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Kolbenmaschine mit Taumelscheibengetriebe Die bei Tauinelscheibengetrieben
verwendeten Treibstangen können auf verschiedene `'eise mit der Taumelscheibe und
mit den durch diese Stangen mit der Taumelscheibe gekuppelten, sich liin und her
bewegenden Körpern, wie Kolben, verbunden werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck
Kugelgelenke zu verwenden; diese haben zwar drei Grade von Bewegungsfreiheit, genügen
jedoch in der Praxis nicht, da sie sich nicht gut zur LTbertragung großer Kräfte
eignen. Daher werden bei -Maschinen mit einem Taumelscheibengetriebe für die Verbindung
der Taumelscheibe mit den Treibstangen manchmal kardanische Verbindungen benutzt,
die zwei Grade von Bewegungsfreiheit aufweisen und in diesem Fall derart verwendet
werden, daß die Treibstangen in je zwei- durch die Längsachse der betrettenden Treibstange
geführten Ebenen beweglich sind, die miteinander einen Winkel von 9o° einschließen.
Dies bedeutet, daß sich beim Betrieb der Maschine die Treibstangen infolge der Bewegung,
die sie der Taumelscheibe entnehmen, auch etwas um ihre Achsen hin und her drehen
werden. Der an einer solchen Treibstange befestigte Körper, z. B. ein Kolben, wird
daher das Bestreben haben, außer der angestrebten Hinundherbewegung auch eine Drehbewegung
um ihre Längsachse zu vollführen.
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Während des Betriebs der Maschine wird infolge dieser Drehbewegung
die betreffende Treibstange durch die Masse des Körpers auf Torsion beansprucht.
Wenn die Umdrehungszahl der Tatnnelscheil>eneinrichtung hoch ist, z. B. 5oo L'indrehtingen
in
der Minute übersteigt, und/oder die Masse des an den Treibstangen befestigten Körpers
groß ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß Torsionsscliwingungen auftreten, die
für die Treibstangen schädlich sein können.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beheben.
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Die Kolbenmaschine nach der Erfindung mit Tatimelscheibengetriebe,
bei dem die Treibstangen kardanisch mit der Taurnelscheibe verbunden sind, weist
das Merkmal auf, daß jeder Kolben derart gefii'.irt wird, daß er ausschließlich
eine Hinundherbewegung vollführen kann.
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Es ist nämlich festgestellt worden, daß die Treibtangen bei Anwendung
dieses Verfahrens keineswegs übermäßig durch die von der Taumelscheibe aufgezwungene.
in Wechselwirkung auftretende Torsion beansprucht werden; die Torsion wird nämlich
dadurch verursacht, daß, während die Kolbenstangen an der Stelle, an der sie an
den Kolben befestigt sind, ausschließlich oder nahezu ausschließlich eine Hintindherbewegung
vollführen, das an der Taumelscheibe befestigte Ende einer jeden Treibstange infolge
der Bewegung der Tauinelscheibe gezwungen wird, außer der Hinundlierbewegung auch
eine schwingende DrehheNvegung zu vollführen.
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Bei einer Ausführungsform der 'Maschine nach der 1?rfindung ist jeder
Kolben mit einem ihm gegenüber unverdrehbaren Bauteil versehen, der außerhalb des
Zylinders durch eine Geradführung geführt wird. Dabei kann dieser am Kolben vorl;esehene
Bauteil von der Kolbenstange gebildet werden. Eine solche Kolbenstange wird im allgemeinen
bei denjenigen Bauarten verwendet werden, bei denen der Kolben doppelt wirkend ist
und die Kolbenstange durch eine Stopfbuchse im Zylinderdeckel nach außen geführt
wird.
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\-orzugsweise sind bei der Maschine nach der Erfindung die Treibstangen
derart ausgebildet, daß sie über einen Teil ihrer Länge eine geringere Torsionsstarre
aufweisen als über den restlichen "feil, was z. B. durch Einkerbungen erreicht werden
kann.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Kolbenmaschine mit
Taumelscheibengetriebe, und Uig. 2 stellt eine Ansicht der Geradführung gemäß den
Pfeilen II-II der Fig. 1 dar.
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ZN" ischen den auf der Hauptwelle i der Maschine angeordneien Kurbelarmen
2 und 3 ist der schräg verlaufende Teil 4 vorgesehen, wobei zu bemerken ist, daß
die Welle i mit den Teilen 2, 3 und 4 ein Ganzes bilden. Die Hauptwelle i wird in
den 1_agerti 5 und 6 abgestützt. Frei drehbar um den Wellenteil 4 ist die Taumelscheibe
7; der Einfachlieit Halber sind die Lager zwischen dem Wellenteil 4 und der "haunielsclieibe
7 auf der Zeichnung wegrlasscn. N1 it der Taumelscheibe 7 sind Kolben ekul@l>clt,
die in Zylindern beweglich sind, deren @\littelliiiieii parallel verlaufen. In der
Zeichnung sind z\\ ei dieser Zylinder dargestellt, die mit 8 und 9 bezeichnet sind.
Die diesen Zylindern zu geordneten Zu- und Ableitungen sind weggelassen. In den
Zylindern 8 und 9 sind die doppelt wirkenden Kolben io und ii beweglich; sie sind
mittels der Treibstangen 12 und 13 über Kardanverbindungen 14 und 15 mit der Tatimelscheibe
7 gekuppelt. Am unteren Ende der Kolben io und i i sind Kolbenstangen 16 und 17
befestigt, die durch schematisch dargestellte Stopfbuchsen 18 und i9 in den Bodendeckeln
20 und 21 der Zylinder 8 und 9 geführt «erden. Die Treibstangen 12 und 13 sind mittels
der nachgiebig ausgebildeten Elemente 12a und 13a an den Kolbenkörpern io und i
i befestigt.
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Die Kardanverbindungen 14 und 15 bestehen aus je einem festen, an
der Taumelscheibe 7 befestigten Stift 22 bzw. 23, um den herum eine Buchse 24 bzw.
25 drehbar ist. Die Außenseite dieser Buchsen ist mit zwei diametral einander gegenüber
gelegenen vorspringenden Stiften versehen, von denen in der Zeichnung bei jeder
Buchse nur einer sichtbar und mit 26 bzw. 27 bezeichnet ist. An diesen Stiften ist
das untere Ende jeder Treibstange 12 und 13 frei drehbar befestigt.
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Am unteren Ende der beiden Kolbenstangen 16 und 17, die gegenüber
den zugehörigen Kolben io und i i unverdrehbar sind, sind Ansätze 28 und 29 befestigt.
Diese Ansätze sind an den Enden mit je zwei zueinander parallelen Zapfen versehen
(von denen in Fig. i bei jedem Ansatz nur eine ersichtlich ist), die mit
30 bzw. 31 bezeichnet sind. In Fig. 2 sind die Zapfen 31 und 32, die zum
Ansatz 29 gehören, erkennbar. Jeder dieser Zapfen trägt eine Rolle (33, 34 und 35),
die auf den zugehörigen Zapfen frei drehbar sind. Wie aus den Figuren ersichtlich
ist, liegt jede Rolle beiderseits der Geradführungen 36 und 37, die fest am Maschinengehäuse
befestigt sind.
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Im Betrieb der Maschine muß die Hinundherbewegung der Kolben io und
ii mittels des Taumelscheibengetriebes in eine Drehbewegung der Welle i umgewandelt
werden, oder umgekehrt. Die Taumelscheibe 7 vollführt dabei eine Taumelbewegung,
so daß die Treibstangen 12 und 13 nicht nur eine Hinundherbewegung, sondern auch
eine hin und her gehende Drehbewegung um ihre Längsachse vollführen müssen, da die
Kardanverbindungen 14 und 15 nur zwei Grade von Bewegungsfreiheit haben. Infolge
dieser Umdrehungsbewegung der Treibstangen könnten die Kolben io und i i, wenn keine
besonderen Gegenmaßnahmen getroffen wären, außer einer Hinundherbewegung auch eine
entsprechende Drehbewegung um ihre Längsachse vollführen; diese Bewegung könnte,
besonders bei hoher Umdrehungszahl, für die Lebensdauer der Treibstangen verderblich
sein, da sehr schädliche Torsionsschwingungen auftreten könnten.
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Da die Kolbenkörper io und i i gerade geführt werden, was von den
sich längs der Geradführungen 36 und 37 bewegenden ]Zollen bewerkstelligt wird,
können die Kolben ausschließlich eine Hinundherbe-,vegung vollführen. Dies hat zur
Folge. daß die Treibstangen 12 und 13 im Betrieb der
Maschine auf
Torsion beansprucht werden; dies führt in der Praxis jedoch nicht zu schädlichen
Folgen, da die Treibstangen 12 und 13 vorzugsweise über einen Teil ihrer Länge eine
geringere Torsionsstarre aufweisen als über den restlichem Teil; dies ist bei der
dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß die Treibstangen auf einem Teil
ihrer Länge 38 und 39 längs gerichtete Einkerbungen aufweisen, so daß die Treibstangen
an dieser Stelle z. B. einen kreuzförmigen Querschnitt haben.