DE2720284B2 - Schubkurbelsystem-Baureihe - Google Patents
Schubkurbelsystem-BaureiheInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubkurbelsystem-Baureihe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Ein derartiges bekanntes Getriebe (DE-PS 8 83 540) entspricht den sogenannten Schiebstein-Getrieben.
Nachteil dieses Getriebes ist die gleitende Reibung zum richtigen Entgegendrehen der Bauteile. Dieses Getriebe
neigt daher zum Klemmen, wodurch es nicht möglich ist, dieses Getriebe für hochbelastbare Motoren oder
Pumpen einzusetzen. Die Ursache dieser Nachteile liegt darin, daß dieses Getriebe nicht vollständig auswuchtbar
ist
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schubkurbelsystem-Baureihe der eingangs
genannten Art zu schaffen, die sich statisch und dynamisch vollständig auswuchten läßt
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
)5 Aus der DE-AS 19 16 805 ist ein Getriebe zum Untersetzen von direkten Radantrieben bekannt. Dieses
Getriebe betrifft jedoch keine Schubkurbelsystem-Baureihe und ist ebenfalls nicht vollständig auswuchtbar.
Aus der DD-PS 93 905 ist ein Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung bekannt, bei dem innerhalb eines Getriebegehäuses ein Rahmen mit beiderseits angeordneten Stößeln und ein auf einem Exzenter aufgesetzter Kulissenstein vorgesehen ist. Es wird ebenfalls keine Schubkurbelsystem-Baureihe der erfindungsgemäßen Art nahegelegt, die vollständig auswuchtbar ist.
Aus der DD-PS 93 905 ist ein Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung bekannt, bei dem innerhalb eines Getriebegehäuses ein Rahmen mit beiderseits angeordneten Stößeln und ein auf einem Exzenter aufgesetzter Kulissenstein vorgesehen ist. Es wird ebenfalls keine Schubkurbelsystem-Baureihe der erfindungsgemäßen Art nahegelegt, die vollständig auswuchtbar ist.
Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich das Trägerrohr mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit exakt entgegengesetzt zum Primärexzenter dreht und somit dem Rollkreis der
reinen Hypozykloidenkinematik gleichzusetzen ist, wobei gewährleistet ist, daß alle Zahnräder so große
Teilkreise haben, daß stets eine reale Zahnflankenbelastung erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht in dem
besseren theoretisch erzielbaren mechanischen Wirkungsgrad η, da sich das Massenzentrum Afj auf der
y-Achse bewegt, massenmäßig ein Teil des Trägerrohres ist und damit eine Umwucht in der x-y-Ebenc
darstellt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schubkurbelsystem-Baureihe ergeben
sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung.
Es zeigt
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Kinematik eines üblichen Schubkurbelsystems mit Schubstange
und Kurbel,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Hypozy-
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Hypozy-
kloidengetriebes,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung
der Auswuchtmassen eines HypozykJoidengetriebes,
Fig.4 eine Schnittansicht einer Schubkurbelanordnung
gemäß der Erfindung,
F i g. 5 eine schematische Darstellung der Kinematik einer Schubkurbelanordnung gemäß F i g. 4,
Fig.6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schubkurbel-System-Baureihe,
F i g. 7 eine Darstellung des Schmiersystems in einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß F i g. 6,
Fig.8 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schubkurbel-System-Baureihe,
F i g. 9 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Einzylinder-System,
F i g. 10 die Lagerung der Schubstange in dem Kolben in einer Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 9,
F i g. 11 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß
der Erfindung in einem Zweizylinder-System als Schnittansicht in der y-z-Ebene,
Fig. 12 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Zweizylinder-System als
Schnittansicht in der x-y- Ebene,
Fig. 13 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in
einem Boxer-Vierzylinder-System,
Fig. 14 eine Schnittansicht in der Af-y-Ebene einer
Schubkurbel-System-Baureihe gemäß F i g. 13,
Fig. 15 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in
einem Zweizylinder-Twin-System,
Fig. 16 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene eines Zweizylinder-Systems mit geführten Ausgleichsmassen,
Fig. 17 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer
Schubkurbel-System-Baureihe in einem Mehrzylinder-Reihensystem,
Fig. 18 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer
Schubkurbel-System-Baureihe in einem V-8-Zylindersystem,
Fig. 19 eine Schnittinsicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe in einem Dreizylinder-Reihensystem
und
Fig.20 eine Schnittansicht einer Schubkurbel-System-Baureihe
gemäß der Erfindung in einer gegenläufigen Operationssäge.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kinematik und der Kräfte eines üblichen Schubkurbel-Systems
mit Schubstange und Kurbel mit den eingangs beschriebenen Nachteilen. Diese Nachteile werden
durch eine Schubkurbelanordnung mit einem Hypozykloidengetriebe mit einer Kinematik gemäß Fig. 2
vermieden. Man erkennt den Rollkreis mit dem Radius r2 im Grundkreis mit dem Radius η abrollend, wobei das
Verhältnis von η zu r2 = 2:1 ist und sich das
Massenzentrum Mi exakt auf der /-Achse längs der
Strecke 2 χ η bewegt, während ein gegenüber dem Massenzentrum M) angeordnetes Gegenmassenzentrum
GMi exakt auf der x- Achse längs der Strecke 2 χ η
wandert (siehe F i g. 3). Die resultierende Masse von Mi + CMi = Mt wandert beim Abrollen des Kreises mit
dem Radius r2 in den Kreis mit dem Radius η auf dem
Kreis mit dem Raidus η um 360°. Dieser Masse Ankann
man wiederum eine Gegenmasse GM2 entgegensetzen,
so daß sich ein resultierendes Massenzentrum im Schnittpunkt der x-y Achsen ergibt. Man sieht in F i g. 3,
daß auch M-t ein Massenzentrum sein kann, nämlich daß
des Kolbens MK, der Schubstange 5 und einer Gesamtgegenmasse GMK. A/3 wandert exakt auf der
y-Achse vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT. Der gesamte Massenausgleich in der
x-y-Ebene senkrecht zur z-Achse im Schnittpunkt von
den x-y- Achsen, lautet:
M3 = MK+GMK
M2 = M3 + GMi(Ii+ re)
Ai1 = Ai2+ GM2(Ii+ re)
Der in Fig.3 theoretisch dargestellte Massenausgleich ist in einer Realkonstruktion gemäß Fig.4 verwirklicht
in Fig.4 ist auf einer durchgehenden konstruktiv beliebig stark dimensionierbaren Hauptwelle 1 mit der Drehachse ζ in der x-y-Ebene ein Primärexzenter Γ im Exzentrizitätsabstand Enyii gleich M\ — M2 von der z-Achse angeordnet Auf dem Exzenter Γ ist ein Trägerrohr 2 exakt entgegengesetzt zur Hauptwelle 1 drehend mittels einem Lager 2a drehbar gelagert Mit dem Trägerrohr 2 ist der Sekundärexzenter 3 und das Innenzahnrad Z\IH fest verbunden. Der Abstand von Massenzentrum Mi, dem Drehzentrum des Lagers 35 zu dem Massenzentrum M2 beträgt £Ή/2, d. h.
Ai1 = Ai2+ GM2(Ii+ re)
Der in Fig.3 theoretisch dargestellte Massenausgleich ist in einer Realkonstruktion gemäß Fig.4 verwirklicht
in Fig.4 ist auf einer durchgehenden konstruktiv beliebig stark dimensionierbaren Hauptwelle 1 mit der Drehachse ζ in der x-y-Ebene ein Primärexzenter Γ im Exzentrizitätsabstand Enyii gleich M\ — M2 von der z-Achse angeordnet Auf dem Exzenter Γ ist ein Trägerrohr 2 exakt entgegengesetzt zur Hauptwelle 1 drehend mittels einem Lager 2a drehbar gelagert Mit dem Trägerrohr 2 ist der Sekundärexzenter 3 und das Innenzahnrad Z\IH fest verbunden. Der Abstand von Massenzentrum Mi, dem Drehzentrum des Lagers 35 zu dem Massenzentrum M2 beträgt £Ή/2, d. h.
Mi —M2 = M\ —M2.
Das an dem Sekundärexzenter 3 angeordnete Zahnrad Z\li kämmt mit dem auf dem Trägerrohr 16
angeordneten Zahnrad Z2Ia. Ein zweites auf dem
Trägerrohr 16 angeordnetes Zahnrad ZiIa kämmt mit
jo dem Zahnrad Zt/a, welches wiederum mit dem
innenverzahnten Zahnrad Zs/i des Glockenzahnrades
15 kämmt. Das Glockenzahnrad 15 ist fest auf der Hauptwelle 1 angeordnet. Durch diese Anordnung der
Zahnräder Z\li bis ZsIi wird die Kinematik einer
so Hypozykloide ermöglicht.
F i g. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt der in Fig.4 dargestellten Schubkurbel-System-Baureihe mit
den Teilkreisen der Zahnräder Z\li, Z7Ia = Z3Ia, Z4Ia und
ZiIi und den Massenzentren A/3, M2 und Mi sowie dem
Hubweg s auf der /-Achse. Die Drehrichtung der einzelnen Zahnräder ist durch die Pfeile angegeben.
Das Trägerrohr dreht exakt entgegengesetzt zum Primärexzenter Γ und ist damit dem Rollkreis mit dem
Radius r2 der Hypozykloidenkinematik kinematisch
π gleichzusetzen. Ein reines Hypozykloidengetriebe mit
der entsprechenden Kinematik erfordert sehr kleine Zahnräder mit unrealen Zahnflankenbelastungen; durch
die beschriebene Kinematik können so große Teilkreise aller Zahnräder verwirklicht werden, daß stets eine
ω reale Zahnflankenbelastung gewährleistet ist. Die
Kinematik gemäß den F i g. 1 und 2 hat einen besseren theoretischen mechanischen Wirkungsgrad T/mechsnisch· In
der sogenannten Ersatzkinematik ist dies voll bewahrt, da sich das Massenzentrum
M3 = (MK+ GMK)={5/i +6/1 +5/2 + 6/2)
(mit üblichen Zahnradtoleranzen und Lagerspiel) auf der y-Achse bewegt, massemäßig ein Teil des
Trägerrohres 2 ist und damit eine Unwucht in der x-y-Ebene darstellt.
Dem Massenzentrum M3 müssen links und rechts der
*-y-Ebene Gegenmassen Gnu und Gnn jeweils im
Abstand c entgegengesetzt werden, womit ein resultierendes Massenzentrum M2 in der Drehachse des
Primärexzenters Γ entsteht.
Das Massenzentrum M2 bewegt sich auf dem Kreis
mit dem Radius r3 gemäß Fig.3 und wird daher
ebenfalls durch Geeenmassen GMm,und GM>/™die fest
mit der Hauptwelle 1 verbunden sind, so ideal ausgewuchtet, daß ein resultierendes Gesamtmassenzentrum
Mi in der Systemmitte entsteht. Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Getriebe weist eine dreifache
Lagerung der Hauptwelle 1 in dem linken Hauptlager 32, dem mittleren Doppellager 37 und 16a und dem
rechten Hauptlager 33 auf.
Das mittlere Doppellager ist eine konstruktive Notwendigkeit und zeigt das Trägerrohr 16 als
kinematische Brücke und Lagerring der beiden Zahnräder Zy, und Ziia, die gleich groß sein können.
Die exakt sinusförmig bewegte Schubstange 5/1 (oben) und ihr massenmäßiges Gegenstück 5/2 (unten)
tragen die Arbeitsglieder 6/1 (oben) und 6/2 (unten). Dies können normale Kolben einschließlich des
üblichen Kolbenbolzens oder nur ein Kolben und ein freies Gegengewicht (5/2 + 6/2) sein, welches dann ohne
das Führungslager 41 (oben) und 41 (unten) hemmungsfrei arbeitet. Der Getrieberaum ist mittels einer
Öldichtung 26 abgedichtet.
In Fig. 6 ist ein Nachführungssystem mit zwei Hauptwellenlagern 32 und 33 dargestellt. Die Hauptwelle
1 trägt neben dem üblichen Primärexzenter Γ einen weiteren Hilfsexzenter 1", der gegenüber Γ um
180° verdreht angeordnet ist und das mittels des Lagers
36 drehbar gelagerte Glockenrad 8 trägt.
Der für ein Hypozykloidengetriebe notwendige Nachführeffekt wird verwirklicht, indem am Trägerrohr
2 ein außenverzahntes Zahnrad Z\la mit einem großen
Teilkreisdurchmesser angeordnet ist, das in eine Innenverzahnung ZiIides Glockenrades 8 eingreift, d. h.
von diesem nachgedreht wird. Das Glockenrad 8 wird beim Abrollen seines außenverzahnten Zahnrades Z^Ia
in einer feststehenden Innenverzahnung ZJi so weitergedreht, daß hierdurch die geforderte exakte
Simulation der Kinematik eines Hypozykloidengetriebes verwirklicht wird.
Dieses gesamte Getriebe ist durch genaues Verdrehen des Innenzahnradringes ZJi um die z-Achse und
das Feststellen von außen mittels der Schraube 9 exakt einstellbar, so daß sich das Massenzentrum Mz genau auf
der y-Achse bewegt
Damit kann man einen geschlossen hypozykloidischen Kurbelkasten konstruieren, in welchem die
Schubstangen 5/1 und 5/2 in das Führungslager 41 geführt werden und wobei der Kurbelkasten mittels der
Dichtung 26 öl- und gasdicht abschließbar ist.
Hinsichtlich der Auswuchtung gelten bei dem System gemäß F i g. 6 dieselben Gesetzte wie bei dem System
gemäß Fig.4 und 5, jedoch kann die gesamte Gegenmasse GMvrc in das Glockenrad 8 verlegt
werden, so daß im rechten Schwungrad 13 keine Gegenmasse mehr angeordnet sein muß.
Fig.8 zeigt eine weitere Ausführungsform des
Getriebes, bei dem das Hauptwellenzahnrad ZsIa mit Übertragungszahnrädern ZJa kämmt, welche wiederum
mit einem innenverzahnten Zahnring mit einem Zahnrad ZJi, Z3I iYämm&n, wodurch ein entsprechendes
Nachdrehen des auf der Hohlwelle angeordneten Zahnrades Z\ la erzwungen wird, so daß sich das
Massenzentrum M3 exakt auf der y-Achse bewegt
Durch die Konstruktion gemäß F i g. 8 werden durch die drehbare Lagerung der Schubstange 5 um den Kolben
6b und die ungerührte Anflanschung der gesamten Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung (5, 6) an dem
Ringlager 4 Verzahnungsungenauigkeiten und ein mögliches Abweichen des Massenzentrums M] von der
exakten Bewegung auf der j<-Achse vollständig eliminiert,
ohne daß hierdurch besondere Seitenkräfte des Arbeitsgliedes 6 auf die Zylinderwand 73 auftreten.
Diese Konstruktive Geometrie ist für den Bau von den üblichen Kraft- und Arbeitsmaschinen, wie Verbrennungsmotoren
und Pumpen, anwendbar. Mit diesem Getriebe können alle Zylinderanordnungen als statisch und dynamisch vollständig auswuchtbare und
real konstruierbare, sowie festigkeitsmäßig beliebig stark dimensionierbare Energiewandler gebaut werden,
lu wobei durch das in Fig. 7 prinzipiell gezeigte
Schmiersystem eine befriedigende Lagerschmierung gewährleistet ist.
Hierbei gelangt der ölström 28 in Pfeilrichtung über
den zentralen Zulauf 20 in die Bohrung 29 der
ii Hauptwelle i, wobei eine Welieninnenabdichuing 27
Ölverluste verhindert. Von der zentralen Bohrung 29 gelangt das Schmiermittel über den Radialkanal 21 zum
rechten Hauptlager 33, über Kanal 22 zum Glockenradlager 36 und von dort über den Kanal 39 zu den
Zahnrädern ZJa und Z4Ii. Die Kanäle 23 und 24
versorgen das Trägerrohrlager 2a und der Kanal 38 die Zahnräder Z\la und Z2I1, während der Kanal 76 in die
Lagerringnut 76a mündet und das Sekundärexzenter-Hauptlager 35 versorgt.
2S Das linke Hauptlager 32 wird durch den Kanal 25 mit
Schmiermittel versorgt.
Das übliche Überschußöl gelangt zu den Gehäuseaustrittslagern
41. Die öldichtungen 26 schützen das Gehäuse vor ölaustritt.
J« F i g. 9 zeigt ein Einzylinder-System mit der Schubkurbel-System-Baureihe
mit den möglichen Nachdrehsystemen gemäß den F i g. 4,6,8, wobei das simulierende
Nachdrehgetriebe entweder links und/oder rechts angeordnet sein kann. Die Schubstange 5 kann im
Kolben 6 gelenkig über einen Kolbenbolzen oder festen Kolben angeordnet sein. Der Hub entspricht stets dem
Durchmesser des Grundkreises η der Hypozykloide mit den Radienverhältnissen von Grundkreis zu Rollkreis
von 2:1, wobei der Rollkreis /i kinematisch mit dem Trägerrohr 2 gleichzusetzen ist. Die Verkettung aller
Zahnräder des Simuliergetriebes ergibt für das Massenzentrum M3 ein Wandern auf der j'-Achse über die
Strecke des Schubes s. Das Gegengewicht zum Kolben 6 und der Schubstange 5 ergibt ein neues resultierendes
Massenzentrum M3. Da das Massenzentrum M3 stets eine externe Masse des Trägerrohres 2 darstellt, muß
links und rechts von dem Massenzentrum M3 mit dem Trägerrohr 2 fest verbunden eine Gegenmasse GMyn
und GMyrc hier durch die Realmassen Gvn und Gi/rc
dargestellt so angeordnet werden, daß ein resultierender Schwerpunkt im Massenzentrum Mi entsteht M2 ist
damit das Massenzentrum des Primärexzenters 1', d. h. eine externe Masse zur Hauptwelle 1, die problemlos
durch Zusatz-Gegengewichte GM-un und GMyn so
equilibriert wird, daß ein Gesamtschwerpunkt in M,
entsteht Damit ist das Gesamtsystem exakt statisch und dynamisch ausgewuchtet
Fig. 10 zeigt die Anordnung der Schubstange 5 in dem Arbeitsglied 6 in einem Einzylinder-System. Durch
die Lagerung wird gewährleistet, daß sich die Schubstange immer senkrecht zum Trägerrohr bewegt,
auch dann, wenn durch Fertigungstoleranzen oder Verschleißerscheingungen eine exakte senkrechte Bewegung
des Kolbens in dem Zylinder nicht mehr gewährleistet ist
Fig. 11 und 12 zeigen die Anordnung der Schubkurbel-System-Baureihe
für Zweizylinder-Dampfmotoren, Zweizylinder-Verbrennungskraftmaschinen und für
Zweizylinder-Gas- und Flüssigkeitspumpen mit Boxeranordnung der Arbeitszylinder 73. Der obere Kolben
6/ο und die Schubstange SIo sowie der untere Kolben
6/u und die Schubstange 5/u sind mit dem Ringlager 4 fest verbunden. Die Kolben 6/o und 6/u können
ebenfalls mit ihren jeweiligen Schubstangen fest verbunden sein, so daß eine feste Verbindung von
Kolben zu Kolben besteht
F i g. 13 und 14 zeigen ein Boxer-Vierzylinder-System
mit nur einem Trägerrohr 2 für alle vier Zylinder. Hinsichtlich der Auswuchtung wird gegenüber den
sogenannten konventionellen Bauweisen, z. B. bei einem Vierzylinder-Boxermotor, nur eine Gesamtgegenmasse
GMvii+n in der Systemmitte, d.h. der x-y-Ebene, und
zwei Hauptlager benötigt, da das Trägerrohr 2 mit dem Primärexzenter 1' eine »dynamische Brücke« bildet Af2
ist das resultierende Massenzentrum parallel zur z-Achse. Zum Auswuchten ist es daher nur erforderlich,
in den Seitenschwungscheiben 12 die Gegenmasse GMyn und in der Schwungscheibe 13 GMyn so
anzuordnen, daß der Gesamtschwerpunkt in das Massenzentrum M\, dem Schnittpunkt des x-y-z-Achsensystems, fällt Baut man alles symetrisch, wie in
F i g. 13 vereinfacht dargestellt so genügt ein Nachdrehsystem gemäß den F i g. 4, 6, 8 zum exakten statischen
und dynamischen Ausgleich, Fig. 14 zeigt je einen Halbschnitt in den Ebenen A-A und B-B von F i g. 13 mit
der Vereinfachung einer fest angeordneten Doppelschubstange, an welcher die Kolben ebenfalls fest
angeordnet sind.
Fig. 15 zeigt den Längsschnitt eines Zweizylinder-Twin-Systems, wobei sich zwei Kolben parallel bewegen. Man erkennt daß einmal die unteren Schubstangen
6/5+6/1 durch ein Längslager 71 geführt sein können. Es ist ebenfalls möglich, die Kolben gelenkig an der
Pleuel- bzw. Schubstange anzuordnen, wodurch dann die Gegenmasse GMS+6/1 ungeführt am Lagerring
angeordnet werden kann. Die ungeführten Gegenmassen GAf 5+6/1 und GAf 5+6/2 in Verbindung mit einer
gelenkigen Lagerung des Kolbens mit der Schubstange geben die Möglichkeit alle Zahnradungenauigkeiten
berücksichtigen zu können. Zum exakten Nachdrehen des Trägerrohres 2 genügt ein auf einer Seite
angeordnetes Nachführsystem. Der gesamte Auswuchtvorgang entspricht jenem gemäß F i g. 13.
F i g. 17 zeigt den klassischen Aufbau eines Vierzylinder-Reihen-Systems mit einem Trägerrohr 16 in Form
einer kinematischen Brücke mit den beiden Übertragungszahnrädern Z2,//, und Zuim die für das richtige und
simultane Weiterdrehen der beiden Trägerrohre 21Ii und 2/re sorgen. Das System ist für hochbelastbare
Diesel- oder Otto-Verbrennungskraftmaschinen als auch für höchstbelastbare Gaspumpen oder Dampfmaschinen geeignet und ist statisch und dynamisch voll
auswuchtbar.
Der Auswuchtvorgang wird wie folgt durchgeführt
AOe Massen des linken Trägerrohres 2IU haben ihr Massenzentrum bei Mub und alle Massen des rechten
Trägerrohres bei Mun. Zum Auswuchten teilt man das
Vierzylinder-System in die Abschnitte A-Q C-E,
E-Gxmd G-J, wobei zuerst die Abschnitte C-E und
E— G ausgewuchtet werden, so daß die beiden äußeren Abschnitte A- Cund G-/verbleiben. Die linke Hälfte
des Abschnitts A-C wird durch eine Gegenmasse
GMus und der rechte Abschnitt G-J durch die
Gegenmasse GMyn equilibriert Eines der Nachdrehsysteme gemäß F i g. 4,6 oder 8 sorgt in Verbindung mit
dem Trägerrohr 16 fur das richtige Nachdrehen der
Fig. 18 zeigt das Beispiel einer geführten Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung 5, 6 in den Längslagern 71
und die Möglichkeit, die Arbeitsglieder 6 mit den
drehsysteme gemäß den Fig.4, 6 oder 8 wird diese
ίο Verbindung mit einem V-8-Zylindersystem ohne Hilfsexzenter gezeigt Um ein Klemmen und damit ein
Hemmen des nahtlosen Nachdrehens bei schwach belasteten Maschinen zu vermeiden, muß der Verschränkungswinkel ßlr\ größer oder kleiner 90° gewählt
werden.
In Fig. 19 ist ein Dreizylinder-Reihensystem mil konstantem Arbeitsspielabstand der einzelnen Zylinder,
d. h. 120° bei Pumpen und Zweitaktern oder 240° bei Viertaktern, gezeigt. Dieses Hauptmerkmal wird durch
die Anordnung der Primärexzenter 1', die je um 120° zueinander versetzt sind, erreicht Zum Auswuchten
werden zuerst alle Massenzentren Af3 in den Ebenen B-B, D-D und F-F equilibriert Dann wird das
Massenzentrum Af2 mittels der geläufigen Gegenmas
sen G3/;/ und Gyn in jeder der oben genannten Ebenen
ausgewuchtet. Um auf eine resultierende Zentralmasse Afi/2 in der Mittelschnittebene D-D (der Af-y-Ebene) zu
kommen, muß man für jede Ebene B-B in den Schwungscheiben 12 (links) und 13 (rechts) entsprechen
de Gegenmassen GMynund GMyn anordnen.
Das richtige Nachdrehen im Sinne der Hypozykloidenkinematik kann wieder gemäß den F i g. 4, 6 oder 8
erfolgen, so daß alle beteiligten Bauelemente normal belastet sind.
In der in F i g. 19 gezeigten Anordnung werden feste Schubstangen verwendet die durch die Zylinderwände
bzw. durch Längslager 71 geführt werden. Durch diese Führung und die Trägerrohre 16/1-2 und 16/2-3 in
Form von kinematischen Brücken ergibt sich der
summierende Effekt des Direktnachdrehens des Rollkreises Γζ in den drei Punkten Mt -3/2 in der D-D-Ebene
und von Afi_3/i in. der B-B-Ebene, sowie von A/i -3/3 in
der F-F-Ebene. Eine derartige Konstruktion ist nur schwach belastbar. Durch die Verwendung der Nach
drehsysteme gemäß den F i g. 4,6 oder 8 ergibt sich eine
gelenkige Verbindung der Schubstangen mit den Kolben und ein ungeführtes Anordnen der Gegenmassen an dem Ringlager 4.
F i g. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei
die Schubkurbel-System-Baureihe in einer Humansäge
angeordnet ist für die es besonders wichtig ist, daß sie statisch und dynamisch voll ausgewuchtet ist
Die Säge hat zwei gegenläufige Sägeblätter, die den Arbeitsgliedern entsprechen und so ausgerichtet sind,
daß der Operateur weder durch Schwingungen noch durch Lärm belästigt wird und der Sägevorgang schnell
und glatt vollzogen werden kann. Man sieht in F i g. 20 eine Hauptwelle 1 mit zwei Primärexzentern 171 und
172, die um 180° zueinander versetzt und deren Achsen
&o voneinander im Abstand angeordnet sind, wobei auf
ihnen drehbar die beiden Trägerrohre 2/1 und 2/2 gelagert sind, welche miteinander durch ein Trägerrohr
16 in Form einer kinematischen Brücke verbunden sind, während ein Nachdrehgetriebe gemäß Fig.6 mit den
es Zahnrädern Zum Zy1VmU Zy, und das Zahnrad Zu; in der
Seitenwand 7 rechts angeordnet ist Die Verbindung dieses Nachdrehsystems ergibt ein exaktes Nachdrehen
der Trägerrohre 2/1 und 2/2, wodurch die Massenzen-
tren My\ und A/3/2 exakt auf den y-Achsen wandern.
Dadurch entsteht die gegenläufige und sinusförmige Hubbewegung der Schubstangen 5/1/1 und 5/1/2 und
der Sägeblatthaltestücke 6/1 und 6/2. Als Gegenmasse um das Massenzentrum Ai3Z1 dienen die Bauelemente
10
5/2/1 und 6/2/1, während für das Massenzentrum M3/2
die Bauelemente 5/2/2 und 6/2/2 equilibrierend wirken. Die Sägeblätter 6/1-5 und 6/2-5 sind in der Sägeblatthalterung einsteck- und austauschbar.
Claims (7)
1. Schubkurbelsystem-Baureihe mit einem oder mehreren kraftschlüssig auf einer Hauptwelle
angeordneten Primärexzentern, deren Dreh- und Schwereachsen im Abstand EHyn parallel zur
z-Achse der Hauptwelle verlaufen, wobei auf dem Primärexzenter mittels eines Lagers ein Trägerrohr
gelagert ist, das Kraftschlüssig einen oder mehrere Sekundärexzenter trägt, dessen Dreh- und Schwereachse bzw. -achsen parallel zur z-Achse der
Hauptwelle verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Abstand der Sekundärexzenter (3) zur z-Achse maximal 2x£>/y2 beträgt und durch
das resultierende Massenzentrum (Μΐ) verläuft,
b) daß auf dem Sekundärexzenter (3) ein Ringlager (4) mit Drehachse durch das Massenzen
trum drehbar angeordnet ist, wobei das Ringlager kraftschlüssig die Schubstange bzw.
-stangen (5) mit dem Arbeitsglied (6) trägt,
c) daß auf beiden Seiten der Hauptauswuchtebene (x—y) entsprechende Gegenmassen (GM3)
angeordnet sind, deren resultierender Gesamtschwerpunkt im resultierenden Massenzentrum
(M2) liegt, das mit der Hauptwelle (1) auf einem
Kreis mit dem Radius Enyii um das Massenzentrum
(Mi) rotiert, dem primäre, kraftschlüssig
mit der Hauptwelle verbundene Auswuchtmassen (GM2/\mks und GM2/recht5) entgegengesetzt
sind, so daß sich ein resultierendes Gesamtmassenzentrum (M\) auf der z-Achse der Hauptwelle
ergibt, und
d) daß ein Nachdrehgetriebe so angeordnet ist, daß die Wirkungslinien der Schwerpunkte
seiner Bauelemente durch die Hauptauswuchtebene verlaufen.
2. Schubkurbelsystem-Baureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachdrehgetriebe
ein auf dem Trägerrohr (2) angeordnetes, außen verzahntes Zahnrad (Zu*) umfaßt, das mit einem
innen verzahnten Zahnrad (Zvi) kämmt, das in einem auf einem zweiten Exzenter (1") gelagerten Glokkenrad
(8) angeordnet ist, das mit einem weiteren fest angeordneten, innen verzahnten Zahnrad (Za/J
kämmt (F ig. 6).
3. Schubkurbelsystem-Baureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachdrehgetriebe
ein auf dem Trägerrohr (2) angeordnetes, außen verzahntes Zahnrad (Zy„) umfaßt, das mit einem
innen verzahnten, drehbar um die Hauptachse gelagerten Zahnrad (Zy,Zyj) kämmt, welches über
Zwischenzahnräder (Zu1) mit einem auf der Hauptwelle (1) angeordneten, außen verzahnten
Zahnrad (Zs/a) in Eingriff steht (F i g. 8).
4. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
obere, als Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung (5, 6) ausgebildete Masse und eine weitere untere
Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung fest mit dem Ringlager (4) verbunden sind.
5. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Primärexzenter (V) in Umfangsrichtung um festgesetzte Beträge auf der Hauptwelle versetzt angeordnet
sind und daß die Trägerrohre (2) über kinematische Brücken untereinander verbunden und
von eintrn einzigen Nachdrehgetriebe angetrieben
sind.
6. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kolbenausgleichmassen in Längslagern (71) geführt sind
7. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sekundärexzenter (3) in Umfangsrichtung um
festgesetzte Beträge versetzt angeordnet sind.
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