DE2440660A1 - Getriebe zur umsetzung von translationsin rotations-bewegung - Google Patents

Description

• Getriebe zur Umsetzung von Translations- in Rotations-Bewegung Die erfindung betrifft ein Getriebe zur Umsetzung der Translationsbewegung einer Pleuelstange in die Rotationsbewegung einer 1Jelle.
• Getriebe der genannten Art werden beispielsweise aus einer Kurbelwelle mit Pleuelstangen geschaffen, die durch den Druck eines Z71inder-tolbens bei einer Kraftmaschine angetrieben werden.
• Die Getriebe werden für Motoren, Dampfmaschinen und dergleichen verwendet. In kinetischer Umkehrung dieses Prinzipes können auch exzentrische Getriebe geschaffen werden, mit denen Hobelbänke und dergleichen bestückt sind. Bekannte Getriebe benötigen eine spezielle Lagerung und müssen relativ stark dimensioniert werden, da die auf die Pleuel wirkenden Kräfte sehr groß sein können.
• Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein Getriebe der genannten Art zu schaffen, das leichter als die bekannten Getriebe gebaut werden kann, bei dem weniger hohe Massenkräfte auftreten und bei dem ein geringerer Verschleiß auftritt.
• Die Aufgaben werden gelöst durch ein Getriebe zur Umsetzung der Transla-tions- in Rotationsbewegung, bei der auf der Zelle ein Zahnrad festsitzt, das von einem innenverzahnten Ovoid-Element umgeben ist, das mit der Pleuelstange starr verbunden ist und dessen Verzahnung mit deIa Zahnrad der Welle kämmt.
• Unter einem Ovoid wird eine Figur verstanden, die einem langgezogenen Oval oder einer ähnlichen, geschlossenen Figur gleicht. Beispielsweise fallen unter diesen Begriff auch Kurven, die aus zwei parallelen Seiten mit Kreisabschlußbögen bestehen.
• Während der vollständigen Bewegung des Ovoid-Elementes kann das Zahnrad der Welle eineinhalb, zwei oder mehrere Umdrehungen machen. Durch diese Anpassung der aufeinander bewegten Oberflächen ist es möglich, das Übersetzungsverhältnis der bertragungselemente in einfacher Weise zu variieren. Beispielsweise kann ein Motor mit 1000 Rüben in der Minute ohne weiteres auf 3.000 bis 4.000 Umdrehungen an der Welle pro Minute übersetzt werden.
• Vorteilhafterweise wird das Ovoid-Element über eine Führung in ständigem Eingriff mit dem Zahnrad gehalten. Eine Führung kann beispielsweise dadurch geschaffen sein "daß am Fußpunkt des Elementes ein Führungsstift angebracht ist, der in einer unterhalb der Welle befindlichen Nut mit spitz-ovaler Führungslinie geführt ist.
• Aufbau und Funktion eines Ausführungsbeispieles des Gegenstandes der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen: Figuren la und 1b einen Motor mit Zylinder, Pleuelstange und Getriebe mit geöffnetem Getriebekasten; Figur 2 den schematischen Bewegungsablauf bei einem Kurbeltrieb gemäß dem Stand der Technik; Figur 3 den Bewegungsablauf und die Kraftrichtung bei einem Getriebe gemäß der Erfindung.
• In den Figuren 1a und 1b ist im Schnitt ein Motor dargestellt, der aus einem Zylindergehäuse 1 mit darin befindlichem Kolben 2 und an dem Kolben pendelnd befestigter Pleuelstange 3 besteht. In dem Zylinderraum 4 wird ein Expansionsdruck erzeugt, der den Kolben 2 nach unten drückt. Dabei gelangt die Pleuelstange mit ihrem größten Teil in ein Kurbelgehäuse 5, in dem sich ein Getriebe befindet, mit dem die Tranalations-Bewegung der Pleuelstange in eine Rotations-Bewegung einer Welle 6 umgeformt wird. Die Welle 6 ist von einem Zahnrad 7 umgeben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
• Die Pleuelstange 3 endet an ihrem unteren Ende in einem Ovoid-Element 8, das mit einer Innenverzahnung versehen ist, die mit dem Zahnrad 7 kämmt. Das Ovoid-Element hat eine Innenverzahnung, die eine Kurve beschreibt, die aus zwei parallelen Seiten und diese überbrückende Kreisbögen zusammengesetzt ist. Die Zahnkranz-Breite des Elementes 8 wird dabei entsprechend der Breite des Zahnrades 7 bemessen und entsprechend der zu übertragenden Kräfte ausgelegt.
• Am Fußpunkt des Ovoid-Elementes 8 ist ein Führung stift 9 vorgesehen, der sich in einer Führungsnut 10 bewegt. Die Führungsnut ist begrenzt durch einen spitzovalen Führungsteil 12 und den Wandungen einer Führungsebene 13.
• Wenn sich der Kolben nach oben bewegt (Figur Ib) so gleitet der Stift 9 in der Führungsnut 10 und drückt dabei die Innenverzahnung des Oyoid-Elementes in das Zahnrad 7, wobei es zur Kraftübertragung kommt. Je nach der Umfangslänge der Zahnkränze dreht sich die Welle 6 bei einem Hub des Kolbens verschieden oft.
• Sobald der Kolben an seinem oberen Totpunkt angekommen ist, gelangt der Führungsstift auf die andere Seite des Führungskeils 12 und drückt dabei weiter die Verzahnungen ineinander.
• Zum Vergleich sind in den Figuren 2 und 3 schematisch die auftretenden Kräfte bei einer Kurbelwelle bekannter und neuer Art dargestellt. Wie aus der Figur 2 (Stand der Technik) zu erkennen ist, ergibt sich hierbei ein wesentlich ungünstigeres Eräfte-Parallelogramm.
• Dagegen sind beim Getriebe gemäß Figur 3 die Kräfte günstiger verteilt.
• Bei der hin- und hergehenden Bewegung der Pleuelstange wird die Welle durch das Kurbeln weniger verformt.
• Die kinematische Umkehrung der Getriebe-Bewegung ist ebenfalls möglich. Statt einer Pleuelstange kann hierbei eine translatorische Bewegung erzeugt werden, wie sie für Sägen oder Hobel-Maschinen erforderlich ist.
• Es ist auch möglich, eine Reihe von Zylindern über einer Welle 6 anzuordnen, wobei jeweils die Pleuelstangen mit einem Getriebe gemäß der Erfindung verbunden sind.
• In diesem Falle fällt der gefürchtete seitliche Druck auf die Motorkolben praktisch fort. Das Hauptlager einer Pleuelstange kann ebenfalls wegfallen und die Lagerung der Hauptwelle kann über Kugel- oder Rollenlager stattfinden.
• Unter Ausnützung der-genannten Vorteile ist es möglich, das Getriebe wesentlich leichter anzufertigen als bekannte Getriebe.
• Darüberhinaus ist als besonderer Vorteil anzusehen, daß die bei dem Stand der Technik erforderliche Kurbelwelle - ein besonders kostspieliges Maschinenteil - entfallen kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Getriebe zur Umsetzung der Translationsbewegung einer Pleuelstange in die Rotationsbewegung einer Welle, gekennzeichnet durch ein auf der Welle (6) festsitzendes Zahnrad (7), das von einem innenverzahnten Ovoid-Element (8) umgeben ist, das mit der Pleuelstange starr verbunden ist und dessen Verzahnung mit dem Zahnrad der Welle kämmt.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ovoid-Element (8), dessen Innenverzahnung die Form eines mit Kreisbögen abgeschlossenen Rechtecks hat (Figur 1a).
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ovoid-Element (8) über eine Führung (9, 10, 12) in ständigem Eingriff mit dem Zahnrad gehalten ist.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch ein Ovoid-Element (8) mit oval angeordneter Innenverzahnung und einem am Fußpunkt des Elementes angebrachten Führungsstift (9), der in einer unterhalb der Welle befindlichen Nut (10) mit spitz-ovaler Führungslinie geführt ist.