Stufenlos regelbare Vorrichtung mit umlaufendem Zylinderblock und umlaufender Schiefscheibe. Es sind stufenlos regelbare Vorrichtungen mit umlaufendem Zylinderblock und einer ebenfalls umlaufenden Schiefscheibe bekannt, deren Regelung durch Versohwenkung des Zylinderblockes gegenüber der Schiefscheibe oder umgekehrt erfolgt. Die umlaufenden Zylinder werden im letzteren Falle gegen eine ruhend angeordnete, mit einem Sauge- und einem Druckschlitz versehene Steuer fläche gedrückt. Die in dem Zylinderblock angeordneten Kolben werden von Pleuel stangen oder Lenkern hin und her bewegt, die sowohl an den Kolben selbst als auch an der Schiefscheibe allseitig drehbar aasgelenkt sind.
Darüber hinaus ist zwischen der An- oder Abtriebswelle und demjenigen umlaufen den Teil, der schwenkbar gelagert ist, eine Verbindung vorgesehen, um diesen Teil zu sammen mit der An- oder Abtriebswelle in Drehbewegung zu halten.
Die Vorrichtung kann zum Beispiel zu einem Flüssigkeitsgetriebe ausgestaltet wer- den, das aus einem von aussen her, beispiels weise durch einen Elektromotor angetriebe nen Pumpenteil und einem Motorteil besteht, dessen Kolben durch die von dem Pumpen teil unter Druck besetzte Flüssigkeit ange trieben werden, so dass sich die Abtriebs welle des Motorteils mit einer Geschwindig keit dreht, die der den einzelnen Kolben in der Zenteinheit zugeführten Flüssigkeits- menge entspricht. Es ist aber auch mögliöh, die Vorrichtung nur als Pumpe .oder nur als Flüssigkeitsmotor zu benutzen.
Als Pumpe wird sie beispielsweise mit Vorteil zum An= trieb einer hydraulisch betriebenen Maschine verwendet.
Die Vorrichtung lässt sich nun nicht nur zur Erzeugung zum Beispiel eines stufenlos regelbaren Ölstromes verwenden, sondern sie kann, wenn ihr von einer Pumpe ein Flüssigkeitsstrom zugeführt wird, auch als Umlaufgetriebe mit der Möglichkeit der stufenlosen Regelung der Drehzahl der ab- treibenden Welle Verwendung finden.
Bei bekannten Vorrichtungen der ein gangs genannten Art besteht zwischen der An- oder Abtriebswelle und dem schwenkbar gelagerten, umlaufenden Teil eine Verbin dung mit einem oder, zwei Kardangelenken, die mittels einer Stange miteinander verbunden sind. Die zu diesem Zwecke benutzten Kar dangelenke müssen einerseits eine sehr grosse Kraft übertragen, sind aber anderseits in ihren Abmessungen sehr beschränkt. Ihre Ab messungen müssen äusserst gering gehalten werden, um den Kreis, auf dem die einzelnen Zylinder rings um das Kardangelenk oder die Kardangelenke angeordnet sind, und die Ab messungen des Getriebes in mässigen Grenzen zu halten.
Diese Kardangelenke müssen aus diesem Grunde aus äusserst hochwertigem Material hergestellt werden, das sowohl teuer in der Beschaffung als auch teuer in der Bearbeitung ist. Trotzdem neigt bei den be kannten Getrieben die Verbindung zwischen der An- oder Abtriebswelle und demjenigen umlaufenden Teil, der schwenkbar gelagert ist, zu Betriebsschwierigkeiten und An ständen.
Es wurde nun vorgeschlagen, die An- bezw. Abtriebswelle mit einem senkrecht zur Schwenkachse des schwenkbaren Teils ab geflachten Kopf zu versehen, der in einer zu den Flachseiten parallelen Ebene ver- schwenkbar in eine Aussparung eines Gleit- steines eingreift, der in dem schwenkbar angeordneten Teile verschieblich in Richtung sowohl seiner Umlaufachse als auch seiner Schwenkachse geführt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine äusserst leicht und billig her zustellende Verbindung, die gleichzeitig ausserordentlich fest ist und ohne Schwierig keiten allen an sie zu stellenden Anforderun gen genügt.
Es ergeben sich nur wenige ver hältnismässig grosse Teile, die leicht bearbeitet und deren Beanspruchungen ohne Schwierig keiten in mässigen Grenzen gehalten werden können. Die Verbindung ist auch gut geeig net, irgendwelche Ungenauigkeiten in der Montage auszugleichen, die selbst bei ge nauester MWerkstattarbeit nie ganz vermieden werden können. Die Erfindung becstelht nun darin, dass bei der vorliegenden stufenlos regelbaren Vor richtung mit umlaufendem Zylinderbloclk und umlaufender Schiefscheibe ein Paar in einandergreifender Kegelräder vorgesehen ist, von denen eines mit der verschwenkbaren Schiefscheibe, das andere dagegen mit einer Welle fest verbunden ist, deren Drehachse mit der Schwenkaehse der Schiefschiebe zu sammenfällt.
An Hand der Zeichnung wird ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigen: Fig. l einen Längsschnitt durch das Aus führungsbeispiel, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
Im Ausfiihrungsbeispicl ist der Zylinder block 5 drehbar an dem ruhend angeordneten Gehäuseteil 2 für die Lagerung der Welle 1 angeordnet, während die Schiefscheibe 18 in einem Rahmen 15 umläuft, der um eine die Achse der 'Welle 1 rechtwinklig schneidende Achse verschwenkt werden kann. Die W elle 1 ist in dem Gehäuseteil 2 mittels einer Lager büchse 3 drehbar geführt und mittels eines Drucklagers 26 axial abgestützt. Das Druck lager 26 ist mit Hilfe eines Deckels 27 nach aussen abgeschlossen. Auf der Welle sitzt mittels Feder 4 und Nut ein Zylinderblock 5, der mit Hilfe einer Feder 6, die sich einer seits gegen den Zylinderbloclk 5 und ander seits gegen einen an der Welle befindlichen Ring i legt, gegen eine am Gehäuseteil 2 vorgesehene Steuerfläebe 8 gedriückt wird.
An dem Gehäuseteil 2 ist mit Hilfe eine ringförmigen Flansclhes 9, der durch einen die kreisförmige Steuerfläche 8 aufweisenden Vorsprung des Teils 2 zentriert wird, ein La- gei,7ehäuse 10 mit zwei Lagerbiiehsen 11 und <B>12</B> befestigt, die zur Führnii- des Schwenk rahmens 1.5 dienen.
In dem Schwenkrahmen 15 ist zentrisch ein Zapfen 16 befestigt, auf dem mittels zweier Kugella2#er 17 die Schief scheibe 18 @.@lagert ist. Die Schiefseheibe stützt sich ausserdem mittel: eines Kiigel- drucklagers 19 gegen den Schwenkrahmen 15 a b.
In dem Zylinderblock 5 sind im Ausfüh rungsbeispiel sieben Zylinderbohrungen 20 zentrisch um die Achse der Welle 1 vor gesehen. Vorzugsweise ist eine ungerade An zahl von Zylinderbohrungen angeordnet, also beispielsweise fünf, sieben oder neun. Die Zylinderbohrungen 20 gehen in Schlitze 21 über, die mit Bezug auf die Achse der Welle 1 auf demselben Radius wie die Schlitze 22 und 23 in der linken Stirnseite des Gehäuse teils 2 liegen. Vorzugsweise haben die Schlitze 21 und die Schlitze 22 und 23 die selbe Breite (radiale Ausdehnung). Jedem der Schlitze 22 und 28 ist ein in dem Ge häuseteil 2 angeordneter Kanal 24 bezw. 25 zugeordnet. Diese Kanäle sind zum Anschluss von Flüssigkeitsleitungen ausgebildet.
In jeder der Zylinderbohrungen 20 ist ein Kol ben 29 versehiebbar gelagert, an dem je eine Pleuelstange oder ein Lenker 30 mit Hilfe eines Kugelkopfes 31 gelenkig angreift. Zur Lagerung des Kugelkopfes an jedem der Kolben dient eine zweiteilige Pfanne 32, 33. In entsprechender Weise ist jeder der Lenker 30 mit Hilfeeines Kugelkopfes 34 und einer zweiteiligen Pfanne 35, 36 an der Schief scheibe 18 gelenkig gelagert.
Die Schiefscheibe 18 und die Welle 1 werden gegenseitig mittels eines Gleitsteines 37 mitgenommen, der verschiebbar in einer rechteckigen zentralen Aussparung der Schief scheibe 18 gelagert ist. Die Welle 1 greift mit einem abgeflachten Kopf 38 in den Gleit- stein ein. Die abgeflachten, zur Schwenkachse der Schiefscheibe senkrechten Flächen des Kopfes 38 können zweckmässig mit Plättchen aus einem Werkstoff hoher Verschleissfestig keit belegt sein. Die Begrenzungskante des abgeflachten Kopfes ist in Querrichtung grösstenteils nach einer Kugelfläche abgerun det, deren Mittelpunkt im Schnittpunkt der Achse der Welle 1 und der Achse der Schwenkzapfen 11, 12 des Schwenkrahmens 15 liegt.
Der Wellenkopf 38 ist in einer zu seinen Flachseiten parallelen Ebene in dem Gleitstein 37 verschwenkbar. Der Gleitstein 37 selbst ist ausserdem an der Schiefscheibe 18 in Richtung ihrer Umlaufachse verschieb bar angeordnet. Ausserdem ist noch eine Ver- schieblichkeit des Gleitsteines in Riohtung der Achse der Schwenkzapfen 11, 12 des Schwenkrahmens 15 vorgesehen, indem der Gleitstein seitlich in der Ausnehmung der Schiefscheibe 18 etwas Spiel besitzt.
Von der Steuerfläche 8 gehen Bohrungen 54 und 55 aus, durch die über eine gemein same Zufuhrleitung 56 Schmieröl zu der Steuerfläche zugeführt wird. Entsprechende Bohrungen in den Kolben 29, den Pleuel stangen 30 und den verschiedenen Lager pfannen gestatten eine Ölzufuhr zu den be wegten Teilen des Getriebes.
Wenn die bis jetzt beschriebene Vorrich- tung als Pumpe verwendet werden würde, müssten der Zylinderblock 5 und die Schief scheibe 18 zum Beispiel mittels der Welle 1 in Umdrehung versetzt werden.. Falls die Drehachse :der .Schiefscheibe 18 gleichachsig zu der Achse der Welle 1 liegt, werden die Kalben 29 in ihren Bohrungen 20 nicht hin und her bewegt. Die Fördermenge der Pumpe ist daher @gleich Null.
Wenn :die Achse :der Schiefscheihe 18 mittels des Schwenkrahmens 15 aus der Achse der Welle 1 heraus geschwenkt wird, werden :die Pumpenkolben 29 hin und her bewegt. Der Hub der Pumpen kolben ist hierbei um so grösser, je mehr die Schiefscheibe herausgeschwenkt worden ist.
Die in der :eben angegebenen Weise be triebene Vorriohtung hätte den Nachteil, dass die zum Antrieb hinzugezogene Welle 1, ins besondere deren Lagerkopf 38 erheblichen Be anspruchungen unterworfen ist, :da :diese Welle das gesamte Antriebsdrehmoment auf nehmen und entsprechend weiterleiten muss.
Wenn hingegen zum Beispiel in -den Kanal 25 des Gehäuseteils 2 ein Ölstrom eingeführt wird, so gelangt :dieser Ölstrom durch den Steuerschlitz 23 des Teils 2 in alle Zylinderbohrungen 20, :die mit dem Steuer schlitz 23 gegenwärtig in Verbindung stehen und in der Fig. 3 momentan zum Beispiel den drei Lenkern <B>30'</B> zugeordnet sind. Das Drucköl wirkt somit auf die in diesen Zylinder bohrungen geführten Kolben 29, und diese übertragen den Druck durch die Pleuel stangen 30 auf die Schiefsaheibe 18.
Bei Schrägstellung der Schiefscheibe 18 zerlegt sich nun die Kolbenkraft in eine Komponente, die senkrecht auf die Schief scheibe 18 wirkt und eine andere Komponente, die senkrecht zur Drehachse der Schief scheibe 18 wirkt und die Sahiefscheibe 18 somit in Drehung versetzt.
Das Drehmoment der Schiefscheibe müsste bei der angegebenen Betriebsweise über den Gleitstein 37 auf die Welle 1 übertragen werden, die demgemäss die Abtriebswelle dar stellen würde.
Bei geringer Schrägstellung der Schief scheibe 18 haben die Kolben einen kleinen Hub. Bei der Zuführung einer bestimmten Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit wird das Getriebe bei der geringen Schrägstellung der Schiefscheibe 18 infolge dieses geringen Hubes der Kolben eine grosse Drehzahl haben. Die Drehkomponente ist bei geringer Schräg stellung der Schiefscheibe 18 ebenfalls gering.
Je grösser der Schwenkwinkel der Schief scheibe 18 wird, desto grösser wird der Hub der Kolben, und bei gleicher Menge des zu geführten Flüssigkeitsstromes wird düs Ge triebe jetzt langsamer laufen, wobei bei zu nehmender Schräglage der- Schiefscheibe 18 auch die drehende Komponente stetig grösser wird. Solange die Schiefscheibe 18 ausge schwenkt bezw. schräger gestellt werden kann, arbeitet das Getriebe mit konstanter Leistung, da mit abnehmender Drehzahl das Drehmoment entsprechend wächst. Erst wenn die Schiefscheibe 18 ihren grössten Ausschlag erreicht hat, wächst die drehende Kompo nente nicht mehr, und die drehende Kompo nente und somit also das Drehmoment und die Leistung des Getriebes können nur weiter gesteigert werden, wenn sich jetzt der Öl druck, der auf die Kolben wirkt, entsprechend erhöht.
Aus dieser Betrachtung ergibt sich die klare Folgerung, dass das Abtriebdrehmoment des Getriebes bezw. Flüssigkeitsmotors bei kleiner Drehzahl nm so grösser sein wird, je weiter sich die Schiefsaheibe 18 ausschwen ken lässt und damit die Drehkomponente sich ohne Steigerung des Öldruckes vergrössert. Die höchste Drehzahl des Getriebes wird er reicht, wenn die Schiefscheibe 18 den kleinst möglichen Ausschlag hat, der noch eine Wirkung der Drehmomente ermöglicht, ohne dass diese durch die Eigenreibung des Getrie bes praktisch verzehrt wird. Bei den bis jetzt üblichen Getrieben bezw.
Motoren, bei wel chen das Drehmoment über eine beweglich gelagerte Welle, insbesondere über ein Kar dangelenk, übertragen wird, liegt der kleinste Ausschlag dem Schiefscheibe infolge der starken und vielen Reibungsstellen dieser Gelenke etwa bei 5 bis 8 , je nach Grösse des Getriebes.
Zusammenfassend kann also nochmals ge sagt werden: Der Regelbereich des Getriebes bezw. Flüssigkeitsmotors ist um so grösser, je mehr sich die Schiefseheibe 18 in der einen Richtung nutzbringend der Nullage nähern kann und vor allem, je weiter sich die Schief sehe be 18 in der andern Richtung ausschwen ken lä.sst.
Es wurde bereits erwähnt, dass sich eine Schiefscheibe bei den Konstruktionen mit Kardangelenken infolge der starken Reibung der verschiedenen Gelenkteile nur bis auf etwa, 5 bis 8 einschwenken lä.sst. Eine Schief scheibe, die mit einem Gleitstein 37 im Sinne der vorstehenden Beschreibung versehen ist, lässt sich infolge der esentl,ich geringeren Reibung schon bis auf etwa.
3 einschwenken. Wenn die Vorrichtung als Pumpe Verwen dung finden soll, so kann die Schiefscheihe selbstverständlich bis gegen Null einge- schwenkt werden, da das Drehmoment von einer Welle auf die Schiefscheibe übertragen wird, während bei der Verwendung als Um laufgetriebe bezw. Flüssigkeitsmotor das Drehmoment von den Kolbenstangen über die Sahie,fsaheibe nach. einer Welle, also genau umgekehrt übertragen.
wird. Je weiter die Schiefsaheibe 18 ausgeschwenkt -wird, desto grösser wird für den Fall, dass die Welle 1 an der Kraftübertragung teilnehmen würde, das Drehmoment, das der Gleitstein 37 zu über tragen hat. Die Grenze ist in diesem Fall er reicht, wenn die Flächenpressung zwischen dem abgeflachten Wellenkopf und dem Gleit- stein 37 das Höchstmass erreicht hat.
Der ab geflachte Wellenkopf 38 mit dem Gleitstein 37 stellt eine besonders stabile und einfache Ausführung gegenüber der bekannten Über tragung des Drehmomentes durch Kardan- g o elenke dar. Bei der Verwendung der Vor richtung als Pumpe variiert im genannten Fall das an dem Gleitstein zu übertragende Drehmoment nur in geringen Grenzen, da der Antrieb vom Elektromotor aus mit konstan ter, meist hoher Drehzahl erfolgt. Eine be liebige Vergrösserung des Gleitsteines und des abgeflachten Wellenkopfes ist nicht möglich, da sich dann sofort eine Vergrösserung der gesamten Baumasse der Pumpe ergibt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun, die Schiefscheibe 18 bis auf etwa 1,5 einzuschwenken und insbesondere die Schief scheibe so weit auszuschwenken, dass sich jeder praktisch erforderliche Regelbereich der Drehzahl mit dem Getriebe vornehmen lässt. Während es bisher mit den bekannten Ge trieben, insbesondere mit denen mit Kardan gelenken, nur möglichwar, einenRegelbereich von etwa 1 : 5 zu beherrschen, kann ein Ge triebe nach der Erfindung einen bereits prak tisch erprobten Regelbereich von 1 :50 auf weisen.
Bei der gezeichneten Vorrichtung wird nun das an der Schiefscheibe 18 wirkende Drehmoment über Kegelräder 70 und 71 auf eine Abtriebswelle 72 übertragen. Zu diesen Zweck ist das Kegelrad 70 mit Hilfe eines Keils 73 auf der Schiefscheibe 18 befestigt, während das Kegelrad 71 mit der Abtriebs welle 72 verbunden ist. Die Abtriebswelle 72 ist in dem Lagergehäuse 10, zum Beispiel unter Verwendung von Wälzlagern 74, ge führt, wobei durch einen Deckel 75 ein ent sprechender Abschluss, durch eine Dichtung 76 eine Abdichtung erfolgt. Die Abtriebs welle 72 ist in dem Lagergehäuse 10 so ge führt, das ihre Achse mit der Schwenkachse der Schiefscheibe 18 übereinstimmt. Bei einer Verschwenkung der Schiefscheibe 18 wälzt sich das Kegelrad 70 auf dem auf der Welle 72 sitzenden Kegelrad 71 ab.
Bei dieser Aus führungsform wird also das Drehmoment nicht mehr über den Gleitstein 37 auf die Welle 1 übertragen, sondern es ist eine be sondere Abtriebswelle 72 vorgesehen, die un mittelbar über die Kegelräder 70 und 71, durch die umlaufende Schiefscheibe 18 bei Verwendung der Vorrichtung als ein durch Ö1 betätigtes Getriebe (Motor) übertragen wird. Die Welle 1 kann in diesem Falle in dem Gehäuseteil 2 blind enden.
Die Kegelräder 70 und 71 können so aus- gebildet sein, dass durch Schraubenver zahnung stets mehrere Zähne im Eingriff sind, die auch bei sehr niedrigen Drehzahlen die volle Leistung, das heisst ein sehr grosses Drehmoment übertragen können. Da die Rei bung des Gleitsteines 37 an der Schiefscheibe 18 und des abgeflachten Wellenkopfes der Welle 1 an dem Gleitstein 37 auf ein Mini mum herabgesetzt ist, nachdem durch diese Teile nicht mehr das Drehmoment, sondern nunmehr eine Steuerbewegung übertragen wird, spricht das Getriebe (Flüssigkeits motor) auch bei einer sehr kleinen Aus schwenkung der Schiefscheibe 18 von etwa 1,5 noch an.
Aus diesem besonders günstigen Grenzwert ergibt sich ein überaus grosser Regelbereich für das Getriebe vvn etwa 1<B>:50</B> bis 1 : 100. Im praktischen Betrieb ist ein Beispiel des Getriebes nach der Erfindung mit 5000 Umdrehungen U/min bis 25 Um .drehungen U/min gelaufen, was einem Regel bereich von 1 :200 entspricht.
Die Anordnung -der Kegelräder nach der Erfindung kann auch für Vorrichtungen be nutzt werden, die einen grossen Förderstrom liefern sollen. Um in :diesem Falle zu grosse Abmessungen der Vorrichtung zu vermeiden, ist es wünschenswert, :der Schiefscheibe 18 grosse Ausschläge zu erteilen, damit die Kal ben 29 einen .grossen Hub erhalten.
Bei einer grossen Ausschwenkung der Schiefscheibe 18 wäre wieder der grosse Reibungsweg zwischen Gleitstein 37 -und Schiefscheibe 18 sowie zwi- schen abgeflachtem Wellenkopf 38 und Gleit- stein 37 von Nachteil, wenn das gesamte Drehmoment durch diese Teile übertragen wird, da in diesem Falle infolge der grossen Reibung eine starke Abnutzung der gleiten den Flächen und eine starke Geräuschbildung eintritt.
Diese Nachteile treten nicht auf, wenn die Welle 72 als Antriebswelle benutzt und die Schiefscheibe 18 über die Kegelräder 71 und 72 angetrieben wird, welche Scheibe ihrerseits über die Pleuelstangen 30 die Kol ben 29 hin und her bewegt und eine entspre chende Flüssigkeitsförderung durch die Ka näle 24 und 25 einleitet. Der Gleitstein 3 7 und der abgeflachte Wellenkopf 38 über nehmen dann nur noch die Mitnahme des unter ganz leichter flüssiger Reibung stehen den Zylinderblockes 5, ohne an der Übertra gung der Antriebsleistung teilzunehmen.