DE19810372A1 - Radialkolbenmotor mit Rollenführung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen technisch optimierten Radialkolbenmotor mit einem Hubring und einem gegenüber dem Hubring um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylinderblock mit einer Vielzahl von in Radialrichtung des Zylinderblocks ausgerichteten Zylindern. In den Zylindern ist jeweils ein in Radialrichtung verschiebbarer Kolben aufgenommen, der sich über eine Rolle am Hubring abstützt. Die Rolle ist am Kolben um eine zur Drehachse des Zylinderblocks parallele Drehachse drehbar gelagert und stützt sich über an ihren Stirnseiten angeordneten Rollenführungen bezüglich ihrer Drehachse im Zylinder axial ab. Der erfindungsgemäße Radialkolbenmotor zeichnet sich im besonderen dadurch aus, daß die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung mit der jeweiligen Rolle verschiebefest in Verbindung stehen und dementsprechend sowohl bei einem Lasthub wie auch einem Leerhub des Kolbens in Kolbenhubrichtung von der Rolle mitgenommen werden, wodurch kein Kontakt der Rollenführungen mit dem Hubring stattfindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialkolben­ motor mit Rollenführungen zur axialen Führung der Rollen, über die sich die Kolben am Hubring abstützen.

Aus der Druckschrift GB-B-2238086 ist ein dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 entsprechender Radialkolbenmo­ tor bekannt, dem die Aufgabe zugrunde lag, den bislang im Zusammenhang mit der axialen Positionierung der Rollen ver­ bundenen fertigungstechnischen Aufwand und somit die Ferti­ gungs- und Montagekosten zu vermindern. Diese Aufgabe soll­ te dadurch gelöst werden, daß in den Räumen zwischen den Rollenstirnseiten und der Zylinderinnenfläche als Rol­ lenführung jeweils ein Keilstück mit einem, in Hubrichtung des Kolbens betrachtet, kreissegmentartigen Querschnitt an­ geordnet wird, welches die Rolle gegenüber dem Hubring im Zylinder axial positioniert. Die in der vorstehend genann­ ten Druckschrift offenbarten Keilstücke lassen sich im we­ sentlichen in drei verschiedene Bauarten einteilen.

In einer ersten Bauart hat jedes Keilstück an der der Rolle zugewandten Seite eine an der Stirnseite der Rölle anliegende ebene Oberfläche und an der der Rolle abgewand­ ten Seite eine die Innenfläche des Zylinders kontaktierende zylindrische Oberfläche. Zudem ist dieses Keilstück in dem Raum zwischen Rolle, Kolben und Zylinderinnenfläche auf ge­ nommen, ohne mit irgendeinem dieser Bauteile in fester Ver­ bindung zu stehen. Aufgrund dieser in Kolbenhubrichtung frei beweglichen Anordnung des Keilstücks gegenüber der Rolle nimmt der Kolben bei einem Lasthub die Keilstücke in Richtung Hubring mit. Dabei erfolgt noch kein Kontakt zwi­ schen den Keilstücken und den am Hubring ausgebildeten Noc­ ken. Bei dem anschließenden Leerhub des Kolbens dagegen stoßen die Keilstücke an die am Hubring ausgebildeten Noc­ ken. Dieser ständige Stoßkontakt zwischen den Nocken und den Keilstücken sowie die dazwischen auftretende Reibung kann zu einem starken Verschleiß der Keilstücke führen. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart liegt darin, daß die Breite des Hubrings zumindest so groß sein muß, daß der Hubring neben der Rolle auch eine Anlagefläche für die beiden seit­ lich angeordneten Keilstücke bereitstellt. Abgesehen von einem hohen Gesamtgewicht des Radialkolbenmotors resultiert ein breiter Hubring infolge des höheren fertigungstechni­ schen Aufwands im Zusammenhang mit der Präzisionsbearbei­ tung des Hubrings in hohen Herstellkosten.

In einer zweiten Bauart weist jedes der beiden Keil­ stücke an der der Rolle zugewandten Seite einen mitneh­ merartigen Vorsprung auf, der sich in einer am Kolben vor­ gesehenen Aussparung zwischen Kolben und Rolle in Richtung zum anderen Keilstück erstreckt. Da die Keilstücke in die­ sem Fall bei einem Leerhub des Kolbens von der Rolle wieder in den Zylinder mitgenommen werden, kann es daher im Grunde genommen nicht zu einem Stoßkontakt zwischen den Keilstüc­ ken und den Nocken kommen. Infolge einer hohen Relativge­ schwindigkeit zwischen der Rolle und den mitnehmerartigen Vorsprüngen der Keilstücke, die den Außenumfang der Rolle kontaktieren, kann es jedoch zu einem hohen Abrieb an den mitnehmerartigen Vorsprüngen kommen. Mit zunehmendem Abrieb der mitnehmerartigen Vorsprünge könnte sich der Bewegungs­ spielraum der Keilstücke in Kolbenhubrichtung schließlich derart vergrößern, daß es zu einem Stoßkontakt zwischen den Keilstücken und den Nocken kommen könnte. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart ist, daß an den Rollenführungen mit­ nehmerartige Vorsprünge und am Kolben Aussparungen ausge­ bildet werden müssen, was den Fertigungsaufwand und damit die Herstellkosten erhöht.

Zudem tritt bei den beiden vorstehenden Bauarten die Reibung zwischen der Rolle und den Keilstücken an der gan­ zen Stirnfläche der Rolle auf. Dieser relativ großflächige Reibkontakt erfordert eine Präzisionsbearbeitung der Reib­ flächen beider Bauteile, was erneut in hohen Fertigungsko­ sten resultiert.

Bislang wurde ferner davon ausgegangen, daß infolge des ständigen Kontakts der Rollen mit dem Hubring die Rollen und damit die jeweiligen Kolben automatisch eine bestimmte Drehlage im Zylinder bzw. gegenüber dem Hubring erhalten, was für einen zuverlässigen Betrieb des Radialkolbenmotors entscheidend ist. In bestimmten Fällen, beispielsweise bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Radialkolbenmotors, bei der den Zylindern zum ersten Mal Hydraulikfluid zugeführt wird, kann es jedoch dazu kommen, daß die Kolben und damit die Rollen soweit in dem jeweiligen Zylinder eingetaucht sind, daß ein Kontakt zwischen Rollen und Hubkurve noch nicht gegeben ist. Um in diesen Fällen die erforderliche Drehlage des Kolbens im Zylinder zu gewährleisten, weist gemäß einer dritten Bauart eines der beiden Keilstücke an der der Zylinderinnenfläche zugewandten Seite eine längli­ che Nut auf, in die eine durch die Zylinderwand gehende Schraube, Klammer oder dergleichen eingreift und auf diese Weise eine Verdrehung des Kolbens im Zylinder und damit der Rolle gegenüber dem Hubring verhindert. Die Ausbildung der Nut verursacht jedoch eine Schwächung des betreffenden Keilstücks und damit eine Verkürzung der Lebensdauer des während des Betriebs des Radialkolbenmotors stark bean­ spruchten Keilstücks. Zudem findet der Gleitkontakt zwi­ schen dem Keilstück und der Schraube oder Klammer statt, was im Hinblick auf eine gute Rollenführung nachteilig er­ scheint. Ferner bedeutet eine derartige konstruktive Maß­ nahme einen hohen Fertigungsaufwand.

In Anbetracht der bei herkömmlichen Radialkolbenmotoren angetroffenen Nachteile besteht die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung daher darin, einen technisch optimierten Ra­ dialkolbenmotor zu schaffen, der sich durch einen geringen fertigungstechnischen Aufwand und gleichzeitig einen funk­ tionssicheren Betrieb auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Gegen­ stand gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, der im besonderen dadurch gekennzeichnet ist, daß die an den Stirnseiten der Rollen angeordneten Rollenführungen in Kol­ benhubrichtung mit der jeweiligen Rolle verschiebefest ver­ bunden sind.

Da die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung, d. h. so­ wohl während des Lasthubs wie auch während des Leerhubs, von der jeweiligen Rolle mitgenommen werden, können die Rollenführungen in ihrer Größe so bemessen werden, daß sie nicht über den Außenumfang der jeweiligen Rolle hinausra­ gen, so daß zwischen den Rollenführungen und dem Hubring kein Stoßkontakt stattfindet. Dies führt schließlich zu ei­ ner Erhöhung der Lebensdauer der Rollenführungen und damit zu einem funktionssicheren Betrieb des Radialkolbenmotors insgesamt. Zudem wird bei der Herstellung der Rollenführun­ gen Material eingespart.

Wenn die Rollenführungen nicht mit dem Hubring in Kon­ takt treten, kann die Breite des Hubrings ferner auf eine Breite reduziert werden, die maximal der Breite der Rollen entspricht. Auf diese Weise wird abgesehen vom Gesamtge­ wicht des Radialkolbenmotors auch der fertigungstechnische Aufwand und damit die Herstellkosten im Hinblick auf eine Präzisionsbearbeitung der Hubkurve des Hubrings erheblich vermindert.

Durch geeignete konstruktive Maßnahmen, beispielsweise durch die Ausbildung eines zylindrischen Vorsprungs an der Rollenführung, der in einer entsprechenden Ausnehmung an der Stirnseite der Rolle eingesetzt ist, lassen sich ferner die Relativgeschwindigkeiten an den Reibflächen von Rolle und Rollenführungen und damit der Verschleiß beider Bau­ teile reduzieren. Durch den reduzierten Verschleiß wird selbst nach einer langen Betriebs zeit ein zwischen Rolle und Rollenführungen entstehendes Spiel minimal gehalten. Dies trägt zu einem funkionssicheren und zuverlässigen Be­ trieb des Radialkolbenmotors insgesamt bei.

Weitere vorteilhaften Merkmale des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die in Hubrichtung verschiebefeste Verbindung von Rolle und Rollenführungen läßt sich durch fertigungstechnisch einfache Maßnahmen realisieren. Beispielsweise können die Rollenführungen an der der Stirnseite der Rolle zugewandten Seite einen zylindrischen Vorsprung aufweisen, der in eine an der Stirnseite der Rolle ausgebildete zentrische, zylin­ drische Ausnehmung einsetzbar ist. Ebenso wäre es natürlich auch denkbar, daß die Rollenführungen an der der Stirnseite der Rolle zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweisen, in die ein an der Stirnseite der Rolle ausgebildeter Vorsprung einsetzbar ist. Die Ausnehmung und der mit der Ausnehmung in Eingriff stehende Vorsprung könnten aber auch konisch ausgebildet sein. Werden die Durchmesser der Ausnehmungen und der Vorsprünge so bemessen, daß sie gegenüber dem Au­ ßendurchmesser der Rolle klein sind, d. h. daß die Vorsprün­ ge und die Ausnehmungen sich auf einen zentralen Bereich um die Drehachse der Rolle konzentrieren, und stehen die Vorsprünge in der Weise mit den jeweiligen Ausnehmungen in Eingriff, daß zwischen der Ringfläche der Rolle um die Aus­ nehmung und der Fläche um den Vorsprung der Rollenführung ein Spiel vorhanden ist, vermindern sich im Betrieb des Radialkolbenmotors die am Außenumfang des Vorsprungs und an der Innenumfangswand der Ausnehmung vorliegenden Um­ fangsgeschwindigkeiten und damit die Relativgeschwindigkeit zwischen Rolle und Rollenführungen. Da zudem an den beiden beabstandet angeordneten Flächen von Rolle und Rollenfüh­ rung keine Reibung auftritt, wird eine Reduzierung des Rei­ bungsabriebs an beiden Bauteilen erreicht.

Die die Zylinderinnenfläche kontaktierenden Oberflächen der Rollenführungen sind der Einfachheit halber vorzugswei­ se zylindrisch ausgebildet, wodurch eine optimale Führung der Kolben-Rollen-Anordnung im Zylinder erzielt wird. Da die Rolle normalerweise keine Druckbelastungen in Axial­ richtung erfährt, wäre es aber auch denkbar, die an der Zy­ linderinnenfläche anliegende Oberfläche der Rollenführung bezüglich der Drehachse der Rolle rotationssymmetrisch bzw. kugelsegmentartig auszubilden. In diesem Fall wäre sogar eine sowohl in Hubrichtung des Kolbens wie auch in Rotati­ onsrichtung der Rolle feste Verbindung zwischen Rollenfüh­ rung und Rolle möglich. Dies hätte den Vorteil, daß im Be­ trieb des Radialkolbenmotors zwischen Rolle und Rollenfüh­ rungen keine Reibung mehr auftritt und die zwischen Rollen­ führung und Zylinderinnenfläche auftretende Reibung erheb­ lich vermindert wird.

Bislang wurde angenommen, daß die Rolle ständig mit der Hubkurve des Hubrings in Kontakt steht, wodurch die Drehla­ ge des Kolbens im Zylinder und dementsprechend die Ausrich­ tung der Rolle gegenüber der Hubkurve automatisch vorgege­ ben wird. Wie es eingangs bereits erwähnt wurde, kann es jedoch auch dazu kommen, daß der Kontakt zwischen Rolle und Hubring abbricht. In diesem Fall kann gemäß der vorliegen­ den Erfindung durch eine von der Rollenführung getrennt an­ geordnete Verdrehsicherung eine Verdrehung des Kolbens im Zylinder verhindert und damit eine bestimmte Ausrichtung der Rolle gegenüber dem Hubring eingehalten werden.

Zu diesem Zweck kann der Kolben an dem der Rolle abge­ wandten Endabschnitt eine bezüglich der Drehachse des Zy­ linderblocks senkrecht ausgerichtete Abflachung aufweisen, die an einer entsprechenden Anlagefläche der Verdrehsiche­ rung anliegt, wodurch die Drehlage des Kolbens im Zylinder und der Rolle gegenüber der Hubkurve eindeutig vorgegeben wird. Als eine effektive Maßnahme hat sich ferner erwiesen, wenn der Zylinder wenigstens zwei Zylinderabschnitte ver­ schiedener Innendurchmesser und der Kolben dementsprechend wenigstens zwei Kolbenabschnitte verschiedener, den ent­ sprechenden Zylinderdurchmessern angepaßter Durchmesser aufweist. In diesem Fall ist die Verdrehsicherung im Zylin­ derabschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser und die Ab­ flachung dementsprechend am Kolbenabschnitt mit dem kleine­ ren Durchmesser vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird ei­ nerseits eine große Druckbeaufschlagungsfläche am Kolben bewahrt und andererseits zur Ausbildung der Abflachung nur wenig Material vom Kolben weggenommen. Die zusätzliche Ver­ drehsicherung schafft gegenüber der eingangs erwähnten her­ kömmlichen Verdrehsicherung eine bessere Führung des Kol­ bens im Zylinder, da gemäß der vorliegenden Erfindung ein großflächiger Gleitkontakt zwischen Kolben und Verdrehsi­ cherung stattfindet.

Die Verdrehsicherung hat vorzugsweise einen, in Hubrichtung des Kolbens betrachtet, kreissegmentförmigen Querschnitt mit einem der Zylinderinnenfläche entsprechen­ den Bogen und einer der Abflachung entsprechenden Sehne.

Da der Zylinderblock üblicherweise ohnehin axiale Zu­ trittsbohrungen aufweist, über die das Hydraulikfluid in die jeweiligen Zylinderräume gelangt, läßt sich der ferti­ gungstechnische Aufwand im Hinblick auf die Fixierung der Verdrehsicherung im Zylinder dadurch vermindern, daß die Verdrehsicherung mittels eines Stifts im Zylinder fixiert wird, der über die Zutrittsbohrung in ein mit der Zutritts­ bohrung fluchtendes Sackloch im Zylinderblock eingesetzt wird.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Be­ schreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zylinderblock in Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3a einen in größerem Maßstab dargestellten Schnitt durch den Zylinderblock in Fig. 2 entlang der Linie III-III;

Fig. 3b eine Perspektivansicht des Kolbens;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Zylinderblock entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine Perspektivansicht der Rollenführung;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Zylinderblock entlang der Linie VI-VI in Fig. 1;

Fig. 7 eine Perspektivansicht der Verdrehsicherung;

Fig. 8a und 8b Abwandlungen der Rollenführung in Fig. 5;

Fig. 9a und 9b Abwandlungen der Verbindung zwischen Rollenführung und Rolle in Fig. 5; und

Fig. 10a und 10b Abwandlungen des Zylinderblocks in Fig. 3a.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialkol­ benmotors beschrieben. Der Radialkolbenmotor 2 besteht, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, im wesentlichen aus zwei Gehäuse­ teilen 4 und 6 sowie einem zwischen den beiden Gehäusetei­ len 4 und 6 angeordneten Hubring 8. Die beiden Gehäuseteile 4 und 6 und der Hubring 8 sind mittels Schrauben 10 koaxial und fluiddicht aneinander geschraubt. An der Innenfläche des Hubrings 8 ist eine Hubkurve 12 mit einer Vielzahl von Nocken 14 ausgebildet, wie es im besonderen in Fig. 2 zu sehen ist.

Innerhalb des Hubrings 8 ist ein um eine Längs- bzw. Drehachse 16 drehbar angeordneter Zylinderblock 18 angeord­ net. Wie es in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, weist der Zylin­ derblock 18 eine mit einer Innenverzahnung versehene zen­ trische Aussparung 20 auf. In dieser Aussparung 20 ist ein Endabschnitt 22 einer Abtriebswelle 24, der mit einer der Innenverzahnung der Aussparung 20 entsprechenden Außenver­ zahnung versehen ist, axial verschiebbar aufgenommen. Die Abtriebswelle 24 ist über eine Lagerung 30 gegenüber den beiden Gehäuseteilen 4 und 6 und dem Hubring 8 drehbar ge­ lagert. Die Lagerung 30 umfaßt zwei Kegelrollenlager 32 und 34, die im Gehäuseteil 4 untergebracht sind und hohe Axial- und Radialkräfte übertragen können. Der andere, aus dem Ge­ häuseteil 4 ragende Endabschnitt 26 der Abtriebswelle 24 weist einen Wellenflansch 28 zur Befestigung an einem nicht dargestellten Antriebselement eines anzutreibenden Geräts, beispielsweise an einem Rad eines Laders, auf.

Im Zylinderblock 18 sind des weiteren eine Vielzahl von bezüglich der Drehachse 16 sternförmig radial nach außen gerichteten Zylinder 36 mit einer bezüglich der Drehachse 16 senkrechten Zylinderachse 37 ausgebildet. Wie es in der vergrößerten Darstellung in Fig. 3a zu sehen ist, weist der Zylinder 36 einen bezüglich der Drehachse 16 radial außen liegenden Zylinderabschnitt 38 mit einem großen Innendurch­ messer sowie einen radial innen liegenden Zylinderabschnitt 40 mit einem kleinen Innendurchmesser auf. Der Zylinderab­ schnitt 38 steht an der im wesentlichen zylindrischen Au­ ßenumfangsfläche 42 des Zylinderblocks 18 offen. Des weite­ ren ist im Zylinderblock 18 eine zur Längs- bzw. Drehachse 16 parallele, in den Zylinderabschnitt 40 mündende Zu­ trittsbohrung 43 ausgebildet, über die im Betrieb des Ra­ dialkolbenmotors 2 Hydraulikfluid zu- bzw. abgeführt wird.

Im Zylinder 36 ist ein Kolben 44 aufgenommen, der, wie es in Fig. 3b gezeigt ist, Kolbenabschnitte 46 und 48 auf­ weist. Der Kolbenabschnitt 46 hat einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 38 entspricht. Der Kolbenabschnitt 48 weist an seinem Außen­ umfang zwei Abflachungen 48a und 48b auf, die, wie es in Fig. 6 zu sehen ist, senkrecht zur Drehachse 16 ausgerich­ tet sind. Der Durchmesser des Außenumfangs des Kolbenab­ schnitts 48 entspricht dem Innendurchmesser des Zylinderab­ schnitts 40. Die Abflachung 48b definiert eine Anlageflä­ che, die an einer entsprechend vorgesehenen Anlagefläche 50b einer nachstehend noch ausführlicher beschriebenen Ver­ drehsicherung 50 anliegt. Die Abflachung 48a ist der Zu­ trittsbohrung 43 zugewandt.

Wenn die Zylinder 36 im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 über die Zutrittsbohrungen 43 mit Hydraulikfluid versorgt werden, werden die Kolben 44 selektiv in der Weise mit Druck beaufschlagt, daß sie eine Hubbewegung in Richtung zum Hubring 8 hin ausführen. Dabei stützen sie sich jeweils über eine entsprechende Rolle 54 an der am Hubring 8 ausge­ bildeten Hubkurve 12 ab. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ent­ spricht die axiale Breite B des Hubrings in dieser Ausfüh­ rungsform des Radialkolbenmotors 2 im wesentlichen der axialen Länge der Rollen 54. An dem dem Hubring 8 zugewand­ ten Endabschnitt der jeweiligen Kolbenabschnitte 46 ist ei­ ne Lagerung 56 ausgebildet, in der die jeweilige Rolle 54 gegenüber dem Kolben 44 um eine Drehachse 58 drehbar gela­ gert aufgenommen ist.

Wie es in den Fig. 1, 3a, 4 und 5 gezeigt ist, ist an jeder der beiden Stirnseiten 54a und 54b der Rolle 54 eine Rollenführung 60 angeordnet, wodurch die axiale Posi­ tion der Rolle 54 im Zylinder 36 und damit gegenüber dem Kolben 44 und der Hubkurve 12 vorgegeben ist. Die Rollen­ führungen 60 sind jeweils in einem der zwischen den Stirn­ seiten 54a bzw. 54b der Rolle 54, dem Kolben 44 und der Zy­ linderinnenfläche des Zylinders 36 ausgebildeten Räume an­ geordnet. Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht der Rollen­ führung 60, die in Kolbenhubrichtung betrachtet einen im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist. An der der Stirnseite 54a bzw. 54b der Rolle 54 zugewandten Sehnenseite weist jede Rollenführung 60 einen bezüglich der Drehachse 58 axialen, zylindrischen Vorsprung 62 auf, der mit einer entsprechenden zentrischen Ausnehmung 54c bzw. 54d an den Stirnseiten 54a bzw. 54b der Rolle 54 in Ein­ griff steht. Die zylindrische Bogenseite 63 jeder Rollen­ führung 60 liegt an der Zylinderinnenfläche des Zylinders 36 an. Die Länge des axialen Vorsprungs 62 ist etwas größer als die Tiefe der Ausnehmung 54c bzw. 54d, so daß zwischen der Fläche der Rollenführung 60 um den zentrischen Vor­ sprung 62 und jeder Ringfläche an der Stirnseite 54a bzw. 54b der Rolle 54 um die zentrische Ausnehmung 54c bzw. 54d ein Spiel gegeben ist.

Durch die vorstehend beschriebene Art der Verbindung der Rollenführungen 60 mit der Rolle 54 werden die Rollen­ führungen 60 im Betrieb des Radialkolbenmotors 2, d. h. bei einer Hubbewegung der Kolben, in Kolbenhubrichtung von der jeweiligen Rolle 54 mitgenommen. Da wie vorstehend be­ schrieben die Breite des Hubrings der Länge der Rollen ent­ spricht, findet im Betrieb des Radialkolbenmotors gemäß dieser Ausführungsform, unabhängig davon ob die Rollenfüh­ rungen in Kolbenhubrichtung über die Rolle hinaus ragen, kein Stoßkontakt zwischen den Rollenführungen und dem Hubring statt. Zudem läßt sich der Verschleiß beider Bau­ teile infolge der im Betrieb des Radialkolbenmotors auftre­ tenden Relativgeschwindigkeit zwischen Rollenführungen und Rolle erheblich vermindern, da die Reibung zwischen den beiden Bauteilen in einem Bereich auftritt, in dem die Re­ lativgeschwindigkeit verhältnismäßig niedrig ist.

Wie es in Fig. 6 zu sehen ist und vorstehend bereits erwähnt wurde, ist an der Zylinderinnenfläche des Zylinder­ abschnitts 40 gegenüber der Zutrittsbohrung 52 eine soge­ nannte Verdrehsicherung 50 vorgesehen, die die Funktion hat, eine Verdrehung des Kolbens 44 im Zylinder 38 um eine Zylinderachse 37 zu verhindern. Entscheidend hierbei ist, daß eine bestimmte Drehlage des Kolbens 44 bezüglich der Zylinderachse 37 und damit der Rolle 54 gegenüber der Hub­ kurve 12 eingehalten wird. Die Verdrehsicherung 50 ist mit­ tels eines Stifts 76, beispielsweise eines Kegelstifts, Zy­ linderstifts oder Kerbstifts, am Zylinderblock 18 in der Weise befestigt, wie es in Fig. 3a oder Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt eine Perspektivansicht der Verdrehsicherung 50, die wie die Rollenführung 60, in Kolbenhubrichtung be­ trachtet, einen im wesentlichen kreissegmentförmigen Quer­ schnitt aufweist, wobei die zylindrische Bogenseite 50a an der Zylinderinnenfläche des Zylinderabschnitts 40 und die Sehnenseite 50b an der am Kolbenabschnitt 48 des Kolbens 44 ausgebildeten Abflachung 48b anliegt. Im Gegensatz zur Rol­ lenführung 60, die in dieser Ausführungsform des Radialkol­ benmotors einen Vorsprung 62 aufweist, ist in der Verdreh­ sicherung 50 eine zylindrische Aussparung 78 ausgebildet, in der der Teil des Stifts 76 sitzt, der aus dem mit der Zutrittsbohrung 43 fluchtenden Sackloch 84 im Zylinderblock 18 ragt.

Mit dem Bezugszeichen 66 ist eine Fluidsteuerung darge­ stellt, mittels der im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 über die Zutrittsbohrungen 43 Hydraulikfluid den jeweiligen Zylinderräumen zugeführt oder aus den jeweiligen Zylinder­ räumen abgeführt wird. Die Fluidsteuerung 66 ist im Gehäu­ seteil 6 fluiddicht und drehfest angeordnet. Um das Hydrau­ likfluid an die jeweiligen Zylinderräume verteilen zu kön­ nen, weist die Fluidsteuerung 66 zwei voneinander getrennte Umfangsnuten 68 und 70 auf, die jeweils mit einem Fluidka­ nal 72 bzw. 74 in Verbindung stehen. Im Betrieb des Radial­ kolbenmotors 2 treten die Fluidkanäle 72 bzw. 74 abwech­ selnd mit den axialen Zutrittsbohrungen 43 in Verbindung, die im Zylinderblock 18 ausgebildet sind und jeweils mit einem der Zylinderräume kommunizieren.

Im Betrieb des Radialkolbenmotors 2 werden die Kolben 44 über die Fluidkanäle 68, 70, 72 und 74, die Zutrittsboh­ rungen 43 und die Zylinderräume mittels Hydraulikfluid der­ art angesteuert, daß sie bezüglich der Drehachse 16 radial nach außen gedrückt werden. Dabei stützen sie sich über die jeweilige Rolle 54 an der Hubkurve 12 des Hubrings 8 ab, wodurch der Zylinderblock 18 schließlich zu einer Drehbewe­ gung um die Drehachse 16 veranlaßt wird. Die Drehrichtung wird durch die Ansteuerungsweise gewählt. Über die form­ schlüssige Verbindung von Abtriebswelle 24 mit Zylinder­ block 18 wird auf die Abtriebswelle 24 ein Drehmoment über­ tragen. Diese stützt sich über die Kegelrollenlager 32 und 34 der Lagerung 30 ab. Ein Antriebselement, beispielsweise ein Rad eines hier nicht näher dargestellten Laders, das über den Flanschabschnitt 28 mit der Abtriebswelle 24 in Verbindung steht, erhält somit ein Drehmoment.

Die Fig. 8a und 8b zeigen Abwandlungen der im Zusam­ menhang mit der vorstehenden Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Radialkolbenmotors beschriebenen Rollenführun­ gen.

Die in Fig. 8a dargestellte Rollenführung 90 unter­ scheidet sich von der in Fig. 5 gezeigten Rollenführung 60 darin, daß sie an der dem Hubring 8 zugewandten oberen Au­ ßenfläche dem Außenumfang der Rolle 54 entsprechend abge­ rundet und in der Weise ausgebildet ist, daß sie in Kolben­ hubrichtung nicht über den Außenumfang der Rolle ragt. Da die Rollenführung 90 in diesem Fall nicht über den Außenum­ fang der Rolle 54 hinausragt und zudem in Kolbenhubrichtung verschiebefest mit der Rolle 54 in Verbindung steht, könnte die Rollenführung 90 - natürlich nur zusammen mit der erfin­ dungsgemäßen Rolle 54 - auch für einen herkömmlichen Radial­ kolbenmotor mit einem Hubring verwendet werden, dessen Hubring eine Breite hat, die größer ist als die Länge der Rolle 54.

Während die die Zylinderinnenfläche kontaktierenden Oberflächen 63 der Rollenführungen 60 bisher der Einfach­ heit halber zylindrisch ausgebildet waren, weist die in Fig. 8b gezeigte Rollenführung 92 an der der Zylinderinnen­ fläche zugewandten Seite eine bezüglich der Drehachse 58 der Rolle 54 rotationssymmetrische bzw. kugelsegmentartige Oberfläche 93 auf. Da die Rolle und damit auch die Rollen­ führungen im Betrieb des Radialkolbenmotors normalerweise keine allzu hohen axialen Belastungen erfahren, sollte eine kugelsegmentartige Ausbildung der Rollenführungen nicht zu einer Herabsetzung der Lebensdauer der Rollenführungen füh­ ren. Um in diesem Fall ständig eine zuverlässige axiale Po­ sitionierung der Rollen zu erzielen, ist es jedoch erfor­ derlich, daß im Betrieb des Radialkolbenmotors die Kolben nur soweit angehoben werden, daß die Drehachse 58 jeder Rolle 54 sich selbst bei maximalem Kolbenhub noch innerhalb des Zylinders befindet. Diese Einschränkung ist bei den vorstehend erwähnten Rollenführungen infolge des großen Flächenkontakts jedoch nicht erforderlich.

In dem in Fig. 8b gezeigten, speziellen Fall könnten die Rollenführungen 92 nicht nur in Kolbenhubrichtung son­ dern auch in Drehrichtung der Rolle 54 form- und/oder kraftschlüssig mit der Rolle 54 in Verbindung stehen, so daß zwischen Rolle und Rollenführung keine Reibung mehr auftritt. Infolge der kleinen, im wesentlichen nur linien­ förmigen Anlage der Rollenführung 92 an der Zylinderinnen­ fläche wäre auch die zwischen Rollenführung 92 und Zylin­ derinnenfläche auftretende Reibung erheblich vermindert. Da sich die Rollenführungen 90 und die Rolle 54 dann nicht mehr relativ gegeneinander drehen, könnte die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Rollenführung und Rolle auch auf eine beliebige andere Art und Weise rea­ lisiert werden. Auch wäre es denkbar die Rolle und die Rol­ lenführungen einstückig auszubilden, d. h. die Rollenführun­ gen an der Rolle vorzusehen.

Die Fig. 9a und 9b zeigen weitere Möglichkeiten, die Rollenführungen mit der Rolle in Verbindung zu bringen.

Während im vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Radialkolbenmotors 2 an jeder Rollenführung ein Vorsprung 62 und an der Rolle ent­ sprechende Ausnehmungen 54c bzw. 54d ausgebildet waren, weist die Rollenführung 94 gemäß Fig. 9a eine Ausnehmung 95 und die Rolle 96 einen entsprechenden Vorsprung 97 auf. Auch in diesem Beispiel ist zwischen den gegenüberliegenden Flächen an Rollenführung und Rolle um die Ausnehmung bzw. den Vorsprung ein Spiel vorhanden, wodurch die zwischen diesen Bauteilen auftretende Reibung in einem Bereich auf­ tritt, in dem kleine Relativgeschwindigkeiten zwischen Rol­ le und Rollenführungen herrschen. Jedoch ist die vorlie­ gende Erfindung nicht nur darauf beschränkt; ebenso wäre es natürlich auch möglich, daß die Rollenführungen im herkömm­ lichen Sinn, d. h. ohne Spiel, unmittelbar mit der Rolle in Kontakt stehen.

Die Rollenführung 98 in Fig. 9b zeichnet sich durch ei­ nen konischen Vorsprung 99 aus, der mit einer entsprechen­ den, konisch geformten, zentrischen Ausnehmung 101 an der Rolle 100 in Eingriff steht. In diesem Fall steht die Rol­ lenführung ohne Spiel mit der Rolle in Eingriff, wobei je­ doch, wie auch bei den vorangegangen Beispielen, der Kon­ taktbereich zwischen Rolle 100 und Rollenführungen 98 in einen bezüglich der Drehachse 58 zentralen Bereich verlegt ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Verdrehsi­ cherung 50 vorgesehen, die eine Verdrehung des Kolbens 44 im Zylinder 36 und damit der Rolle 54 gegenüber der Hub­ kurve 12 verhindert. Da jedoch die Rollen normalerweise ständig mit der Hubkurve in Kontakt stehen, wodurch die Drehlage der Rolle und damit des Kolbens automatisch be­ stimmt wird, ist es nicht unbedingt erforderlich eine Ver­ drehsicherung vorzusehen. Dieser Fall ist in Fig. 10a ge­ zeigt. Hier vereinfacht sich der Zylinder- und Kolbenauf­ bau wesentlich, da weder am Kolben 102 noch am Zylinder­ block fertigungstechnische Maßnahmen vorgenommen werden müssen.

Jedoch kann auch durch eine andere relativ einfache konstruktive Maßnahme am Kolben und Zylinderblock, wie es beispielsweise in Fig. 10b gezeigt ist, eine Verdrehsiche­ rung 106 für den Kolben 104 geschaffen werden, ohne daß Kolben und Zylinder abgestuft ausgebildet werden müssen.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß sämtliche vorstehend beschriebenen Merkmale, insbesondere im Zusam­ menhang mit der Gestaltung der Rollenführung, der Verbin­ dung zwischen Rollenführungen und Rolle wie auch der Ver­ drehsicherung für den Kolben - sofern technisch möglich - untereinander kombiniert werden können.

Die vorliegende Erfindung schafft somit einen technisch optimierten Radialkolbenmotor mit einem Hubring und einem gegenüber dem Hubring um eine Drehachse drehbar angeordne­ ten Zylinderblock mit einer Vielzahl von in Radialrichtung des Zylinderblocks ausgerichteten Zylindern. In den Zylin­ dern ist jeweils ein in Radialrichtung verschiebbarer Kol­ ben aufgenommen, der sich über eine Rolle am Hubring ab­ stützt. Die Rolle ist in einer am Kolben vorgesehenen Lage­ rung um eine zur Drehachse des Zylinderblocks parallele Drehachse drehbar gelagert und stützt sich über an ihren Stirnseiten angeordnete Rollenführungen bezüglich ihrer Drehachse im Zylinder axial ab. Der erfindungsgemäße Ra­ dialkolbenmotor zeichnet sich im besonderen dadurch aus, daß die Rollenführungen in Kolbenhubrichtung mit der jewei­ ligen Rolle verschiebefest in Verbindung stehen und dement­ sprechend sowohl bei einem Lasthub wie auch einem Leerhub des Kolbens in Kolbenhubrichtung von der jeweiligen Rolle mitgenommen werden, wodurch kein Kontakt der Rollenführun­ gen mit dem Hubring stattfindet.

Claims (11)

1. Radialkolbenmotor (2) mit einem Hubring (8), einem gegenüber dem Hubring (8) um eine Drehachse (16) drehbar angeordneten Zylinderblock (18) mit einer Vielzahl von in Radialrichtung des Zylinderblocks (18) ausgerichteten Zy­ lindern (36), in denen jeweils ein verschiebbarer Kolben (44) aufgenommen ist, der sich über eine Rolle (54, 96, 100) am Hubring abstützt, wobei die Rolle am Kolben um eine zur Drehachse (16) des Zylinderblocks (18) parallele Dreh­ achse (58) drehbar gelagert angeordnet ist und sich über an ihren Stirnseiten angeordnete Rollenführungen (60, 90, 92, 94, 98) bezüglich ihrer Drehachse (58) axial im Zylinder (36) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführungen (60, 90, 92, 94, 98) in Kolben­ hubrichtung mit der jeweiligen Rolle (54, 96, 100) ver­ schiebefest in Verbindung stehen.

2. Radialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollenführungen (60, 90, 92, 98) an der der Stirnseite der Rolle (54, 100) zugewandten Seite einen Vorsprung (62, 99) aufweisen, der in eine an der Stirnseite der Rolle ausgebildete Ausnehmung (54c, 54d, 101) einsetz­ bar ist.

3. Radialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollenführungen (96) an der der Stirn­ seite der Rolle (96) zugewandten Seite eine Ausnehmung (95) aufweisen, in die ein an der Stirnseite der Rolle ausge­ bildeter Vorsprung (97) einsetzbar ist.

4. Radialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführungen (60, 90, 94, 98) an der der Stirnseite der Rolle abgewandten Seite eine der Zylinderinnenfläche entsprechende zylindrische Oberfläche haben.

5. Radialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführungen (92) an der der Stirnseite der Rolle abgewandten Seite eine bezüglich der Drehachse (58) der Rolle rotationssymmetrische bzw. ku­ gelsegmentartige Oberfläche hat.

6. Radialkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollenführungen (92) in Drehrichtung der Rolle drehfest mit der Rolle in Verbindung stehen.

7. Radialkolbenmotor (2) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Hubring (8), einem ge­ genüber dem Hubring um eine Drehachse (16) drehbar angeord­ neten Zylinderblock (18) mit einer Vielzahl von in Radial­ richtung des Zylinderblocks ausgerichteten Zylindern (36), in denen jeweils ein verschiebbarer Kolben (44) aufgenommen ist, der sich über eine Rolle (54, 96, 100) am Hubring ab­ stützt, wobei die Rolle am Kolben um eine zur Drehachse (16) des Zylinderblocks (18) parallele Drehachse (58) dreh­ bar gelagert angeordnet ist und sich über an ihren Stirn­ seiten angeordnete Rollenführungen (60, 90, 92, 94, 98) be­ züglich ihrer Drehachse (58) axial im Zylinder abstützt, gekennzeichnet durch eine von den Rollenführungen getrennt angeordnete Verdrehsicherung (50) zur Verhinderung einer Drehung des Kolbens im Zylinder.

8. Radialkolbenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben an dem der Rolle abgewandten End­ abschnitt eine Abflachung aufweist, die an einer entspre­ chenden Anlagefläche der Verdrehsicherung anliegt.

9. Radialkolbenmotor nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder wenigstens zwei Zylinderab­ schnitte (38, 40) verschiedener Durchmesser und der Kolben dementsprechend wenigstens zwei Kolbenabschnitte (46, 48) verschiedener Durchmesser, die den entsprechenden Zylinder­ durchmessern angepaßt sind, aufweist, wobei die Verdrehsi­ cherung im Zylinderabschnitt (40) mit dem kleineren Durch­ messer und die Abflachung am Kolbenabschnitt (48) mit dem kleineren Durchmesser vorgesehen ist.

10. Radialkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrehsicherung in Kolbenhubrichtung be­ trachtet einen kreissegmentförmigen Querschnitt mit einem der Zylinderinnenfläche entsprechenden Bogen und einer der Abflachung entsprechenden Sehne besitzt.

11. Radialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung mit­ tels eines über eine Zutrittsbohrung (43) zur Zu- und Ab­ fuhr von Hydraulikfluid in den Zylinderraum eingeführten Stifts (76) an der Zylinderinnenfläche des Zylinderab­ schnitts (40) mit dem kleineren Durchmesser fixiert ist, wobei der Stift (76) in einer mit der Zutrittsbohrung (43) fluchtenden Aussparung (84) im Zylinderblock (18) befestigt ist.