DE102022128195A1

DE102022128195A1 - Hydraulic radial piston machine

Info

Publication number: DE102022128195A1
Application number: DE102022128195.7A
Authority: DE
Inventors: Ronald Winkler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2024-04-25

Abstract

Radialkolbenmaschine (100) umfassend ein Gehäuse (1) mit einem ersten Fluidanschluss (2) und einem zweiten Fluidanschluss (3), einen Rotorkörper (7), sowie mehrere radial angeordnete Kolben (8) und zu jedem Kolben (8) je einen zugeordneten Zylinder (9), in dem sich der jeweilige Kolben (8) hin und her bewegen kann, wobei in jedem Zylinder (9) ein Fluid-gefüllter und vom Kolben (8) begrenzter Arbeitsraum (16) vorhanden ist, weiterhin umfassend eine Antriebswelle (4) und einen exzentrisch zum Gehäuse (1) angeordneten Hubzapfen (5), auf oder mit dem sich der Rotorkörper (7) drehen kann, wobei die Kolben (8) oder die Zylinder (9) mit dem Rotorkörper verbunden sind, wobei im Gehäuse (1) ein Gleitring (10) vorhanden ist, welcher drehfest mit der Antriebswelle (4) verbunden ist und welcher im Gehäuse (1) rotieren kann, wobei der Gleitring (10) polygonförmig angeordnete Innenflächen (18) aufweist, deren Anzahl der Anzahl der Kolben (8) entspricht, und wobei sich die Zylinder (9) oder die Kolben (8) mit einer Fläche jeweils auf einer Innenfläche des Gleitrings (10) derart abstützen, dass die Zylinder (9) oder die Kolben (8) seitlich auf der jeweiligen Innenfläche verschiebbar sind.Radial piston machine (100) comprising a housing (1) with a first fluid connection (2) and a second fluid connection (3), a rotor body (7), as well as several radially arranged pistons (8) and for each piston (8) an associated cylinder (9) in which the respective piston (8) can move back and forth, wherein in each cylinder (9) there is a fluid-filled working space (16) delimited by the piston (8), further comprising a drive shaft (4) and a crank pin (5) arranged eccentrically to the housing (1), on or with which the rotor body (7) can rotate, wherein the pistons (8) or the cylinders (9) are connected to the rotor body, wherein in the housing (1) there is a sliding ring (10) which is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft (4) and which can rotate in the housing (1), wherein the sliding ring (10) has polygonally arranged inner surfaces (18), the number of which corresponds to the number of pistons (8), and wherein the cylinders (9) or the pistons (8) with a surface each on an inner surface of the sliding ring (10) such that the cylinders (9) or the pistons (8) can be moved laterally on the respective inner surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenmaschine umfassend ein Gehäuse mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss, einen Rotorkörper, sowie mehrere radial angeordnete Kolben und zu jedem Kolben je einen zugeordneten Zylinder, in dem sich der jeweilige Kolben hin und her bewegen kann, wobei im Zylinder ein Fluid-gefüllter und vom Kolben begrenzter Arbeitsraum vorhanden ist, weiterhin umfassend eine Antriebswelle und einen exzentrisch zum Gehäuse angeordneten Hubzapfen, auf oder mit dem sich der Rotorkörper drehen kann.The invention relates to a radial piston machine comprising a housing with a first fluid connection and a second fluid connection, a rotor body, and several radially arranged pistons and an associated cylinder for each piston in which the respective piston can move back and forth, wherein a fluid-filled working space delimited by the piston is present in the cylinder, further comprising a drive shaft and a crank pin arranged eccentrically to the housing, on or with which the rotor body can rotate.

Insbesondere ist eine Radialkolbenmaschine so ausgeführt, dass sie als Radialkolbenpumpe oder als Radialkolbenmotor arbeiten kann. Radialkolbenmaschinen weisen einen Rotor auf, der exzentrisch in einem Gehäuse rotiert. Dabei werden die Kolben in den Zylindern radial so hin und her geschoben, dass sie den Arbeitsraum im Zylinder, der Fluid-gefüllt ist, zyklisch vergrößern und verkleinern. So wird entweder eine Pumpwirkung auf das Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss aufgrund der Drehung der Antriebswelle erzeugt, oder es wird eine Motorwirkung, das heißt eine Drehung der Antriebswelle erzeugt aufgrund des Druckunterschieds des Fluids zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss. Die Größe der Exzentrizität bestimmt die Größe der Volumenänderung der Arbeitsräume bei der Drehung des Rotors und damit das Pumpvolumen der Pumpe beziehungsweise den Hubraum des Motors.In particular, a radial piston machine is designed so that it can work as a radial piston pump or as a radial piston motor. Radial piston machines have a rotor that rotates eccentrically in a housing. The pistons in the cylinders are pushed radially back and forth so that they cyclically enlarge and reduce the working space in the cylinder, which is filled with fluid. This either creates a pumping effect on the fluid between the first and second fluid connections due to the rotation of the drive shaft, or a motor effect, i.e. a rotation of the drive shaft, is created due to the pressure difference of the fluid between the first and second fluid connections. The size of the eccentricity determines the size of the volume change of the working spaces when the rotor rotates and thus the pumping volume of the pump or the displacement of the motor.

Radialkolbenpumpen werden beispielsweise bei hydraulisch gesteuerten Bewegungen eingesetzt, um die Hydraulikkolben für diese Bewegung mit Fluid unter dem gewünschten Druck zu versorgen.Radial piston pumps are used, for example, in hydraulically controlled movements to supply the hydraulic pistons for this movement with fluid at the desired pressure.

Im Stand der Technik sind Radialkolbenpumpen bekannt, etwa aus der DE 102011053148 A1 und aus der WO 2022/013062 A1 . Die hier dargestellten Ausführungen weisen einen rotierenden Exzenter auf, der die radial im Gehäuse angeordneten Kolben zyklisch hin und her bewegt, und so eine Pumpwirkung auf das Fluid erzeugt. Diese Radialkolbenpumpen sind außen-beaufschlagt, da sich der Arbeitsraum im Zylinder radial gesehen außerhalb der Kolben befindet.Radial piston pumps are known in the state of the art, for example from EN 102011053148 A1 and from the WO 2022/013062 A1 The designs shown here have a rotating eccentric that cyclically moves the pistons arranged radially in the housing back and forth, thus creating a pumping effect on the fluid. These radial piston pumps are externally pressurized, since the working space in the cylinder is located radially outside the pistons.

Weitere Ausführungen sind aus der WO 96/32589 A1 bekannt. Hier wird eine innenbeaufschlagte Radialkolbenpumpe gezeigt. Der Arbeitsraum im Zylinder befindet sich radial gesehen innerhalb der Kolben. Des Weiteren dreht sich hier der Rotor mit den Zylindern in einem exzentrisch angeordneten Hubring. Die Kolben gleiten dabei auf der kreisförmigen Innenfläche des Hubringes. Zwischen Kolben und Gleitschuh ist ein Gelenk vorhanden, um die notwendige Pendelbewegung zu ermöglichen. Eine Weiterentwicklung dieser Radialkolbenpumpe ist in der WO 2020/254501 A1 beschrieben. Um das Gelenk zu vermeiden und um Bauraum zu sparen, werden kugelförmige Kolbenköpfe vorgeschlagen, die die Pendelbewegung im Zylinder zulassen.Further details are available from the WO 96/32589 A1 known. Here, an internally loaded radial piston pump is shown. The working space in the cylinder is located radially within the pistons. Furthermore, the rotor rotates with the cylinders in an eccentrically arranged cam ring. The pistons slide on the circular inner surface of the cam ring. There is a joint between the piston and the sliding shoe to enable the necessary pendulum movement. A further development of this radial piston pump is in the WO 2020/254501 A1 described. In order to avoid the joint and to save installation space, spherical piston heads are proposed that allow the pendulum movement in the cylinder.

Die bekannten Ausführungen haben den Nachteil, dass sie erhebliche Effizienzverluste aufgrund von innerer Reibung aufweisen und durch die massive Ausführung viel Bauraum benötigen.The known designs have the disadvantage that they have considerable efficiency losses due to internal friction and require a lot of installation space due to their massive design.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Radialkolbenmaschine weiterzuentwickeln und zu verbessern, so dass sie unter anderem weniger Verluste und damit einen höheren Wirkungsgrad hat, und dabei möglichst wenig Bauraum benötigt.The object of the invention is now to further develop and improve the radial piston machine so that, among other things, it has fewer losses and thus a higher efficiency, while requiring as little installation space as possible.

Die Aufgabe wird durch eine Radialkolbenmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.The object is achieved by a radial piston machine according to claim 1. Further advantageous features are mentioned in the dependent claims.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das Kraftstoffsystem nach Anspruch 1 dadurch aus, dass die Kolben oder die Zylinder - je nachdem ob die Radialkolbenmaschine außen-beaufschlagt oder innen-beaufschlagt ist - mit dem Rotorkörper verbunden sind. Zudem ist im Gehäuse ein Gleitring vorhanden ist, der drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und der im Gehäuse rotieren kann. Der Gleitring weist polygonförmig angeordnete Innenflächen auf, deren Anzahl der Anzahl der Kolben entspricht. Dabei stützen sich die Zylinder oder die Kolben - wieder je nachdem ob die Radialkolbenmaschine außen-beaufschlagt oder innen-beaufschlagt ist - mit einer Fläche jeweils auf einer Innenfläche des Gleitrings derart ab, dass die Zylinder oder die Kolben seitlich auf der jeweiligen Innenfläche verschiebbar sind.According to the invention, the fuel system according to claim 1 is characterized in that the pistons or the cylinders - depending on whether the radial piston machine is externally or internally loaded - are connected to the rotor body. In addition, there is a sliding ring in the housing which is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner and which can rotate in the housing. The sliding ring has polygonally arranged inner surfaces, the number of which corresponds to the number of pistons. The cylinders or the pistons - again depending on whether the radial piston machine is externally or internally loaded - are supported with a surface on an inner surface of the sliding ring in such a way that the cylinders or the pistons can be moved laterally on the respective inner surface.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine kann sowohl als Radialkolbenpumpe als auch als Radialkolbenmotor arbeiten. Das heißt, sie kann durch Drehung an der Antriebswelle Fluid fördern oder sie kann durch den Fluiddruck die Antriebswelle antreiben.The radial piston machine according to the invention can work both as a radial piston pump and as a radial piston motor. This means that it can pump fluid by rotating the drive shaft or it can drive the drive shaft using the fluid pressure.

Im Pumpbetrieb wird die Antriebswelle angetrieben und dreht dadurch den Gleitring. Dieser zwingt den Kolben eine Hubbewegung im Zylinder auf, wodurch der Rotorkörper in Drehung versetzt wird und die Arbeitsräume jeweils zyklisch vergrößert und verkleinert werden. Die Arbeitsräume der Kolben-Zylinder-Kombination sind zyklisch umlaufend einmal mit dem ersten Fluidanschluss und einmal mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden, wodurch eine Pumpwirkung auf das Fluid erzeugt wird.In pumping mode, the drive shaft is driven and thereby rotates the sliding ring. This forces the piston to perform a stroke movement in the cylinder, which causes the rotor body to rotate and the working chambers to be cyclically enlarged and reduced. The working chambers of the piston-cylinder combination are cyclically connected once to the first fluid connection and once to the second fluid connection, which creates a pumping effect on the fluid.

Im Motorbetrieb sorgt der Druckunterschied des Fluids zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss dafür, dass die Arbeitsräume auf der Hochdruckseite vergrößert und auf der Niederdruckseite verkleinert werden. Durch die ungerade Anzahl von Kolben stellt sich eine Drehung des Rotorkörpers und eine zyklische Veränderung der Arbeitsräume ein. Durch die Drehung wird damit auch der Gleitring, der mit der Antriebswelle verbunden ist, angetrieben.When the engine is running, the pressure difference of the fluid between the first and second fluid connections ensures that the working spaces on the high pressure side are enlarged and those on the low pressure side are reduced. The odd number of pistons causes the rotor body to rotate and the working spaces to change cyclically. The rotation also drives the sliding ring, which is connected to the drive shaft.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist, dass keine Pendelbewegung zwischen Kolben und Zylinder auftritt und dadurch keine Querkräfte zwischen Kolben und Zylinder mehr vorhanden sind. Es werden auch keine Kolben-Pleuelstangen oder ähnliches benötigt. Die Kolben bewegen sich rein linear im Zylinder. Kolben und Zylinder sind in jedem Bewegungszustand koaxial zueinander. Der Kolben oder der Zylinder-je nachdem welches Element radial außen angeordnet ist - gleitet mit seiner Kontaktfläche auf der entsprechenden Innenfläche des Gleitrings hin und her. Dabei steht die Kolben-Zylinder-Achse immer exakt senkrecht auf der Innenfläche des Gleitrings.A significant advantage of the design according to the invention is that there is no pendulum movement between the piston and cylinder, and therefore no transverse forces are present between the piston and cylinder. No piston connecting rods or similar are required. The pistons move purely linearly in the cylinder. The piston and cylinder are coaxial with each other in every state of movement. The piston or the cylinder - depending on which element is arranged radially on the outside - slides back and forth with its contact surface on the corresponding inner surface of the sliding ring. The piston-cylinder axis is always exactly perpendicular to the inner surface of the sliding ring.

Das führt insgesamt zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz, die inneren Verluste sind stark reduziert. Zudem erfolgen die Hübe des Kolbens im Zylinder exakt sinusförmig, was bei bisher bekannten Radialkolbenmaschinen nicht möglich ist. Das verbessert den Rundlauf und reduziert Unwuchtkräfte und damit verbundene Verluste. Vor allem wird die Reibung und der lokale Verschleiß reduziert. Darüber hinaus können gegebenenfalls die Zylinder aufgrund der wegfallenden Querkräfte dünnwandiger ausgeführt werden, was Bauraum und Gewicht bei den rotierenden Teilen einspart.This leads to a significant increase in efficiency overall, and internal losses are greatly reduced. In addition, the strokes of the piston in the cylinder are exactly sinusoidal, which is not possible with previously known radial piston machines. This improves concentricity and reduces unbalance forces and the associated losses. Above all, friction and local wear are reduced. In addition, the cylinders can be made thinner-walled if necessary due to the elimination of transverse forces, which saves installation space and weight in the rotating parts.

Des Weiteren erlaubt die erfindungsgemäße Ausführung, zusätzliche Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei der Führung des Fluids in der Radialkolbenmaschine zu nutzen.Furthermore, the design according to the invention allows additional possibilities to be used to increase the efficiency of the fluid guidance in the radial piston machine.

Die Erfindung lässt sich vorteilhaft sowohl bei außen-beaufschlagten als auch bei innen-beaufschlagten Radialkolbenmaschinen einsetzen.The invention can be used advantageously in both externally loaded and internally loaded radial piston machines.

Bei einer Ausführung als außen-beaufschlagter Radialkolbenmaschine sind die Kolben fest mit dem Rotorkörper verbunden, sie bilden einen sogenannten Kolbenstern. Und die Zylinder sind radial außenliegend an den Kolben angeordnet und können auf den Innenflächen des Gleitrings gleiten.In a design as an externally loaded radial piston machine, the pistons are firmly connected to the rotor body, forming a so-called piston star. And the cylinders are arranged radially on the outside of the pistons and can slide on the inner surfaces of the sliding ring.

Bei einer Ausführung als innen-beaufschlagter Radialkolbenmaschine ist es umgekehrt. Hier sind die Zylinder am Rotorkörper befestigt und bilden einen sogenannten Zylinderstern. Die Kolben sind radial außen an den Zylindern angeordnet und können mit einem Kolbenschuh auf den Innenflächen des Gleitrings gleiten.In the case of an internally loaded radial piston machine, the situation is reversed. Here, the cylinders are attached to the rotor body and form a so-called cylinder star. The pistons are arranged radially on the outside of the cylinders and can slide on the inner surfaces of the sliding ring with a piston shoe.

Insbesondere ist die Radialkolbenmaschine derart gestaltet, dass sie sowohl als Radialkolbenpumpe als auch als Radialkolbenmotor arbeiten kann, und dabei im sogenannten Vier-Quadranten-Betrieb arbeiten kann, das heißt, dass sie die Antriebswelle in beide Rotationsrichtungen antreiben kann, und dass die Pumpwirkung sowohl vom ersten Fluidanschluss zum zweiten Fluidanschluss als auch in umgekehrter Richtung erfolgen kann.In particular, the radial piston machine is designed in such a way that it can work both as a radial piston pump and as a radial piston motor, and can operate in so-called four-quadrant operation, i.e. that it can drive the drive shaft in both directions of rotation, and that the pumping action can take place both from the first fluid connection to the second fluid connection and in the opposite direction.

Durch den Vier-Quadranten-Betrieb kann die Radialkolbenmaschine sehr effizient zur Energierückgewinnung aus einer Drehbewegung mit gleichzeitiger Bremswirkung genutzt werden, indem die Energie zur Druckerhöhung des Fluids verwendet und so gespeichert wird. So können beispielsweise Baumaschinen mit hydraulischem Antrieb sehr viel energie-effizienter betrieben werden.Thanks to the four-quadrant operation, the radial piston machine can be used very efficiently to recover energy from a rotary movement with a simultaneous braking effect by using the energy to increase the pressure of the fluid and thus storing it. This means that construction machines with hydraulic drives, for example, can be operated much more energy efficiently.

Besonders bevorzugt ist die Radialkolbenmaschine so ausgeführt, dass die Exzentrizität (e) des Hubzapfens durch eine Exzenterverstellung verändert werden kann, wobei die Exzentrizität (e) von einem Neutralpunkt (n) aus in zwei Richtungen (c,d) vergrößert werden kann. Dadurch dass die Exzentrizität (e) des Hubzapfens und damit des Rotorkörpers im Gehäuse in zwei Richtungen vom Neutralpunkt verschoben werden kann, kann der Vier-Quadranten-Betrieb realisiert werden. Der Neutralpunkt ist der Mittelpunkt des Gehäuses, steht der Hubzapfen hier, gibt es weder eine Pumpwirkung noch einen Motorbetrieb, da eine Drehung des Rotorkörpers keinerlei Veränderung der Arbeitsräume verursacht. Die Größe der Exzentrizität (e) gibt die Stärke der Pumpwirkung beziehungsweise Antriebswirkung vor, indem das Ausmaß der Änderung der Arbeitsräume zwischen Minimum und Maximum bei einer Umdrehung des Rotorkörpers eingestellt wird. Je größer die Exzentrizität (e), desto stärker die Wirkung.The radial piston machine is particularly preferably designed in such a way that the eccentricity (e) of the crank pin can be changed by an eccentric adjustment, whereby the eccentricity (e) can be increased from a neutral point (n) in two directions (c, d). Because the eccentricity (e) of the crank pin and thus of the rotor body in the housing can be moved in two directions from the neutral point, four-quadrant operation can be achieved. The neutral point is the center of the housing; if the crank pin is here, there is neither a pumping effect nor a motor operation, since rotation of the rotor body does not cause any change in the working spaces. The size of the eccentricity (e) determines the strength of the pumping effect or drive effect by determining the extent of the change in the Working spaces are set between minimum and maximum during one revolution of the rotor body. The greater the eccentricity (e), the stronger the effect.

Besonders vorteilhaft umfasst die Exzenterverstellung eine Linearführung und eine hydraulische Ansteuerung. So kann der Hubzapfen einfach und zuverlässig verstellt werden. Insbesondere kann auf dem Hubzapfen eine Buchse zur Linearführung vorhanden sein, die mit der Linearführung zusammenwirkt. Alternativ kann die Gegenfläche für die Linearführung auch in den Hubzapfen eingearbeitet sein.It is particularly advantageous if the eccentric adjustment includes a linear guide and a hydraulic control. This means that the crank pin can be adjusted easily and reliably. In particular, a bushing for the linear guide can be present on the crank pin, which interacts with the linear guide. Alternatively, the counter surface for the linear guide can also be incorporated into the crank pin.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn ein Wegsensor zur Ermittlung der Exzentrizität (e) des Hubzapfens vorhanden ist. Damit kann die Wirkung der Radialkolbenmaschine genau bestimmt werden. Und die Exzentersteuerung bekommt eine genaue Rückmeldung über die Position des Hubzapfens.It is also advantageous to have a displacement sensor to determine the eccentricity (e) of the crank pin. This allows the effect of the radial piston machine to be determined precisely. And the eccentric control receives precise feedback on the position of the crank pin.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Antriebswelle über einen Flansch mit dem Gleitring drehfest verbunden. Der Flansch ist bevorzugt ein Teil der Antriebswelle. Die Verbindung zwischen Gleitring und Flansch kann vorteilhaft über lösbare Mitnehmer-Verbindungen erfolgen. Beispielsweise mit Zapfen oder Stiften, die in entsprechende Aussparungen eingreifen.In an advantageous embodiment, the drive shaft is connected to the sliding ring in a rotationally fixed manner via a flange. The flange is preferably part of the drive shaft. The connection between the sliding ring and the flange can advantageously be made via detachable driver connections. For example, with pins or studs that engage in corresponding recesses.

Die Antriebswelle ist bevorzugt über Wälzlager, zum Beispiel Kugellager, im Gehäuse gelagert. Durch die Lagerung im Gehäuse ist eine exakte Positionierung der Antriebswelle gewährleistet.The drive shaft is preferably mounted in the housing using rolling bearings, such as ball bearings. The bearing in the housing ensures precise positioning of the drive shaft.

Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung einsetzen bei Radialkolbenmaschinen mit mindestens sieben Kolben, insbesondere mit mindestens neun Kolben. So kann eine ausreichend große Wirkung und ein möglichst gleichmäßiger Druckverlauf in den Arbeitsräumen erreicht werden.The invention can be used particularly advantageously in radial piston machines with at least seven pistons, in particular with at least nine pistons. In this way, a sufficiently large effect and as uniform a pressure curve as possible in the working chambers can be achieved.

Besonders effizient ist die Radialkolbenmaschine, wenn der Hubzapfen feststehend ausgeführt ist und sich der Rotorkörper um den Hubzapfen dreht. So kann eine exakte Linearführung des Hubzapfens realisiert werden und gleichzeitig eine reibungsarme Lagerung des Rotorkörpers auf dem Hubzapfen ermöglicht werden.The radial piston machine is particularly efficient when the crank pin is fixed and the rotor body rotates around the crank pin. This allows an exact linear guide for the crank pin and at the same time enables the rotor body to be mounted on the crank pin with low friction.

In einer Variante zur bevorzugten Ausführung sind die Zylinder fest mit dem Rotorkörper verbunden sind. Das heißt, dass die Radialkolbenmaschine innen-beaufschlagt ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Kolben eine hydrostatische Lagerung an der Kontaktfläche zum Gleitring aufweisen. Insbesondere können sie dafür einen Kolbenschuh aufweisen, der die Kontaktfläche der Kolben zur jeweiligen Innenfläche des Gleitrings darstellt.In a variant of the preferred design, the cylinders are firmly connected to the rotor body. This means that the radial piston machine is pressurized from the inside. It is advantageous if the pistons have a hydrostatic bearing on the contact surface with the sliding ring. In particular, they can have a piston shoe that represents the contact surface of the pistons with the respective inner surface of the sliding ring.

In einer alternativen Variante zur bevorzugten Ausführung sind die Kolben fest mit dem Rotorkörper verbunden und bilden einen sogenannten Kolbenstern. Das heißt, die Radialkolbenmaschine ist außen-beaufschlagt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Zylinder eine hydrostatische Lagerung an ihrer Kontaktfläche zum Gleitring, das heißt zur jeweiligen Innenfläche des Gleitrings, aufweisen.In an alternative variant to the preferred design, the pistons are firmly connected to the rotor body and form a so-called piston star. This means that the radial piston machine is pressurized from the outside. It is advantageous if the cylinders have a hydrostatic bearing on their contact surface with the sliding ring, i.e. on the respective inner surface of the sliding ring.

Insbesondere weist der Rotorkörper eine oder mehrere hydrostatische Lagerungen zwischen seiner Lauffläche und dem Hubzapfen auf, bevorzugt so dass der Rotorkörper unter jedem Kolben eine Fluidtasche zur hydrostatischen Lagerung umfasst. So sind die Kolben exakt in ihrer Längsachsrichtung abgestützt. Da die Kolben immer koaxial zu den Zylindern angeordnet sind, ist damit eine sehr reibungsarme Abstützung möglich.In particular, the rotor body has one or more hydrostatic bearings between its running surface and the crank pin, preferably so that the rotor body has a fluid pocket under each piston for hydrostatic bearing. The pistons are thus supported exactly in their longitudinal axis direction. Since the pistons are always arranged coaxially to the cylinders, very low-friction support is possible.

Die hydrostatische Lagerung bietet den Vorteil, dass sie einen sehr stabilen und reibungsarmen Betrieb bei kleinem Bauraum ermöglicht.The hydrostatic bearing offers the advantage that it enables very stable and low-friction operation in a small installation space.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein feststehender Spurring im Gehäuse vorgesehen ist, in welchem sich der Gleitring dreht, wobei der Spurring einen ersten Fluidraum, der mit dem ersten Fluidanschluss verbunden ist, und einen zweiten Fluidraum, der mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden ist, umfasst. So kann die Lauffläche des Gleitrings unabhängig von der Konstruktion des Gehäuses optimal ausgestaltet werden. Insbesondere kann der Spurring bevorzugt aus einem anderen Material hergestellt sein als das Gehäuse.Furthermore, it is advantageous if a fixed track ring is provided in the housing in which the sliding ring rotates, wherein the track ring comprises a first fluid chamber which is connected to the first fluid connection and a second fluid chamber which is connected to the second fluid connection. In this way, the running surface of the sliding ring can be optimally designed independently of the construction of the housing. In particular, the track ring can preferably be made of a different material than the housing.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 a Erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine (Seitenansicht)
1 b Schnitt C-C (Seitenansicht)
2a,b Schnitt A-A (Vertikal) und Detailausschnitt
3 Schnitt B-B (Horizontal)

Further advantageous features of the invention are explained using exemplary embodiments with reference to the drawings. The features mentioned can not only be advantageously implemented in the combination shown, but can also be combined individually with one another. The figures show in detail:

1 a Radial piston machine according to the invention (side view)
1 b Section CC (side view)
2a ,b Section AA (vertical) and detail section
3 Section BB (Horizontal)

Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche beziehungsweise analoge Bauteile oder Komponenten.The figures are described in more detail below. Identical reference numbers denote identical or analogous parts or components.

Die 1a zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung der Radialkolbenmaschine 100 in Seitenansicht. Das Gehäuse 1 umfasst unter anderem den vorderen Gehäusedeckel 1a. Die Antriebswelle 4 mit der Mittelachse 31 ist über vom Lagerdeckel 11 abgedeckte Wälzlager im Gehäuse 1 gelagert. Die Radialkolbenmaschine 100 weist einen ersten Fluidanschluss 2 und einen zweiten Fluidanschluss 3 auf. Je nachdem wie sie betrieben wird, kann der erste Fluidanschluss 2 die Druckseite und der zweite Fluidanschluss 3 die Saugseite sein, oder umgekehrt. Und je nach Betriebsart kann die Druckseite die Ölzufuhr und die Saugseite die Ölabfuhr sein (Motorbetrieb) oder die Druckseite ist die Ölabfuhr und die Saugseite ist die Ölzufuhr (Pumpbetrieb).The 1a shows an embodiment of the radial piston machine 100 according to the invention in side view. The housing 1 includes, among other things, the front housing cover 1a. The drive shaft 4 with the central axis 31 is mounted in the housing 1 via roller bearings covered by the bearing cover 11. The radial piston machine 100 has a first fluid connection 2 and a second fluid connection 3. Depending on how it is operated, the first fluid connection 2 can be the pressure side and the second fluid connection 3 the suction side, or vice versa. And depending on the operating mode, the pressure side can be the oil supply and the suction side the oil discharge (motor operation) or the pressure side is the oil discharge and the suction side is the oil supply (pump operation).

Weiterhin ist der Wegsensor 28 für die Bestimmung der Exzentrizität zu sehen.Furthermore, the displacement sensor 28 for determining the eccentricity can be seen.

In 1 b ist die Radialkolbenmaschine 100 wiederum in Seitenansicht aber diesmal geschnitten entlang der Mittelebene C-C (Lage ist in 2a angegeben) dargestellt. Die hier dargestellte Ausführung ist eine außen-beaufschlagte Radialkolbenmaschine. Die im Weiteren dargestellten Merkmale sind erfindungsgemäß ebenso für innenbeaufschlagte Radialkolbenmaschinen analog anwendbar.In 1 b The radial piston machine 100 is again in side view but this time cut along the center plane CC (position is in 2a The design shown here is an externally loaded radial piston machine. The features shown below are also applicable analogously to internally loaded radial piston machines according to the invention.

Im Gehäuse 1 ist der Spurring 6 fest eingebaut. Dieser weist einen ersten Fluidraum 12, der mit dem ersten Fluidanschluss 2 verbunden ist, und einen zweiten Fluidraum 13, der mit dem zweiten Fluidanschluss 3 verbunden ist, auf. Im Spurring 6 ist der drehbare Gleitring 10 angeordnet, der eine oder mehrere Laufflächen 17 aufweist, über die er sich am Spurring abstützt. Weiterhin umfasst der Gleitring 10 mehrere Innenflächen 20, die polygonförmig angeordnet sind. Zudem ist der Gleitring 10 drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden. Dazu werden beispielsweise mehrere Mitnehmer-Verbindungen 22 vorgesehen.The track ring 6 is permanently installed in the housing 1. This has a first fluid chamber 12, which is connected to the first fluid connection 2, and a second fluid chamber 13, which is connected to the second fluid connection 3. The rotatable sliding ring 10 is arranged in the track ring 6 and has one or more running surfaces 17, via which it is supported on the track ring. The sliding ring 10 also comprises several inner surfaces 20, which are arranged in a polygonal shape. In addition, the sliding ring 10 is connected to the drive shaft 4 in a rotationally fixed manner. For this purpose, for example, several driver connections 22 are provided.

In der hier dargestellten Ausführung einer außen-beaufschlagte Radialkolbenmaschine sind die Kolben 8 fest mit dem Rotorkörper 7 verbunden und bilden damit einen Rotorstern. Der Rotorkörper 7 ist auf dem Hubzapfen 5 drehbar gelagert, wobei der Hubzapfen eine Exzentrizität e zur Mittelachse 31 der Antriebswelle aufweist. Jedem Kolben 8 ist ein Zylinder 9 zugeordnet. Zwischen Kolben 8 und Zylinder 9 ist ein Arbeitsraum 16 für das Fluid vorhanden. Die Zylinder 9 stützen sich mit einer Fläche auf der jeweiligen Innenfläche 20 des Gleitrings ab. Die Anzahl der Innenflächen 20 des Gleitrings entspricht der Anzahl der Kolben 8 der Radialkolbenmaschine 100, und damit auch der Anzahl der Zylinder 9. Der Gleitring 10 weist in jeder der Innenflächen 20 eine Öffnung 14 auf, die eine Zufuhr oder Abfuhr des Fluids aus dem Arbeitsraum 16 in einen jeweiligen Zwischenraum 15 zwischen Gleitring und Spurring ermöglicht. Dreht sich der Gleitrings 10 im Gehäuse 1, werden die Zwischenräume 15 und damit die Arbeitsräume 16 für das Fluid zyklisch nacheinander mit dem ersten Fluidraum 12 und dem zweiten Fluidraum 13 in Verbindung gebracht. Der erste und der zweite Fluidraum 12,13 bilden damit die sogenannten Steuerfenster aus. Das Gehäuse 1 beziehungsweise der Spurring 6 sind so gestaltet, dass dazwischen eine kurze Phase ist, in der die Zwischenräume 15 jeweils mit keinem der beiden Fluidräume 12,13 in Verbindung stehen. Diese kurzen Phasen sind die sogenannten Totpunkte. Durch die Gestaltung der entsprechenden Steuerfenster im Spurring 6 - alternativ im Gehäuse 1 - wird der zyklische Ablauf zwischen Befüllung des Zwischenraums 15, Totpunkt und Entleerung des Zwischenraumes 15 bestimmt. Aufgrund der Anordnung der Steuerfenster am Außenumfang des Gleitrings 10 steht eine größere Länge für die Steuerfenster zu Verfügung. Dadurch kann eine genauer aufgelöste Einstellung der jeweiligen Öffnungs- und Schließwinkel erfolgen. Das ist ein weiterer Vorteil der hier dargestellten außen-beaufschlagten Ausführung.In the design of an externally loaded radial piston machine shown here, the pistons 8 are firmly connected to the rotor body 7 and thus form a rotor star. The rotor body 7 is rotatably mounted on the crank pin 5, wherein the crank pin has an eccentricity e to the central axis 31 of the drive shaft. Each piston 8 is assigned a cylinder 9. Between piston 8 and cylinder 9 there is a working chamber 16 for the fluid. The cylinders 9 are supported with a surface on the respective inner surface 20 of the sliding ring. The number of inner surfaces 20 of the sliding ring corresponds to the number of pistons 8 of the radial piston machine 100, and thus also the number of cylinders 9. The sliding ring 10 has an opening 14 in each of the inner surfaces 20, which enables the fluid to be supplied or discharged from the working chamber 16 into a respective intermediate space 15 between the sliding ring and the track ring. If the sliding ring 10 rotates in the housing 1, the spaces 15 and thus the working spaces 16 for the fluid are cyclically connected one after the other to the first fluid chamber 12 and the second fluid chamber 13. The first and second fluid chambers 12, 13 thus form the so-called control windows. The housing 1 and the track ring 6 are designed in such a way that there is a short phase in between in which the spaces 15 are not connected to either of the two fluid chambers 12, 13. These short phases are the so-called dead points. The design of the corresponding control windows in the track ring 6 - alternatively in the housing 1 - determines the cyclical sequence between filling the space 15, dead point and emptying of the space 15. Due to the arrangement of the control windows on the outer circumference of the sliding ring 10, a greater length is available for the control windows. This allows a more precise setting of the respective opening and closing angles. This is another advantage of the externally loaded version shown here.

Die Öffnungen der Zwischenräume 15 an der Außenseite des Gleitrings 10 können oval, linsenförmig oder ähnlich gestaltet sein. Durch die Form der Öffnungen kann Einfluss auf die Strömung des Fluids und den jeweiligen Druckausgleich bei einer Umdrehung genommen werden. Dadurch können die Verluste reduziert und die Effizienz kann weiter verbessert werden.The openings of the gaps 15 on the outside of the sliding ring 10 can be oval, lens-shaped or similar. The shape of the openings can influence the flow of the fluid and the respective pressure equalization during one revolution. This can reduce losses and further improve efficiency.

Aufgrund der Exzentrizität e ändert sich die Höhe h des Arbeitsraumes 16 bei Drehung des Gleitrings 10, der Kolben 8 und der Zylinder 9 im Gehäuse 1 zyklisch mit jeder Umdrehung. Dadurch und durch die ungerade Anzahl der Kolben 8 wird die Pumpwirkung von der Antriebswelle auf das Fluid oder die Antriebswirkung durch das Fluid auf die Antriebswelle erzeugt. Dabei gleitet der jeweilige Zylinder 9 auf der Innenfläche 20 zyklisch hin und her, wobei die Zylinder 9 und die Kolben 8 immer exakt koaxial bleiben und die Zylinder 9 immer exakt senkrecht zur jeweiligen Innenfläche 20 des Gleitrings stehen. Somit wird jede Kipp- oder Pendelbewegung vermieden. Da keine Querkräfte auf die Zylinder 9 auftreten, können diese sehr viel dünnwandiger und damit leichter ausgeführt werden.Due to the eccentricity e, the height h of the working chamber 16 changes cyclically with each rotation when the sliding ring 10, the piston 8 and the cylinder 9 in the housing 1 rotate. This and the An odd number of pistons 8 generates the pumping effect from the drive shaft on the fluid or the driving effect from the fluid on the drive shaft. The respective cylinder 9 slides back and forth cyclically on the inner surface 20, whereby the cylinders 9 and the pistons 8 always remain exactly coaxial and the cylinders 9 always remain exactly perpendicular to the respective inner surface 20 of the sliding ring. This prevents any tilting or pendulum movement. Since no transverse forces occur on the cylinders 9, they can be made much thinner-walled and therefore lighter.

Die Exzentrizität e kann ausgehende vom Neutralpunkt n in beide Richtungen c,d verstellt werden. Dadurch wird ein Vier-Quadranten-Betrieb ermöglicht. Je größer die Exzentrizität e ist - sowohl bei Verstellung in Richtung c als auch in Richtung d, umso stärker ändert sich die Höhe h des Arbeitsraumes während einer Umdrehung des Gleitrings 10 und umso größer ist damit die Pumpwirkung beziehungsweise die Antriebswirkung pro Umdrehung.The eccentricity e can be adjusted in both directions c, d starting from the neutral point n. This enables four-quadrant operation. The greater the eccentricity e - both when adjusted in direction c and in direction d - the more the height h of the working space changes during one revolution of the sliding ring 10 and the greater the pumping effect or the drive effect per revolution.

Der Vier-Quadranten-Betrieb bedeutet, dass zum einen ein Pumpbetrieb mit Antriebsrichtung a als auch Antriebsrichtung b möglich ist. Pumpbetrieb heißt, Drehrichtung und Momentenrichtung an der Antriebswelle 4 sind entgegengesetzt gerichtet (Quadrant II und IV). Und zum anderen ist ein Motorbetrieb sowohl in die Drehrichtung a als auch in die Drehrichtung b möglich. Motorbetrieb heißt, dass Drehrichtung und Momentenrichtung gleichgerichtet sind (Quadrant I und III).

Four-quadrant operation means that, on the one hand, pump operation with drive direction a and drive direction b is possible. Pump operation means that the direction of rotation and the direction of torque on the drive shaft 4 are opposite (quadrant II and IV). And, on the other hand, motor operation is possible in both the direction of rotation a and the direction of rotation b. Motor operation means that the direction of rotation and the direction of torque are in the same direction (quadrant I and III).

Betriebszustände:Operating conditions:

I) Motor operation with direction of rotation a, when the eccentricity e is set in direction c.
II) Pumping operation when the drive shaft 4 is driven in direction of rotation b and the eccentricity e is set in direction c.
III) Motor operation with direction of rotation b, when the eccentricity e is set in direction d.
IV) Pumping operation when the drive shaft 4 is driven in direction of rotation a and the eccentricity e is set in direction d.

Am Beispiel des Betriebszustandes II), das heißt Antriebsrichtung b und Exzenterverstellung in Richtung c, wird die Wirkungsweise des Pumpbetriebs beschrieben. Über den ersten Fluidanschluss 2 erfolgt die Fluidzufuhr. Über den zweiten Fluidanschluss 3 die Fluidabfuhr. Aufgrund der Drehung der Antriebswelle 4 wird der Gleitring 10 in Drehrichtung b gedreht und zwingt den Kolben 8 eine zyklische Hin-und-Her-Bewegung im jeweiligen Zylinder 9 auf. Der gesamte Kolbenstern aus Kolben 8 und Rotorkörper 7 dreht sich auf dem Hubzapfen 5. Dadurch wird die Höhe h des Arbeitsraumes 16 am oberen Totpunkt minimal. Sobald der Arbeitsraum 16 eines Zylinders über seinen Zwischenraum 15 mit dem ersten Fluidraum 12 verbunden ist, wird Fluid angesaugt, da sich der Arbeitsraum 16 bei der Drehung in diesem Bereich vergrößert, bis er beim unteren Totpunkt die maximale Größe erreicht hat. Sobald der Arbeitsraum 16 über seinen Zwischenraum 15 mit dem zweiten Fluidraum 13 verbunden ist, wird das Fluid zum zweiten Fluidanschluss, der Druckseite der Pumpe, gefördert, da der Arbeitsraum 16 sich aufgrund der Drehung in diesem Bereich verkleinert. Je größer die Exzentrizität e ist umso mehr Fluid wird pro Umdrehung gefördert. Und je höher die Drehzahl der Antriebswelle 4 umso mehr Fluid wird insgesamt und bei höherem Druck gefördert.The mode of operation of the pump is described using the example of operating state II), i.e. drive direction b and eccentric adjustment in direction c. The fluid is supplied via the first fluid connection 2. The fluid is discharged via the second fluid connection 3. Due to the rotation of the drive shaft 4, the slide ring 10 is rotated in the direction of rotation b and forces the piston 8 to make a cyclical back and forth movement in the respective cylinder 9. The entire piston star consisting of piston 8 and rotor body 7 rotates on the crank pin 5. This minimizes the height h of the working chamber 16 at top dead center. As soon as the working chamber 16 of a cylinder is connected to the first fluid chamber 12 via its intermediate space 15, fluid is sucked in because the working chamber 16 expands in this area during rotation until it has reached its maximum size at bottom dead center. As soon as the working chamber 16 is connected to the second fluid chamber 13 via its intermediate space 15, the fluid is fed to the second fluid connection, the pressure side of the Pump, because the working chamber 16 is reduced in size due to the rotation in this area. The greater the eccentricity e, the more fluid is pumped per revolution. And the higher the speed of the drive shaft 4, the more fluid is pumped overall and at a higher pressure.

Der Motorbetrieb wird am Betriebszustand I) beispielhaft beschrieben. Der Exzenter ist wiederum, wie in 1b gezeigt, in Richtung c eingestellt. Strömt nun Fluid von der Druckseite am zweiten Fluidanschluss 3 zur Niederdruckseite am ersten Fluidanschluss 2, indem die Arbeitsräume 16 auf der Druckseite am zweiten Fluidraum 13 gefüllt werden und auf der Niederdruckseite am ersten Fluidraum entleert werden, so werden dadurch die Kolben 8 zusammen mit dem Rotorkörper 7 in Drehung versetzt und zwar in Drehrichtung a. Durch die Drehung des Kolbensterns und der Zylinder 9 wird auch der Gleitring 10 angetrieben, der mit der Antriebswelle 4 verbunden ist.The motor operation is described using operating state I) as an example. The eccentric is again, as in 1b shown, set in direction c. If fluid now flows from the pressure side at the second fluid connection 3 to the low pressure side at the first fluid connection 2, by filling the working chambers 16 on the pressure side at the second fluid chamber 13 and emptying them on the low pressure side at the first fluid chamber, the pistons 8 are thereby set in rotation together with the rotor body 7, specifically in the direction of rotation a. The rotation of the piston star and the cylinders 9 also drives the sliding ring 10, which is connected to the drive shaft 4.

Im dargestellten Beispiel sind sieben Kolben 8 vorgesehen. Für eine gute Arbeitswirkung ist es von Vorteil mindestens fünf Kolben vorzusehen. Je mehr Kolben vorhanden sind desto gleichmäßiger wird der Lauf und desto größer ist die Arbeitswirkung.In the example shown, seven pistons 8 are provided. For good working efficiency, it is advantageous to provide at least five pistons. The more pistons there are, the more even the running will be and the greater the working efficiency.

In der dargestellten außen-beaufschlagten Radialkolbenmaschine 100 gleiten die Zylinder 9 mit einer Fläche auf der jeweiligen Innenfläche 20 des Gleitrings zyklisch hin und her. Der Druck des Fluids im Arbeitsraum 16 drückt den Zylinder 9 an die Innenfläche 20. Um die Reibung zu reduzieren, wird eine hydrostatischen Lagerung zwischen der Fläche des Zylinders 9 und der Innenflächen 20 vorgesehen. Gleichzeitig erfolgt an dieser Stelle auch eine Abdichtung gegen übermäßige Leckage. Um auch die Reibung des Rotorkörpers 7 auf dem Hubzapfen 5 zu reduzieren, ist auch an dieser Stelle eine hydrostatische Lagerung vorgesehen. Bevorzugt wird unter jedem Kolben 8 an der Lauffläche 19 des Rotorkörpers eine Fluidtasche zur hydrostatischen Lagerung vorgesehen. Durch entsprechende Auslegung der hydrostatisch gelagerten Flächen kann eine gleichmäßige Kraftverteilung in radialer Richtung am Kolben beziehungsweise am Zylinder erreicht werden.In the externally loaded radial piston machine 100 shown, the cylinders 9 slide cyclically back and forth with a surface on the respective inner surface 20 of the sliding ring. The pressure of the fluid in the working chamber 16 presses the cylinder 9 against the inner surface 20. In order to reduce friction, a hydrostatic bearing is provided between the surface of the cylinder 9 and the inner surfaces 20. At the same time, a seal against excessive leakage is also provided at this point. In order to reduce the friction of the rotor body 7 on the crank pin 5, a hydrostatic bearing is also provided at this point. Preferably, a fluid pocket for hydrostatic bearing is provided under each piston 8 on the running surface 19 of the rotor body. By appropriately designing the hydrostatically mounted surfaces, an even distribution of force in the radial direction on the piston or cylinder can be achieved.

Eine weitere hydrostatische Lagerung ist an der Außenseite zwischen dem Gleitring 10 und dem Spurring 6 vorgesehen. Um die Laufeigenschaften des Gleitrings 10 im Spurring 6 zu verbessern, kann der Spurring 6 gezielt aus einem anderen Material hergestellt sein als das Gehäuse 1.A further hydrostatic bearing is provided on the outside between the sliding ring 10 and the track ring 6. In order to improve the running properties of the sliding ring 10 in the track ring 6, the track ring 6 can be deliberately made of a different material than the housing 1.

Die 2a zeigt einen Schnitt in vertikaler Richtung entlang der Fläche A-A, was einem Querschnitt entspricht. 2b stellt einen Ausschnitt davon rund um den Zylinder 9 im Detail dar.The 2a shows a section in vertical direction along the surface AA, which corresponds to a cross-section. 2 B shows a section of it around cylinder 9 in detail.

Zu sehen ist die Antriebswelle 4, die im Gehäuse 1 - hier im vorderen Gehäusedeckel 1a - über die Wälzlager 32, die als Kugellager dargestellt sind, gelagert ist. Die Antriebswelle 4 ist über den Flansch 21 und mit Hilfe von Mitnehmer-Verbindungen 22 mit dem Gleitring 10 drehfest verbunden. Die Mitnehmer-Verbindungen 22 können beispielsweise als Stifte oder ähnliches, die in entsprechenden Aussparungen angeordnet sind, ausgeführt sein. Der Spurring 6 ist fest im Gehäuse 1 verbaut. Auf seiner Innenfläche dreht sich der Gleitring 10. Und auf den Innenflächen 20 des Gleitrings bewegen sich die Zylinder 9, die hydrostatisch gelagert sind, zyklisch hin und her. Die Nut 18 im Zylinder 9 am Übergang zwischen Zylinderwand und Zylinderboden ermöglicht zum einen eine gewisse Flexibilität der Zylinderwand und zum anderen bietet sie eine etwas größere Innenfläche am Zylinderboden im Vergleich zur Kolbenquerschnittsfläche.You can see the drive shaft 4, which is mounted in the housing 1 - here in the front housing cover 1a - via the roller bearings 32, which are shown as ball bearings. The drive shaft 4 is connected to the sliding ring 10 in a rotationally fixed manner via the flange 21 and with the help of driver connections 22. The driver connections 22 can be designed, for example, as pins or similar, which are arranged in corresponding recesses. The track ring 6 is firmly installed in the housing 1. The sliding ring 10 rotates on its inner surface. And on the inner surfaces 20 of the sliding ring, the cylinders 9, which are hydrostatically mounted, move cyclically back and forth. The groove 18 in the cylinder 9 at the transition between the cylinder wall and the cylinder base allows a certain flexibility of the cylinder wall on the one hand and also offers a slightly larger inner surface on the cylinder base in comparison to the piston cross-sectional area.

Die Kolben 8 sind fest mit dem Rotorkörper 7 verbunden und bilden so den Kolbenstern. Der Rotorkörper 7 ist drehbar und über mehrere Fluidtaschen hydrostatisch auf dem feststehenden Hubzapfen 5 gelagert. Das Fluid gelangt vom Arbeitsraum 16 in den Zwischenraum 15 im Gleitring 10. Dieser Zwischenraum 15 ist je nach Position des Gleitrings 10 mit einem der Fluidräume 12,13 verbunden, so dass Fluid zu- oder abströmen kann.The pistons 8 are firmly connected to the rotor body 7 and thus form the piston star. The rotor body 7 is rotatable and is hydrostatically mounted on the stationary crank pin 5 via several fluid pockets. The fluid passes from the working chamber 16 into the intermediate space 15 in the sliding ring 10. This intermediate space 15 is connected to one of the fluid chambers 12, 13 depending on the position of the sliding ring 10, so that fluid can flow in or out.

Auf der Rückseite umfasst das Gehäuse 1 den hinteren Gehäusedeckel 1b mit einer Öffnung für den Hubzapfen. Der Hubzapfen 5 kann mit der Exzenterverstellung 30 in seiner Exzentrizität e verstellt werden. Die Exzenterverstellung 30 umfasst die Linearführung 26 im Gehäuse 25. Über die Hydraulikkanäle 29 wird der Steuerzylinder 23 vom Antrieb 24 mit Regelventil angesteuert, so dass die Exzenterverstellung entsprechend eingestellt werden kann. Der Wegsensor 28 gibt die Rückmeldung über die exakte Stellung des Hubzapfens 5.On the back, the housing 1 includes the rear housing cover 1b with an opening for the crank pin. The crank pin 5 can be adjusted in its eccentricity e using the eccentric adjustment 30. The eccentric adjustment 30 includes the linear guide 26 in the housing 25. The control cylinder 23 is controlled by the drive 24 with control valve via the hydraulic channels 29 so that the eccentric adjustment can be adjusted accordingly. The travel sensor 28 provides feedback on the exact position of the crank pin 5.

3 zeigt einen horizontalen Schnitt entlang der Ebene B-B. Das heißt, diese stellt eine Draufsicht dar. Links ist der erste Fluidanschluss 2 auf der Niederdruckseite und rechts ist der zweite Fluidanschluss 3 auf der Druckseite am Gehäuse 1 vorhanden. In der Mitte ist der Rotorkörper 7 mit den Kolben 8 zu sehen, welcher sich um den Hubzapfen 5 dreht, wobei jedem Kolben 8 ein Zylinder 9 zugeordnet ist. Zwischen Kolben 8 und Zylinder 9 wird der Arbeitsraum 16 für das Fluid gebildet. Die Zylinder 9 stützen sich auf den Innenflächen 20 des Gleitrings ab. Der Gleitring 10 rotiert im Spurring 6. 3 shows a horizontal section along the plane BB. This means that it represents a top view. On the left is the first fluid connection 2 on the low pressure side and on the right is the second fluid connection 3 on the pressure side on the housing 1. In the middle you can see the rotor body 7 with the pistons 8, which rotates around the crank pin 5, with each piston 8 being assigned a cylinder 9. The working chamber 16 for the fluid is formed between the piston 8 and the cylinder 9. The cylinders 9 are supported on the inner surfaces 20 of the sliding ring. The sliding ring 10 rotates in the track ring 6.

Der Hubzapfen 5 kann aus der Blattebene heraus verschoben werden. Dazu ist die Exzenterverstellung 30 vorgesehen, die die Linearführung 26 umfasst und auf dem Hubzapfen 5 ist die Buchse 27 zur Linearführung angebracht. Die Buchse 27 ist fest auf dem Hubzapfen 5 montiert. Alternativ zu Buchse 27 kann auch eine entsprechende Gegenfläche für die Linearführung in den Hubzapfen 5 eingearbeitet sein.The crank pin 5 can be moved out of the plane of the sheet. For this purpose, the eccentric adjustment 30 is provided, which includes the linear guide 26 and the bushing 27 for the linear guide is attached to the crank pin 5. The bushing 27 is firmly mounted on the crank pin 5. As an alternative to the bushing 27, a corresponding counter surface for the linear guide can also be incorporated into the crank pin 5.

Wiederum zu erkennen sind die Mitnehmer-Verbindungen 22 zwischen dem Gleitring 10 und dem Flansch 21 an der Antriebswelle 4.The driver connections 22 between the sliding ring 10 and the flange 21 on the drive shaft 4 can be seen again.

Insgesamt ist die Radialkolbenmaschine 100 somit sehr bauraumsparend und kompakt ausgeführt. Durch die geringen rotierenden Massen der Komponenten ist die innere Trägheit der Radialkolbenmaschine 100 gering. Zudem sind die Reibungsverluste minimiert. Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht eine deutlich höhere Effizienz als bei bekannte Radialkolbenmaschinen.Overall, the radial piston machine 100 is very space-saving and compact. Due to the low rotating masses of the components, the internal inertia of the radial piston machine 100 is low. In addition, the friction losses are minimized. The design according to the invention enables significantly higher efficiency than with known radial piston machines.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: GehäuseHousing
1a1a: vorderer Gehäusedeckelfront housing cover
1b1b: hinterer Gehäusedeckelrear housing cover
22: erster Fluidanschlussfirst fluid connection
33: zweiter Fluidanschlusssecond fluid connection
44: Antriebswelledrive shaft
55: HubzapfenCrank pin
66: SpurringTrack ring
77: RotorkörperRotor body
88th: KolbenPistons
99: Zylindercylinder
1010: GleitringSliding ring
1111: LagerdeckelBearing cap
1212: erster Fluidraumfirst fluid space
1313: zweiter Fluidraumsecond fluid space
1414: Öffnungopening
1515: ZwischenraumSpace
1616: Arbeitsraumworking space
1717: LaufflächeTread
1818: NutGroove
1919: Lauffläche des RotorkörpersRunning surface of the rotor body
2020: Innenflächen des GleitringsInner surfaces of the sliding ring
2121: AntriebsflanschDrive flange
2222: Mitnehmer-VerbindungCarrier connection
2323: Steuerzylinder für ExzenterverstellungControl cylinder for eccentric adjustment
2424: Antrieb mit Regelventil für ExzenterverstellungDrive with control valve for eccentric adjustment
2525: Gehäuse LinearführungHousing linear guide
2626: LinearführungLinear guide
2727: Buchse zur LinearführungBushing for linear guide
2828: WegsensorDisplacement sensor
2929: HydraulikkanalHydraulic channel
3030: ExzenterverstellungEccentric adjustment
3131: Mittelachse AntriebswelleCenter axis drive shaft
3232: Wälzlager Roller bearing
100100: Radialkolbenmaschine Radial piston machine
aa: Drehrichtung aDirection of rotation a
bb: Drehrichtung bDirection of rotation b
cc: Exzenterrichtung cEccentric direction c
dd: Exzenterrichtung dEccentric direction d
ee: Exzentrizitäteccentricity
nn: Neutralpunkt der ExzentrizitätNeutral point of eccentricity
hH: Höhe des ArbeitsraumesHeight of the working area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely to provide the reader with better information. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011053148 A1 [0004]
WO 2022013062 A1 [0004]
WO 9632589 A1 [0005]
WO 2020254501 A1 [0005]

Claims

Radial piston machine (100) comprising a housing (1) with a first fluid connection (2) and a second fluid connection (3), a rotor body (7), as well as several radially arranged pistons (8) and for each piston (8) an associated cylinder (9) in which the respective piston (8) can move back and forth, wherein in each cylinder (9) there is a fluid-filled working space (16) delimited by the piston (8), further comprising a drive shaft (4) and a crank pin (5) arranged eccentrically to the housing (1), on or with which the rotor body (7) can rotate, wherein the pistons (8) or the cylinders (9) are connected to the rotor body, wherein in the housing (1) there is a sliding ring (10) which is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft (4) and which can rotate in the housing (1), wherein the sliding ring (10) has polygonally arranged inner surfaces (18), the number of which corresponds to the number of pistons (8), and wherein the cylinders (9) or the pistons (8) with a surface each on an inner surface of the sliding ring (10) such that the cylinders (9) or the pistons (8) can be moved laterally on the respective inner surface.

Radial piston machine (100) after Claim 1 characterized in that the radial piston machine (100) is designed such that it can work both as a radial piston pump and as a radial piston motor, and can operate in so-called four-quadrant operation, that is to say that it can drive the drive shaft (4) in both directions of rotation, and that the pumping action can take place both from the first fluid connection (2) to the second fluid connection (3) and in the opposite direction.

Radial piston machine (100) according to one of the Claims 1 or 2 characterized in that the eccentricity (e) of the crank pin (5) can be changed by an eccentric adjustment (30), wherein the eccentricity (e) can be increased in two directions (c,d) from a neutral point (n).

Radial piston machine (100) after Claim 3 characterized in that the eccentric adjustment (30) comprises a linear guide (26) and a hydraulic control.

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a displacement sensor (28) is present for determining the eccentricity (e) of the crank pin (5).

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (4) has a flange (21) via which it is connected to the sliding ring (10) in a rotationally fixed manner.

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (4) is mounted in the housing (1) via rolling bearings (32).

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least seven pistons (8), in particular at least nine pistons (8) are present.

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the crank pin (5) is fixed and the rotor body (7) rotates about the crank pin (5).

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinders (9) are firmly connected to the rotor body (7).

Radial piston machine (100) after Claim 10 characterized in that the pistons (8) have a hydrostatic bearing on the contact surface to the sliding ring (10).

Radial piston machine (100) according to a Claims 1 until 9 characterized in that the pistons (8) are firmly connected to the rotor body (7).

Radial piston machine (100) after Claim 12 characterized in that the cylinders (9) have a hydrostatic bearing on the contact surface to the sliding ring (10).

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor body (7) has one or more hydrostatic bearings between its running surface (19) and the crank pin (5), in particular that the rotor body (7) comprises a fluid pocket for hydrostatic bearing under each piston (8).

Radial piston machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a fixed track ring (6) is provided in the housing (1), in which the sliding ring (10) rotates, wherein the track ring (6) comprises a first fluid chamber (12) which is connected to the first fluid connection (2) and a second fluid chamber (13) which is connected to the second fluid connection (3), and wherein the track ring (6) is preferably made of a different material than the housing (1).