DE1810808B2 - Taumelscheibenmaschine - Google Patents

Description

47) versehen ist, die gegen eine Gegenfläche (31, kopfs einer Pleuelstange zeigt;

32, 48) im Gehäuse anpreßbar ist und die wäh- 15 Fig.4 ist ein Schaubild der von den Pleuelstangen rend des Betriebes auf diese Gegenfläche (31, 32, auf die Taumelscheiben übertragenen Druckkräfte;

48) abrollt. F i g. 5 a zeigt graphisch die Änderung der Druck

kräfte in Abhängigkeit der in F i g. 4 markierten Stellung, wobei angenommen ist, daß diese Kräfte

20 gleichmäßig auf den Umfang der Taumelscheiben

verteilt sind;

F i g. 5 b ist ein dem vorhergehenden ähnliches Schaubild, welches jedoch die Wirkung der Überdrücke am Umfang der Taumelscheiben und in den

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Kraft- oder »5 benachbarten äußeren Kammern berücksichtigt;

Arbeitsmaschine verwendbare Taumelscheibenma- F i g. 5 c zeigt schaubildlich den Verlauf der das

schine, bei der um die Welle parallel zur Wellenachse Drehmoment erzeugenden Kraftkomponente unter

die Zylinder angeordnet sind und die Hubkolben Berücksichtigung der Schräglage der Pleuelstangen

über Pleuelstangen mit der auf der Welle zentrierten entsprechend F i g. 5 a;

Taumelscheibe verbunden sind, die in einer schrägen 30 F i g. 5 d zeigt die Verteilung dieser Komponente

Nabe der Welle gelagert ist. bei der Herstellung des obengenannten Überdrucks

Eine als Kraft- oder Arbeitsmaschine verwendbare entsprechend F i g. 5 b.

Taumelscheibeniiiaschine dieser Bauart ist aus der Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel deutschen Patentschrift 491 226 bekannt. Bei derarti- zeigt die den Gegenstand der Erfindung bildende gen Taumelscheibenmaschinen besteht allgemein ein 35 Taumelscheibenmaschine in ihrer Anwendung auf Problem darin, daß bei der Bewegungsumkehr der eine Zwei- oder Viertakt-Brennkraftmaschine mit geoszillierenden Bauteile beachtliche Trägheitskräfte genläufigen Hubkolben.

auftreten, die sich einerseits in einem unruhigen Lauf Die Taumelscheibenmaschine besitzt eine einzige

der Maschine äußern und eine unerwünschte Vibra- einstückige oder zusammengesetzte Welle 1 mit oder

tion verursachen und die andererseits auch starke 40 ohne Vorspannung, welche in zwei Lagern 2 und 3

Reibungsverluste in den Axialdrucklagern zur Folge gelagert und mit einem oder zwei Wellenausgängen 4

haben. versehen ist. Die Welle 1 bildet zwei Naben 5 und 6,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, wobei die durch die Welle 1 und die Naben gebildete

die Taumelscheibenmaschine der eingangs genannten Anordnung einen einstückigen oder zusammenge-

Bauart dahingehend zu verbessern, daß die von der 45 setzten Rotor bildet.

hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Die Naben 5, 6 sind so bearbeitet, daß sie eine geTeile herrührenden Trägheitskräfte verlustfrei aufge- genseitige Drehbewegung von zwei Taumelscheiben 7 zehrt werden und die erzeugten Drehmomente bzw. und 8 zulassen, de* an Drehachsen 9 und 10 in der die wirksamen Kräfte der Taumelscheibenmaschine Ebene der Wellenachse 11 der Taumelscheibenmain möglichst gleichmäßiger Form verteilt werden. 50 schine liegen und mit dieser gleiche oder ungleiche

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- Winkel 12 und 13 bilden. Die gegenseitige Drehung

löst, daß die Taumelscheibe wenigstens auf einer ih- der Naben 5,6 und Taumelscheiben 7,8 wird durch

rer Stirnseiten mit einer Fläche versehen ist, die ge- Einrichtungen mit in schrägen Scharen angeordneten

gen eine Gegenfläche iir. Gehäuse anpreßbar ist und Nuten oder Kugeln oder Rollen oder Nadeln usw.

die während des Betriebes auf dieser Gegenfläche 55 oder auch durch eine Einrichtung hydrostatischer

abrollt. oder hydrodynamischer Bauart hergestellt. Es ist eine

Dadurch, daß die Taumelscheibe mit einer an ih- Verbindung mit Zentrierlagern 14 und Drucklagern

rer Stirnseite angeordneten Fläche im Betrieb auf 15 und 16 dargestellt, welche als Gleitlager ausgebil-

einer am Gehäuse angeordneten Gegenfläche abrollt det sind, während die in schrägen Scharen angeord-

und sich dabei an dieser Gegenfläche abstützt, wird 60 neten Schmiernuten nicht dargestellt sind,

erreicht, daß sich die erwähnten Kräfte in der Tau- Die Drehung des Rotors erteilt den Taumelschei-

melscheibe aufheben. Die Annäherung dieser beiden ben 7 und 8 eine Taumelbewegung, bei welcher die

Flächen ist dabei derart, daß zwischen diesen ein Öl- Taumelscheiben nicht drehbar durch eine Einrich-

film gebildet wird, dessen Reaktionskraft den auftre- tung mit einem Gestänge oder mit miteinander zu-

tenden Trägheitskräften entgegenwirkt und diese auf- 65 sammenwirkenden Stiften und Nuten oder durch ein

zehrt. Paar von in Eingriff stehenden Verzahnungen gehal-

Die erfindungsgemäße Taumelscheibenmaschine ten werden, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist. Hierbei

ist auf Kraftmaschinen oder Arbeitsmaschinen an- ist das Zahnrad 17 fest mit der Taumelscheibe 7 ver-

bunden und hat die gleiche Drehachse 10, während Kammern 37 und 38 entstehen, in welchen ein geeig-

das Zahnrad 18 fest mit dem Boden 19 des Gehäuses neter Überdruck gegenüber dem im Innern 39 des

20, 35, 36 verbunden ist und die gleiche Wellenachse Gehäuses 20, 35, 36 herrschenden Druck aufrechter-

11 wie die Taumelscheibenmaschine hat. halten werden kann. Dieser Überdruck entlastet die

Die Taumelscheiben 7,8 sind zur Aufnahme der 5 Taumelscheiben 7,8 und die Naben 5,6 von einem

Gestänge ausgebildet, welche durch Pleuelstangen 21 Teil der von den Gestängen herrührenden Kräfte.

gebildet werden, welche durch Kugelköpfe 22 an die Zwischen den Dichtungen 33 und 34 sind Ring-

Taumelscheibe 7 und durch Kugelköpfe 23 an die räume 40 und 41 mit etwa radialen Wänden 42, 43

sich in den Zylindern 25 bewegenden Kolben 24 an- usw. vorgesehen, wodurch isolierte Umfangsräume

gelenkt sind. io 44, 45 entstehen, in welchen ein gleicher oder unglei-

Das so ausgebildete Getriebe zur Umwandlung der eher Überdruck hergestellt wird. Um einen von dem

Bewegung besitzt gewisse für die Erfindung kenn- Umfang zu der Mitte der Taumelscheiben 7,8 gerich-

zeichncnde Vorteile: teten, seitlichen Schub z. B. an dem unteren Teil 46

Bei den üblichen Hubkolbenmaschinen mit Kur-- herzustellen, werden die in der Nähe der unteren belwelle und bei den bekannten Maschinen der »5 Teile 46 liegenden Volumina 44 mit einem Druck-Trommelbauart oder mit Taumelscheiben werden die mittel gespeist.

Trägheitskräfte und die Druckkräfte von den Kolben Die resultierende Schubkraft widersetzt sich dann auf die Pleuelstangen und auf die Kurbelzapfen der den von den Hubkolben 24 und den Pleuelstangen Kurbelwelle oder das Getriebe zur Umwandlung der 21 herrührenden Druckkräften. Dies hat eine gleich-Bewegung und von da auf die Lager und auf den Sta- »o mäßigere Verteilung der das Drehmoment erzeugentor übertragen, wobei sie auch bei gewissen Maschi- den Kräfte und der Drehmomente selbst und gleichnen über Drucklager oder Kugelköpfe verlaufen. Bei zeitig eine Verringerung der kein Drehmoment erder in F i g. 1 dargestellten Taumelscheibenmaschine zeugenden Kräfte zur Folge.

werden die Trägheitskräfte auf die Naben 7,8 über- Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 stellt eine

tragen. Da aber diese Kräfte einander entgegengesetzt 25 Viertaktbrennkraftmaschine mit einfachem Gestänge

und gleich sind, werden sie von dem hierfür ausgebil- dar, welche die gleichen Teile wie die Maschine nach

deten Rotor aufgenommen und ausgeglichen. Der F i g. 1 aufweist, wobei jedoch die Taumelscheibe 7

Rotor überträgt daher nur Antriebsmomente. und das Gehäuse 20 eine besondere Form haben,

Die in F i g. 1 dargestellte Taumelscheibenma- derart, daß die Taumelscheibe 7 nicht nur mit den

schine weist zusätzliche Merkmale auf, welche die 30 Flächen 29 und 30 auf einer Seite sich dem Boden

Wirksamkeit der bereits beschriebenen Merkmale 19 des Gehäuses 20, 35 nähert und/oder mit diesem

verstärken und die Erzielung zusätzlicher Vorteile in Berührung kommt, sondern auch mit der auf der

ermöglichen: anderen Seite der Taumelscheibe 7 ausgebildeten

So können insbesondere die Taumelscheiben 7 Fläche 47. welche sich der an dem Gehäuse 35 aus-

und8 mit Nuten 26 mit vorzugsweise etwa sphäri- 35 gebildeten Gegenfläche 48 nähert und/oder mit die-

schen Wänden versehen werden, auf deren Grund die ser in Berührung kommt, wobei das Spiel und die

Zahnräder 17 angeordnet sind, während die Zahnrä- Schmierung dieser Ausführungsform angepaßt sind,

der 18 an Kränzen 27 mit etwa sphärischen Wänden Die Einzelheit der F i g. 3 zeigt die Schmierung der

am Boden 19 befestigt sind, welche bei der Taumel- Kugelköpfe 23 der Pleuelstangen 21 durch einen

bewegung der Taumelscheiben 7,8 in die Nuten 26 40 schraubenförmigen oder spiraligen Kanal 49, welcher

eintreten und hierbei Bewegungen von Strömungs- durch einen in der Taumelscheibe 7 ausgebildeten

mitteln, z. B. Luft oder öl, erzeugen. Dies hat eine Kanal 50 gespeist wird. Da der aus dem Kanal 49 bei

Dämpfung der durch die Trägheitskräfte und Druck- 51 austretende ölstrahl schräg gerichtet ist, erzeugt

kräfte erzeugten Stöße zur Folge, wobei diese Dämp- er durch Rückwirkung eine Drehbewegung der Pleu-

fung durch die Bestimmung des Spiels zwischen den 45 elstange 21, welche auf den Hubkolben 24 übertra-

beweglichen Teilen, die Schmierung usw. eingestellt gen wird, was die Verteilung der thermischen und

werden kann. mechanischen Belastungen des Hubkolbens 24 und

Die Taumelscheiben 7 und 8 und die Böden 19 der Kolbenringe begünstigt.

und 52 können ferner so ausgebildet werden, daß Die Herstellung eines Überdrucks in den Kamzwischen den z. B. als Laufflächen ausgebildeten Flä- 50 mern 37 und 38 und dem Umfangsraum 44 erzeugt chen 29 und 30 der Taumelscheiben 7, 8 und den durch seine Wirkung auf die Scheiben einen den ebenfalls z. B. als Laufflächen ausgebildeten Gegen- Druckkräften in den Zylindern 25 entgegengesetzten flächen 31 und 32 der Böden 19, 52 eine Annähe- Schub, wobei die Richtung und die Kraft dieser Wirrung und/oder eine Berührung mit einem geeigneten kung durch den Wert der Überdrücke in den Kam-Spiel auftritt, so daß die Gesamtheit oder ein Teil der 55 mern 37 des Umfangsraumes 44 eingestellt werden Trägheitskräfte und/oder der Druckkräfte unmittel- kann.

bar von den Taumelscheiben 7,8 auf die Böden 19. F i g. 4 zeigt die Kurve der auf die Taumelschei-

52 des Gehäuses 20, 35, 36 übertragen wird, wobei ben 7, 8 von den Pleuelstangen 21 übertragenen

die Weichheit und die Wirksamkeit dieser Übertra- Druckkräfte unter der Annahme, daß diese gleichmä-

gung oder der Dämpfung der Kräfte durch die Ein- 60 ßig auf den Umfang der Taumelscheiben 7, 8 verteilt

stellung des Spiels und die Schmierung der keine ge- sind. Hierdurch erhält man die Kurve 5 a. Die Kurve

genseitige Bewegung oder eine sehr geringe gegensei- 5 b ist unter Berücksichtigung der Wirkung der Über-

tige Bewegung ausführenden Flächen 29, 30, 31, 32 drücke in den Kammern 37 und 44 gezeichnet,

eingestellt wird. Die Kurve 5 c zeigt die das Drehmoment erzeu-

Die Taumelscheiben 7, 8 können an ihrem Umfang 65 gende Komponente unter Berücksichtigung der

mit ringförmigen Dichtungen 33 und 34 versehen Schräglage der Pleuelstangen 21 in einer üblichen

sein, und an den Gehäusen 35 und 36 können innere, Maschine entsprechend der Kräftekurve 5 a. Die

sphärische Wände ausgebildet sein, so daß dichte Kurve Sd zeigt die Verteilung dieser Komponente

bei einer Taumelscheibenmaschine, in welcher der Überdruck in den Kammern und dem Umfangsraum 44 gemäß der Kräftekurve 5 b hergestellt wurde.

Wie man sieht, sind die Antriebskräfte in F i g. 5 d über 70% bis 80 % der Dauer des Arbeitsspiels einer Zweitaktbrennkraftmaschine verteilt, anstatt über 50 °/o bei der Kurve 5 c bei der üblichen Brennkraftmaschine. Ähnliche Verbesserungen sind bei Viertaktmaschinen und Arbeitsmaschinen vorhanden.

Ganz allgemein gestattet die den Gegenstand der Erfindung bildende Taumelscheibenmaschine die Herstellung von mit einer Wechselbewegung arbeitenden Maschinen, welche durch ihren gedrängten Aufbau, ihre Weichheit und die Gleichmäßigkeit der Antriebsmomente bemerkenswert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

wendbar, welche ζ. B. als Motoren, Verdichter, Pumpen usw. arbeiten, oder auf Kombinationen von Patentanspruch: j^^. ^ Arbeitsmaschinen.

Die Zeichnung stellt Ausfuhrungsbeispiele rier Er-AIs Kraft- oder Arbeitsmaschine verwendbare 5 findung dar.

Taumelscheibenmascüine, bei der um die Welle Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer erfindun-js-

parallel zur Wellenachse die Zylinder angeordnet gemäßen Taumelscheibenmaschine mit gegenläufigen sind und die Hubkolben über Pleuelstangen mit Hubkolben;

der auf der Welle zentrierten Taumelscheibe ver- Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines anderen

bunden sind, die in einer schrägen Nabe der to Ausführungsbeispiels, welches einfache Hubkolben Welle gelagert ist, dadurch gekennzeich- aufweist;

net, daß die Taumelscheibe (7) wenigstens auf Fig. 3 ist eine Einzelheit im Längsschnitt, welche

einer ihrer Stirnseiten mit einer Fläche (29, 30, in größerer Darstellung die Schmierung eines Kugel-