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Axialkolbengetriebe mit sphärischem Steuerspiegel Wenn man bei einem
Axialkolbengetriebe einen kugelartig gewölbten oder sphärischen Steuerspiegel anwendet
und die rotierende Zylindertrommel, so wie dies bei ebenen Steuerspiegeln üblich
ist, auf einem die Zylindertrommel der Länge nach durchsetzenden Führungszapfen
lagert, so zeigt sich, daß bei einem derartig gewölbten Steuerspiegel radiale Kräfte
entstehen, die durch entsprechende radiale Kräfte am Führungszapfen aufgenommen
werden müssen. Abgesehen von der hierdurch verursachten Reibung führt dies nämlich
auch zu einer unregelmäßigen Drehmomentbeanspruchung des Zylinders um eine zu seiner
Drehrichtung senkrechten Achse, weil diese Radialkräfte je nach der Durchbegung
des Zapfens und dem Verschleißzustand seiner Oberfläche in mehr oder weniger großer
Entfernung von der Steuerfläche übertragen werden, so daß starke Unregelmäßigkeiten
in der Beanspruchung der Steuerflächen auftreten, die zu Störungen Anlaß geben.
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Man hat daher auch versucht, den radialen Mittelzapfen gänzlich wegzulassen
und den Zylinderkörper, welcher mit einem sphärischen Steuerspiegel zusammenarbeiten
soll, etwa im Mittelpunkt der dazugehörigen Triebscheibe zu führen. Hierdurch wird
eine freie Einstellbarkeit der Kugelfläche ohne weiteres erzielt.
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Wenn daher auch die bekannte Führung einer mit einer sphärischen Steuerfläche
ausgerüsteten Zylindertrommel in dem Triebachsmittel dieser eine beinahe unbeschränkte
Beweglichkeit zur Selbsteinstellung und Selbstdichtung läßt, so wird doch der angestrebte
Zweck nur unvollkommen und jedenfalls nicht in allen Betriebszuständen erreicht,
vielmehr
zeigen sich gelegentliche größere Störungen, welche auf ein Versagen der Selbsteinstellung
und Selbstdichtung schließen lassen.
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Nach der Grundlage der Erfindung ist es auch verfehlt, die Zylindertrommel
zum mindesten ausschließlich und ohne weitere Beschränkung ihrer Beweglichkeit in
dem Triebring bzw. Triebscheibemittel zu führen, weil dieser Punkt sehr weit außerhalb
des Schwerpunktes der Zylindertrommel liegt und die nur ganz schwach gewölbte Steuerfläche
keine ausreichende Radialführung des anderen Endes der Zylindertrommel gewährleistet.
Daß dabei die Steuerfläche nur schwach gewölbt sein kann, zeigt folgende Überlegung:
Soll die Steuerfläche ohne wesentliche Kantenpressung und damit ohne Gefahr eines
Herauskippens aus dem Zustand der Selbstdichtung arbeiten, so muß die Resultierende
aller an der Steuerfläche wirkenden Kräfte, nämlich der in den Steueröffnungen und
in 'den Dichtungsflächen, insbesondere in den sogenannten Dichtungsstegen, wirksamen
Öldrücke sowie der mechanischen Kraftwirkung der aufeinandergleitenden Dichtungsflächen
und eines meist noch vorhandenen Spurlagers sich mit der Resultierenden der von
den Kolben bzw. den Kolbenstangen ausgeübten Kräfte in einem Punkte schneiden, welcher
in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der rotierenden Zylindertrommel liegt
und durch den Punkt ihrer radialen Führungsstelle geht.
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Diese 'Gleichgewichtsbedingung, welche zunächst nur das statische
Gleichgewicht der Kräfte und noch nicht Fliehkraft- und Kreiselwirkungen sowie auch
keine Gewichtswirkungen betrachtet. kann dabei noch wie folgt vereinfacht werden:
Zunächst wird man verlangen, daß das Spurlager und die Dichtungsflächen nur geringen
mechanischen Kraftwirkungen ausgesetzt sind. Es genügt daher in erster Annäherung,
sich ausschließlich mit den vom Arbeitsdruck des Getriebes selbst herrührenden Flüssigkeits-
bzw. Öldruckwirkungen in den Steueröffnungen und in den Dichtungsflächen zu befassen
und die Kräfte, welche gewissermaßen mechanisch im Spurlager oder den Dichtungsflächen
übertragen werden, von der Betrachtung auszuschließen, ganz gleichgültig, ab es
sich hier nun um eigentliche Berührungskräfte handelt oder um Öldruckwirkungen in
dünnen Schmierfilmen, welche die meist stark viskose Arbeitsflüssigkeit, kurz gesagt
das Betriebsöl, wie es im allgemeinen üblich ist, in den aufeinandergleitenden Flächen
erzeugt.
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Um die notwendigen Eigenschaften einer Steuerfläche und ihre zulässige
Wölbung kennenzulernen, ist es daher mit einiger Annäherung wohl zulässig, zunächst
einmal von diesen so gekennzeichneten Kräften abzusehen, da sie ja aus den angegebenen
Gründen stets nur ein kleiner Bruchteil der gesamten Kräfte einschließlich der Öldruckwirkungen
sein dürfen, und letztere allein zu betrachten.
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Es ist ferner angängig, den Ölrückdruck eines jeden Kolbens auf die
rotierende Zylindertrommel getrennt mit dem dazugehörigen Abschnitt der Steuerfläche
zu betrachten, welcher durch die radial durch die Zylindertrommelachse gehenden
1dittelebenen, die symmetrisch zwischen den Zylindermitteln liegen, bestimmt wird.
Auf diese Weise läßt sich die oben gegebene, zunächst als räumliche Aufgabe zu verstehende
Gleichgewichtsbedingung für den kantenpressungsfreien Lauf der Zylindertrommel in
eine ebene Aufgabe verwandeln, deren Lösung .beispielsweise bei dem in Fig. t dargestellten
Axialkolbengetriebe ersichtlich gemacht ist.
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In Fig. i ist r die rotierende Zylindertrommel eines Axialkolbengetriebes,
und zwar beispielsweise eines solchen, bei welchem die Triebscheibe a fest mit der
Welle3 verbunden ist und zur Erzielung der Hubbewegung der Kolben auch schräg eingestellt
werden kann. Die Zylindertrommel r soll dabei in der sphärischen Steuerfläche 5
die Umsteuerung der einzelnen Zylinderräume von der Saugseite auf die Druckseite
des Getriebes und umgekehrt bewerkstelligen. Zu diesem Zwecke ist bei jedem Zylinder
bekanntermaßen eine Steueröffnung 6 (Fig. z) vorzusehen, die mit den entsprechenden
Umsteueröffnungen 7 zusammenarbeiten, welche in dein feststehenden Umsteuerkörper
S ausgespart sind und in geeigneter Weise mit hier nicht näher dargestellten Flüssigkeitszu-
und -ableitungen verbunden sein müssen. Sofern dabei die Zylinder trommelachse schwenkbar
eingerichtet wird, müssen diese Flüssigkeitsleitungen ebenfalls schwenkbar eingerichtet
werden. Diese Einzelheiten der Ausbildung der äußeren Rahmen- oder Gehäuseteile
sind jedoch für die Erfindung, welche sich mit der Ausführung einer sphärischen
Steuerfläche und der zweckentsprechenden Führung der dazugehörigen Zylindertrommel
befaßt, unwesentlich und in Fig. z nicht näher dargestellt. Vielmehr ist dort nur
ein einfaches Gehäuse q: ersichtlich, in welchem die Getriebewelle 3 kugelbeweglich
in der Schwenkkugel y oder auch fest gelagert sein kann.
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Um nun obige Gleichgewichtsbedingungen zur Bestimmung der zum kantenpressungsfreien
Lauf_ der Steuerfläche erforderlichen Wölbung dieser' Steuerfläche 5 auszunutzen,
muß Angriffspunkt und Richtung der von den Steueröffnungen ausgehenden Öldruckkräfte
einschließlich der dazugehörigen Öldruckfelder in .den benachbarten Dichtungsstegen
io gesucht werden.
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Da es sich nun nach den obigen Überlegungen nur um Öldruckkräfte handelt,
so ist sicher, daß die Resultierende der von der shpärischen Steuerfläche 5, einschließlich
ihrer nur gedachten Fortsetzung durch die offenen Flächen der Steueröffnungen 6
an der Zylindertrommel, ausgehenden Öldruckkräfte durch den Kugelmittelpunkt z z
dieser sphärischen Steuerfläche gehen muß. Ferner muß die Resultierende dieser Kräfte
durch den nach bekannten Regeln zu suchenden Flächenschwerpunkt gehen.
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Verbindet man also in Fig. i den Kugelmittelpunkt z z der sphärischen
Steuerfläche 5 mit dem Mittelpunkt, genauer dem Schwerpunkt 1a der zu dem in der
Zeichenebene geschnittenen Zylinder
gehörigen Steueröffnung 6, so
muß diese Gerade 11-12 in ihrer Verlängerung die ebenfalls verlängerte Zylinderachse,
genauer gesagt die verlängerte Kolbenstangenachse, falls eine solche vorhanden ist,
in der zur Zylindertrommelachse senkrechten Ebene, in Fig. i also in der Linie Ar-E
schneiden, wenn anders nach mechanischen Grundsätzen, welche das Gleichgewicht gegen
Verdrehung der Zylindertrommel in der Zeichenebene betrachten, eine drehkraftfreie
Aufnahme der verschiedenen auf die Zylindertrommel wirkenden Kräfte und damit ein
nach obigem kantenpressungsfreier 1-auf der Steuerflächen erreicht werden soll.
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Dabei ist angenommen, daß die Zylindertrommel, wie dies auch in Fig.
i ersichtlich ist, im Triebachsmittel geführt ist. Bei anderer Lage des Ortes der
Radialführung der Zylindertrommel muß die Linie N-E dementsprechend verschoben werden,
wie dies auch in den später zu behandelnden Ausführungen nach Fig. 3, 4 und 5 der
Fall ist. ' Vorausbesetzt ist ferner, daß die Radialführung der Zylindertrommel
in einer zu dieser koaxialen und Zylindertrommel Längsverschiebbarkeit ergebenden
Zylinderfläche vor sich geht.
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Bei der Ausführung nach Fig. i wird z. B. die Zylindertrommel mittels
des Kugelzapfens 13 im 1'riel)scheibenmittel geführt; um hier die aus den angegebenen
Gründen nötige Längsbeweglichkeit ztt erreichen, ist hier z. B. an den Kugelzapfen
13 der eigentliche Führungszapfen 14 fest angesetzt, der in der Zylindertrommel
in einer entsprechenden Lohrung längs beweglich geführt ist und die radiale oder
zur Zylindertrommelachse senkrechte Lage aller Führungskräfte, wie sie der Kugelzapfen
13 auf die Zylindertrommel Überträgt, erzwingt, bis auf nebensächliche Reibungen
in dieser längs beweglichen Führung und his auf dia Kraft einer Anpreßfeder 15,
welche aber aus naheliegenden Gründen im Vergleich zu den im normalen Betrieb sehr
großen Öldruckkräften auch nur klein sein kann und darüber ebenso wie die erwähnten
Reibungskräfte vernachlässigt werden darf.
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Umgekehrt kann man aus dieser in Fig. i eingetragell,en geometrischen
Konstruktion bei gegebener Lage der Zylinder, der Triebwelle mit Triebscheibe und
dem Trie#bachsmittel sowie nach \@'ahl der Lage der Steueröffnungen und ihres Mittelpunktes
oder genauer ihres Schwerpunktes 12 die Lage des zum kantenpressungsfreien Lauf
der Steuerfläche gehörigen Kugelmittelpunktes I I und damit die auszuführende Wölbung
der sphärischen Steuerfläche bestimmen. Je näher 12 an die Zylindertrommelachse
heranrückt, desto größer wird offenbar die Wölbung; aber hiermit ist man einigermaßen
beschränkt, weil die Gesaintflächengröße des oben genauer bezeichneten Teilausschnittes
der Steueröffnung einschließlich der anteiligen Flächen der dazugehörigen Dichtungsstege
beinahe gleich der wirksamen Zylinder= oder Kolbenfläche des dazugehörigen Zylinders
sein muß, damit aus den oben angegebenen Gründen, in der Hauptsache also zur Beschränkung
der Spurlagerbelastung die der Differenz dieser Flachen entsprechende Anpressung
der Steuerflächen und gegebenenfalls auch der Spurlagerflächen im Betrieb keine
zu großen Werte annimmt.
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Das Kräftevier eck Fig. 2 läßt im übrigen diese Zusammenhänge noch
deutlicher erkennen. In diesem Vektordiagramm der Kräfte, welches für jeden beliebigen,
aber in Anbetracht der auch hier geschehenen Vernachlässigung der Kraft der Anpreßfeder
15 in Fig. i nicht zu niedrigen Öldruck gilt, bedeutet 16a nach Größe und Richtung
die Kolbenkraft eines Zylinders, welche in Richtung der Zylinderachse, genauer in
der Richtung der Kolbenstange liegen muß und deren Größe sich aus dem Produkt der
Kolbenfläche und des Betriebsdruckes ergibt, wobei der meist bevorzugten Bauweise
einer in zwei Kugelgelenken beweglichen Kolbenstange als Verbindungsgled zwischen
Triebscheibe .2 und Kolben 16 noch der reziproke Wert des Cosinus des Neigungswinkels
der Kolbenstange zur Zylinderachse innerhalb der Ebene der F ig. i hinzutritt, aber
als unerheblich weggelassen werden kann, ebenso wie noch einige andere meist unerhebliche
Berichtigungsgrößen, wie z. B. die Reibung der vorerwähnten Kugelgelenke.
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In dem Diagramm Fig.2-ist ferner 6a die Größe der von dem früher genauer
definierten Ausschnitt der Steuerfläche ausgehenden OIdruckkräfte, wie er zu dem
betreffenden Zylinder gehört. 6a muß in dem Diagramm offenbar parallel zur Geraden
11-12 der Fig. i gezogen werden; die Größe von 6a ergibt sich dabei aus dem Produkt
des Öldruckes und des Steuerflächenausschnittes.
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Die im allgemeinen schräg liegende Differenz 17 der Kraftvektoren
16a und 6a muß in zwei Komponenten, nämlich die Radialführungskraft 18, die parallel
zur Ebene N-E in Fig. i -liegen muß und in die zu dem betreffenden Zylinder gehörende
anteilige Spurlagerkraft i9.zerteilt werden; letztere liegt, wenn die aus Fig. i
ersichtlichen geometrischen Bedingungen für die Richtung der Kraft 6a genau erfüllt
sind, ebenfalls in der Richtung von 6a, wie dies in Fig. 2 angenommen ist.
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Für einen genauen kantenpressungsfreien Lauf müßte allerdings die
Kraft 1g parallel zur Zylindertrommelachse gerichtet sein. Sofern aber die Anpreßkraftig
aus den früher angegebenen Gründen klein gegen die Kolbenkraft 16a und den wirksamen
Olrückdruck der Steuerung 6a bleiben soll, sind diese Korrekturen unbedeutend.
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Die hier in übersichtlicher Kürze beibrachten mechanischen Ableitungen,
welche der Erfindung zugrunde liegen, zeigen deutlich, daß zur Erzielung des für
den Betrieb so überaus wichtigen, einigermaßen kantenpressungsfreien Laufes der
Steuerflächen diese offenbar nur eine verhältnismäßig schwache Wölbung erhalten
dürfen. Nachdem nun die Bauverhältnisse derartiger Axialkol!bengetriebe gewissermaßen
aus übergeordneten Gründen keine weitgehende Abänderung erfahren können und im großen
und ganzen etwa den in Fig, i dargestellten Verhältnissen entsprechen müssen, zeigt
sich, daß die äußerst schwache Wölbung der Steuerfläche 5 der Zylindertrommel i
an
ihrem steuerflächenseitigen Ende nur eine mangelhafte radiale
Führung ergibt. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß beim Auftreten einer einseitigen
Reibung in irgendeinem Außenbezirk der Steuerfläche 5 der Zylinder sofort das Bestreben
zeigen wird, sich um diese Reibungsstelle herumzudrehen und dabei den verhältnismäßig
schwachen Hügel, den die Steuerfläche mit ihrer Wölbung darstellt, zu übersteigen.
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Aus den vorgebrachten, der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen
ergibt sich schlüssig, daß es unrichtig ist, einen derartigen Zylinderkörper ausschließlich
mittels eines Kugelzapfens oder anderer Hilfsmittel nur in der Ebene der Triebscheibe
führen zu wollen. Als einfachste erfindungsgemäße Abhilfe gegen die Störungserscheinungen
ergibt sich daher die Anordnung eines Hilfsführungszapfens 2o, der mit einigem Spiel
27 die Zylindertrommel an ihrem anderen Ende zentriert. Dieses Spiel läßt sich sehr
wohl so abstimmen, daß einerseits für den normalen Betriebszustand eine befriedigende
Einstellung der Zylindertrommel auf der Steuerfläche 5 unter Aufrechterhaltung der
Selbstdichtung und Selbsteinstellung zustande kommt. Treten andererseits einmal
die vorerwähnten Störungserscheinungen auf, die sich im Beginn einer Taumel@bewegung
der Zylindertrommel i äußern, so wird gerade bei der verhältnismäßig geringen Wölbung
der Steuerfläche 5 dieser Hilfsführungszapfen rechtzeitig sein Spiel überbrücken
und zur Anlage in seinem Lager kommen, ehe nun die exzentrische Verlagerung der
Zylinderdrehachse zu einer betriebsstörenden Anlüftung der Steuerflächen Anlaß gibt.
Man kann dabei die Wirkung dieses Zapfens auch mit derjenigen eines Dämpfungsorgans
vergleichen, welches erst beim Auftreten störender Schwingungsbewegungen eingreift.
Auch im vorliegenden Falle wird der Hilfsführungszapfen 2o, wenn er einiges Spiel
27 in seiner Lagerung besitzt, die beinahe ungehinderte Selbsteinstellung
der Zylindertrommel gestatten, und zwar auch schon infolge der natürlichen Verschleißerscheinungen,
welche ein solcher Zapfen beim Auftreten größerer Kräfte auf den Zylinder im Dauerzustand
ausüben kann. @ Dessen ungeachtet können in dem zweckmäßig mit Öl gefüllten Spalt,
mit welchem der Hilfsführungszapfen mit seiner Lagerung zusammenarbeitet, sehr erhebliche
Dämpfungskräfte auftreten, sobald der Zapfen daselbst eine schnelle exzentrische
Bewegung beginnt. Bei den Störungserscheinungen handelt es sich hier wesentlich
auch um Fliehkräfte und Kreiselwirkungen, welche nur im Gebiete höherer Drehzahlen
erheblich sind und auch entsprechend schnelle Bewegungen des Hilfszapfens in seiner
ölgefüllten Lagerung mit entsprechend großen Dämpfungskräften auslösen werden und
daher durch die Flüssigkeitsdämpfung selbst bei verhältnismäßig großem Zapfenspiel
27 recht gut verhindert werden können.
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Das Wesen dieses Führungs- und Dämpfungsmittels, wie es ein absichtlich
mit einem gewissen Spiel 27 ausgerüsteter Hilfszapfen 2o ist, beruht gerade darauf,
daß bei der verhältnismäßig schwachen Wölbung der Steuerfläche 5 schon verhältnismäßig
große Exzentrizitäten der rotierenden Zylindertrommel i auftreten, bevor hier ein
gefährlich weitgehendes Abheben der arbeitenden Zylinderflächen in Erscheinung tritt.
Dabei wird dieses Abheben bei zweckmäßiger Wahl des Spieles überhaupt nicht eintreten,
weil schon allein die Anwesenheit des ölgefüllten Spaltes an den Hilfsführungszapfen
für eine Dämpfung der Taumelbewegungen sorgt, ehe diese überhaupt entstanden sind.
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Da der Hilfsführungszapfen 2o gar nicht dazu bestimmt ist, dauernd
Kräfte aufzunehmen, ist es auch möglich, seine Wirkung durch eine Hilfsführungsfläche
2ii zu ersetzen, welche die Zylindertrommel i etwa an ihrem Außenumfang führt. Derartige
Führungsflächen an dem Außenumfang rotierender Zylindertrommeln haben sich wenig
bewährt, @venn sie zur Aufnahme größerer Kräfte in Dauerzustand dienen sollen. Im
vorliegenden Falle würde jedoch eine Hilfsführungsfläehe 21 nur die Aufgabe erfüllen,
beim Auftreten schon kleinster Taumelbewegungen der Zylindertrommel i Dämpfungskräfte
zu entwickeln, wofür schon eine Veränderung ihres betriebsmäßigen Spieles ohne unmittelbare
metallische Berührung ausreicht. Wenn bei einer etwaigen Dauerbelastung einer solchen
Hilfsführungsfläche Verschleiß eintritt und ein Laufspiel erzeugt, so ist dies sogar
erwünscht, weil hiermit Montagefehler, die etwa eine solche Dauerbeanspruchung der
Hilfsführungsfläche hervorrufen könnten, durch natürlichen Auslauf dieser Führungsfläche
beseitigt werden und damit wiederum die im Dauerbetriebszustand durchaus erwünschte
Selbsteinstellung der Steuerfläche verwirklicht wird.
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Es ist ferner möglich, die Hilfsführungsfläche statt wie dargestellt,
nur auf einem Teil der Oberfläche der Zylindertrommel wirken zu lassen, sie etwa
auf die ganze Oberfläche der Zylindertrommel auszudehnen. Etwas Derartiges ist insbesondere
dann angängig, wenn keine zu hohen Drehzahlen vorliegen und die Ölreibung einer
die ganze Zylindertrommel einhüllende Hilfsführungsfläche, die ja kein zu großes
Spiel haben darf, nicht stören würde. Weiterhin kann es bauliche Erwägungen geben,
.die dazu führen, die Hilfsführungsfläche, auch wenn sie nur einen Teil der Zylinderoberfläche
bedecken soll, an einer anderen Stelle der Zylindertrommel wirken zu lassen, obwohl
das steuerseitige Ende dem Wesen der Sache nach im allgemeinen hierfür am besten
geeignet ist.
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Die Betrachtung des in Fig. i eingetragenen Kräftebildes lehrt aber
auch, daß eine einheitliche betriebsmäßige Führung der Zylindertrommel i außerhalb
des Triebscheibenmittels unter sicherer Aufrechterhaltung der berechtigten Forderungen
nach Selbstdichtung und Selbsteinstellung gelingen muß, wenn man dafür sorgt, daß
die radiale Zylinderführung in ihrem Abstand von Triebscheibe und Steuerfläche mit
genügender Genauigkeit definiert ist, was dazu führt, dieser radialen
Fiihrungsfläche
eine gewisse Beweglichkeit zu geben, im Gegensatz zu der naheliegendsten und bei
ebenen Steuerflächen üblichen Ausführung, bei welcher der Zylinder einfach an einem
durchlaufenden Führungszapfen zentriert ist, wobei im Sinne der Einleitung der Ort
der Aufnahme der radialen Kräfte unbestimmt bleibt oder aber der Steuerfläche viel
zu nahe gerückt ist, wenn man etwa diesen Zapfen sehr kurz ausführt.
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Die Fig.3 zeigt eine entsprechende erfindungsgemäße Ausführungsform
der Erfindung. In diesem Falle wird der Zylinderkörper i an den sonst unveränderten
undunverändertbezeichnetenHauptbestandteilen eines mit einer sphärischen Steuerfläche
ausgerüsteten Getriebes an der Radialführungsfläche 22a radial geführt, die etwa
in der Nähe des triebscheibenseitigen Endes der Zylindertrommel i angebracht ist
und die Zylindertrommel zwar einigermaßen spielfrei, aber zufolge ihrer Kürze doch
mit einer gewissen Einsteilbarkeit -der Winkelstellung der Zylinderachse führt.
Zunächst führt das Kräftebild, welches wie bei Fig. i genauer beschrieben, aus dem
Schnitt der durch den Kugelmittelpunkt i i und den Schwerpunkt i2 der Steueröffnungen
6 gezogenen Geraden und der Kolbenachse in der achsensenkrechten Mittelebene des
Führungszapfens 22 entsteht, zu dem Schluß, daß in diesem Falle die Wölbung der
Steuerfläche schon um einiges größer als bei der Ausführung nach Fig. i gewählt
werden kann. Es wäre natürlich bei dieser Bauweise an sich auch ohne weiteres möglich,
die radiale Führungsfläche 22 noch weiter der Steuerfläche 5 näherzurücken, aber
dann wird die Wölbung der Steuerfläche so groß, daß dies z. B. für die Herstellung
unbequem sein kann. Die radiale Führung kann gegebenenfalls auch an der Außenfläche
der Zylindertrommel i als radiale Führungsfläche 22a angebracht werden, z. B. auch
als Wälzlager. Dies entspricht auch dem Sinn der Erfindung, welche eine kurze Ausführung
der Radialführungsfläche 22 bedingt, ganz gleichgültig, ob sie innen oder außen
an der Zylindertrommel wirkt. Sie muß eine beschränkte Länge im Vergleich zur Gesamtzylindertrommellänge
besitzen, damit die Lage der radialen Führungsebene mit genügender Genauigkeit bestimmt
ist und die Wölbung der Steuerfläche danach so gewählt werden kann, daß ein angenähert
kantenpressungsfreier Lauf derselben herauskommt. Hierfür ist jedoch ein radiales
Führungsleitlager am äußeren Zylinderumfang weniger geeignet, da ein solches nur
mit besonderen Maßnahmen, etwa keilförmigen Laufflächen, eine genügende Tragfähigkeit
im Dauerbetrieb aufweisen kann; eine Radialführung dieser Art, auch eine solche
etwa größerer Länge, ist jedoch sehr wohl geeignet, um gegebenenfalls zusätzlich
als Dämpfungsmittel den Lauf der Zylindertrommel zu beruhigen, wenn sie mit entsprechendem
Spiel die Zylindertrommel umgibt und damit eine ähnliche Funktion wie eine Hilfsführungsfläche
21 in Fig. i übernimmt.
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Die Führung der Zylindertrommel in einer Ebene, die dem triebscheibenseitigen
Ende des Zylinders naheliegt, führt dabei von selbst schon zu einer wesentlichen
Verbesserung der Verhältnisse eines Triebwerks, wie sie sich etwa aus Fig. i ohne
den erfindungsgemäßen Hilfsführungszapfen 20 ergeben würde; denn im Vergleich zu
dieser ist die Wölbung der Steuerfläche 5 schon beachtlich größer, ferner ist auch
die Führungsfläche schon dem Schwerpunkt der Zylindertrommel wesentlich nähergerückt,
so daß eine wesentliche Ursache der Taumelbewegungen erheblich vermindert wird.
Es ist daher nicht nötig, nun die vorerwähnten Hilfsführ.ungsflächen oder zusätzlichen
Dämpfungsmittel wirklich anzuordnen, sondern eine zweckentsprechend, vielleicht
der Steuerfläche noch etwas mehr als in Fig.3 angenäherte Führung der Zylindertrommel
i kann schon ohne weiteres durchaus brauchbare und störungsfreie Verhältnisse für
Gien Lauf der Zylindertrommel ergeben. Wesentlich ist dabei eine gewisse verhältnismäßig
kurze Baulänge für die Radialführung 22 oder gar die Anordnung einer Kugelbeweglichkeit,
wie sie etwa bei der Ausführung nach Fig. q. ersichtlich ist, bei welcher die radiale
Führungsfläche 22 mit einer ballig ausgestalteten Büchse 23 umgeben ist, die in
einer entsprechenden Aussparung der Zylindertrommel arbeitet. Die gewöhnlich vorhandene
Anpreßfeder 15 kann dabei die Büchse 23 unter Längsspannung an ihren Balligen Flächen
versehen zu dem Zwecke, durch Reibungsschluß die Beweglichkeit des Zylinders mit
der Radialführung 22 zu dämpfen.
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Wie im übrigen der radiale Führungszapfen 22 gehaltert ist, ist zunächst
für die Erfindung unwesentlich; er kann daher auch, wie beispielsweise in Fig. 3
angenommen, als frei tragender Zapfen in der Oberfläche des Umsteuerkörpers 8 angeordnet
werden, ähnlich wie dies bei ebenen Getriebesteuerungen üblich ist, nur mit dem
Unterschied, daß die radiale Führung aus den angegebenen Gründen auf' einen gewissen
Bruchteil der freien Zapfenlänge an dem triebscheibenseitigen Ende des Zapfens beschränkt
werden muß.
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Es ist aber auch, wie in Fig. q. dargestellt ist, in vielen Fällen
vorteilhaft, den radialen Führungszapfen 22 an einem durchlaufenden Mittelzapfen
24 anzubringen, der einerseits mit einem Kugelzapfen 13 in der Triebscheibe :2 gelagert
ist, andererseits mit einem unteren Führungszapfen z5 im feststehenden Umsteuerkörper
B. Dadurch wird erreicht, daß gleichzeitig der größte Teil der radialen Führungskräfte
auf die Triebscheibe unter Vermeidung zu hoch belasteter umlaufender Zapfen übertragen
wird, und daß ferner das untere Ende des Mittelzapfens 24 mangels großer Biegungsbeanspruchung
verhältnismäßig dünn ausgeführt werden kann, so daß die Steueröffnungen eng an die
Zylindertrommel herangeführt werden können, und damit der größte Vorteil der sphärischen
Steuerung, -bestehend in einem kleinen Durchmesser der Dichtungsteile, verwirklicht
werden kann. Schließlich ist es auch noch von großem Vorteil, daß bei dieser Anordnung
die Zylindertrommel wenigstens zum größten Teil etwaigen Exzentrizitäten der Triebscheibe
folgt, so daß sie sich ganz
besonders eignet für solche Triebwerke,
bei denen möglichst genaue Zentrierung des Zylinders zur Triebachse erforderlich
ist, wie dies alle kardangelenklosen Mitnahmevorrichtungen, wie Kegel-oder Tellerräder,
oder die Mitnahme durch Anstoßen der Kolben an die Kolbenstangen usw. erfordern.
Ferner kann noch der Mittelzapfen 24 an seinem steuerflächenseitigen Ende ohne weiteres
so ausgeführt werden, daß eine Hilfsführungsfläche 2i entsteht, die bei etwaigen
größeren Exzentrizitäten des Laufes der Zylindertrommel i jede grobe Störungserscheinung
verhütet.
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Der die Zylindertrommel in der Nähe ihres triebscheibenseitigen Endes
tragende Mittelzapfen 24, der einerseits in der Triebscheibe 2, andererseits in
dem feststehenden Umsteuerkörper 8 gelagert ist, vereinigt dabei in einfachster
Weise eine große Zahl von Forderungen, die die Erfüllung der günstigsten Zylindertrommelführung
und Steuerflächengestaltung bringen.
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Wenn auch die Ausführung der Erfindung, die auf einer neuartigen Überlegung
über das Kräftespiel an Zylindertrommeln, insbesondere solchen mit sphärischen Steuerflächen
beruht, zu Ausführungsformen der Zylindertrommellagerung führt, die an sich entweder
bei ebenen Steuerungen bekannt sind oder bekannte Hilfsmittel des Maschinenbaues
verwenden, so ist doch im obigen Sinne der hiermit erzielte Erfolg ein sehr weitgehender
und überraschender; denn die Erfindung zeigt einen Weg, wie zum Teil mit den einfachsten
Hilfsmaßregeln die Vorteile der sphärischen Steuerung, nämlich ein kantenpressungsfreier
Lauf, bei eng an die Achse zusammengezogenen Steueröffnungen voll ausgeschöpft werden
können und ihr ein immer störungsfreier Lauf gegeben werden kann. Hierzu ist es
nach der Erfindung nur nötig, die Zylindertrommel auch zwischen Triebscheibe und
Steuerflächenkörper radial zu führen. Behält man dabei als eigentliche Führung die
bekannte Führung der Zylindertrommel im Triebscheibenmittel bei, so ist es zur Vermeidung
der Störungserscheinungen nur nötig, Hilfsführungszapfen oder Hilfsführungsflächen
in einiger Entfernung von dem Triebscheibenmittel anzubringen und diesen ein geeignet
großes Spiel zu geben. Die Erfindung zeigt, daß gerade bei der geringen Wölbung
der Steuerfläche, die mit dem kantenpressungsfreien Lauf derselben bei Führung der
Zylindertrommel im Triebscheibenmittel zusammenhängt, ein verhältnismäßig großes,
die Selbsteinstellung und Selbstdichtung der Zylindertrommel nicht gefährdendes
Maß eines Spieles an diesen radialen Hilfsführungszapfen oder-flächen angewendet
werden kann, ohne daß die Gefahr von Störungserscheinungen auftreten kann, da gerade
die schwache Wölbung der Steuerflächen verhältnismäßig große radiale Bewegungen
der Zylindertrommel zuläßt, ehe sich diese in gefährlichem Maße von ihrer feststehenden
Steuerfläche ablösen kann. Andererseits zeigt die Erfindung auch, daß eine radiale
Führung, die man unter Aufhebung der unmittelbaren Führung der Zylindertrommel in
dem Triebflansch als betriebsmäßige Führung zwischen Triebscheibe und Steuerflächenkörper
etwa in der Nähe des triebscheibenseitigen Endes der Zylindertrommel anordnet, im
Gegensatz zu den mindestens bei ebenen Steuerflächen bekannten Längsführungszapfen
des Zylinders einen einwandfreien Lauf der Zylindertrommel verbürgt, wenn man diese
Führung so, einrichtet, daß sie entweder nur innerhalb einer beschränkten Länge
ihres Abstandes von dem feststehenden .Steuerflächenkärp,er wirkt oder aber unmittelbar
kugelbeweglich ist. In beiden Fällen ist nämlich die radiale Führungsebene des Zylinders
ganz imGegensatz zu denVerhältnisseneinesdurchlaufenden Führungszapfens mit genügender
Genauigkeit festgelegt, um nach den Grundlagen der Erfindung die richtige, in diesem
Falle etwas stärker gewölbte Ausführung der Steuerfläche bestimmen zu können, die
den kantenpressungsfreien Lauf der Steuerung gleichzeitig mit einem auch für sonstige
Erfordernisse, etwa Herstellungsfragen, günstigen Werte der Wölbung vereinigt. Eine
besonders geeignete, praktische und allen Anforderungen entsprechende Ausführungsform
der Erfindung ist dabei ein durchlaufender Mittelzapfen, welcher, einerseits in
der Triebscheibe, andererseits an dem Steuerflächenkörper gelagert, die Zylindertrommel
in der oben angegebenen Weise führt und gleichzeitig noch ohne jeden Aufwand die
Unterbringung einer dämpfenden Hilfsführungsfläche gestattet und dem oft auftretenden
Wunsch nach einer Zentrierung der Zylindertrommel in dem Triebscheibenmittel wenigstens
einigermaßen Rechnung trägt, der für viele Arten der Mitnahme der Zylindertrommel
von Bedeutung ist. Genau läßt sich letztere Forderung im übrigen erfüllen, wenn
etwa bei der Ausführung nach Fig. 4 der _ untere Führungszapfen 25 unter entsprechender
Verlängerung des Mittelzapfens 24 so weit nach unten verlagert wird, daß er in das
Kugelmittel der sphärischen Steuerfläche ii fallen würde. Dies ist jedoch im allgemeinen
nicht nötig, da in der dargestellten, für die Ausführung bequemeren Form, schon
mit ausreichender Genauigkeit die Zentrierung des Zylinders in der Triebscheibe
durchgeführt ist. Allerdings ist es hierfür nötig, daß der Kugelmittelpunkt i i
nicht zu weit entfernt von der Steuerfläche 5 liegt, was sich ebenfalls wie das
Verlangen nach einer passend großen Wölbung der Steuerfläche durch die angegebenen
erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielen läßt.
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Die Erfindung ist dabei in ihrer Ausführung nach Fig. i bis 4 dargestellt
für ein Triebwerk, bei welchem die Achse der rotierenden Zylindertrommel schräg
zu der Triebwelle 3 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung sinrigemäß
auf bekannte Getriebe anzuwenden, bei welchen die Achse der Zylindertrommel mit
der Getriebewelle 3 zusammenfällt und an. Stelle der Triebscheibe 2 der Taumelring
2a tritt, welcher über das Kardangelenk 26 sein Drehmoment auf die Welle 3 zurücküberträgt
(vgl. Fig. 5). In diesem Falle wird, um dem Kardangelenk oder den sonstigen, meist
an der Stelle des Kardangelenks
anzuordnenden Drehmomentübertragungseinrichtungen
auszuweichen, die Erfindung in der Regel in der Form zu verwirklichen sein, daß
die radiale Führungsfläche 22 etwa in der Nähe des triebringseitigen Endes der Zylindertrommel
an dieser angeordnet wird und unmittelbar auf der durchlaufenden Getriebewelle 3
sitzt. Die Führungsfläche kann auch die zur Mitnahme der Zylindertrommel dienenden
Keile oder auch eine entsprechende Keilverzahnung enthalten, da ja nur geringe Beweglich-]zeit
der Zylindertrommel bei Vermeidung größerer Montagefehler genügt. Anstatt dessen
kann hier auch das an dieser Stelle neuerdings bei ebenen Steuerungen übliche Kardangelenk
angewendet werden, welches als Sonderfall einer kugelbeweglichen Radialführung der
Zylindertrommel betrachtet werden kann und für welches bei der vorliegenden Getriebebauart
auch der erforderliche Platz im Innern der Zylindertrommel bereitgestellt werden
kann.
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Eine Hilfsführungsfläche 2i, die dieselbe Bedeutung hat wie bei den
bereits beschriebenen Ausführungen, kann auch hei der Ausführung nach Fig. 5 auf
der durchlaufenden Welle 3 angeordnet werden.
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Die Erfindung läßt sich daher auch bei dieser ebenfalls bekannten
Ausführung eines Axialkolbengetriebes mit demselben Erfolg anwenden, woraus Hervorgeht,
daß die besondere Bauweise des Axialkolbengetriebes für diese unwesentlich ist.
Wesentlich ist nur das Vorliegen einer der bekannten oder diesen ähnlichen Ausführungsformen
eines Axialkolbengetriebes mit genau oder angenähert in der Achsrichtung der Zylindertrommel
arbeitenden Kolben und das Vorhandensein einer sphärischen Steuerfläche, wobei die
Erfindung lehrt, wie man diese unter Beibehaltung des Prinzips der Selbstdichtung
und Selbsteinstellung an der Steuerfläche so führen kann, daß die eingangs erwähnten
Störungen oder Taumelerscheinungen der Zylindertrommel ebenso ausbleiben, wie die
verschleißerzeugenden und den Dauerbetrieb störenden Kantenpressungen an der für
solche Beanspruchungen sehr empfindlichen Steuerfläche.