Kraftübertragungsgetriebe an Kraftmaschinen, insbesondere an mehrzylindrigen Wärmekraftmaschinen. Für die Umsetzung der Kolbenbewegungen von Kraftmaschinen in Drehbewegungen wird meistens das Kurbelwellengetriebe verwendet, dessen Nachteile bekannt sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Kraft übertragungsgetriebe an Kraftmaschinen, ins besondere an mehrzylindrigen Wärmekraft maschinen, bei welchem erfindungsgemäss wenigstens eine als Zahnstange ausgebildete Kolbenstange vorgesehen ist, welche ihre hin- und hergehende Bewegung auf wenigstens ein Zahnrad überträgt, mit dessen Verzah nung sie beim Beginn eines Hubes des Kol bens in Eingriff gelangt.
In der Zeichnung sind beispielsweise Aus führungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Im Zylinder 1 (Fig. 1) ist der die Kol benstange 3 tragende Kolben 5 in der obern Endstellung dargestellt. Die Kolbenstange 3 ist mit zwei gleichen Verzahnungen 12 ver sehen und an ihrem untern Ende im Füh rungslager 6 geführt. Im Getriebegehäuse 8 sind auf den parallel zueinander verlaufen den Achsen 15 die Zahnräder 13 und 1.4' fest angeordnet, deren sich nur über einen Teil des Umfanges erstreckende Zahnsektoren dem Hub des Kolbens entsprechen. Ebenfalls auf den Achsen 15 sind die Zahnräder 16 festangeordnet (gestrichelt dargestellt), welche mit dem Zahnrad 19 im Eingriff stehen.
Das Zahnrad 19 sitzt fest auf der Welle 20, ebenso das Schwungrad 21. Über dem Lager 6, also im untern Teil des Getriebegehäuses, ist eine Schraubenfeder 22 angeordnet, welche dazu bestimmt ist, die Kolbenstange 3 in ihrer untern Endbewegung abzudämpfen.
Die Länge des Zahnsektors auf dem Zahn rad 13 und die Stellung dieses Sektors ist derart bestimmt, dass der Zahneingriff in dem Moment erfolgt, in dem der Kolben 5 und damit die Kolbenstange 3 die Abwärts bewegung beginnt. Ist die Abwärtsbewegung beendet, so kommt die Verzahnung des Zahn rades 13 ausser Eingriff mit der Verzahnung der Kolbenstange 3 und das Zahnrad 13 kann sich frei weiterdrehen. Gleichzeitig kommt nun das sich gleichsinnig drehende Zahnrad 14 zum Eingriff mit der Verzahnung des Zahnrades 12 und bewegt die Kolben stange 3 und damit den Kolben 5 wieder hoch, womit wieder die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung erreicht ist. Bei Erreichung der Tieflage durch die Kol benstange wird der Stoss, wie bereits be merkt, durch die Schraubenfeder 22 abge bremst.
Das Schwungrad 21 bewirkt einen ruhigen Lauf des Getriebes.
Eine zweckmässige Ausführungsform wird bei einer Kraftmaschine, bei der zwei gleich achsig angeordnete Zylinder einander gegen überliegend angeordnet sind, erzielt, wenn die Kolben durch eine gemeinsame Kolben stange verbunden werden. Es ist einleuch tend, dass durch eine solche Anordnung ein besonders ruhiger Lauf der Maschine erzielt wird. Auch hier würde die Kolbenstange zwei Verzahnungen aufweisen, die je mit einem Zahnrad zusammenarbeiten.
Fig. 2 zeigt ein Getriebe in Anwendung bei einem zweizylindrigen Zweitaktmotor, bei welchem die zwei Kolbenstangen 3, 4 durch einen zwischen ihnen auf der Welle 9 gelagerten, zweiarmigen Hebel 10 mitein ander in Verbindung stehen und gegenläufig bewegt werden. 1 und 2 sind die Zylinder. Die Kolbenstangen 3 und 4 sind mit den Kolben 5 starr verbunden, welche Kolben beim Betriebe des Motors ausschliesslich in linearer Bewegung hin und her laufen, ge führt einerseits durch die im Zylinderboden angeordneten Büchsen 6 und anderseits durch die Arme 7 am Gehäuse B.
Die Kolben stangen 3 und 4 sind ausserdem durch den auf der Achse 9 drehbar gelagerten, zwei- arrnigen Hebel 10 und die Zapfenlochver bindungen 11 derart miteinander gekoppelt, dass die beiden Zylinder genau im Gegentakt arbeiten müssen. An ihren untern Enden tragen die Kolbenstangen 3 und 4 je eine ihrer Hublänge entsprechende Verzahnung 12.
Die auf- und abgehende Bewegung der Kolbenstangen soll wiederum als Drehbe wegung auf die Wellen 15, von denen die eine als Kraftwelle der Maschine wirkt, übertragen werden. Zu diesem Zweck dienen die Zahnräder 13 und 14, in deren Zahn sektoren beim Abwärtsgang der Kolben stangen deren Verzahnungen 12 antreibend eingreifen.
Die Länge der Zahnsektoren der Zahnräder 13 und 14 und die Einstellung jedes Zahnsektors ist wiederum derart fixiert, dass der Zahneingriff in dem Zeitpunkt er folgt, in dem die betreifende Kolbenstange im Arbeitshub des Kolbens jeweils ihre Ab wärtsbewegung beginnt und in der tiefsten Kolbenstangenstellung beendet ist, so dass das bisher angetriebene Zahnrad, nachdem es ausser Eingriff gekommen ist, sich jetzt frei weiterdrehen kann und anderseits ebenso die zugehörige Kolbenstange wieder frei hoch gehen kann, gesteuert durch den von der gegenläufigen, abwärtsgehenden andern Kol benstange betätigten Hebel 10. Die Kolben stangen wirken abwechselnd nur beim Ar beitshub kraftschlüssig auf die als Kraft welle dienende Welle 15 ein.
Bei der zweizylindrigen Motoranordnung nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel be trägt die gegenseitige Phaseneinstellung der Kraftübertragung 180 ; bei einer dreizylin- drigen Anordnung würde sie zweckmässig 120 betragen usw.
Um ein glattes und doch sicheres Ein- und Auslaufen der Verzah nungen der Stangen und der Zahnräder zu gewährleisten, ist jeweils beidseitig der End- zahn der Zahnsektoren nur etwa halb so hoch wie die übrigen Zähne der Sektoren und die Endzähne der Stangenverzahnung entsprechend grösser als die übrigen Zähne der Stangenverzahnung, wobei der Halb messer des zahnfreien restlichen Halbkreises des Zahnrades mindestens um die Verlänge rung des Zahnstangenendzahnes kleiner ist als der Fusskreisradius der Zahnradverzah nung. Zwischen den Wellen 15 erfolgt die gegenseitige Kraftübertragung durch die Zahn räder 16.
Ordnet man dagegen abweichend von der Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 2 eine einzige Drehwelle 15 um 90 in der Horizontalen gedreht an, so dass beide Kolbenstangen mit in diesem Falle ebenso um 90 versetzter Verzahnung unmittelbar auf diese gemeinsame Arbeitswelle wirken können, so vereinfacht sich dadurch die bau liche Anordnung noch wesentlich. Diese Aus führungsform eignet sich insbesondere für mehr als zweizylindrige Maschinen, bei denen darin die Zahnsektoren der mehrzylindrigen Arbeitsweise entsprechend in ihrer Drehphase gegeneinander versetzt nebeneinander im Zylinderabstand unmittelbar auf der anzu treibenden Welle 15 aufgebracht sind.
Zwecks Vermeidung jedes Schlagens der Zylinder kann eine in der tiefsten Kolben stangenstellung wirksam werdende Abfede rung vorgesehen sein, die zugleich die Hub länge nach unten begrenzt, oder aber, wie oben erwähnt, ein in derselben Achse liegen der zweiter Zylinder angeordnet werden.
Power transmission gears on power machines, in particular on multi-cylinder heat engines. The crankshaft transmission, the disadvantages of which are known, is usually used to convert the piston movements of engines into rotary movements.
The subject of the invention is a power transmission gear on engines, in particular on multi-cylinder thermal engines, in which according to the invention at least one piston rod designed as a rack is provided, which transmits its reciprocating movement to at least one gear, with the toothing of which it starts at the beginning of a Stroke of the piston engages.
In the drawing, for example, embodiments of the subject invention are shown schematically.
In the cylinder 1 (Fig. 1), the piston rod 3 carrying the piston 5 is shown in the upper end position. The piston rod 3 is seen ver with two identical toothings 12 and guided at its lower end in the Füh approximately camp 6. In the gear housing 8, the gears 13 and 1.4 'are fixedly arranged on the axles 15 running parallel to one another, whose tooth sectors, which extend over only part of the circumference, correspond to the stroke of the piston. The gears 16, which are in engagement with the gear 19, are also fixedly arranged on the axles 15 (shown in dashed lines).
The gear 19 is firmly seated on the shaft 20, as is the flywheel 21. Above the bearing 6, ie in the lower part of the transmission housing, there is a helical spring 22 which is intended to dampen the piston rod 3 in its lower end movement.
The length of the tooth sector on the toothed wheel 13 and the position of this sector is determined in such a way that the tooth engagement takes place at the moment in which the piston 5 and thus the piston rod 3 begins to move downwards. When the downward movement has ended, the toothing of the toothed wheel 13 disengages from the toothing of the piston rod 3 and the toothed wheel 13 can continue to rotate freely. At the same time now the rotating gear 14 comes into engagement with the teeth of the gear 12 and moves the piston rod 3 and thus the piston 5 again up, which again the starting position shown in the drawing is reached. When the lower position is reached by the piston rod, the shock is, as already noted, braked by the coil spring 22 abge.
The flywheel 21 causes the transmission to run smoothly.
A useful embodiment is achieved in an engine in which two cylinders arranged on the same axis are arranged opposite one another when the pistons are connected by a common piston rod. It is obvious that such an arrangement ensures that the machine runs particularly smoothly. Here, too, the piston rod would have two sets of teeth that each work together with a gear.
Fig. 2 shows a transmission in use in a two-cylinder two-stroke engine, in which the two piston rods 3, 4 are connected to each other by a two-armed lever 10 mounted between them on the shaft 9 and are moved in opposite directions. 1 and 2 are the cylinders. The piston rods 3 and 4 are rigidly connected to the pistons 5, which pistons run exclusively in linear motion back and forth when the engine is in operation, ge leads on the one hand through the bushings 6 arranged in the cylinder base and on the other hand through the arms 7 on the housing B.
The piston rods 3 and 4 are also coupled to one another by the two-arm lever 10 rotatably mounted on the axis 9 and the Zapfenlochver connections 11 in such a way that the two cylinders must work exactly in push-pull. At their lower ends, the piston rods 3 and 4 each have a toothing 12 corresponding to their stroke length.
The up and down movement of the piston rods should in turn be transmitted as Drehbe movement to the shafts 15, one of which acts as a power shaft of the machine. For this purpose, the gears 13 and 14 are used, in whose tooth sectors rods when the piston is downward gear, the teeth 12 engage drivingly.
The length of the toothed sectors of the gears 13 and 14 and the setting of each toothed sector is in turn fixed in such a way that the tooth engagement occurs at the point in time at which the piston rod in question begins its downward movement in the working stroke of the piston and ends in the lowest piston rod position, so that the previously driven gear, after it has come out of engagement, can now continue to rotate freely and, on the other hand, the associated piston rod can freely go up again, controlled by the lever 10 actuated by the counter-rotating, downward moving piston rod 10. The piston rods act alternately only when working non-positively on the shaft 15 serving as a power wave.
In the two-cylinder engine assembly according to the embodiment shown, be the mutual phase adjustment of the power transmission 180; with a three-cylinder arrangement it would expediently be 120, etc.
In order to ensure that the teeth of the rods and gears run smoothly and safely, the end tooth of the tooth sectors on both sides is only about half as high as the other teeth of the sectors and the end teeth of the rack teeth are correspondingly larger than the remaining teeth of the rack teeth, the radius of the toothless remaining semicircle of the gear at least by the extension of the rack end tooth is smaller than the root radius of the gear toothing. The mutual force transmission takes place between the shafts 15 through the gear wheels 16.
If, on the other hand, a single rotary shaft 15 is arranged in a manner deviating from the illustration of the embodiment according to FIG the structural arrangement is still essential. This imple mentation is particularly suitable for more than two-cylinder machines in which the toothed sectors of the multi-cylinder mode of operation are applied to the shaft 15 to be driven, offset from one another in their rotational phase, next to one another at the cylinder distance.
In order to avoid any beating of the cylinders, a cushioning that becomes effective in the lowest piston rod position can be provided, which at the same time limits the stroke length downwards, or, as mentioned above, the second cylinder are arranged in the same axis.