DE1176952B

DE1176952B - Motion converter for converting a reciprocating motion into a rotating motion, and vice versa

Info

Publication number: DE1176952B
Application number: DEB65314A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Conrad
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1964-08-27
Also published as: DK107912C; SE312031B; GB986172A; CH407689A; DK115441B

Description

Bewegungswandler zur Umwandlung einer hin-und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung, und umgekehrt Die Erfindung bezieht sich auf einen Bewegungswandler zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung, und umgekehrt, bei dem ein mit dem hin- und hergehenden Maschinenteil zusammenwirkender Hubverdränger und ein mit dem sich drehenden Maschinenteil verbundener Rotationsverdränger über ein hydraulisches Gestänge miteinander verbunden sind, wobei Gleitsteine in axialer Richtung hin- und herbewegt werden.Motion converter for converting a reciprocating motion into a rotary motion, and vice versa. The invention relates to a motion converter for converting a reciprocating motion into a rotating motion, and vice versa, in which one interacts with the reciprocating machine part Stroke displacer and a rotary displacer connected to the rotating machine part are connected to each other via a hydraulic linkage, with sliding blocks in are moved back and forth in the axial direction.

Es sind Bewegungswandler zur Umwandlung -einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung und umgekehrt bekannt, bei denen ein mit dem hin- und hergehenden Maschinenteil zusammenwirkender Hubverdränger und ein mit dem sieh drehenden Maschinenteil verbundener Rotationsverdränger über ein hydraulisches Gestänge miteinander verbunden sind. Hierbei werden die Trennwände zwischen je zwei Druckkammern des Rotationsverdrängers .durch abdichtende Gleitsteine gebildet.There are motion converters for converting a back and forth Movement is known in a rotating movement and vice versa, in which one with the reciprocating machine part cooperating Hubverdränger and one with the see rotating machine part connected rotary displacer via a hydraulic one Linkage are interconnected. Here, the partitions are between two Pressure chambers of the rotary displacer. Formed by sealing sliding blocks.

Derartige Bewegungswandler dienen zum Ersatz des bekannten mechanischen Kurbeltriebs, der diesen Bewegungswandlern gegenüber vor allem den Nachteil besitzt, daß bei ihm die hin- und hergehenden und sich drehenden Maschinenteile einander in ganz bestimmter Weise zugeordnet sein müssen. Bei den oben erwähnten Bewegungswandlern ist man in der Zuordnung von hin-,und hergehendem und sich drehendem Maschinenteil keinem Zwang unterworfen. Ferner läßt sich bei den genannten hydrostatischen Bewegungswandlern vermeiden, daß Lagerdrücke auftreten, und zwar dadurch, daß einander symmetrisch zugeordnete Druckkammern des Rotationsverdrängers derart mit einem Hubverdränger verbunden werden, daß die vom Druckmittel auf den Drehkolben ausgeübten radialen Druckkräfte sich gegenseitig ausgleichen. Dieser Vorteil läßt derartige Bewegungswandler besonders als Maschinenelement für große Kolbenbrennkraftmaschinen geeignet erscheinen, bei denen bei Verwendung des mechanischen Kurbeltriebs die auf die Lager der Kurbelwella ausgeübten Kräfte ganz erhebliche Werte annehmen.Such motion converters are used to replace the known mechanical Crank drive, which has the main disadvantage compared to these motion converters, that with him the reciprocating and rotating machine parts are mutually exclusive must be assigned in a very specific way. With the motion converters mentioned above one is in the assignment of reciprocating and rotating machine parts not subject to coercion. Furthermore, in the case of the hydrostatic motion converters mentioned avoid bearing pressures occurring by being symmetrical to each other associated pressure chambers of the rotary displacer in this way with a lifting displacer are connected that the exerted by the pressure medium on the rotary piston radial Compressive forces balance each other out. This advantage leaves such motion converters appear particularly suitable as a machine element for large piston internal combustion engines, those on the bearings of the crankshaft when using the mechanical crank drive The forces exerted take on very considerable values.

Es ist bereits bekannt, in den umlaufenden Teil des Rotationsverdrängers beiderseits eines die Gleitsteine aufnehmenden Gehäuseteiles Taschen einzufräsen, die in der Abwicklung beispielsweise einen sinusförmigen Verlauf haben. In diese Taschen greifen die Gleitsteine ein, die in diesem Fall axiale Bewegungen ausführen. Bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß sich auch die in axialer Richtung auf den Rotationsverdränger einwirkenden Druckkräfte gegenseitig aufheben. Mit der Erfindung wird bezweckt, einen Bewegungswandler der erwähnten Art so zu gestalten, daß er insbesondere im Falle von Großdiesehnotoren allen betrieblichen Anforderungen entspricht d. h., es sollen zu große Kantenpressungen vermieden und durch »schwimmende« Lagerung der Gleitsteine auch der Reibungswiderstand gegen die Axialverschiebung der Gleitsteine erheblich herabgesetzt werden. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß beim Bewegungswandler der eingangs genannten Art sich in den Fugen zwischen den Seitenflächen der in axialer Richtung verschiebbar geführten Gleitsteine und den diese führenden Flächen Nuten befinden, die durch Bohrungen derart mit dem den Gleitstein beaufschlagenden Druckmittel in Verbindung stehen, daß beim Umlauf des Rotationsverdrängers sich die auf den Gleitstein einwirkenden Druckkräfte gegenseitig ausgleichen. Hierdurch wird vermieden, daß die Gleitsteine unter der Einwirkung der an ihren Enden auf gegenüberliegenden Seiten wirkenden Flüssigkeitsdrücke Kippmomenten unterworfen werden, die ein Verkanten der Gleitsteine und einen großen Reibungswiderstand gegen ihre Verschiebung bewirken würde.It is already known in the rotating part of the rotary displacer Milling pockets on both sides of a housing part accommodating the sliding blocks, which, for example, have a sinusoidal curve in the development. In these Pockets engage the sliding blocks, which in this case carry out axial movements. In this embodiment, the arrangement is made so that the in axial direction on the rotary displacer acting pressure forces mutually lift. The aim of the invention is to provide a motion converter of the type mentioned Kind to design so that it is all operational, especially in the case of large diesel engines Meets requirements d. This means that excessive edge pressures should be avoided and the "floating" mounting of the sliding blocks also reduces the frictional resistance to the Axial displacement of the sliding blocks can be reduced considerably. The invention exists primarily in the fact that the motion converter of the type mentioned above in the joints between the side surfaces of the axially displaceable Sliding blocks and these leading surfaces are grooves through holes are in communication with the pressure medium acting on the sliding block, that when the rotary displacer circulates, the acting on the sliding block Compensate pressure forces mutually. This avoids that the sliding blocks under the action of those acting at their ends on opposite sides Fluid pressures are subjected to tilting moments that cause the sliding blocks to tilt and would cause a large frictional resistance to their displacement.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch dien Drehkolbenteil eines aus Hubverdränger und Rotationsverdränger bestehenden Bewegungswandlers, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 eine Einzelheit aus F i g. 2 in vergrößerter Darstellung, F i g. 4 eine Abwicklung des Schnitts nach der Linie IV-IV in F i g. 2, F i g. 5 eine Seitenansicht auf einen Gleitstein, F i g. 6 eine Draufsicht auf den Gleitstein nach Fig.5.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown, namely shows F i g. 1 shows a cross section through the rotary piston part a motion converter consisting of a stroke displacer and a rotary displacer, F i g. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, Fig. 3 a detail from Fig. 2 in an enlarged view, FIG. 4 a development of the cut according to the line IV-IV in F i g. 2, F i g. 5 shows a side view a sliding block, FIG. 6 is a plan view of the sliding block according to FIG.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Drehkolbenteil des Bewegungswandlers sitzt auf der Welle 1, beispielsweise durch eine Bogenzahnkupplung 2 gegen Verdrehen gesichert, die Büchse 3, die mit den Ringteilen 4, 5 durch einen Zuganker 6 verbunden ist. Die Büchse 3 bildet zusammen mit den durch den Zuganker 6 verbundenen Ringteilen 4, 5 den Rotor des Drehkolbenteils des Bewegungswandlers. Die Flächen 7, 8 der Ringteile 4 bzw. 5 sind äquidistant und sind in der Abwicklung sinusförmig gestaltet (F i g. 4).In the case of the FIG. 1 and 2 shown rotary piston part of the motion converter sits on the shaft 1, for example by a curved tooth coupling 2 against rotation secured, the sleeve 3, which is connected to the ring parts 4, 5 by a tie rod 6 is. The sleeve 3 forms together with the ring parts connected by the tie rod 6 4, 5 the rotor of the rotary piston part of the motion converter. The surfaces 7, 8 of the ring parts 4 and 5 are equidistant and have a sinusoidal design (F i G. 4).

In dem Gehäuse 9 sind vier Gleitsteine 10 in entsprechenden Ausnehmungen axial verschieblich angeordnet. An den Stirnflächen 11 der Gleitsteine 10 sind Dichtungsleisten 12 vorgesehen, die durch Federn 13 gegen die äquidistanten Flächen 7, 8 angedrückt werden. Am äußeren Umfang der Büchse 3 ist eine Nut eingeschnitten, in die Zapfen 14 der Gleitsteine 10 eingreifen. Die Nut in der Büchse 3 entspricht in ihrer Formgebung der Formgebung der äquidistanten Flächen 7, 8 der Ringteile 4, 5, so daß die Gleitsteine 10 beim Umlauf des Drehkolbens in axialer Richtung zwischen den Flächen hin- und hergleiten und dabei eine Sinusschwingung ausführen. Zur Herabsetzung der Reibung der Zapfen 14 in der zugehörigen Nut der Büchse 3 können bekannte Mittel, wie beispielsweise Kugel- oder Rollenlager, verwendet werden. Auch können die Dichtungsleisten 12 während des Betriebes zusätzlich noch durch den Flüssigkeitsdruck der äquidistanten Flächen 7, 8 angepreßt werden. Die Dichtungsleisten sind dabei von Führungskräften entlastet und werden lediglich zur Aufgabe des Dichtens herangezogen.In the housing 9, four sliding blocks 10 are arranged axially displaceably in corresponding recesses. Sealing strips 12, which are pressed against the equidistant surfaces 7, 8 by springs 13, are provided on the end faces 11 of the sliding blocks 10. A groove is cut into the outer circumference of the sleeve 3, into which the pins 14 of the sliding blocks 10 engage. The shape of the groove in the sleeve 3 corresponds to the shape of the equidistant surfaces 7, 8 of the ring parts 4, 5, so that the sliding blocks 10 slide back and forth between the surfaces in the axial direction as the rotary piston rotates, thereby executing a sinusoidal oscillation. To reduce the friction of the pin 14 in the associated groove of the sleeve 3, known means, such as ball or roller bearings, can be used. The sealing strips 12 can also be pressed on during operation by the liquid pressure of the equidistant surfaces 7, 8. The sealing strips are relieved of executives and are only used for the task of sealing.

Zwischen zwei Gleitsteinen 10 werden, wie aus F i g. 4 ersichtlich, jeweils Druckkammern 15, 16 gebildet, wobei die Kammern 15 mit einem in der vorliegenden Darstellung nicht abgebildeten Hubzylinder und die Kammer 16 mit - einem anderen, ebenfalls nicht dargestellten Hubzylinder des Bewegungswandlers verbunden sind.Between two sliding blocks 10, as shown in FIG. 4, pressure chambers 15, 16 are formed, the chambers 15 being connected to a lifting cylinder not shown in the present illustration and the chamber 16 being connected to another lifting cylinder of the motion converter, also not shown.

Die äquidistanten Flächen 7, 8 können in Umfangsrichtung je nach den gewünschten Geschwindigkeits-und Beschleunigungsverhältnissen des Hubkolbens jedoch sowohl den dargestellten sinusförmigen als auch jeden beliebigen anderen Verlauf erhalten. Bei den in F i g. 5 und 6 dargestellten Gleitsteinen sind auf den Seitenflächen Nuten 17 eingearbeitet, die mit Bohrungen 18 in der Weise in Verbindung stehen, daß bei der axialen Bewegung des Gleitsteins die Nuten 17 periodisch mit den Druckkammern 15 bzw. 16 verbunden werden, und zwar in der Weise, daß die vom Druckmittel auf den Gleitstein ausgeübten Druckkräfte sich gegenseitig ausgleichen, so daß der Gleitstein selbst von den vom Druckmittel ausgeübten Druckkräften entlastet ist. Durch die Anwendung dieser Druckausgleichmittel wird erreicht, daß der Gleitstein bei seinem Hin- und Hergang gewissermaßen auf einem Polster von Druckmittel schwimmt, so daß die Reibungskräfte, die beim Gleiten metallischer Flächen auftreten würden und die verhältnismäßig groß werden können, auf ein Mindestmaß verringert werden.The equidistant surfaces 7, 8 can in the circumferential direction depending on the desired speed and acceleration ratios of the reciprocating piston both the illustrated sinusoidal and any other curve obtain. With the in F i g. 5 and 6 shown sliding blocks are on the side surfaces Grooves 17 incorporated, which are in communication with holes 18 in that during the axial movement of the sliding block, the grooves 17 periodically with the pressure chambers 15 and 16 are connected, in such a way that the pressure medium on the sliding block exerted compressive forces balance each other, so that the sliding block itself is relieved of the pressure forces exerted by the pressure medium. Through the Application of this pressure compensation means is achieved that the sliding block at his To and fro, as it were, floats on a cushion of pressure medium, so that the frictional forces that would occur if metallic surfaces slide and the can be relatively large, can be reduced to a minimum.

Es ist auch denkbar, daß die Gleitsteine nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, mit Zapfen 14 versehen werden, die in einer besonderen Führungsnut gleiten, sondern an ihren .Seitenflächen mit Gleitstücken versehen sind, die in den Flächen 7, 8 der Ringteile 4 bzw. 5 gleiten. Vorteilhaft können diese Gleitstücke aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften hergestellt sein. Bei einer solchen Konstruktion wird eine besondere Führungsnut für die Gleitsteine erspart.It is also conceivable that the sliding blocks are not provided with pins 14, as shown in the drawing, which slide in a special guide groove, but are provided on their .Seitenflächen with sliding pieces that are in the surfaces 7, 8 of the ring parts 4 or 5 slide. These sliding pieces can advantageously be made from a material with good sliding properties. Such a construction saves a special guide groove for the sliding blocks.

Claims

Claims: 1. Motion converter for converting a back and forth moving movement into a turning movement, and vice versa, in which one with the reciprocating machine part cooperating Hubverdränger and one with the rotating machine part connected to the rotary displacer via a hydraulic Rods are connected to each other, the sliding blocks, which are the partitions form between the pressure chambers of the rotary displacer when rotating this Displacer back and forth in the axial direction according to the curve profile of the pressure chambers are moved here, characterized in that in the joints between the side surfaces the sliding blocks (10) and these leading surfaces are grooves (17) through Bores (18) in such connection with the pressure medium acting on the sliding blocks stand. that the rotation of the rotary displacer (3, 4, 5) on the sliding blocks balance the acting pressure forces. z. Motion converter according to claim 1, characterized in that the rotary piston of the rotary displacer (3, 4, 5) with its outer surface on a corresponding cylindrical bearing surface of the housing (9) revolves without the interposition of special bearings. Considered publications: German Patent No. 902,927; French patents nos. 639,381,961 577; Swiss Patent No. 169 123; British Patent No. 602,465; U.S. Patent No. 2,927,430.