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DE2004322B2 - Path-controlled radial piston machine with rotating cylinder star - Google Patents

Path-controlled radial piston machine with rotating cylinder star

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Publication number
DE2004322B2
DE2004322B2 DE19702004322 DE2004322A DE2004322B2 DE 2004322 B2 DE2004322 B2 DE 2004322B2 DE 19702004322 DE19702004322 DE 19702004322 DE 2004322 A DE2004322 A DE 2004322A DE 2004322 B2 DE2004322 B2 DE 2004322B2
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DE
Germany
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constant
areas
piston
radial piston
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19702004322
Other languages
German (de)
Other versions
DE2004322A1 (en
DE2004322C3 (en
Inventor
Taketoshi Funabashi Kato
Kozo Tokio Ono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Keihin Hitachi Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Keihin Hitachi Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Keihin Hitachi Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to DE19702004322 priority Critical patent/DE2004322C3/en
Priority claimed from DE19702004322 external-priority patent/DE2004322C3/en
Publication of DE2004322A1 publication Critical patent/DE2004322A1/en
Publication of DE2004322B2 publication Critical patent/DE2004322B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2004322C3 publication Critical patent/DE2004322C3/en
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0641Details, component parts specially adapted for such machines
    • F01B1/0648Cams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

der Geschwindigkeit und am Anfang und Ende 15 schleunigung und konstanter Verzögerung bei jeden jeder Koibenbewegung Bereiche aufweist, bei denen der Kolben kerne rarUale Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiukelbereich zunehmender Kolbengeschwindigkeit (0Of) größer als der Drehwinkelbereich ab- a° nehmender Kolbengeschwindigkeit (0dc) ist, daß ferner der Drehwinkelbereich zunehmender Kolbengeschwindigkeit (0O(.) und der Trehwinkelbereich abnehmender Kolbengeschwindigkeit (0rfi.) ganze Vielfache des Kolbenphasendifferenzwin- 35 kels (θ,) sind, daß der Drehwinkelbereich gleichbleibender Kolbengeschwindigkeit (0fV) gleich Null oder einem ganzen Vielfachen des Kolbenphasendifferenzwinkels (0„) ist und daß derthe speed and at the beginning and the end 15 acceleration and constant deceleration with each each piston movement has areas in which the piston kernel executes rare movement, characterized in that the Wiukelbereich increasing piston speed (0 Of ) greater than the angular range of decreasing piston speed (0 dc ) is that, furthermore, the angular range of increasing piston speed (0 O ( .) And the angular range of decreasing piston speed (0 rfi .) Are whole multiples of the piston phase difference angle (θ,), that the angular range of constant piston speed (0 fV ) is equal to zero or a whole multiple of the piston phase difference angle (0 ") and that the

Drehwinkelbereich ν ε.2) ohne radiale Bewegung des Kolbens bei einer geraden Kolbenanzahl gleich dem halben Phasendifferenzwinkel und dieser Drehwinkelbereich bei ungerader Kolbenanzahl gleich einem Viertel des Phasendiflerenzwinkels (©„) ist.Rotation angle range ν ε. 2 ) without radial movement of the piston with an even number of pistons is equal to half the phase difference angle and this rotation angle range with an uneven number of pistons is equal to a quarter of the phase difference angle (© „).

4040

Die Erfindung betrifft eine weggesteuerte Radialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches.The invention relates to a path-controlled radial piston machine with the features of the preamble of the claim.

Durch die Vielzahl der einzelnen, jeweils gesondert angetriebenen Kolben ergeben sich bei derarti- 45 / das größte gemeinsame Vielfache, der Kolbenzahl M gen Hydro-Maschinen je nach ihrer Wirkungsweise und der Profilwellenzahl N ist. Für den Fall, daß das als Motor oder als Pumpe Druck- bzw. Leistungs- größte gemeinsame Vielfache aus Kolbenzahl N undDue to the large number of individual, each separately driven pistons, the greatest common multiple is the number M of pistons in hydraulic machines, depending on their mode of operation and the number of profile shafts N is. In the event that the common multiple of the number of pistons N and, which is the greatest common multiple of the number of pistons N and

Kolbenhub gleich.Piston stroke the same.

Bei Radialkolbenmaschinen mit auf der Bahnkurve abrollendem Wälzkörper am äußersten Ende jede« Kolbens stellt der Verlauf der Kurvenbahn die Umhüllende der Bewegungsbahn des Wälzkörpermittelpunktes dar. Das hat zur Folge, daß die Erhebungen der Kolbenbahn stärker gekrümmt sind als ihre Täler. Diese kleineren Kurvenradien der Kurvenbahn im Bereich der höchsten Erhebungen ergeben wesentlich gesteigerte spezifische Flächenpressungen in diesen Kurvenbahnabschnitten, durch die die Lebensdauer der Kurvenbahn und der Kugeln verringert wird.In radial piston machines with rolling elements rolling on the trajectory at the outermost end, each « Piston, the course of the cam represents the envelope of the movement path of the rolling element center point This has the consequence that the elevations of the piston path are more curved than their valleys. These smaller curve radii of the curved path in the area of the highest elevations result in a substantial amount increased specific surface pressures in these cam track sections, through which the service life the cam and the balls is reduced.

Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag (DT-OS 19 14 598) werden derartig hohe Herzsche Flächenpressungen dadurch verringert, daß der Bereich konstanter Beschleunigung vergrößert und der Bereich konstanter Verzögerung entsprechend verkleinert wird, was bedeutet, daß der Krümmungsradius im Bereich einer Kurvenbahnerhebung vergrößert und im Bereich eines Kurvenbahn-Teiles entsprechend verkleinert wird. Bei bestimmten Ausführungen dieser Radialkolbenmaschine ist es zur Erzielung eines konstanten Drehmomentes bei einem Motorbetrieb bzw. eines konstanten Druckes bei PumpbPtrieb unbedingt notwendig, jeweils eine Phase konstanter Geschwindigkeit vorzusehen. Diese Gegebenheiten liegen stets dann vor, wenn das Verhältnis Kolbenanzahl M zu I eine ungerade Zahl ist, wobeiAccording to a proposal that was not previously published (DT-OS 19 14 598), such high Herz surface pressures are reduced by increasing the area of constant acceleration and reducing the area of constant deceleration accordingly, which means that the radius of curvature is increased in the area of a curve track elevation and in the area of a curved path part is reduced accordingly. In certain designs of this radial piston machine, it is absolutely necessary to provide a phase of constant speed in each case in order to achieve a constant torque in motor operation or a constant pressure in pump drive. These conditions always exist when the ratio of the number of pistons M to I is an odd number, where

Schwankungen. Zum Ausgleich dieser Leistungsschwankungen ist eine weggesteuerte Radialkolben- Profilwellenzahl M gleich 1 ist, ergibt sich eine Maschine, bei der in jedem Betriebszeitpunkt jeder KolFluctuations. To compensate for these power fluctuations, a path-controlled radial piston profile wave number M is equal to 1, the result is a machine in which each Kol

maschine mit einem Zylinderstern und fester Kurven- so ben eine andere Stellung einnimmt. Bei einer beson-machine with a cylinder star and fixed cams so ben assumes a different position. At a special

bahn bekannt (GB-PS 11 22441), bei der jeder Auswärts- oder Einwärtshub des Kolbens einen Bereich konstanter Beschleunigung, einen zweiten Bereich konstanter Geschwindigkeit und einen dritten Bereich konstanter Verzögerung umfaßt. Darüber hinaus ist die Kurvenbahn so ausgelegt, daß eine Druckänderung während einer Eeschleunigungs- oder Verzögerungsperiode jedes Kolbens durch eine entgegengerichtete Druckänderung einer komplementären deren Ausführung dieser vorgeschlagenen Radialkolbenmaschine sind in den Totpunktbereichen der einzelnen Kolbenwege Verweilzonen vorgesehen, durch die sich die anderen Geschwindigkeitsphasen verändern. Durch derartige Verweilzeiten wird es jedoch notwendig, entweder besondere Phasen konstanter Geschwindigkeit vorzusehen oder aber von der Forderung konstanter Keschleunigung bzw. konstanter Verzögerung abzugehen und diese Bereicheknown railway (GB-PS 11 22441), in which every away or inward stroke of the piston, a region of constant acceleration, a second region constant speed and a third constant deceleration region. Furthermore the cam track is designed so that a pressure change during an acceleration or deceleration period each piston by a pressure change in the opposite direction of a complementary design of this proposed radial piston machine Dwell zones are provided in the dead center areas of the individual piston paths, through which the other speed phases move change. Due to such residence times, however, it becomes necessary either to make special phases more constant Provide speed or the requirement of constant K-acceleration or constant Delay going off and these areas

Periode eines anderen Kolbens ausgeglichen wird. Da 60 kurvenförmig auszubilden.Period of another piston is compensated. Since 60 to form a curve.

sich die durch die jeweiligen Einzeldrücke erzeugten Aufgabe der Erfindung ist es, eine weggesteuerteThe object of the invention generated by the respective individual pressures is to provide a path-controlled

Drehmomente addieren, ergibt sich bei entsprechender Auslegung der jeweiligen Beschleunigungs- und Verzögerungsbereiche in Verbindung mit den Bereichen konstanter Kolbengeschwindigkeit eine konstante Gesamtleistung der Maschine bzw. ein konstantes Gesamt-Drehmoment, wenn diese als Motor wirkt.Adding the torques results in the appropriate design of the respective acceleration and Deceleration areas in connection with the areas of constant piston speed a constant Total power of the machine or a constant total torque, if this is used as a motor works.

Radialkolbenmaschine der genannten Art zu schaffen, die bei gerader und ungerader Kolbenanzahl eine konstante Abtriebsleislung (Drehmoment oder Druck) bei verringerter Flächenpressung an den Kurvenbahnerhebungen liefert, und bei der die Umschaltzeiten zur Verhinderung von Druckstößen langer sind.To create radial piston machine of the type mentioned, with an even and odd number of pistons a constant output power (torque or pressure) with reduced surface pressure on the Provides curved track elevations, and in which the switching times to prevent pressure surges are longer are.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst. Die Vergrößerung Jes Bereiches konstanter Beschleunigung gegenüber ;iner entsprechenden Verkleinerung des Bereiches konstanter Verzögerung ergibt ein asymmetrisches Geschwindigkeitsdiagramm und hat zur Folge, daß üe Kurvenbahnradien in den Erhebungen vergrößert sind, wodurch die Fiächenpressung zwischen der Kurvenbahn und der Kolbenkugel geringer und die Lebensdauer der beiden Elemente verlängert wird. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Druck des Hydrauliköls zu erhöhen und damit bei gleichen Abmessungen die Leistung zu steigern.This problem is solved by the characterizing features of the claim. The magnification Jes area constant acceleration compared to; in a corresponding reduction of the area constant deceleration results in an asymmetrical speed diagram and has the consequence that üe curved path radii in the elevations enlarged are, whereby the surface pressure between the cam track and the piston ball is lower and the Life of the two elements is extended. This makes it possible to reduce the pressure of the To increase hydraulic oil and thus to increase the performance with the same dimensions.

Eine gleichbleibende Leistung, d. h. ein konstantes Gesamtdrehmoment bei Motorbetrieb und ein konstanter Druck bei Pumpbetrieb, ergibt sich durch die erfindungsgeraäße Länge der einzelnen Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungs- und Verweilbereiche im Geschwindigkeitsdiagramm, die zum Phasendifferenzwinkel θρ in der angegebenen Beziehung stehen. Wird bei einer derartig ausgebildeten Radialkolbenmaschine mit ungerader Kolbenanzahl der Drehwinkelbereich ohne radiale Bewegung des Kolbens, d. h. der Verweilbereich, zu Anfang und Ende jedes Ausfahr- und Einfahrhubes gleich dem halben Phasendifferenzwinkel 0t, gewählt, dann wird die Abtriebsleistung konstant. Das gleiche kann bei einer Maschine mit ungerader Kolbenzahl erreicht werden, wenn die Verweilbti eiche ihrer Kurvenbahn gleich einem Viertel des Phasendifferenzwinkels sind.A constant power, ie a constant total torque in motor operation and a constant pressure in pump operation, results from the length of the individual speed or acceleration and dwell areas in the speed diagram, which are related to the phase difference angle θ ρ in the specified relationship. If in such a designed radial piston machine with an uneven number of pistons the angle of rotation range without radial movement of the piston, i.e. the dwell range, at the beginning and end of each extension and retraction stroke is chosen equal to half the phase difference angle 0 t , then the output power is constant. The same can be achieved in a machine with an odd number of pistons if the dwell times of its cam path are equal to a quarter of the phase difference angle.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtIn the following the invention will be explained with reference to the embodiments shown in the drawings explained. It shows

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Radialkolbenmaschine, 1 shows an axial section through a radial piston machine,

Fig. 2 einen Radialschnitt durch die Maschine längs der Schnittlinie II-II in F i g. 1,FIG. 2 shows a radial section through the machine along the section line II-II in FIG. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß F i g. 2 mit den allgemeinen geometrischen Beziehungen zwischen einem Kolben und der Kurvenbahn,3 shows an enlarged section according to F i g. 2 with the general geometrical relationships between a piston and the cam track,

Fig. 4 schematisch den Bewegungsablauf einer Kolbenkugel an einer bekannten Kurvenbahn sowie das Drehmoment bzw. Geschwindigkeitsdiagramm über dem Läuferdrehwinkel,4 schematically shows the sequence of movements of a Piston ball on a known cam track as well as the torque or speed diagram over the rotor rotation angle,

Fig. 5 eine Kurvenbahn (ausgc. >gcne Linie) mit den entsprechenden unsymmetrischen Geschwindigkeits- bzw. Drehmomentdiagrammen,Fig. 5 shows a curved path (excl.> Green line) the corresponding asymmetrical speed or torque diagrams,

F i g. 6 graphische Herleitung des konstanten Gesamtdrehmomentes einer Radialkolbenmaschine,F i g. 6 graphical derivation of the constant total torque of a radial piston machine,

F i g. 7 ein Drehmomentdiagramm über dem Läuferdrehwinkel mit den Kolben-Verweilbereichen für eine Radialkolbenmaschine mit gerader Kolbenanzahl, F i g. 7 shows a torque diagram over the rotor angle of rotation with the piston dwell areas for a radial piston machine with an even number of pistons,

F i g. 8 ein der F i g. 7 entsprechendes Diagramm für eine Radialkolbenmaschine mit ungerader Kolbenanzahl. F i g. 8 one of the F i g. 7 corresponding diagram for a radial piston machine with an odd number of pistons.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Radialkolbenmaschine wird die Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch Strömungskanäle 1 oder 2 zugeführt und durch einen Kanal 3 zu einem Zylinder 4 geleitet, die eine an einen Kolben 5 angeordnete Stahlkugel 6 gegen eine Kurvenbahn 7 preßt. Die Kurvenbahn 7 hat eine wellenförmige Laufbahn (F i g. 2). Eine Steuerfläche 10 schaltet die Flüssigkeitssäule entsprechend der Kolbenstellung vor einer Erhebung 8 oder einer Vertiefung 9 der Kurvenbahn. Eine äußere Steuerfläche 11 ist starr an dem auf einer Welle 13 aufgekeilten Läufer 12 und eine innere Steuerfläche 14 mittels eines Kardangelenkes 15 am Gehäuse 16 befestigt. Bei Rotation des Läufers 12 entsteht an der Steuerfläche 10 eine Relativbewegung zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 14. Die Steuerfläche 10 enthält öffnungen an den Stellen, die den Erhebungen 8 und in den Vertiefungen 9 der Kurvenbahn 7 entsprechen. Im Motorbetrieb wird dadurch der Läufer 12 angetrieben, wenn öl unter hohem Druck in die Zylinder 4 gelangt. In the radial piston machine shown in FIGS the hydraulic fluid is supplied under pressure through flow channels 1 or 2 and passed through a channel 3 to a cylinder 4, which has a steel ball arranged on a piston 5 6 presses against a cam track 7. The cam track 7 has an undulating track (FIG. 2). A control surface 10 switches the liquid column according to the piston position before a survey 8 or a recess 9 of the cam track. An outer control surface 11 is rigid on the A rotor 12 wedged onto a shaft 13 and an inner control surface 14 by means of a universal joint 15 attached to the housing 16. When the rotor 12 rotates, a relative movement occurs on the control surface 10 between the inner ring 11 and the outer ring 14. The control surface 10 contains openings the points which correspond to the elevations 8 and in the depressions 9 of the cam track 7. In engine operation the rotor 12 is thereby driven when oil enters the cylinder 4 under high pressure.

Wird in der allgemeinen Darstellung nach F i g. 3 der Abstand zwischen dem Mittelpunkt O des Läufers 12 und dem Mittelpunkt O' der Stahlkugel 6 mit R und der Winkel zwischen dem im Berührungspunkt der Kugel 6 an der Kurvenbahn 7 errichteten Lot und der Linie OO' als Druckwinkel <* bezeichnet, dann ist R eine Funktion des Läuferdrehwinkels Θ. Bei einer Läuferdrehung um einen Teilungswinkel ΘΓ, d. h. beispielsweise von einem Erhebungsscheitel bisIf in the general representation according to F i g. 3 the distance between the center O of the rotor 12 and the center O 'of the steel ball 6 with R and the angle between the perpendicular established at the point of contact of the ball 6 on the cam track 7 and the line OO' as pressure angle <*, then R a function of the rotor rotation angle Θ. When the rotor rotates through a pitch angle Θ Γ , that is, for example, from an elevation vertex to

ao zum nächstfolgenden Erhebungsscheitel, vollzieht sich ein Auswärts- und Einwärtshub des Kolbens. Es gilt die Beziehung:ao to the next peak of the elevation an outward and inward stroke of the piston. The relationship applies:

tga =tga =

dR/άθdR / άθ

Das Drehmoment Γ der auf dem Kugelmittelpunkt O' wirkenden Kraft um die Läuferachse O errechnet sich bei einer vom Flüssigkeitsdruck P auf den Kolben ausgeübten Kraft F0 aus der Gleichung:The torque Γ of the force acting on the center of the sphere O ' around the rotor axis O is calculated with a force F 0 exerted on the piston by the fluid pressure P from the equation:

Γ =Γ =

dR_dR_

~άθ~ άθ

Demnach ist das Drehmoment Γ proportional zur Kolbengeschwindigkeit dR/άθ, so daß auch das Drehmoment-Diagramm über dem Läuferdrehwinkel θ ähnlich dem Diagramm der Kolbengeschwindigkeit d.R/de ist. Da jeweils nur ein Kolbenweg Nutzleistung liefert, und zwar im Motorbetrieb der nach radial auswärts gerichtete Kolbenhub und im Pumpbetrieb der nach radial einwärts gerichtete Kolbenhub, werden im folgenden nur die Nutzleistung liefernden Geschwindigkeitsbereiche betrach-Accordingly, the torque Γ is proportional to the piston speed dR / άθ, so that the torque diagram over the rotor rotation angle θ is similar to the diagram of the piston speed dR / de. Since only one piston travel delivers useful power, namely the radially outward piston stroke in engine operation and the radially inward piston stroke in pumping operation, only the speed ranges delivering useful power are considered in the following.

tet, die jeweils einem Läuferdrehwinkel der halben Kurvenbahnteilung &c entsprechen.tet, which each correspond to a rotor rotation angle of half the curve path division & c.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Kurvenbahn ist das Kurvenbahnprofil eine Hüllkurve a"' b(" c"' d'", die entsteht, wenn sich der Mittelpunkt einer Stahlkugel vom Radius r auf der Kolbenhubkurve a" ft/' C1" d" bewegt. Wie ersichtlich, wird der Kurvenradius Q an der Kurvenstelle a"' um den Kugelradius r kleiner als der Kurvenradius ρ an der Stelle α". Die Kurve a" b" C1" d" stellt die Hubkurve desIn the case of the in FIG. 4, the cam profile is an envelope curve a "'b (" c "' d '", which arises when the center of a steel ball of radius r moves on the piston stroke curve a " ft /' C 1 " d " . As can be seen , the curve radius Q at the curve point a "' is smaller by the spherical radius r than the curve radius ρ at the point α". The curve a "b" C 1 "d" represents the lift curve of the

Kolbens dar und wurde durch Integration des darunter eingezeichneten Geschwindigkeits-Diagramms ermittelt. Der in dem symmetrischen Drehmoment-Diagramm dieser Fig. 4 eingezeichnete Winkel ί gibt die Neigung des Drehmomentanstieges an. FüiPiston and was made by integrating the speed diagram below determined. The angle ί drawn in the symmetrical torque diagram of this FIG indicates the tendency of the torque increase. Füi

verschiedene Kurvenradien der Kurvenbahnerhebungen ergibt sich ein gleiches Drehmoment, wenn di< von der Drehmomentlinie atlc1d umschlossener Flächen jeweils gleich sind. Dies ist jedoch nur dam möglich, wenn der Neigungswinkel Φ jeweils geän dert wird.Different curve radii of the curved path elevations result in the same torque when di <of the torque line at l c 1 d of the areas enclosed in each case are the same. However, this is only possible if the angle of inclination Φ is changed in each case.

In Fig. 5 ist ausgezogen der Kurvenbahnverlau mit unsymmetrischem Geschwindigkeitsdiagramn und gestrichelt die Kurvenbahn mit symmetrischenIn Fig. 5, the curve path is solid with asymmetrical speed diagram and dashed the curve path with symmetrical

Geschwindigkeitsdiagramm dargestellt, wobei in beiden Fällen der Kolbenhub S und der Läuferdrehwinkelbereich konstanter Kolbengeschwindigkeit gleich sind und die Kolbenanzahl M gleich 10 beträgt. Der aus der symmetrischen Drehmomentkurve ablcid abgeleitete geometrische Ort der Bewegungsbahn der Kugelmittelpunkte ergibt sich zu a' 6,' b" d{, so daß der Kurvenradius im Bereich einer Erhebung Q1- r wird. Für die ausgezogen eingezeichnete Drehmomentkurve abcd ergibt sich ein geometrischer Ort für die Kugelmittelpunkte zu a' b' c' d( und ein Kurvenradius im Bereich einer Erhebung zu ρ2 — r, wobei dieser Radius qs — r > ρ, — r ist. Durch eine Asymmetrie des Drehmoment-Diagramms wird daher die Bahnkrümmung im Bereich einer Erhebung kleiner und die Flächenpressung zwischen der Kugel und der Kurvenbahn verringert, was sich positiv auf die Lebensdauer der Kugel und der Bahnfläche auswirkt.Speed diagram shown, with the piston stroke S and the rotor rotation angle range of constant piston speed being the same in both cases and the number of pistons M being 10. The derived from the symmetrical torque curve from l c i d locus of the moving path of the ball centers is given by a '6,' b "d {, so that the radius of curvature in the range of a survey Q 1 - r is abcd For the extended drawn torque curve. The result is a geometric location for the center of the sphere at a 'b' c 'd ( and a curve radius in the area of an elevation at ρ 2 - r, where this radius is q s - r > ρ, - r. In the diagram, the curvature of the path in the area of an elevation is therefore smaller and the surface pressure between the ball and the curved path is reduced, which has a positive effect on the service life of the ball and the path surface.

Wenn die Drehmomentkurve asymmetrisch wird, schwankt das Gesamtdrehmoment. Es ist jedoch konstant, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:When the torque curve becomes asymmetrical, the total torque fluctuates. However, it is constant if the following conditions are met:

Bei einem Teilungswinkel öc = 2 n/N der Kurvenbahn (N = Anzahl der Erhebungen) und beiWith a pitch angle ö c = 2 n / N of the curved path (N = number of elevations) and with

einem Kolben-Phasen-Differenzwinkel Sp — -^- a piston phase difference angle S p - - ^ - (M = Kolbenanzahl) der an Hand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Maschine ist(M = number of pistons) of the machine described with reference to FIGS. 1 to 3

der Bereich konstanter Kolbengeschwindigkeitthe area of constant piston speed

der Bereich konstanter Kolbenverzögerungthe area of constant piston deceleration

Sie == "* * Sp, You == "* * Sp,

der Bereich konstanter Kolbenbeschleunigungthe area of constant piston acceleration

Sae = η S ae = η

= τη· η· θρ, = τη η θ ρ ,

einzelnen Drehmomentkurven kongruent sind, genügt der Nachweis, daß das Gesamtdrehmoment im Drehwinkelbereich Null 2; 0 Ξ> Sc konstant ist. Das Gesanndrehmoment im Punkt θ = Null ist gegeben durchindividual torque curves are congruent, it is sufficient to prove that the total torque in the angle of rotation range zero 2; 0 Ξ> S c is constant. The total torque at point θ = zero is given by

3o3o ■* ^ 5 ■· max ' § ·*max "·" \*m ■ * ^ 5 ■ · max '§ · * max "·" \ * m

~ 3 Tm ~ 3 T m

Sind die Neigungswinkel der Drehmomentkurven αp, fg und hi für gleichförmige KolbenbeschleuniAre the inclination angles of the torque curves αp, fg and hi for uniform piston accelerations gung gleich 1, dann ist zur Erzielung eines konstan ten Gesamtdrehmomentes der Neigungswinkel der Drehmomentkurve jk im Bereich gleichförmiger Kolben verzögerung —3, so daß das Gesamtdrehmoment in diesem Bereich gleich dem Moment imIf the value is equal to 1, then, in order to achieve a constant total torque, the angle of inclination of the torque curve jk in the region of uniform piston deceleration is −3, so that the total torque in this region is equal to the torque im Punkt O ist. Im Punkt θ = θρ verschwindet die Drehmomentkurve hi mit der Neigung 1. Es erscheint die Drehmomentkurve kc mit der gleichen Neigung. An Stelle der Verzögerungs-Drehmomentkurve / k mit der Neigung — 3 tritt die ähnliche KurvePoint O is. At the point θ = θ ρ the torque curve hi disappears with the slope 1. The torque curve kc appears with the same slope. Instead of the deceleration torque curve / k with the slope - 3, there is a similar curve

ao // auf, so daß das Gesamtdrehmoment von 3Tmo)C erhalten bleibt.ao // so that the total torque of 3T mo) C is retained.

An Hand der F i g. 7 und 8 werden im folgenden die Verweilsbcreiche ε, und st bestimmt, in denen der Kolben radial nicht bewegt wird, um dadurch dieOn the basis of FIG. 7 and 8, the dwell areas ε, and s t are determined in the following, in which the piston is not moved radially in order to thereby achieve the

as Umschaltzeiten zu verlängern und ein Absperren der Hydraulikflüssigkeit im Zylinder sowie ein gleichzeitiges öffnen der Zylinderanschlüsse zu vermeiden. In den F i g. 7 und 8 istAs to extend the switching times and shut off the Avoid hydraulic fluid in the cylinder and simultaneous opening of the cylinder connections. In the F i g. 7 and 8 is

der Bereich konstanter Kolbengeschwindigkeitthe area of constant piston speed

&CV & CV ==== S ' Sp S 'Sp 55

der Bereich konstanter Kolbenverzögerungthe area of constant piston deceleration

wobei 5 Null oder eine ganze Zahl und η sowie m ganze Zahlen sind. Die Addition dieser Winkelbereiche ergibt den Winkelbereich eines positiven Kolbenhubes. Es gilt:where 5 is zero or an integer and η and m are integers. The addition of these angular ranges results in the angular range of a positive piston stroke. The following applies:

Sac + S„ + Sde = —- Sac + S "+ S de = ---

der Bereich konstanter Kolbenbeschleunigungthe area of constant piston acceleration

Sac = nm-Sp und die Verweilbereichc S ac = nm-Sp and the residence areas c

C1 und E2 ■ Als Summe ergibt sich folgende Beziehung: C 1 and E 2 ■ The sum results in the following relationship:

m(n+m (n +

Ist diese Gleichung erfüllt, dann ist auch das Gesamt-Drehmoment konstant. Diese Bedingung gilt nur für eine gerade Kolbenanzahl M. Die Kolbenanzahl kann auch ungerade sein, wenn Verweüsbereiche jeweils am Anfang und Ende eines Kolbenhubes vorgesehen werden.If this equation is fulfilled, then the total torque is also constant. This condition applies only for an even number of pistons M. The number of pistons can also be odd if dwell areas are provided at the beginning and end of a piston stroke.

In Fig. 6 ist das Gesamtdrehmoment für einen Radialkolbenmotor mit gerader Kolbenzahl und asymmetrschem Drehmoment-Diagramm dargestellt. Der Motor hat folgende Kennwerte:In Fig. 6 is the total torque for one Radial piston engine shown with an even number of pistons and asymmetrical torque diagram. The motor has the following characteristics:

M = 10M = 10

s = 1 θο. = ΘΒ s = 1 θ ο . = Θ Β

τη — 1 S^c = Sp τη - 1 S ^ c = Sp

η = 3 β« = 3 Sp η = 3 β «= 3 S p

Daraus bestimmt sich die Summe der Verweilbereiche zuThe sum of the dwell areas is determined from this

Daraus ergibt sich:This results in: Um auch bei vorhandenen Verweilbereichen e,In order to be able to use existing dwell areas e,

und fz das Gesamtdrehmoment konstant zn halten.and f z keep the total torque constant zn.

müssen bei einer derartigen Radialkolbenmaschinemust with such a radial piston machine

SS mit gerader Kolbenanzahl jeder der VerweilbereichtSS with an even number of pistons each of the residence areas

sein.be.

Bei einer Radialkolbenmaschine mit ungerade Kolbenanzahl, z. B. M=Il, wird die Größe de VerweflbereicneIn a radial piston machine with an odd number of pistons, e.g. B. M = Il, the size is de Usage areas

Im Drehmomentdiagramm nach F i g. 6 erscheinen zehn trapezförmige Drehmomentkurven abcd in einem Drehwmkelbereieh von 0 ^ θ ^ θ, jeweils um den Phasendifferenzwinkel βΡ versetzt. Da dieIn the torque diagram according to FIG. 6, ten trapezoidal torque curves abcd appear in a torsional angle range of 0 ^ θ ^ θ, each offset by the phase difference angle β Ρ . Since the

ε, = ε, = je,,.ε, = ε, = each ,,.

In diesem Falle ist s gleich Null oder 1, und wird je nach dem Wert von 5 bestimmtIn this case s is equal to zero or 1, and is determined according to the value of 5

Is kann somit ein Kurvenbahnprofil mit geringIs can therefore have a curved path profile with low

ster Flächenpressung im Bereich der jeweiligen Erhebungen zwischen der Kolbenkugel und der Kurvenbahnfläche konstruiert werden, durch die sich eine konstante Gesamt-Nutzleistung ergibt und die ein Absperren der Hydraulikflüssigkeit im Zylinder oderster surface pressure in the area of the respective elevations between the piston ball and the cam surface be constructed, through which a constant total useful power results and which a Shutting off the hydraulic fluid in the cylinder or

einen direkten Durchfluß vermeidet, indem die Hüllkurve gebildet wird, die durch die Bewegung der Kugelmitte auf der Hubkurve entsteht, die durch Integration der der obigen Gleichung genügenden unsymmetrischen Drehmomentkurve erhalten wird.avoids direct flow by using the envelope is formed, which is created by the movement of the center of the ball on the stroke curve, which is created by integration the unbalanced torque curve satisfying the above equation is obtained.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

509530/«509530 / «

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Weggesteuerte Radialkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderstern, der gerade und ungerade Anzahlen von Zylindern enthalten kann, zentralem Steuerzapfen und außen angeordneter mehrwelliger Rollbahn, auf der die Kolben mittels Wälzkörpern abrollen und die so gestaltet ist, daß der Geschwindigkeitsverlauf, der beim Zusammenspiel eines der Kolben mit ihr entsteht, Bereiche mit geradlinig zunehmende·" Geschwindigkeit, gegebenenfalls Bereiche Gleichbleibender Geschwindigkeit, Bereiche geradlinig abnehmen-Auf Grund der hohen Drehzahlen, mit denen dei artige Radialkolbenmaschinen umlaufen, können sie] Probleme bei der Steuerung des hydraulischen Druck mittels zu und von den einzelnen Zylindern ergeben Zur Verlängerung der insbesondere bei hohen Dreh zahlen sehr kurzen Füll- und Entleerungszeiten de einzelnen Zylinder ist es aus der US-PS 3046 95( bekannt, neben den Bereichen konstanter Beschleu nigung, konstanter Geschwindigkeit und konstante Verzögerung noch gesonderte Bereiche vorzusehen in denen keine radiale Kolbenbewegung stattfindet so daß die einzelnen Umschaltzeiten sich dadurcl vergrößern. Bei diesen beiden bekannten Radial kolbenmaschinen sind die Bereiche konstanter BePath-controlled radial piston machine with rotating cylinder star, the even and odd May contain numbers of cylinders, central control pin and externally located multi-corrugated roller track on which the pistons roll by means of rolling elements and which is designed in such a way that that the speed curve that arises when one of the pistons interacts with it, Areas with a straight line increasing speed, If necessary, areas of constant speed, areas in a straight line decrease-up Due to the high speeds with which these radial piston machines run, they can] Problems arise in controlling the hydraulic pressure by means of to and from the individual cylinders To extend the very short filling and emptying times, especially at high speeds individual cylinder, it is known from US-PS 3046 95 (in addition to the areas of constant acceleration There is a tendency to provide separate areas for constant speed and constant deceleration in which there is no radial piston movement so that the individual switching times are dadurcl enlarge. In these two known radial piston machines, the areas are constant loading
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2912254A1 (en) * 1979-03-28 1980-11-06 Mainz Gmbh Feinmech Werke ROTARY PISTON MACHINE

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