DE2261670B2 - Geradfuehrungsgetriebe fuer eine parallel- und innenachsige rotationskolbenmaschine in trochoidenbauart mit kaemmeingriff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifli ein Geradführiingsgetriebe für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauari mit Kämmeingriff /wischen einem auf einem Exzenter drehbar umlaufenden epitrochoidalen Kolben und einem der zugeordneten äußeren I lüllkurve nachgebildeten Gehäusemantel.

[■!in derartiges Geradfuhrungsgetriebe 'im aus dem DT-Gbm bb Ob 495 bekannt. Der Kolben der bekannten Maschine, der die l'orm einer Ellipse, also einer I lypotroehoide aufweist, ist dabei auf einem Exzenter drehbar gelagert und wird durch sich kreuzende Geradführungen und darin gelührte Gleiielemenu· nachgeführt. Die ruitenlörmigen Geradführungen sind dabei seillich in der Kolhensiirnwaiid und die GleiiMeinc lest in der Gehauscseileiiwand angeordnet. Durch diese Ausbildung ties l-ührungsgciriehes werden aber gleichsinnige Drehbewegungen \on Kolben und Exzeti 1 erw eile hervorgeniieiv I-Vt einen Maschineimp mit epitrochoidalem Kolben, hei dem entgegengesetzte Drehrichtiingen gefordert werden, ist ein solches Führungsgetriebe nicht geeignet. Sollen bei der bekannten Maschine mehrere Kniben parallelgcschaltet werden, so ist ,ils Lagerung lür den Kolben kein Exzenter mehr möglich, sondern es müssen sich dann, 6ο w ie in der Beschreibung der Dl ■( ihm ausgeführt ist. die Nulenkreiize über die ganze Knibenlänge erstrecken und die Gleitsieine müssen hindiirchgesteekl werden. Auch eine solche Ausbildung ist für ilen der Erfindung zugrundeliegenden Maschinen!).ρ nicht brauchbar.

Bei diesem bekannten Führungsgetriebe ist das /entmin der Nachdrehtcilc aul einem Kurbelzapfen .iiH'rordnel in einer ähnlichen Weise w ie das l'leuellaucr bei Kurbelwellen von Hubkolbeninasehinen. Eine derartige Anordnung ist aber auch fertigungstechnisch ungünstig und weist Schwierigkeiten hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der Welle auf. Abkröpfungen der Triebwelle sollen vermieden werden, um eine durchgehende Welle zu erhalten, auf der nach dem Baukastenprinzip gegebenenfalls auch mehrere Kolben angeordnet werden können. Festigkeit und Präzision für den Betrieb einerseits und Einfachheit bzw. Kostenersparnis für die Fertigung andererseits sind wichtige Forderungen.

Ausgehend von den bekannten Geradführungsgetrieben für Rotationskolbenmaschinen lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem eingangs genannten Maschinentyp mit einem auf einem Exzenter drehbar umlaufenden epitrochoidalen Kolben das Führungsgetriebe und die zugehörige Triebwelle so zu gestalten, daß die oben erwähnten Nachteile vermieden und die einander entgegengerichteten Drehbewegungen von Kolben und Welle sichergestellt werden. Dabei soll die Welle bei einfacher Fertigung ganz nach den Erfordernissen hinsichtlich Festigkeit ausgelegt werden können.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindimgsgema'ß darin, daß bei einer Rotationskolbenmaschine in 2 : 1-TroLiioidenbauart auf dem Exzenter eine Hülse drehbar gelagert ist. welche den Kolben Lind zwei in axialem Abstand voneinander exzentrisch drehfesi angeordnete Scheiben des Geradführungsgetriebes aufnimmt, welche drehbar in Gleitelementen gehigen sind, die in jeweils einer Radialebene bewegbar sind und deren beide Bewegungsbahnen in einem Winkel zueinander verlaufen. Gemäß weiterer \orteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Geradlührungen als Führiingsstangen ausgebildet, die durch die Gleitelemente hindurch führen.

Nach dem Buch von F. Wankel »Einteilung der Rotationskolbenmaschinen«. 1%3. bedeutet die Bezeichnung 2 : I das Übersetzungsverhältnis des innenliegenden. also kleineren Eingrifl'skörpers zum außenliegenden. also größeren EingriHskörper. Das bedeutet 1111 vorliegenden Fall, daß der innenliegende Eingriffskörper, also der Kolben, einer Epitrochoide nachgebildet ist. bei tier das Radienverhältnis von Grundkreis zu Rollkreis I : 1 beträgt.

Eine tierartige Rotationskolbenmaschine lsi /. I!. in der DT-OS 14 51 7bl besehrieben.

Em ähnliches Führungsgetriebe ist auch aus tier US-I¹S 2 98 ¹H2 bekannt. Diese Patentschrift beschreibt eine Rotationskolbenmaschine, tieren Gehäuseinnenform einer Epitiochoide 1 : I entspricht. Der Kolben stellt die innere I lüllkurve zur Trochoide dar. Er ist drehbar auf einem Ex/enter gelagert und erhall seine Nachdrehbewegung durch kreuzförmige Geratllührungen in Verbindung mit Gleiteienienten. Bei dieser bekannten Ausführungslorm sind die Gleitelemente am Gehäuse angeordnet und dk Geradführungen drehen sich mit dem Kolben und bringen, sobald höhere Drehzahlen erforderlich sind, ganz erhebliche Aus wuchiprobleme mit sich. Ferner sind auch bei diesem Getriebe Drehrichtwng von Exzenterwelle und Kolber gleichsinnig. Ein solches Getriebe Kann daher he Maschinen mit einem Kolben min tier l'orm einei F.piirochoide I : 1. wie sie für die Erfindung \orausge setzt w ird. nicht ν erw endet w erden.

Aus tier DT-I¹S SKi 540 ist ein Getriebe zui I hnseizung von geradlinig hin und hergehendei Bewegungen in eine rotierende Bewegung bekannt, be dem vom Prn/ip der Ellipsen bzw. I Kpnzvkloiden-Er

zcugung Gebrauch gemacht wird. Ks werden dabei in den geradgeführten Getriebeteilen gelagerte, gegeneinander versetzte und umgekehrt /um Drehsinn der Welle rotierende Scheiben verwendet. Die beicien Bewegungsbahnen des Geradführungsgetriebes brauchen dabei 5 bekanntlich nicht unbedingt senkrecht aufeinander zu stehen. Wichtig ist die Tatsache, daß ein derartiges Getriebe die für den der Erfindung zugrundeliegenden Maschinentyp nötigen entgegengesetzten Drehbewegungen litzen. In der Praxis wurden derartige Getriebe bei Hubkolbenmaschinen eingesetzt, um die geradlinigen Kolbenbewegungen in eine Drehbewegung umzusetzen.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die als Exzenterwelle ausgebildete Triebwelle in ihren Abmessungen nicht mehr durch die Teilkreise von Zahnradern begrenzt ist. Die Abmessungen der Exzenterwelle und ihrer Lagerungen im Gehäuse kön-en ganz den ,Erfordernissen der Fesiigkeu entsprechend gewählt »erden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, daß jetzt auch durch eine icntrale Bohrung in der Exzenterwelle Schmieröl lugel'ührt und radial durch Fliehkraft verteilt werden kann. Aul diese Weise ist nicht nur Schmierung, sondern »uch Kühlung durchführbar. Schmieröl bzw. Kühlöl sind bis /u den Lagerstellen der Hülse und ties Geradfühfiingsgetriebes durch eine zentrale Bohrung mit radialen Abzweigungen sehr leicht zu führen.

Weitere vorieilhalte Ausgestaltungen der Erfindung Sind den Unteransprüehen eninehmbar.

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

I' ig. I einen schemativhi··· ' Mitschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine.

l^: i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11/11 in I" i g. I Hin den Tei'en des Nachführgel liebes.

E ig. 3 einen Querschnitt nach der Linie Ill/Ill in I" i g. 1 mit dem Arbeitsraum und dem Kolben und

F i g. 4 eine Weiterbildung der E i g. 1 mit zwei kolben.

Aus Fig. 1 isi die durchgehende Exzenterwelle I mit ihrer Mittelachse A/_u zu erkennen. Auf ihr ist als l.xzrnter 2 ein zylindrischer Rotationskörper angeordnet. Die Mittelachse des Exzenters 2 ist mit Λ-Α. bezeichnet. Diebeiden Millelachsen von Exzenterwelle 1 und E-.zenter 2, d. h. die Achsen A/„ und Λ A₁ verlaufen parallel und sind gegeneinander um das eingezeichnete Maß der Trochoidenex/entri/ität / versetzt. Λ A. stellt jugleich auch die Kolbenniitte dar. Die Exzenterwelle I ist im Gehäuse 10 an den beiden l.agerstellen 10'in nicht näher dargestellter Weise gelagert. Auf dem Exzenter 2 Ist eine Hülse 3 drehbar gelagert. Aul ihr sitzen lest die Scheiben 4 und 5 des Geradlührungsgetriebes sow ie der Kolben b. Dcv Kolben hat die Form einer Epitrochoide I : 1. Diese Teile, d.h. das Geradl'ührU'igsgetnebe und tier Kolben können beispielsweise durch Keile 8 mit der Hülse 3 drehfest νerblinden sein. Im Gehäuse 10 sind (einer noch die Radialdichileisten 7 angedeutet, die sich flichiencl gegen die Stirnseite des Kolbens β anlegen. Außerhalb des Gehäuses 10 si ml .Schwungscheiben M <>o fest auf der Exzenterwelle I angeordnet.

Die Exzenterwelle I enthäl; eine zentrale Bohrung II. durch die Schmieröl bzw. Kühlöl zugeführt werden kann. Von dieser zentralen Sehmiermiitelbohrung 11 ausgehend !uhren radiale Abzweigungen 12 zu den l.agersiellen 10 im Gehäuse 10 und an die l.agersiellen zwischen Exzenter 2 und Hülse 3 Von Ringnuten Haul der Innenseite der Hülse 3 ansuchend !uhren weitere Durchbohrungen 12' und 12" durch die Hülse 3 und durch die Scheiben 4 bzw. 5 des Geradführungsgetriebes hindurch über Ringnuten 13' bis zu deren Lagerungen in den Gleite.'ementen 4' bzw. S' des Geradführungsgetriebes. Wie am Beispiel der Scheibe 5 gezeigt ist, können auch noch die Gleitelemente 5' Bohrungen aufweisen, der Art. daß Schmieröl bis zu den Führungsstangen 15 gelangen kann.

Die Wirkungsweise des Geradführungsgetriebes isi nachstehend anhand der E 1 g. 1 und 2 erläutert.

Auf der Hülse 3 sitzt drehtest mit ihr verbunden eine Scheibe 4 von kreisrunder Form. Die Scheibe 4 ist in einem zugehörigen rahmenlörmigen Gleiteiement 4' drehbar gelagert. Entsprechend ist eine Scheibe 5 in einem zugehörigen Gleitelement 5' angeordnet. Das Gleitelement 4' ist in einem Führungsstangenpaar 14 verschiebbar gelagert. Die Verschieberichuing liegt parallel zur Achsrichtung vm„. Beispielsweise rechtwinklig zur soeben genannten auf- und abgebenden Bewegung, also parallel zur eingezeichneten Achsenrichtung χι i„. ist das Gleiielement 5' in einem lührungsstangenpaar 15 hm und her verschiebbar. Diese Verschieberichtung isi wieder durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet. Die Achsnchtungen Miuimd in,, bezeichnen die Achsrichiungen der I lüllkiirvc zur Trochoide. Anstatt όί:ν Führungsstangenpaare 14 bzw. 15 genügt unter Umständen jeweils auch eine Führungsstange 14 bzw. 15 allein fur eine exakte Führung der hin- und her bewegten Teile. Die Mittelpunkte der Scheiben 4 und 5 suit! gegenüber der Mittelachse ΛA, des Exzenters 2 nach entgegengesetzten Richtungen hin um das Maß tier Trochoidenexzentrizitat /:'verschoben. Die Mittelpunkte tier Scheiben 4 bzw. 5 sind in der Zeichnung der UberMchtlichkeit halber nicht besonders tiargestellt. Duch tue geradlinige Hin- und Herbewegung der Gleitelemente 4 Ivw. 5' in tier χιι,,-Richtung bzw. in der \n„-Richtung ergibt sich eine Drehbewegung ties Exzenters 2 und damit auch tier Exzenterwelle 1. Die Rotation erfolgt um die Achse \/„ in tier eingezeichneten Pfeilrichiung D\. Hierbei dreht sich die auf dem Exzenter 2 drehbar gelagerte Hülse 3 mit den Scheiben 4 bzw. 5 in entgegengesetzter Richtung. Diese Drehrichtung is! durch ilen Pfeil P/ angedeutet.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Arbeitsräume V₁, und V',,j einer Rotationskolbenmaschine mit dem tiarin befindlichen Kolben 6. Die äußere Begrenzung tier Arbeitsräume wird durch die Hüllkurve Ib dargestellt. Dcv I ¹IiHiI.! tier Exzenterwelle ! isi gesiricheli innerln.lh ties Ex/enters 2 angedeutet, liilolge tier testen Verbindung von Kolben b und Hülse 3 mittels Keil 8 dreht auch der Kolben b in tier gleichen Richtung 172 wie the Scheiben 4 unt!

Die eingezeichneten

Di ,hbew egungen D\ der Exzenterwelle 1 und 172 des Kolbens b stellen gerade die für den hier betrachteten M.isfhineiilyp wichtige erzwungene Relativbewegung dar.

Die Ausbildungsform der F ig. 4 entspricht im wesentlichen der I·'i g. L icdoch ist hier auf der .iurchgehcnden Exzentcw <. iie I eine längere Hülse 3 angeordnet und atit ihr ein weiterer Kolben b' aulgesetzi. O^v Kolben b nimmi genau the gleiche Winkellage wie dei Kolben b ein. Fs lassen sich also mittels einer durchgehenden Exzenterwelle 1 und einem einzigen gemeinsamen Gcrailluhrungsgetnene mit den Scheiben 4 und 5. mit tieren Gleiielementen 4' und 5 sowie ihren Führungsstangeti 14 bzw. 15 mehrere Kolben steuern. Line weitere Abwandlung tier I 1 g. 4

-esteht darin, dull die l'ührungsstangeii 14 und 15 der jenulführungcn mit /eniralen Bohrungen 14' b/w. 15' ersehen sind. Durch diese /eniralen l.angsbohruiigen atm Schmieröl zugeführt werden. Dieses Schmieröl ritt durch radiale Abzweigungen 15" aus und rmöglieht eine leichte Schmierung der (ieradfiihrungen. Wichtig dabei ist. dall die Abzweigungen 15" nur in dem stets von dem hin- und herbewegten (ileitelement 4' b/w. 5' des Nachlührgeiriebes umschlossenen Abschnitt der l'ührungsstangen 14 bzw. 15 angeordnet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Geradführungsgetriebe für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit Kämmeingriff zwischen einem auf einem Exzenter drehbar umlaufenden epitrochoidalen Kolben und einem der zugeordneten äußeren Hüllkurve nachgebildeten Gehäusemantel. d a durch gekennzeichnet, daß bei einer Rotationskolbenmaschine in 2 : I-Trochoidenbauart auf dem Exzenter (2) eine Hülse (3) drehbar gelagert ist, welche den Kolben (6) und zwei in axialem Abstand voneinander exzentrisch drehfest angeordnete Scheiben (4, 5) des Geradführungsgetriebes aufnimmt, welche drehbar in Gleitelemcnten (4', 5') gelagert sind, die in jeweils einer Radialebene bewegbar sind und deren beide Bewegungsbahnen in einem Winkel zueinander verlaufen.

2. Geradführungsgetriebe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführungen als Führungsstangen (14, 15) ausgebildet sind, die durch Gleitelemente (4', 5') hindurchführen.

3. Geradführungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hülse (3) mehrere Kolben (6, 6') in der gleichen Winkellage angeordnet sind.

4. Geradführungsgetriebe nach Anspruch I. gekennzeichnet durch eine zentrale, der Schmiermittelzufuhr dienende Bohrung (! 1) in der Exzenterwcl-Ie (1) mit zu den Lagerstellen der Hülse (3) und des Geradführungsgetriebes (4, 4'. 5, 5') führenden radialen Abzweigungen (12).