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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Verbrennungsmotoren, die mindestens eine erste Kurbelwelle,
die mit einer Abtriebswelle des Motors mittels einer ersten drehenden
Verbindung verbunden ist, sowie eine zweite Kurbelwelle umfasst,
die mit der Abtriebswelle des Motors mittels einer zweiten drehenden
Verbindung verbunden ist, und betrifft insbesondere die Motoren,
die dazu bestimmt sind, Ultraleichtflugzeuge, Tragschrauber, Amateur-Leichtflugzeuge,
Luftkissenfahrzeuge, Gleitboote, Dronen oder dergleichen auszurüsten.
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Ein vordringliches Problem bei diesem
Anwendungstyp im Fall einer Motorfehlfunktion besteht darin, trotz
allem die Sicherheit der Piloten und eventuellen Passagiere zu gewährleisten
und diesen zu gestatten, mit einem Maximum an Sicherheit einen Haltepunkt
zu erreichen. Ein weiteres Problem besteht darin, die Zerstörung von
Ausrüstungseinrichtungen
aufgrund von Pannen oder Defekten zu vermeiden, die direkt oder
indirekt durch Motorfehlfunktionen verursacht sind. Demzufolge muss
eine Motorisierung für
derartige Anwendungen sehr zuverlässig und robust sein und gleichwohl
leicht, leistungsfähig
und praktisch bleiben.
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Das Dokument
EP 0316 286 beschreibt eine Motorgruppe
für ein
Ultraleichtflugzeug, aufweisend einen Motorblock, mindestens ein
Paar autonomer Motoreinheiten tragend, mit Antriebswellen, die unabhängig an
eine Abtriebswelle gekuppelt sind, die den Mitteln der unidirektionalen Übersetzungsgetriebeeinheiten
gemeinsam ist, eine jede einen Freilauf aufweisend, die angeordnet
sind, um die Abtriebswelle und die Antriebswellen zu kuppeln, die
sich einzig dann in Drehung befinden, wenn die jeweiligen Motoreinheiten
einsatzbereit sind.
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Eine derartige Motorgruppe weist
aufgrund der unidirektionalen Übersetzungsgetriebe
den größeren Nachteil
auf, keine vorbestimmte und notwendige optimale winkelige Positionierung
der Motoreinheiten zueinander bezogen auf die Abtriebswelle garantieren
zu können,
beispielsweise 180° für zwei Einheiten,
120° für drei usw.,
um eine ausgeglichene Verteilung der Kräfte auf die Abtriebswelle und
folglich eine korrekte Funktionsweise der Motorgruppe zu gewährleisten.
Au ßerdem
gestattet eine derartige Motorgruppe nicht, die Abtriebswelle zu
nutzen, um eine Drehbewegung an die Motoreinheiten zu übertragen,
beispielsweise dank der Trägheit
der Abtriebswelle und dem darauf montierten Propeller, oder um einen
Start der Motorgruppe ausgehend von der Abtriebswelle durchzuführen. Ferner
weist eine derartige Motorgruppe den Nachteil auf, so viele Vorrichtungen
mit Freilauf zu benötigen
wie es Motoreinheiten gibt, wobei eine derartige Vorrichtung vor
allem besonders voluminös
ist; im Fall des bezeichneten Dokuments sind die Freiläufe hintereinander
an der Abtriebswelle vorgesehen, was aus diesem Grunde einen sehr
großen
axialen Raumbedarf der Motorgruppe und einen sehr großen Überstand
der Schraubenwelle zur Folge hat.
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Die vorliegende Erfindung hat zur
Aufgabe, eine Lösung
für die
vorgenannten Probleme vorzuschlagen und weitere Vorteile zu erbringen.
Genauer gesagt, besteht sie in einem Verbrennungsmotor, der zumindest
eine erste Kurbelwelle, die mit einer Abtriebswelle des Motors mittels
einer ersten drehenden Verbindung verbunden ist, sowie eine zweite Kurbelwelle
umfasst, die mit der Abtriebswelle des Motors mittels einer zweiten
drehenden Verbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste drehende Verbindung umkehrbar ist und ein erstes Antriebsrad
aufweist, welches vollständig drehbar
mit der ersten Kurbelwelle über
eine erste Hindernisverbindung verbunden ist, die in der Lage ist,
eine von der ersten Kurbelwelle abgegebene Antriebskraft auf die
Abtriebswelle zu übertragen,
und die bei einer Fehlfunktion, welche eine Blockade der ersten
Kurbelwelle zur Folge hat, geeignet ist, unter einer Kraft, die
geringer oder gleich der zur Blockade der ersten Kurbelwelle notwendigen
Kraft ist, zu brechen, und dass die zweite drehende Verbindung umkehrbar
ist und ein zweites Antriebsrad aufweist, welches vollständig drehbar
mit der zweiten Kurbelwelle über
eine zweite Hindernisverbindung verbunden ist, die in der Lage ist,
eine von der zweiten Kurbelwelle abgegebene Antriebskraft auf die
Abtriebswelle zu übertragen,
und die bei einer Fehlfunktion, welche eine Blockade der zweiten
Kurbelwelle zur Folge hat, geeignet ist, unter einer Kraft, die
geringer oder gleich der zur Blockade der zweiten Kurbelwelle notwendigen
Kraft ist, zu brechen.
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Der erfindungsgemäße Motor kann trotz der Blockade
zumindest einer Kurbelwelle mittels eines kontrollierten Bruchs
der Verbindung funktionieren, die die Abtriebswelle mit der blockierten
Kurbelwelle oder derjenigen verbindet, die dazu bestimmt ist, infolge
einer Fehlfunktion, beispielsweise eine Blockade des Kolbens, zu
blockieren. In einem erfindungsgemäßen Motor, der dazu bestimmt
ist, beispielsweise ein Ultraleichtflugzeug oder dergleichen auszurüsten, kann
sich die Abtriebswelle, die mit dem Propeller fest verbunden ist,
trotz der Blockade einer Kurbelwelle unter der Wirkung des Motordrehmoments weiterdrehen,
das durch die nicht blockierte(n) Motorkurbelwelle(n) bereitgestellt
wird. Somit kann das Ultraleichtflugzeug oder dergleichen in aller
Sicherheit einen Landepunkt erreichen, anstatt den Unsicherheiten
des Gleitflugs im Fall des Ultraleichtflugzeugs oder dem Absturz
im Fall eines Tragschraubers beispielsweise ausgeliefert zu sein.
Es ist anzumerken, dass der erfindungsgemäße Motor vorteilhafterweise
mehr als zwei Kurbelwellen umfassen kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal
umfasst der erfindungsgemäße Motor
zumindest eine dritte Kurbelwelle, eine dritte drehende Verbindung, ein
drittes Antriebsrad, eine dritte Hindernisverbindung.
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Dieses Merkmal betrifft einen Motor
mit drei Kurbelwellen, wobei eine jede mit der Abtriebswelle mittels
einer Hindernisverbindung verbunden ist, die in der Lage ist zu
brechen. Im Fall einer Blockade irgendeiner der Kurbelwellen funktioniert
der Motor weiter an den beiden anderen Kurbelwellen, wobei die blockierte
Kurbelwelle von der Abtriebswelle durch das Brechen der betroffenen
Hindernisverbindung ausgekuppelt wird.
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Ein besseres Verständnis der
Erfindung sowie die Erkenntnis weiterer Merkmale und Vorteile sind
möglich
anhand der nachfolgenden Lektüre
eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Motors
sowie anhand der beigefügten
beispielhaften Zeichnungen, die der Veranschaulichung dienen, ohne
Anlass für
eine restriktive Interpretation der Erfindung zu sein.
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1 zeigt
eine explodierte teilweise Vorderansicht des Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Motors.
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2 zeigt
eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie I-I von 1.
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3 zeigt
ein vergrößertes Detail
von 2, insbesondere
auf die Hindernisverbindung bezogen.
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4 und 5 zeigen ein und dasselbe
isolierte Element von 2,
in Perspektive für 4 und in der Rückansicht
für 5.
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6 und 7 zeigen ein und dasselbe
isolierte Element von 1,
in Perspektive für 6 und in Seitenansicht für 5.
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Der in 1 dargestellte
Motor 1 ist ein Verbrennungsmotor mit drei Zylindern 2, 3, 4,
die sternförmig
(nicht dargestellt) angeordnet sind, Zweitakt und besonders geeignet,
um die vorgenannten Maschinen auszurüsten. Einem jeden Zylinder 2, 3, 4 entspricht
eine jeweilige Kurbelwelle 5, 6, 7. Der
in 1 und 2 dargestellte Motor umfasst eine erste Kurbelwelle 5,
die mit einer Abtriebswelle 8 des Motors mittels einer
ersten drehenden Verbindung verbunden ist, eine zweite Kurbelwelle 6,
die mit der Abtriebswelle 8 des Motors mittels einer zweiten
drehenden Verbindung verbunden ist, eine dritte Kurbelwelle 7,
die mit der Abtriebswelle 8 des Motors mittels einer dritten
drehenden Verbindung verbunden ist. Die erste 5, die zweite 6 und
die dritte Kurbelwelle 7 werden drehbar in einem Gehäuse 9 entsprechend jeglichem
bekannten Mittel geführt,
beispielsweise mittels Wälzlager 10,
wie in 2 dargestellt.
Es ist anzumerken, dass 2 einem
Schnitt gemäß dem ersten
Zylinder 2, entlang der Linie I-I von 1 entspricht, jedoch dessen ungeachtet
auch dem ähnlichen
Schnitt gemäß einem
beliebigen der beiden anderen Zylinder 3 und 4 entsprechen
kann. Die Abtriebswelle 8 ist die Antriebswelle, an welcher
die Leistung des Motors rückgewonnen
wird, und trägt
in dem Beispiel einen Propeller (nicht dargestellt).
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Die erste drehende Verbindung ist
umkehrbar und umfasst ein erstes Antriebsrad 11, welches vollständig drehbar
mit der ersten Kurbelwelle 5 mittels einer ersten Hindernisverbindung
verbunden ist, die in der Lage ist, eine von der ersten Kurbelwelle 5 abgegebene
Antriebskraft auf die Abtriebswelle 8 zu übertragen
und die bei einer Fehlfunktion, welche eine Blockade der ersten
Kurbelwelle 5 zur Folge hat, geeignet ist, unter der Kraft,
die geringer oder gleich der zur Blockade der ersten Kurbelwelle 5 notwendigen
Kraft ist, zu brechen. Die zweite drehende Verbindung ist umkehrbar
und umfasst ein zweites Antriebsrad 25, welches vollständig drehbar
mit der zweiten Kurbelwelle 6 mittels einer zweiten Hindernisverbindung
verbunden ist, die in der Lage ist, eine von der zweiten Kurbelwelle 6 abgegebene
Antriebskraft auf die Abtriebswelle 8 zu übertragen,
und die bei einer Fehlfunktion, welche eine Blockade der zweiten
Kurbelwelle 6 zur Folge hat, geeignet ist, unter einer
Kraft, die geringer oder gleich der zur Blockade der zweiten Kurbelwelle 6 notwendigen
Kraft ist, zu brechen. Die dritte drehende Verbindung ist umkehrbar
und weist ein drittes Antriebsrad 26 auf, welches vollständig drehbar
mit der dritten Kurbelwelle 7 mittels einer dritten Hindernisverbindung
verbunden ist, die in der Lage ist, eine von der dritten Kurbelwelle
abgegebene Antriebskraft auf die Abtriebswelle 8 zu übertragen,
und die bei einer Fehlfunktion, welche eine Blockade der dritten
Kurbelwelle 7 zur Folge hat, geeignet ist, unter einer
Kraft, die geringer oder gleich der zur Blockade der dritten Kurbelwelle 7 notwendigen
Kraft ist, zu brechen.
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Die erste, zweite und dritte drehende
Verbindung sind vorteilhafterweise Getriebeverbindungen, wie in 1 bis 3 dargestellt.
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Vorteilhafterweise sind das erste
Antriebsrad 11, das zweite Antriebsrad 25 und
das dritte Antriebsrad 26 in Eingriff mit einem vierten,
getriebenen Rad 12, das vollständig drehbar mit der Abtriebswelle 8 verbunden
ist entsprechend einem jeglichen bekannten Mittel, beispielsweise
durch einen Keil 30, wie in 1 und 2 dargestellt.
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Man wird feststellen, dass der in 1 und 2 dargestellte Motor vorteilhafterweise
eine Montage gestattet, in welcher das erste Antriebsrad 11,
das zweite Antriebsrad 25 und das dritte Antriebsrad 26 und
das vierte, getriebene Rad 12 im wesentlichen oder genau
in ein und derselben Ebene gelegen sind, wobei das erste Antriebsrad 11,
das zweite Antriebsrad 25 und das dritte Antriebsrad 26,
die jeweils mit der ersten Kurbelwelle 5, der zweiten Kurbelwelle 6 und
der dritten Kurbelwelle 7 fest verbunden sind, mit dem
Umfang des vierten, getriebenen Rads 12 gemäß einer
Winkelverschiebung in Eingriff sind, beispielsweise gleich 120° im Fall
des Motors mit drei sternförmig
angeordneten Zylindern, wie in 1 dargestellt.
Folglich besitzt der erfindungsgemäße Motor eine sehr große funktionelle
longitudinale Kompaktheit, eine Einfachheit und eine Rationalität der Bewegungsübertragung,
die eine Verringerung des Raumbedarfs und des Gewichts des Motors
und eine Erhöhung
der Zuverlässigkeit
gestatten.
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Es ist anzumerken, dass in dem nachfolgenden
Abschnitt der Beschreibung nur die erste Hindernisverbindung beschrieben
wird, wobei die zweite und die dritte Hindernisverbindung vorteilhafterweise der
ersten Hindernisverbindung ähneln.
Ferner hat eine jede der drei Hindernisverbindungen zur Aufgabe,
die Antriebskraft der betroffenen Kurbelwelle an die Abtriebswelle
zu übertragen,
indem ein Brechen der drehenden Verbindung zwischen dieser Kurbelwelle
und der Abtriebswelle im Fall der Blockade dieser Kurbelwelle infolge
beispielsweise einer Blockierung des Kolbens gestattet ist, welcher
die betroffene Kurbelwelle antreibt. Gegebenenfalls können mehrere
Kolben ein und dieselbe Kurbelwelle antreiben. Daher erlaubt beispielsweise
die Blockierung eines Kolbens den Betrieb des Motors an den beiden
restlichen Zylindern dank dem Auskuppeln der blockierten Kurbelwelle,
was dem erfindungsgemäßen Motor eine
hohe Betriebssicherheit verleiht.
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Die erste Hindernisverbindung umfasst
mindestens einen Abscherstift 13. Der Abscherstift 13 kann
ersetzt werden durch einen Abscherkeil (nicht dargestellt) oder
dergleichen und seine Abmessungen und sein Material sind vorteilhafterweise
so gewählt,
dass, wenn der Stift oder die Stifte das einzige Hindernis der Hindernisverbindung
darstellt bzw. darstellen, der Scherquerschnitt oder die Scherquerschnitte,
in der Anzahl 2 im Beispiel der Figuren, der Übertragung
der maximalen Antriebskraft der betroffenen Kurbelwelle im normalen
Betrieb des Motors standhalten und ferner derart ausgewählt sind,
dass sich der oder die Stifte unter einer Kraft abscheren, die geringer
oder gleich der zur Blockade der betroffenen Kurbelwelle notwendigen
Kraft ist, wenn der Motor in Betrieb ist.
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Wie in 3 dargestellt,
umfasst die erste Hindernisverbindung einen ersten Abscherstift 13 oder
dergleichen und umfasst vorteilhafterweise zusätzlich ein erstes Antriebslager 14,
welches geeignet ist, die von der ersten Kurbelwelle 5 abgegebene Antriebskraft
an die Abtriebswelle zu übertragen.
Das erste Antriebslager 14 hat zur wesentlichen Aufgabe zu
vermeiden, dass die Antriebskraft durch den Abscherstift übertragen
wird, und dass der Abscherstift einzig dann genutzt wird, wenn die
Kurbelwelle der Abtriebswelle einen Widerstand entgegengesetzt. Daher
werden die Abmessungen und das Material des Stiftes derart gewählt, dass
dieser sich unter einer Kraft abscheren kann, die geringer oder
gleich der zur Blockade der ersten Kurbelwelle 5 notwendigen
Kraft ist, wenn der Motor in Betrieb ist, wobei der Stift selbstverständlich der
maximalen restlichen Kraft standhalten muss, den die Kurbelwelle
der Abtriebswelle im normalen Betrieb des Motors entgegensetzen
kann. Es ist anzumerken, dass in 3 die
Gehäuseelemente
nicht dargestellt wurden, wobei die dargestellten Elemente nicht
im Schnitt sind.
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Das erste Antriebslager 14 umfasst
vorteilhafterweise mindestens einen asymmetrischen Zahn 15,
der durch den Abscherstift 13, Abscherkeil oder dergleichen
in einem Hohlraum 16 von komplementärer Form im Eingriff gehalten
wird, wie in 3 dargestellt.
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Der asymmetrische Zahn 15 weist
vorzugsweise eine erste Fläche 17 auf,
die zur Übertragung der
Antriebskraft geeignet ist, sowie eine der ersten Fläche 17 gegenüberliegende
zweite Fläche 18,
die es im Falle eines Bruchs des Abscherstifts 13, Abscherkeils
oder dergleichen ermöglicht,
ein Eingreifen des asymmetrischen Zahns 15 in den Hohlraum 16 zu
verhindern. Die erste Fläche 17 ist
vorzugsweise in einer Ebene enthalten, die durch die Drehachse der
betroffenen Kurbelwelle verläuft,
so dass die übertragene
Kraft senkrecht zur Fläche 17 verläuft, und
die zweite Fläche 18 des
asymmetrischen Zahns 15 besitzt vorteilhafterweise eine
geeignete Neigung, wie in 3 dargestellt,
so dass der Zahn 15 beim Brechen des Stiftes 13 aus
der Aufnahme 16 herausgetrieben wird und sich nicht mehr
dorthin einstecken kann.
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Es ist anzumerken, dass das Vorhandensein des
Antriebslagers durch die zweite geneigte Fläche 18 des Zahns 15 eine
axiale Komponente und zusätzliche
Reibungen für
den Bruch des Stiftes 13 zuführt, die bei der Bestimmung
des Materials und der Abmessungen des Stiftes 13 entsprechend
jeglichem bekannten Mittel, der Berechnungs- oder Versuchsmethode
beispielsweise berücksichtigt
werden müssen.
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Das erste Antriebslager 14 umfasst
vorteilhafterweise, wie in 3 dargestellt,
eine Vielzahl von Zähnen 15,
die einen ersten Zahnkranz bilden, der sich in einer ersten Ebene
senkrecht zu einer Längsachse
der ersten Kurbelwelle 5 erstreckt. Die Zähne des
Zahnkranzes sind vorzugsweise identisch mit dem vorstehend beschriebenen.
Die Vielzahl der Zähne
gestattet, den Druck regelmäßig, den
Umfang betreffend auf die erste Kurbelwelle 5 und das erste Antriebsrad 11 zu
verteilen und demzufolge die Abmessungen dieses Antriebslagers 14 zu
verringern. Die Zähne
des Zahnkranzes können
an dem Rad 11 ausgeführt
sein, wobei die entsprechenden hohlen Aufnahmen in dem Fall an der
Kurbelwelle 5 ausgeführt
sind oder umgekehrt.
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4 und 5 zeigen das Rad 11 allein,
isoliert von der Verbindung, im Maßstab von 3 und machen den Kranz asymmetrischer
Zähne 15 sichtbar, der 12 Zähne aufweist.
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6 und 7 zeigen die Kurbelwelle 5 allein, im
Maßstab
von 2 und machen den
Kranz komplementärer
Aufnahmen 16 der asymmetrischen Zähne 15 sichtbar, der 12 Aufnahmen
aufweist. Ferner wird man in diesen Figuren das Vorhandensein eines
diametralen Loches im zylindrischen Abschnitt 20 feststellen,
um den Stift 13 unterzubringen, sowie das Vorhandensein
einer Kehle, um einen elastischen Ring 24 unterzubringen,
wie nachfolgend erläutert.
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Wie in 3 bis 5 dargestellt, besitzt das erste
Antriebsrad 11 eine Bohrung 19, die eine Zentrierung
desselben an einem zylindrischen Abschnitt 20 kreisförmigen Querschnitts
am Ende der ersten Kurbelwelle 5 derart gestattet, dass
sich das Rad 11 um die Kurbelwelle 5 herum drehen kann,
wenn der Bruch des Stiftes 13 ausgeführt ist. Das vorstehend Gesagte
betrifft undifferenziert die erste, zweite oder dritte drehende
Verbindung.
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Der Motor 1 verfügt über ein
jegliches bekanntes Mittel, das dazu geeignet ist, die Reibungen eines
Antriebsrads an der zugeordneten Kurbelwelle im Fall des Bruchs
der Hindernisverbindung zu verringern, beispielsweise eine Montage
des Rads an der Kurbelwelle mittels eines oder mehrerer Wälzlager
(nicht dargestellt), die geeignet sind, zusätzlich in Translation eine
eventuelle Verlagerung des Antriebsrads an der Kurbelwelle zu gestatten,
oder mittels eines Rings oder Lagers 22 (nicht dargestellt). Das
Material des Lagers kann derart ausgewählt sein, dass es dem von den übertragenen
Kräften
verursachten Druck standhält
und aufgrund seiner Kapazität,
die Reibungen zu verringern, Bronze beispielsweise.
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Das Ende des zylindrischen Abschnitts
der Kurbelwelle ist mit einem jeglichen Mittel versehen, das für den Halt
des Antriebsrads an der Kurbelwelle im Fall eines Bruchs der Hindernisverbindung
erforderlich ist, beispielsweise ein Ring oder elastischer Ring 24,
wie in 3 dargestellt.
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Alle Antriebsräder und das getriebene Rad 12 sind
vorteilhafterweise in einem dichten und geschmierten Gehäuse 21 enthalten,
wie in 2 dargestellt,
um eine Schmierung der drehenden Verbindungen zwischen den Kurbelwellen
und der Abtriebswelle zu gewährleisten,
wenn diese Verbindungen eine derartige Schmierung erfordern wie
beispielsweise Verbindungen durch Metallgetriebe. Diese Schmierung
kann vorteilhafterweise ausgeführt
werden durch Ölspritzschmierung
oder dergleichen. Die Schmierung der drehenden Verbindungen kann
vorteilhafterweise genutzt werden, um, falls erforderlich, die Rotation
des Antriebsrads an der Kurbelwelle im Fall des Bruchs der Hindernisverbindung
zu schmieren. Es ist anzumerken, dass das Gehäuse 21 in 1 herausgenommen wurde,
um die drehenden Verbindungen zu zeigen.
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Die drehenden Verbindungen zwischen
den Kurbelwellen und der Abtriebswelle können alternativ und als Funktion
der Nutzung des Motors mittels beispielsweise Ketten oder Zugkraftorganen
ausgeführt sein.