DE722664C - Kolbenmaschine mit Taumelscheibentriebwerk - Google Patents

Kolbenmaschine mit Taumelscheibentriebwerk

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DE722664C
DE722664C DEF85863D DEF0085863D DE722664C DE 722664 C DE722664 C DE 722664C DE F85863 D DEF85863 D DE F85863D DE F0085863 D DEF0085863 D DE F0085863D DE 722664 C DE722664 C DE 722664C
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DE
Germany
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swash plate
piston
axis
pistons
diameter
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DEF85863D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Franz Neugebauer
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FORSCHUNGSANSTALT PROF JUNKERS
Original Assignee
FORSCHUNGSANSTALT PROF JUNKERS
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H23/00Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings
    • F16H23/04Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Kolbenmaschine mit Taumelscheibentriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf Kdlbenmaschinen mit Taumelscheibentriebwerk. Bei ,der Schwingbewegung einer Taumelscheibe beschreiben alle Punkte- derselben Kurven, welche auf einer Kugeloberfläche liegen, die um den Schwingungsmittelpunkt beschrieben ist, und welche, je nach der Bauart des Taumelscheibentriehwerks, entweder eine in ihrer Größe wechselnde oder eine für alle Punkte eines Kreises gleiche Erstreckung quer zur Richtung der Achse,der Maschinenwelle aufweisen.
  • Bei Taumelscheiben, bei denen ein Durchmesser in einer .die Achse der Maschinenwelle enthaltenden Ebene geführt ist, bewegen sich alle Punkte; welche nicht auf dem geführten' Durchmesser liegen, -in 8-förmigen Kurven, deren Quererstreckung um so größer ist, je weiter diese Punkte von diesem Durchmesser abliegen.
  • Bei Taumelschefbentri.ebwerken, bei welchen sich eine Kegelradverzahnung der Taumelscheibe auf einer feststehenden Kegelradverzahnung abwälzt, beschreiben alle in der gleichen Entfernung von .der Achse der Taumelscheibe und in der gleichen Querebene zu dieser Achse liegenden Punkte gleiche Kurven, die wieder auf einer Kugeloberfläche liegen, die um den Schwingungsmittelpunkt ,der Taumelscheibe (zusammenfallende Spitzen .der Kegelmäntel der beiden Kegelräder) beschrieben ist. So beschreiben z. B. die Punkte; welche in der durch die Kegelmantelspitzen gehenden Querebene liegen, symmetrische 8-förmige Kurven.
  • ' Die Erfindung bezweckt die Ausnutzung dieser räumlichen Taumelscheibenschwingbewegung, um der geradlinigen Hinundherbewegung der an die Taumelscheibe angeschlossenen Kolben eine Hinundh erdrehung zu überlagern.
  • Nach der Erfindung werden die die Kolben mit der Taumelscheibe verbindenden Glieder in an sich bekannter Weise nur an solche Punkte der Taumelscheibe angeschlossen, welche die obenerwähnten Kurven mit einer Erstreckung quer@zur Richtung der Achse der Maschinenwelle beschreiben; ferner werden diese Glieder sowohl mit -der Taumelscheibe als auch mit den Kolben so verbunden, daß sie die der Querbewegung dieser Punkte entsprechende @Vinkelverschwenkung der Taumelscheibe um die Achse der Maschinenwelle auf die Kolben übertragen. Sofern als Verbindungsglieder Pleuelstangen dienen, werden beide Pleuelstangenenden nach Art eines Kreuzgelenks ausgebildet, welches der Pleuelstange gegenüber dem angeschlossenen Teil zwar eine freie Schwingbewegung nach allen Richtungen des Raumes, aber keine freie Drehbewegung gestattet, so daß Drehbewegungen des einen angeschlossenen Teils (Taumelscheibe) über die Pleuelstange auf den anderen angeschlossenen Teil (Kolben) übertragen werden.
  • Diese zusammengesetzte Verschiebe- und Drehbewegung der Kolben hat gegenüber der reinen Verschiebebewegung verschiedene Vorteile.
  • Es wird eine gleichmäßigere Schmiermittelverteilung erzielt; dadurch werden die Gleitflächen in einem besseren Zustand erhalten als bei reiner Verschiebebewegung, bei der leicht Riefenbildung auftritt; insbesondere bei Brennkraftmaschinen wird die Gefahr :des Festbrennens ,der Kolbenringe in ihren Nuten weitgehend vermieden und somit eine besonders lang anhaltende gute Kolbendichtigkeit erzielt.
  • Bei bekannten Vorschlägen für Kolbenmaschinen mit Taumelscheibentriebwerk hat man entweder bei Anschluß aller Kolben an Taumelscheibenpunkte mit Querbewegung das Vorhandensein dieser Querbewegung übersehen und so ein kinematisch unbrauchbares Getriebe geschaffen, oder man hat die hierbei verwendeten Gelenke lediglich nach den Gesichtspunkten räumlicher Beweglichkeit (als Kugelgelenke) ohne die Fähigkeit, Drehbewegungen zu übertragen, gestaltet. In anderen Fällen hat man de Anschlüsse zwar drehfest (als Kreuzgelenke) ausgestaltet, hierbei weisen aber nicht alle Anschlußpunkte der Taumelscheibe eine Querbewegung auf, so daß die an jene Anschlußpunkte angeschlossenen Kolben im Betriebe leine Hinundherdrehung erfahren.
  • Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Die Abb. i bis 3 zeigen ein Taumelscheibentriebwerk mit einer Taumelscheibe, bei welcher ein Durchmesser in einer durch die Maschinenwelle gehenden Ebene geführt ist. Abb. i ist eine Seitenansicht mit Schnitt durch die Führung der Taumelscheibe und durch ein Anschlußgelenk nach Linie 1-I der Abb. i Abb. a ist eine Stirnansicht in Richtung des Pfeils a, wieder mit Schnitt durch die Führung und durch die Anschlußgelenke nach Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3 ist ein Grundriß; Abb. d. zeigt schematisch die Drehschwingurig der Taumelscheibe um die Achse der Maschinenwelle.
  • Abb. 5 zeigt eine Taumelscheibe mit vier Anschlußstellen in Richtung ihrer Achse (Pfeil b, Abb. i) gesehen.
  • Die Abb. 6 und i zeigen eine Taurnelscheibe mit Führung durch einen Querlenker, und zwar Abb.6 in Stirnansicht (entsprechend der Richtung des Pfeils a., Abb. i), Abb. 7 im Grundriß; Abb. 8 zeigt das Schema der Lenkerführung.
  • Abb. 9 zeigt im Längsmittelschnittein Taumelscheibentriebwerk mit sich aufeinander abwälzenden Kegelrädern; Abb. io zeigt diese Räder schematisch im Grundriß; Abb. ii veranschaulicht die Drehschwingung der Taumelscheibe um die Achse der Maschinenwelle.
  • Abb. 12 zeigt wieder im Längsmittelschnitt ein Taumelscheibentriebwerh mit Kegelrädern, bei dem das die Kolben erfassende Verbindungsglied starr mit den Kolben verbunden ist. Abb. 13 zeigt die Verbindung der Taumelscheibe mit diesem Glied in radialer Richtung (Pfeil c) gesehen.
  • Bei der Einrichtung nach Abb. i bis 3 weist die Maschinenwelle i einen schräg verlaufenden Kurbelzapfen 2 auf, auf dem die Taumelscheibe 3 mit der Nabeq :dre'hbar sitzt. An einem Vorsprung 5 der Taumelscheibe ist eine Gelenkkugel 6 angeschlossen, die in einem Gleitschuh i gelagert ist; dieser Gleitschuh ist in einer Führung 8 verschieblich, welche sich parallel zur Achse der Maschinen--welle i erstreckt. Hierbei ist also der durch die Gelenkkugel 6 gelegte Durchmesser A-B in einer die Achse der Maschinenwelle i enthaltenden Ebene geführt. Die mit der Taumelscheibe zu verbindenden Kolben io sind an letztere über Pleuelstangen i i, 12 angeschlossen. Die Lage der Anschlußpunkte C, D an der Taumelscheibe 3 ist so gewählt, daß diese Punkte möglichst tve't von dem Durchmesser A-B abliegen. Sie sind also, da es sich nur um zwei Punkte handelt, auf einem zum Durchmesser A-B senkrechten Durchmesser angeordnet. Bei der Bewegung des Getriebes beschreiben die Punkte C und D die in Abb. i gestrichelt eingetragene 8-förmige Kurve k, welche auf einer um den Schwingungsmittelpunkt 27 der Taumelscheibe beschriebenen Kugelfläche liegt und welche, senkrecht zu dieser Kugeloberfläche gesehen, eine Erstreckung quer zur Richtung der Achse W der Maschinenwelle aufweist. Dies bedeutet, daß die Taumelscheibe um die Achse der Maschinenwelle eine Schwenkbewegung ausführt. Hat diese Quererstreckung an einer Stelle im Abstand r von der Achse W der 'Maschinenwelle i ihren Größtwert x, so stellt der Winkel y, den der Bogen x auf .dem Kreis mit dem Radius,reinschließt, den Winkel. dar, um welchen die 'Taumelscheibe 3 um die Achse W der Maschinenwelle i verschwenkt wird (Abb. 4). Die Pleuelstangen 11, 12 sind sowohl mit der Taumelscheibe (in den Punkten C und D) als auch mit den Kolben io über Kreuzgelenke 13, 14 verbunden. Diese Art der Verbindung hat zur Folge, daß die Winkelverschwenkung y der Taumelscheibe 3 um die Achse der Maschinenwelle i auf die Pleuelstangen ii, i2 und von diesen weiter auf die Kolben io übertragen wird, so .daß diese Kolben außer ihrer hin und her gehenden Bewegung auch .noch eine hin und her drehende Bewegung ausführen.
  • Sollen an eine Taumelscheibe mit gerade geführtem Durchmesser mehr als zwei Kolben angeschlossen -werden, so verteilt man die Anschlußstellen so, daß sie möglichst weit von diesem geführten Durchmesser abliegen; bei vier anzuschließenden Kolben kann man die Anschlüsse beispielsweise gemäß Abb. 5 auf Durchmesser legen, .die zu dem geführten Durchmesser A-B unter 45° verlaufen: Die Anschlußstelle C' hat dann einen Abstand r2 vom geführten Durchmesser A-B, der immer noch etwa das 0,7 fache des Abstandes r1 der Anschlußstelle C gemäß Abb. 2 beträgt.
  • Das gleiche wie für die vorgeschriebenen Beispiele -nach Abb. i bis 5 gilt auch für Taumelscheibentriebwerke, bei denen ein Durchmesser der Taumelscheibe mittels eines Kreuzgelenks in einer Ebene geführt ist, indem die eine Achse .des Kreuzgelenks mit diesem Durchmesser der Taumelscheibe zusammenfällt, während die andere, dazu senkrechte Gelenkachse festliegt.
  • Läßt sich eine Verlegung der, Anschlußpunkte in die Nähe oder in den Durchmesser A-B nicht vermeiden, z. B. beim Anschluß von drei Kolben gemäß Abb. 6 und 7, so kann man ein Hinundherschwingen der in ider Nähe dieses Durchmessers liegenden Punkte um die Achse der Maschinenwelle i dadurch herbeiführen, daß man den betreffenden Durchmesser nicht in einer Ebene, sondern in an sich bekannter Weise mittels eines Lenkers 21 führt, der einerseits an einen Festpunkt 2o und andererseits an die an der Taumelscheibe 3 festsitzenden Gelenkkugel 6 angeschlosssen ist. Die Gelenkkugel 6 beschreibt dann eine bogenartige Kurve k1, ;die auf einer um den Schwingungsmittelpunkt M .der Taumelscheibe 3 beschriebenen Kugel liegt. Diese Kurve k1 hat, senkrecht zur Kugeloberfläche gesehen, eine Quererstreckung zu der Richtung der Achse W der Maschinenwelle i; deren Maximum durch'die Scheitelhöhe y der Kurve k1 gegeben ist. Die Schwenkbewegung jedes Punktes der Taumelscheibe um die Achse der Maschinenwelle i setzt sich daher aus der für diesen -Punkt gültigen Form der 8-förmigen Kurve k und der Kurve k1 zusammen, so daß jeder Punkt mindestens die .der Kurve k1 entsprechende Schwenkbewegung ausführt. Demgemäß erfahren hierbei auch diejenigen Kolben, welche an eine auf dem geführten Durchmesser A'-B' liegende Anschluß.stelle C" angeschlossen sind, eine Hinundherdrehung.
  • Bei dem Taumelscheibentriebwerk nach Abb. 9 trägt :die auf dem schrägen- Kurbelzapfen 227 der Maschinenwelle i drehbar angeordnete Taumelsch.eibe 26 eine Kegelradverzahnung, die sich auf dem gleich ;großen, festliegenden Kegelrad 25 abwälzt. Hierbei beschreibt jeder Punkt F des Kegelmantels des Kegelrades 26 eine etwa birnenförmige Kurve k.. Für Punkte :der Taumelscheibe, die in .dem an die Außenseite der Kegelfläche .des Kegelrades 26 angrenzenden Raum liegen, gehen diese birnenförmigen Kurven in 8-förmige Kurven über. Bei Punkten, z. B. G, die auf einer Ebene E liegen, welche senkrecht zur Achse des Kegelrades 26 steht und ,durch dessen Spitze 28 geht, ergeben sich symmetrische 8-förmige Kurven h3. Im gezeichneten Beispiel sind die Kolben mit solchen Punkten G verbunden, und zwar über Pleuelstangen i i, welche sowohl an die Taumelscheibe 26 -wie auch an .die Kolben io über Kreuzgelenke 13, 14 angeschlossen sind. Der größten Quererstreckung x der Kurve kg, die im Abstand r von der Achse W der Maschinenwelle i auftritt, entspricht eine Verschwenkung der Taumelscheibe um diese Achse W um den Winkel y (Abb. i i), die sich über die Pleuelstangen. i i auch auf die Kolben io überträgt.
  • Bei dem Beispiel nach Abb.i2 und 13 ist die Taumelscheibe 26 wieder als Kegelrad ausgebildet, welches drehbar auf ,dein Schrägzapfen der Maschinenwelle i angeordnet ist und sich auf dem festliegenden Kegelrad 25 abwälzt. Für den Anschluß der gleichachsig angeordneten Kolben 35, 36, die untereinarider durch ein starres Verbindungsglied 37 verbunden sind, das sonach in Richtung der Achse W tder Maschinenwelle i geführt ist, sind an der Taumelscheibe 26 radial stehende Zapfen 39 angeordnet, deren Achsen in der zur Taurnelscheibenachse 27 senkrechten und durch .die Kegelradspitz.e 28 gehenden Ebene E liegen. Auf jedem dieser Zapfen sitzt drehbar und axial verschiebbar ein Querhaupt 30, dessen Seitenarme 31, 32 ebenfalls als Zapfen ausgebildet sind, welche dreibar und seitenverschieblich in dem rahmenartigen Mittelteil 38 des Verbindungsgliedes 37 gelagert sind.
  • Die Verbindung stellt also ein Kreuzgelenk dar, das infolge der radialen bzw. tangentialen Verschieblichkeit der Zapfen in ihren Lagern geeignet ist, die 8-förmige Bewegung des Gelenkmittelpunktes G zwangfrei zu ermöglichen, das aber die dabei auftretende Winkelverschwenkung der Taumelscheibe 26 um die Achse W der Maschinenwelle i auf die Kolben 35, 36 überträgt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbenmaschine mit Taumelscheibentriebwerk, bei welcher alle die Kolben mit der Taumelscheibe verbindenden Glieder an solche Punkte der Taumelscheibe angeschlossen sind, die bei deren Schwingbewegung Kurven beschreiben, welche, in radialer Richtung betrachtet, eine Erstreckung quer zu der Richtung der Achse der Maschinenwelle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Glieder (i i, 12, 37) in an sich bekannter Weise sowohl mit der Taumelscheibe als auch mit den Kolben (1o, 35, 36) unter Wahrung der erforderlichen gegenseitigen räumlichen Beweglichkeit, aber drehfest verbunden sind; so daß sie die der Querbewegung (x, y) der Anschlußpunkte (C, D, G),entsprechende Wnkelverschwenkung (y) i der Taumelscheibe (3, 26) um die Achse (W) der Maschinenwelle (i) auf die Kolben übertragen.
  2. 2. Kolbenmaschine nach Anspruch i, bei welcher die Kolben mit der Taumelscheibe über Pleuelstangen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (11, 12) sowohl an ,die Taumelscheibe (3, 26) als auch an die Kolben (io) mittels eines Kreuzgelenks (13, 14) angeschlossen sind (Abb. i bis i i).
  3. 3. Kolbenmaschine nach Anspruch i, bei welcher das zwischen Kolben und Taumelscheibe eingeschaltete Verbindungsglied gerade geführt ist, dadurch gekennzeichnet, d@aß dieses Verbindungsglied (37) mit der Taumelscheibe (26) über ein Kreuzgelenk (29 bis 32) verbunden ist, dessen Einzelteile in Richtung der Achsen der Gelenkzapfen (29 bzw. 32) gegeneinander verschieblich sind (Abb. 12 und 13).
  4. 4. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche i bis 3 mit einer Taumelscheibe, bei der ein Durchmesser (A-B) in einer die Achse (W) der Maschinenwelle (i) enthaltenden Ebene geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpunkte (C, D, C) der die Taumelscheibe mit den Kolben (io) verbindenden Glieder (i i, 12) in möglichst großer Entfernung von dem geführten Durchmesser (A-B) angeordnet sind (Abb. i bis 3 und 5).
  5. 5. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche i bis 3, bei welcher Anschlußpunkte (C") für die die Taumelscheibe mit den Kolben verbindenden Glieder auch in der Nähe des geführten Durchmessers vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Führung dieses Durchmessers (A'-B') mittels eines an sich bekannten, an einen Festpunkt (2o) angeschlossenen Querlenkers (21) erfolgt (Abb.6 bis 8).
  6. 6. Kolbenmaschine nach einem :der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung gleicher Hinundherdrehung aller Kalben, deren Verbindungsglieder (11, 37) die Taumelscheibe an beliebigen Stellen eines um die Taumelscheibenachse (27) beschriebenen Kreises erfassen, die Taumelscheibe (26) in an sich bekannter Weise mit einem Kegelradzahnkranz ausgestattet ist, der in citien gleichen festliegenden Zahnkranz (25) eingreift (Abb. 9 bis i i).
DEF85863D 1938-11-12 1938-11-12 Kolbenmaschine mit Taumelscheibentriebwerk Expired DE722664C (de)

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DE (1) DE722664C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE892102C (de) * 1953-08-20 Ipsheim Heinrich Rubel (MFr.) Taumelgetriebe
US3983966A (en) * 1973-05-18 1976-10-05 Bryant Clyde C Reciprocating brake

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE892102C (de) * 1953-08-20 Ipsheim Heinrich Rubel (MFr.) Taumelgetriebe
US3983966A (en) * 1973-05-18 1976-10-05 Bryant Clyde C Reciprocating brake

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