WO2010094510A1 - Synchronization gearbox for a multi-axle rotating piston machine - Google Patents

Synchronization gearbox for a multi-axle rotating piston machine Download PDF

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WO2010094510A1
WO2010094510A1 PCT/EP2010/001137 EP2010001137W WO2010094510A1 WO 2010094510 A1 WO2010094510 A1 WO 2010094510A1 EP 2010001137 W EP2010001137 W EP 2010001137W WO 2010094510 A1 WO2010094510 A1 WO 2010094510A1
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transmission
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disks
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Gangolf Jobb
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Gangolf Jobb
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/12Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion
    • F16H21/14Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion by means of cranks, eccentrics, or like members fixed to one rotary member and guided along tracks on the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type

Definitions

  • the object of this invention is generally an improved multi-axis rotary engine e.g. according to US2410341, FR1199521, DE19738132 and DE102006018183.
  • these rotary lobe array machines have not been able to prevail so far because, inter alia, the coupling of the rotor shafts has not yet been technically achieved satisfactorily. Promising applications would be in the use of renewable energy.
  • the aim of this invention is specifically the cost-effective, backlash-free and low-friction rotary synchronization of a shaft array, ie of regularly arranged, axis-parallel waves of a rotary piston machine.
  • the first are gears
  • the second a crank mechanism
  • the third an electronic gear
  • Gears such as in US2410341 are not only expensive to manufacture, but can cause sealing problems due to their backlash in the rotary engines. Another disadvantage is their wear, their friction, their
  • the coupling with cranks and a connecting rod plate as in FR1199521 is basically free of play, and there is also here because of the special number and arrangement of the cranks also no dead center, as known from a connecting rod between only two cranks ago.
  • the connecting rod plate generates a considerable imbalance even at moderate speed with the known disadvantages such as vibration, increased wear and large Forces that bend and tug on the waves, causing seal problems as well. Even balancing the imbalance with counterweights would definitely put a heavy strain on the bearings of the plate.
  • each shaft is connected to an electric motor and electronically controlled in its rotational movement.
  • a system consumes energy, which corresponds to high friction.
  • the effort is enormous and the engine power is limited.
  • the rotary pistons rotate uncontrollably and can damage each other.
  • the present invention avoids the aforementioned disadvantages of the prior art and advantageously continues to form the latter.
  • the invention is a so-called push-pulley transmission, as shown in Figures 1 and 2. It roughly corresponds to the above-mentioned crank mechanism with connecting rod, but the cranks are inventively replaced by eccentric discs, and the connecting rod plate by a special arrangement of rolling bodies, which are constrained between the eccentric discs.
  • FIG. 3 shows the lines of force in a first gear plane, along which the forces act.
  • a similar, second transmission plane is required according to the invention, which is rotated relative to the first 180 ° and coupled via the common waves with this, so that the pushing forces of the second level are equivalent to apparent pulling forces of the first .
  • the lines of force in particular have components in the direction of each connecting line between the center axes of adjacent eccentric discs, so that one can replace the constrained rolling elements in thought by push rods that exist between each two adjacent eccentric discs, or just by a connecting rod. It can be deduced from this that the eccentric discs are coupled completely and without dead points in their rotational movement, and consequently also the rotatably connected with the eccentric shafts.
  • Shape and position of the rolling bodies are inventively chosen so that they can not move relative to each other, not even under the action of force.
  • Between the synchronously rotating eccentric discs is a formunver provided Anlagen gap, in the four corners are so-called thrust washers.
  • a so-called support plate in the middle of the gap prevents the thrust washers from leaving their corners.
  • the thrust washers are rollingly supported on the eccentric discs, and the support discs are rollingly supported on the thrust washers.
  • Each thrust washer is stably supported at three points in cross section, and each thrust washer at four. The space between the eccentric discs is thus stably supported by thrust and support discs and can not be further reduced.
  • Eccentric discs can only rotate about their shaft axes. Turning into a supported space is not possible. But unscrewing is also not possible, because this would have to turn the coupled, complementary eccentric discs of the other gear plane in a local space inside. Since eccentric discs can neither turn towards a gap nor away from one, the shape of a gap is fixed, the thrust and support discs are stably compressed in cross-section, and it is no rotation of the eccentric except a synchronous possible.
  • a position stabilization constrained rolling body In the axial direction, a position stabilization constrained rolling body according to the invention is achieved in that the rolling surfaces of both the eccentric and the support disks are provided with circumferential grooves, and the rolling surfaces of the thrust washers with mating, circumferential bulges.
  • the rolling elements are thus positively interlocked in the axial direction and can not leave their respective gear plane. Their tilting is prevented by a sufficient width of the rolling surfaces.
  • the transmission is stable only in cooperation with its rotatably mounted shafts.
  • the positive joining of the rolling elements must therefore take place before their position is determined by the waves.
  • the components of a transmission level are first assembled according to the invention in the correct position on a table top and fixed in a special holder. With this bracket they are then all at the same time plugged onto the already stored waves, and finally the bracket is removed again.
  • the waves are expediently designed as profile shafts, preferably as square shafts, and the eccentric discs are provided with matching holes. According to the eccentric discs and other elements are placed on the waves and positioned there with screw wedges and spacers exactly.
  • the pushing disk gear is virtually unbalance-free.
  • the imbalances of the complementary transmission planes are almost exactly the same, if their axial distance is small.
  • there are only small rings between eccentric discs which are lighter overall than any known connecting rod, and also roll on relatively large radii, so with less friction than the best ball bearings.
  • the thrust washer can transmit a lot of power with little material. Due to its lightness, its stability and its balanced mass distribution, the thrust-plate transmission can achieve significantly higher speeds than any crank mechanism.
  • a lubrication of the rolling surfaces is, if necessary, very simple: applied a small drop of lubricant at one point of a rolling surface spreads evenly after a few turns on all rolling surfaces of a transmission plane.
  • the push-pulley transmission is extremely cost-effective.
  • the production of his few components succeeds with less technical equipment. It is enough lathe and drill, and a Räumveresse for the square holes. The production can therefore be carried out especially in smaller companies.
  • Figures 1 and 2 show perspective views of the Schubusionngetriebes, the latter in section.
  • the illustrated embodiment comprises rotatably mounted shafts (1) with square profile, placed thereon eccentric discs (2), thrust washers (3), support discs (4), also ball bearing (5) and screw wedges (6).
  • eccentric discs (2) rotatably mounted shafts (1) with square profile, placed thereon eccentric discs (2), thrust washers (3), support discs (4), also ball bearing (5) and screw wedges (6).
  • FIG. 3 shows the plan view of a first transmission plane with lines of force.
  • the sketch includes shafts (1), eccentric discs (2), thrust washers (3), carrier discs (4).
  • the straight lines symbolize forces acting between the central axes of the rolling elements.

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Abstract

The invention relates to a gearbox a) for synchronizing a plurality of rotatably mounted shafts (1) that are arranged in parallel to each other, a1) wherein the number and the arrangement of the shafts (1) is such that each shaft axis runs through a corner of at least one imaginary square, the corners of which are defined by a total of four shaft axes, which hereinafter are referred to as a quad, perpendicular to the square, a2) such that a2a) at a total of four shafts one quad is present, a2b) at a total of six shafts two quads are present, a2c) at a total of eight shafts three quads are present, a2d) and so forth; b) the gearbox has a first gearbox plane and a second gearbox plane that is axially spaced from the first plane; c) the gearbox comprises the following components in each gearbox plane: c1) one eccentric disk (2) per shaft (1), which is connected to said shaft in a rotatably fixed manner, c2) four thrust disks (3) per quad, c3) and one support disk (4) per quad, c4) wherein the four thrust disks (3) are forced between the support disk (4) and four eccentric disks (2) per quad such that the thrust disks (3) can roll both on the eccentric disks (2) and on the support disk (4); d) all eccentric disks (2) having the same dimensions; e) all thrust disks (3) having the same dimensions; f) all support disks (4) having the same dimensions; g) and wherein the eccentric disks of the first gearbox plane are arranged on the respective shafts (1) phase-shifted by 180° with respect to the eccentric disks of the second gearbox plane.

Description

SYNCHRONISIERGETRIBE FÜR EINE MEHRACHSIGE DREHKOLBENMASCHINE SYNCHRONIZING TRIANGLE FOR A MULTI-HANDED TURNING PISTON MACHINE
Ziel dieser Erfindung ist allgemein eine verbesserte, mehrachsige Drehkolbenmaschine z.B. nach US2410341, FR1199521, DE19738132 und DE102006018183. Diese Drehkolbenarraymaschinen haben sich trotz ihrer konstruktiven Einfachheit, ihrer hohen Leistungsdichte und ihrer großen Laufruhe bislang nicht durchsetzen können, weil unter anderem die Kopplung der Rotorwellen technisch noch nicht zufriedenstellend gelöst wurde. Vielversprechende Anwendungen gäbe es bei der Nutzung erneuerbarer Energien.The object of this invention is generally an improved multi-axis rotary engine e.g. according to US2410341, FR1199521, DE19738132 and DE102006018183. Despite their constructive simplicity, their high power density and their great smoothness, these rotary lobe array machines have not been able to prevail so far because, inter alia, the coupling of the rotor shafts has not yet been technically achieved satisfactorily. Promising applications would be in the use of renewable energy.
Ziel dieser Erfindung ist speziell die kostengünstige, spielfreie und reibungsarme Drehsynchronisierung eines Wellenarrays, also von regelmäßig angeordneten, achsparallelen Wellen einer Drehkolbenarraymaschine.The aim of this invention is specifically the cost-effective, backlash-free and low-friction rotary synchronization of a shaft array, ie of regularly arranged, axis-parallel waves of a rotary piston machine.
Bislang wurden drei Möglichkeiten zur Kopplung der Wellen vorgeschlagen: Die erste sind Zahnräder, die zweite eine Kurbelmechanik, die dritte ein elektronisches Getriebe.To date, three ways of coupling the shafts have been proposed: the first are gears, the second a crank mechanism, the third an electronic gear.
Zahnräder wie in US2410341 sind nicht nur teuer in ihrer Herstellung, sondern können wegen ihres Spiels bei den Drehkolbenmaschinen zu Dichtungsproblemen führen. Nachteilig ist außerdem ihr Verschleiß, ihre Reibung, ihreGears such as in US2410341 are not only expensive to manufacture, but can cause sealing problems due to their backlash in the rotary engines. Another disadvantage is their wear, their friction, their
Geräuschentwicklung. Von Vorteil sind ihr geringer Platzbedarf und die nicht vorhandene Unwucht.Noise. Of advantage are their small footprint and the non-existing imbalance.
Die Kopplung mit Kurbeln und einer Pleuelplatte wie in FR1199521 ist grundsätzlich spielfrei, und es gibt hier wegen der besonderen Anzahl und Anordnung der Kurbeln auch keinen Totpunkt, wie man es von einer Pleuelstange zwischen nur zwei Kurbeln her kennt. Allerdings erzeugt die Pleuelplatte schon bei mäßiger Drehzahl eine erhebliche Unwucht mit den bekannten Nachteilen wie Vibration, erhöhtem Verschleiß und großen Kräften, die an den Wellen biegen und zerren und dadurch ebenfalls Dichtungsprobleme verursachen können. Selbst wenn man die Unwucht mit Gegengewichten ausgleichen würde, so würde das auf jeden Fall die Lager der Platte stark belasten.The coupling with cranks and a connecting rod plate as in FR1199521 is basically free of play, and there is also here because of the special number and arrangement of the cranks also no dead center, as known from a connecting rod between only two cranks ago. However, the connecting rod plate generates a considerable imbalance even at moderate speed with the known disadvantages such as vibration, increased wear and large Forces that bend and tug on the waves, causing seal problems as well. Even balancing the imbalance with counterweights would definitely put a heavy strain on the bearings of the plate.
Beim elektronischen Getriebe wie in DE19738132 ist jede Welle mit einem Elektromotor verbunden und in ihrer Drehbewegung elektronisch geregelt. Grundsätzlich verbraucht so ein System Energie, was einer hohen Reibung entspricht. Der Aufwand ist enorm und die Motorkräfte begrenzt. Bei Ausfall und Abschaltung der Regelung drehen sich die Drehkolben unkontrolliert und können einander beschädigen.In the electronic transmission as in DE19738132 each shaft is connected to an electric motor and electronically controlled in its rotational movement. Basically, such a system consumes energy, which corresponds to high friction. The effort is enormous and the engine power is limited. In case of failure and shutdown of the control, the rotary pistons rotate uncontrollably and can damage each other.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile des Standes der Technik und bildet letzteren in vorteilhafter Weise weiter.The present invention avoids the aforementioned disadvantages of the prior art and advantageously continues to form the latter.
Die Erfindung ist ein so genanntes Schubscheibengetriebe, wie es in Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Es entspricht grob der eingangs erwähnten Kurbelmechanik mit Pleuelplatte, aber die Kurbeln sind erfindungsgemäß durch Exzenterscheiben ersetzt, und die Pleuelplatte durch eine besondere Anordnung von Rollkörpern, die zwischen den Exzenterscheiben eingezwängt sind.The invention is a so-called push-pulley transmission, as shown in Figures 1 and 2. It roughly corresponds to the above-mentioned crank mechanism with connecting rod, but the cranks are inventively replaced by eccentric discs, and the connecting rod plate by a special arrangement of rolling bodies, which are constrained between the eccentric discs.
Die Kraftübertragung zwischen den Exzenterscheiben erfolgt rein schiebend über die eingezwängten Rollkörper. Figur 3 zeigt die Kraftlinien in einer ersten Getriebeebene, entlang derer die Kräfte wirken. Für die unverzichtbare Übertragung auch ziehender Kräfte wird erfindungsgemäß eine gleichartige, zweite Getriebeebene benötigt, die gegenüber der ersten um 180° verdreht und über die gemeinsamen Wellen mit dieser gekoppelt ist, so dass die schiebenden Kräfte der zweiten Ebene äquivalent sind mit scheinbar ziehenden Kräften der ersten. Die Kraftlinien haben insbesondere Komponenten in Richtung jeder Verbindungslinie zwischen den Mittelachsen benachbarter Exzenterscheiben, so dass man die eingezwängten Rollkörper in Gedanken durch Schubstangen ersetzen kann, die zwischen je zwei benachbarten Exzenterscheiben bestehen, oder eben durch eine Pleuelplatte. Man kann daraus ableiten, dass die Exzenterscheiben vollständig und ohne Totpunkte in ihrer Drehbewegung gekoppelt sind, und folglich auch die mit den Exzenterscheiben drehfest verbundenen Wellen.The power transmission between the eccentric discs is purely sliding over the constrained rolling elements. FIG. 3 shows the lines of force in a first gear plane, along which the forces act. For the indispensable transmission also pulling forces a similar, second transmission plane is required according to the invention, which is rotated relative to the first 180 ° and coupled via the common waves with this, so that the pushing forces of the second level are equivalent to apparent pulling forces of the first , The lines of force in particular have components in the direction of each connecting line between the center axes of adjacent eccentric discs, so that one can replace the constrained rolling elements in thought by push rods that exist between each two adjacent eccentric discs, or just by a connecting rod. It can be deduced from this that the eccentric discs are coupled completely and without dead points in their rotational movement, and consequently also the rotatably connected with the eccentric shafts.
Form und Lage der Rollkörper sind erfindungsgemäß so gewählt, dass sie sich relativ zueinander nicht verschieben können, auch nicht unter Krafteinwirkung. Zwischen den sich synchron drehenden Exzenterscheiben besteht ein formunveränderlicher Zwischenraum, in dessen vier Ecken sich so genannte Schubscheiben befinden. Eine so genannte Tragscheibe in der Mitte des Zwischenraumes verhindert, dass die Schubscheiben ihre Ecken verlassen. Dabei stützen sich die Schubscheiben rollend auf die Exzenterscheiben, und die Tragscheiben stützen sich rollend auf die Schubscheiben. Jede Schubscheibe ist im Querschnitt stabil an drei Punkten gelagert, und jede Tragscheibe an vier. Der Raum zwischen den Exzenterscheiben ist somit durch Schub- und Tragscheiben stabil abgestützt und kann sich nicht weiter verkleinern.Shape and position of the rolling bodies are inventively chosen so that they can not move relative to each other, not even under the action of force. Between the synchronously rotating eccentric discs is a formunveränderlicher gap, in the four corners are so-called thrust washers. A so-called support plate in the middle of the gap prevents the thrust washers from leaving their corners. The thrust washers are rollingly supported on the eccentric discs, and the support discs are rollingly supported on the thrust washers. Each thrust washer is stably supported at three points in cross section, and each thrust washer at four. The space between the eccentric discs is thus stably supported by thrust and support discs and can not be further reduced.
Exzenterscheiben können sich nur um ihre Wellenachsen drehen. Ein Hineindrehen in einen abgestützten Zwischenraum ist dabei nicht möglich. Ein Herausdrehen ist aber auch nicht möglich, denn dazu müssten sich die gekoppelten, komplementären Exzenterscheiben der anderen Getriebeebene in einen dortigen Zwischenraum hinein drehen. Da sich Exzenterscheiben weder zu einem Zwischenraum hin noch von einem weg drehen können, ist die Form eines Zwischenraumes unveränderlich, die Schub- und Tragscheiben sind im Querschnitt stabil eingezwängt, und es ist keine Drehung der Exzenterscheiben außer einer synchronen möglich.Eccentric discs can only rotate about their shaft axes. Turning into a supported space is not possible. But unscrewing is also not possible, because this would have to turn the coupled, complementary eccentric discs of the other gear plane in a local space inside. Since eccentric discs can neither turn towards a gap nor away from one, the shape of a gap is fixed, the thrust and support discs are stably compressed in cross-section, and it is no rotation of the eccentric except a synchronous possible.
In axialer Richtung wird eine Lagestabilisierung eingezwängten Rollkörper erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Rollflächen sowohl der Exzenterscheiben als auch der Tragscheiben mit umlaufenden Rillen versehen sind, und die Rollflächen der Schubscheiben mit dazu passenden, umlaufenden Auswölbungen. Die Rollkörper sind somit formschlüssig in axialer Richtung verzahnt und können ihre jeweilige Getriebeebene nicht verlassen. Ihr Kippen wird durch eine ausreichende Breite der Rollflächen verhindert.In the axial direction, a position stabilization constrained rolling body according to the invention is achieved in that the rolling surfaces of both the eccentric and the support disks are provided with circumferential grooves, and the rolling surfaces of the thrust washers with mating, circumferential bulges. The rolling elements are thus positively interlocked in the axial direction and can not leave their respective gear plane. Their tilting is prevented by a sufficient width of the rolling surfaces.
Das Getriebe ist erst im Zusammenwirken mit seinen drehbar gelagerten Wellen stabil. Das formschlüssige Zusammenfügen der Rollkörper muss also erfolgen, noch bevor ihre Lage durch die Wellen festgelegt ist. Zur erleichterten Montage werden daher erfindungsgemäß die Komponenten einer Getriebeebene zuerst auf einer Tischplatte lagerichtig zusammengestellt und in einer besonderen Halterung fixiert. Mit dieser Halterung werden sie dann alle gleichzeitig auf die bereits gelagerten Wellen gesteckt, und schließlich wird die Halterung wieder entfernt.The transmission is stable only in cooperation with its rotatably mounted shafts. The positive joining of the rolling elements must therefore take place before their position is determined by the waves. To facilitate assembly, therefore, the components of a transmission level are first assembled according to the invention in the correct position on a table top and fixed in a special holder. With this bracket they are then all at the same time plugged onto the already stored waves, and finally the bracket is removed again.
Die Wellen sind dabei zweckmäßig als Profilwellen ausgeführt, vorzugsweise als Vierkantwellen, und die Exzenterscheiben sind mit dazu passenden Löchern versehen. Erfindungsgemäß werden die Exzenterscheiben und auch weitere Elemente auf die Wellen gesteckt und dort mit Schraubkeilen und Abstandstücken genau positioniert.The waves are expediently designed as profile shafts, preferably as square shafts, and the eccentric discs are provided with matching holes. According to the eccentric discs and other elements are placed on the waves and positioned there with screw wedges and spacers exactly.
Mit vorliegender Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht .With the present invention, the following advantages are achieved.
Im Gegensatz zu der Kurbelmechanik mit Pleuelplatte ist das Schubscheibengetriebe praktisch unwuchtfrei. Die Unwuchten der komplementären Getriebeebenen gleichen sich beinahe exakt aus, wenn ihr axialer Abstand klein ist. Anstelle einer schweren Pleuelplatte mit kräftigen Lagern gibt es nur kleine Ringe zwischen Exzenterscheiben, die insgesamt leichter sind als jedes bekannte Pleuel, und die zudem auf relativ großen Radien rollen, also mit weniger Reibung als bei den besten Kugellagern. Da alle Schubkräfte rein parallel zur Getriebeebene verlaufen, und nicht etwa über biegend beanspruchte, seitlich abstehende Kurbelzapfen, kann das Schubscheibengetriebe mit wenig Material sehr viel Kraft übertragen. Auf Grund seiner Leichtigkeit, seiner Stabilität und seiner ausgeglichenen Massenverteilung kann das Schubscheibengetriebe deutlich höhere Drehzahlen erreichen als jedes Kurbelgetriebe.In contrast to the crank mechanism with connecting rod plate, the pushing disk gear is virtually unbalance-free. The imbalances of the complementary transmission planes are almost exactly the same, if their axial distance is small. Instead of a heavy connecting rod plate with strong bearings, there are only small rings between eccentric discs, which are lighter overall than any known connecting rod, and also roll on relatively large radii, so with less friction than the best ball bearings. Since all the thrust forces are purely parallel to the transmission plane, and not about bending stressed, laterally projecting crank pin, the thrust washer can transmit a lot of power with little material. Due to its lightness, its stability and its balanced mass distribution, the thrust-plate transmission can achieve significantly higher speeds than any crank mechanism.
Im Gegensatz zu der Zahnradmechanik benötigt ein Schubscheibengetriebe kein Spiel, so dass man solches auch nicht bei der Auslegung etwa von Drehkolben zugeben muss, was natürlich deren Dichtigkeit beeinträchtigen würde. Im Gegenteil, man könnte sogar die Rollkörper elastisch mit einem negativen Spiel fertigen und unter Spannung zusammenbauen, so dass sie etwa beim wärmebedingten Auseinanderrücken der Wellen nachfedern. Beim Schubscheibengetriebe schlagen keine Zähne aufeinander, die dadurch Geräusche und Vibrationen erzeugen würden, winzige Biegeschwingungen auf Wellen und Drehkolben, die man womöglich bei letzteren durch weitere Spielzugabe berücksichtigen müsste. Es gibt kaum Verschleiß.In contrast to the gear mechanism requires a thrust washer gear no play, so that one must not admit such synonymous in the interpretation of about rotary piston, which would affect their tightness, of course. On the contrary, it would even be possible to manufacture the rolling elements elastically with a negative clearance and to assemble them under tension, so that they rebound, for example, when the waves move apart due to the heat. The thrust washer gear no teeth hit each other, which would thereby generate noise and vibration, tiny bending vibrations on shafts and rotary pistons, which one might have to consider in the latter by further play addition. There is hardly any wear.
Eine Schmierung der Rollflächen ist, falls erforderlich, sehr einfach: Ein kleiner Tropfen Schmiermittel an einem Punkt einer Rollfläche aufgebracht verteilt sich nach einigen wenigen Umdrehungen gleichmäßig auf alle Rollflächen einer Getriebeebene .A lubrication of the rolling surfaces is, if necessary, very simple: applied a small drop of lubricant at one point of a rolling surface spreads evenly after a few turns on all rolling surfaces of a transmission plane.
Das Schubscheibengetriebe ist ausgesprochen kostengünstig. Die Herstellung seiner wenigen Komponenten gelingt mit geringer technischer Ausstattung. Es genügen Drehbank und Bohrmaschine, sowie eine Räumpresse für die Vierkantlöcher. Die Fertigung kann daher insbesondere auch in kleineren Betrieben erfolgen.The push-pulley transmission is extremely cost-effective. The production of his few components succeeds with less technical equipment. It is enough lathe and drill, and a Räumveresse for the square holes. The production can therefore be carried out especially in smaller companies.
Nachfolgend werden die Zeichnungen näher erläutert.The drawings are explained in more detail below.
Figuren 1 und 2 zeigen perspektivische Darstellungen des Schubscheibengetriebes, letztere im Schnitt. Die gezeichnete Ausführung umfasst drehbar gelagerte Wellen (1) mit Vierkantprofil, darauf gesteckte Exzenterscheiben (2), Schubscheiben (3), Tragscheiben (4), außerdem Kugellager (5) und Schraubkeile (6). Es gibt zwei Getriebeebenen, die um 180° gegeneinander verdreht sind. Im Schnitt hervorgehoben sind die umlaufenden Rillen an den Exzenterscheiben und Tragscheiben, sowie die dazu passenden Auswölbung an den Schubscheiben, die das Getriebe in axialer Richtung stabilisieren.Figures 1 and 2 show perspective views of the Schubscheibengetriebes, the latter in section. The illustrated embodiment comprises rotatably mounted shafts (1) with square profile, placed thereon eccentric discs (2), thrust washers (3), support discs (4), also ball bearing (5) and screw wedges (6). There are two gear levels, which are rotated by 180 ° from each other. Highlighted on average are the circumferential grooves on the eccentric discs and support discs, as well as the matching bulge on the thrust washers, which stabilize the transmission in the axial direction.
Figur 3 zeigt den Grundriss einer ersten Getriebeebene mit Kraftlinien. Die Skizze umfasst Wellen (1), Exzenterscheiben (2), Schubscheiben (3), Tragscheiben (4) . Die geraden Linien symbolisieren Kräfte, die zwischen den Mittelachsen der Rollkörper wirken. FIG. 3 shows the plan view of a first transmission plane with lines of force. The sketch includes shafts (1), eccentric discs (2), thrust washers (3), carrier discs (4). The straight lines symbolize forces acting between the central axes of the rolling elements.

Claims

Patentansprüche claims
1. Getriebe zur Synchronisierung eines Wellenarrays,1. gear for synchronizing a wave array,
also einer Mehrzahl drehbar gelagerter Wellen, deren Drehachsen an ganzzahligen und zusammenhängenden, kartesischen x-y-Koordinaten in z-Richtung verlaufen, wobei aber hier jede Welle einer Vierergruppe angehören muss, mit je einer Welle auf den x-y-Koordinaten {i,j}, {i+l,j}, {i+l,j+l} und {i,j+l}, für jedes aus einer die Form des Arrays bestimmenden Menge ganzzahliger und zusammenhängender {i,j} -Paare,that is, a plurality of rotatably mounted waves, the axes of rotation of which run along integer and contiguous Cartesian xy coordinates in the z-direction, but here each wave must belong to a group of four, each with a wave on the xy coordinates {i, j}, { i + 1, j}, {i + 1, j + 1}, and {i, j + 1}, for each of a set of integer and contiguous {i, j} pairs that determines the shape of the array,
umfassend folgende Komponenten, die alle Rollkörper mit z-paralleler Rollachse sind und jeweils einer von wenigstens zwei x-y-parallelen Getriebeebenen k mit z- Koordinate zk angehören, und deren x-y-Positionen von einer Phase φ abhängen, nämlichcomprising the following components, which are all rolling elements with z-parallel roll axis and each one of at least two xy-parallel transmission planes k with z coordinate z k belong, and whose xy positions depend on a phase φ, namely
so genannte Exzenterscheiben, mit einem Radius rE,k < 1/2 auf der Höhe zk, mit einer Drehachse an einer der x-y- Koordinaten {i,j}, {i+l,j}, {i+l,j+l} oder {i,j+l}, mit einer drehfesten Verbindung zu der dort befindlichen Welle, mit einer Rollachse, die gegenüber der Drehachse um den x-y-Vektor Vk := {ek cos (<p+mk) , ek sin(φ+mk)} verschoben ist, mit einem Montagewinkel 0 ≤ mk < 360°, und mit einem Exzentrizitätsparameter 0 ≤ ek < RE/k,so-called eccentric disks, with a radius r E , k <1/2 at the height z k , with an axis of rotation at one of the xy coordinates {i, j}, {i + l, j}, {i + l, j + l} or {i, j + l}, with a rotationally fixed connection to the shaft located there, with a roll axis which is opposite the axis of rotation about the xy vector V k : = {e k cos (<p + m k ) , e k sin (φ + m k )} is shifted, with a mounting angle 0 ≤ m k <360 °, and with an eccentricity parameter 0 ≤ e k <R E / k ,
so genannte Schubscheiben, mit einem Radius rS/k < 1/2 auf der Höhe zk, mit einer Dreh- und Rollachse an einer der x-y-Koordinaten {i+1/2, j+hk}+Vk, { i+l-hk, j+1/2 }+Vk, {i+1/2, j+l-hk}+Vk oder {i+hk, j+l/2}+Vk, mit hk := ((rE/k+rs,k)2-l/4)1/2, so genannte Tragscheiben, mit einem Radiusso-called thrust washers, with a radius r S / k <1/2 at the height z k , with a rotation and roll axis at one of the xy coordinates {i + 1/2, j + h k } + V k , { i + lh k , j + 1/2} + V k , {i + 1/2, j + lh k } + V k or {i + h k , j + l / 2} + V k , with h k : = ((r E / k + r s , k ) 2 -l / 4) 1/2 , so-called support disks, with a radius
^L,k = l/2-hk-rs,k auf der Höhe zk, mit einer Dreh- und^ L , k = l / 2-h k -r s , k at the height z k , with a rotation and
Rollachse an einer der x-y-Koordinaten { i+1/2, j+1/2 }+Vk,Roll axis at one of the xy coordinates {i + 1/2, j + 1/2} + V k ,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass alle der oben genannten Komponenten an allen für sie in Frage kommenden Positionen existieren,that all of the above components exist at all possible positions,
dass alle Schubscheiben zwischen den ihnen benachbarten Exzenter- und Tragscheiben stabil eingezwängt sind, diese berühren und auf diesen rollen, und insbesondere Schubkräfte übertragen können,that all thrust washers are stably wedged between their adjacent eccentric and support disks, these touch and roll on this, and in particular can transmit shear forces,
dass alle Tragscheiben zwischen den ihnen benachbarten Schubscheiben stabil eingezwängt sind, diese berühren und auf diesen rollen, und insbesondere Schubkräfte übertragen können,that all support disks are stably wedged between the thrust washers adjacent to them, touch them and roll on them, and in particular can transmit thrust forces,
dass Exzenterscheiben einander nicht berühren,that eccentric discs do not touch each other,
dass Exzenterscheiben und Tragscheiben einander nicht berühren,eccentric discs and discs do not touch each other,
dass die Gesamtheit aller Montagewinkel mk den Vollwinkel derart aufteilt, dass kein Teilwinkel größer als 180° ist.the totality of all mounting angles m k divides the full angle such that no partial angle is greater than 180 °.
2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Getriebeebenen 2 ist und die beiden Montagewinkel um 180° differieren.2. Transmission according to claim 1, wherein the number of transmission planes is 2 and the two mounting angles differ by 180 °.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei alle Getriebeebenen aus gleichen Komponenten aufgebaut sind. 3. Transmission according to claim 1 or 2, wherein all transmission levels are constructed of the same components.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rollflächen der Rollkörper komplementär mit umlaufenden Profilen versehen sind, so dass ein Verrutschen der Rollkörper, insbesondere der Schub- und Tragscheiben, in z-Richtung nicht möglich ist.4. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the rolling surfaces of the rolling bodies are provided with complementary circumferential profiles, so that slipping of the rolling elements, in particular the thrust and support disks, in the z-direction is not possible.
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellen wenigstens teilweise oder stellenweise einen nichtrunden Querschnitt haben, der die drehfeste Montage von Exzenterscheiben und auch anderen Elementen auf den Wellen erleichtert, sofern diese mit einem formschlüssig zum Wellenquerschnitt passenden Loch versehen sind.5. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the waves at least partially or in places have a non-circular cross section, which facilitates the rotationally fixed mounting of eccentric discs and other elements on the waves, provided that they are provided with a form fit to the shaft cross-section hole.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Exzenterscheiben und auch weitere Elemente mittels Schraubkeilen und Abstandstücken auf und entlang der Welle positioniert und gehalten werden.6. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the eccentric discs and other elements are positioned and held by means of screw wedges and spacers on and along the shaft.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rollkörper zur Gewichtsersparnis, aber auch zum Erzielen einer gewissen Elastizität mit7. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the rolling body for weight savings, but also to achieve a certain elasticity
Materialaussparungen versehen, oder speziell ringförmig gestaltet sind.Material recesses provided, or specially designed ring-shaped.
8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der Rollkörper außergewöhnlich elastisch ist, so dass das Getriebe Drehmomentstöße abfedern kann, aber auch die Verformung eines Maschinengehäuses ausgleichen, die etwa durch Wärmedehnung oder durch äußere Kräfte verursacht ist.8. Transmission according to one of the preceding claims, wherein at least one of the rolling elements is exceptionally elastic, so that the transmission can absorb torque shocks, but also compensate for the deformation of a machine housing, which is caused by thermal expansion or by external forces.
9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein außergewöhnlich elastischer Rollkörper leicht zusammengedrückt eingebaut ist, so dass dieser bei einer Vergrößerung des Wellenabstandes etwa durch Wärmedehnung nachfedert und auch in diesem Fall die spielfreie Kopplung der Wellen gewährleistet.9. Transmission according to one of the preceding claims, wherein at least one exceptionally elastic rolling body is installed slightly compressed, so that this at an enlargement of the shaft spacing approximately by Thermal expansion nachfedert and guaranteed in this case, the play-free coupling of the waves.
10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieses insbesondere die Drehbewegung von Drehkolben einer Drehkolbenmaschine synchronisiert, etwa bei einem Gaskompressor, einem Gasdruckmotor, einer Wärmekraftmaschine, einer Wärmepumpe.10. Transmission according to one of the preceding claims, wherein this particular synchronized the rotational movement of rotary piston of a rotary piston engine, such as a gas compressor, a gas pressure motor, a heat engine, a heat pump.
11. Verfahren zur erleichterten Montage eines Getriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man eine Mehrzahl von Getriebekomponenten, etwa alle Komponenten einer Getriebeebene, zunächst lagerichtig zusammenstellt und dann in einer Halterung fixiert, um sie mit dieser Halterung alle gleichzeitig auf die Wellen zu stecken, und danach wird die Halterung wieder entfernt.11. A method for facilitating the mounting of a transmission according to one of the preceding claims, wherein a plurality of transmission components, such as all components of a transmission plane, initially assembled in the correct position and then fixed in a holder to put them all at the same time with the support on the waves, and then the bracket is removed again.
12. Variante eines Getriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellen in der x-y- Ebene anders regelmäßig angeordnet sind, mit einer entsprechend anderen Anordnung von eingezwängten Rollkörpern zwischen den Exzenterscheiben.12 variant of a transmission according to one of the preceding claims, wherein the waves are arranged differently regularly in the x-y plane, with a correspondingly different arrangement of constrained rolling elements between the eccentric discs.
13. Variante eines Getriebes nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei jede Welle einer Dreiergruppe angehört, mit je drei Wellen an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks in der x-y-Ebene, und mit einer einzigen, eingezwängten Schubscheibe zwischen deren drei Exzenterscheiben . 13. A variant of a transmission according to the preceding claim, wherein each wave belongs to a group of three, each with three waves at the tips of an equilateral triangle in the x-y plane, and with a single, constrained thrust washer between the three eccentric discs.
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