DE1905787A1

DE1905787A1 - Waermekraftmaschine mit hydrostatischer Kraftuebertragung

Info

Publication number: DE1905787A1
Application number: DE19691905787
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herwig Kress
Original assignee: KRESS DR ING HERWIG
Current assignee: KRESS DR ING HERWIG
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1969-02-06
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FR2032326B1; SE357598B; FR2032326A1; GB1293275A; US3630019A; CH510816A

Description

Dr.Herwig Kress 3905787

Koblenz-Karthause 0 5 D

Erfurter Str.11

Wärmekraftmas chine mit hydros tat isolier Kraftübertragung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraft- und Arbeitsmaschinsn mit Hubkolben und zwar vorzugsweise auf Wärmekraft^ maschinen und hier wiederum speziell auf Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Übertragung der auf den Arbeitskolben der Hubkolbenmaschine wirkenden Kräfte auf den rotierenden Teil der Maschine auf hydrostatischem Wege erfolgt.

Durch die Erfindung werden verschiedene Mängel der bisher bekannt gewordenen Vorschläge ähnlicher Maschinen vermieden, insbesondere zeigt die Erfindung einen Weg auf, die vom Hubkolben auf den drehenden Teil der Maschine hydrostatisch ausgeübten Kräfte zur Einwirkung zu bringen ohne daß dabei innerhalb eines Arbeitsspiels eine nennenswerte Bewegung der im Hydraulikraum eingeschlossenen Hydraulikflüssigkeit relativ zu der sie umgebenden Wandung eintritt und ohne daß dabei auf dem Weg vom Hubkolben bis zum Drehzapfen der Hubkolbenmaschine nennenswerte über Lagerflachen fortgeleitete hydrostatische Drücke auftreten oder die auf den Arbeitskolben wirkenden Kräfte vergrößert wenden.

Die Erfindung besteht darin, daß ein exzentrisch gelagerter kreiszylindrischer Drehzapfen von einem mindestens einen hydrostatischen Arbeitsraum auf der dem Hubkolben zugewandten Seite der Oberfläche des Drehzapfens mit Hilfe von mindestens einer Dichtungsfläcte abdichtenden Hingkörper umschlossen ist, der mindestens zwei einander gegenüberliegende Führungsansätze mit Dichtungsflachen besitzt, die auf den beiden über mindestens zwei Verbindungsarme miteinander verbundenen Gleitflächen des Schiebersfcückes dichtend gleiten, wobei das Schieberstück mindestens zwei vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildete und kreiszylindrische Ansätze besitzt, die in einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Zylinder senkrecht zur Gleitrichtung der Gleitflächen beziehungsweise der Diohtungsflächen schiebbar gelagert sind.

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Erfindungsgemäß ist diese Anordnung dann besonders zweckmäßig, " wenn auf mindestens zwei gegenüber liegenden Seiten des exzentrisch gelagerten Drehssapfens einer Kurbelwelle oder einer Exzenterwelle je ein Arbeitszylinder und Arbeitskolben angeordnet ist.

In diesem Fall sind somit pro Kurbelwellen- oder Exzenterwellen-Kröpfung mindestens zwei um 180° SW phasenverschoben wirkende Arbeitskolben vorhanden. Wenn sich der eine dieser beiden Arbeitskolben im oberen Totpunkt befindet, befindet sich der andere Arbeitskolben im unteren Totpunkt und umgekehrt.

Dabei ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn sich in dem am Sciiieberstück angebrachten Hydraulikzylinder ein über eine Kolbenstange mit dem Arbeitskolben verbundener Hydraulikkolben befindet. Hierdurch wird erreicht, daß sich die im jeweiligen Hydraulikraum eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit, von der durch die Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit bedingten kleinen Bewegung abgesehen, zusammen mit der sie umschließenden Wandung als Ganzes bewegt. Bs treten somit praktisch keine Strömungsverluste auf.

Da bei einer gemäß der Erfindung ausgeführten Hubkolbenmaschine praktisch keine Strömungsverluste im Hydraulikraum auftreten, können sehr hohe Drehzahlen zur Anwendung kommen j dies bedeutet jedoch, daß der Arbeitskolben in der zweiten Hälfte des Aufwärtshubs zum oberen Totpunkt sehr stark verzögert werden muß und er würde sich, falls der Hydraulikkolben frei auf der Hydraulikflüssigkeit aufliegen würde, von der flüssigkeit lösen und später wieder aufschlagen. Dies kann erfindungssemäß dadurch vermieden werden, daß der Hydraulikkolben und damit auch der Arbeitskolben dadurch eiiE Zwangsfunrund erhält, daß sich der Hydraulikkolben über ©ia federndes Zwischenglied an seiner dem Hydraulikraum abgewan&t@a Seite auf einem am Hydraulikzylinder angebrachten Abschlußdeckel abstützt.

Die Pe der charakteristik des federnden Zwischengliedes ma& dabei so abgestimmt werden, daß einerseits die auftretenden Kräfte aufgenommen und andererseits die erforderlichen kleinen W@ge Qhn® Unterbrechung der Kraftschlüssigkeit ermöglicht werden.

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Eine läögliohkeit, hier zu einer günstigen Lösung zu kommen, besteht gemäß der Erfindung dirin, daß der auf der dem Hydraulikraum abgewandten Seite des Hydraulikkolbens befindliche Gegendruckraum mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und wenn weiter die im Gegendruckraum eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einem gas- und/oder f lüssigkeitadichteii Federelement direkt oder über eine Drosselstelle in Berührung steht.

Gemäß der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, besagte Federelemente als elastische gasgefüllte Hohlkörper herzustellen, z.B, durch Zusammenschweißen entsprechend geformter scheibenförmiger Platinen und diese Hohlkörper im Innern des Hydraulikkolbene unter zubdLngen.

Durch die Erfindung ist in einem weiteren Schritt auch das Problem gelöst worden, die aus dem Gegendruckraum austretende Leckmenge wieder zu ersetzen, wobei eine dauernde oder intermittierende Nachförderung von Hydraulikflüssigkeit in der Nähe des unteren Totpunktes besonders zweckdienlich ist, z.B» dadurch, daß die Zuführungsleitung sum Gegendruckraum im unteren Totpunkt kurzzeitig an einen Hydraulikbehälter mit bestimmtem Druck angeschlossen wird.

Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die im Gegendruckraum vorhandene Henge an Hydraulikflüssigkeit für einen längeren Zeitraum *u vergrößern oder zu verkleinern und hierdurch das Verdichtungsverhältnis des Arbeitszylinder im umgekehrten Sinn zu beeiaf lues«..

Se ist vielfach als ein großer Nachteil der bisher bekanntgewordenen hydrostatischen Drehübertrager angesehen worden, daß hierfür Stirnflächen-Seitendichtungen erforderlich sind, weil hierbei keine freie Beweglichkeit der einzelnen Bauteile infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen gewährleistet wird. Dieser Nachteil ir.nn jedoch bei Anwendung des oben erwähnten Brfindungsgedankeae durch*einen weiteren 3chrltt dar Erfindung dadurch vermieden werden, daß die an dem erwähnten Hingkörper angebrachte, auf der Zylinderflache des Drehzapfens gleitende Dichtungsflache eine geschlossene Eo&tur besitzt, die Yorsugsweise - in Richtung der Mittelachse des Asbeitssylindere gesehen - kreisförmig gestaltet 1st.

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"Srfindungsgeiaäß ist es ferner vorteilhaft, wenn die am Führungsansatz des erwähnten Ringkörpers befindliche Dichtungsfläche, die auf dem Schieberstück gleitet, eine geschlossene, vorzugsweise kreisförmige oder elliptische oder aus Kreisbögen und Geraden zusammengesetzte Kontur besitzt.

Besonders vorteilhaft ist ein weiterer Schritt der* Erfindung, der vorsieht, daß die hydraulisch wirksamen Flüchen innerhalb der Dichtungsfläche des Ringkörpers die auf der Oberfläche de Drehzafpens gleitet und innerhalb der Dichtungsfläche des Ringkörpers, die auf dem Schieberstück: gleitet und die wirksame Fläche der dem Druck des hydraulischen Arbeitsraumes wirksam ausgesetzten C)uerschnittsflache des Hydraulikzylinders flacheninhaltsipäßig einander angenähert oder völlig gleich sind.

CJm definierte Belastungsverhältnisse bei den aufeinander gleitenden Körpern zu schaffen, ist ea gemäß; der Erfindung vorteilhaft, wenn hinter den am Ringkörper befindlichen zylindrischen und planen Dichtungsflachen eine Entlastungsnut angebracht ist, wobei über mindestens eine Bntlastungsbohrung oder Schmiernut die aus dem jeweiligen Hydraulikraum austretende Leckflüssigkeit abgeführt und/oder zu Zwecken der Schmierung nutzbar gemacht wird.

Ein weiterer Schritt der Erfindung, der die Entlastung der Dichtflächen des Ringstückes bezweckt, die am Schieberstück gleite^ sieht vor, daß der Ringkörper zwei einander gegenüberliegende zusätzliche Führungsglieder besitzt, die längs entsprechend ausgebildeter Führungsf lachen im Veröindungsarm des Schieberstücks parallel zur Gleitrichtung der Dichtungsfläche des Hingstückes auf der Gleitfläche des Schieberstückes verschiebbar sind«

Diese letztgenannten zusätzlichen Führungsglieder können dungsgemäß vorteilhafterweise so gestaltet sein, daß das am Hingkörper befindliche Führungsglied als Kolben oder Zylinder und- die am Verbindungsarm des Schiebers tacke s befindliche Führungsf läciie als Zylinder oder Kolben von kreisförmigem ^uerseimifct ausgebildet sind. Bs ist sodann beispielsweise möglich* den ht©r£uj?©& geschaffenen Arbeitsraum zur Förderung von Kühl·» bzw*!Schmieröl oder Kühlwasser oder zur Erzeugung von Kühllwft oder Druckluft oder als-Teilglieder des Drehübertragers eines 3· und &. Jkrfeeitsaylinders

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heranzuziehen, bei welchen das beim 1. und 2.Zylinder angewandte kinetische Prinzip gewissermaßen umgekehrt wird.

Bei Jedem mit Dichtungen arbeitenden hydrostatischen System ist mit Leckverlusten der Hydraulikflüssigkeit au rechnen. Brfindungegemäß kann dieses Problem dadurch gelöst werden, daß der Drehzapfen der Hubkolbenmaschine mindestens eine Bphrung besitzt über die mittels mindesten« einer Zuführungsbohrung dem Hydraulikraum Hydraulikflüssigkeit zelt lieh und/oder mengenmäßig dosiert zuführbar und/ oder entnehmbar ist« oder wenn sich gemäß einem weiteren Schritt in der im Drehzapfen angebrachten Bohrung ein längsverschiebbares und/ oder schwenkbares, jedoch nicht rotierendes Mittelrohr befindet, das mit mindestens einer BinlaßÖffnung versehen ist, mittels der die dem Hydraulikraum zuzuführende oder zu entnehmende Menge an Hydraulikflüssigkeit zeitlich und/oder mengenmäßig regelbar ist«

Unter umständen muß im Hinblick auf die Erwärmung der verschiedenen Bauteile der Drehkolbenmaschine aus dem Hydraulikraum dauernd ein· bestimmte Menge an Hydraulikflüssigkeit entnommen werden, dl« sodann gekühlt und anschließend wieder dem Hydraulikraum zugeführt wird. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch bewirkt werden, daß das im Drehzapfen angeordnet· nicht rotierend· Mittelrohr Im Inneren durch einen Quersteg unterteilt ist und daß auf einer Seite de« Stegs mindestens eine Einlaßöffnung und auf der anderen Seit« de· 8t«g· mindestens eine Auslaßöffnung vorhanden ist über die gleichst itig die dem HydrauXikraum zuzuführende und/ oder zu entnehmend· Meng· an Hydraulikflüssigkeit regelbar ist. D_a wegen der Leokmtng· di· zu tntnehmend· Meng· stets etwas kleiner ist, als dl· zuzuführtnde, kann durch feinfühlig·· langeverschieben des durch einen Quersteg unterteilten Mittelrohse· dtr bezüglich der MengenTOeteilung optimal· Punkt einreguliert werden.

Wtnn aus bestimmten Qrünfcn tintr dtr beiden auf einen Drehübertrager wirkenden Hydraulikkolbtn einen anderen Durchmesser erhalten •oll al· dtr ander·, ·ο kann dl·· gtmäß dtr Erfindung dadurcfe erfolg«, dal 41· Ton ton Dichtung*fläehtn des Hingkörptra und/oder 1» Hydraulikzylinder bezüglich des Druck·« la Hydraulikraum (Ib₁IIb) fläohenmäJig wirioi«jeimeohloee*ntn Querschnitt· auf einer Stift·

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des Drehzapfens unter sich angenähert oder völlig gleich sind, jedoch auf der anderen Seite des Drehzaff ens eine von der ersten Seite abweichende Größe hab«u Dieser Fall ist z.B. dann gegeben, wenn eine Seite des Drehübertrager auf die eine Seite eines zwangsgeführten Hydraulikkolbens wirkt» während die andere Seite auf die um die Fläche der Solbenstange kleinere wirksame Fläche der anderen Kolbenseite wirkt.

In den Figuren 1— 7 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungagegenstandea mit verschiedenen Varianten einzelner Bauteile dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Verbrennungskraftmaschine, bei der swei Arbeitszylinder in Tandem-Bauart stehend angeordnet sind und bei der die Übertragung der im Brennraum auftretenden Gas* kraft· auf den Kurbelzapfen mit einer Anordnung gemäß der Erfindung durchgeführt wird.

Fig,2 zeigt verschiedene Schnitte durch den Ringkörper 50, der den Drehzapfen 60 einer Kurbelwelle umschließt.

Fig.? zeigt eine Ansicht dieses Hingkörpers 30 zusammen mit einer Kurbelwelle.

In Fig.4- sind Einrichtungen im Schnitt gezeigt, durch die der Leckölverlust, der im Betrieb unvermeidlicherweise auftritt, ersetzt werden kann.

Fig,5 zeigt in einem Schnittbild eine Möglichkeit auf, dl· Zwang«- führung des Bydraulikkolbens statt mit einer mechanischen Feder durch einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gegendruokrau* 26 su realisieren.

In Fig,7 ist ein Aueführungebeispiel im Schnitt gezeigt, bei dem die mit einem Drehzapfen zusammenarbeitenden Hydraulikkolben unterschiedliche Abmessungen besitzen.

In Fig.1 befindet sich in Arbeitszylinder 10, der durch einen Zylinderdeckel 11 abgeschlossen ist, ein Arbeitekolben 20, durch dessen Dichtringe 21 der Arbeitsraum I« dicht abgeschlossen wird. Der obere der beiden la Fig«1 dargestellten Arbeltskolben befindet ■ich im oberen, der untere Im unteren Totpunkt. Die üblicherweise bsi derartigen Maschinen erforderlichen Ventile, Zündsinrichtungen

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oder Einspritzdüsen wurden hier aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht wiedergegeben.

Der Arbeitskolben 20 ist über eine Kolbenstange 22 mit dem Hydraulikkolben 23 verbunden, dessen Kolbenringe 24 Hydraulikraum Ib dickt abschließt*. Der Hydraulikkolben 23 befindet sich in dem mit der Zylindergleitfläche 33 versehenen Hydraulikzylinder 32, der mit dem Schieberstück 30 fest verbunden ist. Mit dem Hydraulikzylinder ist ein Abschlußdeckel 40 verbunden, auf dem sich ein im Qegendruekraum 26 angeordneter Federkörper 25 abstützt. Der Hydraulikkolben ij wird durch den im Hydraulikraum Ib herrschenden Druck der Hydraulikflüssigkeit über den Federkörper 25 gegen den Abschlußdeckel gedrückt. Wenn sich daher unter dem Einfluß der Gaskräfte im Arbeitsraum Ia die im Hydraulikraum eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit um ein geringes komprimiert, so wird durch den Federkörper bewirkt, daß ständig eine Berührung zwischen der Oberfläche dos Hydraulikkolbens und der Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikraum vorhanden ist.

Der Federkörper 25 iet hier als Blattfederkörper gezeichnet; es ist jedoch möglich, auch andere Federungssysteme zu verwenden.

Das Schieberstück 30 ist, bezogen auf den Drehzapfen 60, symmetrisch ausgebildet. Es besitzt auf beiden Innenseiten Gleitfläche» 31, in denen der Hingkörper 50 quer zur Zylinderachse gleiten kann* Über die Bohrung 31a im Schieberstück 30 pflanzt sich der Öldruck aus dem Hydraulikranm Ib unmittelbar und ohne Zwischenschaltung eines Lagers auf den Drehzapfen 60 fort.

Dfe beiden Teile des Schieberstückes 30 sind durch 2 Verblndungsarme 37 miteinander verbunden, so daß die beiden Gleitfl&ohen 31 stets den gleichen unveränderlichen Abstand besitz« Üe Verbin~ dungsarme 37 besitzen eine Führungsbohrung 38, in der sich das mit dem Ringkörper verbundene Führungsglied 55 bewegt, das hier eis Bolsen ausgebildet ist.

Ua die freie Bewegung dieses Führungsgliedes 55 zu ermöglichen, ist im Gehäuseteil 15, das die beiden Zylinder 10 über den Zwischen*, ring 13 b»w. ^Λ·^η Auflagering 14 mit dem Im Arbeitszylinder 10 SA-gefcraohten Flansch 12 verbindet, eine Aussparung 16 angebracht/

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im Hydraulikzylinder 32 ist ferner ein Führungsansatz 34 mit einer Aussparung 35 angebracht. Dieser Führungsansatz 34 gleitet auf der Zylinderfläche des Arbeitszylinders 10 und zentriert auf diese Weise den Arbeitskolben 20 und den Hydraulikkolben 23.

Die Aussparung 35 ist erforderlich, um die für die Kühlung der Hydraulikflüssigkeit erforderliche Zuleitung 17 und die Ableitung 18 unterzubringen, wovon u.U. mehrere derartige Leitungen am Umfang angeordnet werden können.

Die aus dem Hydraulikraum Ib in den GegemTruckraum 26 austretende Leckmenge kann über die Leckbohrung 36 und die Ableitung 18 dem Kreislauf wieder zugeführt werden. Es ist naturgemäß meist zwock-" mäßig als Hydraulikflüssigkeit Schmieröl zu verwenden.

Der zwischen den beiden GrIe itf lachen 31 des Schieber Stückes 30 befindliche Ringkörper 50 besitzt auf beiden Seiten je einen ringförmigen Führungsansatz 51, in dem die hier ringförmige Dichtung 52 angeordnet ist. Damit sich der in den Hydraulikräumen Ib bzw. lib aufbauende Druck bis zum Drehzapfen 60 fortpflanzen kann, besitit der Ringkörper 50 auf beiden Seiten je eine Entlastungsbohrung 55· Die beiden Hydraulikräume Ib und lib werden durch die am jgingkörper 50 angebrachten Dichtungeflachen 54· gegeneinander abgedichtet. Diese Dichtungsfläche 54 besitzt bei diesem Aueführungsbeispiel, von der Zylinderachse aus gesehen, einen auf den Innendurchmesser des Ringkörpers projizierten kreisförmigen Querschnitt.

* Soferne der Innendurchmesser der Dichtungsfläche 5^ gleich den wirksamen Durchmesser der Dichtungsfläche 52 und außerdem gleich dem Innendurchmesser des Hydraulikkolbens 32 ist» ist sowohl das Schieberstück 30 wie auch der Ringkörper 50 praktisch völlig vom Öldruck in den Hydraulikräumen Ib und lib entlastet.

Die Mittelachse 61 des Drehzapfens 60 ist gegenüber der Mittelachse 62 des Grundlagers der Kurbelwelle exzentrisch gelagert. Das Maß der Exzentrizität ist mit e bezeichnet. In Fig. 1 ist der Umriß des gestrichelt gezeichneten Grundlagers mit 63 bezeichnet.

Um den in den Hydraulikrtumen Ib und lib auftretenden Arbeitsdr ick nicht unter einen bestimmten Wert absinken su lassen, muß die diesen Räumen austretende Leckmengt wieder ersetzt werden. Dies

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erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über die Bohrung 64 und über die Druckölzuführung 65 im Drehzapfen 60.

Durch die Drehung des Drehzapfens 60 werden nacheinander beide Hydraulikräume Ib und lib über die Bohrung 64 mit öl versorgt. Hierzu dürfte es sich empfehlen, ein auf eineoa bestimmten Druck ansprechendes Rückschlagventil anzubringen, so daß nur während eines bestimmten Winkelbereichee nahe dem unteren Totpunkt 5ydrauliJEflüe~ sigkeit zugeführt werden kann. Wenn eine der beiden Seiten eine größere Leckmenge verlieren sollte, als die andere, so kanu über ein. derartiges, in der Zeichnung nicht dargestelltes Hückschlagventil dadurch ein gewisser Ausgleich geschaffen werden, daß dieses Rückschlagventil die Zuführungsleitung während einer etwas längeren Zeit offenhält und damit die ursprünglich vorhandene Differenz ausgleicht .

Dem bereits oben erwähnten Führungsglied 55 kommt die Aufgabe zu, ein Kippen der Dichtungsfläche 52 auf der Gleitfläche $1 vermeiden zu helfen. Damit werden die Dichtflächen geschont und eine lange Betriebszeit gesichert. Bs ist jedoch denkbar, auf diese zusätzliche Führung zu verzichten, wenn z.B. die Diohtungsflache 52 nicht in Kreisform auegebildet ist, sondern als querstehende, länglich· Bllips·, deren Flächeninhalt mit dem projizierten Durchmesser der Dichtungsfläche5* bzw. dem der Innenfläche des ölzylinders 52 identisch ist. In diesem Fall wird das Kräftegleichgewicht nicht ge ei ort. Ss ergibt eich jedoch hierdurch die Möglichkeit, die Exzentrizität e su vergrößern und damit den Arbeitshub d«s Arbeitekolbens 20. Anate11· der elliptischen Form kann auch «ine ander· in Hichtung der Achsen der Führungebolzen 54 verlaufende, sich länge erstreckende geschlossene Kontur vorgesehen werden, bei der nur die oben genannte Bedingung der Flächengleichheit erfüllt sein nuß.

Ton den in Fig.1 wiedergegebenen Bauteilen ist noch nicht erwähnt word·», daß das Fundament mit 19 bezeichnet let und daß die im Verbindung· arm 37 angebrachten Bntlaetungsbonrungen 39 der Gewionteerleichterung dienen. Außerdem ist noch zu erwähnen, daß um das Oehäueeteil 15 eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Abachlußhaube angebracht werden müßte und daß verschiedene Bauteile zweiteilig ausgebildet werden müssen.

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In Fig. 2 ist in verschiedenen Schnitten gezeigt, wie der Ringkörper 50 gemäß der Brfindung zweckmäßig ausgebildet wird, um die ihm übertragenen Funktionen erfüllen zu können.

ßer in Fig.2a wiedergegebene Schnitt entspricht etwa dem Schnitt durch den Ringkörper 50 in Fig.1, jedoch ohne Führungsglied 55.

Fig. 2b zeigt den Schnitt A-A durch Fig.2a·· Die für die Wirkungsweise des Ringkörpers maßgebende Dichtungsfläche 54- wird in der Weise hergestellt, daß in die ursprünglich mit dem Durchmesser des Drehaapfens 60 hergestellte Bohrung Vertiefungen eingefräst sind, di· im Inneren der kreisförmigen Projektion der Dichtung 54 einen freien Zutritt der in den Hydraulikräumen Ib und lib vorhandenen w Hydraulikflüssigkeit bis zur eigentlichen JHchtungsfläche 54 *u-1 as sen.

Um einen definierten Auflagedruck zu gewährleisten, ist hinter der Dichtungsfläche 54 nochmals eine schmale Sntlasfcungsnut 56 eingefräst und es ist durch die Sntlastungsbohrungen 57 dafür gesorgt, daß die in diese Entlastungsnut eintretende Leoknienge ungehindert nach außen abfließen kann. Sine ähnliche Funktion kann auch die in Fig. 2b und Zc gestrichelt gezeichnete Schmiernut 57a erfüllen. Auf diese Weise kann sich zwischen der nunmehr wesentlich vergrößerten Führungsfläche 58 des Ringkörpers 50, die im Durchmesser dem Drehzapfen gleich ist, kein unkontrollierter Druck aufbauen, andererseits ist das Vorhandensein dieser Führungsfläche erforderlich, ) um eine genügend hohe Standzeit des Ringkörpers 50 ^u gewährleisten.

In Fig. 2c 1st ein Schnitt längs der Linie 1»B in Fig. 2b vledasge-' geben und zwar in Tangentialprojektioa, d»h· als© gewissermaßen ©ia Schnitt durch den abgewickelten Ringkörper 30.

In Fig.5 ist eine Ansicht des Ringkörpers 50 Biaeeauaen mit ©ia©»· aus dem Drehzapfen 60, der Kurbelwaag· 6? und &©a Qvun&lagesaqpfea. 66 bestehenden Kurbelwell· wiedergegeben mahml die AeMs« 4&i zapfen« mit 61 und di· de» örundlagere&pf®bs mit S2 feesel@&s,&& ί Han erkennt aus dieser Fig.3, di· in Blistei&Jafsi®^ C! Jja ligsSts, | sehen ist, daß der Ringkörper 50 eis» kreiüfösaigo Msg*i«BB<i sitst, di· gemäß Fig,1 auf den

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30 gleiten. Dementsprechend besitzt auch der Führungsansatζ 5I ein« kegelstumpfartige Form.

Sofern man die Exzentrizität e und damit den Hub des Arbeitskolbens 20 zu vergrößern wünscht, müßte die hier ringförmige Dichtungsflä*· ehe 52 z.B. in Form einer flächen gleichen, stehenden Ellipse ausgebildet werden, damit in jedem Fall die für die Verbindung der ölarbeitsräume Ib und lib mit dem Drehzapfen 60 erforderliche Bohrung im Schieberstück 30 in keiner Phase von der Ringdichtung 52 überdeckt wird. Anstelle der Ellipse kann auch eine aus Kreisbögen und geraden Verbindungslinien zusammengesetzte Dichtung verwendet werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wie auch bei Fig.1 ist davon ausgegangen worden, daß die Gleitfläche 31 eine plane Fläche ist. Ss wäre jedoch auch möglich, sie als teilzylindrische Fläche mit der Achse in Richtung der GrIeitf lache auszubilden.

In Fig. 4 ist in einer Variante zu Fig.1 ersichtlich, wie gemäß der Erfindung unter bestimmten Bedingungen die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zu den Hydraulikräumen Ib und lib durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck befindet eich im Inneren der Bohrung 64 des Drehaapfens 60 ein feststehendes Mittelrohr 70, das zwei gegenüberliegende Bohrungen 71 aufzuweisen hat. Bei Fig.4a ist andeutungsweise auch die Lage des Ringkörpers 50 bzw. der Dichtungsfläche 54 angegeben. Bei der gezeichneten Lage, die derjenigen in Fig.1 entspricht, d.h. daß sich der Arbeiteraum Ha des Arbeitszylinders 10 im unteren Totpunkt befindet, kenn über die Zuführungsbohrung 65 im Drehzapfen 60 Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum Hb gefördert werden.

Fach 180° Kurbelwinkel befindet sich der Hydraulikraum Ib im unteren Totpunkt und nunmehr wird über die gegenüberliegende Binlaßöffnung 71 Hydraulik*lüssigkeit in den Bydraulikraum Ib eingespeist.

In fig.4b ist gezeigt, auf weiche Weise ein derartiges feststehendes Mittelronr 70 da»u verwendet werden kann, nicht nur eine Zuführung von Hydraulikflüssigkeit bus, Ausgleich des Leckverlustes herbeizuführen, sondern auch in einer gewissen kontinuierlichen SntnahM· dauernd eine bestimmte Menge der Hydraulikflüssigkeit aus den ^drattlikräuaen Ib und lib «u entnehmen, um dieses öl su kühlen.

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Bs findet zwar, abgesehen von der Kompressionsbewegung der Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsräumen Ib und lib keine eigentliche Bewegung der darin enthaltenen Hydraulikflüssigkeit statt; auch sind die verschiedenen Bauelemente gegenüber dem Hydraulikdruck bei Einhaltung der erfinduiigsgemäßen Prinzipien vom hydrostatischen Druck völlig entlastet, trotzdem wird sich eine gewisse Be ibungswärme entwickeln, so daß es u.U. nicht genügt, den Hydraulikzylinder 32 von außen zu kühlen.

Durch die durch einen querstehenden Steg 73 getrennten beiden Teilhälften des feststehenden Mittelrohres 70 läßt sich jedoch dies gemäß Fig.4b wie folgt ermöglichen: die zu ersetzende Hydrau- ^ likf lüssigkeit wie auch die zu entnehmende Menge an Hydraulikf lüs-' sigkeit wird von links dem Innenraum des feststehenden Mittelrohres 70 zugeführt. Bs tritt sodann innerhalb eines bestimmten Winkelgrades, der durch die verjüngt verlaufende Steuerkontur der Einlaßöffnung 71 geregelt werden kann, über die Zuführungsbohrung in den Hydraulikraum Ib bzw* lib ein. Besitzt der Drehzapfen 60 in einem bestimmten geeigneten Abstand eine weitere Bohrung 65, so kann gleichzeitig über die Auslaßöffnung 72 eine bestimmte Meng· an Hydraulikflüssigkeit nach außen abgeführt werden.

Je nachdem wie das längsverschiebliche und schwenkbare, jedoch nicht rotierende Mittelrohr 70 eingestellt wird, kann durch die Eorm des verjüngten Verlaufs der Steuerkante der Binlaß-bzw· Auelaßöffnung 71 und 72 eine gewisse Verschiebung der entnommenen Leckmenge im Verhältnis zur gesamten zugeführten Menge an Hydraulikflüssigkeit durchgeführt werden.

Die Zuführung dieser Hydraulikflüssigkeit wird in vielen Fällen aweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß in einem Vorratsbehälter eine bestimmte Menge Hydraulikf lüssigkeit bereitgehalten wird, deren Druck größer ist, als der im Bereich des unteren Totpunktes dee Hydraulikkolbens auftretende Druck im Hydraulikraum. Bs strömt sodann bei jeder Umdrehung eine bestirnte Menge in die Hydraulikräume Ib und Hb ein und »war solange bis ein Druokgleichgewicht zwischen dem Druck im Vorratsbehälter und dem Druck in den Hydraulikräumen Ib und lib im Bereich des unteren Totpunktee vorhanden ist.

Wird der Abstand der im Drehzapfen 60 anaubrlngenden Bohrungen für die Zuführung 65 größer gewählt als der Abstand zwischen der Einlaßbohrung 71 und der Auslaßöffnung 72, so kann gleichzeitig Hydraulikflüssigkeit zugeführt und asu Kühlzwecken entnommen werden»

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbrennungskraftmaschine ähnlich Fig*1 im Schnitt wiedergegeben, bei dem der für die Zwangsführung des Hydraulikkolbens 22 aweckmäßigerweise vorzusehende Federkörper dadurch realisiert wird, daß der Gegendruckraum 26 alt Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und über eine Drosselstelle 29 eine Verbindung zu dem hohl ausgebildeten Hydraulikkolben 22 besteht. Dia die Federcharakteristik dieser Füllung etwas flacher zu gestalten, befinden sich ferner im Innern de» Hydraulikkolbens 23 und der Kolbenstange 22 einig· luftgefüllte Federelemente 28, die in diesem Fall aus gepreßten Blechteilen bestehen, die am Außenrand gasdicht und flüssigkeitsdicht verschweißt sind. Das Innere des Hydraulikkolbens ist dueh einen in den Hydraulikkolben 23 eingeschraubten Vers chlußs topf en 27 abgeschlossen.

Bei einer Druckerhöhung im Gtegendruckraum 26 werden die einzelnen scheibenförmigen Federelemente 28 bei passender Dimensionierung relativ stark ausammengepreßt und es ergibt eich eine erhebliche Abflachung der gesamten Pedereharakteristik dea OegendruokraÄ-mes 26 einschließlich, der Federeleaente 28,

Durch die Drosselstelle 29 soll bewirkt werden, daß das Schwingungssyate* Hydraulikkolben/Ib bzw. Ilb/Oegendrucicraum 26 «ine gewies· Dämpfung erfährt, damit sich eine gleichmäßige Bewegung dee Arbeitekolbens 20 ergibt.

Bei der in Fig. 5 gezeichneten Stellung des Arbeitekolben· 20 befindet eich dieser im unteren Totpunkt. Ie ist sweekm&Blg in dieser Kolbenstellung eine etwa au« dem Oegendruakraum ausgetretene Leekaenge *u ersetien biw. dl· aus dem Hydr«ilikr«ui Xb oder XIb Ia den Qegendruckraum 26 eingetretene überschüealge Leokmenfe sä entfernen. Hierfür 1st die Zuleitung 17* vorgesehen, die mit einem auf einem bestimmten Druck gehaltenen hler sieht dargestellten Benälter In Verbindung stent. Ist der Druok 1» besagt«»

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Behälter größer, als der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Gegendruckraum 26 im. Bereich des unteren Totpunkte Sjsotritt während der Zeit in der eine Verbindung zwischen og/Und Zuleitung 1?a besteht eine entsprechende Menge an Hydraulikflüssigkeit in den Gegendruckraum 26 ein. Umgekehrt verhält es sich, wenn das Druekgefäl-Ie entgegengesetzt gerichtet ißt.

Man. hat es somit in der Hand durch Veränderung des Druckes in dem besagten Behälter, die Füllung des Gegeriruekraumes 26 in gewissen Grenzen zu verändern und auf diese Weise das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vor oder während des Betriebes au verändern. Selbstverständlich muß dieser Vorgang in Einklang stehen mit einer entsprechenden Veränderung der Füllung des Hydrau- w likraumes Ib oder lib.

In Fig,6 ist gezeigt, wie bei Beibehaltung der Grundprinzipien des Brf indungsgedankens mit einem und demselben Drehzapfen 60 gleichzeitig verschieden dimensionierte Kolbensysteme ausaismenarbeitea können. In diesem Fall muß für jede Eolbenseite für sich gesehen die Bedingung erfüllt sein, daß die wirksamen Querschnitte der verschiedenen Dichtstellen des Ringkörpers und der 'zugehörigen Hydraulikzylinder untereinander angenähert odea? völlig gleich sind. Dementsprechend unterscheiden sich in Fig.S b®im Ringkörper 50 auf beiden Seiten die Abmessungen des FuhruEgaaasatises (51 und 51&) und der Diohtungsf lache (54 und 5^a) sowi© die Dosolimesser- des? linderlauf flächen (55 und 35a) des

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Claims

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Patentansprüche.

f 1. yHubkolben-Kraf t-< >der Arbeitsmaschine, vorzugsweise Wärme kraft-V_»aschine mit hydrostatischer Übertragung der auf den Arbeitskolbem der Hubkolbenmaschine wirkenden Kräfte auf den rotierenden Teil dej? Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein exzentrisch gelagerter kreiszylindrischer Drehzapfen (60) von einem mindestens einen hydrostatischen Arbeitsraum (Ib, lib) auf der dem Hubkolben zugewandten Seite der Oberfläche des Drehzapfens (60) mit Hilfe von mindestens einer Dichtungsfläche (54) abdichtenden Ringkörper (50) umschlossen ist, der mindestens zwei einander gegenüberliegende Führungsansätze (51) mit Dichtungsflächen (52) besitzt, die auf den beiden über mindestens zwei Verbindungsarme (37) miteinander verbundenen Gleitflächen (31) des Schieberstückes (50) dichtend gleiten, wobei das Schieberstück (30) mindestens zwei vorzugsweise als Hydraulikzylinder (32) ausgebildete und kreiszylindrische Ansätse besitzt, die in einem mit dem Gehäuse (14, 15) fest verbundenen Zylinder (10) senkrecht zur Gleitriehtung der Gleitflachen (31) beziehungsweise der Dichtungsflachen (52) schiebbar gelagert sind.
2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens awei gegenüber liegenden Seiten des Drehzapfens (60) je ein Arbeitszylinder (10) und Arbeitekolben (20) angeordnet ist.
3, Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich la dem am Schieberstück (30) angebrachten Hydraulikzylinder (32) ein über eine Kolbenstange (22) mit dem Arbeitskolben (20) verbundener Hydraulikkolben (23) befindet.
4* Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hydraulikkolben (23) über ein federndes Zwischenglied (25, ,28) an seiner dem Hydraulikraua (Ib, Hb) abgewandten Seite «of einem am Hydraulikzylinder (32) angebrachten Absomlufideckel (40) abstützt.
5· Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dafi die am Ringkörper ($0) befindliche, auf der Zylinder*lache des

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Drehzapfens (60) gleitende Dichtungsfläche (54·) eine geschlossene, vorzugsweise eine in Sichtung der Mittelachse des Arbeitszylin ders (10) gesehen kreisförmige Kontur besitzt.
6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Führungsansats (51) des Ringkörpers (50) befindliche Dichtuagsflache (52) eine geschlossene, vorzugsweise kreisförmige oder elliptische oder aus Kreisbögen und Geraden zusammengesetzte Kontur besitzt»
7. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch wirksamen Flächen innerhalb der Dichtungsfläche (5^) und/oder der Dichtungsfläche (52) und/oder dem Druck des hydraulischen Arbeitsraumes (Ib, Hb) wirksam ausgesetzten Querschnittsfläche des Hydraulikzylinders (32) flächeninhaltsmäßig einander angenähert oder völlig gleich sind.
8. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 7_t dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (50) zwei einander gegenüberliegende. Führungsglieder (55) besitzt, die längs entsprechend ausgebildeter Führungsflächen (58) im Verbindungsarm (37) des Schieberstückes (30) parallel zur Gleitrichtung der Dichtungsfläche (54·) auf Gleitfläche (31) verschiebbar sind.
9. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis S₁ dadurch gekennzeichnet, daß das am Ringkörper (50) befindliche Führungsglied (55) als Kolben oder Zylinder und di· am Verbindungsarm befindliche Führungefläche (38) als Zylinder oder Kolben von kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind.
10. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 9 t dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter dem Dichtungsflächen (52, 54·) eine am Ringkörper (50) angebrachte Bntlastungsnut (56) befindet aus der über mindestens eine Bntlastungsbohrung (57) und/oder Schmiernut (57a), die aus dem Hydraulikraum (Ib, lib) austretende Hydraulikflüssigkeit abführbar ist.
11. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der dem Hydraulikraum (Ib, lib) abgewandten Seit· des Hydraulikkolbens (20) befindliche Gegendruckraum (26) mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist.

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12. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gegendruckraum (26) eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einem gas- und/oder flüssigkeitsdichten Federelement (28) direkt oder über eine Drosselstelle (29) in Berührung steht.
13. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der mit der im Gegealruekraum (26) eingeschlossenen Hydraulikflüssigkeit in Berührung stehenden Federelemente (28) im Inneren des Hydraulikkolbens (20) angeordnet ist*
14·. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Federelemente (28) aus eines elastischen gasgefüllten Hohlkörper besteht.
15. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind durch die die im Gegendruckraum (26) eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit dauernd oder intermittierend mengenmäßig veränderbar ist.
16. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzapfen (60) mindestens eine Bohrung (64) besitzt, über die mittels mindestens einsc Zuführungebohrung (65) dem By draulikraum (Ib, lib) Hydraulikflüssigkeit zeitlich und/oder *engenmäßig dosiert, zuführbar und/oder entnehmbar ist.
17. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennareicnnet, daß sich in der im Drehzapfen (60) angeordneten Bohrung (64) •in längsverschiebbares und/oder schwenkbaiee jedoch nicht rotiereadee Mittelrohr (70) befindet, das mit mindestens einer linlaßSffnung (71) versehen ist, mittels der die dem Hydraulikraum Ib, Hb) zuzuführend· oder zu entnehmende Meng· an Hydraulikflüssigkeit seitlich und/oder «engenmäßig regelbar ist.
18. Hubkolbeneasenine nach Anspruch 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß das im Drehzapfen (60) angeordnet· nicht rotierend· Mi ttelrohr (70) durch einen Steg (73) unterteil* ist und daß auf einer Seit· des Stege (73) Mindestens eine linlaßöffnung (71) und auf der anderen Seite des Stegs (73) Bindestens eine AualuBäffÄung (72) vorhanden ist aber die gleichzeitig die dem Hydraulikraem ~

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(Ib₁ lib) zuzuführende und/oder zu entnehmende Menge an Hydraulikflüssigkeit regelbar ist.
19. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Dichtungsflächen (52) und/oder (53) und/oder im Hydraulikzylinder (32) bezüglich des Druckes im Hydraulikraum (Ib, lib) flächenmaßig wirksam umschlossenen Querschnitte auf einer Seite des Drehzapfens (60) unter sich angenähert oder völlig gleich sind, jedoch auf der anderen Seite des Dr-ehzapfens (60) eine von der ersten Seite abweichende Größe haboa.

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