DE2100755A1

DE2100755A1 - Kurbelwelle mit verstellbarer Exzentrizität der Kurbel

Info

Publication number: DE2100755A1
Application number: DE19712100755
Authority: DE
Inventors: Auguste Wicres Verlinde (Frank reich)
Original assignee: Verlinde SAS
Current assignee: Verlinde SAS
Priority date: 1970-01-21
Filing date: 1971-01-08
Publication date: 1971-07-29
Also published as: CH521526A; CS171693B2; DE2100755C3; FR2076616A5; US3703839A; JPS5031962B1; NL145325B; ES387502A1; GB1294813A; DE2100755B2; CA944185A; NL7100730A; SE368063B

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER fc 1 U U / 5 Q

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE 6 TEL. (0811) 22 23 30-29 5192

Unser Zeichen: A 467 70 Ml/He 8. Januar 1971

Firma VERLINDE S.A., 19, rue Danton, 59 LOOS/Prankreich

Kurbelwelle mit verstellbarer Exzentrizität der Kurbel

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle mit verstellbarer Exzentrizität der Kurbel für drehende Maschinen, deren Arbeitsmedium eine Flude ist, und insbesondere Maschinen, die als Pumpen oder als Motoren verwendbar sind.

Es sind derartige umlaufende Maschinen bekannt, in denen die Kolben durch die Drehung einer Kurbelwelle gesteuert werden, doch ist nachteiligerweise die Exzentrizität der Kurbel nicht veränderbar, so daß z.B. bei Verwendung dieser Maschinen als Pumpe keine variable Pumpenabgabeleistung erzielt werden kann.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, werden Kurbelwellen mit einer in der Exzentrizität veränderbaren Kurbel in der

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Bankhau· Marck, Finck ICo, München. Nr. 26464 I Bankhaus H. Aufhäusar. München, Nr. 2B13O0 Postscheck: München 20904

mmidiiiii: PatentMMor

Weise geschaffen, daß die Kurbel auf einer schräg geneigten Rampenfläche verschiebbar ist. Hierzu kann auf folgende Druckschriften verwiesen werden:

belgisches Patent 424 844, das eine Vorrichtung zum Verändern der Geschwindigkeit beschreibt, welche eine Kurvenscheibe verwendet, in der sich ein Schlitz mit parallelen Flächen befindet, die den Prismaflächen einer Motorhohlwelle zugeordnet sind, welche eine Art Käfig bildet, in dessen Innerem eine Stange verschiebbar gleitet, die ebenfalls auf den Schlitz in der Kurvenscheibe eingestellt ist, in dem wenigstens auf einer Fläche ein Nocken vorgesehen ist, welcher in einen geneigten Schlitz der Stange eingreift. Eine derartige Hohlwelle, die für den Durchtritt der Kurvenscheibe versetzt ist, ist jedoch äußerst schwach, und andererseits kann, da das Drehmoment über die Prismaflächen übertragen wird, keine Verschiebung unter Last vorgenommen werden. Eine derartige Vorrichtung auszuführen ist außerdem sehr aufwendig und kompliziert, z.B. bereits die genaue Justierung der Aussparungen.

Französische Patentschrift 461.558, in der ebenfalls eine Vorrichtung zum Verändern der Geschwindigkeit der gleichen Art beschrieben ist und wo dieselben Nachteile zu bemängeln sind, nämlich die Schwäche des Käfigs oder

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Gehäuses, der die Motorwelle darstellt, die Unmöglichkeit des Verschiebens der Stange unter Last, durch die die Verlagerung der Kurvenscheibe zur Verschiebung eines Stiftes in einer schräg geneigten Ausnehmung hervorgerufen wird, und die Komplexität der Ausführung.

Britische Patentschrift 111.3l6, in der eine Vorrichtung zum Steuern der Verschiebung einer Stange im Innern einer Hohlwelle beschrieben wird, die über eine radiale Nut die Rotationsbewegung auf eine 4er Scheiben einer Kurbel überträgt, deren Exzentrizität durch Verschiebung der Stange erreicht wird, an der ein Nocken sitzt, welcher in eine Nut eingreift, die in die Innenseite der Kurbel eingearbeitet ist. Zu den Nachteilen der bereits vorher beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten kommt, daß die Kurbel sich verziehen kann, da sie nur durch eine der Scheiben in Drehung versetzt wird, wodurch der Stift einer besonders starken Abscherkraft unterliegt. Mit diesem Aufbau ist darüber hinaus auch eine Exzentrizität Null nicht zu erreichen.

Amerikanische Patentschrift j5.106.105* in der eine Kurbel mit variabler Exzentrizität beschrieben wird, indem die abgeflachte Motorwelle in einer radialen Nut

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der Kurbel verschoben wird, wobei die Motorwelle darüber hinaus eine schräge Vene aufweist, die in einen Sitz in der Kurbel eingreift. Bei einer derartigen Vorrichtung verzieht sich die abgeflachte Motorwelle und hindert so die Verschiebung.

Französische Patentschrift 1.425.490, die ein Mittel zum Antrieb einer Kurbel in Drehung beschreibt, mit Hilfe von radialen Nuten, die in die zwei ebenen Flächen der Kurbel eingearbeitet sind in Abhängigkeit von der variablen Exzentrizität. Die radialen Nuten stehen aufeinander senkrecht und lassen eine Veränderung der Exzentrizität nur durch Verschieben einer der Steuerseitenplatten gegenüber der anderen zu. Die Vorrichtung arbeitet so im wesentlichen wie eine spezielle Ausführung des OLDHAM-Gelenkes.

Französische Patentschrift 473.835, die eine Vorrichtung an einer Kurbel mit variabler Exzentrizität gegenüber einer Motorwelle beschreibt, auf der eine Buchse gleitbar ist, die eine zylindrische Seitenfläche aufweist, deren Achse gegenüber der Achse der Motorwelle geneigt ist. Die Buchse greift in eine Bohrung der schrägen Kurbelachse ein. Ein Stift durchsetzt frei eine axiale öffnung der Buchse, wodurch die Kurbel und die Motorwelle miteinander verbunden

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sind. Es ist jedoch von Nachteil, daß das über den Stift Überträgbare Drehmoment sehr klein ist und die Herstellungskosten sehr hoch sind, was sehr wesentlich auf die schräge Bohrung zurückzuführen ist.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Kurbelwelle mit Kurbel veränderbarer Exzentrizität zwischen Null und mehreren Millimetern zu schaffen, mit Hilfe derer ein erhebliches Drehmoment übertragen werden kann, das die erheblichen Belastungen während der verschiedenen Winkel erträgt, ohne daß befürchtet werden muß, daß sich die Kurbel verbiegt, und das Ganze so, daß eine Veränderung der Exzentrizität auch während des Betriebes der Kurbelwelle vorgenommen werden kann.

Die eingangs charakterisierte Kurbelwelle ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Motorwelle aufweist, die durch zwei koaxiale WellenstUmpfe gebildet wird, in denen sich zwei exzentrische Bohrungen befinden, exzentrisch zur Rotationsachse der Motorwelle, daß eine die beiden Bohrungen verbindende Stange vorgesehen ist sowie Mittel vorhanden sind, um die Stange mit den zwei Wellenstümpfen gemeinsam in Rotation zu versetzen, wobei jedoch die Stange sich axial gegenüber den Bohrungen verschieben kann, daß ein Ring zwischen die beiden .Enden der einander gegenüberstehenden WellenstUmpfe eingesetzt ist, der vollständig von

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der Stange durchsetzt wird, wobei sein Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Stange, wodurch schließlich eine radiale Verschiebung oder Verlagerung des Ringes möglich ist, wobei die Stange quer von einer Durchtrittsöffnung durchsetzt ist, die gegenüber ihrer Achse geneigt ist, während der Ring die Kurbel der Kurbelwelle darstellt, deren Exzentrizität durch axiale Verschiebung der StHange veränderbar ist.

Anhand der Beschreibung eines speziellen, in der Zeichnung widergegebenen AusfUhrungsbeispieles läßt sich die Erfindung deutlich und klar erkennen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt entlang der Achse der Kurbel^ welle, wobei die Kurbel sich in der Stellung mit der Exzentrizität Null befindet und

Fig. 2 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab nach der Linie II-II in Figur 1.

Die Kurbelwelle besteht aus einer aus zwei Wellenstümpfen 1 und 2 bestehenden Motorwelle, die durch eine innen liegende Verbindungsstange 3 miteinander verbunden sind, wobei in dieser Verbindungsstange eine Längsnut 4 vorgesehen ist, in die Keile 5 und 6 eingreifen, die in den Bohrungen 7und 8 der WellenstUmpfe 1 und 2 festgelegt sind.

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Zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen 9*10 der Wellenstümpfe 1,2 der Motorwelle kann sich radial ein Ring 11 verschieben, der von der Stange 3 durchsetzt wird. Dieser Ring stellt den Kurbelzapfen 12 der Kurbelwelle dar. Um diesem Ring 11 eine maximale Exzentrizität gegenüber der Rotationsachse 1? der Motorwelle 1,2 zu verleihen, ist die Achse der Bohrungen 7 und 8 in den Wellenstümpfen 1 und 2 um eine Strecke e gegenüber der Achse 13 außermittig gelegt.

Der Ring 11 hat eine äußere Umfangsfläche 16, die zylindrisch ist, und einen Querschnitt seiner Innenbohrung 17 von ovaler Gestalt. Die Breite a der Ausnehmung (Figur 2) ist etwa gleich dem Durchmesser der Stange 3* die Höhe d ist etwa gleich der Summe aus dem Durchmesser der Stange 3 und dem Wert der maxiamalen Exzentrizität des Kurbelzapfens 12.

Das Drehmoment wird von der Motorwelle 1 und 2 auf den Ring 11 über Zapfen 18 und 19 übertragen, die in Ausnehmungen 20, 21 hineinragen, welche entsprechend in den Stirnflächen des Ringes und der Wellenstümpfe 1 und 2 angebracht sind.

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Das Motordrehmoment wird ebenfalls über die Stange 3 übertragen, die sich um die Achse I3 der Motorwelle 1, 2 dreht mit ihrer geringen Exzentrizität e.

Die Motorwelle 1, 2 ist im Gehäuse 22 der Maschine gelagert, welche die Kurbelwelle benötigt. Zum Beispiel kann diese Lagerführung durch Nadellager 23* 24 gebildet werden.

Um die Exzentrizität der Kurbelwelle 11 verändern zu können, ist diese quer von einer diametral liegenden Querstrebe 25 orthogonal zur Richtung der Zapfen 18, 19 und Ausnehmungen 20,21 durchsetzt. Diese Querstrebe 25 wird durch eine Buchse 26 in ihrer Lage gehalten, welche die Kurbelwelle 11 umgibt. Sie wird im Innern durch eine Durchbrechung 27 der Stange 3 hindurchgeführt, die gegen die Achse der Stange einen gewissen Anstellwinkel hat.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nun folgende: in der in den Figuren 1 und 2 gezeichneten Stellung fallt die Achse der Kurbel 11 mit der Rotationsachse 13 zusammen, und die Exzentrizität des Kurbelzapfens 12 ist Null. Soll nun dieser Kurbelzapfen exzentrisch laufen, so wird die Stange 3 in axialer Richtung von links nach rechts auf der Figur 1 verschoben. Die Querstrebe 25, die sich seitlich nicht raitver-

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schieben kann, verändert dabei die Stellung innerhalb der Durchbrechung 27 infolge der Schräglage dieser Durchbrechung, wodurch die Querstrebe mehr oder weniger aus der Achse 13 der Motorwelle 1, 2 herausgerückt wird und dabei den Kurbelzapfen der Kurbelwelle 11 exzentrisch verschiebt, indem die Gleitzapfen 18, 19 radial in den zugehörigen Ausnehmungen 20, 21 verschoben werden.

Die Querstrebe 25 überträgt das Drehmoment nicht, so daß sie in der Ausnehmung 27 während des Betriebes der Kurbelwelle leicht verschoben werden kann.

Zum axialen Verschieben der Stange 3 ist an deren Ende ein Lagerzapfen 28 exzentrisch vorgesehen, so daß seine Achse mit der Achse IJ zusammenfällt. Der Lagerzapfen kann sich zwar nicht verschieben jedoch im Innern eines Kolbens 28 drehen. Diese Art der Befestigung des Lagerzapfens 28 im Innern des Kolbens 29 wird z.B. mit Hilfe eines Rollenlagers 30 erreicht. Der Kolben kann im Innern einer Lagerführung verschoben werden, die sich in einem zum Maschinengehäuse feststehenden Teil befindet.

Die Erfindung ist nicht auf die spezieile dargestellte Ausführungsform beschränkt sondern kann in zahlreichen

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Formen abgewandelt werden, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

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PATENTANS PR Ü C H E

Kurbelwelle mit Lagerzapfen veränderbarer Exzentrizität, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine aus zwei koaxialen Wellenstümpfen(l, 2) bestehende Motorwelle aufweist, in der sich, gegenüber ihrer Drehachse (13) exzentrisch versetzt, zwei Bohrungen (7, 8) befinden, daß eine Stange (3), die in die beiden Bohrungen (7* 8) eingesetzt ist, mit Hilfsmitteln ¹U 5* 6) gegenüber den beiden Wellenstümpfen (1, 2) gegen Verdrehen gesichert ist, während ihre axiale Verschiebung innerhalb der Bohrungen(7, δ) möglich ist, daß ein Ring(ll) zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen (9* 10) der Wellenstümpfe (1, 2) eingesetzt ist, der von der Stange (3) durchsetzt ist, wobei die Durchtrittsöffnung in einer Richtung eine größere Abmessung aufweist als der Durchmesser der Stange (3)» um eine radiale Verschiebung des Ringes (11) gegenüber der Stange (3) zu ermöglichen, und daß eine diametral angeordnete Querstrebe (25), die mit dem Ring (10) fest verbunden ist, eine Durchtrittsöffnung (27) in der Stange (3) durchsetzt, welche Durchtrittsöffnung einen Anstellwinkel gegenüber der Achse der Stange aufweist, wodurch der Ring (11), der den Kurbelzapfen der Kurbelwelle darstellt, in seiner Exzentrizität durch axiale Verschiebung der Stange (3) verändert werden kann.

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2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnflächen des Ringes (11) und die zugehörigen Stirnflächen (8, 9) der beiden Wellenstümpfe mit Hilfsmitteln versehen sind, die eine gegenseite radiale Führung ermöglichen, welche senkrecht auf der Achse der diametralen Strebe (25) des Ringes (11) steht.

5. Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (11) eine zylindrische Mantelfläche aufweist und seine innere Durchbrechung (17) länglich geformt ist mit einer Breite a, die wenigstens gleich dem Durchmesser der Stange (3) ist, und einer Höhe b, die wenigstens gleich dem Durchmesser der Stange (3) vergrößert um den maximalen Exzentrizitätswert der Kurbelwelle (11) ist.

4. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Ringes (11) mit den Stirnflächen (9, 10) der Wellenstümpfe (1, 2) zur Übertragung des Drehmomentes formschlüssig durch Zapfen (18, 19) verbunden sind, die in Nuten (20, 21) eingreifen, welche senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Querstrebe (25) des Ringes verlaufen.

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5. Kurbelwelle nach einem der vorhergeehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (25) des Ringes durch eine Buchse (26) an Ort und Stelle gehalten wird, die den Ring (10) umgibt.

6. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (3) an ihrem Ende einen exzentrischen Lagerzapfen (28) hat, dessen Achse mit der Achse (13) der Motorwelle zusammenfällt und der gegen Längsverschiebung fest Jedoch drehbar im Innern eines Kolbens (29) gehalten ist, wodurch die Stange (3) axial zur Erzeugung der Exzentrizitätsveränderung des Kurbelzapfens axial verschiebbar ist.

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