DE957804C

DE957804C - Schiefscheibentriebwerk

Info

Publication number: DE957804C
Application number: DENDAT957804D
Authority: DE
Inventors: Oberdorf bei Langenargen Georg Wiggermann (Bodensee)
Original assignee: W. Schlafhorst 6, Co., M. Gladbach
Publication date: 1957-01-17

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

Sch 2879 XII/47h

Schiefscheibentriebwerk

(Ges. v. 15. 7. 1931)

Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Schief-.scheibentriebwerken das Längslager der Schiefscheibe hydraulisch zu entlasten. Dazu ist es erforderlich, daß die Längslagergleitflächen stets sauber plan anemanderliegen, da sonst das sich in, den Entlastungsflächen befindende Drucköl als Lecköl entrückt und infolgedessen die Entlastung versagt.

Bei Schieiseheibentriebwerken, bei denen die Schiefscheibe unmittelbar auf der Welle befestigt ist oder mit ihr aus einem Stück besteht, ergeben sich für die Dichthaltung besondere Schwierigkeiten, schon weil jedes Lager ein geringes Spiel für den Ölfilm benötigt, das im Laufe der Zeit noch größer wird. Wenn nun auf die Enden, der Schiefscheibenwelle Querkräfte wirken, was einerseits infolge des Kolbendrucks, andererseits infolge des an dem freien Wellenende angreifenden Zahndrucks oder des Riemenzugs unvermeidlich ist, so läßt das einmal erforderliche Querlagerspiel eine geringe Schränkung der Welle in ihrer Lagerung zu. Das führt dann notwendig zu dem schädlichen einseitigen Anliegen der Längslagergleitflächen.

Dem begegnet die Erfindung dadurch, daß zwischen Pumpengehäuse und Schiefscheibe ein kardanisch beweglicher Pendelring geschaltet wird, an dessen Gleitfläche sich die Schiefscheibe mit ihrer Rückseite stützt. Um die Selbsteinstellung und die damit verbundene Querverlagerung zm ermöglichen, wird außerdem der Pendelring mit einer Bohrung versehen, die etwas größer als der Wellendurchmesser ist.

Da jede Welle zur genauen Lagerung an. mindestens zwei axial versetzten Stellen geführt werden muß, ergeben sich für 'die der Erfindung zugrunde gelegte Schiefscheibe nebst, Welle zwei Möglichkeiten. Ein Querlager kann z. B. unmittelbar hinter der Schiefscheibe und das andere kurz neben dem freien Wellenende angeordnet sein. Das unmittelbar hinter der Schiefscheibe liegende Querlager kann aber auch wegfallen, wenn die ίο Schiefscheibe selbst an ihrem Umfang quer gelagert ist. Im erstgenannten Fall liegen dann die Querlager im wesentlichen auf einer Seite des Pendelringes, im zweiten aber auf beiden Seiten. Da es für die Wirkung des Pendelringes bedeutungslos ist, ob seine Gehäuseanlagefläche konvex oder konkav geformt wird, kann man die eine oder andere Form je nach der gegebenen Lageranordnung wählen. Liegen die Querlager zu beiden Seiten des Pendelringes, so ist es vorteilhaft, seiner Rückseite eine konvexe Kugelfläche zu geben, während sich bei auf einer Seite des Pendelringes angeordneten. Querlagern eine konkave Rückseite empfiehlt. Auch die Lage des Kugelmittelpunktes sowie der Kugelradien kann in weiten Grenzen frei gewählt bzw. anderen baulichen Gesichtspunkten untergeordnet werden.

In weiterer Entwicklung der Erfindung wird die hydraulische Entlastung des Längslagers besonders gestaltet. Die Ausbildung der Entlastungsflächen in der bekannten Art ist hier ohnehin nicht möglich, wenn man. das Längslager um mehr als 50 v. H. entlasten willj Der Reaktiorusdruck . der Entlastungsfläche versucht nämlich, den Pendelring zu verschwenken, wodurch die auf der einen Lager hälfte durch Entlastung erzielte Druckminderung sich auf der anderen Seite als Mehrbelastung auswirkt. Um diese Kippkraft zu beseitigen und die Längslagerentlastung beliebig weit treiben zu können, werden erfindungsgemäß zwei Wege vorgeschlagen.

Die meist in zwei Partien abgeteilte Entlastungsfläche kann z. B. ungeteilt in Form einer geschlossenen, ringförmigen Eindrehuing an der Schief Scheibenrückseite oder an der Längslagerfläche des Pendelringes angeordnet werden, wobei von jedem Pleuellager eine Bohrung in diese Fläche mündet. Die Entlastungsfläche wird dann durch das in bekannter Weise über Kolben, Pleuel und Schiefscheibe übertragene Drucköl gespeist, ohne daß irgendwelche Kippkräfte entstehen. Damit das Druckmittel nicht von der Druckseite über den Entlastungsring nach der Saugseite der Pumpe strömt, ist es zweckmäßig, in den die Kolben, Pleuel und Schiefscheibe durchdringenden ölbohrungen gegen den Zylinderraum schließende Rückschlagventile anzuordnen, und zwar je in den Kolben und in der Schiefscheibe. Die Kolbenventile verhindern, daß beim Ansaughub über die Kugelgelenke oder Entlastungsflächen öl oder Luft angesaugt werden, und Schiefscheibenventile, daß bei den im Saughub sich befindenden Kolben das in dem ringförmigen Entlastungsraum wirkende Druckmittel die Pleuelkugellager in dem Kolben und der Schiefscheibe negativ belastet. Die dabei zur Anlage kommenden Kugelflächen sind klein an Fläche und wunden sonst schnell verschleißen. Die Ventile selber werden erfindungsgemäß als Plattenventile ohne Feder ausgebildet.. Gegenüber den in ähnlichen Fällen bisher schon verwendeten Kugelventilen haben diese den Vorteil kleinerer Maße, großer Einfachheit und damit großer Betriebssicherheit.

Ein anderer Weg, die Reaktionskräfte der Entlastungsflächen zu beseitigen bzw. ihr Entstehen zu verhindern, besteht darin, daß die Entlasitungsflächen am Pendelring aus zwei miteinander nicht in Verbindung stehenden, an, sich gleichen, aber in Drehrichtung um i8o° versetzt liegenden. Eiinzelflächen gebildet werden, deren jede von den rückseitigen Ölbohrungen der Schiefscheibe nur während einer Drehung von i8o° überfahren wird und die ihren Flächenschwerpunkt in der Pendelringmittelachse hat. Die Phasenlage der Bntlastungsflächen ist dabei so·, daß stets alle im Druckhub sich befindenden Zylinder bzw. die damit verbundenen Ölbohrungen der Schiefscheibe mit der einen und alle im Saughub sich befindenden Zylinder bzw. Ölbohrungen der Schiefscheibe mit der anderen Entlastungsfläche in Verbindung stehen. Diese Ausbildung der Emtlastungsflächen hat gegenüber der ringförmigen den Vorteil, daß sämtliche Ventile wegfallen können. Man wird aber trotzdem im Kolben ein Ventil anordnen, um das Ansaugen zu verhindern. Auch muß der Pendelring gegen Verdrehung gesichert werden.

Die Vollkommenheit der selbsttätigen Einstellung des Pendelringes ist von den eine Schwenkung hemmenden Widerständen abhängig. Beispielsweise treten an der balligen Rückseite Reibungswiderstände infolge des- großen Anpreßdruckes auf. Erfinidungsgemäß werden diese Widerstände vermindert oder beseitigt, indem an der Penidelringrüekseite gleichfalls konzentrisch wirkende Entlastungsflächen eingedreht sind, die unter Flüssigkeitsdruck stehen. Der Zweck wird bei der Längslagerentlastung durch eine ringförmige Entlastungsfläche bereits durch eine ringförmige Eindrehung an der balligen Pendelringseite erreicht, welche über eine Bohrung mit der Längslagerentlastung in Verbindung steht.

Bei der Längslagerentlastung durch zwei voneinander unabhängige, d. h. getrennte Entlastungsflächen, ist dagegen von jeder der beiden Einzelflächen eine Bohrung zu der rückseitigen Kugelentlastungsfläche vorzusehen und in diesen je ein Rückschlagventil zur Verhinderung des Überströmens von der Druckseite zur Saugseite einzubauen. Um dies zu vereinfachen, sieht die Erfindung an der kugeligen Anlagefläche des Pendelringes zwei voneinander getrennte, konzentrische, ringförmige Entlastungsflächen vor, die je über eine Bohrung mit der entsprechenden Entlastungsfläche verbunden sind. Im Falle der Ausbildung des Längslagers als Wälzlager zeigen sich die erfindungsgemäßen Vorteile darin, daß das an dem Pendelring anlie-

gende Wälzlager am ganzen Umfang gleichmäßig belastet wird'.

Die Anordnung der Entlastungsflächen an der

Kugelfläche des Pendelringes ermöglicht es in einfächer Weise, das zur Entlastung notwendige Drucköl gegebenenfalls auch über eine in die Fläche mündende Lager deckelbohr ung von einer anderen Quelle zu entnehmen, wodurch dann die Bohrungen in Kolben, Pleuel und Schiefscheibe.

ίο wegfallen.

Der wesentliche Fortschritt, der erfindungsgemäß ereichbar ist, wird darin erblickt, daß die entsprechende Ausbildung der Schiefscheibenlagerung und Lagerentlastung . ohne zu große Mehrkosten einen einwandfreien, verschleißlosen und damit lange Zeit betriebstüchtigen Lauf der damit ausgerüsteten Pumpen und Getriebe ergibt.

Die besondere Formgebung der Entlastungsflächen bewirkt einen vollkommenen Ausgleich der ao an dem Pendelring angreifenden Entlastungskräfte l)zw. sich einstellenden Kippmomente, während, um die Trennung der beiden Entlastungsflächen aufrechtzuerhalten, die Entlastung der Kugelanlagefläche ebenfalls mittels zweier voneinander unabhängiger Entlastungsflächen durchgeführt ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen

Fig. ι und 2 Teilschnitte durch Schiefscheibentriebwerke in Seitenansicht,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform in Draufsicht,

Fig. 4 bis 6 Einzelheiten.

Wirkungsgleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen, In dein Heispiel nach Fig. 1 ist in dem an das Gehäuse .1. angeflanschten !Lagerdeckel 2 unter Verwendung einer !Lagerbüchse 3 die Welle 4 der Schiefscheibe 5 gelagert. Zwischen der Schiefscheibe S und dem Lagerdeckel 2 ist ein Pendelring 6 angeordnet. Die konkave, kugelförmige Rückseite des Pendel ringes 6 stützt sich gegen eine Gegenfläche des Lagerflansches ab und ermöglicht eine kardanische Beweglichkeit des Pendelringes 6. An die Schiefscheibe 5 sind clic in der Zylindertrommel geführten Kolben 7 mittels der Pleuel 8 angelenkt. Ein Gewindestift mit Zapfen 9 sichert den Pendel ring 6 gegen Verdrehung. In der Längslagerfläche des Pendelringes 6 ist eine ringförmige Eindrehung 10 vorgesehen, welche als Entlastungsfläche dient. Das zur Entlastung notwendige Drucköl wird über Kolben, Rückschlagventile 15 (Fig. 5, 6) und die hohl gebohrten Pleuel 8 sowie die Kanäle 1 1 der Schiefscheibe aus den unter Druck stehenden Zylinderräumen der Zylindertrommel entnommen.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist die Schiefscheibe 5 seilest an ihrem Umfang und deren Welle 4 im Lagerdeckel quer gelagert. Die rückseitige Kugelform des Pendelringes 6 ist konvex und mit einer eingedrehten Entlastungsfläche 13 versehen. Die Längslagerfläche, des Pendel ringes besitzt ebenfalls die eingedrehte Eiitlastungsfläcbe. 10. Die Entlastungsflächen 10 und 13 sind durch eine Bohrung 14 verbunden. In die Bohrungen 1 1 ist das Plattenventil 15 eingebaut. Das Plattenventil 15 verschließt die Bohrung 11 in der Richtung auf die Pleuelkolben.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ergibt Fig. 3. Der konvexe, gewölbte Pendelring 6 ist an seiner Längslagerfläche mit zwei an sich gleichen, aber in Drehrichtung um i8o° versetzt liegenden Entlastungsflächen 16 und 16' versehen. Die radiale Lage dieser Flächen ist so gewählt, daß sie von den Bohrungen 11 der Schiefscheibe überfahren werden können. Gleichmittig und gleichliegend in bezug auf die Entlastungsflächen 1.6, 16' sind zwei weitere Entlastungsflächen i6_a und 16/ angebracht, welche jeweils über einen Kanal 17 mit der gegenüberliegenden Entlastungsfläche 16 bzw. 16' in A^erbindung stehen. Die Entlastungsflächen i6_a und 16/ liegen außerhalb des Bereichs der Bohrungen 11. Der Flächenschwerpunkt jeder der Entlastungsflächen 16 nebst der mit ihr verbundenen Entlastungsfläche i6_a fällt mit der Mitte M zusammen. Ferner ist die Gesamtlage der .Entlastungsflächen so gewählt, daß die Symmetrieachse X in der den Mittelachsen der Welle 4 und der Zylindertrommel 12 gemeinsamen Ebene liegt oder, was dasselbe bedeutet, die Grenze zwischen dem Saug- und Druckhub darstellt.

Im Gegensatz zu den Beispielen nach Fig. 1 und 2 ist im Beispiel nach Fig. 3 und 4 die kugelförmige Rückseite des Pendelringes 6 mit zwei voneinander getrennten, gleichmittig liegenden Entlastungsflächen 18 und 18' versehen, deren jede über eine Bohrung .19 mit einer der Längslagerentlastungsflächen 16 in Verbindung steht. Der Pendelring bewirkt in allen Ausführungsbeispielen ein genaues Anliegen der Längslagerflächen, auch wenn die Schiefscheibenachse infolge kleiner Fluchtfehler bei der Herstellung, größerem Lagerspiel oder an den Wellenendeu angreifenden Querkräften etwas schief steht oder selbst wenn sie ihre Richtung um einen kleinen Betrag ändert. Die ringförmige Entlastungsfläche gemäß den Beispielen nach Fig. 1 und 2 läßt eine beliebig festzulegende Entlastung des Schiefscheibenlängslagers zu, ohne zusätzliche äußere Kräfte zu erzeugen. Es sind dazu allerdings mindestens in den Kolben, noch besser aber auch in der Schiefscheibe (gemäß Fig. 2) die Rückschlagventile 15 vorzusehen. Die Anordnung in den KoI-hen verhindert, daß die Kolben Luft durch die Gelenke ansaugen, während ihre Anordnung in der Schiefscheibe die Aufgabe erhält, die Pleuelkugellager der Pleuel, deren Kolben sich im Saughub befindet, vor einer großen negativen Belastung durch das sonst aus der Entlastungsfläche strö- ■ mende Drucköl zu schützen. Die Entlastungsfläche der kugeligen Anlage kann so groß gewählt werden, daß sich der Pendelring unter jeder Last beinahe reibungslos verschwenken läßt. Auch die Größe der Längslagerentlastungsflächen wird vorteilhaft so gewählt, daß fast der ganze Kolbendruck hydraulisch übertragen wird.

Mit einer Pendelringausbildung gemäß Fig. 3 und 4 erreicht man gleiches wie bei einer Ausbildung nach Fig. 1: und 2, auch wenn dabei auf die

gesamten Ventile verzichtet wird, da jede der Entlastungsflächen in sich geschlossen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. S chief Scheibentriebwerk, dessen Schiefscheibe unmittelbar auf der Antriebswelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpengehäuse (2) und Schiefscheibe

(5) ein kardanisch beweglicher Pendelring (6) geschaltet ist, an dessen Gleitfläche sich die Schiefscheibe mit ihrer Rückseite abstützt.

2. Schiefscheibentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelring (6) auf der Gehäuseseite Kugelform besitzt.

3. S chief scheibentriebwerk nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die S chief Scheibenrückseite oder die daran anliegende Pendelringfläche zur Entlastung des Längslagers mit einer ringförmigen Eindrehung (10, 16) versehen ist, deren Flächenschwerpunkt mit der Schiefscheibenmitte zusammenfällt und die mit den Pleuellagern über Bohrungen (11) der Schiefscheibe (6) dauernd in Verbindung steht (Fig. ι und 2).

4. Schiefscheibentriebwerk nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlastung des Längslagers andern Pendelring (6) zwei miteinander nicht in Verbindung stehende, an sich gleiche, aber im Drehsinn um i8o° versetzt liegende Einzelflächen (16, 16' bzw. i6_ß, i6_fl') vorgesehen sind, deren jede von den rückseitigen Ölbohrungen (11) der Schiefscheibe während einer Drehung von etwa i8o° überfahren wird und ihren Flächenschwerpunkt (M) in der Pendelringmittelachse hat (Fig. 3 und 4).

5. Schiefscheibentriebwerk nach den Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Rückseite des Pendelringes (6) eine zur Entlastung dienende, mit der ringförmigen Längslagerentlastung über eine Boh-' rung (14 bzw. 19) in Verbindung stehende ringförmige Eindrehung (13 bzw. 18) besitzt (Fig. 2 und 3).

6. Schiefscheibentriebwerk nach den Ansprüchen i, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Rückseite des Pendelringes (6) zwei konzentrische, zur Entlastung dienende ringförmige Eindrehungen (18, 18') besitzt, deren jede über eine Bohrung (19, 19') mit einer der Längslagerentlastungsflächen in Verbindung steht (Fig. 3).

7. Schiefscheibentriebwerk nach den Ansprüchen ι bis 6 mit in den Kolben und der Schiefscheibe angeordneten Rückschlagventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile als federlose Plattenventile (15) ausgebildet sind (Fig. 2, 5 und 6).

8. Schiefscheibentriebwerk nach den An-Sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsflächen des Pendelringes (6) bzw. Längslagers vom Lagerdeckel (2) aus über eine Anschlußbohrung (20) des Lagerdeckels mit Drucköl versorgt werden, welches in die Kugelentlastungsfläche mündet (Fig. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen