DE8717848U1

DE8717848U1 - Zahntrieb zur Umsetzung einer Hin- und Herbewegung in die Drehbewegung einer Welle oder umgekehrt

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Publication number: DE8717848U1
Application number: DE8717848U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1990-08-09
Anticipated expiration: 1997-03-26
Also published as: US4907548A; DE3709790A1; DE3709790C2; KR880011507A

Description

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Titel: /Zahntrieb zur umsetzung einer Hin- und Herbewegung in die Drehbewegung einer Welle oder umgekehrt.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Zahntrieb zur Umsetzung einer Hin- i»nd Herbewegung in die Drehbewegung einer Welle oder umgekehrt, insbesondere zur Umsetzung der Hin- und Herbwegung der Kolben in den Zylindern eines Verbrennungsmotors in eine Drehbwegung oder ungekehrt, bei der zwei Ko\ben paarweise einander gegenüberliegend mit den Enden einer Zahnstange gekoppelt sind und mit dieser die Hin- und Herbewegung ausführen, und bei dem mit der Zahnstange zwei Zahnräder im Eingriff sind, die auf zwei weiteren Wellen gelagert und mit diesen je mittels einer Freilaufkupplung derart gekoppelt sind, daß in der einen Bewegungsrichtung der Zahnstange das eine Zahnrad die zugeordnete Welle antreibt und das andere Zahnrad frei läuft, und in der anderen Bewegungsrichtung das andere Zahnrad die zugeordnete Welle antreibt und das erstgenannte Zahnrad frei läuft, wobei die Antriebsdrehrichtungen der beiden weiteren Wellen gleichgerichtet sind und die beiden weiteren Wellen die erstgenannte Welle antreiben.

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Ein derartiger Zahntrieb ist aus der DE-OS 35 31 862 (Fig. 2) bekannt. Nachteilig daran ist, daß die sich im zeitlichen Verlauf stark ändernde Kraft, die über die Kolben auf die Zahnstange übertragen wird, auch zu einer entsprechend unstetigen Drehung der angetriebenen Welle führt. Zu Beginn des Expansionshubes des einen Kolbens ist das Drehmoment groß. Das Drehmoment ist hingegen gegen Ende desselben Hubes gering, insbesondere wenn derselbe Hub gleichzeitig Verdichtungshub das gegenüberliegenden Kolbens ist (wie bei einem Zweitaktmotor), so daß dadurch die Dämpfung der Drehbewegung vor der Zahnstangenumkehr noch entsprechend zunimmt. Diese unterschiedlichen Kraftverhältnisse ergeben eine sehr ungleichförmige Kolbenbewegung. Außerdem können auf eine Abtriebswelle nur dann mehr als 2 Zylinder einwirken, wenn die Zündzeitpunkte der Zylinder, die die Zahnstange in einer Drehrichtung antreiben, vollkommen synchronisiert sind. Auch die in der DE-OS 35 31 862 in Fig. 5 beschriebene Ausführungsform mit zwei Zahnstargen mit je 2 Zylindern erfordert diese Synchronisierung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sahntrieb der eingangs gekannten Art dergestalt weiterzubilden, daß zwischen den Totpunkten eine möglichst gleichförmige Kolbenbewegung bzw. eine Verstetigung der Drehbewegung der Abtriebswelle erreicht wird.

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Disys Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenpaare über der Zahnstange mit zwei weitere Zahnrädern im Eingriff sind, die ebenfalls auf den genannten weiteren Wellen gelagert und mit diesen mittels je einer weiteren Freilaufkupplung derart gekoppelt sind, daß jede dieser Wellen in der Antriebsdrehrichtung, sofern sie sich schneller dreht als das Zahnrad» dieses und die damit gekoppelte Zahnstange antreibt, jedoch in der der Antriebsdrehrichtung entgegengesetzten Richtung frei läuft und daß die weiteren Wellen gemeinsam über ein Getriebe mit der erstgenannten Welle verbunden sind und diese ein Schwungrad und ein Antriebsrad trägt. Das genannte Antreiben der Zahnstange durch die Welle entspricht auch dem Startervorgang, in dem ein Anlasser (Elektromotor) die Welle antreibt. In dieser Phase des Ablaufs erfolgt die Umsetzung der Drehbewegung der Welle in eine Hin- und Herbewegung der Zahnstange.

Das Schwungrad und die spezielle Funktion der an sich bekannten in einer Richtung frei drehenden, in der anderen Richtung mitnehmenden Freilaufkupplungen gewährleistet zusammen mit den beiden weiteren Zahnrädern pro Zahnstange, daß zu Beginn eines Hubes die bei der Expansion in einem Zylinder entstehende Energie über die Zahnstange auf das Schwungrad übertragen wird und daß gegen Ende desselben Hubes umgekehrt Energie vom Schwungrad auf die Zahnstange übertragen wird, die zur Verdichtung im gegenüberliegenden Zylinder beiträgt, so daß die während der Expansion gewonnene im

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Schwungrad gespeicherte Energie für eine hohe Verdichtung verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich eine Verstetigung der Drehbewegung der Abtriebswelle und eine gleichförmigere Kolbenbewegung zwischen den Totpunkten. Bei der Bewegungsumkehr treten weiters nur ein kleiner Energieverlust und minimale Schwingungen auf. Auch beim Anlassen wird so ein hoher Verdichtungsgrad in den Zylindern erreicht, wodurch ein Kaltstart ohne Starthilfe (z.B. Glühkerzen) ermöglicht wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Mehrfachanordnung des erfindungsgemäßen Zahntriebs dar. Hier können vorteilhafterweise mehrere Zylinder über die mit den Kolben verbundenen Zahntriebe und die entsprechenden Zahnräder auf eine gemeinsam Abtriebswelle einwirken, ohne daß eine vollkommene Synchronisation der Zündzeitpunkte nötig ist, da die Rückführung der nicht beaufschlagten Kolbenflächen im Passivtakt über die weiteren Zahnräder für jede Zahnstange vollkommen getrennt von der Bewegung aller anderen Zahntriebe der Mehrfachanordnung erfolgt.

Zu den im vorstehenden Absatz genannten Zweck ist es Yorteilhafterweise vorgesehen, daß die Freilaufkupplungen zwischen den Wellen und den weiteren Zahnrädern in an sich aus der DE-OS 35 31 862 bekannter Weise als Klemmrollenkupplungen derart ausgebildet sind, daß auf der jeweiligen Welle ein mit ihr fest verbundenes Klemmrollenlagerrad angeordnet ist, das entlang seines Umfangs mehrere Ausnehmungen aufweist, wobei der Abstand der Bodenfläche der Ausnehmung von der Innenfläche

des Zahnrades in Antriebsdrehrichtung sich vergrößert und bei dem in jeder Ausnehmung eine Klemmrolle angeordnet ist, die von einjr Feder in Klemmstellung gehalten wird und von Stegen, die von einer Scheibe getragen werden, welche mit den Klemmrollenlagerrad kraftschlüssig, z.B. durch einen Dauermagneten, verbunden sind und durch Schaltmittel, die an der Zahnstange angeordnet sind, umschaltbar sind. Hierbei

Antriebstechnik, wie sie in ähnlicher Weise aus der US-PS 27 57 547 bekannt sind, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß eine Klemmung dann erfolgt, wenn sich die Welle schneller als das auf ihr angeordnete Zahnrad dreht und bei Bewegungsumkehr ein freies Durchdrehen der Welle gegenüber dem Zahnrad möglich ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht gemäß Anspruch 2 vor, daß die Freilaufkupplungen an den erstgenannten Zahnrädern ebenfalls in an sich bekannter Weise als Klemmrollenkupplungen derart ausgebildet sind, daß auf der jeweiligen Welle ein mit ihr fest verbundenes Klemmrollenlagerrad angeordnet ist, das entlang seines ümfangs irehrere Ausnehmungen aufweist, wobei der Abstand der Bodenfläche der Ausnehmung von der Innenfläche des Zahnrades in Antriebsdrehrichtung sich verringert und bei dem in jeder Ausnehmung eine Klemmrolle angeordnet ist, die von einer Feder in Klemmstellung gedrückt wird.

Die bekannten, hierfür eingesetzten Klemmrollenkupplungen bzw. Kleramrolleiv".i*i.i.?.S^r"'e s=i.r<1 einfache Bauelemente, die im vorliegenden Fall Verwendung finden können. Andere Arten der Kopplung, insbesondere elektromagnetischer Art od. dgl. sind aber auch anwendbar. Wichtig ist bei der Kupplung zwischen Well« und Zahnrad, daß in der einen Richtung, in der das Zahnrad von der Zahnstange bei der Expansion in dem einen Kolben angetriehen wird, pin« nhftr-hragung riss nrehTnoraent-«« auf die «!eile stattfindet, während die Welle bei der folgenden Verzögerung und Bewegungsumkehr des Zahnrades in Folge seines Eingriffes mit der Zahnstange weiter frei drehen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 4 und 5 zu entnehmen -

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Heiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1

eine schematische Darstellung in Draufsicht;

Figur 2

einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Figur 3

einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1;

Figur 4

einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1;

Figur 4a

eine vergrößerte Darstellung des Bereiches IVa in Figur 4;

Figur 4b

eine herausgezeichnete Darstellung des Bereichs IVb in Figur 4;

Figur 5

einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 4a und

Figur 6

einen Schnitt entlang der Linie Vl-VI in Figur 4a.

Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor mit 4 Zylindern 1, 2, 3, 4, in denen Kolben 5, 6, 7, 8 hin und her beweglich angeordnet sind. Die Zylinder 1-4 sind Teil eines Gehäuses 200, das mit entsprechenden Kühlräumen versehen ist. Zum Gehäuse 200 gehören auch die die Wellen 24 und 124 mit Lagern und Gummipuffern umfassenden Tragringe 51. Die Kolben 5 und 6 sind einander en den beiden entgegengesetzt angeordneten Enden einer ersten Zahnstange 9 fest angeordnet; die Kolben 7 und t> sind an den beiden Enden einer zweiten Zahnstange 10 fest angeordnet. In Figur 1 befinden sich die Kolben 5 und 7 in ihrem oberen Totpunkt, die Kolben 6 und 8 in ihrem unteren Totpunkt. Dadurch, daß die Kolben 5, 6 bzw. 7, 8 fest mit der Zahnstange 9, 10 verbunden sind, bewegen sie sich auch bewegungsmäßig als Einheit, d.h. eine Bewegung der Kolben 5 und 6 bzw. 7 und 8 kann immer nur in derselben Richtung erfolgen. Figur 1 geht von einer Arbeitsweise als Zweitakt-Dieselmotor aus: Sind in der in Figur 1 gezeigten Stellung die Ventile 13, 14 der Zylinder 1, 4 geschlossen, ist die Luft komprimiert, und wird durch die Einspritzdüse 12 Brennstoff eingespritzt, so erfolgt in Folge der hohen Verdichtung die Zündung. Der Kolben 5 bzw. 7 bewegt sich nach innen, also Kolben 5 nach rechts und Kolben 7 nach links. Das gezündete Brennstoff/Luft-Gemisch expandiert. Werden dann die Aimlaßschlitze 11 freigegeben, so strömt das verbrannte Gemisch (Abgas) aus. öffnen sich die Einlaßventile 13, 14, so strömt frische Luft hinein, füllt den Zylinder 2 und spült gleichzeitig die restlichen Abgase durch die Auslaßsehlitze

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hinaus. Die Schieber zum öffnen bzw. Schließen der Auslaßschlitze sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Während sich der Kolben 6 im unteren Totpunkt befindet, erfolgt die Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches im gegenüberliegenden Zylinder 1. Der Kolben 5 und der Kolben 6 bewegen sich dann nach rechts. Dabei erfolgt im Zylinder 2 die erneute Verdichtung. Befindet sich dann der Kolben 6 wieder in der eingezeichneten Stellung, beginnt der Zyklus von neuem. Auf diese Weise wird klar, daß die Zahnstange 9 stets im Wechsel von Kolben 6 nach links und von Kolben 5 nach rechts geschoben wird.

Um die Hi:v und Herbewegung der Zahnstangen 9 bzw. 10 nun in eine Drehbewegung zu übertragen, ist oberhalb der Zahnstange eine Welle 15 und unterhalb der Zahnstange 9 ist eine Welle angeordnet (vgl. Fig. 2). Die Zahnstange 9 hat oben eine Zahnung 9', unten 9". An den Enden (in Längsrichtung) bzw. in der Mitte (in Querrichtung) sind in einem zahnungsfreien Bereich Schaltnocken 9"' vorgesehen. Die Kopplung der Zahnstange 9 mit der Welle 15 erfolgt über die Zahnräder 17, 18; die Kopplung der Welle 16 mit der Zahnstange 9 erfolgt über die zwei Zahnräder 19, 20. Die Art und Weise der Kopplung der Zahnräder 17, 18 und 19, 20 mit der Zahnstange 9 ist im einzelnen in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Sie erfolgt derart, daß stets ein Antrieb der Wellen 15, 16 lediglich in einer bestimmten Drehrichtung, der jeweils mit Pfeil 150

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bezeichneten Antriebsdrehrichtung, erfolgt. Die Antriebsdrehrichtung beider Wellen 15, 16 ist dieselbe. Sie drehen also gleichsinnig. Die Welle 15 ist ferner mit einem Zahnrad 21, die Welle 16 mit einem Zahnrad 22 verbunden. Beide befinden sich im Eingriff mit einem weiteren Zahnrad 23, das mit der Welle 24 verbunden ist. Die Welle 24 ist die eigentliche Abtriebswelle. Sie trägt ein Schwung- und Abtriebsrad 25. Am entgegengesetzten Ende (in Fig. 4) ist eine entsprechende Welle 124 angeordnet, die eine Riemenscheibe zum Antrieb von Lichtmae^hine (Anlasser) , Einspritzpumpe usw trägt. Sie ist mit einem Zahnrad 123 versehen und von den Zahnrädern 121, 122 angetrieben, die auf den Wellen 15,16 angeordnet sind.

Gleichermaßen erfolgt die Kopplung der Zahnstange 10 mit den Wellen 15, 16 durch oberhalb derselben angeordnete Zahnräder 27, 28 und unterhalb derselben angeordnete Zahnräder 29, 30.

Wie aus Figur 4a und Figur 5 zu ersehen, besteht zwischen dem mit der Zahnstange 9 kämmenden Zahnrad 17 und der Wells 15 eine Klemmrollenkupplung, gebildet durch ein mit der Welle verkeiltes Klemmrollenlagerrad 31 mit Ausnehmungen 100 und darin angeordneten durch Federn 32 in die gezeigte Klemmposition gedrückte KlemmrolJer. S3. Die Bodenflächen 101 der Ausnehmungen 100 sind so ausgebildet, daß sich der Abstand zur zylindrischen Innenfläche 17' des Zahnrades 17 (bzw. 18' von 18) in Antriebsdrehrichtung 150 verringert. In der

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gezeigten Stellung ist der Durchmesser der Klemmrollen 33 größer a^ der geringste Abstand zwischen Bodenfläche 101 und Innenfläche 17'. Wird die Klemmrolle also in diese Stellung gedrückt, erfolgt eine Klemmung und damit ein formschlüssige Kraftübertragung von Zahnrad 17 auf die Welle 15. Wird die Zahnstange 9 vom Kolben 6 in Stellung 6' (vgl. Fig. 6) in Richtung des Pfeils 34 während der Expansionsphase angetrieben und dreht die Zahnstange 9 somit das Zahnrad 17, wie eingezeichnet, in Antriebsdrehrichtung 150, so werden die Klemmrollen 33 noch zusätzlich zur Kraft der Federn 32 durch die Reibungskraft der Innenfläche 17' des Zahnrades 17 in die gezeigte Klemmstellung gezogen. Es entsteht eine formschlüssige Kraftübertragung von dem Zahnrad 17 auf das Klemmrollenlagerrad 31 und damit auf die Welle 15, so daß die lineare Bewegung der Zahnstange 9 formschlüssig in eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn der Welle 15 übersetzt wird. Das Zahnrad 17 treibt also die Welle 15 an, d.h. infolge der gezeigten Ausbildung der Klemmrollenkupplung wird von dem Zahnrad 17 ein Drehmoment auf die Welle 15 übertragen.

Auf der Unterseite der Zahnstange 9 befindet sich das Zahnrad 19 im Eingriff mit der Zahnung 9". Das Zahnrad 19 ist auf der Welle 16 ebenfalls durch einen Klemmrollenfreilauf gelagert, der durch das Klemmrollenlagerrad 35 und die durch Federn 36 vorgespannten Rollen 37 gebildet wird. Das Klemmrollenlagerrad 35 ist mit der Welle 16 verkeilt. Während der im vorhergehenden Absatz beschriebenen Phase (Zahnstange 9 bzw.

Zahnrad 17 treiben Welle 15 an) dreht sich das Zahnrad 19 wegen des Eingriffs mit der Zahnstange 9 zwangsweise entgegen der Antriebsdrehrichtung 150 der Welle 16, die gleichsinnig wie die Welle 15 dreht, um mit ihr gemeinsam die Welle 24 antreiben zu können (s. oben). Dabei wirkt die Innenfläche 19' des Zahnrades 19 auf die Klemmrollen 37 und bringt sie gegen die Kraft der Federn 36 aus der Klemmstellung heraus, so daß sich das Zahnrad 19 gegenüber und entgegen der Welle 16 frei dreht. Dies ist von entscheidender Bedeutung, denn die Welle 16 dreht sich ja in gleicher Drehrichtung wie die Welle 15. Die Richtung, in der sich die Welle 16 dreht, ist gleichzeitig deren Antriebsdrehrichtung 150, d.h. die Drehrichtung, in der sie bei Klemmung der Klemmrollen 37 angetrieben wird, wenn sich die Zahnstange 9 in Richtung des Pfeiles 34' bewegt. Dies ist jedoch nur möglich, wenn bei Bewegung der Zahnstange 9 in Richtung 34' eine freie Drehung des Zahnrades 17 entgegengesetzt der Drehung der Welle 15 möglich ist.

Verlangsamt sich nun die Bewegung der Zahnstange 9 in Richtung 34, w~il sich der Kolben 6 seinem unteren Totpunkt (links in F?gur 5) nähert und die zu leistende Verdichtungsarbeit, bei Annäherung des Kolbens 5 an seinen oberen Totpunkt zunimmt, dann soll die Welle 15, da sie mit dem Schwung- und Abtriebsrad 25 gekoppelt ist, ihrerseits über das Zahnrad 18 und damit die Zahnstange 9 in Richtung 34 antreiben und einen Teil der Energie, die sie vorher aufgenommen hat, wieder

abgeben und dabei Verdichtungsarbeit leister;. Während dieses Teils des Bewegungsablaufs erfolgt die Umsetzung der Drehbewegung der durch das Schwungrad angetriebenen Welle in. die Verdichtungsarbeit leistende Hin- und Herbewegung der Kolben. Dies geschieht nun dadurch, daß einerseits die Klemmrollenkupplung zwischen Zahnrad 18 und Welle 15 Kraftschluß herstellt und Drehmoment von der Welle 15 auf das Zahnrad 18 und damit auf die Zahnstange 9 überträgt, und andererseits sich die Klemmrollenkupplung zwischen Zahnrad 17 und Welle 15 löst. Dieses letztere geschieht dadurch, daß die Bodenfläche 101 der Ausnehmung 100 nicht so weit an der Klemmrolle 33 vorbeidreht, sie quasi "überholt", daß die Klemmung gelöst wird.

Der Antrieb des Zahnrades 18 durch die erfolgt mittels der aus Figur 6 ersichtlichen Kopplung zwischen dem Zahnrad 18 und der Welle 15. Dies ist ebenfalls eine Kleinmrollenkupplung, gebildet durch Kleminrollenlagerrad 38 mit Ausnehmungen 110, mit Bodenflächen 111, Federn 39 und Klemmrollen 40. Die Klemmrollenkupplung zwischen Zahnrad 18 und Welle 15 ist gegenüber derjenigen nach Fig. 5 derart in an sich bekannter Weise modifiziert, daß in den Ausnehmungen 110 des Klemmrollenlagerrades 38 noch achsparallel verlaufende Stege 41 angeordnet sind, die, wie aus Figur 4a ersichtlich, integral mit einer Scheibe 42 ausgebildet, sind, welche auf Welle 15 sitzt und mit dem Kleminrollenlagerrad 38 kraftschlüssig durch len Dauermagneten 50 verbunden ist. Dreht

sich die Welle 15 und mit ihr das Klemmrollenlagerrad 38 schneller als das Zahnrad 18, so zieht die Reibungskraft zwischen der Boden*-.ache ill, der Ausnehmung 110 im Klemmrollenlagerrad 38, die Klemmrolle 40 in die Klemmstellung hinein, so daß eine form- und kraftschlüssige Kopplung zwischen Welle 15 und Zahnrad 18 gegeben ist. Damit wird Drehmoment und damit eine kinetische Energie von der Welle 15 auf das Zahnrad 18 und damit auch auf die Zahnstange 9 übertragen. In dieser Phase erfolgt also durch das Schwuriyräu 25 ein Antrieb der Zahnstange 9. Die Energie des Schwungrades 25 dient also dazu, in der Verdichtungsphase den Hub im Zylinder 1 zu Ende zu führen. Derselbe Ablauf ergibt sich beim Anlassen, d.h. beim Antrieb der Welle durch einen Motor. Diese Kinematik kann auch bei einer Industriemaschine Anwendung finden.

Das Zahnrad 20 läuft in dieser Phase gegenüber der Welle 16. Die Welle 16 dreht sich nämlich in dieser Phase entgegen dem Zahnrad 20, weil diese entgegengesetzte Drehrichtung die Antriebsdrehrichtung 150 für die Welle 16 ist, d.h. die Drehrichtung, in der sie bei Bewegung der Zahnstange 9 nach links in Richtung 34, von dem Zahnrad 18 angetrieben wird. Der Freilauf des Zahnrades 20 entgegen der in Antriebsdrehrichtung 150 drehenden Welle 16 wird möglich, da, wie ersichtlich, die Stege 41 die Klemmrollen 40 gegen die Kraft der Federn 39 in eine Lage drücken, in der die Innenfläche 20' des Zahnrads 20 außer Eingriff mit dem Klemmrollenlagerrad 43, ist. Jeui ^s im

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oberen und unteren Totpunkt greift eine Schaltnocke &thgr;·" in eine an der Scheibe 42 vorgesehene zugeordnete Schaltnocke (42' (vgl, Fig. 2) und bringt sie von der Klemmstellung (Fig. 6 Ausschnitt unten) in Freilaufstellung (Fig. 6 Ausschnitt oben) bzw. umgekehrt.

Kehrt sich jetzt die Bewegungsrichtung der Zahnstange 9 um, *

bewegt sich diese also in Figur 5 und 6 nach rechts, dann löst die Reibungskraft, die von der Innenfläche 17' des Zahnrades 17 auf die Klemmrollen 33 ausgeübt wird, den Freilauf zwischen Klemmrollenlagerrad 31 und Zahnrad 17, so daß sich die Welle

15 in der Antriebsdrehrichtung 150 weiterdreht.

Wenn aber die Geschwindigkeit des Zahnrades 19 die der Welle

16 erreicht, dann tritt Klemmung zwischen Zahnrad 19 und Klemmrollenlagerrad 35 ein, so daß dann die Welle 16 von der Zahnstange 9 in Antriebsdrehrichtung 150 angetrieben wird.

Verlangsamt sich wieder die Bewegung der Zahnstange 9 nach rechts, weil die Expansionsphase im Zylinder 1 zu Ende geht und die Verdichtungsphase im Zylinder 2 einen verstärkten Arbeitsaufwand benötigt, dann "überholt" die Welle 16 mit dem Klemmrollenlagerrad 43 das Zahnrad 20, so daß dann die Klemmrollen 4n zwischen Innenfläche 20' des Zahnrades 20 und der Ausnehmung im Klemmrollenlagerrad 43 klemmen und über Schwungrad 25 und Welle 16 ein Antrieb der Zahnstange 9 nach rechts erfolgt.

Während der Bewegung der Zahnstange 9 nach rechts laufen die beiden Zahnräder 17 und 18 frei.

Dieselben Vorgänge, wie sie im vorstehenden beschrieben worden sind, spielen sich auch zwischen den Zahnrädern 27, 28, 29, und den Wellen 15 bzw. 16 einerseits und der Zahnstange 10 andererseits ab, wobei sich jeweils die Zahnräder 17 und 27, 18 und 27, 19 und 30, 20 und 29 entsprechen.

Die Zahnräder 17, 19 sind breiter, weil sie dazu dienen, die bei der Expansion entstehende Energie auf die Zahnstange und auf das Schwungrad zu übertragen. Diese Energie ist, der Natur des Verbrennungsmotors gemäß, sehr viel höher als die zur Verdichtung erforderliche Energie, die durch die etwas schmaler ausgebildeten Zahnräder 18, 27, 29, 20 übertragen werden muß.

Die Montage läuft wie folgt ab: Zuerst werden in das Gehäuse 200 die Zahnstangen 9, 10 mit angesetzten Kolben 5,6,7,8 eingebracht. Dann werden zu beiden Seiten des Gehäuses die Tragringe 51 montiert. Dabei werden die Baugruppen bestehend aus Welle 24 und Schwungrad 25 bzw. aus Welle 124 und Schwungrad 26 eingesetzt. Daraufhin werden die Wellen 15,16 eingesetzt, auf die bereits die Zahnräder 1*^,18,27,28 und 21,121 bzw. 19,20,29,30 und 22,122 vormontiert sind.

BEZUGS

TCHEMLISTB

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

9, 9', 9" 911/

13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 17', 18', 19', 20'

27, 28, 29,

34, 34'

42'

100 101 110 111 121, 122, 124 150 200 Zylinder

Kolben

Stellung der Kolben 5, Zahnstangen

Zahnungen von 9 Schaltnocke

Auslaßschlitze Ei nspritzdüse Sinlaßventile Wellen

Zahnräder

zylindrische Innenflächen der Zahnräder 17, Welle

Schwung- und Abtriebsrad Ri emenscheibe Zahnräder

Kleininrollenlagerrad

Feder

Klemmrolle

Richtungen (Pfeile)

Kleininrollenlagerrad

Feder

Klemmrolle

Kleininrollenlagerrad

Feder

Klemmrolle

Stege

Scheibe

Schaltnocke

Klemmrollenlagerrad Dauermagnet

Tragring

Ausnehmungen Bodenfläche von 100 Ausnehmungen Bodenfläche von 110 Zahnräder

Welle

Antriebsdrehrichtung Gehäuse

Claims

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1. Zahntrieb zur Umsetzung einer Hin- und Herbewegung in die Drehbewegung einer Welle (24) oder umgekehrt, insbesondere zur Umsetzung der Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern eines Verbrennungsmotors in eine Drehbewegung oder umgekehrt, bei der zwei Kolben (5,5;7,8) paarweise einander gegenüberliegend mit den Enden einer Zahnstange (9,10) gekoppelt sind und mit dieser die Hin- und Herbewegung ausführen, und bei dem mit der Zahnstange (9,10) zwei Zahnräder (17,19;28,30) im Eingriff sind, die auf zwei weiteren Wellen (15,16) gelagert und mit diesen je mittels einer Freilaufkupplung (31,32,33;35,36,37) derart gekoppelt sind, daß in der einen Bewegungsrichtung (34) der Zahnstange (9,10) das eine Zahnrad (17) die zugeordnete Welle (15) antreibt und das andere Zahnrad (19) frei läuft, und in der anderen Bewegungsrichtung (34') das andere Zahnrad (19) die zugeordnete Welle (16) antreibt und das erstgenannte Zahnrad (17) frei läuft, wobei die Antriebsdrehrichtungen (150) der beiden weiteren Wellen (15,16) gleichgerichtet sind und beiden weiteren Wellen (15,16) die erstgenannte Welle (24) antreiben, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenpaar (5,6;7,8) über die jeweilige mit zwei weiteren Zahnrädern (18,20;27,29) im Eingriff ist, die ebenfalls auf d<&eegr; genannten weiteren Wellen (15,16) gelagert und mit diesen mittels je einer weiteren Freilaufkupplung (38,39,40,41;43,39,40,41) derart

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sind, daß jede dieser Wellen (15,16) in der Antriebsdrehrichtung (150), sofern sie sich schneller dreht als das Zahnrad (18,19) dieses und die damit gekoppelte Zahnstange (9,10) antreibt, jedoch in der der Antiriebsdrehrichtung (150) entgegengesetzten Richtung frei läuft, und daß die weiteren Wellen (15,16) gemeinsam über ein Getriebe (21,22,23) mit der erstgenannten Welle (24) verbunden sind und diese (24) ein Schwungrad (25) und ein Antriebsrad (26) aufweist.

2. Zahntrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplungen in an sich bekannter Weise als Klemmrollenkupplungen derart ausgebildet sind, claß auf der jeweiligen Welle (15,16) ein mit ihr fest verbundenes Klemmrollenlagerrad (31,35) angeordnet ist, das entlang seines Umfangs mehrere Ausnehmungen (100) aufweist, wobei der Abstand der Bodenfläche (101) der Ausnehmung (100) von der Innenfläche (17') des Zahnrades (17) in Antriebsdrehrichtung (150) sich verringert und bei dem in jeder Ausnehmung (100) eine Klemmrolle (33,37) angeordnet ist, die von einer Feder (32,36) in Klemmstellung gedrückt wird.

3. Zahntrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplungen zwischen den Wellen (15,16) und den weiteren Zahnrädern (18,20) in an sich bekannter Weise derart als Klemmrollenkupplungen ausgebildet sind, daß auf

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der jeweiligen Welle (15,16) ein mit ihr fest verbundenes Klemmrollenlagerrad (38,43) angeordnet ist, das entlang seines Umfanges mehrere Ausnehmungen (110) aufweist, wobei der Abstand der Bodenfläche (111) der Ausnehmung (110) von der Innenfläche (18') des Zahnrades in Antriebsrichtung (150) sich vergrößert und bei dem in jeder Ausnehmung (110) eine Klemmrolle (40) angeordnet ist, die von je einer Feder (39) in Klemmstellung gehalten wird und von Stegen (41) und einer Schaltnocke (42'), die von einer Scheibe (42) getragen werden, welche mit dem Klemmrollenlagerrad (38,43) kraftschlüssig, z.B. durch einen Dauermagneten (50), verbunden ist und durch Schaltmittel (9"'), die an der Zahnstange (9,10) angeordnet sind, umschaltbar sind.

4. Zahntrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel durch Schaltnocken (9'") gebildet werden, die in den Endstellungen der Zahnstangen (9,10) die die Stege (41) tragende Scheibe (42) gegenüber der Welle (15,16) zur Umschaltung von Freilauf- in Klemmstellung bzw. umgekehrt verdrehen.

5. Zahntrieb nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten Zahnräder (17,19) und die weiteren Zahnräder (18,20) je beidseitig der auf beiden Seiten mit Zahnungen (9,9··) und den Schaltnocken (9'") versehenen Zahnstangen (9,10) angeordnet sind.