[0001] Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit
- einem Gehäuse,
- einem um eine Drehachse drehbar in dem Gehäuse gelagerten Zylinderstern, der eine
Anzahl von Bohrungen besitzt, die sich ausgehend von einer äußeren Mantelfläche des
Zylindersterns in dessen Inneres hinein erstrecken und über dessen Umfang verteilt
angeordnet sind,
- einer der Anzahl der Bohrungen entsprechenden Anzahl von Kolben, die in den Bohrungen
verschiebbar angeordnet sind und jeweils zusammen mit der zugeordneten Bohrung einen
Arbeitsraum für ein Hydraulikfluid begrenzen,
- einem exzentrisch zu dem Zylinderstern angeordneten Hubring, der den Zylinderstern
umlaufend umgibt und an dessen innerer Mantelfläche sich dem Zylinderstern abgewandte
Enden der Kolben während der Drehbewegung des Zylindersterns beweglich abstützen,
- zwei Steuerspiegelkörpern, die insgesamt mindestes zwei Steuerquerschnitte aufweisen,
von denen mindestens einer mit dem Einlasskanal und mindestens ein anderer mit dem
Auslasskanal in Verbindung steht, wobei beide Steuerspiegelkörper sich jeweils mit
einer dem Zylinderstern zugewandten Stirnfläche auf eine zu der Drehachse senkrechte
Mittelebene des Zylindersterns zu über eine Ebene hinaus erstrecken, die von einer
dem jeweiligen Steuerspiegelkörper zugewandten Stirnfläche des Zylindersterns an dessen
Stelle mit der größten axialen Breite definiert ist,
- einer der Anzahl der Bohrungen des Zylindersterns entsprechenden Anzahl von in letzterem
angeordnetem Durchlasskanälen, die - je nach Drehstellung des Zylindersterns in dem
Hubring - jeweils einen Arbeitsraum mit einem mit dem Einlasskanal korrespondierenden
Steuerquerschnitt oder mit einem mit dem Auslasskanal korrespondierenden Steuerquerschnitt
verbinden oder von einer an dem Steuerspiegelkörper befindlichen Verschlussfläche
verschließbar sind.
Stand der Technik
[0002] Radialkolbenmaschinen, d.h. Radialkolbenpumpen und Radialkolbenmotoren, lassen sich
unter anderem danach unterteilen, auf welche Weise das Hydraulikfluid den Arbeitsräumen
im Zylinderstern zugeführt wird. Aus der
EP-A-0 401 408 ist es bekannt, dass die Zufuhr und Abfuhr des Hydraulikfluids über einen stillstehenden,
d.h. mit dem Gehäuse verbundenen so genannten Steuerzapfen erfolgt. Nachteile dieser
sehr weit verbreiteten Bauart bestehen darin, dass sich innerhalb des Steuerzapfens
lediglich vergleichsweise enge Strömungskanäle (Einlass- und Auslasskanal) realisieren
lassen und dass aufgrund der axial aus dem Steuerzapfen herausgeführten Strömungskanäle
die mechanische Biegebelastung des Steuerzapfens recht hoch ist. Als Vorteil dieser
bekannten Bauweise lässt sich anführen, dass das Lager einer Antriebs- bzw. Abtriebswelle
kaum belastet ist. Probleme bereitet hingegen die Passung zwischen der äußeren Mantelfläche
des Steuerzapfens und der inneren Mantelfläche des rotierenden Zylindersterns. Dort
ist konstruktionsbedingt kein Nullspalt möglich, wobei die Leckage in dritter Potenz
mit dem Laufspiel ansteigt, woraus sich insbesondere bei fortschreitendem Verschleiß
größere Leckageraten ergeben. Darüber hinaus ist das vorbekannte Prinzip der Steuerzapfen-Zylinderstern-Passung
empfindlich bei mit Schmutzpartikeln verunreinigten Hydraulikfluiden sowie bei Temperatursprüngen.
[0003] Ein alternatives Prinzip der Zufuhr/Abfuhr des Hydraulikfluids zum/vom Zylinderstern
ist aus den Druckschriften
DE-A-1 812 635,
DE-A-24 52 092,
DE-A-41 23 674 und
DE-A- 41 23 675 bekannt. Bei der in diesen Druckschriften offenbarten Bauweise befindet sich der
Steuerspiegelkörper, der auch einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt sein kann, axial
neben dem Zylinderstern. Als problematisch sind bei dieser Bauweise die großen in
axiale Richtung wirkenden Kräfte und deren dauerhafte verschleißarme Abstützung anzusehen.
Außerdem wirken die radialen Reaktionskräfte aus dem hydraulischen Druck auf die Welle
und müssen von der Wellenlagerung aufgenommen werden.
[0004] Eine Radialkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art und mit den Merkmalen des
Oberbegriffs den Anspruch 1 ist beispielsweise aus der
US-A-3,951,044 bekannt. Die darin offenbarte Maschine besitzt zwei auf gegenüber liegenden Seiten
des Zylindersterns angeordnete Steuerspiegelkörper, die auf der jeweils dem Zylinderstern
zugewandten Seite eine sphärische Gestalt besitzen, die mit einer analog kalottenförmigen
Gestalt der gegenüber liegenden Seitenflächen des Zylindersterns zusammenwirkt (s.
insbesondere die dortige Figur 4). Um im Betrieb der Maschine ein Klemmen sowie Reibung
zwischen den Steuerspiegelkörpern und dem Zylinderstern zu vermeiden, ist bei der
bekannten Maschine mindestens ein Steuerspiegelkörper begrenzt in alle Richtungen,
d.h. sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, beweglich. Dies hat zur Folge,
dass die mit dem Zylinderstern verbundene rotierende Welle die im Betrieb aufgrund
der Hydraulikdrücke entstehenden radialen Kräfte aufnehmen muss. Dies wiederum führt
zu einem erhöhten Bauaufwand bei der Welle und deren Lagerung sowie zu potenziellem
Verschleiß.
[0005] Dasselbe Prinzip, mögliche Fluchtungsfehler in der Passung zwischen dem Zylinderstern
und dem oder den Steuerspiegelkörper(n) durch die Möglichkeit einer radialen Verlagerung
mindestens eines Steuerspiegelkörpers zu vermeiden, liegt auch den Maschinen gemäß
der
DE-A-1 776 238 sowie der
US-A-3,122,104 zugrunde. Bei der keinen exzentrisch angeordneten sondern einen elliptisch gestalteten
Hubring aufweisenden doppelhubigen Maschine (zwei Kolbenhübe pro Umdrehung) gemäß
der
US-A-3,122,104 resultiert hieraus aufgrund der Symmetrie und der sich gegenseitig aufhebenden radialen
Kräfte kein Problem. Bei einhubigen Maschinen mit extrentrischem Hubring führt das
bekannte Prinzip jedoch zu erheblicher Reibung und großen Anforderungen an die Wellenlagerung.
Aus diesem Grunde haben die Lösungen gemäß den drei vorstehend genannten älteren Druckschriften
in der Praxis keinen Eingang gefunden.
Aufgabe
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenmaschine vorzuschlagen,
bei der die hydraulischen Kräfte vollständig hydrostatisch entlastet und stabil abgestützt
werden können.
Lösung
[0007] Ausgehend von einer Radialkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art wird die
zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass jeder Steuerspiegelkörper einen Lagerbereich
aufweist, in dem radial wirkende Kräfte auf eine jeweilige Gegenfläche in dem Gehäuse
oder einen darin gelagerten Gehäusedeckel übertragbar sind.
[0008] Unter einem Steuerspiegelkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sowohl ein
im Vergleich mit dem Gehäuse separates Bauteil verstanden werden, als auch eine integral
mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäusedeckel verbundene Ausführung. Ein Steuerspiegelkörper
muss dabei nicht von dem Hydraulikfluid durchströmt sein, was dann der Fall sein kann,
wenn sich in einem einzigen Steuerspiegelkörper beide Steuerquerschnitte, d.h. sowohl
für die Zufuhr als auch die Abfuhr des Hydraulikfluids von den Zylinderräumen befinden,
wohingegen der andere Steuerspiegelkörper keinerlei Funktion in Bezug auf die Fluidversorgung
des Zylindersterns erfüllt. Der Begriff Steuerspiegelkörper ist im vorliegenden Sinn
somit geometrisch und mechanisch zu verstehen und nicht zwingend in Bezug auf eine
Durchströmung mit Hydraulikfluid. Maßgeblich ist ein Angrenzen an den Zylinderstern
in axiale Richtung betrachtest.
[0009] Nach der Erfindung liegt - in axiale Richtung betrachtet - nicht nur ein Eingreifen
der beiden Steuerspiegelkörper in den Zylinderstern vor, sondern auch eine Ableitung
der Radialkräfte über die Steuerspiegelkörper. In einem Axialschnitt der beiden vorgenannten
Bauteile überlappen sich diese somit, wobei die Steuerspiegelkörper in einem radial
weiter innen liegenden Bereich in Richtung auf die axiale Mitte des Zylindersterns
vorstehen, wodurch ein radial weiter außen liegender Bereich des Zylindersterns die
beiden Steuerspiegelkörper quasi überdeckt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lagerung
der Steuerspiegelkörper ist eine vollständige hydrostatische Entlastung der im Betrieb
auftretenden hydraulischen Kräfte sowie eine stabile Abstützung derselben über das
Gehäuse bzw. den Gehäusedeckel, möglich. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der
beiden Steuerspiegelkörper in Bezug auf eine Mittelebene des Zylindersterns lassen
sich die in radiale Richtung wirkenden hydraulischen Kräfte in den Bereichen der sich
gegenüber liegenden Steuerspiegelkörper, in denen diese in den Zylinderstern hineinragen,
zunächst durch schräg zur Drehachse verlaufende und entgegen gesetzte Kräfte abfangen.
Jeder sich in den Zylinderstern hinein erstreckende Steuerspiegelkörper erfüllt somit
- bildlich gesprochen und in einer Axialschnitt-Betrachtung - die Funktion eines aus
der Architektur bekannten "Kragsteins", wohingegen jeweils der Bereich des Zylindersterns,
in dem die Breite - bei radialer Betrachtung nach außen - zunimmt als eine Art "Schlussstein"
fungiert, der radiale Druckkräfte in ein Paar entgegengesetzt schräggerichteter Kräfte
umsetzt, deren radiale Komponente wiederum jeweils von den gegenüber liegenden Steuerspiegelkörpern
in die diese lagernden Gehäuse bzw. Gehäusedeckel abgeleitet werden.
[0010] Im Gegensatz hierzu sind die Steuerspiegelkörper bei radial verlaufender Trennungsebene
im Bereich der Steuerquerschnitte, d.h. im Bereich der Schnittstelle zwischen Steuerspiegelkörper
und Zylinderstern, scheibenförmig aufgebaut und besitzen ausschließlich senkrecht
zur Drehachse verlaufende Stirnflächen. Aufgrund dieser Bauform ist eine Abstützung
im Betrieb auftretender radialer Kräfte über die Steuerspiegelkörper unmöglich. Dasselbe
gilt für sphärische oder kegelige/konische Steuerspiegelkörper, die aber mangels entsprechender
Lagerung keine radialen Kräfte auf das Gehäuse oder dessen Deckel übertragen können.
Hier schafft die Erfindung durch das Ineinandereingreifen von Zylinderstern und Steuerspiegelkörper
und deren Lagerung in dem Gehäuse bzw. Gehäusedeckel, Abhilfe, was zu einer besonders
hohen Druckbelastbarkeit der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine führt. Als weiterer
Vorteil der Erfindung ist die große Robustheit der Maschine bei Druckstößen und Schwingungen
anzusehen, da ein geschlossener Kraftfluss unter Einbeziehung des typischerweise sehr
steifen Maschinengehäuses erfolgt, woraus wiederum eine geringe Geräuschabstrahlung
resultiert. Aufgrund der vollständigen hydrostatischen Entlastung der hydraulischen
Kräfte eignet sich die erfindungsgemäße Maschine auch für schlecht schmierende Medien,
d.h. insbesondere auch für den Einsatz in der so genannten "Wasserhydraulik".
[0011] Vorzugsweise besitzt der Zylinderstern mindestens einen Stützbereich, in dem die
axiale Breite kleiner ist als in einem sich in radiale Richtung an den Stützbereich
nach außen hin anschließenden Freilaufbereich, wobei sich vorzugsweise in dem Stützbereich
mindestens ein Steuerquerschnitt des Steuerspiegelkörpers befindet. Weiter vorzugsweise
besitzt mindestens ein Steuerspiegelkörper einen mit dem Stützbereich des Zylindersterns
korrespondierenden Stützbereich und einen sich in radiale Richtung nach außen hin
an den Stützbereich anschließenden und/oder in axiale Richtung betrachtet dem Stützbereich
abgewandten Lagerbereich. In dem Lagerbereich ist der jeweilige Steuerspiegelkörper
in einem Gehäuse bzw. Gehäusedeckel aufgenommen, so dass die vom Zylinderstern in
den Steuerspiegelkörper eingeleiteten Kräfte weiter in das Gehäuse bzw. den Gehäusedeckel
abgeleitet werden können.
[0012] Eine in mechanischer Hinsicht besonders robuste Konstruktion der erfindungsgemäßen
Radialkolbenmaschine wird erzielt, wenn der Stützbereich sich vorzugsweise ausgehend
von einem zentralen Drehmoment-Kopplungsbereich (z.B. in Form einer Vielzahn-Bohrung
oder eines Wellenzapfens) in radiale Richtung bis zu einem Durchmesser erstreckt,
der ungefähr 60 % bis 90 %, vorzugsweise 70 % bis 80 %, des maximalen Durchmessers
des Zylindersterns beträgt.
[0013] Eine besonders günstige Geometrie des Steuerspiegelkörpers liegt vor, wenn dieser
eine kegelförmige, kegelringförmige oder konvex, insbesondere sphärisch, gewölbte
Gestalt besitzt, wobei vorzugsweise der Stützbereich kegelförmig, kegelringförmig
oder konvex, insbesondere sphärisch, gewölbt gestaltet ist. Der sich in axiale Richtung
anschließende Lagerbereich, der einen größeren Durchmesser als der Stützbereich besitzen
kann, weist sodann vorzugsweise eine zylindrische Form auf, woraus sich eine besonders
einfache Lagerung in dem Gehäuse bzw. dem Gehäusedeckel ergibt.
[0014] Bei kegelförmigem oder kegelringförmigem Steuerspiegelkörper sollte der Kegelwinkel
zwischen 90° und 150°, vorzugsweise zwischen 110° und 130° und weiter vorzugsweise
120° betragen, da sich hieraus ein gleichwinkliges Kräftedreieck mit einem Winkel
zwischen der radial wirkenden Druckkraft und den schräg gerichteten Stützkräften von
jeweils 120° ergibt. Der im konkreten Fall jeweils optimale Kegelwinkel ergibt sich
aus den jeweiligen Durchmessern am Beginn und am Ende des Kegelabschnitts sowie der
Anzahl der über dem Umfang des Zylindersterns verteilten Arbeitsräume und lässt sich
nach den bekannten Regeln der Hydraulik unter der Prämisse eines vollständigen hydraulischen
Kräfteausgleichs bedarfsweise rechnerisch exakt bestimmen.
[0015] Die Erfindung weiter ausgestaltend wird vorgeschlagen, dass der Zylinderstern und
mindestens ein Steuerspiegelkörper in axiale Richtung patrizen-matrizen-förmig ineinander
greifen.
[0016] Wenn auf beiden Seiten des Zylindersterns jeweils ein Steuerspiegelkörper angeordnet
ist, sollte einer davon mittels eines sich an einem Gehäuse oder einem Gehäusedeckel
abstützenden Federelements, vorzugsweise einer Wellfeder, in Richtung auf den gegenüber
liegenden Steuerspiegelkörper vorgespannt sein. Hierdurch wird eine axiale Spaltkompensation,
d.h. Dichtheit, im Bereich der Trennungsebene zwischen dem Steuerspiegelkörper und
dem Zylinderstern, insbesondere im Bereich der Steuerquerschnitte, erreicht.
[0017] Unabhängig davon, ob die Zufuhr bzw. Abfuhr des Hydraulikfluids zu bzw. von dem Zylinderstern
über nur einen oder über zwei Steuerspiegelkörper erfolgt, ist es in fertigungstechnischer
Hinsicht sinnvoll, dass Steuerkanäle zweier gegenüber liegender Steuerspiegelkörper
und ein dazwischen angeordneter Durchlasskanal des Zylindersterns miteinander fluchten,
vorzugsweise eine durchgehende zylindrische Bohrung mit konstantem Querschnitt bilden.
Unter dem Aspekt einer stets anzustrebenden Gleichteilfertigung sind die Steuerkanäle
in einem nicht zur Hydraulikfluid-Zufuhr bzw. -Abfuhr genutzten Steuerspiegelkörper
unbenutzt, was jedoch in keiner Weise nachteilig ist.
[0018] Auch wenn es grundsätzlich möglich ist, die Kolben an den Kolbenköpfen mit einem
separaten Dichtelement (Kolbenring o.ä.) zu versehen, ist es eine bevorzugte Variante,
dass jeweils ein Kolbenkopf der Kolben im Längsschnitt becherförmig gestaltet ist
und ohne Zwischenschaltung eines separaten Dichtungselements mit einem Becherrand
dichtend an einer inneren Mantelfläche der jeweiligen Bohrung des Zylindersterns anliegt,
wobei die Kolben vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und weiter vorzugsweise Kunststoff-Spritzgussteile
sind. Der Becherrand besitzt dabei eine in axiale Richtung des Kolbens gesehene Tiefe
und eine in radiale Richtung gesehene Dicke, die es sicherstellt, dass der Fluiddruck
im Arbeitsraum unter Ausnutzung der Bauteilelastizität für eine hinreichende Flächenpressung
zwischen Becherrand-Außenmantel und Bohrungsmantelfläche sorgt. Bei einer Herstellung
derartiger Kolben als Kunststoff-Spritzgussteile aus einem Material mit hinreichender
Festigkeit, niedrigem Reibwert in Verbindung mit dem Material des Zylindersterns und
gleichzeitig guter Elastizität lassen sich die erfindungsgemäßen Kolben sehr preisgünstig
herstellen.
Ausführungsbeispiel
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele einer hydrostatischen
Radialkolbenmaschine, die in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
[0020] Es zeigt:
- Fig. 1:
- Einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Radialkolbenmaschine mit
Kolben mit Kolbenringen,
- Fig. 2:
- wie Figur 1, jedoch im Längsschnitt,
- Fig. 2a:
- eine vergrößerte Ansicht des Zylindersterns und der Steuerspiegelkörper gemäß Figur
2,
- Fig. 3:
- einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Radialkolbenmaschine mit
Kolben in Becherform,
- Fig. 4:
- wie Figur 3, jedoch im Längsschnitt und
- Fig. 5:
- wie Figur 1, jedoch mit durch Pfeile veranschaulichten Kraftvektoren
[0021] Eine in den Figuren 1, 2 und 2a dargestellte Radialkolbenmaschine 1 umfasst ein Gehäuse
2, das - in axiale Richtung betrachtet - auf einer Seite mit einem Gehäusedeckel 3
fluiddicht verschlossen ist. In dem Gehäuse 2 ist ein Hubring 4 verschiebbar gelagert
und zwar entlang jeweils zweier Planflächen 5 und 6, die einerseits an einer inneren
Mantelfläche 7 des Gehäuses 2 und andererseits an einer äußeren Mantelfläche 8 des
Hubrings ausgebildet sind.
[0022] Darüber hinaus besitzt die Radialkolbenmaschine 1 einen Rotor in Form eines so genannten
Zylindersterns 9, der um eine Drehachse 10 rotierbar ist. Der Zylinderstern 9 besitzt
im vorliegenden Fall neun äquidistant über dessen Umfang verteilt angeordnete Bohrungen
11, die sich ausgehend von einer äußeren Mantelfläche 12 des Zylindersterns 9 radial
in dessen Inneres hinein, d.h. auf die Drehachse 10 zu, erstrecken.
[0023] In jeder Bohrung 11 ist ein Kolben 13 verschiebbar angeordnet, wobei jeder Kolben
13 einen Kolbenkopf 14, mit dem er abgedichtet in der Bohrung 11 gelagert ist, und
einen tellerförmigen Kolbenfuß 15 aufweist, mit dessen unterer Stirnfläche 16 der
jeweilige Kolben 13 sich an einer sphärisch gekrümmten inneren Mantelfläche 17 des
Hubrings 4 abstützt. Jeder Kolben 13 besitzt eine sich von dem Kolbenkopf 14 bis zu
dem Kolbenfuß 15 erstreckende Durchgangsbohrung 18, die an der Stirnfläche 16 des
Kolbenfußes 15 in einen Druckraum 19 mündet, der wiederum zu einer hydrostatischen
Entlastung der Lagerung des Kolbenfußes 15 an dem Hubring 4 führt. In bekannter Weise
besitzt jeder Kolben 13 im Bereich seines Kolbenkopfs 14 eine umlaufende Nut, in die
ein Kolbenring 20 zu Abdichtungszwecken eingesetzt ist. Zwischen dem Kolbenkopf 14
und dem Kolbenfuß 15 befindet sich ein im Durchmesser reduzierter Kolbenhals, der
- je nach Stellung des Kolbens 13 in der Bohrung 11 - ein Verkippen von Kolbenlängsachse
zu der Bohrungslängsachse erlaubt.
[0024] Entsprechend dem bekannten Grundprinzip von Radialkolbenmaschinen sind die Drehachse
10 des Zylindersterns 9 und die Mittelachse des Hubrings 4 (die Mittelachse des Hubrings
ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt) exzentrisch
zueinander angeordnet, wobei der (veränderliche) Betrag der Exzentrizität den Hub
der Kolben 13 definiert. Während eines vollständigen Umlaufs des Zylindersterns 9
um die Drehachse 10 bewegen sich die Kolben 13 daher von einem oberen Totpunkt, an
dem sie am tiefsten in die Bohrung 11 eingetaucht sind, zu einem unteren Totpunkt,
an dem sie zusammen mit den Wandungen der Bohrung 11 einen dann maximal großen Arbeitsraum
22 begrenzen. Das Maß der Exzentrizität zwischen Zylinderstern 9 und Hubring 4 lässt
sich im vorliegenden Fall mit Hilfe zweier hydraulischer Stellzylinder variieren,
deren Zylinderbohrungen 23 und 24 sich an gegenüber liegenden Seiten des Gehäuses
2 befinden und jeweils mit einem axial in der Zylinderbohrung 23, 24 verschiebbar
gelagerten becherförmigen Kolben 25, 26 versehen sind. Ausgehend von der in Figur
1 gezeigten Stellung, in der die Exzentrizität maximal ist, lässt sich der Hubring
4 (parallel zu den Planflächen 5 und 6) um den Weg 27 nach rechts verschieben, wodurch
die Exzentrizität und damit auch die Förderrate der Radialkolbenmaschine bis auf null
reduziert wird.
[0025] In gleichfalls aus dem Stand der Technik bekannter Weise erfolgt die Förderung von
Hydraulikfluid mit Hilfe der Radialkolbenmaschine - beispielhaft anhand einer Funktion
als Radialkolbenpumpe verdeutlicht - in der Weise, dass Hydraulikfluid von einem in
dem Gehäuse 2 befindlichen und an seinem radial innen liegenden Ende um 90° abgewinkelten
Einlasskanal 28 in einen Steuerkanal 29 eines Steuerspiegelkörpers 30 strömt. Der
Steuerspiegelkörper 30 befindet sich zwischen einer Gehäusewand 31 und dem Zylinderstern
9. Ein weiterer, im Wesentlichen baugleich gestalteter Steuerspiegelkörper 32 befindet
sich auf der gegenüber liegenden Seite des Zylindersterns 9 und wird auf seiner dem
Zylinderstern 9 abgewandten Seite von einer Gehäusewand 33 begrenzt. Bei beiden Steuerspiegelkörpern
30, 32 ist der jeweilige Steuerkanal 29, 34 in einer dem Zylinderstern 9 zugewandten
Stirnfläche des Steuerspiegelkörpers 30, 32 kreissegmentförmig erweitert. Diese bekannte
Bauform ermöglicht es, dass das Hydraulikfluid während einer sich über einen Winkelbereich
von ca. 150° erstreckenden Saugphase aus dem Steuerkanal 29 über jeweils einen jeder
Bohrung 11 in dem Zylinderstern 9 zugeordneten Durchlasskanal 35 in den jeweiligen
Arbeitsraum 22 einströmt. Sobald ein Kolben 13 seinen unteren Totpunkt erreicht hat,
endet die Strömungsverbindung zwischen dem dem Einlasskanal 28 zugeordneten Steuerkanal
29 und dem zugeordneten Durchlasskanal 35, wohingegen im nächsten Moment eine Verbindung
zwischen dem ebenso wie der Steuerkanal 29 aufgebauten und einem Auslasskanal 36 zugeordneten
weiteren Steuerkanal 37 auf der "Druckseite" des Steuerspiegelkörpers 30 bzw. der
Radialkolbenmaschine 1 hergestellt wird. Die Querschnitte der Steuerkanäle 29, 37,
die in den jeweiligen Trennungsebenen zwischen dem Steuerspiegelkörper 30 und dem
Zylinderstern 9 angeordnet sind, werden als Steuerquerschnitte 29', 37' bezeichnet.
[0026] Infolge einer fortlaufenden Rotation des Zylindersterns 9 schiebt jeder Kolben 13
das in dem zugehörigen Arbeitsraum 22 befindliche Hydraulikfluid durch den jeder Bohrung
11 zugeordneten Durchlasskanal 35 und den gleichfalls rinnenförmig erweiterten und
sich über ein Kreissegment von ca. 150° erstreckenden Steuerkanal 37 in den Auslasskanal
36. Zwischen den Steuerquerschnitten 29', 37' des Steuerspiegelkörpers 30 befinden
sich zwei um 180° zueinander versetzte Verschlussflächen (in den Figuren nicht sichtbar),
die die Durchlasskanäle 35 jeweils in zwei Zwischenbereiche zwischen den Steuerquerschnitten
29' und 37' verschließen, um einen Kurzschluss zwischen Saug- und Druckseite zu verhindern.
Der in Figur 2 rechts dargestellte Steuerspiegelkörper 32 weist gleichfalls einen
zweiten, d.h. unteren, Steuerkanal 38 auf, der im vorliegenden Fall - ebenso wie der
obere Steuerkanal 34 dieses Steuerspiegelkörpers 32 - außer Funktion ist.
[0027] Um von dem Hydraulikfluid auf der Saugseite der Radialkolbenmaschine 1 zuverlässig
auch große Volumenströme kavitationsfrei fördern zu können, kann bedarfsweise der
saugseitige Steuerkanal 34 des Steuerspiegelkörpers 32 gleichfalls mit dem Einlasskanal
28 verbunden werden. Druckseitig ist die Verbindung des Steuerkanals 38 mit dem Auslasskanal
36 kaum erforderlich; aus Gründen der Gleichteilfertigung sind jedoch beide Steuerspiegelkörper
30, 32 mit jeweils zwei Steuerkanälen 29, 37 und 34, 38 versehen.
[0028] Um eine axiale Spaltkompensation im Bereich der Steuerspiegelkörper 30, 32 und des
Zylindersterns 9 zu erreichen, befindet sich zwischen der Gehäusewand 33 und der dieser
zugewandten Stirnfläche des Steuerspiegelkörpers 32 ein nur schematisch dargestelltes
Federelement 39 in Form einer umlaufenden Wellfeder. Das Federelement 39 ist jedoch
nicht dazu in der Lage, derart große Kräfte aufzubringen, um die hohen in axiale Richtung
wirkende hydraulischen Kräfte auszugleichen. Hierzu ist additiv eine druckbeaufschlagte
Kompensationsfläche K an der dem Steuerspiegelkörper 32 zugewandten Stirnfläche des
Deckels 3 vorgesehen. Diese Kompensationsfläche K ist zweifach nierenförmig gestaltet
und korrespondiert zum einen mit dem saugseitigen Steuerkanal 29 und zum anderen mit
dem druckseitigen Steuerkanal 37. Mittels jeweils eines ebenfalls nierenförmig gestalteten
Dichtungselements D wird ein mit der Kompensationsfläche K korrespondierendes Volumen
zwischen dem Gehäusedeckel 3 und der diesem zugewandten rückseitigen Stirnfläche des
Steuerspiegelkörpers 32 abgedichtet. Auf diese Weise wird eine druckproportionale
axiale Anpresskraft erzeugt, die stets nur wenige Prozent über der axialen Komponente
der hydraulischen Spaltkraft am jeweiligen Steuerspiegelkörper 30, 32 liegt. Damit
ist die Spaltkompensation sichergestellt ohne große "Überschusskräfte" zu erzeugen,
die nur zu erhöhter Reibung führen würden.
[0029] Anhand der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 2a werden nunmehr besondere Merkmale
der Steuerspiegelkörper 30, 32 und des Zylindersterns 9 erläutert:
[0030] Beide Steuerspiegelköper 30, 32 besitzen jeweils einen kegelringförmigen Stützbereich
40, 41, der mit einem komplementär geformten, ebenfalls kegelringförmigen Stützbereich
42, 43 an den gegenüber liegenden Stirnseiten des Zylindersterns 9 zusammenwirkt.
Während sich in den Stützbereichen 40, 41 der Steuerspiegelkörper 30, 32 die Steuerkanäle
29, 37 und 34, 38, d.h. insbesondere auch die Steuerquerschnitte 29', 37', befinden,
verlaufen die als Durchgangsbohrungen ausgeführten Durchlasskanäle 35 in den beiderseitigen
Stützbereichen 42 und 43 des Zylindersterns 9.
[0031] Beide Steuerspiegelkörper 30, 32 besitzen jeweils eine zentrale Durchgangsbohrung
44, 45 durch die hindurch eine Antriebswelle 46 der Radialkolbenmaschine 1 verläuft.
Ein Drehmoment-I<oppelbereich 47 des Zylindersterns 9 ist als Innensechskant ausgeführt,
in den ein entsprechend angepasster Außensechskant der Antriebswelle 46 in drehfester
Weise eingesetzt ist.
[0032] Beide Steuerspiegelkörper 30, 32 weisen einen sich in radiale Richtung nach außen
hin an den jeweiligen Stützbereich 40, 41 anschließenden zylinderringförmigen Lagerbereich
48, 49 auf, dessen äußere Mantelfläche 50, 51 jeweils in einer angepassten Ausnehmung
in dem Gehäuse 2 bzw. dem Gehäusedeckel 3 gelagert ist. Der Zylinderstern 9 besitzt
einen sich - in radiale Richtung betrachtet - an dessen Stützbereiche 42 und 43 anschließenden
Freilaufbereich 52, 53, in dem sich zwischen der jeweiligen Stirnfläche 54, 55 des
Zylindersterns 9 und der gegenüber liegenden Stirnfläche 56, 57 der Steuerspiegelkörper
30, 32 jeweils ein Spalt 58, 59 befindet.
[0033] Aus Figur 2a lässt sich entnehmen, dass die in axiale Richtung gemessene Breite des
Zylindersterns 9 in dem Stützbereichen 42, 43 zu der Drehachse 10 hin abnimmt. Die
größte axiale Breite 60 besteht in dem Freilaufbereich 52, 53, wohingegen die kleinste
axiale Breite 61 in dem Drehmoment-Koppelbereich 47 besteht. Der Kegelwinkel der Steuerspiegelkörper
30, 32 beträgt jeweils 120°, so dass die Spurgeraden der Zeichnungs-Schnittebene mit
den Steuerspiegelkörpern 30, 32 mit der Drehachse 10 jeweils einen Winkel von 60°
einschließen.
[0034] Des Weiteren ist erkennbar, dass sich die Steuerspiegelkörper 30, 32 mit ihren kegelringförmigen
und die Stützbereiche 42, 43 bildenden Stirnflächen über die von den Stirnflächen
54, 55 des Zylindersterns 9 gebildeten Ebenen hinaus in Richtung auf eine zu der Drehachse
10 senkrechten Mittelebene 62 des Zylindersterns 9 erstrecken.
[0035] Der Unterschied der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Radialkolbenmaschine 1 besteht
darin, dass die Kolben 13' dort im Längsschnitt eine becherförmige Gestalt besitzen.
Ein im jeweiligen Kolbenkopf 14' angeordneter Becherrand 63 besitzt eine geringe,
zum freien Ende des Becherrandes 63 hin abnehmende Wandstärke, so dass in Folge eines
Druckaufbaus in dem Arbeitsraum 22 der jeweiligen Bohrung 11 in dem Zylinderstern
9 ein selbst verstärkender Abdichteffekt eintritt. Die Kolben 13' sind als Kunststoff-Spritzgussteile
hergestellt und bestehen beispielsweise aus PEEK (Poly ether ether keton) oder PAI
(Poly amid imid).
[0036] Bei den Kolben 13' handelt es sich um rotationssymmetrische Bauteile, wobei das verwendete
Kunststoffmaterial elastisch in seinem Kontaktbereich mit der inneren Mantelfläche
der Bohrung 11 eine Formänderung erlaubt, wenn in Folge der Schrägstellung der Kolben
13' während des Umlaufens des Zylindersterns 9 die Kontaktlinie im Bereich des Kolbenkopfs
14' eine Ellipse beschreibt.
[0037] In der Querschnittsdarstellung gemäß Figur 5 sind schließlich noch die verschiedenen
im Betrieb der Radialkolbenmaschine 1 auftretenden Kraftvektoren veranschaulicht:
Die im jeweiligen Arbeitsraum 22 wirkenden radialen hydraulischen Kräfte, veranschaulicht
durch den Pfeil P1, werden erfindungsgemäß durch die symmetrisch schräg verlaufenden
Stirnflächen des Zylindersterns 9 bzw. der Steuerspiegelkörper 30,32 hydraulisch kompensiert,
was durch die hydraulischen Kraftvektoren gemäß den Pfeilen P2 und P3 veranschaulicht
ist. Darüber hinaus sind in Figur 5 noch die mechanischen Kräfte gemäß den Pfeilen
P4 dargestellt, die im Gehäuse 2 auftretende Reaktionskräfte zu den hydraulischen
Kräften sind, die vom Arbeitsraum 22 über die Kolben 26 und den Hubring 4 übertragen
werden. Die in radiale Richtung auf die Steuerspiegelkörper 30,32 wirkenden Kräfte
werden in deren Lagerbereichen 48,49 auf die jeweilige Gegenfläche im Gehäuse 2 bzw.
Gehäusedeckel 3 übertragen, wo die Reaktionskräfte in Form der Pfeile P5 dargestellt
sind.
Bezugszeichenliste
1 |
Radialkolbenmaschine |
2 |
Gehäuse |
3 |
Gehäusedeckel |
4 |
Hubring |
5 |
Planfläche |
6 |
Planfläche |
7 |
innere Mantelfläche |
8 |
äußere Mantelfläche |
9 |
Zylinderstern |
10 |
Drehachse |
11 |
Bohrung |
12 |
äußere Mantelfläche |
13, 13' |
Kolben |
14, 14' |
Kolbenkopf |
15 |
Kolbenfuß |
16 |
Stirnfläche |
17 |
innere Mantelfläche |
18 |
Durchgangsbohrung |
19 |
Druckraum |
20 |
Kolbenring |
21 |
Kolbenhals |
22 |
Arbeitsraum |
23 |
Zylinderbohrung |
24 |
Zylinderbohrung |
25 |
Kolben |
26 |
Kolben |
27 |
Weg |
28 |
Einlasskanal |
29 |
Steuerkanal |
29' |
Steuerquerschnitt |
30 |
Steuerspiegelkörper |
31 |
Gehäusewand |
32 |
Steuerspiegelkörper |
33 |
Gehäusewand |
34 |
Steuerkanal |
35 |
Durchlasskanal |
36 |
Auslasskanal |
37 |
Steuerkanal |
37' |
Steuerquerschnitt |
38 |
Steuerkanal |
39 |
Federelement |
40 |
Stützbereich |
41 |
Stützbereich |
42 |
Stützbereich |
43 |
Stützbereich |
44 |
Durchgangsbohrung |
45 |
Durchgangsbohrung |
46 |
Antriebswelle |
47 |
Drehmoment-Koppelbereich |
48 |
Lagerbereich |
49 |
Lagerbereich |
50 |
äußere Mantelfläche |
51 |
äußere Mantelfläche |
52 |
Freilaufbereich |
53 |
Freilaufbereich |
54 |
Stirnfläche |
55 |
Stirnfläche |
56 |
Stirnfläche |
57 |
Stirnfläche |
58 |
Spalt |
59 |
Spalt |
60 |
Breite |
61 |
Breite |
62 |
Mittelebene |
63 |
Becherrand |
D |
Dichtungselement |
K |
Kompensationsfläche |
P1 |
Pfeil |
P2 |
Pfeil |
P3 |
Pfeil |
P4 |
Pfeil |
P5 |
Pfeil |
1. Hydrostatische Radialkolbenmaschine (1) mit
- einem Gehäuse
- einem um eine Drehachse (10) drehbar in dem Gehäuse (2) gelagerten Zylinderstern
(9), der eine Anzahl von Bohrungen (11) besitzt, die sich ausgehend von einer äußeren
Mantelfläche (12) des Zylindersterns (9) in dessen Inneres hinein erstrecken und über
dessen Umfang verteilt angeordnet sind,
- einer der Anzahl der Bohrungen (11) entsprechenden Anzahl von Kolben (13, 13'),
die in den Bohrungen (11) verschiebbar angeordnet sind und jeweils zusammen mit der
zugeordneten Bohrung (11) einen Arbeitsraum (22) für ein Hydraulikfluid begrenzen,
- einem exzentrisch zu dem Zylinderstern (9) angeordneten Hubring (4), der den Zylinderstern
(9) umlaufend umgibt und an dessen innerer Mantelfläche (17) sich dem Zylinderstern
(9) abgewandte Enden der Kolben (13, 13') während der Drehbewegung des Zylindersterns
(9) beweglich abstützen,
- zwei Steuerspiegelkörpern (30, 32), die insgesamt mindestes zwei Steuerquerschnitte
aufweisen, von denen mindestens einer mit dem Einlasskanal (28) und mindestens ein
anderer mit dem Auslasskanal (36) in Verbindung steht, wobei beide Steuerspiegelkörper
(30, 32) sich jeweils mit einer dem Zylinderstern (9) zugewandten Stirnfläche auf
eine zu der Drehachse (10) senkrechte Mittelebene (62) des Zylindersterns (9) zu über
eine Ebene hinaus erstrecken, die von einer dem jeweiligen Steuerspiegelkörper (30,
32) zugewandten Stirnfläche (54, 55) des Zylindersterns (9) an dessen Stelle mit der
größten axialen Breite (60) definiert ist,
- einer der Anzahl der Bohrungen (11) des Zylindersterns (9) entsprechenden Anzahl
von in letzterem angeordnetem Durchlasskanälen (35), die - je nach Drehstellung des
Zylindersterns (9) in dem Hubring (4) - jeweils einen Arbeitsraum (22) mit einem mit
dem Einlasskanal (28) korrespondierenden Steuerquerschnitt oder mit einem mit dem
Auslasskanal (36) korrespondierenden Steuerquerschnitt verbinden oder von einer an
dem Steuerspiegelkörper (30, 32) befindlichen Verschlussfläche verschließbar sind
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerspiegelkörper (30, 32) einen Lagerbereich (48, 49) aufweist, in dem radial
wirkende Kräfte auf eine jeweilige Gegenfläche in dem Gehäuse (2) oder einem darin
gelagerten Gehäusedeckel (3) übertragbar sind.
2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderstern (9) mindestens einen Stützbereich (42, 43) aufweist, in dem die
axiale Breite kleiner ist als in einem sich in radiale Richtung an den Stützbereich
(42, 43) nach außen hin anschließenden Freilaufbereich (52), wobei sich vorzugsweise
in dem Stützbereich (42, 43) mindestens ein Steuerquerschnitt des Steuerspiegelkörpers
(30, 32) befindet, wobei weiter vorzugsweise mindestens ein Steuerspiegelkörper (30,
32) einen mit dem Stützbereich (42, 43) des Zylindersterns (9) korrespondierenden
Stützbereich (40, 41) aufweist, wobei sich vorzugsweise entweder in radiale Richtung
nach außen hin an den Stützbereich (40, 41) anschließenden und/oder in axiale, dem
Stützbereich (40, 41) abgewandten Richtung der jeweilige Lagerbereich (48, 49) anschließt.
3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbereich (42, 43) des Zylindersterns (9) sich vorzugsweise ausgehend von
einem zentralen Drehmoment-Kopplungsbereich (47), in radiale Richtung bis zu einem
Durchmesser erstreckt, der ungefähr 60 % bis 90 %, vorzugsweise 70 % bis 80 % des
maximalen Durchmessers des Zylindersterns (9) beträgt.
4. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegelkörper (30, 32) eine kegelförmige, kegelringförmige oder konvex,
insbesondere sphärisch, gewölbte Gestalt besitzt, wobei vorzugsweise der Stützbereich
(40, 41) kegelförmig, kegelringförmig oder konvex, insbesondere sphärisch, gewölbt
gestaltet ist.
5. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel zwischen 90° und 150°, vorzugsweise zwischen 110° und 130° beträgt.
6. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderstern (9) und mindestens ein Steuerspiegelkörper (30, 32) in axiale Richtung
patrizen-matrizen-förmig ineinander greifen.
7. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuerspiegelkörper (30, 32) in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar
sind, vorzugsweise dass einer der Steuerspiegelkörper (32) in axiale Richtung relativ
zu dem Gehäuse (2) oder dem Gehäusedeckel(3) verschiebbar ist, wohingegen der andere
Steuerspiegelkörper (30) in axiale Richtung in dem Gehäuse (2) oder dem Gehäusedeckel
(3) festgelegt ist.
8. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Zylindersterns (9) jeweils ein Steuerspiegelkörper (30, 32)
angeordnet ist, wobei ein Steuerspiegelkörper (32) mittels eines sich an dem Gehäuse
(2) oder dem Gehäusedeckel (3) abstützenden Federelements (39), vorzugsweise einer
Wellfeder, in Richtung auf den gegenüber liegenden Steuerspiegelkörper (30) vorgespannt
ist.
9. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mit einem Arbeitsraum (22) korrespondierende Durchlasskanäle (35) des Zylindersterns
(9) sich jeweils von einem Stützbereich bis zu dem gegenüberliegenden Stützbereich
(42, 43) erstrecken.
10. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkanäle (29, 34, 37, 38) zweier gegenüber liegender Steuerspiegelkörper (30,
32) und ein dazwischen angeordneter Durchlasskanal (35) des Zylindersterns (9) miteinander
fluchten, vorzugsweise eine durchgehende zylindrische Bohrung mit konstantem Querschnitt
bilden.
11. Radialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Kolbenkopf (14') der Kolben (13') im Längsschnitt becherförmig gestaltet
ist und ohne Zwischenschaltung eines separaten Dichtungselements mit einem Becherrand
(63) dichtend an einer inneren Mantelfläche der jeweiligen Bohrung (11) des Zylindersterns
(9) anliegt, wobei die Kolben (13') vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und weiter
vorzugsweise Kunststoff-Spritzgussteile sind.
1. A hydrostatic radial piston machine (1) having
- a housing,
- a cylinder star (9) which mounted in the housing (2) such that it can rotate about
a rotation axis (10) and has a number of bores (11) which extend starting from an
outer lateral surface (12) of the cylinder star (9) into the interior thereof and
are distributed over the circumference thereof,
- a number of pistons (13, 13') corresponding to the number of bores (11), which are
arranged in a displaceable manner in the bores (11) and each delimit a working space
(22) for a hydraulic fluid together with the associated bore (11),
- a lifting ring (4), which is arranged eccentrically to the cylinder star (9) and
surrounds the cylinder star (9) in a circumferential manner, and on the inner lateral
surface (17) of which ends of the pistons (13, 13') which face away from the cylinder
star (9) are supported in a movable manner during the rotary movement of the cylinder
star (9),
- two control mirror bodies (30, 32), which have at least two control cross sections
in total, of which at least one is connected to the inlet duct (28) and at least one
other is connected to the outlet duct (36), wherein both control mirror bodies (30,
32) each extend with an end face facing the cylinder star (9) towards a central plane
(62) of the cylinder star (9), which plane is perpendicular to the rotation axis (10),
beyond a plane which is defined by an end face (54, 55) of the cylinder star (9) facing
the respective control mirror body (30, 32) at the point of the cylinder star with
the greatest axial width (60),
- a number, which corresponds to the number of bores (11) in the cylinder star (9),
of through-ducts (35) which are arranged in the latter and - depending on the rotation
position of the cylinder star (9) in the lifting ring (4) - each connect a working
space (22) to a control cross section which corresponds to the inlet duct (28) or
to a control cross section which corresponds to the outlet duct (36) or can be closed
by a closure face which is situated on the control mirror body (30, 32),
characterised in that each control mirror body (30, 32) has a bearing region (48, 49) in which radially
effective forces can be transmitted to a respective counter face in the housing (2)
or a housing cover (3) mounted therein.
2. The radial piston machine according to Claim 1, characterised in that the cylinder star (9) has at least one supporting region (42, 43), in which the axial
width is smaller than in a free-running region (52) which is joined to the supporting
region (42, 43) to the outside in the radial direction, wherein preferably at least
one control cross section of the control mirror body (30, 32) is situated in the supporting
region (42, 43), wherein further preferably at least one control mirror body (30,
32) has a supporting region (40, 41) which corresponds to the supporting region (42,
43) of the cylinder star (9), wherein preferably the respective bearing region (48,
49) is joined to the supporting region (40, 41) either towards the outside in the
radial direction and/or in the axial direction facing away from the supporting region
(40, 41).
3. The radial piston machine according to Claim 2, characterised in that the supporting region (42, 43) of the cylinder star (9) preferably extends starting
from a central torque-coupling region (47) in the radial direction to a diameter which
is approximately 60% to 90%, preferably 70% to 80% of the maximum diameter of the
cylinder star (9).
4. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the control mirror body (30, 32) has a conical, conical-ring-shaped or convexly,
in particular spherically curved shape, wherein preferably the supporting region (40,
41) is shaped in a conical, conical-ring-shaped or convexly, in particular spherically,
curved manner.
5. The radial piston machine according to Claim 4, characterised in that the cone angle is between 90° and 150°, preferably between 110° and 130°.
6. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the cylinder star (9) and at least one control mirror body (30, 32) interlock in
a male/female manner in the axial direction.
7. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the two control mirror bodies (30, 32) can be displaced in the axial direction relative
to each other, preferably that one of the control mirror bodies (32) can be displaced
in the axial direction relative to the housing (2) or the housing cover (3), whereas
the other control mirror body (30) is fixed in the axial direction in the housing
(2) or the housing cover (3).
8. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 7, characterised in that in each case one control mirror body (30, 32) is arranged on both sides of the cylinder
star (9), wherein one control mirror body (32) is prestressed in the direction of
the opposite control mirror body (30) by means of a spring element (39), preferably
a wave spring, which is supported on the housing (2) or housing cover (3).
9. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 8, characterised in that through-ducts (35) of the cylinder star (9) which each correspond to a working space
(22) each extend from one supporting region to the opposite supporting region (42,
43).
10. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 9, characterised in that control ducts (29, 34, 37, 38) of two opposite control mirror bodies (30, 32) and
a through-duct (35) of the cylinder star (9) arranged between them align with each
other, preferably forming a continuous cylindrical bore with a constant cross section.
11. The radial piston machine according to one of Claims 1 to 10, characterised in that in each case a piston head (14') of the pistons (13') is cup-shaped in longitudinal
section and bears with a cup edge (63) against an inner lateral surface of the respective
bore (11) of the cylinder star (9) without a separate seal element being interposed,
wherein the pistons (13') preferably consist of plastic and further preferably are
plastic injection-moulded parts.
1. Moteur à pistons radiaux hydrostatique (1) comportant :
- un logement,
- un barillet à pistons radiaux (9) positionné rotativement autour d'un axe de rotation
(10) dans le logement (2), qui possède une pluralité d'alésages (11), qui s'étendent
à partir d'une surface de gaine extérieure (12) du barillet à pistons radiaux (9)
à l'intérieur de celui-ci et sont répartis sur la circonférence de celui-ci,
- une pluralité de pistons (13, 13') correspondant à la pluralité d'alésages (11),
qui sont disposés de manière déplaçable dans les alésages (11) et délimitent respectivement
conjointement à l'alésage coordonné (11) un espace de travail (22) pour un fluide
hydraulique,
- une couronne de levage (4) disposée excentriquement au barillet à pistons radiaux
(9), qui entoure la circonférence du barillet à pistons radiaux (9) et, sur la surface
de gaine intérieure (17) de celui-ci, s'appuient de manière mobile les extrémités
du piston (13, 13') qui se détournent du barillet à pistons radiaux (9) pendant le
mouvement de rotation du barillet à pistons radiaux (9),
- deux corps de plaque de commande (30, 32), qui présentent au total au moins deux
sections transversales de commande, desquels au moins un est relié au canal d'admission
(28) et au moins un autre est relié au canal d'échappement (36), dans lequel les deux
corps de plaque de commande (30, 32) s'étendent respectivement par une surface frontale
tournée vers le barillet à pistons radiaux (9) sur un plan central (62) du barillet
à pistons radiaux (9) perpendiculaire à l'axe de rotation (10) jusqu'à un plan, qui
est défini par une surface frontale (54, 55) du barillet à pistons radiaux (9) tournée
vers le corps de plaque de commande respective (30, 32)à l'emplacement de celui-ci
avec la plus grande largeur axiale (60),
- une pluralité de canaux de passage (35) disposés dans le barillet à pistons radiaux
correspondant à la pluralité d'alésages (11) du barillet à pistons radiaux (9), qui
- en fonction de la position de rotation du barillet à pistons radiaux (9) dans la
couronne de levage (4) - relient respectivement un espace de travail (22) avec une
section transversale de commande correspondant au canal d'admission (28) ou avec une
section transversale de commande correspondant au canal d'échappement (36) ou peuvent
être obturés par une surface d'obturation se trouvant sur le corps de plaque de commande
(30, 32),
caractérisé en ce que chaque corps de plaque de commande (30, 32) présente une surface de palier (48, 49),
dans laquelle des forces agissant radialement peuvent être transmises sur une surface
opposée respective dans le logement (2) ou un couvercle de logement (3) positionné
dans celui-ci.
2. Moteur à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le barillet à pistons radiaux (9) présente au moins une zone d'appui (42, 43), dans
laquelle la largeur axiale est plus petite que dans une zone de mise en roue libre
(52) se rattache dans la direction radiale à la zone d'appui (42, 43) en allant vers
l'extérieur, dans lequel de préférence dans la zone d'appui (42, 43) se trouve au
moins une section transversale de commande du corps de plaque de commande (30, 32),
dans lequel de préférence au moins un corps de plaque de commande (30, 32) présente
une zone d'appui (40, 41) correspondant à la zone d'appui (42, 43) du barillet à pistons
radiaux (9), dans lequel de préférence se rattache la zone de palier respective (48,
49) soit à la zone d'appui (40, 41) dans la direction radiale en allant vers l'extérieur
et/ou soit dans la direction axiale qui se détourne de la zone d'appui (40, 41).
3. Moteur à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone d'appui (42, 43) du barillet à pistons radiaux (9) s'étend de préférence
à partir d'une zone d'accouplement à couple de rotation (47) centrale dans la direction
radiale jusqu'à un diamètre, qui correspond environ à 60% à 90%, de préférence à 70%
à 80% du diamètre maximal du barillet à pistons radiaux (9).
4. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de plaque de commande (30, 32) possède une forme bombée conique, de bague
conique ou convexe, notamment sphérique, dans lequel de préférence la surface d'appui
(40, 41) a une forme bombée conique, de bague conique ou convexe, notamment sphérique.
5. Moteur à pistons radiaux selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle de conicité est compris entre 90° et 150°, de préférence entre 110° et 130°.
6. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le barillet à pistons radiaux (9) et au moins un corps de plaque de commande (30,
32) viennent en prise l'un dans l'autre dans la direction radiale en forme de poinçon/matrice.
7. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux corps de plaque de commande (30, 32) sont déplaçables l'un par rapport à
l'autre dans la direction axiale, de préférence en ce que un des corps de plaque de commande (32) est déplaçable dans la direction axiale par
rapport au logement (3) ou au couvercle de logement (3), tandis que l'autre corps
de plaque de commande (30) est immobilisé dans la direction axiale dans le logement
(2) ou le couvercle de logement (3).
8. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que un corps de plaque de commande (30, 32) est respectivement disposé des deux côtés
du barillet à pistons radiaux (9), dans lequel un corps de plaque de commande (32)
est précontraint au moyen d'un élément de ressort (39) s'appuyant sur le logement
(2) ou sur le couvercle de logement (3), de préférence un ressort ondulé, dans la
direction du corps de plaque de commande (30) opposé.
9. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des canaux de passage (35) du barillet à pistons radiaux (9) correspondant respectivement
à un espace de travail (22) s'étendent respectivement depuis une zone d'appui jusqu'à
la zone d'appui opposée (42, 43).
10. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des canaux de commande (29, 34, 37, 38) de deux corps de plaque de commande (30,
32) opposés et un canal de passage (35) disposé entre eux du barillet à pistons radiaux
(9) s'alignent les uns sur les autres, de préférence forment un alésage cylindrique
traversant avec section transversale constante.
11. Moteur à pistons radiaux selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que respectivement une tête de piston (14') du piston (13') est configurée en forme de
coupe en coupe longitudinale et vient reposer de manière étanche par un bord de coupe
(63) sans intercaler un élément d'étanchéité séparé sur une surface de gaine intérieure
de l'alésage respectif (11) du barillet à pistons radiaux (9), dans lequel les pistons
(13') sont de préférence constitués de plastique et de préférence des pièces moulées
par injection en plastique.