DE1175053B

DE1175053B - Geradschub-Drehbewegungsgetriebe

Info

Publication number: DE1175053B
Application number: DEH41703A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Wartenberg
Original assignee: FRIEDRICH HERMANN DR ING
Current assignee: FRIEDRICH HERMANN DR ING
Priority date: 1961-02-11
Filing date: 1961-02-11
Publication date: 1964-07-30

Description

Geradschub-Drehbewegungsgetriebe Die Erfindung geht aus von einem Geradschub-Drehbewegungsgetriebe mit einem hin- und hergehenden, starren, zwischen zwei Kolben angeordneten Verbindungsgestänge als Antriebsteil.
Bei den bisher bekannten Kolbemnaschinen erfolgt die Umformung der durch den Kolben bewirkten hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung dadurch, daß die Pleuelstange in oder am Kolben beweglich befestigt und mit ihrem anderen Ende an dem Kurbelzapfen angelenkt ist, wobei sie diesem dann bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens eine Drehbewegung erteilt.
Bei diesen Anordnungen besteht die Schwierigkeit, daß - zwar unter Zwischenschaltung der Pleuelstange - durch die geradlinige übertragung der Drehbewegung vom Kolben auf den Kurbelzapfen bei der maximalen Auslenkung der Pleuelstange erhebliche Flächenpressungen an der Zylinderinnenwand und an der Kolbenaußenwand auftreten, die die bekannte Erscheinung hervorrufen, daß bei eingefahrenen Kolbenmotoren die Zylinder und Kolben eine bis zu einem gewissen Grade elliptische Form aufweisen. Diese auftretenden hohen Flächenpressungen bedingen, daß bei den bekannten Maschinen die Drehzahl begrenzt ist, da bei hohen Drehzahlen und damit bedingten hohen Kolbengeschwindigkeiten die auftretenden Reibungen die Lebensdauer der Maschine erheblich herabsetzen.
Es sind auch schon Kolbenmaschinen bekanntgeworden, bei denen der Aufbau im Grundprinzip derselbe ist wie der bereits geschilderte, lediglich ist die Kurbelkonstruktion durch eine Exzenterkonstruktion ersetzt. Bei diesen bekannten Konstruktionen treten dieselben Schwierigkeiten auf, wie sie bereits bei den soeben geschilderten Konstruktionen auftreten. Es sind auch schon Vorrichtungen bekanntgeworden, welche die Umformung einer drehenden Bewegung in eine hin- und hergehende Bewegung ermöglichen. Bei diesen Vorrichtungen ist auch schon ein hin-und hergehendes, starres, zwischen zwei Kolben angeordnetes Verbindungsgestänge vorgesehen. Jedoch sind diese Vorrichtungen nicht dazu geeignet, eine hin- und hergehende Bewegung in eine drehende Bewegung umzuwandeln.
Schließlich ist auch noch ein Geradschub-Drehbewegungsgetriebe bekannt, bei dem die Kraftübertragung von der Kolbenstange auf das Pleuel dadurch erreicht wird, daß in der starren Verbindung zwischen den Kolben zwei parallele Flächen angebracht sind, zwischen denen sich eine Rolle, die am oberen Ende des Pleuels drehbar gelagert ist, senkrecht zur Zylinderachse bewegt. Bei der Hin- und Herbewegung der Kolben soll die Rolle auf der einen bzw. anderen Fläche ablaufen. Dieses freie Ablaufen der Rolle auf den Flächen ist jedoch schwierig, da auch noch bei dem größten überhaupt in Betracht kommenden Spiel zwischen Rolle und Ablaufflächen die jeweils nicht an der Kraftübertragung beteiligte Fläche bremsend auf die Rolle wirkt. Dadurch tritt bei der linienfönnigen Berührung zwischen Rolle und Ablauffläche eine Flächenpressung auf, die äußerst groß ist und wobei die Gefahr besteht, daß ein Ölfilm an den Flächen zerstört wird. Außerdem tritt bei dieser bekannten Konstruktion eine überhöhung der Flächenpressung in den Totpunkten deshalb ein, weil bei dieser Kolbenstellung der Angriffspunkt der Kolbenkraft nicht in der Zylinderachse, sondern in der Endstellung der Rolle auf den Ab- laufflächen liegt, wodurch ein zusätzliches Kippmoment entsteht, welches von den Zylinderwandungen aufgenommen werden muß. Das Kippmoment wird um so größer, je größer der Kolbenhub gewählt wird. Wohl kann bei der bekannten Konstruktion im Maximum der Kolbengeschwindigkeit die Kolbenpressung auf die Zylinderwandung gleich Null werden, jedoch setzt dies voraus, daß ein Pleuelstangenverhältnis eingestellt ist, bei welchem sich im Punkt der maximalen Kolbengeschwindigkeit die Rollenachse mit der Zylinderachse schneidet. Bei allen anderen Einstellungen besteht im Punkt der maximalen Kolbengeschwindigkeit ein zusätzliches Kippmoment.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, einen sog. Kreiskolbenmotor zu schaffen, bei welchem durch die Anordnung des Kolbens die bei den üblichen Kolbenmaschinen auftretenden hohen Flächenpressungen vermieden werden. Bei dieser bekannten Anordnung ist eine Umlenkung der hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung nicht erforderlich, da der Kolben eine kreisende Bewegung ausführt. Die an sich einfache Bauart dieser Einrichtung, insbesondere die einfach zu lösende Frage der Kraftübertragung, wird aber mit der Schwierigkeit erkauft, daß die Konstruktionsaufgaben hinsichtlich der Abdichtung nur sehr schwer zu lösen sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es diesem Bekannten gegenüber, Getriebe der im ersten Absatz dieser Beschreibung darge#stellten Art insofern zu verbessern, daß das Produkt aus Kraft, die auf die Zylinderlauftläche wirkt, mal der Kolbengeschwindigkeit möglichst klein gehalten wird, um damit eine möglichst große Lebensdauer der Gesamtkonstruktion zu erreichen und dies mit einer möglichst einfachen Konstruktion mit möglichst wenig Einzelteilen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vereinigung folgender Merkmale vorgesehen: a) In der Mitte der Längsmittellinie des Verbindungsgestänges ist ein Kulissenstein drehbar gelagert. b) Der Kulissenstein ist in an sich bekannter Weise in einer Ausnehmung einer um einen festen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwinge gleitend geführt.
c) Die Schwinge ist in einer um den festen Schwenkpunkt schwenkbaren Hülse gleitend geführt.
d) Die Schwinge weist zwischen dem festen-Schwenkpunkt und der Ausnehmung ein Drehlager für einen die Abtriebswelle in an sich bekannter Weise drehenden Exzenter auf.
Durch die Querverschieblichkeit der Schwinge zum Verbindungsgestänge wird verhindert, daß eine Flächenpressung in größerem Ausmaße sich auf die Zylinder- bzw. Kolbenwand auswirken kann. Eine Betrachtung der Kräfteverteilung ergibt, daß die maximal auftretende Komponente der Flächenpressung mit den Endstellungen der Kolben und damit der Kolbengeschwindigkeit Null zusammenfällt. Die auf die Zylinderwand gerichtete Kraftkomponente kann in ihrer Größe durch die geometrische Auslegung des Antriebs klein gehalten werden, da es möglich ist, das Verhältnis Länge des übertragungselementes zum Hub sehr groß zu gestalten. Bei der größten Kolbengeschwindigkeit, mit der bei bekannten Motoren gleichzeitig aber auch die höchste Flächenpressung zusammenfällt, ist jedoch bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Flächenpressung gleich Null, so daß ohne Gefahr für die Lebensdauer der Maschine hohe Kolbengeschwindigkeiten gefahren werden können.
Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Einrichtung bei einem Zweitaktmotor verwendet werden, wobei in an sich bekannter Weise mehrere auf eine gemeinsame Kurbelwelle arbeitende, jeweils im Gegentakt betriebene Kolbenanordnungen vorgesehen werden, und das in dem hillsenartigen Teil laufende Ende des Übertragungselementes gleichzeitig als Kolbenpumpe für die Ölförderung wirkt.
An Hand einer zeichnerischen Darstellung wird das erfindungsgemäße Getriebe näher erläutert.
In dieser Darstellung ist mit 1 das das Getriebe umschließende Gehäuse bezeichnet. An das Gehäuse 1 schließen sich zwei Zylinder 2 und 3 an. In den Zylindern gleiten die Kolben 4 und 5. Die Kolben 4, 5 sind durch, das Verbindungsge,-stänge verbunden, welches ill,' seinem mittleren Bereich das Kulissenlager8- zum Anschluß der Schwinge9 aufweist. In der Mitte der Längsmittellinie des Verbind'ungsgestäng-es-7 igt ein Kulis'senstein 10 über einen Drehbolzen 11 drehbar gelagert, wobei der Kulissenstein 10 in einer Ausnehmung 12 im unteren Ende 13 der Schwinge 9 gleiten kann. Durch diese Anordnung wird die Querverschieblichkeit der Schwinge 9 in dem Verbindungsgestänge 7 gewährleistet.
Das andere Ende der Schwinge 9 ist als kolbenartiges Teil 14 in einer Hülse 15 geführt, die an einem Festpunkt 16 über das Gelenk 17 schwenkbar gelagert ist. Im mittleren Bereich der Schwinge 9 ist der Exzenter 19 vorgesehen. Mit 18 ist die mit der Schwinge 9 über den Exzenter 19 verbundene Kurbelwelle bezeichnet. Innerhalb der Schwinge 9 ist ein Lager 20 für den Exzenter 19 vorgesehen, das entweder als Kugel- oder Gleitlager ausgebildet sein kann.
Das kolbenartige Teil 14 der Schwinge 9 fördert über entsprechende nicht dargestellte ölförderleitungen in das Gelenk 17 der Hülse 15 öl. Das Gelenk 17 steht über die Bohrung 21 mit dem Innenraum der Hülse 15 in Verbindung.

Claims

Patentansprüche: 1. Geradschub-Drehbewegungsgetriebe mit einem hin- und hergehenden, starren, zwischen zwei Kolben angeordneten Verbindungsgestänge als Antriebsteil, gekennzeichnet durch die Vereinigung nachfolgender Merkmale: a) In der Mitte der Längsmittellinie des Verbindungsgestänges (7) ist ein Kulissenstein (10) drehbar gelagert. b) Der Kulissenstein (10) ist in an sich bekannter Weise in einer Ausnehmung (12) einer um einen festen Schwenkpunkt (16) schwenkbaren Schwinge (9) gleitend geführt. c) Die Schwinge (9) ist in einer um den festen Schwenkpunkt (16) schwenkbaren Hülse (15) gleitend geführt. d) Die Schwinge (9) weist zwischen dem festen Schwenkpunkt (16) und der Ausnehmung (12) ein Drehlager (20) für einen die Abtriebswelle (18) in an sich bekannter Weise drehenden Exzenter (19) auf.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) und der in ihr gleitende kolbenartige Teil (14) der Schwinge (9) als die ölförderung zu den Maschinenteilen übernehmende Pumpeinrichtung ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 485 923, 584 082; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1817 982; schweizerische Patentschrift Nr. 253 557; britische Patentschrift Nr. 229 430; A)NIF-Blatt 628/629 B, Bild 8.