DE1811386C - Parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und innenachsige Kreiskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem drehenden oder feststehenden Kolben und einem mit seinem Mittelpunkt auf einer Kreisbahn durch eine Führungsvorrichtung bewegten Mantel und Steuerung durch ein mindestens ein drehendes Ventilteil aufweisendes Kommutaiorvenlil mit in einer Radialebene angeordneten Steuerflächen.

Eine derartige Kreiskolbenmaschine ist aus der USA.-Patentschrift 2 989 951 bekannt. u

Derartige Kreiskolbenmaschinen haben die Eigenschaft, naß sich für jede Umdrehung der An- bzw. Antriebswelle der Zyklus des Füllens und Entleerens der Verdrängerkammer mehrfach wiederholt, so daß sich diese Maschinen als langsam laufender Motor mit hohem Drehmoment oder als Pumpe mit großem Fördervolumen verwenden lassen.

Der bekannteste Kreiskolbenmaschinen-Typ dieser Art besitzt einen feststehenden Zahnring als Mantel, ein rotierendes und gleichzeitig mit dem Mittelpunkt eine Kreisbahnbewegung vollführendes Zahnrad als Kolben, eine Führungs- oder Ausgleichsvorrichtung in Form einer zwischen Kolben und Hauptwelle geschalteten Gelenkwelle und ein Kommutatorventil mit einer zylindrischen Steuerfläche. Bei dieser Konstruktion läßt sich eine bestimmte axiale Baulänge nicht unterschreiten. Außerdem sir.J die übertragbaren Drehmc.nente auf solche Werte beschränkt, welche die Verzahnung der Gelenkwelle übertragen kann.

Es sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen der Kolben eine feste Achse hat und der Mantel die Mittelpunkts-Kreisbewegung vollführt. In einem Fall besteht die Führungsvorrichtung darin, daß der Mantel zwei parallele Flächen hat, mit denen er in einem Rahmen geführt ist, der seinerseits rechtwinklig dazu im Gehäuse verschiebbar ist. Diese Konstruktion neigt zum Verklemmen. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Mantel außen mit einer Verzahnung versehen, die mit einer entsprechenden Verzahnung des Gehäuses zusammenwirkt. Diese Konstruktion ist sehr schwierig herzustellen. Es ergeben sich wegen der geringen Kontaktstellen zwischen den beiden Verzahnungen hohe Flächenpressungen. Außerdem wirkt diese Verzahnung der Drehzahluntersetzung entgegen.

Das Kommutatorventil ist bei diesen Kreiskolbenmaschine:! in zwei Hälften geteilt. Die Steuerflächen befinden sich an den beiden Stirnseiten des Kolbens. Zu diesem Zweck sind von jedem Zahngrund des Kolbens zwei Bohrungen zu den beiden Stirnseiten so geführt. Von beiden Seiten liegen Kommutatorventilscheiben am Kolben an. Dahinter befinden sich stirnseitige Deckel mit feststehenden Anschlüssen für die Zu- und Ableitung. Bei einem solchen Kommutatorventil können die zusammenwirkenden Öffnungen nur eine kleine Ouerschnittsfläche haben; infolgedessen ist die durch die Maschinen strömende Menge des Öls od. dgl. auf einen kleinen Wert beschränkt.

Während in der Regel die An- bzw. Abtriebswelle mit dem Kolben gekuppelt ist, gibt es auch Konstruktions/orschläge, bei denen der Kolben feststellt und der die Mittclpunkts-Kreisbahnbewegung vollführende Mantel gleichzeitig auch rotiert. Die Kupplung mit einem An- bzw. Abiricbsorgan erfolgte dadurch, daß dns Gehäuse der Maschine drehbar gelagert und n.'ßcn mit Speichen eines unmittelbar angetriebenen Rades verbunden war.

F.inc direkte Verbindung mit einer im Gehäuse rotierenden Welle ist hierbei nicht möglich. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, an den verbleibenden, aus dem drehbaren Gehäuse herausragenden feststehenden Lagerstutzen die Anschlüsse für Zu- und Ableitung anzubringen.

Sodann ist es bekannt, eine zentrische Welle über eine Kupplung von einer Kurbel anzutreiben, indem drei an der Kurbel angebrachte Zapfen in drei, rings um die Achse verteilte kreisförmige öffnunge 1 der Welle eingreifen.

Bei Kreiskolbenmaschinen mit feststehendem Mantel und Antrieb des Kolbens über ein Planetengetriebe ist es auch schon bekannt, den Kolben beidseitig mit Platten zu versehen, die Ein- und Auslaßöffnungeii aufweisen und mit dem Kolben umlaufen.

Nach einem älteren Vorschlag besteht die Führungsvorrichtung bei einer innenachsigen Kreiskolbenmaschine mit Kämmeingriff aus kreisausschnittartigen Aussparungen am Au3enumfang des Mantels bzw. eines damit verbundenen Bauteils und einer gleichen Zahl von in die Aussparungen eingreifenden Rollen, oder umgekehrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskolbenmaschine mit sehr einfacher Konstruktion, kurzer Baulänge und, bezogen auf ihre Abmessungen, großer Leistung anzugeben, bei der auch die Möglichkeit besteht, einen rotierenden und die Mittelpunkts-Kreisbahr.bewegung durchführenden Mantel mit einer wie üblich im Gehäuse gelagerten An- bzw. Abtriebswelle zu kuppeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsvorrichtung mehrere Zapfen aufweist, die am Mantel angedreht sind und exzentrisch in mehrere, rings um die Wellenachse verteilte kreisförmige Öffnungen an einer zum Mantel parallelen Scheibe eingreifen oder umgekehrt, und daß die Scheibe zugleich den ersten Teil des Kommutatorventils bildet.

Durch Verwendung einer solchen Führungsvorrichtung ergibt sich eine sehr kurze Maschine. Da die Kraftangriffspunkte einen vom Durchmesser des Mantels bestimmter. Abstand von der Maschinenachse haben können, lassen sich bei einer vorgegebenen maximalen Flächenpressung recht große Drehmomente bzw. Leistungen übertragen. Der konstruktive Aufbau ist sehr einfach, da die einzelnen Bauelemente nur axial ineinandergesteckt zu werden brauchen und weil die für die Führungsvorrichtung benötigte Scheibe gleichzeitig einen Teil des Kommutatorventils bildet. Bekanntlich muß bei einem Kommutatorventil für eine solche Kreiskolbenmaschine der eine Teil mit dem Mantel und der andere Teil mit dem Kolben drehfest gekuppelt sein. Nutzt man die Scheibe der Führungsvorrichtung für diesen Zweck aus, so ist die Bedingung für den einen Teil des Kommutatorvcntils ohne jeden zusätzlichen Aufwand erfüllt. Außerdem kann man eine solche Kommutatorventilscheibe sehr leicht herstellen. Sie kann auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite einen oder zwei Ringkanäle, die durch Ausdrehen hergestellt werden können, in einem Gehäusestirndeckel abdecken.

Sodann ist es bei einer Kreiskolbenmaschine, bei der der Kolben feststeht, zweckmäßig, daß die Scheibe fest mit der Welle verbunden ist. Auf diese Weise übernimmt die bereits zwei Funktionen aufweisende Scheibe eine dritte Funktion: Die Hauptwelle wird mit dem Mantel gekoppelt, ohne daß dabei

Claims (6)

1. 3 4

   die Konstruktion komplizierter wird und ohne daß Auf dem verzahnten Wellenstutzen 21 sind ein

   die Baulänge vergrößert werden müßte. Kolben 25 mit sechs Zähnen 26, an beiden Seiten

   In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt des Kolbens eine Platte 27, 28 mit je sechs radialen

   es sich, daß der Scheibe der Führungsvorrichtung eine Langlöchem 29, 30 und ein Lager 31 aufgekeilt,

   gleichartige Scheibe auf der anderen Seite des KoI- 5 Ein Mantel 32 mit sieben Zähnen 33 umgibt den

   bens gegenüberliegt, beide Scheiben mit Hilfe der Kolben 25, so daß sich zwischen den Zähnen 26 und

   Zapfen auf Drehmitnahme gekoppelt sind und Teile 33 sowie den Platten 27 und 28 Verdrängerkammern

   des Kommutatorventils bilden. Auf diese Weise er- 34 bilden (F i g. 3). Der Mantel 32 besitzt radial nach

   reicht man die vorteilhafte Unterteilung des Korn- außen ragende Vorsprünge 35, in denen Zapfen 36

   mutatorventils unter Ausnutzung bereits vorhan- io festmontiert sind. Die Zapfen 36 tragen zu beiden

   dener Bauteile. Seiten des Mantels 32 Rollen 37, 38, mit denen sie

   Zweckmäßigerweise sind die Zapfen der Füh- in kreisförmige öffnungen 39, 40 in zwei Scheiben

   rungsvorrichtung im Mantel befestigt. Dies führt zu 41, 42 eingreifen. Die Scheibe 41 ist fest mit der

   einem sehr leichten Zusammenbau, bei dem Mantel Hauptwelle 15 verbunden. Die Scheibe 42 gleitet auf

   und Scheiben einfach aufeinandergelegt werden ι-, dem Lagerring 31. In der Scheibe 41 befinden sich

   können. sieben gleichmäßig '..rteilte Langlöcher 43, in der

   Einen weiteren Vorteil erzie't man dadurch, daß Scheibe 42 sieben gleichmäßig verteilte Langlöcher

   die Verdrängerkammern mindestens einseitig durch 44, die den Langlöchem 29, 30 in den Platten 27, 28

   eine feststehende Platte abgedeckt sind, die den zwei- entsprechen.

   ten Teil des Kommutatorventils bildet. Der Kolben 20 Die Langlöcher 29 und 30 liegen einander genau

   selbst braucht daher nicht durchbohrt zu werden, wai gegenüber und beginnen am Zahngrund des Kolbens

   ■uf Schwierigkeiten stößt, wenn er aus gehärtetem 25 (Fig. 3). Ihre Länge ist mehr als doppelt so groß

   Material bestehen soll. wie ihre Breite. Die Langlöcher 43 und 44 sind

   Die Platte kann Durchbrüche in Form von Lang- jeweils um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt löchern aufweisen, die jeweils am Zahngrund des 25 (F i g. 2). Da außerdem sieben Langlöcher 43 und 44 Kolbens beginnen und in Radialrichtung eine größere gegenüber sechs Langlöchem 29 u. 30 vorhanden Erstreckung als ihre Breite in Umfangsrichtung sind, ergibt sich auf der linken Seite der F i g. 1 eine haben. Die Durchbrüche sind demnach Radial- erste Hälfte des Kommutatorventils, bestehend aus «chiitze, denen ein verhältnismäßig großer Querschnitt der Scheibe 41 und der Platte 27, und auf der rechgegeben werden kann, so daß die Maschine eine 30 ten Seite die zweite Hälfte des Kommutatorventiis große Durchflußmenge verarbeiten kann. bestehend aus der Platte 28 und der Scheibe 42. Das

   Auch die Gehäusekonstruktion läßt sich sehr ein- Kommutatorventil arbeitet in üblicher Weise derart, fach aufbauen, wenn das Gehäuse zusammengesetzt daß jeweils die Verdrängerkammern 34 zunehmenif* aus zwei stirnseitigen Deckeln, die je einen An- der Größe mit dem Anschlußstutzen 9 für den Zulauf ichlußstutzen und zentrisch ein Lager für die dreh- 35 und die sich verkleinernden Kammern mit dem Anbare Welle bzw. eine Halterung für den Wellenstut- schlußstutzen 18 für den Ablauf verbunden sind. In Zen aufweisen, und dazwischen fünf Ringen, die F i g. 2 ist strichpunktiert die Projektion eines Langjeweils die beiden Scheiben, die beiden Platten und loches 43 in die Ebene deL Langlöcher 44 veranden Mantel umgeben und mit deren Breite überein- schaulicht,
   ntimmen. 40 Der Mantel 32 vollführt mit seinem Mittelpunkt M

   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des eine Kreisbahnbewegung um die feste Achse O des

   Erfindungsgegenstandes dargestellt und wird im fol- Wellenstutzens 21 bzw. der Hauptwelle 15 (F i g. 3).

   genden näher beschrieben. Es zeigt Der Durchmesser der kreisförmigen öffnungen 39,

   Fig. 1 einen Längsschnitt der Kreiskolbcn- 40 ist so zu bemessen, daß er gleich der Summe der

   maschine, 45 Durchmesser der Rollen 37, 38 und des Kreises ist,

   Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in den der Mittelpunkt M beschreibt. Auf diese Weise

   Fig. 1 und ist der Mantel 32 mit der Hauptwelle 15 sicher auf

   Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie A-B-B-A Drehmitnahme gekoppelt, obwohl er fortwährend

   in Fig. 1. eine Mittelpunkts-Kreisbewes>ung vollführt.

   Es sei angenommen, daß die dargestellte Krciskol- 50 Die Ringe 3 bis 7 entsprechen in ihrer Breite der

   benmaschine eine Kraftmaschine ist. Ihr Gehäuse ist Scheibe 41, der Platte 27, dem Mantel 32, der Platte

   •us zwei stirnseitigen Deckeln 1 und 2 sowie fünf 28 und der Scheibe 42. Die Ringe 4 und 6 dienen

   Ringen 3 bis 7 zusammengesetzt (Fig. 1). Diese Teile außerdem der Führung der beiden Scheiben 41 und

   werden durch Schrauben 8 (F i g. 2 und 3) anein- 42. Alle Teile lassen sich ohne Schwierigkeiten so ander gehalten. Im Deckel 1 befindet sich ein An- 55 bemessen, daß bei ausreichender Leichtgängigkeit

   schlußstutzen 9 für das zulaufende öl, der über eine nur geringe Leckölmenge auftritt. Lecköl kann

   einen Kanal 10 mit einem Ringraum 11 in Verbin- aber über einen zusätzlich vorgesehenen Stutzen 45

   dung steht. Ferner ist ein Lager 13 und ein Lager 14 ohne Schwierigkeiten abgelassen werden. Es kann so-

   zur Lagerung einer Hauptwelle 15 vorgesehen. Das gar aus dem Kugellager über einen Kanal 46 und Lager 14 v,:rd durch eine Druckplatte 16 mittels 60 durch die öffnungen 39, 40 zum Stutzen 45 geführt

   Schrauben 17 am Deckel 1 festgehalten. Der Deckel 2 werden,
   trägt einen Anschlußstutzen 18 für das abfließende

   öl, der über einen Kanal 19 mit einem Ringraum Patentansprüche:
   20 verbunden ist. Im Deckel 2 ist ein verzahnter

   Wcllenstutzen 21 festgehalten, der mit Hilfe einer 65 1. Parallel- und innenachsige Krchkoibcn-

   Klemmplatte 22, die durch Schrauben 23 am Deckel 2 maschine mit Kämmeingriff zwischen einem

   befestigt ist, abgedichtet und durch eine Mutter 24 drehenden oder feststehenden Kolben und einem

   gegen Drehung gesichert ist. mit seinem Mittelpunkt auf einer Kreisbahn

   durch cine Fiilirungsvorriclitung bewegten Mantel und Steuerung durch ein mindestens ein drchcrdcs Ventillcil aufweisendes Kommulatorventil mit in einer Kadialcbcne angeordneten Steuerflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die FUhrungsvorrichtung mehrere Zapfen (36) aufweist, die am Mantel (32) angebracht sind und exzentrisch in mehrere, rings um die Wellenachse verteilte kreisförmige öffnungen (39) an einer zum Mantel parallelen Scheibe (41) eingreifen oder umgekehrt, und daß die Scheibe (41) zugleich den ersten Teil des Kommutatorventils bildet.
2. 2. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, bei der der Kolben feststeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (41) fest mit der Welle (15) verbunden ist.
3. 3. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibe (41) der Führungsvorrichtung eine gleichartige Scheibe (42) auf der anderen Seite des Kolbens (25) ge- ao genüberlicgt, beide Scheiben mit Hilfe der Zapfen (36) auf Drehmitnahme gekoppelt sind und Teile des Kommutatorventils bilden.
4. 4. Kreiskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkammer (34) mindestens einseitig durch eine feststehende Platte (27, 28) abgedeckt ist, die den zweiten Teil des Kommulalorventils bildet.
5. 5. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (27, 28) Langlöcher (29, 30) aufweist, die jeweils am Zahngrund des Kolbens (25) beginnen und in Radialrichtung eine größere Erstreckung als ihre Breite in Umfangsrichtung haben.
6. 6. Kreiskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zusammengesetzt ist aus zwei stirnseitigen Deckeln (1, 2), die je einen Anschlußstutzen (9, 18) und zentrisch ein Lager (13, 14) für die drehbare Welle (15) bzw. eine Halterung für den Wellenstutzen (21) aufweisen, und dazwischen fünf Ringen (3 bis 7), die jeweils die beiden Scheiben (41, 42), die beiden Platten (27, 28) und den Mantel (32) umgeben und mit deren Breite übereinstimmen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen