-
Hin und her gehendes Kolbenelement einer kurbellosen Maschine. Die
Erfindung betrifft Verbesserungen an Getrieben zur Umwandlung von Dreh- und Hinundherbewegung
unter Verwendung einer umlaufenden Tawnelscheibe in Verbindung mit einem oder mehreren
hin und her gehenden Elementen oder Kolben, an welch letzteren ein Joch starr angeordnet
ist, das den Umfang der umlaufenden Taumelscheibe zum Teil umfaßt und ein Paar angelenkter
Gleitschuhe besitzt, welche an den Gleitflächen der Taumels.cheibe anliegen.
-
Hauptzweck der Erfindung ist die Erzielung größerer Festigkeit und
Stärke des Joches als bisher und die Erhaltung einer Schmierschicht auf ihm, vermöge
deren die Taumelscheibe mit einem Mindestmaß an Reibung auf dem Joch läuft.
-
Zufolge der Erfindung sitzt däs Joch starr an der Stirnseite des hin
und her gehenden Elementes bzw. Kolbens. Sein Querschnitt verjüngt sich nach den
beiden Seiten hin derart, daß es eine .äußere und eine innere zylindrisch gekrümmte
Gleitfläche hat, deren erstere in einem feststehenden Teil der Maschine und deren
letztere am Umfang der Taumelscheibe gleitet. Zweckmäßig ist das Joch hohl. Am .äußeren
Stirnende des Joches befindet sich ein Ansatz. Zwischen diesem Ansatz und der ihm
zugewandten Kolbenstirnfläche ist ein Paar Gleitschuhe mittels Kugelgelenk in entsprechend
gestalteten Lagern so angeordnet, daß auf jeder Seite der Taumelscheibe sich ein
Gleitschuh befindet. Diese Gleitschuhe liegen mit ihrer geschmierten Gleitfläche
an den Flanken der Taumelscheibe. Die Mittelpunkte der Kugelgelenke liegen :exzentrisch
zur Achse der äußeren zylindrischen Fläche des Joches.
-
Die Ausführung des Joches kann verschieden gestaltet werden, je nachdem
ob das hin, und her gehende Element eine Treibwirkung auf die Taumelscheibe ausüben
soll oder umgekehrt. Sowohl im ersteren Fall, für den die Maschine kurz als Motor
bezeichnet werden soll, als auch im letzteren Fall, für den sie als Pumpe bezeichnet
werden soll, läuft das Joch mit seiner äußeren Fläche, die einen Ausschnitt eines
zum Kolben konaxialen Zylinders darstellt, auf, einer entsprechenden zylindrischen
Fläche, die in einen feststehenden Teil der Maschine gebohrt ist.
-
Auf der Zeichnung ist ein Taumelscheib:engetriebe gemäß der Erfindung
als Ausführungsbeispiel dargestellt: Abb. i zeigt im Längsschnitt ein hin und her
gehendes Element mit Teilen, die im Sinne der Erfindung mit ihm zusammen wirken.
-
Abb. a ist ein Querschnitt nach II-II der Abb. i durch das an dem
hin und her gehenden
Element sitzende Joch in (einer Ausführung,
wie sie sich für die Ausbildung der Maschine als Motor eignet.
-
Abb.3 ist .eine .ähnliche Darstellung für eine Pumpenausführung.
-
Abb. 4 ist ein Längsschnitt, ähnlich Abb. i, durch das an dem hin
und 'her gehenden Element sitzende Joch in einer anderen Ausführung.
-
Bezüglich der in Abb. i und 4 dargestellten Teile stimmt die Bauart
für- .eine Pumpe mit derjenigen für einen Motor überein.
-
Wie aus Abb. i ersichtlich, besteht das hin und her gehende Element
aus einem Kolben i üblicher Bauart, der m einem Zylinder läuft, dessen Achse in
der Geraden C-C liegt, und ferner aus einem Joch a, das an seiner ,äußeren Stirnseite
in einen Ansatz 3 übergeht und Gleitschuhe 4 und 5 trägt, welche in haubenförmigen
Lagern 4a und 5a mittels halbkugeliger Stützen 7 und 8 gelagert sind. Diese Gleitschuhe
liegen mit ihrer geschmierten Gleitfläche an der Taumelscheib,e 6 an, die sich um
die Achse 0-O dreht. Außer dem Joch haben alle diese Teile bekannte Bauart.
-
Es ist auch eine Bauart für das Joch beschrieben, welche der vorliegenden
insofern gleicht, als deren ,äußere zylindrische Gleitfläche bereits dargestellt
ist; doch war, wie bei allen anderen bisherigen veröffentlichten Beschreibungen
von Getrieben dieser Art, diese Außenfläche konzentrisch mit den Kugelstützen der
Gleitschuhe, und das Joch stand nicht in gleitender Verbindung mixt dem Außenumfang
der Taumelscheibe.
-
Außer in dieser Ausbildung des Jochquerschnittes in etwa Halbmondform
mit innerer und äußerer Gleitfläche, wie vorstehend beschrieben, liegt ein Merkmal
der Erfindung ferner in der Anordnung der gemeinsamen Achse der Kugelstützen 7,
8 und der Haubenlager 4a, 5a in einer Geraden, die zur Achse C-C der ,äußeren Zylinderfläche
- des Joches parallel läuft, aber zu dieser Achse exzentrisch zwischen ihr und der
Achse 0-O liegt. Die Wichtigkeit :dieser Anordnung wird aus den nachstehenden Darlegungen
erhellen.
-
Das Joch z, das, wie Abb. z im Querschnitt zeigt, sich zur Verwendung
an eignen Motor eignet, hat eine nach beiden Seiten hin verjüngt zulaufende Form
und ist hohl ausgeführt. Ihre innere Oberfläche i i, welche einen Ausschnitt aus
einer mit der Taumelscheibe 6 konaxial zylindrischen Fläche darstellt, liegt dicht
am Außenumfang der Taumelscheibe an. Die Außenfläche 9 des Joches ist ebenfalls
zylindrisch gestaltet und gleitet passend auf einer entsprechend gestalteten zylindrischen
Fläche i o, die an einem feststehenden Teil der Maschine mit derselben oder nahezu
derselben Achse wie die Achse C-C des Motorzylinders hergestellt ist. Bei der Ausführung
des Joches a für den Fall, daß die Maschine als Pumpe .arbeiten soll, ist, wie in
Abb.3 veranschaulicht, das Joch an seiner inneren Wand nicht einfach, wie in Abb.
z, nach beiden Seiten verjüngt ausgeführt, sondern mit einem seitlichen Flügel i
z an seiner Leitkante versehen, damit die Fläche i i vergrößert wird. Dieser Flügel
liegt am Umfang der Scheibe 6, an dem der durch den Pfeil A- angedeuteten Richtung
entgegengesetzten Ende an. Von der Imnenwand i i ist ein entsprechendes Stück auf
der dem Flügel i a entgegengesetzten Seite weggenommen, so daß bei 13 eine niedrige
Ausnehmung entsteht.
-
Bei jeder dieser Ausführungen werden die Seitenkomponenten des .Arbeitsdruckes
auf die Gleitschuhe bei Beginn und Ende der Arbeitshübe des Kolbens stets durch
ihre kugelföimi.-gen Lager auf das Joch z übertragen und dort in radiale Richtung
abgelenkt, entweder nach innen auf den; Umfang der Taumelscheibe 6 oder nach außen
auf die Füh:-rungsfläche io, die an dem feststehenden Teil des Getriebes hergestellt
ist.
-
In der Mitte des Arbeitshubes wird im Falle, daß die Maschine als
Motor läuft, wie in Abb. a gezeigt, die seitliche Druckkomponente (im folgenden
in übereinstinunung mit der Zeichnung als Reaktion T bezeichnet), die von der Gleitschuhkugel8
auf das Joch in tangentialer Richtung entgegengesetzt zu der durch Pfeil A angezeigten
Bewegungsrichtung der Taumelscheibe .ausgeübt wird, ausgeglichen durch die Resultierende
einer Kraft (die im folgenden in Übereinstimmung mit der Zeichnung mit R bezeichnet
wird), welche vom Umfang der Scheibe .auf die Innenwandung i i des Joches radial
nach auswärts ausgeübt wird, und einer Kraft (die im folgenden in Übereinstimmung
mit der Zeichnung mit @S bezeichnet wird), welche von der Führungsfläche io radial
nach innen auf die äußere Zylinderfläche 9 des Joches ausgeübt wird. Die Richtungslinien
der Reaktion T und der Kräfte R und ,S schneiden sich in einem Punkt, der sich hinter
dem Stützpunkt des Gleitschuhes 5 befindet.
-
Im Falle .der Verwendung der Maschine als Pumpe, wie in Abb.3 gezeigt,
wofür die Kräfte, Drücke und Bewegungsrichtung mit denselben Bezugszeichen wie in
Abb. - bezeichnet sind, wird die seitliche Druckkomponente T, die vom Gleitschuh
5 auf das Joch in der Mitte des Arbeitshubes ausgeübt wird, in der Richtung A der
Bewegung der Taumelscheibe, und die Kräfte R und S!, die- von der Taumelscheibe
auf das Joch und auf die Führungsfläche i o ausgeübt werden, wirken in den in der
Abbildung dargestellten
Richtungen. Der Schnittpunkt der Kraftri.chtungslinien
T, R und S befindet sich in diesem Fall an einer Stelle vor der Stütze 8 des Gleitschuhes
5. Der Flügel 12 und die Ausnehmung 13 .erstrecken sich jedoch in tangentialer Richtung
so weit, daß der Schnittpunkt der Kraft R und der Gleitfläche i i vorzugsweise hinter
dem Mittelpunkt dieser Fläche liegt. Auf diese Weise liegt sowohl im Falle des Motors
(Abb.2) als auch einer Pumpe (Abb. 3) der Angriffspunkt der Druckkraft IR ,auf der
inneren Fläche i i des. Joches, nach dem hinteren oder führenden Ende dieser Fläche
je nach der Drehrichtung der Taumelscheibe. Dadurch ist eine Schmierung mit dauernder
Ölschicht ermöglicht, da der Mittelpunkt des Flüssigkeitsdruckes in der Ölschicht
zwischen der Fläche i i und dem Umfang der Taumelscheibe zusammenfällt mit dem Angriffspunkt
der Kraft R.
-
Die Bauart und die Wirkungsweise des in Abb.4 dargestellten Joches
sind dieselben, als mit Bezug auf Abb. i und entweder mit Bezug auf Abb. 2 ,oder
auf Abb. 3 beschriehen, nur daß der äußere Zapfen 3, statt mit dem Joch 2 aus einem
Stück zu bestehen, durch; einen,oder mehrere Bolzen 14 mit ihm verbunden ist, die
vorzugsweise durch den Hohlquerschnitt des Joches hindurchgehen. Diese Ausführung
erleichtert den Einbau der Lagerschalen 4a und 4.b und der Gleitschuhe 4 und 5 in
das Joch 2 und relativ zur Scheibe 6. Hierdurch wird ferner der verschiedene thermische
Ausdehnungskoeffizient der verwendetem Stoffe, wie Stahl für den oder die Bolzen
14 und Aluminiumlegierungen für das Joch 2, ausgenutzt, um bei Temperaturschwankungen
Änderungen des Abstandes zwischen den Mitten der Kugelstützen 7 und 8 und die daraus
hervorgehenden Änderungen des Spielraumes zwischen den Gleitschuhen und der Taumel
scheibe zu verhindern.
-
In manchen Fällen, z. B. wenn das Metall, woraus das Joch besteht,
nicht zur Herstellung der Gleitflächen 9, i i geeignet ist, kann die eine der Flächen
9 und i i oder beide - statt unmittelbar am Joch hergestellt zu sein - an besonderen
Gliedern' starr oder unstarr angebracht werden. Wenn diese Glieder unstarr sind,
werden sie zweckmäßig als Gleitstücke ausgebildet, die an Punkten angelenkt sind,
welche den Schnittpunkten der Kraftlinien S und R mit den Flächen 9 bzw.
i i entsprechen. Ferner kann die Außenfläche des Joches i mit einem besonderen Gleitstück
belegt werden, um die Gleitfläche io zu bilden. Auch dieses Stück kann starr oder
unstarr angebracht sein. In letzterem Falle wird .es zweckmäßig an den feststehenden
Teil der Maschine angelenkt. Zur Erleichterung des Einbaues der Teile oder um die
Schmierung weiter zu begünstigen, kann der Flügel 12 als besonderes Glied durch
Balzen a. dgl. mit dem Joch verbunden werden.