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Triebwerk zur Umwandlung der translatorischen Kolbenbewegung einer
Brennkraftkolbenmaschine in die rotierende Bewegung der Abtriebswelle Dem Erfinder
sind durch das deutsche Patent 803 499 Triebwerke für Kolbenmaschinen geschützt,
bei denen die frei schwingenden Kolben über Schwinghebel und über im Rhythmus der
Kolbenbewegung geschaltete elektromagnetische Kupplungen mit den umlaufenden Triebwerksteilen
in Verbindung stehen. Ferner sind dem Erfinder durch das deutsche Patent
1017 411 Brennkraftkolbenmaschinen unter Schutz gestellt, bei denen die Kolben
mit Schwinghebeln gekuppelt sind, die über Gleitkörper, Lenker od. dgl. mit zu beiden
Seiten in einem schwenkbar angeordneten Joch gelagerten Schwingkurbeln sowie über
diese mit nur in einer Drehrichtung wirksamen Kupplungen kraftschlüssig verbunden
sind. Die letzteren versetzen über Zahnräder die senkrecht zur Zylinderachse verlaufende
Abtriebswelle der Brennkraftkolbenmaschine abwechselnd und absatzweise in Rotation.
Schließlich ist dem Erfinder durch das deutsche Patent 1110 945 ein Triebwerk
zur Umwandlung der translatorischen Kolbenbewegung in die rotierende Bewegung der
Abtriebswelle geschützt, bei dem die im Zeitpunkt des Richtungswechsels der Kolben
gelösten Kupplungen koaxial zur Schwenkachse des Jochs angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft auch Triebwerke, welche die translatorische
Kolbenbewegung in die rotierende Bewegung der Abtriebswelle umwandeln. Ihr liegt
die Aufgabe zugrunde, die Kupplungen als so große Freiläufe auszubilden, daß viele
niedrig belastete Freilaufklemmkörper am Umfang angeordnet werden können, um eine
ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten, wobei aber die schwingenden Massen klein
bleiben, um die Maschine mit hoher Frequenz betreiben und den Platzbedarf für das
gesamte Triebwerk klein halten zu können.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die
als Freiläufe ausgebildeten Kupplungen koaxial zur Abtriebswelle angeordnet die
Schwingkurbeln mit dem letztere tragenden Verstelljoch umschließen. Dadurch kann
ihr Durchmesser so groß gewählt werden, daß eine niedrige Belastung der einzelnen
Freilaufklemmkörper gewährleistet ist. Dadurch wird die praktische Verwendung von
Klemmkörper-Freiläufen als Kupplungen überhaupt möglich. Der axiale Raumbedarf ist
dann geringer als bei einer beidseitig der Kupplungen angeordneten Kraftübertragung,
außerdem wird wegen Fortfall des bei einer seitlich in die Kupplungen eingeleiteten
Kraft auftretenden Moments eine zusätzliche Lagerung des mit der Schwingkurbel verbundenen
Kupplungsteils überflüssig. Es genügt nämlich, den innen kraftbeaufschlagten Freilaufring
lediglich auf dem Freilauf-Klemmkörper abzustützen. Da die Masse dieses Ringes klein
gehalten werden kann, kann die Arbeitsfrequenz der Maschine groß sein.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es ist eine Brennkraftkolbenmaschine mit zwei gleichläufig bewegten, durch eine
Zahnstange miteinander verbundenen, im Zweitakt arbeitenden Kolben gewählt.
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Fig. 1 zeigt die Brennkraftkolbenmaschine mit dem Triebwerk
in Seitenansicht, Fig. 2 einen Längsschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt des
Motorteils, Fig. 4 einen Längsschnitt und Fig. 5 einen Querschnitt des Getriebeteils
des Triebwerkes.
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Während in der Fig. 4 die Stellung des Getriebeteils bei größter Geschwindigkeit
der Abtriebswelle dargestellt ist, zeigt die Fig. 6 den gleichen Schnitt
bei stillstehender Abtriebswelle. Zur Darstellung der Verbindung zwischen Schwinghebel
und Schwingkurbel ist in der Fig. 7 ein in der Fig. 6 angegebener
Teilschnitt durch diese Teile veranschaulicht. Die Fig. 8
zeigt einen Teil
des Freilaufs in vergrößerter Darstellung.
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In der Fig. 1 ist mit 1 der Vergaserflansch am
Spül-
gehäuse 2 bezeichnet, 3 und 4 stellen die verrippten Zylinderköpfe
der beiden Zylinder 5 und 6, die in der Fig. 2 im Querschnitt gezeigt
sind, dar. Mit 7
ist das Triebwerkgehäuse bezeichnet, aus dem die Abtriebswelle
8 herausragt. In den Zylindern 5 und 6
bewegen sich gleichläufig
Kolben 9 und 10, die durch die Zahnstange 11 miteinander verbunden
sind. Die Zahnstange 11 ist beidseitig verzahnt. Von der einen
Seite
greift das Zahnradsegment 12 ein, das mit der Schwingwelle 13 mittels Schrauben
14 verbunden ist. Gegenüberliegend vom Zahnradsegment 12 ist mit der Welle
13 ein Segmentspülkolben 15 verbunden, der das durch den Vergaserflansch
1 angesaugte Brennstoff-Luft-Gemisch über die Einlaßschlitze 16 in
den Zylinder 5, wenn der Kolben 9 seinen unteren Totpunkt erreicht
hat, drückt. Das verbrannte Gas verläßt den Zylinder 5 durch Auslaßschlitze
17.
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Während aus dem Raum 18 oberhalb des Segmentkolbens
15 das vorher verdichtete Frischgas in den Zylinder 5 gedrückt wird,
wird in den Raum 19
unterhalb des Segmentkolbens Frischgas durch den Vergaserflansch
1 angesaugt. Zum Zweck des Ansaugens hat der Segmentkolben 15 Ausnehmungen
20 und 21, die gestrichelt angedeutet sind. Der Raum 19
unterhalb des Segmentkolbens
ist über die Einlaßschlitze 22 mit dem Zylinder 6 verbunden. Die seitliche
Begrenzung der Räume 18 und 19 erfolgt durch die Wände 23 und
24 des Spülgehäuses 2. Die Ab-
dichtung zum Raum 25 zwischen den Kolben
wird durch Abstützungen 26 und 27, auf denen der zylindrische Teil
der Schwingwelle 13 gleitet, vorgenommen. Spülsegmentkolben15 und Zahnsegment
12 sind so bemessen, daß sie das halbe Gegengewicht zu den translatorisch bewegten
Massen 9, 10 und 11
bilden. Die andere Hälfte des Gegengewichts bilden
die schwingenden Teile des dem Spülgehäuse gegenüberliegenden Schwinggenerators,
der gleichzeitig zum Anlassen des Motors dient. Er wird angetrieben durch ein mittels
Schrauben 28 mit der Schwingwelle 29 verbundenes Zahnradsegment
30, dem gegenüberliegend analog zum Segmentkolben 15 der Schwinganker
31 angeordnet ist, der in der Feldwicklung 32
einen Wechselstrom erzeugt,
Die im Zylindergehäuse mittels Nadellager gelagerten Schwingwellen 13 und
29 bewegen sich im Takt der Kolben 9, 10 und sind mit Schwinghebeln
33 und 34 kraftschlüssig verbunden. Diese entgegengesetzt in den eigentlichen
Triebwerksraum 35 hineinragenden Hebel haben Nuten 36 bzw.
37, in die die auf die Zapfen 38 und 39 der Schwingkurbeln
40 und 41 gesetzten Gleitsteine 42 und 43 eingreifen. Die Schwingkurbeln 40 und
41 sind mit den Außenzahnradsegmenten 52 und 53 aus einem Stück hergestellt
und mittels Wälzlager 44, 45 und 46, 47 auf dem die Schwingkurbeln 40 und
41 gabelfönnig umfassenden Verstelljoch 48 gelagert. Das Verstelljoch ,veist einen
Fortsatz 49 auf, der mit einer Verstellmutter 50 auf der Verstellspindel
51 in Verbindung steht.
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Das Zahnseginent 52 kämmt mit der Innenverzahnung des Freilaufringes
54 und das Zahnsegment 53
mit der Innenverzahnung des Freilaufringes55. Beide
Freilaufringe 54 und 55 wirken, seitlich abgestützt durch Axialrollenlager
56 über Klemmkörper 57 bzw. 58 in gleicher Drehrichtung auf
die mit der Abtriebswelle 8 umlaufende Freilauftrommel 59, die über
die Scheibe 60 mit der Abtriebswelle verbunden ist. Ein Ring 61 sorgt
für die axiale Halterung der Freilaufringe 54 und 55. Um die Darstellung
zu vereinfachen, sind die Freilaufklemmkörper in den Fig. 4 und 6
nur auf
einem Teil des Kreisumfanges dargestellt. Die Fig. 8 gibt die Klemmkörper
vergrößert wieder. Man erkennt in dieser Darstellung die beiden für eine gleichmäßige
Anlage sämtlicher Klemmkörper sorgenden Käfige 62 und 63 sowie die
Ringblattfeder 64, die die Käfige in Klemmrichtung vorspannt.
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In der Fig. 4 ist das Triebwerk bei kleinster übersetzung, also bei
größter Abtriebsdrehzahl dargestellt. Hierbei beschreiben die Zahnsegmente
52 und 53 den größten Bogen. Während das Zahnsegment 52 den
Kraftschluß zwischen Motor und Abtrieb herzustellen beginnt, ist der Kraftschluß
zwischen dem Zahnsegment 53 und dem Abtrieb unterbrochen. Es ist der kurze
Augenblick dargestellt, in dem die Kolben frei sind.
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Die Fig. 6 zeigt den Leerlauf des Triebwerkes. Die Gleitsteine
42 und 43 schwenken in dieser Stellung, bei der die Mittelachsen der Zapfen
38 und 39 mit den Mittelachsen der Schwingwellen 13 und
29 zu-
sammenfallen, um die Zapfenmitte, so daß die Schwingkurbeln 40 und
41 stillstehen.
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Die Verbindungen zwischen den Kolben 9, 10 und den Schwingwellen
13, 29 sowie zwischen den Schwingkurbeln 40, 41 und den Freilaufringen
54, 55
können statt durch Verzahnungen auch durch Lenker hergestellt
werden. Auch können die Schwinghebel 33, 34 statt über Gleitkörper über Lenker
mit den Schwingkurbeln 40, 41 verbunden werden.