DE882932C

DE882932C - Raeumlich arbeitendes Hubkolbengetriebe

Info

Publication number: DE882932C
Application number: DEA4117D
Authority: DE
Inventors: Hans Molly
Original assignee: Gebrueder Boehringer GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 1938-01-05
Filing date: 1938-01-05
Publication date: 1953-07-13
Also published as: US2445232A; SE98337C1

Description

Räumlich arbeitendes Hubkolbengetriebe Die Erfindung betrifft ein räumlich arbeitendes Hubkolbengetriebe, das aus einem mehrere Zylinderbohrungen enthaltenden Zylinderblock und einer Triebscheibe besteht, an der die Kolbenstangen der einzelnen Zylinder angelenkt sind und welche die Aufgabe haben, dem Kolben eine Hubbewegung zu erteilen.
Zur Vereinfachung der bekannten Getriebe dieser Art wurde vorgeschlagen, die Kolbenstangen zur Sicherung gegen Relativdrehungen zwischen Triebscheibe und Zylinderblock zu verwenden, um auf diese Weise das. für fliesen Zweck bisher vorgesehene Kardan zu ersparen.
Wird bei. einer solchen kardanlosen Ausführung, wie ebenfalls vorgeschlagen, das Spiel zwischen Kolben. und Kolbenstange auf die für die Kinematik notwendige Bewegungsfreiheit beschränkt und auch diese Bev@-egungsfreiheit so klein wie möglich gehalten, so geben die Kolbenstangen bereits eine Zentrierung zwischen Zylinderblock und Triebscheibe in der Triebscheibenebene, 4. h. eine Zentrierung in bezug auf den Mittelpunkt der wirksamen Triebscheibenebene. Das ist der Punkt, in welchem die Triebscheibenachse diejenige Ebene schneidet, in ,velcher die Anlenkpunkte der Kolbenstange an der Triebscheibe liegen.
Der Erfindung gemäß kann. diese Zentrierung und damit auch die Sicherheit gegen Relativdrehung zwischen Tri@ebscheibe und Zylinderblock verbessert werden, wenn ein besonderes Zentrierglied vorgesehen wird, das Triebscheibe und Zylinderblock einander zwangsläufig zentrisch zum Mittelpunkt der wirksamen Triebscheibenebene führt. Auf diese Weise ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, der darin liegt, daß bei Getrieben, bei welchen die Neigung zwischen Zylinderblockachse und Triebscheibenächse zur Verind6rurng -,des- -Hubs veränderlich ist, die Schwenkachse für diese Neigungs= änderung von der wirksamen Triebscheibenebene kleine Abweichungen haben- @darf; -was Im Hinbliclcauf Montageschwierigkeiten und Verlagerungen durch Kräfte sehr erwünscht ist.
Wesentlich ist ferner, daß eine weitere Lagerung des Zylinderblocks im Schwenkrahmen, außer seiner Fixierung durch die Steuerflächen, entfallen kann.
Das besondere Zentrierungsliedwird zweckmäßig als Kugelfassung ausgebildet, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der wirksamen Triebscheihen= ebene zusammenfällt. Es kann z. B. die Triebscheibe eine Kugel erhalten, die in eine Aussparung-.des Zylinderblocks eingreift. In diesem Fall kann die Kugel fest mit der Triebscheibe verbunden werden. Wird die Kugel am Zylinderblock angebracht und demgemäß die Aussparung für die Kugel an der Triebscheibe vorgesehen, so ist dafür Sorge zu tragen, daß trotz etwaiger Abweichungen der Schwenkachse von der Triebscheibenebene der Kugelmittelpunkt in der Triebscheibenebene verbleibt. Erreicht kann,dies in einfachster Weise dadurch werden, daß die Kugel axial verschiebbar am Zylinderblock angeordnet wird.
Gleichgültig ob die eine oder die andere der beiden erwähnten Möglichkeiten gewählt, wird, empfiehlt es sich, die Kugelfassung so auszubilden, daß der Zylinderblock in Achsrichtung Bewegungsmöglichkeit hat, um ein einwandfreies Anliegen der Steuerfläche zu gewährleisten und im übrigen auch etwaige Abweichungen der Schwenkachse von der Triebscheibenebene wirkungslos auf .das zusätzliche Zentrierglied zu machen.
Der Fortfall einer weiteren Lagerung .des - Zylinderblocks, der durch das besondere Zentrierglipd ermöglicht bzw. bedingt- wird, könnte bei der üblichen ebenen Gestaltung der Steuerfläche an der äußeren Stirnfläche des Zylinderblocks bei denjenigen Getrieben Schwierigkeiten machen, bei denen die Neigung des Zylinderblocks und der Triebscheibe gegeneinander veränderlich ist; denn bei einer solchen Ausführung wird der Zylinderblock zwischen dem zusätzlichen Zentrierglied und der. jebenen .Steuerfläche gehalten,- an welcher der Zylinderblock anliegt, sch :daß eine Zentrierung des Zylinderblocks nur durch den Andruck und das verhältnismäßig weit entfernte Zusatzzentrierglied gesichert werden kann. -.In ,dieser Hinsicht ergibt sich eire weitere Verbesserung, wenn der Steuerspiegel Kugelform erhält. Damit nun der Mittelpunkt dieser Kugel von dem Zusatzzentrierglied einen möglichst großen Abstand bekommt, wird .im allgemeinen die Kugel so anzuordnen sein; daß die Steuerfläche,-an welcher der Zylinderblock anliegt, konvex. ist. Der größere Abstand hat eine bessere Zentrierung -und darüber hinaus, wie weiter ,unten ausführlicher begründet, geringe Belastung des - Zusatzzentriergliedes zur F_ olge..
Die Zeichnung-veranschaulicht zwei Ausführungsbefspiele des Erfindungsgegenstandes. Nach Abb. i ist der Zylinderblock i um seine Längsachse :2 drehbar -gelagert. Er -enthält- im Kreis- um die Achse herum mehrere Zylinderbohrungen 3, deren Kolbenstangen. q. mittels einer Kugel 5 an. der Triebscheibe-6 an-gelenkt -sind;' deren Umlaufachse 7 ist. Die Zylinderblockachse ä und die Umlaufachse 7 können gegeneinander zur Veränderung des Kolbenhubes geneigt werden. Die hierzu vorgesehene Schwenkachse 8 geht durch den Schnittpunkt der beiden Achsen 2 und 7, fällt also mit derjenigen Ebene zusammen, in welcher die Mittelpunkte der Kugeln 5 liegen. An der Achse 8 ist schwenkbar ein Rahmen 9 gelagert, der einen Steuerspiegel io aufweist. An diesem liegt der Zylinderblock mit seinen äußeren Stirnflächen an.
Beim -dargestellten Beispiel sin.di die Zuleitung i i und die Ableitung- 12 für die Flüssigkeit zur Schwenkachse 8= geführt.
Das Getriebe isst 3o dimensioniert, daß die Kolbenstangen q. bei der Umlaufbewegung des Zylinderblocks nur so kleine Ausschläge in ihren Zylindern machen, wie es unbedingt notwendig ist; deshalb können die Kolbenstangen q. zur Mitnahme des Zylinderblocks von seiten der Triebscheibe 6 herangez9gen werden.
Zur Verbesserung der schon hierdurch gegebenen Zentrierung wird nach Albb. i der Zylinderblock i in .der Mitte mit einer Kugel 13 versehen, die in `eine- an -der Triebscheibe angebrachte Kugelfassung 14 eingreift. Die Kugel ist in einer axialen und zentrischen Bohrung 15 des Zylinderblocks i geführt und wird mittels einer Feder 16 in kraftschlüssiger Anlage an :der Fassung 14 gehalten. Dabei wird .erreicht, daß der Mittelpunkt der Kugel 13 in der die Mittelpunkte der Kugeln .5 enthaltenden. verbleibt, auch dann, wenn die Schwenkachse 8 nicht- mit dieser genau zusammenfällt.
Die Feder 16 sorgt außerdem dafür, d.aß die äußere Stirnfläche des Zylinderblocks i Anlage an dem Steuerspiegel io hat.
' Die Ausführung nach Abb. 2 unterscheidet sich von -der oben beschriebenen dIa;durch, daß der Steuerspiegel io in Abweichung von. der bisher üblichen Konstruktion Kugelform hat. Diese bringt mehrere grundsätzliche, Vorteile, wie sich aus - folgenden Überlegungen ergibt: Auf . den Zylinderblock i wirken mehrere Kräfte, und zwar i. die Kraft Pk, die durch. die Kolben verursacht wird,- 2. die Kraft PS, die sich durch den im Steuerschlitz 18 herrschenden Förderdruck ergibt.
Damit 'nur der Zylinderblock i am Steuerspiegel in Anlage bleibt, muß die Kraft Pk mit dem größeren Hebelarm ca, größer als ;die Kraft P., mit dem kleineren Hebelarm b, sein. Die Größe der Kraft PS hängt nun in hohem Maß davon ab, wie der Druck ,zwischen den dichtenden. Flächen des Steuerspiegels io und des Zylinderblocks i um den Steuerschlitz herum abfällt.- Infolgedessen liegt die Kraft PS nicht genau, fest, so daß man auf hydraulischem Weg. eine Zusatzkraft P, schafft, welche ,dieAufgebe hat, Schwankungen der KraftPs auszugleichen. Die Kraft Pr wird dadurch erzeugt, daß im Zylinderblock am äußeren Rand eine Entlastungskammer ig vorgesehen wird. Der Druck in dieser Kammer wird:inAbhängigkeit von der Spaltdicke zwischen Steuerspiegel und: Zylinderblock gesteuert.
Die Kraft P,. muß nunc so an den Zylinderblock i angreifen, .daß sie das resultierende Moment der beiden Kräfte Pk und PS aufnimmt. Das bedeutet beim dargestellten Beispiel, daß der Hebelarm c eine bestimmte Länge hat. Diese muß um so größer sein, je kleiner der Hebelarm b der Kraft PS im Verhältnis zum Hebelarm a der Kraft Pk ist. Daraus ergibt sich bei dem bekannten ebenen Steuerspiegel die -Notwendigkeit, nach einem Krompromiß zu suchen zwischen der Größe des Hebelarmes c und der des Hebelarmes b; denn c soll nicht die- üblichen Abmessungen des Zylinderblocks i überschreiten. Andererseits besteht das Bestreben, den Hebelarm b möglichst klein zu halten, um der Steueröffnung 17 unter Wahrung des notwendigen. Strömungsquerschnittes und unter Beachtung eines genügenden Abstandes von der Siteueröffnung :der benachbarten Zylinderbohrung Kreisform zu geben. Man i.st wegen des Verhältnisses der Hebelarme b und c zueinander beim ebenen Steuerspiegel genötigt, auf die erwähnte Kreisform zu verzichten und der Steueröffnung 17 die aus Abb. 3 ersichtliche Form zu geben.
Der hierin begründeten Schwierigkeiten kann man bei einem kugelförmigen Steuerspiegel nach Abb.2 ohne weiteres Herr werden, weil sich die erläuterten Kraftverhältnisse in diesem Falle günstiger gestalten lassen. Unter Beibehaltung des Momentes Pk - a kann das Moment PS - bi bei gleichbleibender Kraft PS wesentlich kleiner gemacht werden. Das aus beiden Momenten. resultierende Drehmoment auf den Zylinderblock, das um die. Kugel 13 sich auswirkt, wird. bei geeignetem Kugelradius durch ein Moment aus einer Kraft P, und dem Hebelarme aufgehoben. Die Kraft P, entsteht aus den Kräften des kugelig ausgebildeten Steuerspiegel. Wie früher, bleibt eine resultierende Kraft P,. auf der Steuerfläche übrig. Da die Momente, wie oben bewiesen, ohne Hilfe der Kraft P,. aufgenommen. worden sind, kann diese Kraft P,. jetzt in der Achse a des Zylinderblocks zur Wirkung gebracht werden. Sie erfordert daher keine besondern Entlastungskammern von größerem Durchmesser, was sich auch hinsichtlich der Reibungsverluste günstig auswirkt.
Herstellungmäßig ist in diesem Zusammenhang noch wesentlich, .d.aß die Steueröffnungen 17 trotz ihrer Schräglage, im Zylinderblock senkrecht zum Steuerspiegel gebohrt werden können.
Die Kugelform des Steuerspiegels bringt auch eine Verminderung des Durchmessers d der Lauffläche des Zylinderblocles, was nicht nur hinsichtlich der Reibungsverluste günstig ist, sondern auch den Vorteil hat, die Zylinderbohrungen .durch die Länge des Zylinderblocks hi.idurchzuführen, um sie nachträglich durch Stopfen 20 od. dgl. zu verschließen. Diese liegen außerhalb der Steuerspiegelfläche und können daher deren Güte: nicht beeinträchtigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Räumlich arbeitendes Hubkolbengetriebe mit einem mehrere Zylinderbohrungen enthaltenden Zylinderblock und mit einer Triebscheibe, an der die Kolbenstangen der einzelnen Zylinder angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Kolbenstangen zur Sicherung gegen Relativdrehung der Triebscheibe und des Zylinderblocks diese beiden aneinander durch ein besonderes Zentriergtied zwangsläufig, und zwar zentrisch zu dein Mittelpunkt der wirksamen Triebscheibenebene geführt sind.
2. Getriebe nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Kugelfassung, deren Mittelpunkt mit dem Miittelpunkt der wirksamen Triebscheibenebene zusammenfällt.
3. Getriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet .durch Ausbildung der Kugelfassung, derart, daß der Zylinderblock in Achsrichtung beweglich ist.
4. Getriebe, insbesondere nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der an der äußeren Stirnfläche des Zylinderblocks vorgesehene Steuerspiegel Kugelform hat, vorzugsweise derart, d'aß die Steuerfläche, an welcher der Zylinderblock anliegt, konvex ist (Abb. 2).
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrungen durch die ganzeLänge des Zylinderblocks hindurchgeführt und durch Stopfen abgeschlossen sind.