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Zahnradkurbeltrieb für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
einen Zahnradkurbeltrieb für Brennkraftmaschinen, bei dem die Kraftübertragung vom
Arbeitskolben auf die Hauptwelle unter Vermittlung einer innen gezahnten Kulisse
erfolgt, die mit einer verkürzten Pleuelstange mit dem Kolben verbunden ist, und
deren Verzahnung in ein auf der Hauptwelle drehfestes, als Kurbel dienendes Zahnrad
mit gegenüber dem Seitenabstand der Innenverzahnung der Kulisse kleinerem Durchmesser
wechselseitig eingreift. Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird
darin gesehen, die bekannten Zahnradkurbeltriebe zu verbessern.
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Bei bekannten kurbellosen Kraftmaschinen nach dem Gattungsbegriff
ist die zur Kraftübertragung dienende Kulisse nur mit zwei sich gegenüberliegenden
Zahnstangen versehen, in die das mit der getriebenen Welle verbundene Zahnrad abwechselnd
eingreift. Die Kulisse hat also keine geschlossene Innenverzahnung und steht infolgedessen
beim Hubwechsel mit dem Zahnrad zeitweilig nicht mehr im Eingriff. Darin ist ein
Mangel zu erblicken, der sich auf den Lauf der Maschine ungünstig auswirkt bzw.
Schläge im Antrieb verursachen kann. Außerdem sind bei dieser Konstruktion spezialverzahnte
Antriebsräder erforderlich, die die Gestehungskosten der Maschine verteuern. Bei
einer anderen bekannten Kraftmaschine wird eine Kulisse mit geschlossener Innenverzahnung
verwendet, die jedoch direkt mit der Kolbenstange verbunden ist; es fehlt also eine
Pleuelstange, ferner läuft diese Zahnkulisse auf einer Grundplatte, während das
Antriebsrad mit der getriebenen Welle durch einen dampfgesteuerten, ziemlich umständlichen
und teuren Mechanismus gehoben und gesenkt wird. Diese bekannte Kulissenführung
eignet sich
infolgedessen nicht für schnell laufende Brennkraftmaschinen.
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Die erwähnten Mängel werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß
die Kulisse sowohl an den Seiten als auch an den Rundungen eine lückenlose Innenverzahnung
aufweist und außen mit Längsnuten und Längsleisten versehen ist, welch letztere
an den Enden der Kulisse abgerundete Unterbrechungen aufweisen, durch welche unterbrochene
Gegenleisten einer auf der Hauptwelle lose gelagerten, die Kulisse umfassenden Führung
beim Übergang von einer Seite zur anderen schlüsselartig eingreifen. Auf diese Weise
wird eine schlagfreie Kraftübertragung vom Arbeitskolben auf die Hauptwelle erzielt,
womit das Getriebe der Brennkraftmaschine geschont bleibt, eine längere Lebensdauer
erhält und nicht zuletzt leichter sowie billiger gebaut werden kann. Das wechselseitige
Eingreifen der Kulissenverzahnung ist durch die genannte Führung zwangläufig geregelt,
so daß beim Hubwechsel Schläge in der Kulissenführung mit Sicherheit vermieden werden
und die Maschine einen ruhigen Lauf erhält. Ein weiterer Fürtschritt besteht darin,
daß die volle. Explosionskraft in drehende Bewegung umgesetzt werden kann, weil
die geschlossene Innenverzahnung -im Zusammenwirken mit -der Führung und den schlüsselartig
ineinandergreifenden Nuten einen ständigen und schlagfreien Eingriff des Antriebszahnrades
in die Kulissenverzahnung gewährleistet. Hierdurch wiederum kann die Kolbengeschwindigkeit
mit mehrfacher Übersetzung auf die Hauptwelle übertragen werden, so daß mit einfachen
Mitteln eine schnell laufende, in ihrer Leistung gesteigerte Brennkraftmaschine
geschaffen werden kann.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung
und der Zeichnung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt den Kulissentrieb in der oberen Stet= Jung des Arbeitskolbens,
Fig.2 den Kulissentrieb in etwa halber Hubstellung des Kolbens, mit im Schnitt dargestellter
Führung; Fig. 3 ist ein Schnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 4 in größerem Maßstab,
wobei die Kulisse in der unteren Mittelstellung steht, während Fig. 4 einen Querschnitt
in gleichem Maßstab darstellt, wobei die linke Seite der Kulissenverzahnung in das
Zahnrad der Hauptwelle eingreift.
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Im Ausführungsbeispiel bedeutet i den Maschinenzylinder, 2 den Arbeitskolben
und 3 den Kurbelraum der Brennkraftmaschine. Mit 4 ist die Hauptwelle bezeichnet,
die als glatte Welle ausgebildet und mit der ein als Kurbel dienendes Zahnrad 5
drehfest verbunden ist. In das Zahnrad 5 greift eine innen verzahnte Kulisse 6 ein,
die mit einer verkürzten Pleuelstange 7 fest, jedoch lösbar verbunden ist, welche
oben in der üblichen Weise am Kolben 2 angreift. Der Teilkreis der an sich länglichen
Verzahnung 8 der Kulisse 6 ist größer gewählt als der Teilkreis des Zahnrades 5.
Der Eingriff zwischen Zahnrad 5 und Kulisse 6 wird durch eine auf der Hauptwelle
4 lose gelagerte, in sich geschlossene Führung 9 geregelt.
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Die Kulisse 6 ist außen beiderseits mit je einer Längsnut io, ferner
mit mehrfach unterbrochenen Längsleisten i i versehen, während die Führung 9 innen
entsprechende Gegennuten 12 und Gegenleisten 13 aufweist. Die Anordnung ist im übrigen
so getroffen, daß die Leisten i i der Kulisse 6 wechselseitig vor, zwischen oder
hinter die Nuten 12 der Führung 9 greifen können.
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Die Arbeitsweise der Kulissenführung ist folgendermaßen: Die Schubkraft
des Arbeitskolbens 2 wird über die Verzahnung 8 -der Kulisse 6 mit mehrfacher Übersetzung
auf das Zahnrad 5 der Hauptwelle 4 übertragen und setzt diese in Drehung. Damit
die Drehbewegung der Hauptwelle unter Mithilfe der Schwungscheiben erhalten bleibt,
kommt immer nur eine Seite der Kulissenverzahnung 8 zum Eingriff, d. h. bei jedem
Hubwechsel findet automatisch ein Überwechseln der Kulisse 6 von ihrer einen Zahnseite
auf ihre andere statt, während im oberen Kolbentotpunkt der untere, im unteren Kolbentotpunkt
dagegen der obere Kreisbogen der Kulissenverzahnung 8 mit dem Zahnrad 5 zum Eingriff
kommt.
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Dieses Überwechseln der Kulisse 6 wird durch die Führung 9 unter Vermittlung
der obenerwähnten Nuten und Leisten geregelt. Beim Umsetzen der Kulisse 6 von der.
einen Zahnseite auf die andere bzw. beim Hubwechsel greifen die Leisten i i, die
an den Enden abgerundet sind, kurzzeitig, und zwar schlüsselartig in die Lücken
der Leisten 13 der Führung 9 ein und gewährleisten dadurch den Eingriff zwischen
Verzahnung 8 und Zahnrad 5. Durch das Ineinandergreifen der Leisten ii und 13 wird
gleichzeitig verhindert, daß bei etwaigen Frühzündungen die Kulisse durchschlagen
kann, d. h., es wird ein unbeabsichtigtes Verschieben der Kulisse 6 gegenüber dem
Zahnrad 5 verhindert. Zwangläufig mit dem Wechsel der Kulisse 6 treten jedoch ihre
Leisten i i vor die ebenfalls an den Enden abgerundeten Leisten 13 der Führung
9 und geben die Kulisse zur Hubbewegung frei. Die auf der gegenüberliegenden bzw.
nicht im Zahneingriff stehenden Seite der Kulisse 6 angeordneten Leisten greifen
daher hinter die Gegenleisten 13 der Führung 9. Die Führung selbst vollführt
lediglich kleine Pendelbewegungen um die Hauptwelle 4.
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Der Kolbenhub ist durch den Abstand vom oberen zum- unteren Teilkreismittelpunkt
14 und 15
bestimmt; je größer dieser Abstand ist, desto größer wird auch der
Hub des Kolbens 2. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Kulisse 6 und Hauptwelle
4 ist dadurch veränderlich, daß ein größeres oder kleineres Zahnrad 5 verwendet
wird.