DE3406844C2

DE3406844C2 - Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte

Info

Publication number: DE3406844C2
Application number: DE19843406844
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Wollenhaupt (FH), 1000 Berlin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-22
Filing date: 1984-02-22
Publication date: 1985-03-21
Also published as: EP0172832A1; WO1985003751A1; AU3505084A; DE3406844A1

Abstract

Zur Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte und umgekehrt, ist um eine ungekröpfte Kurbelwelle eine Ellipse mit einer äußeren und einer inneren Bahn angeordnet. Die Kurbelwelle hat zwei Kurbeln, eine Kurbel hat ein Rollen-Paar und eine Rolle und eine Kurbel, um 180° versetzt, hat einen Nocken, der in eine Nut der Ellipse eingreift. Das Rollen-Paar läuft auf der äußeren und die Rolle auf der inneren elliptischen Bahn. Der zu bewegende oszillierende Teil ist mit der Ellipse fest verbunden und beide oszillieren auf der gleichen Achse und werden durch Führungen an der Ellipse, die auf Schienen am Gehäuse gleiten, geführt. Die Kraftübertragung erfolgt einmal von dem oszillierenden Teil und der Ellipse über die Rollen auf der Kurbelwelle und einmal von der Kurbelwelle über die Rollen auf die Ellipse und den oszillierenden Teil.

Description

Die Erfindung betrifft die Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte bzw. Bewegungen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine oszillierende Kurvenbahn mit zwei entsprechenden elliptischen Bahnen überträgt die oszillierenden Kräfte über Wälzkörper als rotierende Kräfte auf eine ungekröpfte Kurbelwelle.

Bei dem derzeitigen Stznd der Technik wird diese Aufgabe durch eine gekröpfte Kirbelwelle mit Pleuel gelöst.

Durch die Bewegung des Pleuels entstehen oszillierende und rotierende Massenkräfte, die nur zum Teil bzw. nur mit erhöhtem konstruktiven Aufwand auszugleichen sind (Buch: »Technik kurz und bündig«, Kamprath-Reihe, Heinz Grohe, Otto- und Dieselmotoren, Vogel-Verlag, 5. Auflage, Seite 24—36), sowie Nebenkräfte am Kolben, die über die Zylinderwand abgeleitet werden. Außerdem ist die derzeitige gekröpfte Kurbelwelle nur mit erhöhtem Aufwand herzustellen.

Weiterhin ist in der DE-PS 8 60 732 ein Kurbelgetriebe mit treibender Kurbel von gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit dargestellt, dessen geradlinig schwingender Abtrieb durch Führen eines beweglich auf der Kurbelscheibe gelagerten Kurbelzapfens längs einer entsprechenden, feststehenden Kurve gleichförmig geführt wird und seine Bewegung auf eine rechtwinklige Kreuzschleife überträgt.

Dieses Kurbelgetriebe ist jedoch nur darauf ausgelegt, rotierende Bewegungen in gleichförmige oszillierende Bewegungen umzulenken, und nicht so sehr geeignet, oszillierende in rotierende Bewegungen umzulenken. Dies zeigt sich eindeutig durch die treibende Kurbel und der Anordnung der ortsfesten Kurvenscheibe, um die ein beweglich gelagerter Kurbelzapfen gleichförmig geführt wird.

Die Anordnung der Rolle in der Kreuzschleife ist keine gute Lösung; da sich die Berührungspunkte der Rolle gegenüber liegen, lösen sie bei einer linearen Bewegung entgegengesetzte Funktionen aus. Die Verwendung eines Gleiters auf der Kreuzschleife würde den Zweck sicher besser erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise die oszillierenden Kräfte in rotierende Kräfte mit einem max. Massenausgleich umzulenken, wobei eine ungekröpfte Kurbelwelle verwendet werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine elliptisch ausgebildete Kurvenbahn mit dem Kolben fest verbunden ist und daß die Wälzkörper mit beiden- Seiten der Kurvenbahn in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurbelwelle alternativ in Eingriff stehen.

ίο Um die Kraftübertragung im Bereich der vertikalen elliptischen Achse zu vergrößern, ist vorgesehen, daß eine Kurbelwange diametral und entgegengesetzt zu den Wälzkörpern verlängert ist, und diese Verlängerung an ihrem Ende so ausgebildet ist, daß sie in Aussparun-

!5 gen der Kurvenbahn gleitend eingreift und so eine zusätzliche Kraftübertragung gewährleistet.

Die nur in reiner Form auftretenden oszillierenden bzw. rotierenden Massenkräfte sind mit einfachen Mitteln vollständig auszugleichen. Zum Beispiel gleichen sich die Massenkräfte bei einem Boxermotor ohne zusätzliche Maßnahme vollständig aus.

Der schwierige bzw. unvollständige Massenausgleich des rotierenden Massenanteils der Pleuelstange entfällt. Der Kolben kann fest mit der Kurvenbahn verbunden werden, dadurch entfällt das obere Pleuelauge. Der Kolben kann nicht mehr kippen, die Kolbenlänge kann reduziert werden. Dadurch ergeben sich geringere bewegliche Massen.

Durch die Anordnung der elliptisch ausgebildeten Kurvenbahn um die Kurbelwelle entfallen die Nebenkräfte, die bei dem herkömmlichen Pleuel auf den Kolben und damit auf die Zylinderwand wirken, fast vollständig. Die bei der Umwandlung von oszillierenden in rotierende Kräfte entstehenden Nebenkräfte werden von der Kurvenbahn aufgenommen und auf das Kurbelgehäuse übertragen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. ί Kurbelwelle mit Kurvenbahn und Kolben in Stellung des oberen Totpunktes,

Fig. 2 Kurbelwelle mit Kurvenbahn und Kolben nach ca. 65° Kurbelwinkel,
Fig.3 Kurbelwelle mit Kurvenbahn und Kolben bei 90° Kurbelwinkel.

Fig.4 Kurbelwelle mit Kurvenbahn und Kolben bei 180° Kurbelwinkel gleich unterer Totpunkt,
Fig. 5 Schnitt A -A aus Fig. 3,
F i g. 6 Schnitt B-Raus F i g. 7.

Fig. 7 Kurbelwelle mit Kurvenbahn und oszillierendem Teil.

Die Kurvenbahn 1. die äußere und die innere elliptische Bahn 3 und 11 sowie der Kolben 2 bilden eine feststehende konstruktive Einheit.

In Fig. 1 ist die Kurvenbahn 1 mit dem Kolben 2 in Stellung des oberen Totpunktes dargestellt. Bei der KoI-b'jnbewegung nach rechts wird die Kurvenbahn 1 in die gleiche Richtung beweg*, und drückt so mit der äußeren elliptischen Bahn 3 auf das Wälzkörper-Paar 4, daß dieses nach unten (durch den Anlasser vorgegebene Drehrichtung) gedrückt wird und damit über die Kurbelwange 5 die Kurbelwelle 6 in Drehung versetzt.

Bis ca. 65° Kurbelwinkel, F i g. 2. erfolgt die Kraftübertragung allein über die äußere elliptische Bahn 3 auf das Wälzkörper-Paar 4, ab da übernimmt die Kurbelwange 7 durch das Eingreifen mit ihrem entsprechend geformten Ende 8 in die Aussparung 9 ebenfalls einen Teil der Kraftübertragung bis ca. 115° Kurbelwin-

kel. Ab 90° Kurbelwinkel, F i g. 3, erfolgt die Kraftübertragung von der inneren elliptischen Bahn 11 auf den Wälzkörper 10 und somit auf die Kurbelwelle 6 bis 180° Kurbelwinkel.

Beim unteren Totpunkt des Kolbens 2 bei 180° Kurbelwinkel, F i g. 4, erfolgt ein Wechsel der Kraftübertragung und zwar von dem Wälzkörper 10 auf der Kurbelwange 5 durch die Schwungmassen der Kurbelwelle angetrieben auf die innere elliptische Bahn 11, und damit wird die Kurveribahn 1 mit dem Kolben 2 wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei alle 90° Kurbelwinkel abwechselnd der Wälzkörper 10 und das Wälzkörper-Paar 4 die Kurvenbahn 1 über die elliptischen Bahnen 3 und 11 bewegen.

Die Kurvenbahn 1 wird durch die Führungen 12 auf den Schienen 13 geführt, so daß Bewegungen in nur 1 Ebene möglich sind. Außerdem werden die Nebenkräfte über die Führungen 12 an der Kurvenbahn 1 auf die Schienen 13 am Gehäuse 14 abgegeben.

Nach diesem Prinzip lassen sich alle Hubkolbenmaschinen betreiben bzw. Kraftübertragungen von oszillierende in rotierende Kräfte oder umgekehrt vornehmen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Wälzkörper 10, F i g. 6, auf der gleichen Achse wie das Wälzkörper-Paar 4 angeordnet, und die äußere elliptische Bahn 3 und die innere elliptische Bahn 11, Fig.7. sind so angeordnet, daß das Wäizkörper-Paar 4 und der Wälzkörper 10 zwischen den Bahnen 3 und 11 laufen.

Bezogen auf das Kurbelwangen-Paar 5 ist der Wälzkörper 10 zwischen dem Kurbelwangen-Paar 5 und das Wälzkörper-Paar 4 rechts und links von dem Kurbelwangen-Paar 5 angeordnet. Dabei ist die Kurvenbahn 1 in Form eines U-Profils mit um 90° abgewinkelten Schenkeln ausgebildet, wobei die abgewinkelten Sehenkel jeweils die innere elliptische Bahn 11 und der Steg des U-Profils die äußere elliptische Bahn 3 bilden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Getriebeanordnung zum Umlenken von oszillierenden in rotierende Kräfte oder umgekehrt mittels einer Kurbelwelle und an der Kurbelwange angeordneten Wälzkörpern, um einen Kolbenhub zu erzeugen, wobei die Wälzkörper in einer Kurvenbahn während der gesamten Drehbewegung der Kurbelwelle abrollen und die Kurbelwelle innerhalb der Kurvenbahn liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die elliptisch ausgebildete Kurvenbahn (3, 11) mit dem Kolben (2) fest verbunden ist und daß die Wälzkörper (4,10) mit beiden Seiten der Kurvenbahn in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurbelwelle (6) alternativ in Eingriff stehen.

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwange (7) diametral und entgegengesetzt zu den Wälzkörpern (4, 10) verlänger' ist und diese Verlängerung an ihrem Ende so ausgebildet ist, daß sie in Aussparungen (9) der Kurvenbahn (3,11) gleitend eingreift.