DE598721C - Getriebeanordnung fuer Brennkraftmaschine, insbesondere fuer den Antrieb von Lokomotiven - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für den Antrieb von Lokomotiven, mit hin und her gehendem Kolben, dessen Bewe-S gung über Kolbenstange und Schubstange auf einen Schwinghebel einer Schwingwelle übertragen wird, die über einen weiteren Schwinghebel und eine Schubstange mit dem Kurbelzapfen des Triebrades verbunden ist.

Zweck der Erfindung ist, durch die Getriebeanordnung die auftretenden Belastungen an den Übertragungsgliedern, insbesondere an dem Kurbelzapfen des Antriebsrades, herabzusetzen. Erfindungsgemäß liegen die Zylinderachse der Brennkraftmaschine und die Schwenkwelle in oder etwa in der gleichen Ebene und der von dem Kolben bewegte Schwinghebel schwingt über einen Winkelweg von ungefähr 90⁰, wobei ein höherer Zylinderdruck bei geringerem wirksamen Hebelarm des Hebels und der niedrigere Zylinderdruck bei größerem wirksamen Hebelarm auftritt, während der die Bewegung auf den Kurbelzapfen des Treibrades übertragende Schwinghebel etwa gleichmäßig weit um die den größten Hebelarm aufweisende Mittellage (etwa Senkrechte durch die Schwenkwelle) schwingt und der Winkel zwischen den Hebeln so bemessen ist, daß in der einen Totpunktlage des Kurbelzapfens bzw. Endlage seines zugeordneten Hebels der andere Hebel sich ebenfalls in oder etwa in dem Totpunkt befindet, während in der anderen Totpunktlage des Kurbelzapfens der Hebel seine um 90⁰ versetzte andere Endlage einnimmt.

Es sind bereits Getriebeanordnungen bekannt, bei denen zwischen der Treibstange des Kolbens und der des Antriebsrades ein doppelarmiger Schwinghebel mit annähernd konstant bleibenden Hebelarmen eingeschaltet ist, auch ist es an sich bekannt, an dem Treibgestänge von Lokomotiven zum Ausgleich der Massenwirkungen Kurbelversetzungen vorzunehmen. Demgegenüber wird durch die Erfindung der Fortschritt erzielt, daß durch die besondere Anordnung der Übertragungsglieder die durch das Arbeitsspiel der Zylinder bedingten Spitzenbelastungen gleichmäßiger übertragen werden, so daß beispielsweise für Lokomotiven die Verwendung von Antriebsmotoren größerer Leistung sich ergibt, als bisher möglich war. Da bekanntlich durch die Profilbeschränkung die Abmessungen des Treibradzapfens und somit bei den bisher verwendeten Bauarten die bei den zulässigen Zapfendrücken zu übertragenden Kräfte ihre obere Grenze bereits erreicht haben, ermöglicht die Anordnung nach der Erfindung bei gleichbleibenden Zapfenabmessungen die einwandfreie Übertragung noch größerer Leistungen. Dies wirkt sich auch

besonders vorteilhaft beim Anfahren aus, wo hauptsächlich die von den Zylinderdrücken herrührenden Einwirkungen zu berücksichtigen sind.

Die Maschine kann einen oder mehr Zylinder oder auch Zylinderpaare aufweisen, welche nebeneinander sämtlich auf einer Seite der Schwingwelle angeordnet sind und deren Achsen in der gleichen Ebene oder in to einer parallel zu der Achse der Schwingwelle liegenden Ebene sich befinden. Ferner kann auch die Erfindung bei einer mehrzylindrigen Maschine oder Lokomotive verwendet werden, deren Zylinder paarweise gegenübert5 liegend angeordnet sind, so daß auf beiden Seiten der Schwingwelle sich ein Zylinder jedes Paares befindet. Bei einer derartigen Ausführungsform, bei welcher die Kraftübertragung von den Kolben auf eine umao laufende Kurbel der anzutreibenden Maschinenwelle bzw. Achse erfolgt, tritt der größte Druck des Treibmittels auf die gegenüberliegenden Kolben dann auf, wenn die ebenfalls entgegengesetzt gerichteten Schwinghebel oder Kurbeln in einer Linie oder annähernd in einer Linie bzw. parallel mit den Zylinderachsen liegen oder mit diesen einen verhältnismäßig geringen Winkel bilden.

Bei der Anwendung der Erfindung auf Maschinen mit einem oder mehreren Paaren von gegenüberliegend angeordneten Zylindern bewegen sich deren Kolben in entgegengesetzten Richtungen, um einen vollkommenen Ausgleich der Massenkräfte der hin und her gehenden Teile zu erzielen.

Als Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine üblicher Bauart dienen. Es können aber auch die allgemein unter der Bezeichnung »Still«-Maschinen bekannten Ausführungen verwendet werden.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung bei einer Lokomotive mit zwei Gruppen von je vier Zylindern auf jeder Seite des Gestells, und zwar ist

Fig. ι eine Seitenansicht,
Fig. 2 ein Grundriß,

Fig. 3 eine Stirnansicht mit teilweisem Schnitt.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer. ortsfesten Einzylindermaschine.

Die Antriebsmaschine besteht aus zwei gegenüberliegend angeordneten Zylindern a, b je einer Gruppe von vier auf jeder Seite der Lokomotive angebrachten Zylindern. Die beiden Zylinder α und b liegen koaxial und befinden sich an gegenüberliegenden Seiten einer Schwingachse s¹, welche in Lagern auf der Grundplatte der Maschine gelagert ist. Der Kolben a¹ des Zylinders α ist über eine Kolbenstange ar, einen Kreuzkopf a³ und eine Treibstange α⁴ mit einem Kurbelzapfen a^s verbunden, der' an dem oberen Ende eines Schwinghebels e¹ befestigt ist. Der Schwinghebel e^x ist starr mit einem Schwinghebel e^a verbunden und beide bilden zusammen einen doppelarmigen Hebel auf der Schwingwelle s¹.

In ähnlicher Weise ist der Kolben b¹ des koaxial angeordneten Zylinders b durch eine Kolbenstange b², einen Kreuzkopf b^s und eine Treibstange &⁴ mit einem Kurbelzapfen &⁵ verbunden, der an dem unteren Ende des Schwinghebels e² befestigt ist.

Ähnliche entsprechend bezeichnete Verbindungsteile sind für die beiden koaxial angeordneten Zylinder c und d, welche parallel zu α und b in derselben horizontalen Ebene liegen, vorgesehen.

Der Kolben c¹ des Zylinders c ist mittels einer Kolbenstange c², eines Kreuzkopfes c^s und einer Treibstange c⁴ mit einem Kurbelzapfen c⁵ verbunden, der an dem äußeren Ende eines Schwinghebels e³ sich befindet, welcher seinerseits mit einem entsprechenden Schwinghebel e⁴ in Verbindung steht. Dieser weitere zweiarmige Schwinghebel sitzt auf der Welle i¹.

In ähnlicher Weise ist der Kolben d¹ des Zylinders d mittels einer Kolbenstange d², eines Kreuzkopfes d^s und einer Treibstange d⁴ mit einem an dem äußeren Ende des Schwinghebels e⁴ vorgesehenen Kurbelzapfen d⁵ verbunden. Die Schwinghebel e¹ und e² sind gegenüber den Hebeln e^s und e⁴ um 90 ° versetzt.

Wie also aus der Zeichnung ersichtlich,, sind die Kolben α¹ und b¹ sowie die entsprechenden Kolben c¹ und d¹ gegenüberliegenden Zylinderpaaren zugeordnet und so miteinander verbunden, daß sie sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, so daß ein vollkommener Ausgleich der Massenkräfte erzielt wird.

Auf der Schwingwelle .r¹ ist ein Kurbelarm e⁵ angebracht, dessen Kurbelzapfen h¹ über eine Treibstange h² mit einem umlaufenden Kurbelzapfen h^s eines Treibrades w¹ in Verbindung steht. Das Treibrad w¹ ist auf einer Achse ζ«³ befestigt und der Arm e² kann sich von h¹ bis h^A bewegen oder im wesentlichen in solche Stellungen, welche von seiner senkrechten Lage gleich weit entfernt sind.

Auf der anderen Seite der Lokomotive befindet sich eine ähnliche Gruppe von vier Zylindern mit entsprechenden Triebwerksteilen, also vier Schwinghebeln, ähnlich den Hebeln e¹ bis e⁴ sowie einem fünften Hebel k, welcher dem Hebel e^s entspricht und auf einer . zweiten Schwingwelle s¹ befestigt ist. Der Hebel k ist über eine Treibstange k² mit einer umlaufenden Kurbel k^s eines anderen Treib-

rades w² der Achse w^s verbunden. Die umlaufenden Kurbeln h³ und k³ der Treibräder liegen zueinander unter 90⁰ und die Schwinghebel e¹ bis e⁴ der Schwingwelle J¹ liegen unter 45° zu den entsprechenden Schwinghebeln der Schwingwelle i², so daß beide Gruppen zusammen ein äußerst gleichmäßiges Drehmoment hervorbringen und somit das Anfahren erleichtern.

to Bei der in Fig. 4 dargestellten ortsfesten Maschine sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Außerdem bezeichnet w ein Schwungrad und g ein Gegengewicht.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung die Treibstangen sowie die Kurbelzapfen der Treibräder einer unmittelbar angetriebenen Lokomotive von den maximalen Kolbenkräften, die sich aus dem Eintrittsdruck des Hoehdruckdampfes oder dem Zünddruck einer Verbrennungskraftmaschine ergeben, entlastet sind, so daß durch die Kurbelzapfen der Treibräder bei gegebenen Abmessungen größere Kräfte übertragen werden können. Ferner wird ein gleichmäßiges Drehmoment an den Triebrädern erzielt und ein fast vollkommener Ausgleich der Massenkräfte herbeigeführt, welche sonst Erschütterungen, Schwingungen und Stöße auf die Schienen verursachen. Es ist außerdem nicht erforderlich, an den Treibrädern die hin und her gehenden Massen der Kolben, Kolbenstangen und Kreuzköpfe auszugleichen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Getriebeanordnung für Brennkraftmaschine, insbesondere für den Antrieb von Lokomotiven, mit hin und her gehendem Kolben, dessen Bewegung über Kolbenstange und Schubstange auf einen Schwinghebel einer Schwingwelle übertragen wird, die über einen weiteren Schwinghebel und eine Schubstange mit dem Kurbelzapfen des Treibrades verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachse ■ der Brennkraftmaschine und die Schwenkwelle (s¹) in oder etwa in der gleichen Ebene liegen und der von dem Kolben bewegte Schwinghebel (e¹) über einen Winkelweg von ungefähr 90⁰ schwingt, wobei ein höherer Zylinderdruck bei geringerem, wirksamen Hebelarm des Hebels (e¹) und der niedrigere Zylinderdruck bei größerem wirksamen Hebelarm auftritt, während der die Bewegung auf den Kurbelzapfen (h^s) des Treibrades übertragende Schwinghebel (e⁵) etwa gleichmäßig weit um die den größten Hebelarm aufweisende Mittellage, etwa Senkrechte durch Schwenkwelle (s), schwingt und der Winkel zwischen den Hebeln (e¹ und e⁵) so bemessen ist, daß in der einen Totpunktlage des Kurbelzapfens (h³) bzw. Endlage des Hebels (e⁵) der Hebel (e¹) sich ebenfalls in oder etwa in dem Totpunkt befindet, während in der anderen Totpunktlage des Kurbelzapfens (h^s) der Hebel (e¹) seine um 90 ° versetzte andere Endlage einnimmt.
2. 2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Zylindern (c, d) der Brennkraftmaschine, deren Kolben über die gleiche Schwenkwelle (s¹) die Treibstange (Zt²) und die Kurbel (/ι³) antreiben.
3. 3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstange (Zi²) mit der Schwenkwelle (s¹) durch einen einzigen Hebel (e⁵) verbunden ist, und daß auf der Schwenkwelle (s¹) vier Hebel (e¹ bis e⁴) paarweise und rechtwinklig zueinander angeordnet sind, die je mit dem Kolben eines Zylinders der Brennkraftmaschine verbunden sind, wobei die Zylinder (c, d) paarweise auf gegenüberliegenden Seiten der Schwenkwelle (s¹) sich befinden.
4. 4. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, _go dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kurbelzapfen (ij, k³) auf der Welle (ζυ³) des Treibrades mit einer Versetzung von 90° angebracht sind und daß die Treibstangen (/ι², k²) von zwei Schwenkwellen (s¹, s²) bewegt werden, von denen jede Schwenkwelle vier paarweise und rechtwinklig zueinander angeordnete Hebel (e¹ bis e⁴) aufweist, die je mit dem Kolben eines Zylinders verbunden sind, wobei die Zylinder (c, d) paarweise auf gegenüberliegenden Seiten jeder Schwenkwelle (s¹ bzw. s²) sich befinden, während die Hebel (e¹ bis e⁴) einer Zylindergruppe um ungefähr 45 ° zu den entsprechenden Hebeln der anderen Zylindergruppe versetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen