DE2646476A1

DE2646476A1 - Schublager

Info

Publication number: DE2646476A1
Application number: DE19762646476
Authority: DE
Inventors: Paul Julius Staebler
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-06-16
Also published as: JPS5270210A; GB1501846A; US3982860A

Description

CATERPILLAR TRACTOR CO. , Peoria, Illinois 61629, U.S.A.

Schublager

Die Erfindung bezieht sich auf Schublager für Drehkolbenvorrichtungen, und zwar insbesondere auf Drehkolbenvorrichtungen mit Schrägachse zur Verwendung als Motoren, Kompressoren, Pumpen od.dgl.

Drehkolbenvorrichtungen mit Schrägachse verwenden einen winkelmäßig versetzten Teil in der Welle angeordnet innerhalb einer Arbeitskammer. Ein Rotor ist in üblicher Weise auf dem winkelmäßig versetzten Teil drehbar gelagert.

Für den Zusammenbau des Rotors auf der Welle ist es erforderlich, entweder die Welle oder den Rotor aufzuteilen. Wenn die Welle aufgeteilt wird, so wird diese stark geschwächt, was die Kapazität der Vorrichtung vermindert.

Wenn die zweite Lösungsmöglichkeit verwendet wird, d.h. der Rotor aufgeteilt wird, so wurde bislang der Rotor größtenteils als ein Stück vorgesehen, wobei die Aufteilung an einem relativ kleinen Durchmesser erfolgte. Der Rotor wird im zusammengebauten Zustand auf der Welle durch eine Mutter mit großem Durchmesser gehalten. Diese Lösungsmöglichkeit ist

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nicht vollständig zufriedenstellend, da große Belastungen am Verbindungspunkt/ normalerweise Gewindegangen/ auftreten, wobei diese Belastungen von zyklischer Natur sind und daher einen Ermüdungsausfall begünstigen.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Drehkolbenvorrichtung vorzusehen, bei der der Rotor leicht auf einer Welle zusammengebaut werden kann, wobei aber die Aufteilung der Welle und die Verwendung von Schraubverbindungen, die hohen zyklischen Belastungen und Ermüdungsausfällen ausgesetzt sind, vermieden werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das genannte Ziel bei einer Drehkolbenvorrxchtung mit Schrägachse und einem eine Arbeitskammer bildenden Gehäuse sowie einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle mit winkelmäßig versetztem Teil innerhalb der Kammer dadurch erreicht, daß der winkelmäßig versetzte Teil eine im Ganzen sich radial erstreckende Schulter aufweist, wobei ferner ein einstückiger Rotor auf dem winkelmäßig versetzten Teil und innerhalb der Kammer drehbar gelagert ist und eine Mittelbohrung zur Aufnahme des winkelmäßig versetzten Teils umfaßt, wobei die Bohrung eine sich radial nach innen öffnende Nut besitzt, und wobei ferner eine Vielzahl von Schubkragensegmenten in der Nut angeordnet ist und sich teilweise aus derselben zur Umfassung der Schulter herauserstreckt. Ferner sieht die Erfindung einen Anordnungskragen auf der Welle vor, um die Segmente sandwichartig an der Schulter anzuordnen, und der Anordnungskragen bildet vorzugsweise eine Portsetzung des winkelmäßig versetzten Teils, um auf diese Weise bei der Drehung des Rotors unterstützend zu wirken. Ferner sieht die Erfindung Mittel vor, um den Anordnungskragen gegenüber axialer und Drehbewegungen auf der Welle zu halten.

Gemäß einem außerordentlich bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Verkeilungsmittel verwendet, um die Segmente und die Schulter zu verbinden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel

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können die Verkeilungsmittel eine Umfangsstufe auf der Schulter aufweisen, während gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel die Verkeilungsmittel Stifte aufweisen können.

Gemäß einem außerordentlich bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt der winkelmäßig versetzte Teil einen weiteren Anordnungskragen, angeordnet auf der Welle, und es sind ferner Mittel vorgesehen, um den weiteren Anordnungskragen gegenüber Dreh- und Axialbewegungen auf der Welle festzulegen. Gemäß dem besten ins Auge gefaßten Ausführungsbeispiel ist eine mit Nuten bzw. Kerbnuten versehene Oberfläche auf der Welle für den Eingriff mit damit zusammenpassenden genuteten Oberflächen auf den beiden Anordnungskragen vorgesehen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sowie Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der Grenzfläche des Rotors der Vorrichtung und der Welle der Vorrichtung;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig.2;

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Schnittlinien der Fig. 2, aber bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 in der Form eines Viertaktdrehkolbenmotors mit Schrägachse dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auch bei Zweitaktvorrichtungen sowie bei Pumpen, Kompressoren od.dgl. anwendbar.

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Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, welches eine Arbeitskammer 12 bildet. Eine Welle 14 ist im Gehäuse 10 drehbar gelagert und besitzt einen winkelmäßig versetzten Teil 17. Der winkelmäßig versetzte Teil 17 umfaßt Anordnungskragen 16 und 60. Geeignete Lager 18 am Kragen 16 des winkelmäßig versetzten Teils 17 lagern einen Rotor 20 drehbar. Der Rotor 20 trägt geeignete (nicht gezeigte) Dichtungen für die Dichtungsberührungen mit den verschiedenen Wänden der Kammer 12 in bekannter Weise. Zudem ist der Rotor 20 mit einem Innenringzahnrad 22 versehen, welches sich in Eingriff mit einem feststehenden Zahnrad 24 befindet, wodurch sich die richtige zeitliche Relativbewegung zwischen der Welle 14 und dem Rotor 20 ergibt.

Der winkelmäßig versetzte Teil 17 - vgl. Fig. 2 - umfaßt, wie erwähnt, einen Anordnungskragen 60, der erfindungsgemäß an einer Schulter 30 an der Welle 14 anstößt. Die entgegengesetztliegende Seite des Anordnungskragens 16 umfaßt erfindungsgemäß eine Schulter 32, die mit einer ümfangsstufe 34 für im folgenden beschriebene Zwecke ausgestattet ist.

Zudem besitzt erfindungsgemäß der Anordnungskragen 16 eine Innenbohrung 36, die mit Nuten (Keilnuten) 38 ausgestattet ist, und zwar für den ineinandergreifenden Eingriff mit Nuten (Keilnuten) 40, die von der Welle 14 getragen werden.

Der Rotor 20 besitzt eine innere Mittelbohrung 50 mit einer sich radial nach innen öffnenden Nut 52. Erfindungsgemäß nimmt die Nut 52 eine Vielzahl von SchubkragenSegmenten 54 auf, und zwar zusammen mit geeigneten Schublagern 56. Jedes Schubkragensegment 54 erstreckt sich hinreichend weit aus der Nut 52 heraus, um mit der Schulter 32 des Anordnungskragens 60 in Eingriff zu kommen, der - zusammen mit Kragen 60 - den winkelmäßig versetzten Teil 17 definiert. Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Teil jedes Schublagersegments 54, der sich aus der Nut herauserstreckt, ebenfalls

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mit einer Ausnehmung 58 versehen, um auf der Stufe 34 angeordnet zu werden, um so eine Verkeilungswirkung vorzusehen.

Der Anordnungskragen 60 ist auf der Welle 14 derart angeordnet, daß die Schubkragensegmente 54 sandwichartig gegen den Anordnungskragen 16 gehalten werden. Zudem ist der Anordnungskragen 60 derart geformt, daß er eine Fortsetzung des Anordnungskragens 16 bildet, um auf diese Weise die Lagerung des Rotors 20 mittels der Lager 62 zu unterstützen.

Der Anordnungskragen 60 besitzt eine Innenbohrung 64, die mit einer genuteten Oberfläche 66 für den zusammenpassenden Nuteneingriff mit den Nuten 40 auf der Welle 14 versehen ist, wobei ferner eine Stufe 68 erfindungsgemäß vorgesehen ist, um in einer Ausnehmung 70 in der Seite des Schubkragensegments 54 entgegengesetzt zur Ausnehmung 58 wiederum zum Zwecke der Verkeilung angeordnet zu sein. Eine Hülse 72 kann fest an der Welle 14 durch irgendwelche geeigneten Mittel befestigt sein, um am Anordnungskragen 60 anzustoßen, um die Elemente in der in Fig. 2 gezeigten Zusammenbaubeziehung zu halten.

In Fig. 4 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anstelle der Stufen 34 und 68 und der Ausnehmungen oder Nuten 58 und 70 als Verkeilungsmittel für die Verkeilung der Schubkragensegmente 54 mit den Anordnungskragen 16 und 60, erstrecken sich Stifte 80 durch geeignete Bohrungen 82 in jedem Segment 54 und in ausgerichtete Bohrungen 84 und 86 in den Anordnungskragen 16 und 60. In allen anderen Beziehungen ist das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel identisch mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die Schubkragensegmente 54 sind im allgemeinen in der in Fig.3 gezeigten Form ausgebildet, obwohl Fig. 3 keine Maßstabszeichnung ist. Es ist erforderlich, daß die Segmente in Umfangsrichtung so kurz sind, wie dies notwendig ist, um deren Einsetzen in die Nut 52 zu gestatten. In ähnlicher Weise muß der Abstand

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zwischen benachbarten Segmenten 54 derart gewählt sein, daß mindestens eines der in die Nut einzusetzenden Segmente eine maximale Umfangslänge besitzt, die nicht größer ist als der Gesamtumfang minus die Umfangssumme der bereits eingebauten Segmente. Alternativ und vorzugsweise ist das letzte einzubauende Segment mit parallelen Seiten zur Erleichterung des Einbaus versehen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ersieht man, daß die gemäß der Erfindung ausgebildete Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse einen einfachen Einbau gestattet, wobei gleichzeitig die Notwendigkeit aufgespaltener Wellen oder von mit Gewinde versehenen Verbindungen im Rotor selbst eliminiert wird, d.h. Verbindungen, die durch die zyklische Belastung für Ermüdungsausfälle anfällig sind. Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet die Verwendung eines einteiligen Rotors (wenn man das Vorsehen von Dichtungen oder Lagern usw. nicht betrachtet) sowie einer einstückigen Welle.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

λ.) Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse, gekennzeichnet durch:
ein eine Arbeitskammer (12) bildendes Gehäuse (10), eine im Gehäuse (10) drehbar gelagerte Welle (14) in einem winkelmäßig versetzten Teil (17) innerhalb der Kammer (12), wobei der winkelmäßig versetzte Teil (17) eine sich im Ganzen radial erstreckende Schulter (32) aufweist, einen einstückigen Rotor (20), drehbar gelagert auf dem winkelmäßig versetzten Teil (17) und innerhalb der Kammer (12), wobei der Rotor (20) eine Mittelbohrung (50) zur Aufnahme des winkelmäßig versetzten Teils (17) besitzt, und wobei die Bohrung (50) eine sich radial nach innen öffnende Nut (52) aufweist,

eine Vielzahl von Schubkragensegmenten (54) in der Nut (52), die sich teilweise aus derselben heraus erstrecken, und zwar in Umfassungsbeziehung mit der Schulter (32), einen Anordnungskragen (60) auf der Welle (14), um die Segmente (54) sandwichartig gegen die Schulter (32) zu halten, wobei der Anordnungskragen (60) eine Fortsetzung eines Anordnungskragens (16) bildet und den Rotor (20) drehbar lagert, und Mittel, welche den Anordnungskragen (60) gegenüber einer axialen und Drehbewegung auf der Welle (14) halten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verkeilungsmittel (58, 70), welche die Segmente (54) und die Schulter (32) verbinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkeilungsmittel (58, 70) eine Umfangsstufe (68) auf der Schulter (32) umfassen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkeilungsmittel Stifte (80) umfassen.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der winkelmäßig versetzte Teil (17) einen Anordnungskragen (16) und einen Anordnungskragen (60) aufweist, der auf der Welle (14) angeordnet ist, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um die Anordnungskrägen gegenüber Dreh- und Axialbewegungen auf der Welle (14) festzulegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel und die Befestigungsmittel eine gemeinsame genutete Oberfläche (66) auf der Welle (14) in Eingriff mit zusammenpassenden genuteten Oberflächen auf den Anordnungskrägen (60, 16) aufweisen.

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