DE2018916B2 - Baueinheit aus pleuelstange und kolben einer axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Baueinheit aus Pleuelstange und Kolben für eine Axialkolbenmaschine, wobei der Kolben mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer versehen ist, deren Boden mindestens teilweise der kugelförmigen Endfläche der in den Kolben hineinragenden Pleuelstange entspricht.

Die Baueinheit ist insbesondere für Axialkolbenmaschinen bestimmt, bei denen die Zylinder in regelmäßigen Abständen in einer sich um ihre Achse drehenden Trommel angeordnet und die Kolben mit Pleuelstangen verbunden sind, die gegenüber den Kolben eine oszillierende Bewegung ausführen.

Es ist eine lösbare Verbindung zwischen Kolben und Kugelkopf einer Pleuelstange bekannt, an dem der Kolben durch Teile festgehalten wird, die der Oberflä- 6c ehe des Kugelkopfes angepaßt sind. Bei dieser Anordnung ist die Bearbeitung des Kolbens schwierig (DT-PS 65 007).

Bei einer anderen bekannten Baueinheit ist der Kugelkopf in den Kolben eingesetzt und durch einen fts Sprengring in der Kolbenkammer gehalten (DTPS 07 577). Diese Verbindung ist nicht lösbar.

Aus der GB-PS S 40 015 ist eine veiTiegelb-jre Kaigel gelenkverbindung bekannt, die den Verschluß _L-ines Granatwerfers mit einer Gegenplatte sichert. Das untere Ende des oberen Teiles der Gelenkverbindung ist mit einer Gelenkkugel versehen, die in einen, im Durchmesser etwa ebenso großen halbkugelförmigen Hohlraum der Gegenplatte eingesetzt wird. Die Gelenkkugel weist einen zylindrisch gedrehten, gegenüber der Längsachse des oberen Teiles um einen Winke! von etwa 15° bis 30° geneigten Abschnitt auf. Der die Gelenkkugel aufnehmende Hohlraum ist etwas größer als eine Halbkugel und seine kreisförmige Öffnung ist nur wenig größer als der Durchmesser des zylinderförmigen Abschnitts der Gelenkkugel, aber kleiner als deren Großkreisdurchmesser. Um die Gelenkkugel in den Hohlraum einsetzen oder daraus entfernen zu können. müssen die Achse des zylinderförmigen Abschnitts der Gelenkkugel und die des halbkugelförmigen Hohlraums zueinander ausgerichtet werden. - Mit der bekannten Kugelgelenkverbindung werden zeitlich nur langsam aufeinanderfolgende, aber keine oszillierenden Bewegungen bei hohen Drehzahlen ausgeführt; außerdem ist die Herstellung schwierig, weil das die Gelenkkagel aufweisende Teil unsymmetrisch ist.

Die GB-PS 8 61878 betrifft eine Verbindung /wischen Kolben und Schrägscheibe einer hydraulischen Pumpe Der insgesamt kugelförmige Kopf des Kolbens bc-stetit aus zwei halbkugelförmigen Teilen unterschiedlichen Durchmessers mit einer zwischen beiden Teilen angeordneten ringförmigen Vertiefung. Zum besseren Druckausgleich und besseren Auswuchten. insbesondere bei Pumpen, die mit hohen Flüssigkeitstemperaturen arbeiten, besteht die Kugclkopflagerung aus zwei fest miteinander verbundenen Teilen. — !Ungenaue Herstellung des Kugelgelenks ist schwierig.

Die US-PS 2847 261 beschreibt eine Pleuel-Kolben-Verbindung, die zwei kugelförmige am Pleuel angeordnete Lagerflächen aufweist, von denen eine auf das Pleuel aufgesetzt ist, um eine Längsverschiebung des Kolbens gegenüber dem Pleuel zu verhindern. An dem dem Kolben gegenüberliegenden Ende des Pleuels ist ein Kugelkopf vorgesehen, der in einer halbkugelförmigen Vertiefung einer rotierenden Scheibe gelagert und von einem Haltering mit Spannring gehalten ist. Die bekannte Anordnung erfordert viele Einzelteile.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, welche sich ohne weitere Bauteile zusammenfügen und trennen läßt und einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse der Kammer mit der Achse des Kolbens einen Winkel bildet, der größer ist als der größte im Betrieb auftretende Schwingungswinkel der Pleuelstange gegenüber dem Kolben und daß die Kammer eine einer entsprechenden Fläche der Pleuelstange entsprechende kugelförmige Zurückhaltefläche aufweist, deren Mittelpunkt mit dem der halbkugelförmigen Bodenfläche des Kolbens zusammenfällt und deren Radius größer ist als der Radius der Bodenfläche und die kugelförmigen Flächen der Pleuelstange durch eine Fläche verbunden sind, deren Durchmesser kleiner ist als der der Kammer, wobei die in Richtung der Achse der Kammer in den Kolben bis zum Anschlag an der Bodenfläche eingeführte und in ihre Arbeitstage geschwenkte Pleuelstange zwischen der Bodenflüche und der Zurückhaltefiäche des Kolbens gehalten ist.

Zur Vereinfachung der Herstellung sind die Bereiche der kugelförmigen Flächen der Pleuelstange durch Zv

linderflächen mit gleichem Durchmesser bcgren/i.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die lösbare Kugelgelenkverbindung besondere einfach herstellbar suwie leicht zusammenzufügen und zu trennen ist Die Kugelgelenkverbindung eignet sieh vor allem für Axialkolbenmaschinen nach der Trommelbauart und für Maschinen mit »Drehgelenkachse«. Die Kugelgelenkverb: ldung isi auch für andere Maschinen geeignet, z. B. für Hcißgasmasehinen mit servobetätigter Maschinenregelung, bei denen der Kolben aus gesintertem selbstschmierenden Material besteht, um auch bei schwierigen Temperaturen einen kurzdauernden Betrieb zu ermöglichen.

Die Tatsache, daß die Kugelgelenkverbindung aus nur zwei Einzelteilen besteht und die Einfachheit ihres Zusammenfügen (ohne Kerb- oder Schraubverbindung) macht sie besonders für die Massenfertigung geeignet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispie) der Erfindung an Hand der einzigen Zeichnung erläutert.

Die dargestellte lösbare Kugelgelenkverbindung besteht aus einer Pleuelstange t, die an einem Ende mil einem Kugelkopf 2 versehen ist. Der Kugelkopf 2 hat zwei konzentrische kugelförmige Flächen 3 und 4 mit verschiedenen Radien, von denen der Radius R 2 der kugelförmigen Fläche 4 größer ist als der Radius R 1 der kugelförmigen Fläche 3. Beide Flachen 3 und 4 werden von Zylinderflächen 7 und 6 gleichen Durchmessers d 1 begrenzt. Zwischen den beiden Fla.'hen 7 und 6 hat die Pleuelstange 1 einen Kegelstumpf 5. der den Einbau der Pleuelstange 1 ermöglicht und das Verschwenken des Kolbens zuläßt.

Ein Kolben 8 mit einer zylindrischen Form hat einen Außendurchmesser und eine Länge, die sein Gleiien in einem nicht dargestellten Zylinder zuläßt.

Der Kolben hat eine als zylindrisches Sackloch ausgebildete Kammer 9. die von einer halbkugelförmigen Bodenfläche 10 begrenzt wird, deren Radius R I gleich dem der kugelförmigen Flächt 3 der Pleuelstange 1 ist. Die Achse ν der Kammer 9 schließt mit der Achse \ des Kolbens einen Winkel 13 ein. Beide Achsen schneiden sich im Punkt 0, dem Mittelpunkt der halbkugelförmigen Fläche 10, mit dem Radius R 1. Der Winkel 13 ist viel größer als der maximale Winkel 14 zwischen der Achse der Pleuelslange 1 und der Achse des Kolbens 8 während des Betriebes der Pumpe oder des hydraulischen Motors, z. B. zweimal so groß.

Der Kolben 8 hat eine kreisförmige Auskehlung 11. deren Achse mit der Achse des Kolbens übereinstimmt. Eine der diese Auskehlung 11 begrenzenden Flächen 12 ist kugelförmig mit einem Radius R 2, der gleich dem Radius der kugelförmigen Fläche 4 der Pleuelstange 1 ist und der Mittelpunkt dieser Zurückhaltefläche 12 fällt mit dem Mittelpunkt 0 der in dem Kolben befindlichen halbkugelförmigen Fläche 10 mit dein Radius R I zusammen.

Da der maximale Durchmesser d\ der Pleuelstange 1 etwas kleiner ist als der Durchmesser d2 der in dem Kolben 8 vorhandenen Kammer 9, kann die Pleuelstange 1 ir. die Kammer 9 entlang ihrer Achse ν eindringen, bis ihre kugelförmige Fläche 3 an der kugelförmigen Fläche 10 am Boden der Kammer 9 des Kolbens 8 anliegt. Nunmehr kann die Pleuelslange 1 zurückgeschwenkt und mit der Achse y des Kolbens 8 ausgerichtet werden. Die kugelförmige Fläche 4 der Pleuelstange I liegt sodann an der kugeiförmigen Zurückhalteliächi.-12 mit gleichem Radius im Kolben 8 an.

Ausgehend von dieser Lage kann die Pleuelstange 1 in jeder Richtung mit einer Amplitude schwingen, die gleich Jem Winke! 14 bzw. angenähert gleich der HaM' te des Winkels 13 isi und sie bleib; dabei ständig ii; axialer Richtung mit dem Kolben 8 verbunden.

Der Kolben 8 weist an seinem anderen Ende eine axiale Bohrung 15 auf. die die Druckschmierung de: kugelförmigen Flächen ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Baueinheit aus Pleuelstange und Kolben für eine Axialkolbenmaschine, wobei der Kolben mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer versehen ist, deren Boden mindestens teilweise der k'jgelförmigen Endfläche der in den Kolben hineinragenden Pleuelstange entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Acb.se (x) der Kammer

(9) mit der Achse (y) des Kolbens (8) einen Winkel (13) bildet, der größer ist als der größte im Betrieb auftretende Schwingungswinkel (14) der Pleuelstange (1) gegenüber dem Kolben (8) und daß die Kammer (9) eine einer kugelförmigen Fläche (4) der Pleuelstange (1) entsprechende kugelförmige Zurückhaltsfläche (12) aufweist, deren Mittelpunkt (0) mit dem der halbkugelförmigen Bodenfläche (10) des Kolbens (8) zusammenfällt und deren Radius (R 2) größer ist als der Radius (R 1) der Bodenfläche

(10) und die kugelförmigen Flächen (3 und 4) der Pleuelstange (1) durch eine Fläche (5) verbunden sind, deren Durchmesser kleiner ist als der der Kammer (9), wobei die in Richtung der Achse (x) der Kammer (9) in den Kolben (8) bis zum Anschlag an der Bodenfläche (10) eingeführte und in ihre Arbeitslage geschwenkte Pleuelstange (1) zwischen der Bodenfläche (10) und der Zurückhaltefläche (12) des Kolbens (8) gehalten ist.

2. Lösbare Kugelgelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (1) zwischen ihrer kugelförmigen Fläche (3) und ihrer der Zurückhaltefiäche (12) des Kolbens (8) entsprechenden kugelförmigen Fläche (4) zwei sich an die kugelförmigen Flächen (3 und 4) anschließende Zylinderflächen (7 bzw. 6) aufweist, deren Durchmesser etwas kleiner irt als der Durchmesser der Kammer (9) und daß die Zylinderflächen (7 bzw. 6) durch einen Kegelstumpf (5), der mit seiner kleineren Grundfläche auf der Seite der Zurückhaltefläehe (12) anliegt, miteinander verbunden sind.