DE1948975U

DE1948975U - Getriebe fuer drehkolbenmotore oder -pumpen.

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Publication number: DE1948975U
Application number: DEA19469U
Authority: DE
Original assignee: AERO COMMERCE GmbH
Current assignee: AERO COMMERCE GmbH
Priority date: 1963-01-22
Filing date: 1963-01-22
Publication date: 1966-11-03

Description

; P.A.046186^22.U3

ALFRED FUNK _Ίη

^Patentingenieur 56 WUPPERTAL-VOHWINKEL19 . Januar 1963

""" ,„,,„ Zaunbusch 27 · Postschließfach 52

Postscheck-Konto: Essen Nr. 43470 Telefon 780367

Bank: Deutsche Bank AG., W.-Vohwinjtel

"' '·■, - , ΤΠ;1 - in Antwort bitte wiederholen

AERO - Commerce G-.m.Ta.H., Zug (Schweiz)

Getriebe für Drehkolbenmotore oder -pumpen

Die Erfindung betrifft Drehkolbenmotore oder -pumpen mit abwechselnd langsamer und schneller im Zylinder umlaufenden Kolben, welche paarweise zwischen sich wandernde Arbeitsräume mit periodisch wechselndem Volumen einschliessen und deren ungleichförmige Umlaufbewegung in eine gleichförmige Drehbewegung der Abtriebswelle des Motors umgewandelt respektive von einer gleichförmigen Drehbewegung der Pumpen-Antriebswelle abgeleitet wird. Bei einer bekannten Ausführung solcher Drehkolbenmot.ore (US-Patentschrift ITr, 1 973 397) erfolgt die Umwandlung der ungleichförmigen Kolben-Umlauf bewegung in die gleichförmige Abtriebswellen-Drelhung mittels kolbenfesten Kurbelschleifen, in welche Kurbelzapfen von Planetenrädern eingreifen, die sich an einem gehäusefesten Sonnenrad abwälzen und deren Drehlager in auf der Abtriebswelle befestigten Scheiben angeordnet sind. Weitere Anordnungen zur Umwandlung der ungleichförmigen Kolben-Umlaufbe?/egung in die gleichförmige Abtriebswellen-Drehung bestehen darin, dass von den Kolben angetriebene Kurbelarme in eine auf der Abtriebswelle diametral angeordnete Kurbelschleife eingreifen (deutsche Patentschrift 690 416), oder es greift jeder Kolben über einen Lenker am Kurbelzapfen eines Planetenrades an, T/obei die Drehlager der an gehäusefesten Sonnenrädern sich abwälzenden'"Planetenräder sich an Scheiben befinden, welche auf der Abtriebswelle befestigt sind (Patentanmeldung A 40 143 Ia/46a 5). Die Umwandlungsgetriebe der Drehkolbenmotore sind sämtlich in der leise beschaffen, dass unmittelbar nach Beginn des Arbeitstaktes die von der Beaufschlagung durch das Arbeitsmedium herrührende Kraft des in der UmIaufbewegung voreilenden Kolbens eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit grösserem Hebelarm in das Umwandlungsgetriebe eingeleitet wird als die der Umlaufbewegung entgegengerichtete Kraft des nacheilenden Kolbens.

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Yon den bekannten Umwandlungsgetrieben haben diejenigen,- welche mit Kurbelschleifen ausgeführt sind, verhältnismässig hohe Reibungsverluste. Ferner ergibt sich bei den bisherigen Umwandlungsgetrieben eine verhältnismässig schwere Bauweise dadurch, dass entweder die Kurbelarme oder -zapfen zur Vermeidung einer Unwucht mit Gegengewichten ausgeführt oder sowohl die Planetenräder mit dem Kurbelzapfen, als auch die Kurbelschleifen oder die Lenker in doppelter Ausführung diametral sich gegenüberliegend angeordnet sein müssen, um einen Gewichtsausgleich zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umwandlungsgetriebe für Drehkolbenmotore oder -pumpen mit ungleichförmiger Kolbenumlaufbewegung und gleichförmiger An- oder Abtriebswellen-Drehung zu schaffen, bei dem Kurbelzapfen und Kurbelschleifen oder Lenker sowie Planeten- und Sonnenräder und die durch sie bedingten lachteile vermieden sind. Dies, wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares über je ein unrund laufendes Wälzräderpaar mit der An- oder Abtriebswelle gekuppelt sind. Solche unrund-laufenden Wälzräderpaare haben die Eigenschaft, eine Drehbewegung mit periodisch wechselnder Winkelgeschwindigkeit zu übertragen, fferden die unrunden Wälzräderpaare derart angeordnet, dass das dem voreilenden Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares zugeordnete Wälzräderpaar sich in der die grösste Winkelgeschwindigkeit ergebenden Eingriffsstellung befindet, während das dem nacheilenden Kolben zugehörige Wälzräderpaar eine Eingriffsstellung für eine kleinere Winkelgeschwindigkeit einnimmt, so führen die beiden Kolben des.zusammenwirkenden Kolbenpaares während ihrer ungleichförmigen Umlaufbewegung die für den Ablauf des Arbeitsprozesses erforderliche relative Annäherungs- und Entfernungsbewegung mit entsprechender Vergrösserung und Verkleinerung des zwischen ihnen eingeschlossenen Arbeitsraumes aus. Da sich bei den in der bezeichneten Weise angeordneten unrund laufenden Wälzräderpaaren zugleich die Wirkung ergibt, dass der Vergrösserung des Hebelarmes, unter dem beim einen Wälzräderpaar der Eingriff erfolgt, eine Hebelarm-Verkleinerung beim anderen Wälzräderpaar entspricht, wird ferner der für die Arbeitsweise von Drehkolbenmotoren erforderliche Effekt erreicht, dass beim Arbeitstakt das vom voreilenden Kolben eines zusammenwirkenden

Kolbenpaares an die Antriebswelle abgegebene Drehmoment grosser ist als das entgegengerichtete Drehmoment des nacheilenden Kolbens. Schliesslich ergeben die unrund laufenden Wälzräderpaare den weiteren Yorteil, dass die Kolben bei der Umlaufbewegung maximale relative .'Bewegungen ausführen, ohne dass hierfür ein momentaner Stillstand jeweils eines Kolbens des zusammenwirkenden Eolbenpaares in Kauf genommen τ/erden muss. Im Gegensatz hierzu ergibt sich bei der Anwendung von Kurbelzapfen und Kurbelschleifen oder Lenkern beim Umlauf der Kolben ein momentaner Kolbenstillstand, wenn die Kurbelzapfen der Planetenräder in deren Teilkreis angeordnet (US-Patentschrift 1 973 397) oder der Drehkreis der Zapfen der Kurbelarme die Achse der AbtriebsY/elle schneidet (deutsche Patentschrift 690 416). Wollte man hierbei einen momentanen Kolbenstillstand vermeiden, so müssten die Kurbelzapfen der Planetenräder innerhalb ihres Teilkreises gelegen oder die Drehkreise der Zapfen der Kurbelarme in einem Abstand von der Antriebswellen-Achse angeordnet sein, was aber zur Folge haben würde, dass der relative Weg der Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares verringert und damit der Hubraum des zwischen ihnen eingeschlossenen Arbeitsraumes verkleinert würde«

Die bei der .erfindungsgemäss en Ausgestaltung angewendeten unrund laufenden Wälzräderpaare können in verschiedener Weise gestaltet sein. Eine Ausführungsmöglichkeit besteht erfindungsgemäss darin, dass jeder Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit einem nierenfb'innigen Wälzrad versehen ist und die Ab- oder Antriebswelle zwei mit je einem der nierenförmigen Wälzräder kämmende Ovalräder trägt, deren von der Achse der An- oder Antriebswelle ausgehende längste Strahlen nach entgegengesetzten Sichtungen weisen.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht erfindungsgemäss darin, dass jeder Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit einem Ovalrad versehen ist und die An- oder Abtriebswelle nach entgegengesetzten Richtungen exzentrisch darauf befestigte Eundräder trägt, welche mit je einem der Ovalräder kämmen.

Die Ausgestaltung kann erfindungsgemäss auch in der Weise getroffen sein, dass im Kraftübertragungsweg zwischen jedem Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares und der Ab- oder Antriebswelle ein Sundräderpaar angeordnet ist, dessen miteinander kämmende Eundräder

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nach entgegengesetzten Richtungen exzentrisch gelagert sind.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in den Figuren dargestellt. Es zeigen?

Ij¹Ig. 1 einen Schnitt durch einen als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Drehkolbenmotor mit einem Doppelkolbenpaar in sehematiseher Darstellung,

Fig. 2+3 da.s Doppelkolbenpaar in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen, schematisch dargestellt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Umwandlungsgetriebes mit nierenförmigen Wälzrädern,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Umwandlungsgetriebes mit ovalen Wälzrädern,

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Umwandlungsgetriebes mit exzentrisch gelagerten Eundrädern,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Umwandlungsgetriebe nach der Linie YII - YII der Fig. 6.

Das Gehäuse 1 umschliesst einen Ringraum, in welchem, die Doppelkolben 2, 2' und 3> 3' eine ungleichförmige Umlaufbewegung ausführen. Die Doppelkolben schliessen paarweise zwischen sich voneinander abgetrennte Arbeit sr äunie a₃ b, c, d ein, welche in der UmI auf richtung der Doppelkolben wandern und dabei periodisch eine Yergrösserung und Verkleinerung erfahren. In der Stellung gemäss Fig. 2 findet in dem sich vergrössernden Arbeitsraum a die Expansion eines durch die Kerze 6 gezündeten Brenngemisches statt, während der sich verkleinernde Arbeitsraum b mit dem Auslass 4 in Verbindung steht und demzufolge das darin enthaltene verbrannte Brenngemisch aus dem Raum b durch den Auslass 4 ausgeschoben wird. Der Arbeitsraum c steht mit dein Einlass 5 in Verbindung xmä erfährt eine Yergrösserung, so dass durch den Einlass 5 Brenngemisch in den Saum c gesaugt wird, während in dem sich verkleinernden Raum d eine Verdichtung des darin zuvor eingesaugten Brenngemisches stattfindet. Beim v/eiteren Umlauf der Doppelkolben wiederholen sich diese Vorgänge in der V/eise, dass in jedem Arbeitsraum a, b, c, d aufeinanderfolgend der Arbeits-, Auspuff-, Ansaug- und Verdichtungstakt ausgeführt wird. Jeder Doppelkolben 2, 2¹ und 3» 3' leistet daher bei einem Umlauf zwei Arbeitsimpulse, deren Kraftrichtung im Umlaufsinne wirkt.

Der Doppelkolben 2, 2' ist auf der Welle 7 eingeordnet, welclie ihrerseits von der den Doppelkolben 3, 3' tragenden Hohlwelle 8 umgeben ist. Die Kolbenwellen 7 und 8 sind zueinander verdrehbar, um die Relativbewegung der Doppelkolben zu ermöglichen.

Das Getriebe, γ/elches die Relativbewegung der Doppelkolben 2, 2' und 3, 3¹ hervorruft und dabei zugleich eine gleichförmige Drelibe-T/egung der Abtriebswelle 9 ergibt, besteht beim Ausführungsbeispiel gemäss den Pig. 1 und 4 darin, dass auf den Kolbenwellen 7 und 8 je ein nierenförmiges Wälzrad 10, 11 angeordnet ist. Die Wälzräder 10 und 11 stehen im Eingriff mit den Ovalrädern 12, 13, welche auf der Abtriebswelle 9 in der Weise befestigt sind, dass ihre von der Abtriebswelle ausgehenden längsten Strahlen e, f nach entgegengesetzten Richtungen weisen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 sind die Kolbenwellen 7, 8 mit Ovalrädern 14, 15 versehen, welche mit den runden, jedoch exzentrisch auf der Abtriebswelle 9 befestigten Wälzrädern 16, 17 kämmen. Die exzentrische Iiage der runden Wälzräder 16, 17 auf der Abtriebswelle 9 ist derart gewählt, dass ihre Rundungsmittelpunkte mit Bezug auf die Achse der Abtriebswelle 9 sich gegenüberliegen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 und 7 sind die Kolbenwellen 75 8 mit gleich grossen Wälzrädern 18, 19 versehen, welche als Rundräder mit den runden Yfälzrädern 20, 21 kämmen. Die Wälzräder 20, 21 sind zu gemeinsamer Drehbewegung mit den runden, jedoch exzentrisch zu ihnen angeordneten Wälzrädern 2.2, 23 gekuppelt, welche ihrerseits mit entsprechend runden und ebenfalls exzentrisch auf ihrer Drehachse befestigten Wälzrädern 24? 25 kämmen. Auf den Wellen der Wälzräder 24? 25 befinden sich in zentrischer Anordnung die Wälzräder 26, 27, welche an der Drehung der Wälzräder 24, 25 teilnehmen und durch Eingriff in den Wälzring 28 zu einem Zwanglauf gekuppelt sind. Der Wälzring 28 stellt das eigentliche Abtriebsglied dar. Zum besseren Verständnis ist das Ausführungsbeispiel in der Weise dargestellt, dass mit dem Wälzring 28 ein Rad kämmt, welches auf der Abtriebswelle 9 angeordnet ist.

Bei allen -Ausführungsbeispielen findet bei einem Umlauf des Doppelkolbenpaares 2, 2' - 35 3' eine zweimalige Annäherung und Entfernung der zusammenwirkenden Kolben statt. Zu diesem Zwecke beträgt

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das zwischen den Wälzrädern 10 - 12, 11 - 13 (lig. 4), 14 - 16, 15-17 (iig. 5) bestellende Übersetzungsverhältnis 2 ; 1. Demnach entspricht zwei Umdrehungen der Abtriebswelle 9 ein Umlauf der Doppelkolben 2, 2' und 3? 3¹ mit wechselnder, um eine Vierteldrehung phasenverscliobener Winkelgeschwindigkeit, welche durch den Eingriff der unrund laufenden Wälzräderpaare 10 - 12, 11 - 13, 14 - 16, 15 - 17 verursacht ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss lig. 6, 7 stehen zum gleichen Zwecke die Wälzräderpaare 18 - 20, 19-21 in einem Übersetzungsverhältnis von 2 i 1 , während die unrund laufenden Y/älzräderpaa.re 22 - 24* 23 - 25 im Verhältnis 1 s 1 stehen und ferner die Wälzraderpaare 26, 27 in einem beliebigen, jedoch gleich grossen Übersetzungsverhältnis mit dem Wälzring 28 kämmen.

Sofern abweichend von den Ausführungsbeispielen im Eingraum des G-ehäuses T mehrere Doppelkolbenpaare angeordnet sind, wird das übersetzungsverhältnis des Umwandlungsgetriebes entsprechend geändert, ferner werden mehrere.Zündkerzen 6, Auslassöffnungen 4 und AnsaugÖffnungen 5 sinngemäss verteilt am Gehäuse 2 angeordnet.

Falls der Drehkolbenmotor mit einem Druckmedium wie Pressluft, Dampf oder Drucköl betrieben werden soll, werden in einer der Anzahl der Doppelkolben entsprechenden Anzahl Einlass- und Auslassöffnungen für das Druckmedium am Gehäuse"'-angeordnet,, wie in lig. strichpunktiert für einen mit einem Doppelkolbenpaar ausgeführten Druckmittelmotor angedeutet ist.

Bei einer Arbeitsweise als Pumpe, sei es als Dx"uck~ oder Saugpumpe, dienen solche aus Pig. 3 strichpunktiert ersichtlichen Ein- und Auslassöffnungen als Saug- und Förderöffnungen.

Is verstellt sich, dass der vom Gehäuse 1 umschlossene Ringraum anstelle eines Rechteck-Querschnittes auch einen sonstigen Begrenzungsverlauf habe-n, kann«

Claims

ALFRED FUNK Patentingenieur 56 WUPPERTAL-VOHWINKEL 19. Januar 1963 Postscheck-Konto: Essen Nr. 43470 Zaunbus* 27 · Postschließfach 52 Bank: Deutsche Bank AG., W.-Vohwinkel Telefon 7803i7 Akte: A 697 in Antwort bitte wiederholen A η s ρ r ü c he 'Xr -OA ·

1. Drehkolbenmotor oder -pumpe mit abwechselnd langsamer und schneller im Zylinder umlaufenden Kolben, die paarweise zwischen sich wandernde Arbeitsräume mit periodisch wechselndem Yolumen einschliessen und deren ungleichförmige TJmI auf bewegung mittels eines Umwandlungsgetriebes in eine gleichförmige Drehbewegung der Motor-Abtriebswelle umgewandelt respektive you der Pumpen-Antriebswelle abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwandlungsgetriebe mit unrund laufenden Wälzräderpaaren (10 - 12, 11 - 13; 14 - 16, 15 - 17; 22 - 24, 23 - 25) versehen"ist, welche die Kolben eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit der Ab- oder Antriebswelle kuppeln.

2. Drehkolbenmotor oder -pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (2, 3| 2% 3') eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit einem nierenförmigen Wälzrad (10, 11) versehen ist und die Ab- oder Antriebswelle (9) zwei mit je einem der nierenförmigen Wälzräder kämmende Ovalräder (12, 13) trägt, deren von der Achse der An- oder Abtriebswelle (9) ausgehende längste Strahlen (e, f) nach entgegengesetzten Eichtungen weisen.

3. Drehkolbenmotor oder -pumpe"--nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (2, 3|2', 3') eines zusammenwirkenden Kolbenpaares mit einem Ovalrad (14, 15) versehen ist und die Ab- oder Antriebswelle (9) nach entgegengesetzten Eichtungen exzentrisch darauf befestigte Eundräder (16, 17) trägt, welche mit je einem der Ovalräder (14? 15) kämmen.

4. Drehkolbenmotor oder -pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftübertragungsweg zwischen jedem Kolben (2, 3j 2'j 3') eines zusammenwirkenden Kolbenpaares und der Ab- oder Antriebswelle (9) ein Eundräderpaar (22, 24', 23, 25) angeordnet ist, dessen miteinander kämmende Eundräder nach entgegengesetzten Eichtungen exzentrisch angeordnet sind.