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Pumpe oder Flüssigkeitsmotor eines Flüssigkeitsgetriebes Bei den Flüssigkeitsgetrieben
mit außen beaufschlagten Kolben war es seither ein Übelstand, daß es nicht gelungen
war, die Frage der Reibung zwischen Kolben und dem zur Kolbentrommel exzentrisch
angeordneten, mit dem Gehäuse fest verbundenen Lenkbolzen auf einwandfreie Weise
zu lösen. Insbesondere war es nicht gelungen, die zwischen Kolben und Lenkbolzen
direkt oder indirekt auftretende Gleitreibung durch geeignete Konstruktion in rollende
Reibung überzuführen. Die vorliegende Erfindung zeigt einen Ausweg` aus diesen Schwierigkeiten.
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In Fig. i ist die Pumpe oder der im Aufbau gleiche Flüssigkeitsmotor
eines Flüssigkeitsgetriebes mit außen beaufschlagten Kolben im Schnitt durch die
von den Kolbenachsen bestimmte Ebene dargestellt.
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In Fig. a sind, nach derselben Ebene geschnitten, die vier Hauptlagen
I bis IV der Kolben in bezug zu Kolbentrommel und Lenkbolzen einzeln dargestellt,
wobei die Kolbentrommel feststehend und der Lenkbolzen, rotierend gedacht ist.
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In. Fig. i ist in dem feststehenden Gehäuse a die hohlzylindrische
Kolbentrommel b drehbar gelagert. In die Kolbentrommel b sind strahlenförmig auf
ihre Achse zu gerichtet eine oder mehrere prismatische oder zylindfrische Bohrungen
eingearbeitet, in welchen die Kolben c ihre hin und, her gehende Bewegung ausführen,
können. Es sind in Fig. i vier solcher Kolben in, den Hauptlagen I bis IV diargestellt.
Der Hubraum d befindet sich jeweils am äußeren Ende des Kolbens, von der Kolbentrommelachse
aus gerechnet. In jeder Zylinderwand ist innerhalb des Hubraumes d die AnGchlußöffnung
e vor-
gesehen, durch welche die Druckflüssigkeit ein- oder ausfließen kann.
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Die hin und her gehende Bewegung der Kolben c während der Drehbewegung
der Kolbentrommel b wird dradürch erreicht, daß in. bekannter Weise in einem mit
dem Gehäuse a fest verbundenen Deckel
(nicht därgestellt) ein in
das Innere der Kolben trommel b hineinragender Lenkbolzen f angebracht ist, dessen
Achse parallel zur Achse der Kolbentrommel b verläuft und an welchen die Kolben
c mit ihrer Bodenfläche g angelenkt sind. Die Wirkung dieses Lenkbolzens ist im
Grundprinzip dieselbe wie die des Kurbelwellenzapfens der Kurbelwelle irgendeiner
sogenannrten Kolbenmaschine, wie z. B. Kolbenpumpe m,it feststehenden Zylindern.
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Um die Kolben c gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte zu schützen,
sind zwischen ihnen und. dem Zylinderboden h Druckfedern i oder ähnlich
wirkende Druckelemente angebracht, welche die Kolben nach innen drücken. Der Anschaulichkeit
halber wurde in Fig. i nur in Lage 1 die Druckfeder i dargestellt. Um die Fördermenge
der Pumpe bzw. die Schluckmenge des Flüssigkeitsmotors zu ändern, wird der Abstand
zwischen Kolbentrommelachse und Lenkbolzenachse verstellt. In Fig. i wurde dieser
Abstand mit E bezeichnet. Die Größe des Kolbenhubes ist gleich dem doppelten Abstand
E.
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Wurde man diie Kalben c mit ihrer Bodenfläche g auf der zylindrischen
Oberfläche des Bolzens f direkt aufliegen lassen, so würde bei der Drehbewegung
der Kolbentrommel b zwischen diesen beiden Flächen sehr große Reibung und Abnutzung
auftreten. Bringt man zwischen dem Bolzen f und der Kolbenbodenfläche g eine Wälzlagerung
an, deren Wälzkörper k auf dem Bolzen f rollen und dessen Außenring
1, beispielsweise, durch Verwendung einer Kreuzgelenkkupplung, winkeltreu mit der
Kolbentrommel b umläuft, bliebe immer noch eine hin und her gehende Relativbewegung
zwischen Kolben c und Außenring 1, welche Gleitreibung verursacht. Diese Relativbewegung
entsteht dadurch, dlaß die nur in den beiden Totlagen I und III im Richtung der
Lenkbolzenachse gerichteten Kolbenachsen bei der Drehbewegung der Kolibentrommel
zwischen diesen beiden Lagen sich von der Lenkbolzenachse entfernen.
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Um alle auftretende Gleitreibung zu vermeiden, sieht diie vorliegende
Erfindung einen solchen mit Wälzlagerung k gelagerten Außenring
L und außerdem zwischen diesem und den Kolben c Druckstücke m vor, welche
an ihrer Innenseite mittels Wälzkörpern n auf dem Außenring l aufliegen
und, an deren Außenfläche die Kolben c mit ihrer Bodenfläche g anliegen. Die Wälzkörper
n werden vorzugsweise durch Käfige zusammengehalten.
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In Fig. i und` 2 ist angenommen, daß die Außenfläche des Außenringes
l zylindrisch, die Druckstücke m als Hohlzylindersegmente und die Kolbenbodenflächen
g als Ebenen ausgebildet ,sind. Für die zylindrische Außenfläche des Außenringes
l und die zylindrische Innenfläche des Druckstückes m ist es auf alle Fälle wichtig,
,dnß sie konzentrisch zueinander liegen.
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Die Lage ihrer gemeinsamen Achse braucht nicht mit der Bolzenachse
zusammenfallen. Die zvlindrische Außenfläche der Druckstücke braucht nicht konzentrisch
zur Innenfläche liegen. Die Bodenfläche g der Kolben c kaum, statt eben auch zylindrisch
oder sonst gewölbt sein. Man kann die Außenfläche der Druckstücke m und die Bodenfläche
g der Kolben auch als Evolventenverzahnung ausbilden.
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Befindet sich nun ein Kolben c in der oberen Totlage I, so geht die
auf die Kolbentrommelachse gerichtete Kolbenachse ebenfalls durch die Achse des
Lenkbolzenis f. Der Kolben c beündet sich in bezug auf die Kolbentrommel b in seiner
äußersten Stellung und liegt mit der zur Kolbeutromnielaclise parallelen Mittelachse
seiner Bodenfläche g auf der mittleren Mantellinie des zugehörigen j)ruckstückes
in auf.
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Wird nun die Kolbentrommel b in der eingezeichneten Pfeilrichtung
gedreht, so entfernt sich die Kolbenachse immer weiter von der Lenkbolzenachse,
bis der Kolben c in der Lage 1I angekommen und der senkrechte Abstand dieser beiden
Achsen zum Betrag E angewachsen ist. Auf seinem Weg von Lage I nach Lage 1I hat
der Kolben c mit seiner Bodenfläche f das Druckstück na auf (lern Außenring l aus
seiner Ausgangslage heraus mitgenommen und sich auf dein Druckstück in um
den Betrag E, auf der Uinfaiigsfläclie des 1-)ruckstiickes gemessen, abgewälzt.
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Nach Drehung der Kolbentrommel b um weitere 9o° gelangt der Kolben
c in die Lage 111. Auf diesem Weg werden die zwischen Lage I und 1I ausgeführten
Bewegurige von Druckstück na und Kolben c in umgekehrter Richtung ausgeführt, so
daß in Lage III der Kolben sich seinem Druckstück gegenüber und dieses dem Außenring
l gegenüber sich wieder in derselben Stellung befindet ,N-ie in der Ausgangsstellung
I. Innerhalb der Kolbentrommel b hat der Kolben c von seiner TotlageI nach seiner
Totlage III den doppelten Betrag von E als Kolbenhub zurückgelegt.
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Da die ganze Anordnung symmetrisch ist zu der durch de Kolbenachsen
in den beiden Totlagen und die Kolbent-rommelaclise bestimmten Ebene, erfolgen auf
dem Weg der Kolben c von Lage III nach Lage I die beschriebenen Bewegungsvorgänge
spiegelbildlich gleich wie jene auf dein Weg der Kolben c von Lage 1 nach Lage 11I.
Die genannte Ebene ist dabei Spiegelebene.
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Zur besseren, Veranschaulichung der Vorgänge denkt man sich die Kolbentrommel
b festgehalten und das Gehäuse a rotierend um diese. Der mit dem Gehäuse a fest
verbundene, exzentrisch zur Kolbentrommel.achse angeordnete Lenkbolzen f dreht sich
um die Kolbentrommelachse wie der Kurbelzapfen einer Kurbelwelle um die Kurbelwellenachse,
wobei der Abstand E der Länge (lies Kurbelarmes entspricht.
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I?ieser Annahme entsprechend sind in Fig. 2 die vier Hauptlagen der
Kolben c in bezug auf den rotierenden Bolzen f dargestellt. Die Achse des Außenringes
L bewegt sich auf einem Kreis mit dem Radius E um die Kolbentroinmelachse, während
der Außenring l selbst, als winkeltreu zur Kolbentrommel b, keine Drehbewegung ausführt.
In Fig. 2 kann man besonders gut erkennen, daß es sich bei der Bewegung der Druckstücke
na auf dem Außenring 1 nur um eine hin und her gehende Bewegung
auf
diesem handelt und daß die Wälzkörper st beim ganzen Vorgang innerhalb dies Raumes
zwischen Außenring l und Druckstücken m bleiben. Wie aus dieser Darstellung
hervorgeht, führt der Kolben c auf seinem zugehörigen Druckstück eine Wälzbewegung
aus.
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Die Fig. 2 zeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, die vorliegende
Erfindung auch in jenen Fällen anzuwenden, wo es sich um Kolbenmaschinen handelt,
bei welchen die Kolbentrommel bzw. der Zylinderblock stillsteht und der Lenkbolzen
bzw. d-ie Kurbelwelle umläuft.
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Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung hat man es in der Hand,
Kolbenmaschinen, insbesondere Flüssigkeitsgetriebe mit außenbeaufschlagten Kolben,
zu bauen, bei welchen außer der hin und', her gehenden. Gleitbewegung der Kolben
in den Zylindern nur Bewegungen mit rollender lZeibung auftreten. Reibung und Abnutzung
wird bei solcher Maschinen auf ein Klein:stmaß herabgedrückt.