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Kolbenmaschine mit Taumelglied Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine
mit Zylindern, die um die Kurbelwelle herum und parallel zu dieser liegen, wobei
die Kolben mit einem auf einer einmal gekröpften schrägen Kurbel der Welle angeordneten
Taumelglied verbunden sind, und wobei eine am Taumelglied vorgesehene Ringfläche
.sich auf einer Ringfläche am Maschinenrahmen abwälzt: Zum Zwecke der Drehungsverhinderung
für das Taumelglied sind dabei in bekannter Weise am Maschinenrahmen Kegelzahnkränze
vorgesehen. Eine derartige Maschine kann sowohl als Kraftmaschine, z. B. als Verbrennungskraftmaschine,
als auch als Pumpe verwendet werden.
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Die bekannten Maschinen dieser Art haben den Nachteil, daß es nicht
möglich ist, die auf das Taümelglied ausgeübten Kräfte ohne Verwendung von Axialdrucklagern
mittels der Kurbelwellenlagerung auf den Maschinenrahmen zu übertragen und die miteinander
zusammenarbeitenden Flächen des Taumelgliedes und des Maschinenrahmens stets richtig
passend in bezug aufeinander zu halten. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin,
diesen Nachteil zu vermeiden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
außer dem erwähnten Ringflächensatz ein zweiter Satz von sich aufeinander abwälzenden
Ringflächen vorgesehen ist, von denen sich eine am Taumelglied und eine am Maschinenrahmen
befindet, und die derart angeordnet sind, daß auf das Taumelglied sowohl in der
einen als in der anderen Richtung der Maschinenmittellinie wirkende Axialkräfte
von den Flächen am Taumelglied auf den Maschinenrahmen übertragen werden.
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Das Taumelglied ist dadurch in seiner Lage immer richtig in bezug
auf den festen Maschinenrahmen festgelegt.
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Die neue Bauweise eignet sich vorzüglich zum Bau einer :einfachen,
leichten, doppelt
wirkenden Maschine, d. h. einer Maschine, bei
der zu beiden Seiten des Taumelgliedes Zylinder angeordnet sind.
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Ein weiterer Vorteil der neuen Bauweise besteht darin, saß das auf
das Taumelglied wirkende, resultierende Kräftepaar, wie es sehr zweckmäßig ist,
in der Maschine, und zwar teilweise vom Maschinenrahmen, aufgenommen, wodurch mindestens
eines der zwischen dem Taumelglied und der schrägen Kurbel befindlichen Lager mehr
oder weniger entlastet wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist am Taumelglied ein Ring
befestigt, der eine dem Innern des Taumelgliedes zugekehrte Ringfläche aufweist,
die mit einer Ringfläche am Maschinenrahmen zusammenarbeitet, wobei der andere Satz
zusammenarbeitender Flächen des Taumelgliedes und des Maschinenrahmens der Maschinenachse
näher liegt als die Fläche am Ring und die damit zusammenarbeitende Fläche. Der
abnehmbare Ring, ist ein einfaches Werkstück. Das Taumelglied bleibt deshalb leicht
bearbeitbar, und das Einbauen ist nicht schwer.
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Bei einer sehr praktischen Ausführungsform der Erfindung bildet die
am weitesten von der Maschinenachse entfernt liegende Ringfläche des Maschinenrahmens
die Außenseite eines abstehenden Randes eines trichterförmigen Organs, in dem sich
in einigem .1,bstand vom abstehenden Rand die zweite ringförmige Fläche des Maschinenrahmens
befindet.
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Es kann sich dann ein Teil des Taumelgliedes gegen die Innenwand des
trichterförmigen Organs abwälzen. Dadurch wird die unausgenützte Hälfte des auf
das Taumelglied wirkenden Kräftepaares, d. h. diejenige Kraft, die nicht zum Antrieb
der Drehbewegung der Kurbel beiträgt, unmittelbar auf den Maschinenrahmen übertragen,
und es @vird das in der Nähe des trichterförmigen Organs liegende Lager zwischen
dem Tauinelglied und der schrägen Kurbel entlastet. Die andere Hälfte des erwähnten
Kräftepaares liefert das Drehmoment und wirkt auf die Kurbelwelle in demjenigen
zwischen dem Taumelglied und der Kurbel befindlichen Lager, das am weitesten von
der Mittellinie der Maschine entfernt liegt.
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Bei einer einfachwirkenden Maschine werden die Ringflächen stark gegeneinandergepreßt.
Wenn die Maschine aber doppelt wirkend ausgeführt wird, sind auch Axialkräfte, die
in entgegengesetzte Richtung arbeiten, wirksam, so saß die aneinander abrollenden
Ringflächen weniger stark aufeinandergepreßt werden. Die Adhäsionskräfte zwischen
diesen Flächen sind also geringer, so saß diese Flächen einen geringeren Teil '
des Drehmomentes, welches das Taumelglied tun die Kurbel herum zu drehen versucht,
aufnehmen. Bei den Ringflächen in einer einfach wirkenden Maschine ist dieser Teil
viel größer. Bekanntlich muß bei diesen -'#faschinen das Taumelglied verhindert
werden, eine derartige Drehung auszuführen.
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Eines der besten Mittel zu diesem Zwecke besteht darin, saß am Taumelglied
ein Kegelrad angebracht wird, das sich auf einem am Maschinenrahmen befestigten
konischen Zahnrad abwälzt.
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Bei der Maschine gemäß der Erfindung können diese Zahnräder entweder
um die am weitesten von der Achse entfernt liegenden Abwalzflächen herum oder mehr
nach innen. z. B. zwischen den beiden Sätzen von Abwalzflächen angeordnet werden.
Bei der vorliegenden doppelt wirkenden Maschine werden aber diese Zahnräder im wesentlichen
das gesamte auf das Taumelglied wirkende Drehrnoment aufnehmen müssen. Wenn viele
Zylinder da sind, also bei Motoren großer Leistung, ist es deshalb zweckmäßig, zwei
Sätze von "Zahnrädern vorzusehen, und zwar einen Satz in der Nähe des einen Satzes
von Ringflächen und den anderen Satz in der Nähe des andern Ringflächenansatzes.
Weil aber die Ringflächen nur eine so geringe Druckbelastung zu tragen brauchen,
ist es möglich, die zwei Sätze von Zahnrädern diese geringe Druckbelastung selbst
aufnehmen zu lassen, d. h. die Ringflächen werden als gezahnte Flächen ausgebildet.
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Vorzugsweise werden dann Zähne verwendet, welche auf dem Zahnkopf
tragen, nämlich runde Zähne, so saß die Ringflächen dann sozusagen eine gewellte
Oberfläche erhalten. An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert. ' Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt, zum größten Teil im Schnitt,
eine doppelt wirkende Maschine, bei der zu beiden Seiten des Taurnelgliedes i Zylinder
2 und 2" angeordnet sind, in denen sich Kolben 3 und 3" befinden. Ein Satz von Kolben
3 und 3a ist in irgendwelcher Weise derart zu einem Bauteil verbunden, so saß der
Einbau möglich ist. Der Satz von Kolben 3 und 3« weist eine Aussparung 4. auf, in
die ein Arm des Taumelgliedes i hineinragt. Zwischen dem Taumelglied und dem Kolben
ist irgendeine zweckmäßige Verbindung vorgesehen (s. z. B. deutsche Patentschrift
531 753). Diese Verbindung ist hier nicht beschrieben.
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Das Taumelglied i ist auf der schrägen Kurbel 5 der Kurbelwelle 6
angeordnet. Der Winkel zwischen der Kurbel und der Maschinenlängsachse a ist z.
B. 15 bis 2o°.
Das Taumelglied i weist nun eine Ringfläche 7 auf,
die sich beim Drehen der Kurbelwelle auf die Ringfläche 8 am Maschinenrahmen 13
abwälzt. Diese Fläche 8 ist eine Kegelfläche, deren Erzeugenden die Maschinenlängsachse
unter einem Winkel (3 (= go - a) schneiden. Ein derartiger Flächensatz ist bekannt
(s. z. B. deutsche Patentschrift 666 i58). Diese Flächen können aber nur solche
Axialkräfte aufnehmen, welche vom Taumelglied in einer Richtung, in der Zeichnung
nach rechts, auf den Maschinenrahmen ausgeübt werden, also z. B. auf die Kolben
3 wirkende Expansionskräfte. Es werden nun in entgegengesetzter Richtung arbeitende
Axialkräfte, z. B. die auf die Kolben 3" ausgeübten Kräfte, von einer Ringfläche
9 aufgenommen, die die Außenseite eines abstehenden Randes io eines trichterförmigen
Organs i i bildet. Das Organ i i ist mittels Bolzen 12 am Maschinenrahmen 13 befestigt.
Auf dieser Fläche 9 wälzt sich beim Drehen der Kurbel eine Fläche 2o ab, die sich
an einem Ring i¢ befindet, der mittels Bolzen 15 am Taumelglied befestigt
ist.
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Das Taumelglied wird daran gehindert, sich um die Kurbel zu drehen.
Hierzu dient das Kegelrad 16, das sich auf dem Zahnrad 17 am Maschinengestell abwälzt.
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Die Außenseite 18 des Zahnrades 16 kann sich dabei auch noch auf der
Innenwand ig des Organs i i abwälzen. Diese Innenwand kann also die eine Hälfte
des auf das Taumelglied wirkenden resultierenden Kräftepaares aufnehmen.
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Es ist noch auf einen wesentlichen konstruktiven Vorteil hinzuweisen,
nämlich den, daß die Zahnräder 16 und 17 und die Flächen 7 und 8 bzw. 9 und
2o ganz geschützt liegen, so daß z. B. ein Gegenstand, der in den Motor oder in
die Pumpe hineinfällt, diese Flächen nie berühren kann.
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An den aus zwei einfachen Teilen 2i und 22 bestehenden Zylinderblock
sind an beiden Seiten Zylinderköpfe 23 und 2q. mit Ventilen, Brennstoffnadeln usw.
befestigt.
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Bei Vergleich mit den bekannten Bauweisen (s. z. B. deutsche Patentschrift
666 158)
ist ohne weiteres einzusehen, daß eine doppelt wirkende Maschine
auf keinen Fall das doppelte Gewicht bzw. die doppelte Länge der einfach wirkenden
Maschine besitzt.