DE2346969A1 - Axial-kolbenmaschine und vorrichtung zur daempfung einer umlaufenden welle - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE HENKEL— KERN — FEILER — KANZEL— MÜLLER

DR. PHIL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

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Ing. Hermann Papst

77^2 St. Georgen, Schwarzwald

1 a SEP. 1973

Axial-Kolbenmaschine und Vorrichtung zur Dämpfung einer umlaufenden Welle

Die Erfindung betrifft eine Axial-Kolbenmaschine mit mehreren, um eine in zwei Radiallagern laufende, gerade zentrale Welle in einem Zylinderblock angeordneten kolbenbestückten Zylindern und mit einem die Zylinder- bzw. Kolbenkräfte aufnehmenden, drehfest gehaltenen Taumelring, welcher an seiner Außenseite über Lagerelemente in einer fest mit der zentralen Welle verbundenen Taumelrotationsscheibe geführt ist, wobei die Lagerelemente innerhalb eines vom Rand der Taumelrotationsscheibe in Richtung des Taumelrings abstehenden Kragens axial festgelegt sind, sowie eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, z.B. Biege- und Torsionsschwingungen, einer umlaufenden Welle»

Bei Axial-Kolbenmotoren der genannten Art bestehen Schwingungsprobleme, welche sich vorwiegend einerseits aus Unwuchtgründen sowie der notwendigen Schräglage der

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Taumelscheibe und andererseits aus der Auswirkung der Kraftspitzen der Verbrennungsdrücke über die Zylinderkolben ergeben. Hinzu kommen bei hohen Drehzahlen vergleichsweise große Zentrifugalkräfte auf die rotierenden äußeren Teile des Motors. Diese Schwingungsbeanspruchungen wirken sich nicht nur auf die Laufruhe, sondern auch auf den Verschleiß derartiger Motoren nachteilig aus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile bekannter Axial-Kolbenmotoren zu vermeiden, insbesondere also ihre Laufruhe zu verbessern, die Lebensdauer zu verlängern und zusätzlich eine weitgehend kompakte und vereinfachte Konstruktion zu erzielen.

Da die radial äußeren Bereiche der Taumelscheibe einerseits dßn stärksten Übertragungskräften und andererseits den größten Unwucht- bzw. wechselnden Beschleunigungskräften unterliegen, besteht die Erfindung bei einer Axial-Kolbenmaschine der eingangs definierten Art darin, daß ein Federelement vorgesehen ist, welches entlang dem radial äußeren Rand der Lagerelemente zwischen die axiale Pestlegung bildende Endanschläge angeordnet ist und die Lagerelemente über einen bei Verschleiß selbständig nachstellbaren Federweg in Axialrichtung unter Vorspannung hält. Die erfindungsgemäßen Merkmale wirken sich zusätzlich vorteilhaft bei einem Axial-Kolbenmotor aus, der in Gegenkolbenanordnung aufgebaut ist.

Bei Axial-Kolbenmotoren der erfindungsgemäß behandelten Art hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich die durch das Taumeln der Taumelrotationsscheibe bedingten Beschleunigungswechsel bzw. Unwuchtkräfte in einer unterschiedlich starken Beanspruchung der Wälzkörperlager auswirkt. Bei z.B. zwei axial hintereinander liegenden

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Wälzlagern wird das zur Taumelrotationsscheibe hin liegende Wälzlager weit stärker abgenutzt als das axial in anderer Richtung liegende Wälzlager. Auf diese Weise führen die Unwuchtschwingungen zu einem Verschleiß bestimmter Teile, der im Interesse der Gesamtlebensdauer des Motors vermieden werden muß. Diese Nachteile werden mit der Erfindung zuverlässig und auf konstruktiv einfachste Art und Weise vermieden.

Dabei wird der maximale Federweg dann erreicht, wenn das Pederelement insbesondere aus zwei gewölbten Blechringen besteht, die mit ihren inneren Rändern gegengespannt verbunden sind und bei Betriebsbeginn in vollständig zusammengedrücktem Zustand eingebaut sind.

Pur den erfindungsgemäßen Vorteil ist wesentlich, daß der vom Pederelement unter axialer Vorspannung gehaltene Federweg ausgehend von der axial inneren Seite des Spannrings zum Inneren der Taumelrotationsscheibe hin senkrecht zu deren Ebene zwischen etwa -5yubis zu einer positiven Größe beträgt, die einem Vielfachen der beim bestimmungsgemäßen Gebrauch zu erwartenden Abnutzung entspricht. Dabei kann der Federweg bis zu 0,5 m unter einer axialen Vorspannung von etwa 700 kg gehalten werden.

Zusätzlich kann es von Vorteil sein, daß die Lagerelemente zusätzlich zum Federdruck unter einer axial gerichteten Vorspannung des in ihrem Einbaubereich vorhandenen Werkstoffs stehen.

Dabei können die Federelemente entweder aus Einzelfedern oder aus auf einem Ring festgehaltenen Einzelfedern sowie auch aus Ringfedern oder Lamellensegmenten bestehen. Selbst bei einer Abnutzung von 5OM sinkt die Ge samt spannung erst um 10# von 700 kg auf 6^50 kg, so daß das System nach wie vor vorgespannt ist.

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Voraussetzung für das Funktionieren der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorspannung 1st der Aufbau des Lagers in einer Form, bei dem das oder die Federelemente über einen axial bewegbaren Laufring entsprechende Vorspannung auf die Wälzlagersystem· ausüben können.

Ein· entscheidende zusätzliche Verbesserung derartiger Lager ist dann erreichbar, wenn der Taumelring an seiner radial äußeren Seit« in zwei Schräglagersystemen mit jeweils unterschiedlicher Kraftrichtung geführt wird, wobei die Lagersystem· Kugel-, Kegel-, oder Gleitlager sein können.

Am Beispiel eines Kugellagers sollen daher bei einem System, bei dem die Kraft des Taumelrotationsrings peripher auf die Taumelrotationsscheibe übertragen wird, und zwar mit wesentlicher radialer Kraftkomponente, die Kugellagerkäfige der verschieden ausgebildeten Lagersysteme mit Kugeln unterschiedlicher Größe zwischen verschiedenen Winkeln der Rollbahnen zur Achse derart angeordnet werden, daß die Käfige der beiden Lagersysteme gleich schnell umlaufen. Dabei soll zusätzlich die Masse des Käfigs bzw. der Käfige der jeweiligen Lagersysteme nicht von den Kugeln^ sondern an den seitlichen Wänden der Taumelrotationsscheibe abgefangen werden,und zwar ohne daß die vorstehend beschriebene Nachstellbarkeit des Lagerverschleisses beeinträchtigt wird.

Dies wird bei einem Axial-Kolbenmotor, insbesondere der vorgenannten Art, mit mindestens zwei voneinander separaten und käfiggeführten Wälzlagerkörperlagern, vorzugsweise Kugellagern erreicht, wenn bei aus einem inneren und einem äußeren Kugel- oder Wälzlager mit dazwischen geschaltetem Käfig bestehenden Lagerelement der zum inneren Kugellager

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gehörende Käfigbereich an einer radialen Anlauffläche am Kragen der Tauraelrotationsscheibe anliegt, in Axialrichtung an einer zylindrischen Käfiglauffläche geführt und mittels einer am axial bewegbaren Laufring befindlichen Anlauffläche fest im Bereich der Kugellager gegen rüttelnde Massenkräfte gehaltert ist, ohne Druck auf die Wälzkörper auszuüben.

Vorzusgweise ist es von Vorteil, indem erfindungsgemäß die Wälzlagerelemente bzw, die Kugeln des äußeren und des inneren Kugellagers bezogen auf die Ebene der Taumelrotationsscheibe an radial gleich großen Mitten der Rollbahnen angeordnet sind und die mittlere Tangente an die Mitte der Rollbahn im Querschnitt der Laufflächen beiden jeweiligen Kugellagern in unterschiedlichem Winkel zur Ebene der Taumelrotationsscheibe liegt. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann für beide Kugellager ein gemeinsamer Käfig verwendet werden, so daß erfindungsgemäß die Käfigbereiche beider Kugellager fest miteinander verbunden sind. Werden jedoch jeweils getrennte Käfige vfifwendet, dann ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung nur ein sehr geringer Drehzahlunterschied von z.B. 1 U/200 000 U, welcher verschleißmäßig unproblematisch ist. Bei sehr wesentlichem Unterschied der Drehzahlen entsteht ein hoher Verschleiß der aneinander liegenden Käfige, wodurch die vorstehend beschriebene Vorspannung verhältnismäßig schnell aufgehoben wird und ein entsprechender Verschleiß entsteht·

Die unterschiedliche Größe der Kugeln der beiden Lager ergibt sich aus der Tatsache, daß das zur Taumelscheibe hin liegende Kugellager einer weit größeren Beanspruchung unterliegt als das zweite, den Taumelring von seiner Rückseite her haltende Kugellager.

Auf diese Weise sind die Käfige bzw. der Käfig, die bzw.

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der noch radial außerhalb der Pleuelstangen liegen bzw. liegt und daher einer noch größeren Zentrifugalkraft ausgesetzt/\ist, gesondert gehaltert, so daß die Kugeln von der Unwucht des Käfigs entlastet sind. Es ergibt sich damit auf einfachste Weise eine ruhige Lage der Käfigkonstruktion, ohne daß deren Nachführung beim Verschleiß der Lager beeinträchtigt wird.

Ein weiteres erhebliches Schwingungsproblem ergibt sich bei Axlal-Kolbenmaschinen bzw.-motoren der vorgenannten Art im Bereich ihrer Zentralwelle, da die Zylinder-Kolbenkräfte periodische Biegemomente ausüben. Damit können beim Durchfahren von Resonanzen schwingende und hämmernde Beanspruchungen, insbesondere auch auf die Zähne der abrollendenKegelräder, entstehen.

Um jegliche Resonanzen, insbesondere durch die axialen ZUndrooment-Schwingungen, zu vermeiden, die beim Durchlaufen eine hämmernd« Beanspruchung bis zum Bruch der abrollenden Kegelräder verursachen können, besteht die Erfindung ferner in einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, z.B. Biege- und !torsionsschwingung«!, einer umlaufenden Welle, insbesondere für einen Axial-Kolbenmotor der vorstehend beschriebenen Art, darin, daß um die Welle mit bewegbar/Loser Passung (z.B. normales Lagerspiel) ein rohrförmiger Körper angeordnet ist und der enge Spalt, z.B. mit einer Dicke von 1/1000 des Durchmessers der Welle bzw. in der üblichen Größenordnung für ein Lagerspiel, zwischen Welle und der Innenwand des rohrförmigen Körpers mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise einer hochmolekularen, wie z.B. öl, Isobutylen etc., gefüllt gehalten ist und vorzugsweise ständig vom öl durchflossen wird.

Dies gilt insbesondere, wenn es sich um eine Welle von verhältnismäßig großem Durchmesser und mithin vergleichsweise großer Arbeitsoberfläche handelt.

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Ein zusätzlicher Vorteil wird erreicht, wenn die Welle auf ihrer äußeren Umfängsfläche eine in Richtung der Längsachse durchgehende Profilierung, z.B. eine Kerbverzahnung, aufweist und die inner· Oberfläche desrohrförraigen Körpers eine entsprechende Profilierung besitzt, wobei beide Profilierungen mit gegeneinander bewegbarer, gegen Verdrehung gesicherter Passung ineinandergreifen· Mit einer Dämpfungsvorrichtung dieser Art werden zusätzlich zu Biegeschwingungen auch Torsionsschwingungen vermieden.

Das im Spalt befindliche Ol wird bei den genannten Schwingungen innerhalb des hülsenartigen Rohrs hin- und hergedrängt, so daß eine irreversible Dämpfung entsteht und Resonanzkräfte abgebaut werden. Das genannte Prinzip ist auch für viele weitere Zwecke verwendbar, beispielsweise für Drehbänke und andere spindelartige Antriebssysteme· Auch kann eine ähnlich aufgebaute Dämpfungsvorrichtung innerhalb einer Hohlwelle angeordnet sein sowie außer kreisrund auch vier- und sechseckig sein, wobei die Verzahnungen in den sich damit ergebenden Wandverdickungen angebracht sein können.

Auch kann die Zufuhr der schwingungsdämpfenden Flüssigkeit auch durch mindestens ein Lager unter Druck dem Spalt zugeführt werden.

Weitere Schwingungen lassen sich durch Ausgleich von Unwuchterscheinungen dadurch vermeiden, daß der Massenausgleich der Taumelrotationsscheibe in Form sich stetig verstärkender Wanddicken bzw. Profilierungen in axialer und/ oder radialer Richtung vorgesehen ist.

Die Erfindung ist nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

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Es zeigt:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen die Merkmale der Erfindung aufweisenden Axialkolbenmotor, bei dem der Mittelteil des Motorblocks weggebrochen und die zentrale Welle stark verkürzt dargestellt ist,

Fig. 2 eine Teildarstellung eines vergrößerten Querschnittsbereichs gemäß C-C in Fig. 1,

Fig. 3> eine andere Ausführungsform einer schwingungsgedämpften zentralen Welle in der Darstellungsweise nach Fig. 2,

Fig. 4 eine erfindungsgemäß schwingungsgedämpfte Konstruktion einer Werkzeugsmaschinenspindel mit im Längsschnitt dargestelltem Lagerbereich,

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß V-V durch die Ausführungsform gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eitie andere Ausführungsform in der Darstellungsweise nach Fig. 5 und

Fig. 7 eine vergrößerte TeildarstellungVles erfindungsgemäßen Federelements im Längsschnitt gemäß Fig.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Axial-Kolbenmotor sitzt auf dem einen Stirnende einer Welle 1 mittels einer Nabe 2 eine Taumelrotationsscheibe 3, die an ihrem radial äußeren Raiid einen axial gerichteten Zylindermantelrand 7 aufweist, welcher mit der Taumelrotationsscheibe 3 einstückig verbunden ist und beispielsweise aus einem Stück gegossen oder aus einem Einsatzstahl geschmiedet ist« wobei der Zylindermantelrand sich in Axialrichtung so weit erstreckt, daß er

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über innerhalb der Taumelrotationsscheibe 3 angebrachte Wälzkörperlager in Form von Kugellagern 12 und 15 hinwegreicht. Auf der radial äußeren Randseite der Taumelrotationsscheibe 3 ist einstückig mit dieser verbunden eine Lauffläche 5 eines inneren Kugellagers 15 mit einer Mittelline 5a der Rollbahn vorgesehen, dessen Härte beispielsweise durch entsprechende Einsatzhärtung erzielt sein kann.

Von den Kugellagern 12 und 15 wird ein Taumelring 13 innerhalb der schalenartigen Form der Taumelrotationsscheibe 3 geführt, in der auf Kugelbolzen 21 nicht gesondert dargestellte Fußlager 21a von Pleuelstangen mittels eines Gegenrings 25 gehaltert sind« Die mit ihren Pleuel-Lagerschal en gehalterten Pleuelstangen erstrecken sich mit ihrem anderen Ende in die im Zylinderblock 40 vorgesehenen Zylinder 39, in denen die -(nicht dargestellten) gegenläufigen Kolben durch den Verbrennungsdruck hin- und herbewegt werden.

Der Gegenring 25 zur Halterung der Pleuel-Lagerschalen kann beispielsweise eingeschraubt und mit erhärtendem Klebstoff gesichert sein.

Durch die von den Zylindern auf den Taumelring 13 ausgeübten Verbrennungskräfte wird über die Kugellager 12 und 15 die Taumelrotationsscheibe 3 gedreht, wobei der Taumelring 13 um das Taumelzentrum 0 hin- und herschwingt, und zwar zwischen den beiden in der Zeichnung wiedergegebenen Endstellungen, wobei die eine Endstellung lediglich gestrichelt als A dargestellt ist. Für die Kraftübertragung und die Schwingungsbewegungen ist es am günstigsten, wenn die Zentren 0* in einer Ebene 19 mit dem Taumelzentrum 0 liegen·

Damit der Taumelring 13 nicht in eine Drehbewegung verfällt, wird er über ein abrollendes Kegellager, bestehend aus den

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Kegelrädern 26 und 28, drehfest gehalten, wobei das Kegelrad 26 an einer Schulter 27 des Taumelrings 13 mit leichtem Lager sicher"verbunden ist. Das Kegelrad 28 ist mittels einer Zentriernabe 29 und einem Anlaufring 30 sowie Stiftschrauben 42 fest mit der Stirnseite 38 des Motor-Zylinderblocks 40 verbunden.

Zwischen dem Ring JO und einer Justierscheibe 31 vor der Nabe 2 sind an beiden Enden der WeIIe^je ein Radiallager vorgesehen, welches alternativ entweder als Gleitlager 32a (vergl* linke Seite von Pig. 1) oder als Rollenlager 32b (vergl. rechte Seite von Fig. 1) mit Radial-Lagerrollen 33 ausgebildet sein kann.

Die Nabe 2 ist alt unter Vorspannung angezogenen Befestigungsschrauben 34 gegen die Stirnseite der Welle 1 befestigt. Durch die Nabe wird an ihrer auf der der Welle 1 gegenüberliegenden Seite eine Kraft-Abnahmewelle 35 mittels einer Kerbverzahnung 36 in die Welle 1 eingesteckt. Die Kraft-Abnahmewelle 35 kann in einem Axiallager 37 gehalten werden.

Die die Kraftübertragung zwischen dem Taumelring 13 und der Taumelrotationsscheibe 3 bewirkenden Kugellager 12 und 15, welche zugleich den Taumelring I3 auf seiner radial äußeren Seite führen, wirken zwischen der radial äußeren Lauffläche 5 des inneren Kugellagers 15 und einer radial äußeren Lauffläche 11a des äußeren Kugellagers 12, welche an einem eingesetzten, axial bewegbaren Laufring 11 vorgesehen sind. Die jeweils radial inneren Laufflächen 14 des inneren Kugellagers I5 und 12a des äußeren Kugellagers befinden sich am Umfang des Taumelrings 13·

Die Anordnung der Kugellagerrollen unterschiedlicher Größe steht in verschiedenen Winkel» . der Rollbahnen—

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Mittel-Ebene 19 wobei die zugehörigen Käfigbereiche des Käfigs 16 bzw. jeweils einzelner Käfige 16 gleich schnell umlaufen. Dies wird erreicht, wenn die Durchmesser der Mitte der Rollpunkte 11a, 5a jeweils gemeinsam in einer Zylinderfläche liegen. Dabei werden die Kugeldurchmesser so errechnet, daß die Laufbahngeschwindigkeiten der Kugeln gleich groß sind, wobei sich der wesentliche Unterschied zum großen Teil aus den verschiedenen Schräglagen der Rollbahnen ergibt.

Die auf den Käfig 16 periodisch wirkenden Massenkräfte werden von einer Anlauffläche 6 an der Innenseite der Taumelrotationsscheibe 3 und einer radialen Anlauffläche 17 am eingesetzten, axial bewegbaren Laufring 11 aufgenommen· Der Käfig 16 ist zusätzlich innen auf der zylindrischen Käfiglauffläche 18.zwischen den Laufflächen Ik und 12a geführt. Im Bedarfsfall kann der Käfig in seiner Mittelebene geteilt sein.

Der Laufring 11 liegt an der zylindrisch ausgeschliffenen Innenwand 7a des Zylindermantelrands 7 der Taumelrotationsscheibe 3 und wird auf seiner zum Zylinderblock 40 hin liegenden Seite durch eine Sicherung, beispielsweise einen Sprengring 9, gehalten. Zwischen dem Sprengring 9 und der Außenseite des Laufrings 11 ist ein Federelement 60 eingesetzt. Dieses Federelement 60 kann aus Ringsegmenten oder aus einer Vielzahl einzelner Federn bestehen, welche mit einem zwingenartigen Element unter Zuhilfenahme einer Montageschulter 10 nacheinander um den gesamten Umfang des Sprengrings herum zwischen der Innenseite des Sprengrings 9 und der Außenseite des Laufrings 11 eingepreßt werden, und zwar in der Form, daß beide Schenkel der im Ruhezustand auseinander klaffenden Feder (vgl. Fig. 7) bei Betriebsbeginn fest aneinandergepreßt sind. Bei mit fortschreitender

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Betriebszeit eintretendem Verschleiß besitzen sie dann ein ausreichendes Arbeitsvermögen, um einen Verschleiß zwischen 5 und 5O₇C* (oder auch 500yU ) ohne weiteres zu überbrücken. Tatsächlich ist mit einem Verschleiß von nur wenig über 5 μ. zu rechnen, so daß sich die anfängliche Federkraft von z.B. 700 kg bei dieser Abnutzung nicht nennenswert ändert. Die Federelemente können aus hartgewalztem Eisenblech mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bestehen, und am Fußende durch z.B. Punktschweißung 61 miteinander verbunden sein, wobei sie nach Glattschlagen mit einer Schlagpresse aufgrund ihrer Eigenspannung vor dem Einbau hinter den Sprengring 9 etwa 0,5 bis 1 mm auseinander klaffen. Statt einzelner Federn können auch weltgehend umlaufende Federringe verwendet werden.

Zur Erleichterung der Montage ist in Radialrichtung einwärts am Rand der Lauffläche 5 des inneren Kugellagers eine Schulter 24 an der Innenseite der Taumelrotationsscheibe vorgesehen. Diese Schulter 24 erlaubt das Einlegen der Kugeln bei horizontal liegender Taumelrotationsscheibe, ohne daß die Kugeln wegrollen. Anschließend kann dann der Käfig 16 und der Laufring 11 ohne Schwierigkeiten eingesetzt und von Sprengring 9 und Federelement 60 gesichert werden.

Zur Schmierung innerhalb der Taumelrotationsscheibe erfolgt die ölzugabe von einer zentralen ölzufuhr 70 (01-Pumpenanlage 71)aus, so daß das öl in der dargestellten Pfeilrichtung zwischen Taumelring 13 und Taumelrotationsscheibe 3 radial auswärts fließt. Der ölstrom teilt sich an einem geprägten Blechring 25, wobei der eine Teil des Öls durch die zentrale Bohrung im Kugelbolzen 21 durch Jeweils eine Bohrung 22 bis in die Pleuelstangen hineinfließt, während der andere Teil des ölstroms zu den Kugellagern 12 und 15 gelangt und von dort nach erfolgter

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Schmierung durch Bohrungen 20 radial auswärts abfließt. Der Blechring 2J ist durch Punktschweißen am Taumelring befestigt.

Um die Welle 1 ist ein rohrförmiger Körper in Form eines Rohrs 50 angeordnet, undarar mittels einer Passung, die in der Größenordnung eines normalen Lagerspiels bzw. 1/1000 d liegt. Das Rohr 50 ist an seinen axialen finden zwischen den Ringen JO justiert und bewegt sich völlig frei auf der Oberfläche der Welle 1, wobei in dem zwischen dem Rohr 50 und der Oberfläche der Welle 1 befindlichen Spalt 51 sich eine hochmolekulare, möglichst kaltfließende Flüssigkeit befindet, wie z.B. öl oder Isobutylen. In diesem flüssigen Dämpfungsmittel tritt schon bei sehr geringer Durchbiegung der Welle eine starke Dämpfung von Biegeschwingungen ein. Das öl kann auf die verschiedenste Art und Weise in den Spalt 51 eingebracht werden, beispielsweise durch eine oder mehrere Querbohrungen 75 in der Mitte des Motors vom Inneren der Welle her duroh reine Zentrifugalkraft oder unter dem Druck einer ölpumpe 71. Bei Biegungen wird der Spalt hauptsächlich in seiner radialen Dicke verändert, so daß die Dämpfkräfte hydraulisch wirken.

Wenn sowohl die Welle 1 als auch das Rohr 50 - gemäß Fig. - mit einer Kerbverzahnung 52 oder einer ähnlichen Profilierung versehen ist, dann ist mit dem Rohr 50 sogar eine Dämpfung von Torsionsschwingungen möglich.

In Fig. 1 ist die Zufuhr der Dämpfungsflüssigkeit durch die ohnehin vorhandene öldruekpumpe 71 von links dargestellt, welche bei einem Kraftwagen vorteilhafterweise nahe dem ölsammelbehälter angeordnet sein wird.

Das beschriebene Dämpfungsprinzip ist auch dann wirksam, wenn sich ein entsprechender Dämpfungskörper im Inneren

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einer Welle befindet oder wenn er statt kreisrund vier- oder sechseckig ist. Bei polygonem Querschnitt läßt sich die Verzahnung an den'Wandverdickungen anbringen. Auch die Verwendung eines sogennanten K-Profils ist möglich.

Das erfindungsgemäße Dämpfungsprinzip ist unabhängig von der beschriebenen Verwendung in einer Axialkolbenmaschine für eine Vielzahl anderer Maschinenelemente anwendbar, wie am Beispiel der Pig. 4 bis 6 dargestellt. Eine Werkzeugmaschinenspindel besitzt auf einer Welle 80 (z.B. als Hohlwelle ausgebildet) ein Wellenrad 82 und ist in mit Dichtungen 83 nach außen abgedichteten Lagern 81 gelagert. Um die Welle 80 ist ein schwingungsdämpfend»s Rohr 84 angeordnet, dessen Zuordnung und Abstand zur Welle 80 völlig dem Rohr 50 in Fig. 1 entsprechen kann. Zwischen Rohr 84 und Welle 80 befindet sich ein entsprechend enger Schlitz 85 (Fig. 6), der auch in Form einer Kerbverzahnung 86 bzw. einem anderen geeigneten Längsprofil (Fig. 5) modifiziert sein kann. Wenn das - mit der Welle 80 umlaufende - Rohr 84 mittels z.B. Spitzschrauben 87 festgelegt wird, dann kann das Dämpfrohr mit seinen Stirnseiten gleichzeitig als Axiallager dienen. Das Dämpfungsöl wird über eine Öl-Pumpe 71 durch eine Öffnung 89 unter gleichzeitiger Schmierung des Lagers 8l in den Schlitz 85 gepresst. Die Öl-Zufuhr und auch der Öl-Abfluß kann selbstverständlich auf verschiedene Art und Weise angeordnet und ausgebildet sein.

Ein entscheidender Grund für die unerwünschten Schwingungen von Axial-Kolbenmotoren liegt in der Unwucht der zwangsläufig unsynoetrisehen Taumelrotationsscheibe J5. Wenn man diese Unwucht durch Anschrauben von Teilen ausgleichen will, dann wird damit einerseits die Klarheit des Profils, andererseits die Kompaktheit der Form beeinträchtigt und

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andererseits würden sich die Bohrungen für die notwendigen Schrauben querschnittsschwächend auswirken. Durch die örtliche Konzentrierung der Massenkräfte dabei können auch Verspannungen aufgrund der Fliehkräfte eintreten, wodurch sich Nachteile für die Wälzlager ergeben können.

Die ungleiche Massenverteilung besteht einerseits zwischen der dem Motorblock 40 bzw. den Zylinderachsen D hingeneigten Seite der Taumelrotationsscheibe 3 und der entgegengesetzt geneigten Seite, andererseits zwischen der vor und hinter der Mittelebene' 19 liegenden Seite des schwingenden Systems. Erfindungsgemäß hat es sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, durch die Anbringung einer Randverstärkung 8 die Masse axial auf die masseärmere Seite von der Mittelebene 19 zu verlagern. Im übrigen ist es von wesentlichem Vorteil, den Körper der Taumelrotationsscheibe 3 derart zu formen, daß sich beispielsweise sein von der Nabe 2 abgehender Scheibenkörper zum radial äußeren Ende hin allmählich und stetig verdickt, und zwar in dem Maße und in der Verteilung, wie dies für eine gleichmäßige Auswuchtung notwendig ist. Es ist aber auch mit ähnlicher Wirkung möglich, den Kragen bzw. den Zylindermantelrand 7 massemäßig entsprechend exzentrisch aufzubauen, was z.B. bei der Herstellung als Kaltfließpressteil ohne weiteres möglich ist. Dies kann einerseits in einer Verdickung der Wandstärke des Zylindermantelrands 7 oder aber auch in einer axialen Verlängerung - gemäß der Ausbildung nach Ziffer 43 - geschehen. Entscheidend ist die stetig gleichmäßige Massenveränderung. Im Bedarfsfall wird exzentrisch abgedreht oder abgeschliffen und entsprechend fein Justiert.

Zur Erleichterung dieser Bearbeitungsvorgänge und insbesondere für deren Eignung zu Massenherstellungszwecken kann

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an der radialen Fläche der Taumelrotationsscheibe 3 eine besondere Zylinderfläche 4 vorgesehen sein, die für die Vakuumansaugung des Drehteils geeignet ist und eine Massenbearbeitung bis auf 1/X genau ohne unkontrollierbare spätere Verspannung des diffizilen Wälzlagersatzes gewährleistet.

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Claims (1)

1. Ä-

   Patentansprüche

   I.j Axial-Kolbenmaschine mit mehreren, um eine in zwei Radiallagern laufende, gerade zentrale Welle in einem Zylinderblock angeordneten kolbenbestückten Zylindern und mit einem die Zylinder- bzw. Kolbenkräfte aufnehmenden, drehfest gehaltenen Täumelring, welcher an seiner Außenseite über Lagerelemente in einer fest mit der zentralen Welle verbundenen Taumelrotationsscheibe geführt ist, wobei die Lagerelemente innerhalb eines vom Rand der Taumelrotationsscheibe in Richtung des Taumelrings abstehenden Kragens axial festgelegt sind, gekennzeichnet durch mindestens ein Pederelement (60), welches entlang dem radial äußeren Rand der Lagerelemente (12; 15) zwischen die axiale Pestlegung bildende Endanschläge {Spannring 9* Lauffläche 5) angeordnet ist und die Lagerelemente über einen bei Verschleiß selbständig nachstellbaren Federweg in Axialrichtung unter Vorspannung hält.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß der vom Federelement (60) unter axialer Vorspannung gehaltene Federweg, ausgehend von der axial inneren Seite des Spannrings (9) zum Inneren der Taumelrotationsscheibe (3) hin senkrecht zu deren Ebene zwischen etwa -5 ^u bis zu einer positiven Größe beträgt, die einem Vielfachen der beim bestimmungsgemäßen Gebrauch zu erwartenden Abnutzung entspricht.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (60) insbesondere aus zwei gewölbten Blechringen besteht, die mit ihren inneren Rändern gegengespannt verbunden sind und bei Betriebsbeginn in vollstän-

   dig zusammengedrücktem Zustand eingebaut sind.

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   k. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus einem inneren und einem äußeren Kugel- oder Wälzlager mit dazwischen geschaltetem Käfig bestehenden Lagerelement der zum inneren Kugellager (15) gehörende Käfigbereich an einer radialen Anlauffläche (6) am Kragen (Zylindermantelrand 7) der Taumelrotationsscheibe {j>) anliegt, in Axialrichtung an einer zylindrischen Käfiglauffläche (18) geführt und mittels einer am axial bewegbaren Laufring (11) befindlichen Anlauffläche (17) fest im Bereich der Kugellager (12j 15) gegen rüttelnde Massenkräfte gehaltert ist, ohne Druck auf die Wälzkörper auszuüben.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerelemente bzw. die Kugeln des äußeren (12) und des inneren Kugellagers, bezogen auf die Ebene der Taumelrotationsscheibe (3)_; auf radial gleich großen Mitten der Rollbahnen (llaj 5a) angeordnet sind und die mittlere Tangente an die Mitte der Rollbahn im Querschnitt der Laufflächen bei den jeweiligen Kugellagern in unterschiedlichem Winkel zur Ebene der Taumelrotationsscheibe liegt.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Walzlagerkörper bzw. die Kugeln der beiden Kugellager (12; 15) jeweils wesentlich verschiedenen Rollkörperdurchmesser aufweisen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerkörper, bzw. die Kugeln des inneren Kugellagers (15) einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisen als die des äußeren Kugellagers (12).

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   8. Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, z.B. Biege- und Torsionsschwingungen, einer umlaufenden Welle, insbesondere für einen Axial-Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß um die Welle (1) bewegbar mit geringfügigem Spiel oder loser Passung (z.B. normales Lagerspiel) ein rohrförmiger Körper (Rohr 50) angeordnet ist, der mit der Welle umläuft, und der enge Spalt (51)* z.B. mit einer Dicke von 1/1000 des Durchmessers der Welle bzw. in der üblichen Größenordnung für ein Lagerspiel, zwischen Welle und der Innenwand des rohrförmigen Körpers mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise einer hochmolekularen Flüssigkeit, wie z.B. öl, Isobutylen oder dergleichen, gefüllt gehalten ist.

   9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, insbesondere bei Verwendung von öl, dauernd unter Zuflußdruck steht und/oder der Spalt (51) ständig vom öl durchflossen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) auf ihrer äußeren Umfangsflache eine in Richtung der Längsachse durchgehende Profilierung, z.B. KerbVerzahnung, aufweist und die innere Oberfläche des rohrförmigen Körpers (Rohr 50) eine entsprechende Profilierung besitzt, wobei beide Profilierungen mit gegeneinander bewegbarer, gegen Verdrehung gesicherter Passung ineinander greifen.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsflüssigkeit dem Spalt (51) von der Welle.(1) aus zugeführt wird, welche dazu etwa in Längsmitte einen Durchlaß zum Spalt (51) aufweist und durch Öffnungen jeweils am Ende des rohrförmigen Körpers aus dem Spalt

   (51) heraustritt.

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   12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsflüssigkeit dem Spalt (51) durch mindestens ein Lager unter Druck zugeführt wird.

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