom kleinen Durchmesser her erfolgt (nicht dargestellt), und einer Vielzahl von Kolben 1. Zylinderkörper und Nockenbahn sind zueinander relativ drehbar angeordnet.
Die Kolben tragen je eine Kolbenstange 3, deren ireies Ende mittels einer Achse 5 an zwei beidseitig zur Kolbenstange angeordnete Schwinghebel 11, die als Einfachschwinghebel ausgebildet sind, angelenkt ist.
Die Schwinghebel sind mit ihrem anderen Ende mittels der Achse 8 an einen Festpunkt 7 des Zylinderkörpers 4 angelenkt und tragen auf der Achse 5 zwei beidseitig zur Kolbenstange angeordnete Rollen 6, die die Kolbenkraft auf die Nockenbahn 9 übertragen. Die hierbei auftretenden Tangentialkräfte werden über den Schwinghebel 11 auf den Zylinderkörper übertragen. Damit die Kolbenstangen 3 den von den Schwinghebeln 11 erzwungenen Auslenkungen der Anlenkstelle 5 von der Zylinderachse 15 zwanglos folgen können, sind die Kolben 1 im Berührungsbereich mit den Zylinderbohrungen 14 sphärisch ausgebildet und tragen zur besseren Abdichtung je zwei sphärische Kolbenringe 16.
Es ist auch möglich, die Nockenbahn mit einem Außennockenprofil auszuführen und den Zylinderkörper mit einer Beaufschlagung vom großen Durchmesser her vorzusehen. Die Kolben sind bei dieser Ausführung außerhalb der Nockenbahn angeordnet.
In Fig. 3 ist ausschnittweise eine Radialkolbenmaschine dargestellt, die sich gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Maschine darin unterscheidet, daß die Schwinghebel 12 als Kipphebel und die Nockenbahn 10 mit Außenprofil ausgebildet sind. Der mittels Achse 5 an der Kolbenstange angelenkte Kipphebel 12 schwingt um die Achse 8, die als Festpunkt über ein Seitenteil 17 oder direkt mit dem Zylinderkörper 4 in Verbindung steht. Der Kipphebel trägt am anderen (linken) Ende mittels der Rollenachse 18 eine Rolle 6, die sich stets entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kolbens bewegt. Die Rollen arbeiten mit der Außennockenbahn 10 zusammen, welche axial neben dem Zylinderkörper 4 und zu diesem relativ drehbar angeordnet ist.
Eine TJeiterbildung einer zuvor beschriebenen Art von .adialkolbenmaschinen mit Kipphebel 12 besteht darin, daß nicht nur einseitig zur Nockenbahn 9, 10 ein Zylinderkörper 4 angeordnet ist, sondern auf beiden Seiten. Damit verdoppelt sich die Leistung bei einer sehr kompakten Bauweise. Die als Kipphebel ausgebildeten Schwinghebel können dabei auch paarweise auf eine gemeinsame Rollenachse 18 wirken, wodurch Kipphebel, Rollenachse und Lager eine günstige Belastung erfahren.
le zuvor beschriebenen Bauarten benötigen keine besondere tlydrauliksteuerung und können sowohl mit radialer als mit axialer Beaufschlagung konzipiert werden. ..Nus diesem Grunde xnlrden in den Zeichnungen auch eine speziellen Steuerungen dargestellt.
Ebenso kann die Nockenbahn als auch der Zylinderkörper station angeordnet werden. Es besteht auch die Nöglichkeit, beide Teile (Nockenbahn und Zylinderkörper) drehbar vorzusehen.
Benennungen 1 Kolben 2 3 Kolbenstange 4 Zylinderkörper 5 Achse (Anlenkstelle von Kolbenstange 3 und Schwinghebel 11,12) 6 Rolle 7 Festpunkt (zum Zylinderkörper 4) 8 Achse (des Festpunktes) 9 Nockenbahn mit Innennockenprofil 10 " " Außennockenprofil 11 Schwinghebel; Einfachschwinghebel 12 Schwinghebel; Kipphebel 13 14 Zylinderbohrung 15 Zylinderachse 16 Kolbenring (sphärisch) 17 Seitenteil 18 Rollenachse - L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüc he 1) Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit kreisförmiger Nockenbahn, einer Vielzahl von Kolben, die in einem Zylinderkörper angeordnet sind, mit je einer Kolbenstange und Rollen, die die Kolbenkräfte auf die Nockenbahn übertragen, wobei der Zylinderkörper zur Nockenbahn relativ drehbar gelagert ist sowie mit Führungselementen zur Aufnahme der tangentialen Reaktionskräfte, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenstange (3) an ihrem freien Ende an mindestens einem um einen Festpunkt (7) zum Zylinderkörper (4) schwenkbar gelagerten Schwinghebel (11, 12) angelenkt ist und daß bewegliche Glieder (14, 16) vorgesehen sind, welche eine Taumelbewegung der Anlenkstelle (5) von Kolbenstange und Schwinghebel ermöglichen und in einem Abstand zum Festpunkt eine oder mehrere Rollen (6) am Hebelsystem, bestehend aus Kolbenstange und Schwinghebel, befestigt sind, die an der Nockenbahn (9, 10) anliegen.
2) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (9) ein Innennockenprofil aufweist.
3) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (10) ein Außennockenprofil aufweist.
4) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (11) als Einfachschwinghebel ausgebildet ist, und die Rolle (6) auf der gleichen Seite des Festpunktes (7) (Drehpunkt) angeordnet ist wie die Anlenkstelle der Kolbenstange (3).
5) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (12) als Kipphebel ausgebildet ist, und die Rolle (6) auf der entgegengesetzten Seite des Festpunktes (7) (Drehpunkt) angeordnet ist wie die Anlenkstelle der Kolbenstange (3).
6) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) und der Kolben (1) einstückig oder starr miteinander verbunden sind und der Kolben eine sphärische Kontaktfläche (Dichtfläche) gegenüber der Zylinderbohrung (14) aufweist.
7) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Kontaktfläche durch einen oder mehrere Kolbenringe (16) mit sphärischer Außenkontur gebildet wird.
8) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Achse (5), die die Kolbenstange mit dem Schwinghebel (11) verbindet, auch die Rolle (6) gelagert ist.
9) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenstange (3) durch beidseitig von ihr angeordnete Schwinghebel (11) mit einem Festpunkt (7) verbunden ist und die Rollen (6) sich zwischen der Kolbenstange und den Schwinghebeln befinden.
10) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Nockenbahn (9, 10) Je ein Zylinderkörper (4) mit Kolben (1), Schwinghebeln (12) und Rollen (6) vorgesehen ist und die Rollen auf eine Nockenbahn arbeiten.
11) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (6) in einer Ebene angeordnet sind.
12) Hydrostatische Radialkolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je 2 Kolben (1) und Schwinghebel (12) gemeinsam auf eine Rolle (6) oder Rollengruppe wirken.