DE2337554C3 - Taumelscheibengetriebe mit einer verzahnten Taumelscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Taumelscheibengetriebe jo mit einer verzahnten Taumelscheibe, die exzentrisch und im Winkel zur Antriebsachse gelagert ist und sich zentrisch abstützt

Es ist ein Taumelscheibengetriebe mit einer verzahnten Taumelscheibe bekannt, die zur Zentrierung und zur Aufnahme der axialen Kräfte einen sich in einer Hohlkugel des Gehäuses abstützenden Kugelzapfen aufweist. Diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß in diesem kugelig ausgebildeten Lager sehr große Reibungskräfte auftreten, die zu einer starken Erhitzung des Lagers führen und einen schnellen Verschleiß des Lagers bedingen (DT-PS 8 27 441).

Es ist weiterhin ein Taumelscheibengetriebe mit doppelten, konischen Ringscheibenpaaren bekannt. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß die doppelten, konischen Ringscheibenpaare lediglich z\s Anschlag für die Taumelscheibe dienen und die Taumelscheibe nicht zentrieren, so daß die Taumelscheibe sich verkantet und sich verklemmt, wodurch eine ungleichmäßige Drehbewegung der Taumelscheibe bedingt ist (GB-PS 4 84 052).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Taumelscheibengetriebe der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Taumelscheibe genau zentriert ist, ohne daß eine Reibung an den Abstützstellen auftritt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Zentrierung zwei konische Ringflächenpaare an der Taumelscheibe und am Gehäuse vorgesehen sind, die einander diametral entgegengesetzt beaufschlagt sind und einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

Vorteilhaft ist die Zentrierung über eine Federanordnung abgestützt.

Die Erfindung ist beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema des kinematischen Prinzips eines Taumelscheibengetriebes nach der Erfindung,

F i g. 2 die Anordnung der Kegel, die sich drehen, · ohne daß der eine auf den anderen gleitet,

F i g. 3 einen Axialschnitt, der das Prinzip einer Ausführungsform des Getriebes zeigt,

Fig.4 einen Axialschnitt des Getriebes nach IV-IV der F i g. 5.

F i g. 5 einen Querschnitt nach V-V der F i g. 4, F i g. 6 einen Querschnitt nach VI-Vl der F i g. 4,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch die Anordnung von Kolben, Pleuel, Pleuelanschluß, Tellerrad und Drehzapfpn wenn der Kolben an seinem oberen Totpunkt ist.

F i g. 8 die Projektion auf eine transversale Ebene der Bahn der Mitte der Pleueltellerverbindung,

Fig.9 einen Längsschnitt entsprechend Fig.7, wenn der Kolben an seinem unteren Totpunkt ist

Nach Fig. 1 schneiden sich zwei Achsen xx'und yy' in einem Punkt Sund bilden zwischen sich einen Winkel öl Die Winkelhalbierende ASB der Winkel xSy und x'Sy, die in der Ebene der beiden Geraden liegt ergibt die gleichen Winkel wie folgt:

xSA = ASy = x'SB = BSy' =

^-- = 90

Wenn, wie in F i g. 2 angedeutet die Gerade A B um die Achse xx' gedreht wird, entsteht ein Kegel mit zwei Mantelflächen ASA'und BSB'mit einem Halbwinkel an der Spitze von 90° - a/2.

Desgleichen entsteht ein anderer Kegel mit zwei Mantelflächen ASA" und BSB", wenn die Gerade um die Achse yy' gedreht wird, mit dem gleichen Halbwinkel an der Spitze wie vorher.

Die beiden Kegel berühren sich entlang ihrer gemeinsamen Mantellinie AB. die immer in der Ebene von xx'-jy'liegt Die Mantelflächen ASA'des Kegels, der um xx'gebildet ist berührt die Mantelfläche ASA' des Kegeis, der um yy' gebildet ist, längs der halben Geraden SA, und die Mantelfläche BSf !' des Kegels, der um xx' gebildet ist, berührt die Mantelfläche BSB" des Kegels, der um yy' gebildet ist, längs der Halbgeraden SB.

Wenn die beiden Kegeloberflächen um ihre Achsen entsprechend xx' und yy' mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit ω gedreht werden, rotieren sie, ohne daß der eine auf dem anderen gleitet. Ihre Berührung findet immer nur längs der gemeinsamen Mantellinie ASB statt, die fest in dem Zwischenraum liegt (immer in der Ebene xx'-yy). Durch eine klassische kinematische Übertragung einer Geschwindigkeit ω um die Achse xx' bleiben die Kegel ASA', BSB' fest die Achse yy' dreht sich um xx'mit der Geschwindigkeit ω und beschreibt einen Kegel, dessen Halbwinkel an der Spitze gleich « ist. Desgleichen dreht sich die Berührungsmantellinie ASBmit der Ebene xx'-yy'um xx'bei der Geschwindigkeit ω. Dieses bewirkt, daß der Kegel .ASA"sich dreht, ohne auf dem festen Kegel ASA 'zu gleiten, desgleichen, daß die Mantelfläche BSB" sich o.eht, ohne auf der festen Mantelfläche BSB' zu gleiten. Dabei handelt es sich um immaterielle geometrische Oberflächen, denn die nicht zugeordneten Oberflächen interferieren.

Die Anwendung dieser kinematischen Anordnung ist bestimmt, um die Drehung einer Taumelscheibe ohne Reibung zu erhalten und die Bewegung einer hydraulischen Anordnung zu übertragen. Die hydraulische Anordnung ist durch nicht gezeigte Zylinder bestimmt, wobei in jedem der Zylinder ein Kolben gleitet, der über einen Pleuel 10 mit einem Tellerrad 5 verbunden ist (Fig. 3).

Weiterhin sind die zugeordneten Oberflächen in der Weise anzuheben und abzuschrägen, daß eine Kegelstumpfform entsteht (Fig. 3).

Die feste Mantelfläche ASA' ist durch zwei Kreislinien cc und dd entsprechend zweier Zylinder mit der Achse xx' bestimmt. Diese Mantelfläche ASA' ergibt so eine Ringfläche, die durch die inneren und äußeren zylindrischen Oberflächen des Kranzes und durch den Kegelstumpf cd-cdbegrenzt ist.

Desgleichen ist die zweite feste: Mantelfläche BSB' durch den Kegelstumpf ef-ef begrenzt, der eine

Ringfläche mit zylindrischen Oberflächen ee und //der Achse xx'ergibt

Der Kegelstumpf cd wird von einem Tellerrad 1 und einer Welle 2 getragen, die fest gegen Rotation und unbeweglich gegen Verschieben sind

Der Kegelstumpf e/ wird von einer Scheibe 3 und einer Buchse 4 getragen, die konzentrisch zur Welle 2

Die erst"; drehende Mantelfläche ASA ", die der festen Mantelfläche ASA' zugeordnet ist, ist durch einen Kegelstumpf gh begrenzt, der eine Ringfläche mit zylindrischen Oberflächen gg und hh der Achse yy' ergibt(Fig. 3).

Desgleichen ist die zweite drehende Mantelfläche BSB", die der festen Mantelfläche BSB' zugeordnet ist, durch einen Kegelstumpf jl begrenzt, der eine Ringfläche mit den zylindrischen Oberflächen jj und // der Achse yy'ergibt

Die beiden Kegelstümpfe gh und jl der Achse yy' werden von einem Teil oder einem Tellerrad 5 getragen, das zu ihnen konzentrisch ist. Das Teil 5 hat eine Scheibe 6 die Träger eines Lagerzapfens 7 ist, der mit einem Kurbelarm 8 einer Antriebsachse 9 zusammenwirkt. Das Tellerrad 5 und die Scheibe 6 bilden die Taumelscheibe.

Das eine der beiden Teile 5 oder 6, beispielsweise 6, besitzt eine Zahl gleicher Arme entsprechend der Anzahl der Motorzylinder. Jeder Arm trägt ein Gelenk 0 das sphärisch sein kann und das mit dem entsprechenden Pleuel 10 zusammenwirkt

Drittens wird die Koinzidenz der Spitzen der beiden Kegel in S konstant gehalten und andererseits jegliches Gleiten der beiden Kegel, einer auf dem anderen, verhütet, wie auch die Belastung und die Trägheit, die in dem System entwickelt ist, sein mag.

Viertens wird jegliches Spiel der Berührungsflächen ausgeschaltet, und gleichzeitig ist zwischen den Flächen eine gewisse Anfangsvorspannung vorgesehen.

Fünftens ist ein axiales Verschieben der ganzen Anordnung, die in F i g. 3 gezeigt ist, gemäß xx'in bezug auf ein festes Traggestell und die nicht gezeigten Zylinder erlaubt, deren Achse parallel oder annähernd parallel zu xx' ist. Dieses Merkmal erlaubt, das volumetrische Verhältnis eines bekannten Hydraulik motors zu verändern, sei es wunschgemäß, sei es automatisch in Funktion der Belastung, der Umgebungstemperatur oder der Verbrennungsart.

Sechstens wird die Länge der Antriebsachse 9 und des Kurbelarms 8 der Motorkurbelwelle begrenzt. Insbe sondere wird jegliche mittlere Verlängerung gemäß xx' ausgeschlossen, die den Mechanismus, der vorstehend charakterisiert ist, durchdringt. Zum Antrieb des Ausgleichsteuerrades und zur Steuerung der Verteilung des Motors auf vier Takte wird eine seitliche Welle benutzt, die parallel zu xx' verläuft und mit halber Geschwindigkeit der Antriebsachse 9 läuft. Die Welle erhält ihre Bewegung durch ein Stirnradgetriebe auf der Antriebsachse 9, das zwischen den zwei Lagern 22 und 23 liegt. Sie geht durch die Arme des Sternes und zwischen den Zylindern hindurch (Fig. 4). Die Welle mündet oben am Motorgehäuse und trägt Nocken 58, die zur Sicherung der Verteilung des Motors auf vier Takte notwendig sind, gleichgültig, ob die Zahl der Zylinder gerade oder ungerade (wenn die Verteilung durch die mittlere Achse eine ungerade Zahl der Zylinder notwendig macht), ist.

Die Welle 56 tragt auch die notwendigen Eingriffe, um pine mittlere kurze Welle 61 zu steuern, die ein Ausgleichsteuerrad 63 trägt, das sich mit der Motorgeschwindigkeit dreht und gleichzeitig die Achse eines Rades 66 eines Mischers oder Kompressors ist.

Die in F i g. 4 gezeigte Maschine verkörpert vollständiger das Schema der F ig. 3.

Die kegelstumpfförmige Oberfläche gh (F i g. 3) ist durch ein Kegelzahnrad 11 der gleichen Spitze 5 und durch einen glatten Kegelstumpf 12 der Spitze 5'auf der jy'-Achse ersetzt und geht an jeder Seite der fiktiven ι ο Oberfläche des Kegelstumpf es gh vorbei.

Die glatte konische Ringfläche 12 (deren Winkel anders als der des gezahnten Kegelstumpfes 11 ist), ist innerhalb des konischen Zahnradgetriebes 11 angeordnet, aber sie kann auch außerhalb sein. Diese beiden >5 Teile werden durch Tellerräder 5 getragen und durch nicht gezeigte Teile festgehalten.

Desgleichen ist die kegelstumpfförmige Oberfläche cd( F i g. 3) durch ein konisches Zahnradgetriebe 13 der gleichen Spitze S und durch einen glatten Kegelstumpf 14 der Spitze S" auf xx' ersetzt und geht an jeder Seite der fiktiven Fläche des Kegelstumpfes cd vorbei. Diese beiden Teile werden durch die Welle 2 getragen und sind gegen Drehung mittels eines Keils 15 festgelegt. Die beiden konischen Zahnradgetriebe 11 und 13 greifen ineinander ein und haben die gleiche Zahl von Zähnen. Die glatten konischen Ringflächen 12 und 14 haben immer eine gemeinsame Mantellinie nach S'-S" und da ihr Halbwinkel an der Spitze um tx abweicht, haben sie einen gleichen Durchmesser in Höhe ihrer entsprechenden Kreuzungspunkte mit den Kegelstümpfen gh und cd.

Desgleichen ist die kegelstumpfförmige Oberfläche jl durch ein konisches Zahnradgetriebe 16 der gleichen Spitze Sund durch einen glatten Kegelstumpf 17 der Spitze S'" auf yy' ersetzt und geht an jeder Seite der fiktiven Oberfläche des Kegels jl vorbei. Nach F i g. 4 ist das Zahnradgetriebe 16 außerhalb des Kegelstumpfes 17 angeordnet

Die beiden Teile werden durch das Tellerrad 5 am äußeren Zylinder getragen, der das vorstehende System umgibt, und sind durch nicht gezeigte Mittel befestigt.

Desgleichen ist die kegelstumpfförmige Oberfläche ef nach Fig.3 durch ein konisches Zahnradgetriebe 18 der gleichen Spitze S und durch einen glatten Kegelstumpf 19 der Spitze S™ auf xx' ersetzt und geht an jeder Seite der fiktiven Oberfläche des Kegelstumpfes ef vorbei. Die beiden Elemente werden durch die Scheibe 3 und durch die Buchse 4 konzentrisch zur Welle 2 getragen. Sie sind auf der Scheibe 3 durch nicht gezeigte Mittel befestigt. Die beiden konischen Zahnradgetriebe 16 und 18 greifen ineinander und haben die gleiche Anzahl von Zähnen. Die glatten konischen Ringflächen 17 und 19 haben immer eine gemeinsame Mantellinie nach S"-S^IV und, da die Halbwinkel an der Spitze um <x abweichen, haben sie einen gleichen Durchmesser in Höhe ihrer entsprechenden Kreuzungsstellen mit den Kegelstümpfen jIund ef.

Der zylindrische Teil des Tellerrades 5 ist durch die Scheibe 6 gebildet, die den Lagerzapfen 7 trägt. Der ho Lagerzapfen trägt ein Lager 20, das axial durch eine Mutter 21 festgelegt ist. Das Lager 20 ist im Kurbelarm 8 eingepaßt, der sich um die Motorwelle 9 dreht, die durch Metallringe oder Rollenlager oder Nadellager und 23 in der Weise getragen werden, daß sie in fts Längsrichtung gemäß «'verschiebbar sind.

Das Lager 20 ist mit gelenkigen Rollen dargestellt. Es kann durch ein Lager mit zwei Kugelreihen in schräger Berührung ersetzt sein, die in einem sphärischen Ring

r.

angeordnet sind, oder durch zwei konische gegenüberliegende Lager, die in einer sphärischen Muffe angeordnet sind. Die Stellung der Mitte D des Lagers auf dem Lagerzapfen 7 kann durch Unterlegscheiben 24 bestimmt werden.

In diesem Punkt der Beschreibung und unter Voraussetzung, daß das Lager 20 gelenkig auf Rollen ist, ist festzustellen, daß die Anordnung des Tellerrades 5 sich nicht in der Ebene der Figur um den Punkt D nach rechts dreht, weil sich der glatte Kegelstumpf 12 des Tellerrades 5 gemäß S', S"auf dem glatten Kegelstumpf 14 abstützt, der auf der Welle 2 befestigt ist, und dies ohne Verkeilung, um den wichtigen Winkel zwischen S'S"und der gedachten Umlaufbahn des Kegelstumpfes 12 zu erhalten. Desgleichen ist festzuhalten, daß das Tellerrad sich nicht um den Punkt D nach links drehen kann, da der glatte Kegelstumpf 17 des Tellerrades sich gemäß S'" ^ auf dem festen Kegelstumpf 19 ohne Verkeilung abstützt, um den wichtigen Winkel zwischen S'" 5¹^ und der gedachten Umlaufbahn des Kegelstumpfes 17 nach links zu erhalten. Diese beiden glatten Kegelpaare verhindern ein relatives Verschieben der fiktiven Kegelstuümpfe #Λ und jl des Tellerrades 5 längs der Mantellinie AB in bezug auf die fiktiven Kegelstümpfe cd und e/der feststehenden Anordnung. Sie sichern so die dauernde Koinzidenz der Spitzen der beiden Kegel in S. In gleicher Weise ist festzuhalten, daß die konischen Paare 11-13 und 16-18 durch ihre Zahnradgetriebe zwei gemeinsame Punkte der Mantellinie AB bestimmen und eine Drehung ohne Gleiten der beiden Kegel aufeinander sichern.

Die Anordnung der Welle 2 und der Buchse 4 ist nach λ*'durch zylindrische Stützflächen 25 und 26 zentriert, die als Stütze gegen Biegedruck dienen. Die Welle und Buchse sind gegen Drehung einer gegen die andere durch Zapfen 27 der Buchse 4, Zapfen 28 der Welle 2, Schrauben 29 und ihrer Gegenmuttern 30 verkeilt

Die verschiedene Verkeilung hebt das Spiel der beiden Zahngetriebepaare 11-13, 16-18 auf und gibt gleichzeitig eventuell eine sichere Anfangsvorspannung mit Spiel auf die Elastizität der Spannung der Welle und Buchse.

Die allgemeine Verkeilung gegen Drehung der Anordnung der Welle und Buchse in bezug auf das feste Gehäuse wird durch zwei Zapfen 31 an der Buchse 4, Zapfen 32 an einem Rahmen 33, Schrauben 34 und ihren Gegenmuttern 35 gehalten. Der Rahmen 33 nimmt so das Reaktionsmoment auf, das durch die Zahngetriebe übertragen wird.

Die Welle 2 und die Buchse 4 sind axial durch zwei Schrauben 36 miteinander verkeilt, deren Haltemittel nicht gezeigt sind. Das Anziehen der Schrauben 36 bestimmt ein Anheben der Welle 2 nach xx' und ein Senken der Buchse 4 nach x'x. Durch die glatten Kegelstumpfpaare 12-14 und 17-19 verringern diese den Winkel α, was das Lager 20 und der Kurbelarm 8 nicht erlaubea Das Ergebnis des Anziehens ist daß gleichzeitig die Spiele der glatten Kegelstümpfe 12-14, 17-19 und die Spiele der Lager 20,22 und 23 aufgehoben werden und gleichzeitig allen Oberflächen des Lagers eine gewisse Anfangsvorspannung gegeben wird, indem sie auf die Elastizität der Dehnung, Kompression, Biegung und Drehung aller Teile der Kette spielen. Die axiale Stellung nach xx'der Anordnung der Welle und Buchse wird wie folgt erhallen:

Die Buchse 4 (die Anordnung der beiden Elemente ist wie oben beschrieben) ist auf einer mittleren Feder 37 abgestützt, die hier durch eine Schicht von Tellerfedern dargestellt sind. Dies könnte eine starke Schraubenfeder sein, die um die Achse xx'angeordnet ist, deren Schnitt kreisförmig, quadratisch oder rechteckig ist. Sie könnte auch eine Mehrzahl von Schraubenfedern mit kleinerem Durchmesser sein, die im Abstand kranzförmig zwischen der Buchse 4 und dem Rahmen 33 angeordnet sind.

Die Feder 37 stützt sich auf einen Kranz 38, der durch Gewinde 39 in dem Rahmen 33 eingeschraubt ist. Der

ίο Kranz 38 kann bei Drehung durch ein konzentrisches Zahnradgetriebe 40, ein Ritzel 41, eine Welle 42 und ein Steuerorgan 43 mit Markierungsorganen 44 angetrieben werden. Die Steuerung und Markierung kann im Abstand angeordnet sein, so daß die Welle 42 durch eine

ι s Flexibilität bei der Rotation gesteuert ist.

In Ruhestellung stützt sich die Feder 37 nach oben der beweglichen Anordnung gegen einen Anschlag 45, der von einem Deckel 46 getragen wird, der mit dem Gestell 33 verbunden ist Die winkelförmige Verkeilung der

jo Anordnung des beweglichen Maschinenteils ist durch die Schrauben 34 bestimmt die ein leichtes Spiel geben, das eine kleine axiale Verschiebung dieser Anordnung im Laufe der Tätigkeit unter Einwirkung des Kräftegleichgewichtes erlaubt In Serienproduktionen kann die Verkeilung durch die Schrauben 34 durch eine gleitende Keilverbindung oder durch Keilnuten ersetzt werden.

In der Anordnung, die durch den Rahmen 33, den Deckel 46 und die Scheibe 3 gebildet ist, wird durch eine

Düse 67 öl unter mäßigem Druck eingefüllt, das von einer Schmierpumpe kommt Dieses öl kann nicht durch das Spiel der zylindrischen Zentrierung 25 und durch die kalibrigen Einspritzdüsen 68 austreten, da zwischen der Düse 67 und der Schmierpumpe ein nicht gezeigtes Rückschlagventil angeordnet ist

Zur Aufnahme oder zum Hervorrufen der aliernaiiven Bewegung der Kolben weist das Tellerrad 5 eine gewisse Anzahl von Armen 47 gleich der Anzahl der Kolben auf. Diese Zahl kann beliebig sein.

Beispielhaft ist hier ein Vier-Takt-Motor mit fünf Zylindern beschrieben.

Der Drehpunkt O der Pleuele 10 auf den Armen 47 des Tellerrades 5 ist bei gleichem Abstand aller Arme von 5, in der Art gewählt daß er in der Achse der Motorzylinder liegt Er könnte in der Ebene zz' senkrecht zur Achse yy' in S angeordnet sein, um die linke Bahn der Projektion in symmetrischer Acht mit einer kleinen Verschiebungsamplitude des Drehpunktes O in bezug auf die Achse der Zylinder zu erhalten (Fig.3). Dabei kann, wie in Fig.4 angedeutet der Drehpunkt O ein wenig unter der Ebene zz' gewählt werden, um den oberen Buckel der Acht stärker zu verringern und die seitliche Verschiebung des Drehpunktes O fast vollständig in dem Moment der Winkelbewegung der Pleuele 10 zu verhindern, in dem der Druck in den Zylindern maximal ist Dies vollzieht sich zum Nachteil des inneren Buckels der Acht der sich vergrößert (aber er hat keinen Druck mehr).

Es können Drehgelenke im Drehpunkt O, wie sie in F i g. 3 angegeben sind, mit Kugelkopfstangen verwendet werden. Das relative Gleiten in einem Gelenk dieser Art ist ein wenig höher als das, das sich in einer Achse eines klassischen Kolbens entwickelt Als Variante kann auch ein Drehgelenktyp vorgesehen werden, der praktisch ohne Reibung ist und der homogener mit dem Drehzapfen ist der beschrieben wurde.

Die Mitte S des Drehzapfens am Kreuzungspunkt der Achse xx' der Maschine und der Achse yy' des

Tellerrades als Scheibe in Form einer Mutter, die Welle 2, die Scheibe 3 und die Buchse 4 finden sich wieder. Das Tellerrad hat einen oberen Teil 5 und einen unteren Teil 6, der mit dem Drehzapfen 7 endet. Der obere Teil 5 des Tellerrades trägt das Zahnradgetriebe 11 und den s konkaven glatten Kegelstumpf 12, die dem Zahnradgetriebe 14 und dem glatten konvexen Kegelstumpf 14 zugeordnet sind, die durch die Welle 2 und die Scheibe 1 getragen werden. Die Nuten 15 sichern das Zahnradgetriebe 13 gegen Drehung. Das untere Teil 6 des ι ο Tellerrades trägt das Zahnradgetriebe 16 und den glatten konkaven Kegelstumpf 17, die dem Zahnradgetriebe 18 und dem konvexen glatten Kegelstumpf 19 zugeordnet sind. Ihre Stellung ist umgekehrt in bezug auf diejenige, die in F i g. 4 gezeigt ist. is

Einer der fünf Arme 47 (bei einer Maschine mit fünf Zylindern), die auf dem Teller 6 befestigt sind, trägt einen Bund des Pleuels der theoretischen Mitte des Drehpunktes O.

Die Achse des entsprechenden Zylinders W ist parallel xx'. Auf dieser Achse ist der Drehpunkt des Pleuels auf dem Kolben in P Die Achse des Pleuels ist PO.

Der Drehpunkt O wird auf dem Tellerrad in der Ebene zz' senkrecht zu xx' im Mittelpunkt S gewählt. :s Bei Bewegung des Tellerrades beschreibt dieser Drehpunkt O eine Bahn in Form eines Kreisbogens OO"O', wobei OSO" = O"SO' = ex. unter Anlegen einer Geraden OO'ist, die im Punkt /die Bahn nn'der transversalen Ebene der Maschine schneidet und durch jo den Mittelpunkt S geht, so daß Öl= IO' ist. Bei Projektion auf die Ebene nn' beschreibt diese Bahn einen Kreis ( F i g. 8) mit einem gleichen Durchmesser zu der Entfernung der Strecke IO" und einem Mittelpunkt U, so daß UI=U O"ist. Wenn / O" = SO is (1 - cos*) ist und

ist. ergibt sich

= .SO

/ 1 cos <<\
LO .SOi ., J

40

Damit die Achse W durch den Mittelpunkt U geht, muß ihre Entfernung zu xx'einen Wert von

haben.

Bei diesen Bedingungen beschreibt die Achse P Odes Pleuels einen Kegel um W mit einem Halbwinkel β an der Spitze.

Wird unterstellt, daß die Länge PO sehr groß ist, dann wird β annulliert

Im Drehpunkt des Tellerrades geht die Winkelhalbierende AB durch den Mittelpunkt S, d. h, die gemeinsame Mantellinie der ursprünglichen Grundkegel durchquert den Berührungsabschnitt der glatten Kegel 12 und 14 mit einem großen Winkel und einen Berührungsabschnitt der Kegel 19 und 17 mit einem gleich großen Winkel, was die Roation des Tellerrades in der Ebene der Figur um die Drehzapfen 7 verhindert

Wenn eine parallele KK'zu ^ßdurch den Drehpunkt O gezogen wird und eine Parallele OV zu yy', wird die gleiche Situation im Drehpunkt O wie im Mittelpunkt S Ein konvexer Kegelstumpf 80, der auf einer Stange 81 der Achse OV angeordnet ist, ist auf dem Tellerrad durch den Arm 47 befestigt. Ein entsprechender konkaver Kegelstumpf 82 ist als Büchse 83 ausgebildet und auf dem glatten Ende 84 des Pleuels 93 angeordnet.

Diese Büchse 83 stützt sich mittels eines Ausrichtkeils 92 auf einem Teil 85 ab, das auf dem Pleuel aufgeschraubt ist und durch eine Gegenmutier 86 arretiert ist.

Auf dem Stück 85 ist eine Büchse 87 konzentrisch zu der Büchse 83 befestigt, und die Büchse 87 trägt einen konkaven Kegel 88, der einem konvexen Kegel 89 entspricht, der auf der Büchse 90 konzentrisch zu der Stange 81 sitzt und in der Stellung gleichzeitig auf dem Arm 47 durch eine Mutter 91 befestigt ist.

Die Achse KK'durchquert mit einem großen Winkel die Berührungsmantellinie der entsprechenden Kegelstümpfe 88 und 89 sowie die Berührungsmantellinie der entsprechenden Kegelstümpfe 80 und 82.

Die beiden Kegelstumpfpaare, die gegenüber angeordnet sind, bestimmen den Drehpunkt O, und die merklichen Beanspruchungen durch die Belastungen und die Trägheit gehen durch die obengenannte Mantellinie mit einem schwachen Hertzdruck und Drehbedingungen fast ohne Gleiten.

Auf Grund der Gleichheit der mittleren Durchmesser in jedem Paar dreht sich der Pleuel während der Bewegung des Tellerrades nicht auf seiner Achse und nicht die Tragwelle 2 des Drehzapfens. Aber wenn ein Vorteil in der Drehung des Pleuels auf seiner Achse (und es besteht einer) gesehen wird, ist es leicht, ihn zu drehen, indem sie leicht verschoben wird und zugleich der Berührungsabschnitt 89 nach der Spitze seines Kegels und der Berührungsabschnitt 80 nach seiner Spitze verschoben werden. Bei der Verschiebung der beiden in entgegengesetzter Richtung dreht sich der Pleuel um sich selbst in umgekehrtem Sinn, wie es oben beschrieben wurde.

Dies alles ruft hervor, daß der Winkel β gleich Null ist. Wenn der Pleuel genügend kurz ist, hat β einen Wert von annähernd 2°. Auf der Welle 9 des Motors ist ein Zahnritzel 54 aufgekeilt, das eventuell axial verschiebbar ist. In das Zahnritzel greift ein Zahnrad 55 von doppeltem Durchmesser ein.

Dieses Zahnrad ist auf der Welle 56 aufgekeilt, deren Achse parallel zu xx'ist und die nicht axial verschiebbar ist. Um eine Änderung der Winkelverkeilung relativ zwischen der Welle 9 und der Welle 56 zu vermeiden, ist das Zahnradgetriebepaar ineinander verzahnt Die Welle 56 geht zwischen den beiden Armen 47 des Tellerrades (F i g. 5). ohne seine Bewegung zu behindern, hindurch. Desgleichen geht sie zwischen der beiden entsprechenden Zylindern hindurch. Durch ein schraubenförmiges Zahnritzelpaar 57 steuert die Welle 56 die ölpumpe, die Verbrennungspumpe und der Zündverteiler im Motor mit Zündsteuerung. Diese dre Elemente sind nicht dargestellt Durch die gleicher klassischen Mittel kann die Welle 56 die Einspritzpumpe eines Motors mit Zündung durch Kompression steuern.

Bei einer Zylindergruppe geht die Welle 56 in da; Gehäuse und durch die Nocken 58, die schematise! gezeigt sind, um in klassischer Weise die Verteilung de: Motors in Vier-Takte zu sichern. Die Welle 56 hat ai ihrem Ende ein Zahnrad 59 mit gleichem Durchmesse! wie das Zahnrad 55, das mit einem Zahnritzel 60 voi gleichem Durchmesser wie das Zahnritzel 54 zusam menwirkt Das Zahnritzel 60 ist auf der Welle 61 koaxia mit der Welle 9 angeordnet und dreht sich mit de

ίο

gleichen Geschwindigkeit im gleichen Sinn und behält die gewünschte Verkeilung.

Die Zahnung des Zahnradgetriebepaares 59,60 kann schraubenförmig sein. Auf der Welle 9 und auf der Welle 61 sind zwei Steuerräder 62 und 63 mit Unwuchten 64 und 65 um 180° versetzt angeordnet, um die anfängliche Trägheit der Paare zu kompensieren. Die Welle 61 trägt ein Rad 66, das die Verteilung der Kohlenstoffmischung im Motor mit Zündsteuerung sichert, was eine gewisse Aufladung in jedem Falle sichert.

Das Steuerrad 62 dient zur Steuerung der Transmission durch eine nicht gezeigte Kupplung, trotz seiner leichten eventuellen axialen Verschiebung.

In der obigen Beschreibung ist die kinematische Funktion des Tellerrades, seines Zapfens, seines Drehgelenkes auf die Pleuele und die Übertragung der Bewegung zwischen dem Pleuel und der Motorwelle 9 schon sehr offensichtlich. Desgleichen ist die Möglichkeit der axialen Bewegung der Anordnung hervorgehoben.

Die folgenden Bemerkungen ergänzen das Bild der Funktionsfähigkeit. Der Arm 47 (1) in der oberen Stellung, d. h., wenn der entsprechende Kolben bei O steht, ist im oberen Totpunkt, und Oi ist in der Ebene des Kurbelarmes xED. Die Wirkung der Explosion wird durch die Parallele in Ot zur Achse xx' getragen. Die Trägheitskraft, die auf die Kolbenpleuelmasse angewandt wird, entzieht sich Fi. Der am wenigsten gewünschte Fall ist der einer langsamen Bewegung, wobei die Trägheit fast Null ist und wobei Fi maximal ist. Wenn die axiale Wirkung auf das Lager 20 Null oder fast Null sein soll, wird die Wirkung F2 des Kurbelarms auf die Verlängerung von ED übertragen. Die Reaktion F3 des Kegelstumpfes 14 auf den Kegelstumpf 12 müßte senkrecht zu der gemeinsamen Mantellinie S'S"in dem Punkt sein, wo sie die Mantellinie ASB schneidet Es wird daher am besten der Winkel SS" und ASB gewählt. Wie oben bemerkt, ist kein Gleiten in dem Punkt der gemeinsamen Mantellinie der Kegelstümpfe 12 und 14 vorhanden, ebenso keine Reibung. Dagegen besteht eine geringe Reibung auf der gemeinsamen Mantellinie jeder Seite von ASB. Das Lager 20 arbeitet genau wie ein Kurbelzapfen der Kurbelwelle. Das konische Lager 12-14 arbeitet viel besser als ein klassisches Lager durch die schwachen Hertzdrücke. Die Kräfte Fi, F2, Fz bleiben proportional.

Die Kegelstümpfe 17 und 19 zeigen keine Reaktion. Sie haben vielmehr die Tendenz, sich zu trennen, mit dem Vorteil einer Vorspannung. Nahe dem unteren Totpunkt sind die Druckwirkungen der Arme 47 (3) und 47 (4) sehr schwach und können vernachlässigt werden.

Wenn die Bewegung schnell ist, muß die Trägheitskraft der Masse der Kolben der Pleuel und des Tellerrades merkbar werden. Sie sind maximal in der oberen StellungOi. Wenn die Zahl der Zylinder paarig ist sind die Trägheiten der beiden gegenüberliegenden Kolben gleich, und ihre Resultierende ist Null gemäß der Achse xx'. Wenn die Zahl der Zylinder ungleich ist, wie es in dem gewählten Beispiel ist, kann die nicht gezeigte Schwungmasse in dem Hohlraum des Tellerrades in den Punkten 69 so angeordnet sein, um gleicherweise eine Resultierende Null zu erhalten. Es existiert in all diesen Fällen auf dem Tellerrad ein wichtiges Trägheitsmoment, das auf den Rahmen 33 einerseits durch Berührung der Kegelstümpfe 17 und 19 entlang der Berührungslinie S'" S^ und andererseits durch den Lagerzapfen 7 und den Kurbelarm 8 übertragen wird. Das Trägheitsmoment ist durch ein entgegenwirkendes Moment ergänzt, das durch die Drehmasse 64 und 65 des Steuerrades erzeugt wird.

In einer anderen Stellung Oi als oben, beispielsweise in der Stellung Oi ( F i g. 5), wirkt die Kraft F2 auf den

Kurbelzapfen 20 (oder D), was das augenblickliche Drehmoment des Motors hervorruft. Die Reaktion F'i wird durch die Reaktion Fa und Fs der Zähne der konischen Zahnradgetriebepaare erhalten. Fa auf das Paar 11-13 und Fs auf das Paar 116-18.
Die Werte von Fa und Fs sind gemäß der Stellung von Oi veränderlich und werden Null, wenn Oi in der höchsten Stellung ist. Die Kräftemomente werden durch die Buchse 4 und die Welle 2 erhalten und auf den Rahmen 33 durch die Anschläge 28 und 32 übertragen. Die augenblicklichen Veränderungen der Zahnradgetriebepaare sind derart, daß eine Verringerung des Spieles, wie schon beschrieben, vorteilhaft ist und desgleichen die leichte Vorspannung.

Im Fall eines Kompressors, einer Dampfmaschine

oder eines Heißluftmotors ist die axiale Verschiebung der Anordnung nicht von relativem Vorteil, und es wird in diesem Falle vorgezogen, die Feder 37 durch Keile zu ersetzen.

Dagegen bei einem Verbrennungsmotor mit gesteuerter Zündung oder mit Zündung durch Kompression mit zwei oder vier Takten ist die axiale Verschiebung von großer Wichtigkeit, da sie ein Verändern der Kompressionsfeder im Laufe der Arbeit erlaubt.

In dem gewählten Beispiel ist in Ruhestellung die ganze bewegliche Anordnung der Welle 2 und der Buchse 4 durch die Feder 37 gegen den Anschlag 45 gedrückt, was dazu beiträgt, daß die Kompression beim Start maximal wird. Wenn der Motor arbeitet, wird der mittlere Druck im Sinn x'x sehr kräftig, so daß der mittlere Druck in den Zylindern (P.M.E.) sehr stark wird Je stärker der mittlere Druck wird, je näher die Feder 37 gedrückt wird, je weiter der Drehpunkt 5 von dem Anschlag 45 entfernt ist, je weiter die Einstellung des

Laufes der Kolben von der Ebene des Gehäuses ist, je größer das Volumen der Verbrennungskammer ist und je geringer die Kompression ist, desto konstanter ist der Lauf. Die Steifigkeit der Feder 37 ist wählbar Beispielsweise bei einem Motor mit gesteuerter

Zündung kann ein Druckwert von 7:1 bei voller Belastung (was das Stickstoffoxyd verringert) und vor 14:1 beim Start (was einen guten Start sichert) mil Werten gewählt werden, die derart variieren, daß sie zwischen 14:1 und 7 :1 für die ganzen Werte vor

P.M.E fortlaufen (was bei verringerter Belastung eine vollständige Verbrennung ohne nicht verbrannter Kohlenstoffoxyd und einen Wärmewirkungsgrad so wie bei voller Belastung sichert). Wenn die mechanische Wirkung der Anordnung gut ist, wird eine Pollution

erhalten und ein Bedarf besonderer Mittel sehr reduziert

Die Zahlen 14 und 7 werden angegeben, um das Verständnis zu erleichtern. Das Anwachsen des Druckes wird experimentell durch die Begrenzung der Explosion

m jeder Leistungsstellung und für jeden Motortyp bestimmt

Wenn der augenblickliche Druck der Kolben auf das Tellerrad periodisch variabel ist und die bewegliche Ausrüstung nicht in Schwingung gerät, ist die Dämpfung

durch den Olkanal der Schmierung im Raum gegeben der durch den Kolben 3 und den Rahmen 33 gebildet ist Die Wahl des Kalibers der Ausgangsbohrungen 68 erlaubt den Wert der Dämpfung zu regeln.

Bei seiner axialen Verschiebung treibt die bewegliche Anordnung den Kurbelarm 8 und die Motorwelle 9 an, die in den Lagern 22 und 23 verschiebbar sind. Diese Verschiebung steuert gleicherweise die Dämpfung der beweglichen Anordnung durch Trägheit des Steuerrades und durch Reibung der Zahnradgetriebe 54 und 55. Außerdem ist die Verschiebung von einigen Millimetern nicht unangenehm für die Übertragung der Kraft.

Die Verschiebung der Basis der Stütze 38 der Feder 37 mittels einer äußeren manuellen Steuerung 40,41,42, 43 erlaubt, den Druck im einen oder anderen Sinn zu

modifizieren. Dies erlaubt, Brennstoffe zu verwenden deren Oktanzahl und Flüssigkeit sehr verschieden sind Bei einem Motor mit gesteuerter Zündung kann man eir mittleres Verhältnis von Benzin ohne Blei, klopffesten Kraftstoff, Methanol und leicht hydriertem Methano benutzen. Bei einem Motor mit Zündung durcl Kompression ist eine verschiedenartige Regulierung fü Gas, Ol und Benzin gesichert.

Die gleiche Steuerung 40, 41, 42, 43 kann aucl Meßinstrumente für atmosphärische Bedingungen um insbesondere Thermometer verwenden.

Hkt/u S Blatt

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Taumelscheibengetriebe mit einer verzahnten Taumelscheibe, die exzentrisch und im Winkel zur Antriebsachse gelagert ist und sich zentrisch abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung zwei konische Ringflächenpaare (12,17) an der Taumelscheibe (5,6) und am Gehäuse (14,19) vorgesehen sind, die einander diametral entgegenge- ι ο setzt beaufschlagt sind und einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

2. Taumelscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 die Zentrierung (2, 4) über eine Federanordnung (37) abgestützt ist