DE3638040C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für eine Brenn­ kraftmaschine, einen Luftkompressor oder dergleichen, wel­ che vier sternförmige gegenüberliegende und paarweise gegen­ läufige Kolben-Zylindereinheiten hat, deren Kolben über gleich­ lange Verbindungsglieder verbunden sind, wobei eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben über Triebglieder in eine Dreh­ bewegung einer Getriebewelle umgewandelt wird.

Aus der Literaturstelle "A History of the Combustion Engine", Seiten 241, 246 und 260 sind verschiedene Bauarten von Ma­ schinen und Getrieben der vorstehend genannten Art bekannt, wobei auf Seite 241 eine Maschine der "Selwood"-Bauart, auf Seite 246 eine Maschine der "Bradshaw"-Bauart und auf Seite 260 eine Maschine der "Caminez"-Bauart gezeigt ist. Diese Ma­ schine der "Caminez"-Bauart hat Kolben-Zylindereinheiten und Verbindungsglieder, welche eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben über Triebglieder in eine Drehbewegung einer Ge­ triebewelle umwandeln, wie dies im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegeben ist. Aus US-PS 32 74 982 ist eine ab­ triebsseitige Triebeinrichtung zur Bewegungswandlung be­ kannt, die beispielsweise bei dieser Maschine der "Caminez"- Bauart zur Anwendung kommt. Die Triebeinrichtung umfaßt als Triebglieder eine Nocke, die mit der Getriebewelle verbunden ist, und Rollen, die an den Kolben der Kolben-Zylinderein­ heiten angebracht sind und mit der Nocke zusammenarbeiten und diese beaufschlagen. Die in der US-PS 32 74 982 vorgesehenen, gleichlangen Verbindungsglieder dienen dort lediglich als Füh­ rungseinrichtungen für die Bewegung der Kolben. Die Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben der Kolben-Zylin­ dereinheiten in eine kontinuierliche Drehbewegung der Getriebe­ welle erfolgt über die kokonförmig ausgebildete Nocke und die hiermit zusammenarbeitenden Rollen, die mit einer Kolbenstan­ ge der Kolben verbunden sind. Die Rollen stehen in Richtung nach unten in Kontakt mit der Nockenfläche der Nocke. Die Kraft­ übertragung von der hin- und hergehenden Bewegung zur Umwand­ lung in eine Drehbewegung erfolgt über die Andrückkraft der Kon­ taktstelle zwischen der jeweiligen Rolle und der Nocke. Der Verbrennungshub läuft zu dem Zeitpunkt ab, wenn die jeweils zu­ geordneten Rollen in Kontakt mit dem vorgewölbten oberen Teil der Nocke sind. Gerade in diesem kritischen und stark belaste­ ten Bereich, wenn die Nocke und die Rollen in Kontakt miteinan­ der sind, treten an der Berührungsstelle beträchtliche Belastun­ gen während des Arbeitshubs der Maschine auf, so daß sowohl die Nocke als auch die Rolle zu starkem Verschleiß neigen. Nach ei­ ner gewissen Betriebszeit dieser Triebeinrichtung kann sich die Rolle nicht mehr auf der Nocke abrollen, sondern die Rolle glei­ tet aufgrund des Abtrags und des Verschleißes über die Nocken­ fläche, so daß kein zuverlässiges Arbeiten der Maschine und des Getriebes mehr möglich ist.

Aus JP-PS 2 36 540 ist eine Maschine bekannt, bei der eine Tau­ melnockenscheibeneinrichtung zum Umwandeln der hin- und herge­ henden Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung vorgesehen ist. Eine solche Getriebeeinrichtung führt zu einem komplizierten Aufbau und es ergeben sich Schwierigkeiten im Hinblick auf die Lebensdauer einer derartigen Maschine.

Aus US-PS 10 75 308 ist eine Maschine bekannt, bei der eine Dreh­ bewegung in eine oszillierende oder eine hin- und hergehende Bewegung umgewandelt wird. Bei der Maschine der gattungsge­ mäßen Art hingegen ist eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben über Triebglieder in eine Drehbewegung einer Getriebe­ welle umzuwandeln.

Aus der FR-PS 8 66 060 ist eine Maschine der eingangs genannten Art bekannt, welche als Pumpe arbeitet und als Getriebe zur Bewegungswandlung eine Nockeneinrichtung hat, die mit einer Steu­ erausnehmung so zusammenarbeitet, daß die hin- und hergehende Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Auch bei einem derartigen Nockentrieb treten die voranstehend ge­ schilderten Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Maschine und den Verschleißerscheinungen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für eine Maschine der eingangs genannten Bauart bereitzustellen, das verschleißarm arbeitet und einen dauerhaften Betrieb einer der­ artigen Maschine bei möglichst ruhigem und schwingungsfreiem Lauf ermöglicht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Getriebe für ei­ ne Brennkraftmaschine, einen Luftkompressor oder dergleichen, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 auf­ weist, in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens ge­ löst.

Beim Getriebe nach der Erfindung sind die Triebglieder in Form von storchschnabelförmig angeordneten Verbindungsgliedern aus­ gelegt und umfassen mit den jeweiligen Mittelpunkten jedes ge­ genüberliegenden Paars von Verbindungsgliedern beweglich ver­ bundene Querarme, die sich X-förmig schneiden. An der Schnitt­ stelle der beiden Querarme ist eine vor- und zurückdrehbare Welle als Triebverbindung mit einem gleithülsenförmigen Verbin­ dungslager und einem Z-förmigen Kurbelzapfen so vorgesehen, daß man abtriebsseitig eine kontinuierliche Drehbewegung erhält.

Die Verbindungsglieder beim erfindungsgemäßen Getriebe nehmen direkt die Kraft während des Explosionshubs von den Kolben auf und übertragen diese über das gleithülsenförmige Verbindungs­ lager auf die Abtriebswelle. Die Kraftübertragung erfolgt bei diesem Getriebe über die Kolbenbolzen und die Verbindungsglie­ der, wodurch man eine verschleißarm arbeitende Triebeinrichtung erhält, so daß man auch bei langer Betriebsdauer ein zuverläs­ siges Arbeiten der Maschine gewährleisten kann. Um störende Schwingungen bei der Bewegungswandlung zu vermeiden, ist ein Ausgleichsgewicht vorgesehen, mittels dem beim erfindungs­ gemäßen Getriebe ein Schwingungsabgleich erzielt wird. Insbeson­ dere wird mit Hilfe der Anordnung des Ausgleichsgewichts er­ zielt, daß die beim Getriebe auftretenden Bewegungskomponenten jeweils ausgewuchtet werden, so daß sich auch unwuchtbedingte Schwingungsüberlagerungen unterdrücken lassen. Auch in Verbin­ dung mit der symmetrischen Anordnung der Wellen und der Verbin­ dungsglieder werden allein durch diese Anordnung mögliche Vi­ brationen verhindert. Hierdurch erhält man eine Maschine mit einem ausgezeichneten, ruhigen und nahezu schwingungsfreien Lauf. Da ein Z-förmiger, von dem Verbindungslager umschlossener Kurbelzapfen vorgesehen ist, lassen sich Lagerbelastungen re­ duzieren, und Reibungsverluste werden herabgesetzt. Auch trägt diese Maßnahme zu dem ruhigen Lauf der Maschine bei. Wegen sei­ ner kompakten Bauweise eignet sich das Getriebe auch für Luft­ fahrzeuge, wie Kleinflugzeuge, bei denen es insbesondere auch wesentlich ist, einen weitgehend schwingungsfrei arbeitenden Antrieb zu haben, der verschleißarm arbeitet und eine lange Ge­ brauchsdauer sicherstellt.

Ferner kann das Getriebe zuverlässig bei einer Maschine arbei­ ten, bei der beispielsweise einige der Kolben-Zylindereinhei­ ten im Kompressorbetrieb und die anderen im Verbrennungsbetrieb betrieben werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutli­ chung der wesentlichen Einzelheiten eines Getriebes, wobei die Teile in auseinanderge­ zogener Darstellung gezeigt sind,

Fig. 2(a) bis 2(d) jeweils Schnittansichten zur Verdeutli­ chung der Bewegungsabläufe der Teile des Getrie­ bes beim Arbeiten der Maschine,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Getriebes im zusammenge­ setzten Zustand,

Fig. 4(a) bis 4(d) jeweils Seitenansichten zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufes im Bereich des Jochs, des gleithülsenförmigen Verbindungslagers und des Z-förmigen Kurbelzapfens der rotierenden Getriebe­ welle,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Aus­ führungsform des Getriebes,

Fig. 6 eine Ansicht des Querarms mit Blickrichtung in Richtung des Pfeils D in Fig. 5 und

Fig. 7 eine der ersten Ausführungsform entsprechende Ansicht der Teile von Fig. 6.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, und zwar 1 und 1a - vor­ und zurückdrehbare Welle, 2 - Joch, 2a, 2b - Jochende, 3 - Z-för­ mige Getriebewelle, 4a und 4b - Wellenteile, 5 - Kurbelzapfen, 6 - gleithülsenförmiges Verbindungslager, 6a - Zapfen, 10 - be­ wegliches Ausgleichsgewicht, A₁ und A₂ - Querarm, C₁ bis C₄ Zylinder, P₁ bis P₄ - Kolben und p₁ bis p₄ - Kolbenbolzen.

Nachstehend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der das Getriebe bei einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten perspektivischen Ansicht in aus­ einandergezogener Darstellung sind die wesentlichen Teile des Getriebes gezeigt, wobei nur ein Kolbenpaar gezeigt ist, deren Kolben P₁ und P₃ einander gegenüberliegen. Anhand den Fig. 2(a) bis 2(d) werden in Schnittansichten der Wirkungs­ ablauf der wesentlichen Teile der Brennkraftmaschine und ihrer Zylinder, sowie der zugehörigen Teile erläutert, wobei die Be­ wegung der Ventile ebenfalls angedeutet ist.

Die vier Kolben- Zylindereinheiten P₁ bis P₅ und C₁ bis C₄ sind sternförmig gegenüberliegend angeordnet und haben einen glei­ chen Abstand zu dem Schnittpunkt der Wellenachsen, so daß zwei Gruppen von Zylinderpaaren C₁ und C₃ sowie C₂ und C₄ einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ihre Achsen schneiden sich senkrecht zueinander in einer gemeinsamen Ebene und jeder Zylin­ der C₁ bis C₄ weist Einlaßventile V₁, V₂, V₃ und V₄, Auslaßven­ tile V₁′, V₂′, V₃′ und V₄′ und Zündkerzen (nicht gezeigt) auf. Die Endteile von vier gleichlangen Verbindungsgliedern L₁, L₂, L₃ und L₄ sind mit Kolbenbolzen p₁, p₂, p₃ und p₄ der jewei­ ligen Kolben P₁, P₂, P₃ und P₄ verbunden, wobei jeweils benach­ barte Kolbenbolzen p₁ bis p₄ untereinander verbunden sind. Ins­ besondere sind die Enden der Verbindungsglieder L₁ bis L₄ über die Kolbenbolzen p₁ bis p₄ und untereinander derart verbunden, daß ein Viereck von den vier gleichlangen Verbindungsgliedern L₁ bis L₄ gebildet wird, dessen Form sich ändert. Die Endteile der Querarme A₁ und A₂, welche sich X-förmig schneiden, sind beweglich mit den jeweiligen Mittelpunkten jedes gegenüberlie­ genden Paars von Verbindungsgliedern L₁ und L₃ sowie L₂ und L₄ verbunden. Diese Verbindungsglieder L₁ bis L₄ können sich frei auf den Verbindungspunkten hin und her drehen und die beiden gegenüberliegenden Paare von Verbindungsgliederpaaren L₁ und L₃ und L₂ und L₄ können sich dem Schnittpunkt der Querarme A₁, A₂ annähern oder sich von diesem entfernen und zwar nach Maßgabe der Bewegung der Querarme A₁ und A₂. Eine vor- und zurückdreh­ bare Welle 1, die an der Schnittstelle der Querarme A₁, A₂ an­ geordnet ist, ist mit dem unteren Querarm A₁ folglich derart verbunden, daß die Welle 1 senkrecht zu der Beaufschlagungsflä­ che des Querarmes A₁ ist. In ähnlicher Weise ist eine vor- und zurückdrehbare Welle 1a fest mit dem oberen Querarm A₂ derart verbunden, daß die Welle 1a gleitbeweglich auf dem dünnen Wel­ lenteil 1′ der unteren Welle 1 angeordnet ist, so daß sich die­ se beiden Wellen 1 und 1a in Gegenrichtungen zueinander in Form einer Taumelbewegung bewegen können. Ein Ausgleichsgewicht 10 ist fest mit dem oberen Ende der Welle 1a verbunden. Das Aus­ gleichsgewicht 10 wird nicht in allen Fällen benötigt und es kann beispielsweise bei Kleinbauformen entfallen. Mit 12 und 12 sind zwei Zapfen bezeichnet, die am unteren Querarm A₁ be­ festigt sind, und die jeweils mit den Mittelpunkten eines Paa­ res von gegenüberliegenden Verbindungsgliedern L₁ und L₃ so verbunden sind, daß der Querarm A₁ in Form einer hin- und her­ gehenden Bewegung bei der sequentiellen Aufnahme einer Kraft von den vier Kolben P₁, P₂, P₃ und P₄ bewegt wird. Mit 13 und 13 sind zwei Zapfen bezeichnet, die an den Verbindungsgliedern L₂ und L₄ derart befestigt sind, daß der obere Querarm A₂ mit einem Paar von gegenüberliegenden Verbindungsgliedern L₂ und L₃ verbunden werden kann. Ein Joch 2 ist an der vor- und zu­ rückdrehbaren Welle 1 vorgesehen, die fest mit dem unteren Quer­ arm A₁ verbunden ist. Ein gleithülsenförmiges Verbindungslager 6 ist über senkrecht zu seiner Achse angeordnete Zapfen 6a und 6a beweglich mit den Jochenden 2a, 2a des Jochs 2 verbun­ den. Das Verbindungslager 6 arbeitet gleitbeweglich mit ei­ nem Kurbelzapfen 5 der rotierenden Getriebewelle 3, 4a, 4b zusammen und wird vom Verbindungslager 6 umschlossen.

Die Z-förmige Getriebewelle 3, die ein Wellenteil 4a und ein Hilfswellenteil 4b aufweist, die sich auf den beiden Seiten des Kurbelzapfens 5 befinden, sind beweglich mit dem Verbin­ dungslager 6 verbunden. Ausgleichsgewichte 15 und 15 sind auf den beiden Seiten des Kurbelzapfens 5 vorgesehen, und zwar auf eine solche Weise, daß der Kurbelzapfen 5 geneigt zu der Wellenachse der Wellenteile 4a und 4b angeordnet ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, bei der die Teile des Getriebes im zusammengebauten Zustand in einer Seitenansicht gezeigt sind, ist der Wellenteil 4a, der als eine Drehachse für die vorste­ hend genannte Z-förmige Getriebewelle 3 dient, mit einem Schwungrad 11 versehen, das wie an sich bekannt die Aufgabe hat, die Drehkraft abtriebsseitig unter Verwendung einer Kupp­ lungseinrichtung zu übertragen. Ferner ist eine Synchronrie­ menscheibe 14, die fest mit der Hilfswelle 4b verbunden ist, auf der dem Wellenteil 4a der Getriebewelle 3 gegenüberliegen­ den Seite vorgesehen und es wird ermöglicht, daß eine Nocke (nicht gezeigt) mit Hilfe eines Steuerriemens gedreht werden kann, wodurch die Einlaßventile V₁, V₂, V₃ und V₄ und die Auslaßventile V₁′, V₂′, V₃′ und V₄′ geöffnet und geschlossen werden, wie dies in den Fig. 2(a) bis 2(d) gezeigt ist. Hierbei erfolgt eine gesteuerte zeitliche Zuordnung zu der Bewegung der Kolben P₁, P₂, P₃ und P₄ in den Zylindern C₁ bis C₄. Zusätzlich wird bei der vorstehend genannten Auslegung auf eine ähnliche Weise auch die Zündkerze (nicht gezeigt) mit Hilfe eines elektrischen Zündgebers aktiviert und zwar ständig zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Bewegung des betreffenden Kolbens. Die Wellenteile 4a und 4b und die vor- und zurückdrehbaren Wellen 1 und 1a sind in entsprechender Weise mit Lagern versehen. Das Schwungrad 11 ist auf dem Wellenteil 4a vorgesehen.

Nachstehend wird der Arbeitsablauf einer Vierzylindervier­ takt-Benzinbrennkraftmaschine beschrieben, die mit dem vor­ stehend erläuterten Getriebe wirkverbunden ist.

Nach Fig. 2(a) wird die Zündkerze (nicht gezeigt) des Zy­ linders C₁ gezündet und der wie in Fig. 2(d) gezeigte kom­ primierte und vergaste Brennstoff wird verbrannt. Der Kolben P₁ wird in Richtung der Mitte der Anordnung der Kolben-Zy­ lindereinheiten P₁ bis P₄ und C₁ bis C₄ gedrückt und das mit dem Kolbenbolzen p₁ verbundene Verbindungsglied L₁ beauf­ schlagt den Querarm A₁ an der vor- und zurückdrehbaren Welle 1 in Gegenuhrzeigerrichtung. Zugleich wird das Verbindungsglied L₃, das dem Verbindungsglied L₁ gegenüberliegt, in dem Zu­ stand, bei dem diese Verbindungsglieder L₁ und L₃ parallel zueinander zu liegen, so gedrückt, daß sein Mittelpunkt aus­ gehend von dem in Fig. 2(d) gezeigten Zustand in eine Gegen­ uhrzeigerrichtung bewegt wird und der Kolben P₂ wird in eine solche Richtung bewegt, daß er sich von der Mitte der Anord­ nung, d. h. in eine Richtung in Richtung auf den Zylinderkopf des Zylinders C₂, bewegt. Zu diesem Zeitpunkt sind das Ein­ laßventil V₂ und das Auslaßventil V₂′ des Zylinders C₂ in geschlossenem Zustand und die angesaugte Luft wird komprimiert, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist. Der Kolben P₃ im Zylin­ der C₃ kann sich aus der Stellung, in der er in Richtung auf den Kopf des Zylinders C₃ gedrückt worden ist, wegbewegen, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist und zwar zu der Mitte der Anordnung der Kolben-Zylindereinheiten P₁ bis P₄ und C₁ bis C₄, wobei der Mittelpunkt des Verbindungsgliedes L₃ eine Be­ wegung in Gegenuhrzeigerrichtung ausführt, die durch die Dre­ hung des Querarms A₁ in Gegenuhrzeigerrichtung bewirkt wird. Zugleich befindet sich das Saugventil V₃ im Öffnungszustand, so daß Luft in den Zylinder C₃ gesaugt werden kann. Ferner bewirkt die Bewegung des Mittelpunkts des Verbindungsgliedes L₁ in Gegenuhrzeigerrichtung, daß der Kolben P₄ im Zylinder C₄ von der Position wegbewegt wird, in der er sich in der Nähe der Mitte der Anordnung befindet, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist und er bewegt sich in Richtung auf den Zylinder­ kopf und zugleich nimmt das Auslaßventil V₄′ den Öffnungs­ zustand ein, so daß das Verbrennungsgas nach der Verbren­ nung im Zylinder C₄, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, aus­ gestoßen wird. Wenn andererseits eine Verbrennung bewirkt,so daß der Kolben P₁ im Zylinder C₁ nach innen bewegt wird, wird der obere Querarm A₂, dessen Endteile mit den Mittelpunkten der jeweiligen gegenüberliegenden Verbindungsglieder L₂ und L₄ zusammenwirken, aus dem in Fig. 2(d) gezeigten Zustand in Uhrzeigerrichtung verdreht und das Wellenteil 1a, das auf dem Querarm A₂ fest angebracht ist, dreht sich in Uhrzeigerrich­ tung. Wenn insbesondere der vergaste Brennstoff, der sich im Zylinder C₁ im komprimierten Zustand befindet, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, gezündet und verbrannt wird, und zwar während des Übergangs von dem Zustand nach Fig. 2(d) zu Fig. 2(a), werden der untere Querarm A₁ und der obere Querarm A₂ in Gegenuhrzeigerrichtung und Uhrzeigerrichtung jeweils ge­ dreht. Bei der vorstehend genannten Beaufschlagung sind der Hub der Kolben P₁ bis P₄ und der Drehweg der Querarme A₁, A₂ bei der vor- und zurückgehenden Drehbewegung durch den Bewe­ gungsbereich des Kurbelzapfens 5 begrenzt, den dieser ausfüh­ ren kann, wenn die doppelseitige sphärische Gleitbewegung des Verbindungslagers 6 bewirkt durch die Drehung des direkt mit dem Querarm A₁ verbundenen Jochs 2, in Gegenuhrzeigerrichtung, ermöglicht, daß sich die Getriebewelle 3 um 180° dreht. Wenn dann eine Zündung der Zündkerze (nicht gezeigt) bewirkt, daß der im komprimierten Zustand sich im Zylinder C₂ nach Fig. 2(a) befindende vergaste Brennstoff verbrannt wird, so werden die Kolben P₁ bis P₄, die Verbindungsglieder L₁ bis L₄ und die Querarme A₁, A₂ in einen Zustand überführt, der in Fig. 2(b) gezeigt ist. Insbesondere wird der Kolben P₂ im Zylinder C₂ in Richtung der Mitte der Anordnung bewegt und zugleich wird das Einlaßventil V₃ des Zylinders C₃, das sich im geöffneten Zustand befunden hat, geschlossen, so daß der vergaste und angesaugte Brennstoff im Zylinder C₃ komprimiert wird. Beim Schließen des Auslaßventils V₄′ des Zylinders C₄, im offenen Zustand befunden hat und beim Öffnen des Einlaß­ ventils V₄′ erfolgt gleichzeitig ein Einziehen des Kolbens P₄ in Richtung der Mitte der Anordnung, wodurch bewirkt wird, daß Luft in den Zylinder C₄ gesaugt wird. Beim Öffnen des Auslaßventils V₁′ im Zylinder C₁ wird der Kolben P₁ nach in­ nen in Richtung auf den Zylinderkopf gedrückt, so daß das Ver­ brennungsgas aus dem Zylinder C₁ ausgestoßen wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt eine Druckbeaufschlagung des Kolbens P₂ in Richtung der Mitte der Anordnung, daß die Verbindungsglieder L₁ bis L₄ auf die vorstehend beschriebene Weise bewegt werden und der Querarm A₁ und der Querarm A₂ in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung jeweils bewegt werden, wobei die doppelseitige sphärische Gleitbewegung des gleithülsenförmi­ gen Verbindungslagers 6 infolge der Drehung des Jochs 2 in Uhrzeigerrichtung, das mit dem Querarm A₁ verbunden ist, er­ möglicht, daß die Getriebewelle 3 sich um 180° dreht. Bei einer hin- und hergehenden Bewegung des Querarms A₁ wird eine Um­ drehung der Getriebewelle 3 bewirkt. Wenn dann eine Zündung der Zündkerze (nicht gezeigt) erfolgt, durch die bewirkt wird, daß der vergaste Brennstoff, der sich im Zylinder C₃ nach Fig. 2(b) im komprimierten Zustand befindet, verbrannt wird, werden die Kolben P₁ bis P₄ und Verbindungsglieder L₁ bis L₄ und die Querarme A₁, A₂ in einen Zustand überführt, der in Fig. 2(d) gezeigt ist. Wenn insbesondere der Kolben P₃ im Zy­ linder C₃ in Richtung der Mitte der Anordnung bewegt wird und zugleich der Kolben P₄ im Zylinder C₄ in Richtung des Zylin­ derkopfs gedrückt wird, wird der angesaugte vergaste Brenn­ stoff komprimiert, und eine Bewegung des Kolbens P₁ im Zy­ linder C₁ bewirkt, daß in dem Zylinder C₁ Luft angesaugt wird. Der Kolben P₂ im Zylinder C₂ wird in Richtung des Zylinder­ kopfs gedrückt, wodurch bewirkt wird, daß die Verbrennungsgase im Zylinder C₂ auf die vorstehend beschriebene Weise ausge­ stoßen werden. Eine Bewegung der Verbindungsglieder L₁ bis L₄ bewirkt durch eine Druckbeaufschlagung des Kolbens P₃ in Richtung der Mitte der Anordnung, ermöglicht, daß der untere Querarm A₁ und der obere Querarm A₂ in Gegenuhrzeigerrichtung und in Uhrzeigerrichtung jeweils gedreht werden, wodurch die doppelseitige sphärische Gleitbewegung des gleithülsenförmigen Verbindungslagers 6 infolge der Drehung des Jochs 2 in Gegen­ uhrzeigerrichtung, das direkt mit dem Querarm A₁ verbunden ist, ermöglicht, daß sich die Getriebewelle 3 um 180° dreht. Wenn dann der vergaste Brennstoff, der sich im Zylinder C₄ nach Fig. 2(c) im komprimierten Zustand befindet, gezündet und verbrannt wird, läuft eine ähnliche Bewegungsabfolge gemäß der vorste­ hend beschriebenen Weise ab und der untere Querarm A₁ und der obere Querarm A₂ drehen jeweils in Uhrzeigerrichtung und Gegen­ uhrzeigerrichtung. Bei der Drehung des Jochs 2 in Uhrzeigerrich­ tung kann sich die Getriebewelle 3 um 180° drehen. Im Anschluß ergibt sich ein Zustand, der sich nach der Verbrennung des ver­ gasten Brennstoffes in komprimierter Form im Zylinder C₁ (s.Fi­ gur 2(d)) ergibt und es erfolgt eine Überführung in den Zu­ stand, der in Fig. 2(a) gezeigt ist. Eine ständige Verpuffung des vergasten Brennstoffs, der in den vier Zylindern C₁, C₂, C₃ und C₄ komprimiert wird, ermöglicht, daß die Querarme A₁ und A₂ sich zweimal hin- und hergehend bewegen und die Getrie­ bewelle 3 dreht sich zweimal. Eine Zeitsteuernocke (nicht ge­ zeigt) für das vorstehend angegebene Einlaßventil, das Aus­ laßventil, die Zündkerze und dergleichen wird pro zwei Umdre­ hungen der Getriebewelle 3 einmal gedreht, um den zeitlich ge­ steuerten Arbeitsablauf zu erreichen.

Mit den Fig. 4(a) bis 4(d) wird eine Arbeitsweise erläu­ tert, bei der die hin- und hergehende Bewegung des Jochs 2 bewirkt, daß sich die Getriebewelle 3 einmal dreht. In Fig. 4(a) ist der Zustand gezeigt, bei dem die Bewegungsrichtung des Jochs 2 eine Neutralstellung bezüglich der Wellenachse der Getriebewelle 3 einnimmt. Wenn das Joch 2 sich ausgehend von dem in Fig. 4(a) gezeigten Zustand in Gegenuhrzeiger­ richtung im oberen Teil der Zeichnung dreht, wird bewirkt, daß das Verbindungslager 6, das zwischen den vom Joch 2 ab­ zweigenden Teilen mit Hilfe der beweglichen Zapfen 6a und 6a gelagert ist, eine Gleitbewegung ausführt, so daß, wenn das Joch 2 die Position am Ende seiner Vor- und Rückwärtsdrehbe­ wegung erreicht, das Verbindungslager 6 den in Fig. 4(b) gezeigten Zustand einnimmt und wie in der Endansicht des Wellen­ teils 4a gezeigt ist, hat sich das Wellenteil 4a um 90° ge­ dreht. Wenn sich anschließend das Joch 2 in Gegenrichtung (in Uhrzeigerrichtung im oberen Teil) dreht, setzt das Verbin­ dungslager 6 seine Gleitbewegung fort und im Laufe dieser Be­ wegung wird ein in Fig. 4(c) gezeigter Zustand erreicht, in dem das Joch 2 die Endposition einer Vor- und Zurückbewegung in Form einer Drehbewegung in Gegenrichtung zum Zustand nach Fig. 4(b) einnimmt, wie dies in Fig. 4(d) gezeigt ist. Das Wellenteil 4a ist ausgehend von dem Zustand nach Fig. 4(b) um 180° gedreht. Wenn dann das Joch 2 in eine Gegenrichtung (Uhr­ zeigerrichtung gesehen im oberen Teil derselben) gedreht wird, so daß es eine Neutralstellung nach Fig. 4(a) einnimmt, wird das Wellenteil 4a um weitere 90° gedreht, wobei ein Rücklaufen des Jochs 2 von dem Zustand nach Fig. 4(a) zu dem Ausgangs­ zustand während der hin- und hergehenden Bewegung ermöglicht, daß sich die Getriebewelle 3 einmal dreht. Eine solche Drehung der Getriebewelle 3 erfolgt immer während des Ablaufs einer hin­ und hergehenden Bewegung des Jochs 2 ausgehend beispielsweise von dem Zustand von Fig. 4(b) bis zu dem Zustand, der in Fi­ gur 4(b) gezeigt ist.

Die Getriebewelle 3 hat eine Unwucht an seiner Kupplung, die mit Hilfe der Ausgleichsgewichte 15 und 15 auf den beiden En­ den des Kurbelzapfens 5 ausgeglichen wird, und bei der Bewe­ gung des Verbindungslagers 6 werden die vorstehend genannten Ausgleichsgewichte 15 und 15 sowie das Ausgleichsgewicht 10 genutzt, um einen Gleichgewichtszustand zu erhalten. Hierdurch können Schwingungen reduziert werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine kombinierte Zuordnung zwischen dem Teil der parallelen Verbindungsglie­ der und dem Teil des Querarms vorgesehen ist, wodurch die Konstruktion eine höhere Steifigkeit erhält.

Bei dieser Auslegung umfassen die Verbindungsglieder zur Über­ tragung einer Kraft von dem Kolben auf den Querarm A₁ und die Welle 1, die fest mit dem Joch 2 verbunden ist, vertikale Paa­ re von Verbindungsgliedern L₁ und L₁ bzw. L₃ und L₃, so daß keine Torsionsbewegung an dem Arm A₁ auftritt. Insbesondere sind der Querarm A₁ und die beiden Endteile der gegenüberlie­ genden Verbindungsglieder L₂ und L₄ auf den beiden Seiten des Querarms A₁ zwischen zwei vertikalen Paaren von gegenüberlie­ genden Verbindungsgliedern L₁ und L₁ und L₃ und L₃ angeordnet, und die beiden vertikalen Paare von Verbindungsgliedern L₁ und L₁ und L₃ und L₃ sind mit dem Querarm A₁ und dem Kolben P₁, P₂, P₃ und P₄ durch Zapfen 12 und 12 und Kolbenbolzen p₁, p₂, p₃ und p₄ jeweils verbunden. Ferner ist ein Hilfsquer­ arm A₂′ derart vorgesehen, daß er gleitbeweglich auf der Welle 1 zusammen mit dem oberen Querarm A₂ derart angeordnet ist, daß dieser Hilfsquerarm A₂′ und der obere Querarm A₂ zwischen den anderen gegenüberliegenden Verbindungsgliedern L₂ und L₄ und dem Querarm A₁ liegen. Der Hilfsquerarm A₂′ ist mit den Ver­ bindungsgliedern L₂ und L₄ durch die Zapfen 13 und 13 verbun­ den. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, die eine Ansicht in Blick­ richtung D nach Fig. 5 des Querarms A₁ darstellt, wirkt die Kraft P, die von dem Kolbenbolzen p₄ auf den Querarm A₁ mit Hilfe der Verbindungsglieder L₁ und L₁ übertragen wird, jeweils mit P/2 auf die unteren und oberen Teile der jeweiligen Zapfen 12, wobei die Auslegung derart getroffen ist, daß der Zapfen 12 von dem oberen Teil und dem unteren Teil des Querarms A₁ vorsteht. Aus diesem Grunde sind das obere und das untere Tor­ sionsmoment, das auf den Querarm A₁ wirkt, versetzt und das Torsionsmoment B=Pl₁ tritt nach Fig. 7 dann auf, wenn ein einziges Verbindungsglied L₁ vorgesehen ist. Die auf den Querarm A₁ wirkende Kraft P ist daher nicht vorhanden. Da P in vertikaler Richtung in zwei gleiche Komponenten bei der Aus­ führungsform nach Fig. 6 aufgeteilt wird, sind die auf den Zapfen 12 wirkenden Beanspruchungen geringer und das Biegemo­ ment des Zapfens 12 beläuft sich auf P/2×l₃, während im Fall von Fig. 7 das Biegemoment gleich P×l₂ ist. Wenn man die Dickenauslegung des Verbindungsgliedes noch berücksichtigt, das beispielsweise mit l₂=2l₃ gegeben ist, wird das vom Zapfen nach Fig. 7 aufgenommene Biegemoment gleich P×l₂=2P×l₃ und das von dem Zapfen 12 nach Fig. 6 aufgenommene Biegemoment beläuft sich auf ein Viertel im Vergleich zu jenem nach Fig. 7. Da ferner die Scherbeanspruchung um die Hälfte reduziert wird, erhält man ein überraschend gutes Ergebnis im Hinblick auf die Festigkeit des Zapfens. Als Folge hiervon wird auch die auf den Querarm A₁ einwirkende Belastung geringer, so daß man eine Kon­ struktion mit höherer Steifigkeit erhält. Wenn ferner die auf eines der gegenüberliegenden Verbindungsglieder L₂ und L₄ einwirkende Kraft vorhanden ist und die Kraft auf das andere Verbindungsglied übertragen wird, ergibt sich durch den Hilfs­ querarm A₂′, der zusammen mit dem oberen Querarm A₂ vorgesehen ist, eine Verbesserung im Hinblick auf das Biegemoment, das auf den Verbindungszapfen 13 einwirkt, sowie im Hinblick auf die Scherbeanspruchung und zwar im Vergleich zu jenem Fall, bei dem nur ein einziger Querarm A₂ vorgesehen ist. Durch diese Doppelauslegung erhält man daher eine Aussteifung der Kon­ struktion. Eine solche Verbindungseinrichtung mit höherer Stei­ figkeit ist insbesondere bei stark beanspruchten Brennkraft­ maschinen und dergleichen geeignet.

Ferner kann das Getriebe bei einer Maschine eingesetzt werden, bei der zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zylinder als Brennkraftmaschine arbeiten und die beiden anderen Zylinder als Kompressor arbeiten. Hierbei lassen sich die Abmessungen beträchtlich verkleinern im Vergleich zu einem üblichen Kom­ pressor. Der hierbei erhaltene Kompressor hat einen geringeren Reibungsverlust und einen höheren Wirkungsgrad.

Wenn man ferner die Getriebewelle 3 des Getriebes als eine Eingangswelle drehantreibt, kann die Maschine insgesamt als Kompressoren arbeiten. Ein solcher Vierzylinder-Kompressor ist gut ausgewuchtet und hat kleine Abmessungen sowie einen weitgehend schwingungsfreien und ruhigen Lauf.

Ferner läßt sich das Getriebe auch bei Zweitaktmaschinen und Dieselmaschinen vorteilhaft einsetzen.

Beim Getriebe der vorstehend genannten Art wird die Bewegung des gleithülsenförmigen Verbindungslagers 6 in eine Drehbewe­ gungskomponente (Gleitbewegung) um den Kurbelzapfen 5 und eine hin- und hergehende Bewegungskomponente in der Nähe des Zapfens aufgeteilt. Die Ausgleichsgewichte 15 und 15, die auf den Wellenteilen 4a und 4b beidseitig des Kurbelzapfens 5 vor­ gesehen sind und gegebenenfalls das Ausgleichsgewicht 10, das direkt mit dem Querarm A₂ verbunden ist, der sich auf der Sei­ te befindet, an der das Joch 2 befestigt ist, ermöglichen, daß alle vorstehend genannten Bewegungskomponenten abgeglichen und weitgehend unwuchtfrei sind. Hierdurch werden Schwingungen beim Lauf der Maschine vermindert. Wenn es sich jedoch um kleine Maschinen handelt, wird zweckmäßigerweise anstelle des Ausgleichsgewichts 10 ein geringes Zusatzgewicht an den Aus­ gleichsgewichten 15 und 15 vorgesehen, wodurch sich Winkel­ schwingungen um die Hälfte reduzieren lassen. Da beim Getriebe ein Rollkontakt mit einem Flächenkontakt vorhanden ist und eine Vielzahl von Kontaktteilen vorhanden ist, ist das Getriebe langlebig und robust.

Claims (3)

1. Getriebe für eine Brennkraftmaschine, einen Luftkompressor oder dergleichen, welche vier sternförmig gegenüberliegende und paarweise gegenläufige Kolben- Zylindereinheiten (P₁ bis P₄ und C₁ bis C₄) hat, deren Kolben über gleich lange Verbindungsglieder (L₁ bis L₄) verbunden sind, wobei eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben über Triebglieder in eine Drehbewegung einer Getriebewelle (3) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die vier gleich langen Verbindungsglieder (L₁ bis L₄) über Kolbenbolzen (p₁ bis p₄) mit den jeweiligen Kolben (P₁ bis P₄) verbunden sind und jeweils benachbarte Kolbenbolzen (p₁ bis p₄) untereinander verbunden sind,
• b) zwei mit den jeweiligen Mittelpunkten jedes gegenüberliegenden Paars von Verbindungsglieder (L₁, L₃; L₂, L₄) beweglich verbundene Querarme (A₁, A₂) vorgesehen sind, welche sich X-förmig schneiden,
• c) eine vor- und zurückdrehbare Welle (1), welche an der Schnittstelle der beiden Querarme (A₁, A₂) und senkrecht zu denselben an einem der Querarme (A₁) angebracht ist, mittels eines an der Welle (1) vorgesehenen Jochs (2) und eines gleithülsenförmigen Verbindungslagers (6), welches über senkrecht zu seiner Achse angeordneten Zapfen (6a) beweglich mit den Jochenden (2a, 2a) verbunden ist, mit einem Z-förmigen, von dem Verbindungslager (6) umschlossenen Kurbelzapfen (5) der rotierenden Getriebewelle (3, 4a, 4b) in Triebverbindung steht,
• d) und daß koaxial zur Welle (1) am Querarm (A₂) eine bewegliche Welle (1a) angebracht ist, die ein Ausgleichsgewicht (10) an ihrem Ende trägt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden, parallelen Verbindungsglieder (L₁, L₃), mit deren Mittelpunkte der Querarme (A₁) verbunden ist, jeweils von einem vertikalen paar von Verbindungsgliedern (L₁ & L₁, L₃ & L₃) gebildet werden, wobei die weiteren gegenüberliegenden Verbindungsglieder (L₂, L₄) zwischen dem jeweiligen vertikalen Verbindungsgliederpaar (L₁ & L₁, L₃ & L₃) zum Halten durch dasselbe angebracht sind (Fig. 5).

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine Gruppe von zwei gegenüberliegenden Kolben-Zylindereinheiten (P₁ bis P₄ und C₁ bis C₄) als Brennkraftmaschine und die andere Gruppe von zwei gegenüberliegenden Kolben-Zylindereinheiten als Kompressor arbeitet.