(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧式のラジアルピストン機関であって、ケーシングに固定された、特に多行程式のカムリング（１５）と、該カムリング（１５）に対して回転軸線（１９）を中心として回転可能に支承されたロータ（１８）とが設けられており、該ロータが回転軸線（１９）に関して半径方向に向けられた多数のピストン収容部（３５）を有しており、各ピストン収容部（３５）内でそれぞれ摺動可能に支承された多数のピストン（５０）が設けられており、該ピストンが、少なくともその全長の一部にわたって円形とは異なるガイド・シール横断面を有しており、該ガイド・シール横断面が、これに対応して円形とは異なる、ロータの外側まで不変のピストン収容部（３５）のガイド・シール横断面と合致しており、ピストン（５０）によって軸受け収容部（５６）内で支持され且つ回転軸線（５９）がロータ（１８）の回転軸線方向に向けられた円筒形のローラ（５８）が設けられており、これらのローラを介してピストン（５０）がカムリング（１５）に支持可能であり、前記ローラがその回転軸線（５９）に対して垂直方向で延びる、相反する側の端面（６０）を有している形式のものにおいて、
ピストン収容部（３５）が、ローラ（５８）の回転軸線（５９）に対して垂直方向に向けられた２つの壁区分（４４）を有しており、前記ローラ（５８）の両端面（６０）の間隔が、ピストン収容部（３５）の平らな両壁区分（４４）の間隔よりも僅かにしか小さくないことを特徴とする、液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項２】
ピストン収容部（３５）の平らな両壁区分（４４）が、ローラ（５８）の直径よりも細く、該ローラ（５８）の両端部が、より小さな直径のカラー（６１）を形成するように段付けされており、該カラーの直径が、最大でピストン収容部（３５）の平らな壁区分（４４）の幅と等しい、請求項１記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項３】
ピストン収容部（３５）の平らな壁区分（４４）の幅が、ローラ（５８）の直径の約６０％しかない、請求項２記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項４】
ローラ（５８）の軸線（５９）の方向のカラー（６１）の広がりが、ローラ（５８）の全長の約４０分の１である、請求項２又は３記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項５】
ピストン収容部（３５）の平らな各壁区分（４４）の両側に、一定の曲率半径を有する湾曲された壁区分（４５）が続いており、該壁区分が有利には少なくともほぼ９０度にわたって延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項６】
ピストン収容部（３５）がそれぞれ、ロータ（１８）の半径方向外側に位置する、円形とは異なる横断面を有する第１の部分収容部（３６）と、この第１の収容部（３６）よりもロータ（１８）の回転軸線（１９）の近くに位置する、横断面のより小さな第２の部分収容部（３８）とを有しており、この第２の部分収容部にピストン（５０）のガイド付加部（５２）が侵入しており且つ第２の部分収容部の横断面が円形である、請求項１から５までのいずれか１項記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【請求項７】
平らな壁区分（４４）に続く湾曲された壁区分（４５）の曲率半径と、ピストン収容部（３５）の第２の円形の部分収容部（３８）の半径とが等しい、請求項５又は６記載の液圧式のラジアルピストン機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の構成を有する液圧式のラジアルピストン機関から出発する。
【０００２】
このような液圧式のラジアルピストン機関はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８７９３号明細書に基づき公知である。ロータはカムリングの内側に位置しており且つ該ロータの回転軸線に関して半径方向に向けられた複数のピストン収容部を有している。これらのピストン収容部は外側に向かってカムリングに対して開いている。各ピストン収容部内にはピストンが位置しており、このピストンにより軸受け収容部内で、カムリングのカム曲線に接触している円筒形のローラが支持される。モータとして使用する場合、ローラが外側に向かって降下するカムリングのフランクに位置しているときは、ピストンの半径方向内側の作業室が圧力媒体源と接続されるのに対して、ローラが内側に向かって上昇するカムリングのフランクに位置しているときは、作業室は放圧される。これにより、ロータとカムリングとを相対回動させるトルクが生ぜしめられる。発生可能な最大トルクの大きさは、ピストンを最大負荷可能な圧力と、圧力が作用するピストン面の大きさとに関連している。つまり、液圧式のラジアルピストン機関の規定されたサイズにおいて大きなトルクを発生できるようにするためには、ピストンの大きな横断面が目標とされる。但し、ピストンはロータの回転軸線から比較的大きな間隔をあけて大きな横断面を有していてよい。それというのも、さもなければ個々のピストン収容部間のロータ材料が、該ロータの裂断を確実に防ぐためには少なすぎるからである。ピストンの全長にわたって同一のピストン横断面を前提とする場合は、ピストンのためのガイド長さが極めて短い。
【０００３】
前掲のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８７９３号明細書、また例えばドイツ連邦共和国特許第４０３７４５５号明細書又はヨーロッパ特許第０６０７０６９号明細書に基づき、ラジアルピストン機関の場合、大きな有効ピストン面積及び長いガイド長さが、ピストンを段付きピストンとして形成し且つこれに対応してピストン収容部を段付けされた収容部として形成することによって得られるということが公知である。ピストン収容部はそれぞれ、ロータの半径方向外側に位置する第１の部分収容部と、この第１の部分収容部よりも回転軸線の近くに位置しており且つ横断面が第１の部分収容部の横断面よりも小さな第２の部分収容部とを有している。各ピストンは、第１の部分収容部内で滑り案内されている第１のピストン区分と、この第１のピストン区分よりも小さな横断面を有する第２のピストン区分とを有しており、この第２のピストン区分は第２の部分収容部内で滑り案内されている。第１のピストン区分よりも半径方向内側に位置する空間、つまりピストン軸線に対して垂直方向では第１の部分収容部の壁と第２のピストン区分とによって仕切られ且つ軸方向ではピストン及びピストン収容部の段部によって仕切られる環状室と、第２のピストン区分の後ろの完全に円筒状の室とは互いに流体接続されているので、有効押圧面積は、第１のピストン区分の大きな横断面によって与えられる。ピストンは第１のピストン区分と第２のピストン区分の端部においてガイドされているので、ガイド長さは長い。環状室と、第２のピストン区分の後ろの室との間の流体接続は、第２のピストン区分内部に設けられた孔、第２の部分収容部に設けられた長手方向溝又は前掲のヨーロッパ特許第０６０７０６９号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８７９３号明細書に開示されているように、ピストン軸線に対して平行に、又はピストン軸線に対して円錐形に位置する第２のピストン区分の面取部によって生ぜしめられていてよい。
【０００４】
前掲のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８７９３号明細書に基づき公知のラジアルピストン機関の場合、ピストン収容部の第１の部分収容部及び第１のピストン区分は、円形とは異なるガイド・シール横断面を有している。この横断面は、ローラの回転軸線に対して平行に延びる２つの長辺及びこれらの長辺を互いに結合する２つの半円を有している。ロータ及びローラの回転軸線の方向で見てこのような細長い横断面を有するピストン収容部とピストンとによって、ロータの直径延いてはラジアルピストン機関全体を拡大すること無しに、大きなピストン面積が得られる。但しピストン面積を、円形のピストン横断面よりも大きくしようとする場合は、軸方向での拡大が必要である。
【０００５】
更に、横断面の半円形区分は、必然的にローラが回転軸線の方向で見てピストン収容部及びピストンよりも短いので、当該ローラを、ロータを中心として回転するリングによって軸方向で位置固定する必要があるということを伴う。
【０００６】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の構成を有する液圧式のラジアルピストン機関を改良して、規定されたサイズにおいてピストン毎のより大きな行程容積が可能であり、延いてはより大きなトルクが発生可能であり、ローラが簡単に軸方向で位置固定されている、液圧式のラジアルピストン機関を提供することである。
【０００７】
この課題は、冒頭で述べた形式の本発明による液圧式のラジアルピストン機関では、請求項１の特徴部に記載したように、ピストン収容部がローラの回転軸線に対して垂直方向に向けられた２つの壁区分を有しており、ローラの両端面の間隔が、ピストン収容部の平らな前記両壁区分の間隔よりも僅かしか小さくないことによって解決され得る。前記の平らな両壁区分により、その相互間隔が、半径方向で見て同じ大きさのロータに設けられた円形のピストン収容部の直径より大きくなくても、圧力負荷可能なピストン面積は、ロータを軸方向でより長くする必要無しで、円形のピストンに比べて拡大される。更に、前記の平らな両壁区分は、ローラを軸方向で位置固定するために利用される。これらのローラは、軸方向及び円周方向でそれぞれ同一の広がりを有する円形のピストン収容部及び円形のピストンの場合よりも長い。これに対応して、ピストンに設けられる当該ローラの支承面及びカムリングにおける接触線若しくは接触面をより大きくすることができる。これにより、構成部材は同じ所要トルクにおいて負荷が小さくなるか、若しくは損傷無しでより大きなトルクを伝達することができる。
【０００８】
本発明による液圧式のラジアルピストン機関の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００９】
理論的には、ロータの規定されたサイズにおいて、ピストン及びピストン収容部の方形の横断面に基づき最大限のピストン面積が得られる。但し、方形又はほぼ方形のピストン収容部は簡単には製作できないので、ロータにおける切欠き応力の危険を伴うことになる。従って有利には、請求項２に基づきピストン収容部の平らな２つの壁区分はローラの直径よりも細くなっている。ローラの両端部は、より小さな直径のカラーを形成するように段付けされており、このカラーの直径は、最大でピストン収容部の平らな壁の幅と同じである。この構成は、ピストン収容部の輪郭を、ピストン収容部の円周方向の広がりとローラの直径との間の差の半分よりも大きな直径のフライス工具及び研削工具によって製作することを可能にする。このようなフライス工具は、より小さな直径の工具よりも安定しており且つより迅速に作動する。更に、平らな壁区分に続く比較的大きな半径は、ロータの切欠き負荷を制限する。特に、請求項３に基づき、ピストン収容部の平らな壁区分の幅は、ローラの直径の約６０％しかない。
【００１０】
請求項４に基づき、ローラがピストンにおける大きな支持面及びカムリングにおける長い支持部を有するためには、ローラの端面に設けられるカラーができるだけ短くなっている。
【００１１】
請求項５に基づき、有利にはピストン収容部の平らな各壁区分の両側に、一定の曲率半径を有する湾曲された壁区分が続いており、この壁区分は有利には少なくともほぼ９０度にわたって延在している。当該壁区分の曲率半径は、ピストン収容部の輪郭を製作する工具の半径と合致しているので、迅速に加工され得る。
【００１２】
本発明によるラジアルピストン機関が、前掲のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８７９３号明細書に対応して、それぞれロータの半径方向外側に位置する第１の部分収容部と、ピストンのガイド付加部が侵入する第１の部分収容部よりもロータの回転軸線の近くに位置する、横断面のより小さな第２の部分収容部とを備えたピストン収容部を有している場合は、第２の部分収容部の横断面は請求項６に基づき有利には円形である。
【００１３】
特に請求項７に基づき、平らな壁区分に続く第１の部分収容部の湾曲された壁区分の曲率半径と、ピストン収容部の第２の円形の部分収容部の半径とは同一なので、両部分収容部は同一のフライス・研削工具によって仕上げることができる。
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１及び図２に全体的若しくは部分的に示したラジアルピストン機関は、主としてラジアルピストンモータとして使用され且つ主として２つのケーシングポット１３，１４と、これらのケーシングポット間に配置されたカムリング１５とから構成されるケーシング１２を有している。前記の３つの構成部材は、ねじ１０によって同軸的且つ液密に互いに保持されている。カムリング１５の内面は、内側に向かって突出する複数のカム１７を備えたカム曲線１６として形成されている。カムリング１５の内側にはロータ１８が位置しており、このロータ１８はケーシング部材の軸線と一致する回転軸線１９を中心として回転可能である。ロータ１８は内側歯列の設けられた中心の貫通孔２０を有しており、この貫通孔２０には、該貫通孔２０の内側歯列に対応する外側歯列の設けられた出力軸２２の端区分２１が軸方向で摺動可能に収容されている。出力軸２２は、軸受け装置３０を介してケーシング１２に対して相対回動可能に支承されている。この場合、前記軸受け装置３０は２つのテーパローラ軸受け３１，３２を有しており、これらのテーパローラ軸受け３１，３２はケーシング部材１３に収納されており且つ大きな軸方向力及び半径方向力を伝達可能である。出力軸２２の第２の端区分３３はケーシング部材１３から突出しており且つ該ケーシング部材１３の外部に、例えば過給機のホイール等の駆動しようとする装置の駆動部材（図示せず）に固定するための軸フランジ３４を有している。
【００１６】
ロータ１８には、回転軸線１９に関して星形で半径方向に方向付けられ且つカムリング１５に対して外側に向かって開いた多数のピストン収容部３５が形成されている。１つのピストン収容部３５は２つの部分収容部に区別することができる。第１の部分収容部３６は、図３から判るようにロータ１８の外側に位置しており且つ円形とは異なった、中心軸線３７に関して２重対称の大きな横断面を有している。この場合、２重対称とは、前記横断面が中心軸線３７を中心として１８０度回動して初めて、当該横断面自体と再び合致するということを意味している。内側に向かって第１の部分収容部３６に続く第２の部分収容部３８の横断面は円筒形であり、この場合の直径は、回転軸線１９の方向及びロータ１８の円周方向で見て第１の部分収容部３６の延在部よりも著しく小さい。第２の部分収容部３８の軸線は、ピストン収容部３５全体の軸線と呼べる中心軸線３７と合致している。両部分収容部３６，３８は、中心軸線３７に対して垂直な環状のショルダ３９に互いに移行している。第１の部分収容部３６の横断面は、ショルダ３９からロータ１８の外側に到るまで不変である。
【００１７】
図３によれば、ピストン収容部３５の第１の部分収容部３６は、回転軸線１９の方向で規定された第１の最大寸法及び回転軸線１９と中心軸線３７とにより張設される平面４１に対して垂直な、やや小さな第２の最大寸法を有している。当該の第１の部分収容部３６は、互いに回転軸線１９の方向で向かい合う、つまり回転軸線１９に対して垂直な平面４２に対して平行に位置する２つの平らな壁区分４３，４４を有しており、これらの壁区分４３，４４は、それぞれ対称的に前記平面４１の両側に位置しており且つこの平面４１に対して垂直方向で見て、この方向のピストン収容部３５の最大延在部の半分よりもやや小さな幅を有している。平らな壁区分４３，４４にはそれぞれ、どちら側にも壁区分４５が続いており、この壁区分４５は一定の湾曲、つまり一定の曲率半径を有しており且つ約７５〜８０度の角度にわたって延びている。前記曲率半径は、平らな両壁区分４３，４４の相互間隔の４分の１よりも僅かに大きい。この場合、壁区分４３，４４の一方の端部と壁区分４５との間の移行部は連続している。壁区分４５の第２の端部と、これに続く、２つの壁区分４５の２つの第２の端部間に延びる壁区分４６との間の移行部も連続しており、この場合、２つの壁区分４６は中心軸線３７から見て僅かに外側に向かって曲げられており且つ平面４２において最大相互間隔を有している。つまり、全体的にピストン収容部３５の第１の部分収容部３６は、著しく丸く面取りされた方形状の横断面を有している。
【００１８】
ピストン収容部３５の第２の部分収容部３８は円形横断面を有しており、つまり円筒の形を有している。この円筒の半径は、第１の部分収容部３６の壁区分４５の曲率半径と同じなので、両部分収容部は、第２の部分収容部の半径を有する同一工具で仕上げられる。
【００１９】
各ピストン収容部３５にはピストン５０が位置しており、このピストン５０では、１つのピストン収容部３５の２つの部分収容部３６，３８に対応して、中心軸線３７の方向で相前後して位置し且つ当該ピストン５０の環状の外周面に関して互いに区別可能な２つのピストン区分５１，５２が認識され得る。第１のピストン区分５１は、ピストン収容部３５の第１の部分収容部３６内で摺動可能に滑り案内されており且つその運動性のために設けられた遊びを考慮して、ピストン収容部３５の第１の部分収容部３６と同じ横断面を有している。当該のピストン区分５１では、下端部付近を半径方向で開いた溝５３が取り囲んでおり、この溝５３内には金属のシールリング５４が位置しており、このシールリング５４は第１の部分収容部３６の壁に沿って滑動する。第２のピストン区分５２は２面体として形成されており、ガイド機能しか有していない。第２のピストン区分５２は、ガイド機能のために少なくともある程度の区間にわたって、その下端部から両面取部５５の外位に、ピストン収容部３５の第２の部分収容部３８の直径と同じ直径を有している。両面取部５５はロータの回転軸線１９に対して垂直である。ピストン収容部の中心軸線３７と同じピストン軸線の方向で見て、ピストン区分５２は、このピストン区分５２がピストン５０のあらゆる行程位置において未だ第２の部分収容部３８に侵入しており、これにより、ピストンが部分収容部３８内にあろうとも、部分収容部３６の外部でガイドされているような長さを有している。ピストン５０が第２の部分収容部３８内に残しておく空間と、ピストン５０が第１の部分収容部３６のシールリング５４の下位で、当該ピストンとショルダ３９との間に残しておく空間とは、面取部５５を介して互いに流体接続されている。
【００２０】
溝５３及びシールリング５４の半径方向外側の小さな間隔に、ハーフパイプ状のピストン区分５１が形成されており、このピストン区分５１によって、カムリング１５に接触するローラ５８用の軸受けシェル５７を備えた一貫した軸受け収容部５６が形成されている。前記ローラの軸線５９は、ロータ１８の回転軸線１９に対して平行に延びている。ローラ５８は、その軸線方向で見て、ピストン収容部３５の平らな両壁区分４４間の間隔よりも僅かに短く且つこれらの壁区分４４に、それぞれ平らな端面６０を以て向かい合っている。これにより、ローラ５８はピストン５０のあらゆる行程位置において、軸方向で位置固定されている。ローラは極めて長いので、カム曲線１６に接して長い接触線若しくは大きな接触面を有している。平らな両壁区分４４は、平面４１に対して垂直な方向で見てローラ５８の直径よりも細い。従って、各端面６０は、ローラ５８の端部が壁区分４４の幅にほぼ等しい、より小さな直径になるように段付けされたカラー６１に形成されている。図１から判るように、このカラー６１の直径は、前記端面６０と、ピストン収容部の平らな壁区分４４とが、ピストン５０の最も外側の行程位置においても対向位置し且つローラ５８が軸方向で位置固定されているような大きさを有している。
【００２１】
ピストン収容部３５及びピストン５０の非円形横断面に基づいて、中心軸線３７を中心とした回動が簡単に防止される。
【００２２】
各ピストン収容部３５には、ロータ１８内で該ロータの回転軸線１９に対して平行に延びる、ロータの一方の端面から出発して第２の部分収容部３８に開口する流入孔６５が対応配置されており、この流入孔６５を介して、ラジアルピストンモータの運転中に液圧液が供給及び導出される。このことは、ケーシング部材１４内に液密且つ相対回動不能に配置された整流子６６を介して行われる。この整流子６６とケーシング部材１４との間には互いに分離された２つの環状室６７，６８が形成されており、これらの環状室６７，６８は外部に通じる流入通路６９若しくは流出通路７０に接続されている。整流子６６のロータ１８に面した端面からは、均等に配分されてカム曲線のカム１７の数に対応する数の軸方向通路７１が出発しており、これらの軸方向通路７１は環状室６７に開口している。各２本の軸方向通路７１の間にもやはり、回転軸線１９から均等な間隔をおいて、整流子の前記端面から前記軸方向通路７１よりも短い軸方向通路７２が延びており、これらの軸方向通路７２は環状室６８に接続されている。運転中にローラ５８がカム曲線のカム１７に沿って昇ると、対応するピストン収容部３５の作業室から液圧液が、ロータ１８の孔６５及び軸方向通路７１の内の１本を介して無圧で押し退けられる。カム１７の頂点域において、前記孔６５は対応する軸方向通路７１との整合外にもたらされ、その後すぐに軸方向通路７２の内の１本と整合する。作業室には液圧液が供給されるので、ピストン５０は外側に向かって押し退けられ、カム１７からローラ５８が降りるとトルクが生ぜしめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の縦断面図であって、上半分には第１の平面が、また下半分には第２の平面が位置しており、図示のラジアルピストンは外側の死点に位置している。
【図２】  図１に示したラジアルピストンの範囲の部分断面図であって、ラジアルピストンは内側の死点に位置している。
【図３】  ピストン収容部の半径方向外側及び該ピストン収容部内に位置するラジアルピストンを示した図である。
【図４】  ローラの回転軸線方向で見た、図３に示したラジアルピストンの側面図である。
【符号の説明】
１０  ねじ、  １２  ケーシング、  １３，１４  ケーシングポット、  １５  カムリング、  １６  カム曲線、  １７  カム、  １８  ロータ、  １９  回転軸線、  ２０  貫通孔、  ２１  端区分、  ２２  出力軸、  ３０  軸受け装置、  ３１，３２  テーパローラ軸受け、  ３３  第２の端区分、  ３４  軸フランジ、  ３５  ピストン収容部、  ３６，３８  部分収容部、  ３７  中心軸線、  ３９  ショルダ、  ４１，４２  平面、  ４３，４４，４５，４６  壁区分、  ５０  ピストン、  ５１，５２  ピストン区分、  ５３  溝、  ５４  シールリング、  ５５  面取部、  ５６  軸受け収容部、  ５７  軸受けシェル、  ５８  ローラ、５９  軸線、  ６０  端面、  ６１  カラー、  ６５  流入孔、  ６６  整流子、  ６７，６８  環状室、  ６９  流入通路、  ７０  流出通路、  ７１，７２  軸方向通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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