FR2669682A1

FR2669682A1 - RADIAL PISTON ENGINE WITH IMPROVED PISTON GUIDANCE AND SEALING SYSTEM.

Info

Publication number: FR2669682A1
Application number: FR9114418A
Authority: FR
Inventors: Wusthof Dr Peter; Cunningham Sinclair
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1990-11-24
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1992-05-29
Anticipated expiration: 2011-11-22
Also published as: GB9124981D0; JPH05157043A; IT1254760B; ITMI912953A0; GB2250784B; DE4037455C1; JP3205019B2; GB2250784A; FR2669682B1; ITMI912953A1

Abstract

Les pistons (12) d'un moteur à pistons radiaux comportent, dans la direction de l'axe de rotation, un tenon respectif de guidage (16) dont le diamètre est plus petit que celui dudit piston. Une chambre (19) de piston, respectivement délimitée par ledit tenon (16), peut être sollicitée par la même pression du fluide de travail qu'une chambre annulaire (15) ménagée dans un bloc-cylindres (10) et délimitée par ledit piston (12), associativement audit tenon (16).The pistons (12) of a radial piston engine comprise, in the direction of the axis of rotation, a respective guide pin (16) whose diameter is smaller than that of said piston. A piston chamber (19), respectively delimited by said tenon (16), can be requested by the same pressure of the working fluid as an annular chamber (15) formed in a cylinder block (10) and delimited by said piston (12), associated with said post (16).

Description

ii

MOTEUR A PISTONS RADIAUX, DOTE D'UN SYSTEME PERFECTIONNE DE RADIAL PISTON ENGINE WITH IMPROVED SYSTEM OF

GUIDAGE ET D'ETANCHEMENT DES PISTONS GUIDE AND PISTON SEALING

La présente invention se rapporte à un moteur à pistons radiaux, comprenant:un disque annulaire régulateur de course, assujetti au carter; un rotor ou bloc-cylindres réalisé sous la forme d'un corps rotatif monté à rotation, autour d'un axe, par rapport au disque régulateur de course; un grand nombre The present invention relates to a radial piston engine, comprising: an annular stroke regulating disc, secured to the casing; a rotor or cylinder block produced in the form of a rotary body mounted for rotation about an axis, with respect to the stroke regulating disc; a big number

de perçages agencés radialement par rapport à l'axe de rota- of holes arranged radially with respect to the axis of rotation

tion du bloc-cylindres; des pistons montés à coulissement dans l'espace interne des perçages; et des rouleaux cylindriques conférant un appui aux pistons sur le disque régulateur de course, et munis d'axes s'étendant parallèlement à l'axe de tion of the cylinder block; pistons slidably mounted in the internal space of the holes; and cylindrical rollers giving support to the pistons on the stroke regulating disc, and provided with axes extending parallel to the axis of

rotation du bloc-cylindres.rotation of the cylinder block.

Des moteurs de ce genre sont connus d'après les demandes Engines of this kind are known from requests

de brevet DE-A-32 16 007 et DE-A-35 31 632 Ces moteurs se sin- DE-A-32 16 007 and DE-A-35 31 632 These motors are sin-

gularisent par un type de réalisation compact et peu onéreux, regularize by a type of compact and inexpensive embodiment,

ainsi que par leur aptitude à résister à de fortes pressions. as well as their ability to withstand high pressures.

Dans de tels moteurs à pistons radiaux, les pistons remplissent les fonctions de refoulement et d'étanchement, et les rouleaux répercutent, sur les pistons, les forces développées par le In such radial piston engines, the pistons fulfill the functions of delivery and sealing, and the rollers reflect, on the pistons, the forces developed by the

disque régulateur de course, en vue de la génération d'un cou- stroke regulating disc, for generating a

ple de rotation Dans ces moteurs connus, le diamètre maximal des pistons est fixé par le nombre des pistons, par la course de ces derniers et par le rayon du rotor, et ple of rotation In these known engines, the maximum diameter of the pistons is fixed by the number of pistons, by the stroke of the latter and by the radius of the rotor, and

donc également par le couple de rotation du moteur. therefore also by the torque of the motor.

L'invention a pour objet d'améliorer les moteurs connus à pistons radiaux du type précité, de telle sorte que leur couple The object of the invention is to improve known engines with radial pistons of the aforementioned type, so that their torque

de rotation puisse être augmenté moyennant un même encombrement. rotation can be increased with the same size.

Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que les pistons comportent, dans la direction de l'axe de rotation, un tenon respectif de guidage dont le diamètre est plus petit que le diamètre du piston, la chambre de piston, respectivement délimitée par le tenon de guidage, pouvant être sollicitée par la même pression du fluide de travail que la chambre annulaire ménagée dans le bloc-cylindres et délimitée In accordance with the invention, this object is achieved by the fact that the pistons comprise, in the direction of the axis of rotation, a respective guide pin whose diameter is smaller than the diameter of the piston, the piston chamber, respectively delimited by the guide pin, which can be stressed by the same pressure of the working fluid as the annular chamber formed in the cylinder block and delimited

par ledit piston, en association avec ledit tenon de guidage. by said piston, in association with said guide pin.

Grâce à l'implantation d'un tenon de guidage, la longueur du piston peut être réduite et, de ce fait, son diamètre peut Thanks to the installation of a guide pin, the length of the piston can be reduced and, therefore, its diameter can

être augmenté sans diminuer la distance par rapport aux perça- be increased without decreasing the distance from the piercings

ges voisins logeant des pistons Ainsi, aucune influence nega- neighboring stations housing pistons Thus, no negative influence

tive n'est exercée sur la robustesse du bloc-cylindres Le te- tive is exerted on the robustness of the cylinder block The te-

non de guidage et le piston matérialisent, en coopération, une sorte de piston étagé dont la chambre annulaire et la chambre de piston peuvent être sollicitées, par l'intermédiaire d'un non-guide and the piston materialize, in cooperation, a kind of stepped piston whose annular chamber and the piston chamber can be biased, by means of a

évidement, par la même pression du fluide de travail Compara- obviously, by the same pressure of the working fluid Compara-

tivement à l'art antérieur, cette réalisation structurelle de l'élément actif proposée par l'invention se traduit, moyennant une même taille de réalisation, par une superficie du piston associé au tenon de guidage qui est sollicitée par une pression d'environ 44 % supérieure, et donc par un couple de rotation conséquemment accru Suite au diamètre supérieur des pistons, With respect to the prior art, this structural embodiment of the active element proposed by the invention results, by means of the same size of embodiment, by an area of the piston associated with the guide pin which is stressed by a pressure of approximately 44 % greater, and therefore by a consequently increased torque following the greater diameter of the pistons,

et suite à la présence des tenons de guidage reliés à ces der- and following the presence of the guide pins connected to these

niers dans la direction de l'axe de rotation, l'on obtient si- niers in the direction of the axis of rotation, we obtain

multanément un meilleur guidage desdits pistons, si bien que, lors de la transmission des couples de rotation au rotor, à simultaneously better guidance of said pistons, so that, during the transmission of the torques to the rotor, at

partir du disque régulateur de course, l'on interdit efficace- from the stroke regulating disc, effective

ment un coincement des pistons courts en garantissant, par conséquent, une transmission du couple de rotation qui est ment a jamming of the short pistons guaranteeing, consequently, a transmission of the torque which is

largement exempte de pertes.largely free of losses.

Selon des perfectionnements avantageux de l'invention un élément d'étanchement prévu sur le piston, à proximité According to advantageous improvements of the invention a sealing element provided on the piston, near

des rouleaux, assure avantageusement l'étanchéité, vers l'ex- rollers, advantageously provides sealing towards the ex-

térieur, de la chambre cylindrique formée par la chambre an- the cylindrical chamber formed by the anterior chamber

nulaire; l'étendue longitudinale du piston s'achève de préférence, nular; the longitudinal extent of the piston preferably ends,

dans la direction de l'axe de rotation, à courte distance der- in the direction of the axis of rotation, a short distance behind

rière l'élément d'étanchement;laugh the sealing element;

l'étendue longitudinale des tenons de guidage peut être lé- the longitudinal extent of the guide pins can be slightly

gèrement plus longue que la course de travail des pistons; slightly longer than the working stroke of the pistons;

cette étendue longitudinale des tenons de guidage peut excé- this longitudinal extent of the guide pins may exceed

der, d'environ 17 % à 22 %, la course de travail desdits pis- der, from about 17% to 22%, the working stroke of said pis-

tons; de préférence, le rapport entre les diamètres des tenons de guidage et des pistons est compris entre 0,5 et 0,8; les chambres de pistons délimitées par les tenons de guidage tones; preferably, the ratio between the diameters of the guide pins and the pistons is between 0.5 and 0.8; the piston chambers delimited by the guide pins

peuvent être avantageusement reliées, par l'intermédiaire d'évi- can be advantageously linked, via

dements pratiqués dans le bloc-cylindres, aux chambres annulai- dements practiced in the cylinder block, in the annulai-

res délimitées par les pistons et les tenons de guidage; ces chambres de pistons délimitées par les tenons de guidage res delimited by the pistons and the guide pins; these piston chambers delimited by the guide pins

peuvent être commodément reliées, par l'intermédiaire d'évide- can be conveniently linked, via a hollow

ments et de gorges annulaires pratiqués dans le tenon de gui- annular grooves and grooves in the guide post

dage, auxdites chambres annulaires délimitées par les pistons et les tenons de guidage; et dage, to said annular chambers delimited by the pistons and the guide pins; and

de préférence, le fluide de travail peut être délivré con- preferably the working fluid can be supplied

jointement ou séparément, par l'intermédiaire d'une soupape, joint or separately, via a valve,

auxdites chambres de pistons délimitées par les tenons de gui- to said piston chambers delimited by the guide pins

dage, et auxdites chambres annulaires délimitées par les pis- dage, and to said annular chambers delimited by the pis-

tons et les tenons de guidage.guide tones and tenons.

Dans un moteur à pistons radiaux connu d'après la demande In a radial piston engine known from demand

de brevet DE-A-20 04 350, le piston de travail présente un pro- DE-A-20 04 350, the working piston has a pro-

longement qui possède un diamètre supérieur, et reçoit la bille d'appui exclusivement destinée à conférer un meilleur guidage audit piston de travail La chambre annulaire délimitée par le prolongement communique, avec l'espace interne du carter, par l'entremise d'un interstice de lubrification entre le perçage de guidage et l'appendice en forme de piston Il n'est prévu aucune sollicitation de la chambre annulaire par la pression length which has a larger diameter, and receives the support ball exclusively intended to give better guidance to said working piston The annular chamber delimited by the extension communicates, with the internal space of the casing, by means of a gap lubrication between the guide hole and the piston-shaped appendage No pressure is expected on the annular chamber

du fluide de travail, en vue d'accroître le couple de rotation. working fluid, in order to increase the torque.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à ti- The invention will now be described in more detail below.

tre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins an- be non-limiting examples, with reference to the an-

nexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un moteur à pistons radiaux conforme à l'invention; attached to which: FIG. 1 is an axial longitudinal section of a radial piston engine according to the invention;

la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fi- Figure 2 is a section along line II-II of the figure

gure 1; et la figure 3 illustre une autre liaison des chambres de gure 1; and Figure 3 illustrates another connection of the chambers of

pistons et des chambres annulaires sollicitées par une pression. pistons and annular chambers stressed by pressure.

Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne l'une In FIG. 1, the reference numeral 1 designates one

des moitiés d'un carter, l'autre moitié de ce carter étant re- halves of a housing, the other half of this housing being

pérée par 2 Un disque 3 régulateur de course est interposé entre les deux moitiés du carter Ces deux moitiés du carter et ledit disque sont réunis, au moyen de boulons de fixation 4, pour former une unité structurelle rigide Un arbre 5 est monté dans la moitié 1 du carter, au moyen de roulements à billes 6, 7 Une extrémité 8 de l'arbre, située du côté de l'espace interne du carter, est réalisée sous la forme d'un run by 2 A race regulating disc 3 is interposed between the two halves of the casing These two halves of the casing and said disc are joined, by means of fixing bolts 4, to form a rigid structural unit A shaft 5 is mounted in the half 1 of the housing, by means of ball bearings 6, 7 One end 8 of the shaft, located on the side of the internal space of the housing, is produced in the form of a

arbre à cannelures multiples et porte un rotor 10 par l'inter- multiple spline shaft and carries a rotor 10 through it

médiaire d'un évidement correspondant 9 Le rotor 10 est conçu sous la forme d'un bloc-cylindres et comporte des perçages 11 median of a corresponding recess 9 The rotor 10 is designed in the form of a cylinder block and has holes 11

et 18 (figure 2) qui sont uniformément répartis sur son pour- and 18 (figure 2) which are uniformly distributed over its pros-

tour, et servent à recevoir des pistons 12 associés à des te- tower, and serve to receive pistons 12 associated with te-

nons de guidage 16 Dans leur région extérieure radiale, les pistons 12 sont pourvus d'un évidement 12 d en vue de recevoir guide pins 16 In their radial outer region, the pistons 12 are provided with a recess 12 d for receiving

un coussinet hémisphérique 13 de portée de rouleaux cylindri- a hemispherical bearing 13 for carrying cylindrical rollers

ques 14 Ces rouleaux cylindriques 14 prennent appui contre une piste lobée 17 du disque 3 régulateur de course Dans sa région radiale inférieure, le piston comporte un segment 20 ques 14 These cylindrical rollers 14 bear against a lobed track 17 of the disc 3 stroke regulator In its lower radial region, the piston has a segment 20

qui remplit la fonction d'un élément d'étanchement, et est en- which performs the function of a sealing element, and is

castré dans une gorge périphérique 12 c La longueur des perça- castrated in a peripheral groove 12 c The length of the piercings

ges 18 est dimensionnée que façon que le tenon de guidage per- ges 18 is dimensioned so that the guide pin can

mette encore un guidage sur du piston déployé Les tenons de again put a guide on the deployed piston The pins of

guidage sont légèrement plus longs que la course des pistons. guides are slightly longer than the piston stroke.

Les diamètres des perçages 11 et 18 sont dimensionnés de telle sorte que, en considérant le sens de rotation du rotor, les The diameters of the holes 11 and 18 are dimensioned so that, considering the direction of rotation of the rotor, the

cloisons subsistant entre lesdits perçages résistent aux pres- partitions remaining between said holes resist pressure

sions exercées en service.sions exercised in service.

Des chambres 19 de pistons matérialisées par les perçages 18 sont reliées, par l'intermédiaire d'évidements radiaux 27 Chambers 19 of pistons materialized by the holes 18 are connected, by means of radial recesses 27

pratiqués dans le rotor 10, à des chambres annulaires 15 déli- made in the rotor 10, to annular chambers 15 deli-

mitées par les perçages 11 et les tenons de guidage 16 Les- moths by the holes 11 and the guide pins 16 The-

dites chambres 19 et 15 sont à leur tour en liaison interacti- said rooms 19 and 15 are in turn interactively

ve, par l'intermédiaire de perçages 21 s'étendant axialement dans le rotor 10, avec des perçages de commande 22, 23 qui s'étendent eux aussi dans le sens axial et sont pratiqués dans ve, by means of bores 21 extending axially in the rotor 10, with control bores 22, 23 which also extend in the axial direction and are formed in

une douille fixe de commande 24, logée dans la moitié 2 du car- a fixed control socket 24, housed in half 2 of the housing

ter La douille 24 délimite des chambres circonférentielles de commande 25, 26 qui communiquent respectivement avec la source de fluide sous pression ou avec le réservoir, par des raccords ter The bush 24 delimits circumferential control chambers 25, 26 which communicate respectively with the source of pressurized fluid or with the reservoir, by fittings

non illustrés en détail, par l'entremise d'une soupape de com- not shown in detail, via a pressure relief valve

mande En fonction de la position respectivement occupée par les chambres 19 ou 15 par rapport aux perçages de commande 22, 23, ces derniers sont reliés soit à la source de fluide sous mande Depending on the position respectively occupied by the chambers 19 or 15 relative to the control holes 22, 23, the latter are connected either to the source of fluid under

pression, soit au réservoir, si bien que le rotor 10 est sou- pressure, either at the reservoir, so that the rotor 10 is

mis à un couple de rotation qui est répercuté vers l'extérieur par ledit rotor, au moyen de la solidarisation par cannelures put to a torque which is passed outwards by said rotor, by means of joining by splines

multiples, sur l'arbre 5 respectivement menant ou mené. multiple, on the shaft 5 respectively leading or led.

Par rapport à la figure 1, la figure 3 représente unique- Compared to Figure 1, Figure 3 shows only-

ment une autre réalisation structurelle de la liaison entre another structural realization of the connection between

les chambres 19 de pistons et les chambres annulaires 15 Les- chambers 19 with pistons and annular chambers 15 Les-

dites chambres 19 sont reliées, auxdites chambres annulaires 15, par l'entremise d'évidements 28 s'étendant axialement au said chambers 19 are connected to said annular chambers 15 by means of recesses 28 extending axially at

centre des tenons de guidage 16, et par l'entremise d'évide- center of the guide pins 16, and through recess-

ments 29 s'étendant radialement, et de gorges annulaires pé- elements 29 extending radially, and of annular grooves

riphériques 30, pratiqués à l'extrémité desdits tenons de gui- devices 30, made at the end of said guide pins

dage qui est tournée vers lesdits pistons. which is turned towards said pistons.

Si la distribution du fluide de travail aux chambres de If the distribution of the working fluid to the

piston et aux chambres annulaires est assurée par l'intermé- piston and annular chambers is provided through

diaire de canaux de commande et de chambres de commande dis- diary of control channels and available control chambers

tincts, les chambres des pistons et les chambres annulaires peuvent être commandées séparément à l'aide d'une soupape de tinctures, piston chambers and annular chambers can be controlled separately using a pressure relief valve

commande, si bien qu'il est possible d'obtenir un échelonne- order, so it is possible to get a scale

ment du couple de rotation en faisant agir le fluide pressuri- rotation torque by causing the pressurized fluid to act

sé soit uniquement sur les chambres annulaires, soit uniquement sur les chambres des pistons, soit encore conjointement sur les dried either only on the annular chambers, or only on the piston chambers, or even jointly on the

unes et les autres.each other.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté, sans sortir du cadre It goes without saying that many modifications can be made to the engine described and shown, without going beyond the ambit

de l'invention.of the invention.

Claims

-R E V E N D I C A T I O N S--R E V E N D I C A T I O N S-

1 Moteur à pistons radiaux, comprenant un disque annulaire ( 3) régulateur de course, assujetti au carter; un rotor ou bloc-cylindres ( 10) réalisé sous la forme d'un corps rotatif monté à rotation, autour d'un axe, par rapport au disque ( 3) régulateur de course; 1 radial piston engine, comprising an annular disc (3) stroke regulator, secured to the housing; a rotor or cylinder block (10) produced in the form of a rotary body mounted for rotation about an axis, with respect to the stroke regulating disc (3);

un grand nombre de perçages ( 11) agencés radialement par rap- a large number of holes (11) arranged radially with respect to

port à l'axe de rotation du bloc-cylindres; des pistons ( 12) montés à coulissement dans l'espace interne des perçages; et port to the axis of rotation of the cylinder block; pistons (12) slidably mounted in the internal space of the holes; and

des rouleaux cylindriques ( 14) conférant un appui aux pis- cylindrical rollers (14) giving support to the pis-

tons sur le disque ( 3) régulateur de course, et munis d'axes s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du bloc-cylindres, moteur caractérisé par le fait que les pistons ( 12) comportent, dans la direction de l'axe de rotation, un tenon respectif de guidage ( 16) dont le diamètre est plus petit que le diamètre du piston, la chambre ( 19) de piston, respectivement délimitée par tones on the stroke regulating disc (3), and provided with axes extending parallel to the axis of rotation of the cylinder block, engine characterized in that the pistons (12) comprise, in the direction of the axis of rotation, a respective guide pin (16) whose diameter is smaller than the diameter of the piston, the piston chamber (19), respectively delimited by

le tenon de guidage, pouvant être sollicitée par la même pres- the guide pin, which can be pressed by the same pressure

sion du fluide de travail que la chambre annulaire ( 15) ménagée the working fluid that the annular chamber (15) provided

dans le bloc-cylindres et délimitée par ledit piston, en asso- in the cylinder block and delimited by said piston, in combination

ciation avec ledit tenon de guidage. ciation with said guide pin.

2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un élément d'étanchement ( 20) prévu sur le piston ( 12), 2 engine according to claim 1, characterized in that a sealing element (20) provided on the piston (12),

à proximité des rouleaux ( 14), assure l'étanchéité, vers l'ex- near the rollers (14), seals, towards the ex-

térieur, de la chambre cylindrique formée par la chambre annu- the cylindrical chamber formed by the annular chamber

laire ( 15).area (15).

3 Moteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par 3 Motor according to claims 1 and 2, characterized by

le fait que l'étendue longitudinale du piston s'achève, dans la direction de l'axe de rotation, à courte distance derrière the fact that the longitudinal extent of the piston ends, in the direction of the axis of rotation, a short distance behind

l'élément d'étanchement ( 20).the sealing element (20).

4 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 Motor according to any one of claims 1 to

3, caractérisé par le fait que l'étendue longitudinale des te- 3, characterized in that the longitudinal extent of the te-

nons de guidage est légèrement plus longue que la course de guide nons is slightly longer than the travel of

travail des pistons.working pistons.

Moteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'étendue longitudinale des tenons de guidage excède, Motor according to claim 4, characterized in that the longitudinal extent of the guide pins exceeds,

d'environ 17 % à 22 %, la course de travail des pistons. from about 17% to 22%, the working stroke of the pistons.

6 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 Motor according to any one of claims 1 to

5, caractérisé par le fait que le rapport entre les diamètres des tenons de guidage et des pistons est compris entre 0,5 et 0,8. 5, characterized in that the ratio between the diameters of the guide pins and the pistons is between 0.5 and 0.8.

7 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 Motor according to any one of claims 1 to

6, caractérisé par le fait que les chambres ( 19) de pistons 6, characterized in that the chambers (19) of pistons

délimitées par les tenons de guidage sont reliées, par l'in- delimited by the guide pins are connected, by the in-

termédiaire d'évidements ( 27) pratiqués dans le bloc-cylin- intermediate recesses (27) made in the cylinder block

dres, aux chambres annulaires ( 15) délimitées par les pistons dres, to the annular chambers (15) delimited by the pistons

et les tenons de guidage.and the guide pins.

8 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 Motor according to any one of claims 1 to

termédiaire d'évidements ( 28, 29) et de gorges annulaires ( 30) pratiqués dans le tenon de guidage, aux chambres annulaires intermediate recesses (28, 29) and annular grooves (30) formed in the guide pin, at the annular chambers

( 15) délimitées par les pistons et les tenons de guidage. (15) delimited by the pistons and the guide pins.

9 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 Motor according to any one of claims 1 to

6, caractérisé par le fait que le fluide de travail peut être délivré conjointement ou séparément, par l'intermédiaire d'une 6, characterized in that the working fluid can be delivered jointly or separately, via a

soupape, aux chambres ( 19) de pistons délimitées par les te- valve, to the chambers (19) of pistons delimited by the

nons de guidage, et aux chambres annulaires ( 15) délimitées guide nons, and to the annular chambers (15) delimited

par les pistons et les tenons de guidage. by the pistons and the guide pins.