DE669212C - Getriebe fuer flossenartig und paarweise gegenlaeufig arbeitende Treibschwingen von Fahrzeugen, insbesondere Wasser- oder Luftfahrzeugen - Google Patents

Description

Beim Betrieb von flossenartig und paarweise gegenläufig arbeitenden Treibschwingen hat die Erfahrung ergeben, daß für deren Antrieb ein besonderes Getriebe erforderlich ist, in dem sich schon die schwingenden Teile harmonisch bewegen, wobei ein möglichst vollständiger Massenausgleich dieser Teile vorhanden sein muß. Auch soll bei Bruch eines Schlitten- oder Kupplungsteiles

ίο des Getriebes ein störungsfreier Betrieb noch möglich sein.

Bei den bisher bekannten Treibschwingenantrieben dieser Art ist entweder auf das Getriebe überhaupt nicht Rücksicht genonv men, oder die Antriebe erfüllen die angegebenen Bedingungen nur zum Teil. In der Praxis versagen dann solche Treibschwingenantriebe, wenn sie mit Kurbelgestänge arbeiten, das bekanntlich eine harmonische Schwingung nicht zuläßt, und zwar insbesondere bei hohen Schwingungszahlen, bei denen die schädlichen Erschütterungen rasch anwachsen. Es sind nun auch Getriebe für Treibschwingen bekannt, die flossenartig und paarweise gegenläufig arbeiten. Die Tragarme je zweier Schwingen sitzen dabei auf zwei Parallelwellen, die mit einem in ihrer Ebene quer gleitbaren, gemeinsamen Geradlaufschlitten, -kolben ο. dgl. in gleicher Weise gegenläufig gekuppelt sind. Dieser Schlitten o. dgl. wird gegenüber der Wellenmittel ebene symmetrisch schwingend angetrieben. Infolge der Verwendung eines Einzelschlittens werden einseitige, unausgeglichene Massenschwingungen und somit Erschütterungen hervorgerufen, die sowohl das Material als auch den Motor, insbesondere bei hohen Schwingungszahlen, schädlich beanspruchen. Sind die Parallelwellen mit dem Geradlaufschlitten o. dgl. außerdem durch Winkelhebel oder Lenker gekuppelt, dann entsteht infolge der' unsymmetrischen Wirkung dieses Kurbeltriebteiles eine weitere schädliche Erschütterung und unregelmäßige Beanspruchung des Motors.

Das Getriebe nach der Erfindung erfüllt alle früher genannten Bedingungen vollständig, vermeidet die angeführten Mängel des bekannten Getriebes und hat noch den Vorteil, daß durch besondere Ausbildung der geringe Abmessungen und Gewicht aufweisenden Getriebeeinzelteile ein. hoher Nutzeffekt erreicht wird. Das Getriebe kann mit Vorteil

auch zur Richtungsänderung und -steuerung des ganzen Treib schwingenantrieb es, z. B. in Form eines Treibsteuers, verwendet werden. Wenn die durch die schlagartige Wirkung der Treibschwingen bedingte ungleichmäßige: Beanspruchung des Antriebsmötors vermiedene und auch eine ununterbrochene Wirkung im-' Mittel erreicht werden soll, ist dies mit dem erfindungsgemäßen .Getriebe durch viertelto oder andersphasige Verschiebung der Schwingungen der Treibschwingenpaare untereinander ohne weiteres und' besonders einfach möglich.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungs- und Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Getriebes in schematischen Darstellungen in den Fig. 1 bis 3a für Wasserfahrzeuge Und in den Fig. 4 bis Sa für Luftfahrzeuge.

Fig. ι zeigt das Getriebe in Ansicht, teilweise im Schnitt. Fig. ia und ib sind Schnitte nach den Linien A-A und B-B der Fig. i. Fig. ic ist eine parallel perspektivische Darstellung der Verbindung der Parallelwellen mit den Antriebsschlitten in ihrer Mittelstellung. Fig.id ist eine gleiche Darstellung einer anderen Ausführungsform dieser Verbindung mit verstellbarer Welle. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des oberen, Fig. 2a des unteren Schlittens mit vier Parallelwellen in Draufsicht. Fig. 3 gibt eine Ansicht des Getriebes mit vier Schlitten und vier Parallelwellen und vierfach gekröpfter Kurbelwelle wieder. Fig. 3a ist ein Schnitt nach Linie a-a der Fig. 3. Fig. 4 ist eine Ansicht und Fig. 4a eine Draufsicht eines Flugzeugteiles mit vier Treibschwingen, Fig. 5 eine Ansicht und Fig. 5a eine Draufsicht eines Flugzeugteiles mit acht Treibschwingen, wobei die vorderen vier Treibschwingen gegenüber den . rückwärtigen viertelphasig verschoben schwingen. Die Hauptwelle 1 des Getriebes ist in Lagern 100 des Getriebegehäuses 7 gelagert und als doppeltgekröpfte Kurbelwelle mit zueinander um i8o° versetzten Kurbelkröpfungen ausgebildet (Fig. 1). An jede Kurbelkröpfung ist durch eine Kulissenverbindung ein oberer Schlitten 3 (Fig. ia) und ein unterer Schlitten 3' (Fig. ib) angeschlossen, die sich beim Umlauf der Kurbelwelle entgegengesetzt bewegen. Ein Gleitkörper 4 und 4' an jeder Kurbelkröpfung greift in einen quer verlaufenden Kulissenschlitz 40 und 40' des Schlittens 3 und 3'. Die Schlitten 3, 3' führen daher in Gleitlagern 15 und 15' des Gehäuses 7 eine harmonische Bewegung aus. Jeder Schlitten 3 und 3' trägt an jedem .Stirnende einen Arm 30 und 30'. Die Arme 3°j 3°' jedes Schlittens liegen einander diagonal gegenüber, und jeder Arm endigt in ein Gleitgelenk 300, in das das Ende eines Hebelarmes 5 bzw. 5' eingreift. Die Hebelarme 5, 5' sind mit den im Gehäuse 7 gelagerten ,Wellen 2 der Treibschwingen verbunden oder •;V&us einem Stück und bewirken die Dreh-'•^.liwingungen der Welle um ihre Längsachse.

^;'KEit der (nach der Zeichnung) rechts von

• -'der Hauptwelle 1 gelagerten Welle 2 ist der vom unteren Schlitten 3' betätigte rechte Hebelarm 5' (Fig. ib) und diametral gegenüber der vom oberen Schlitten 3 betätigte rechte Hebelarm 5 verbunden (Fig. ia). Die Hebelarme S, 5' erteilen der Welle 2 infolge des diametralen Angriffes und der gegenläufigen Bewegung der Schlitten 3, 3' Dreh- schwingungen, die sich jedesmal mit der Bewegungsrichtung der Schlitten ändern.

Auf den unteren, aus dem Gehäuse 7 vorragenden Enden der Wellen 2 (Fig. 1) sitzen die Naben 6 der Tragarme 14 der Treibschwingen 140. Die von der Hauptwelle 1 oder unmittelbar von der Antriebsmaschine angetriebenen Schlitten 3, 3' führen eine harmonische Bewegung aus, die durch die Hebelarme 5, 5' in der Form harmonischer Drehschwingungen auf die Wellen 2 der Treibschwingen übertragen wird (Fig. i, id). Die beiden Wellen 2 sind also durch das Getriebe zwangsläufig derart miteinander gekuppelt, daß sie jederzeit harmonische Drehschwingungen in entgegengesetzter Richtung ausführen,

• wobei sie von den Hebelarmen 5, 5' an diametral gegenüberliegenden Stellen erfaßt werden. Dadurch ergeben sich zwei einander gleiche, symmetrisch gegenläufige Teilgetriebe und ein im! wesentlichen vollständiger Massenausgleich. Infolge des diametralen Kraftangriffes an den frei schwingenden Wellen treten nur kleinste Lagerdrücke auf, was für eine Dauerbeanspruchung und für die Erreichung bester Nutz- wirkung wesentlich ist (insbesondere Ausführung nach Fig. id).

Das Getriebegehäuse 7 ist an seiner Decke fest mit einem axial zur Hauptwelle 1 angeordneten Schneckenrad 8 verbunden, das an der Oberseite mit einem aufwärts reichenden hohlzylindrischen Fortsatz 16 versehen ist. Dieser reicht in ein unbewegliches Gehäuse 9 und bewirkt die drehbare Lagerung des Getriebegehäuses 7 im Gehäuse 9. Im Gehäuse 9 lagert auch eine in das Sehneckenrad 8: eingreifende Schnecke 10 (Fig. 1). Zwischen der Motorwelle 17 und der Hauptwelle 1 ist ein Getriebe 12, z. B. ein Kegelrädergetriebe, eingeschaltet, das nach Erfordernis eine Über-Setzung der Geschwindigkeit, z. B. ins Langsame, bewirkt. Mittels des Schneckenradgetriebes 8, 10 kann ein Drehen des Gehäuses 7 mit dem Getriebe um die Hauptwelle ι im Gehäuse 9 erreicht und dadurch die Lage der Treibschwingen geändert werden. Die Schneckenwelle 11 kann entweder

von Hand oder durch ein Wendegetriebe vom Motor angetrieben werden (nicht dargestellt). Die Steuerung ist dabei immer möglich, ob der Motor das Getriebe antreibt oder der Antrieb unterbrochen ist.

Die Schneckenradsteuerung kann aber auch entfallen und die Hauptwelle ι unmittelbar mit der Motorwelle 17 gekuppelt oder von einem besonderen Motor angetrieben werden.

Dann ist eine andere Art der Steuerung möglich, wenn das ganze Getriebe, etwa mit dem Motor, in einen zylindrischen Schacht eingebaut wird (nicht dargestellt). Die Steuerung wird dann durch Drehung des Getriebegehäuses 7 im Schacht bewirkt. Auch ist es möglich, jede Welle 2 mit ihrer Treibschwinge mittels einer in Fig. id schematisch dargestellten Stellvorrichtung 20 zur Steuerung zu verstellen, so daß die Treibschwinge als Treibsteuer wirkt. In jedem dieser Fälle kann der Antrieb so eingerichtet sein, daß er nach Bedarf gehoben und auch bei niedrigem Wasserstand verwendet werden kann. Dadurch wird auch die Wartung und die Auswechselbarkeit der Treibschwingen besonders erleichtert.

Bei allen bewegten Getriebeteilen ist eine vollkommene Bewegungssymmetrie in bezug auf die Wellenmittelebene erreicht. Alle bewegten Teile, sowohl die umlaufende Hauptwelle i, die Schlitten 3, 3' mit den Hebelarmen 5, 5', die Wellen 2 und die Treibschwingen 140, sind an sich und gegeneinander sorgfältig ausgewuchtet, um Erschütterungen zu vermeiden. Insbesondere sind alle paarigen Getriebeteile gleich ausgebildet.

Fig. 2 und 2a veranschaulichen beispielsweise die Verwendung des Getriebes für Wasserfahrzeuge mit vier Treibschwingen.

Hier sind die Schlitten 3, 3' an der Stirnseite, außer mit den Armen 30, 30' an den einander diagonal gegenüberliegenden Enden, noch mit zwei weiteren längeren Armen 301,

. 301' versehen, die mit zusätzlichen Wellen 2a in der beschriebenen Weise verbunden sind. Durch die vier Treibschwingen 140, 140« kann eine breite Zone Frischwasser erfaßt werden, so daß eine gute Stützung und -ein kleiner Slip (Schlupfverlust) erreicht wird. Wegen der besonders guten Stützung können die Treibschwingen mit einer größeren Maschinenjeistung als sonst bei umlaufenden Treibflächen belastet und daher die derzeit erreichten Fahrgeschwindigkeiten jedes Wasser fahrzeuges wesentlich erhöht werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen des Getriebes ist die Treibschwingenwirkung unterbrochen» weshalb der Antriebsmotor ungleichmäßig beansprucht wird. Bei raschen Schwingungen wirken sich die Unterbrechungen des Antriebes der Treibschwingen und somit die ungleichmäßige Beanspruchung des Motors nicht nachteilig aus. Bei einem Antrieb mit dauernd langsam arbeiten- den Treibschwingen ist es dagegen zweckmäßig, die Unterbrechungszeiten der Wirkung im Mittel zu verkürzen und dadurch auch eine gleichmäßigere Beanspruchung des Antriebsmotors zu erreichen.

Ein besonderer Vorteil des erfiiidungsgemäßen Getriebes besteht nun darin, daß auf einfachste Weise auch diese Forderung berücksichtigt werden kann. In diesem Falle werden mindestens zwei Paare (also vier) Treibschwingen derart verwendet, daß beide Paare vom gleichen Antriebsmotor und gleichen Getriebe, aber verschiedenphasig, angetrieben werden.

Fig. 3 und 3a zeigen eine Ausführungsform, bei der die Hauptantriebswelle 1 derart vierfach gekröpft ist, daß die Mittelebene der zwei oberen Kurbelkröpfungen mit der Mittelebene der zwei unteren einen Winkel von 90⁰ einschließt, so daß die Schwingungen der an die Kröpfungen angeschlossenen Schlittenpaare gegeneinander um eine Viertelphase verschoben sind. Befinden sich also die beiden inneren Treibschwingen 140 gerade in der Umkehrstellung bzw. in wirkungslosem Zustand (Fig. 3a), dann sind die äußeren Treibschwingen 140" in ihrer Mittelstellung, also in voller Wirkung. Die zwei verschiedenphasig arbeitenden Treibschwingenpaare 140, 140« können zueinander verschieden gruppiert werden, wonach sich auch die Anordnung der Parallelwellen mit ihren Antriebsschlitten usw. richtet.

Die Fig. 4 und 4a zeigen die Verwendung des Getriebes für Treib schwingen von Luftfahrzeugen. Von der Motorwelle 17 werden durch Übersetzungsräder unmittelbar zwei neben- oder übereinandergelagerte gekröpfte ■ Hauptwellen 1 mit nebeneinander angeordneten Schlittenpaaren 3, 3' angetrieben. Aus dem Getriebegehäuse 7 reichen vier Wellen 2 mit ihren Naben 6 für die Treibschwingen 140 auf der gleichen Gehäuseseite auswärts. Die vier Treibschwingen sind gegeneinander ausgewuchtet, arbeiten zu- und voneinander symmetrisch in bezug auf die Wellenmittelebenen (s. Pfeile) und weisen große Zugkraft auf, da jede in einem eigenen Luftbereich (mit unterbrochenen Linien angedeutet) arbeitet und die Treibschwingen sich nicht gegenseitig stören. Diese Wirkung der Schwingen ermöglicht ein Starten des Flugzeuges ohne Anlauf und ein Landen ohne Auslauf, seine Verwendung im Schwebeflug und zufolge der großen Zugkraft dieses Antriebes auch das Langsamfliegen des Flugzeuges.

Fig. 5 und 5a zeigen zwei solche Treibschwingensysteme mit je vier Schwingen hin-

tereinander angeordnet, die gegeneinander viertelphasig verschoben schwingen. Diese •Arbeitsweise ermöglicht auch, große Treibschwingen mit großer Motorleistung langsam arbeiten zu lassen, ohne daß der Motor wesentlich ungleichmäßig beansprucht und die Wirkung der Treibschwingen im Mittel (in der Luft) fühlbar unterbrochen würde. Diese Schwingenanordnung ist für Schwingenflieger

ίο besonders geeignet.

Statt viertelphasig verschoben schwingender Treibschwingenpaare oder -systeme können auch andersphasig verschoben arbeitende Treibschwingenpaare oder -systeme verwendet werden. Auch können, je nach der Art der Fahrzeugtype, mehrere Getriebeeinheiten mit ihren Treibschwingen in anderen Gruppierungen benutzt werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Getriebe für flossenartig und paarweise gegenläufig arbeitende Treibschwingen von Fahrzeugen, insbesondere Wasser- und Luftfahrzeugen, bei denen die Tragarme je zweier Schwingen auf zwei Parallelwellen sitzen, die mit einem in ihrer Ebene quer gleitbaren, in bezug auf die Wellenmittelebene symmetrisch schwingend angetriebenen gemeinsamen Geradlaufschlitten, -kolben o. dgl. in gleicher Weise gegenläufig gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schwingenwelle (2) mit zwei von einer gemeinsamen Treibwelle (ι) aus symmetrisch gegenläufig, harmonisch schwingend bewegten Schiitten (3, 3') gekuppelt ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden 1. B. durch in Querschlitze (40) eingreifende Doppelkurbeln (1) angetriebenen Schlitten (3, 3') mit jeder der Wellen (2) lenkerlos, z. B. durch an der Stirnseite vorgesehene Arme (30), die an Gleitgelenken (300) voneinander gegenüberliegenden Hebelarmen (5; 5') der Wellen angreifen, gekuppelt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen