DE898373C

DE898373C - Kurbelgetriebe zur Umwandlung hin und her gehender Bewegungen in rotierende Bewegung und umgekehrt

Info

Publication number: DE898373C
Application number: DEP31630D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Apel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-01-15
Filing date: 1949-01-15
Publication date: 1953-11-30

Description

Kurbelgetriebe zur Umwandlung hin und her gehender Bewegungen in rotierende Bewegung und umgekehrt Die bekannten Kurbelgetriebe mit hypozykloidi scher Geradführung sind durch die bisher übliche Anordnung von Kurbelarmen auf der Abtriebswelle in ihrem Anwendungsbereich auf Maschinen. mit geringer Leistung eng begrenzt und daher für neuzeitige Hochleistungsmaschinen ungeeignet. Insbesondere da ihre Lagerungen innerhalb und neben den umlaufenden Zahnrädern in ihrem Durchmesser zu klein gehalten werden müssen, da diese in ihrem Teilkreisdurchmesser die Hälfte der Hubweite nicht überschreiten können. Da bei dieser Getriebeart, insbesondere an dieser Lagerstelle durch Kolbenkräfte sowie Massen- und Drehmomentkräfte die höchsten mechanischen Beanspruchungen: auftreten und durch die entgegengesetzte Drehrichtung dieser Bauelemente die relative Gleitbewegung in den Lagern doppelt so, hoch ist wie an Abtriebswellen oder Schubstangenlagern, wäre bei der noch hinzukommenden Wärmeerzeugung der in unmittelbarer Nähe befindlichen Abwälzverzahnung die Anwendung von Wälzlagern. vorteilhaft, deren Unterbringung bisher jedoch nur mit zu schwachen Lagerzapfen möglich war. Auch die Breite von Zahnrad und Gegengewicht kann nicht vergrößert werden, ohne den axialen Abstand der Hauptlager und damit deren mechanische Beanspruchung zu erhöhen. Die Anwendung von Exzenterscheihen mit Verzahnung auf durchgehendem Kurbelzapfen der Abtrieb,swellen hat neben den genannten Lagerungsschwierigkeiten durch große Kolbenstangenfager auch unerwünscht große Massenkräfte und Kurbelkastenweiten zur Folge. Für Kolbenkraftmaschinen mit doppelt beaufschlagten Kolben ist man deshalb nach wie vor auf die Verwendung von Pleuelstangen und Kreuzköpfen angewiesen, welche aber wieder eine unerwünscht große Baulänge und andere Nachteile ergeben.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile durch Schaffung eines möglichst einfachen Kurbelgetriebes mit äußerst gedrängter Bauart und Anwendungsmöglichkeit für Maschinen beliebiger Größe und Leistung. Erreicht wird dies dadurch, daß bei einem Kurbelgetriebe der vorgenannten Art eine Kurbelwelle mit einer oder mehr Kröpfungen über Exzentern oder Scheibenkurbeln besonderer Art .gelagert ist und ihre durch diese Lager hindurchgehenden Wellenenden mit einem oder mehreren Planetenzahnrädern starr verbunden sind, welche sich in der Innenverzahnung des hohl'. ausgeführten- ortsfesten Exzenterlagerzapfens in an sich bekannter Weise abwälzen.
Die Scheibenkurbeln oder Exzenter sind über durch die so gebildeten Zahnkränze hindurchgreifende Arme mit einer oder zwei in der Drehachse der Scheibenkurbel oder Exzenter liegenden Wellen starr verbunden.
Im weiteren Verfolg .der Erfindung sind die Scheibenkurbeln oder Exzenter gleichzeitig als Schwungscheiben mit Schwungmassen oder Gegengewichten. ausgebildet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung mit zwei Kurbelzapfen und beiderseits derselben angeordneten Kurbelscheiben oder Exzentern schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. i eineAusführunesform des Kurbelgetriebes im Längsmittelschnitt, Fng. 2, .den mittleren Teil des gleichen Getriebes ohne Gehäuse, in der linken Hälfte im Querschnitt nach der Linie II-II und in der rechten Hälfte im Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. i.
i ist die Kurbelwelle mit den beispielsweise um i8o° zueinander versetzten Kurbelzapfen 2 und 3 und den Lagerzapfen q. und 5, welche in Lagerungen io und ii von Kurbelscheiben 14 exzentrisch gelagert sind und in: ihrer Verlängerung Zahnritzel 6 und 7 in starrer Verbindung tragen. Die Zahn.-ritzel6 und 7 wälzen sich in Innenverzahnungen von ortsfesten Zahnkränzen 8 und g ab, welche auf ihrem Umfang gleichzeitig als Träger für Lagerungen iI2 und 13 der Scheibenkurbeln oder Exzenter 14 ausgebildet sind. Die mit ihren Lagerstellen 12 und 13 rotierenden Scheibenkurbeln oder Exzenter 14 stehen über durch die ortsfesten Zahnkränze 8 und. g hindurchgeführten Arme 15, 16 mit in derDrehachse der Scheibenkurbeln oder Exzenter 14 liegenden Wellen 17, 18 in starrer Verbindung. Der Querschnitt der Verbindungsarme 15, 16 im Bereich der ortsfesten Zahnkränze 8, g ist -dem von ,den Zahnritzeln 6, 7 in der Innenverzahnung der Zahnkränze 8, g freigelassenen Raum angepaßt und mond'sichelartig ausgestaltet.
Die Scheibenkurbeln oder Exzenter 14 sind gleichzeitig diametral gegenüber ihren Lagerstellen io und ii für die Lagerzapfen 4 und 5 der Kurbelwelle i mit Schwungmassen oder Gegengewichten ig, 2o ausgerüstet, deren Form und Größe aus Fie. 2 ersichtlich ist.
Der Kurbelradius der Kurbelwelle i stimmt bei dem Ausführungsbeispiel: mit dem Teilkreisradius der Zahnritzel6, 7 und mit seinem Exzenterradius zu den Kurbelscheiben oder Exzenter 14 überein und beträgt 1I4 des Teilkreisdurchmessers der Innenverzahnung der ortsfesten Zahnkränze 8, g. Dieser Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung stimmt mit der Hublänge der hin und her gehenden Bewegung der Kurbelzapfen 2, 3 und der auf diesen gelagerten Kolben- oder Schubstangen 24 überein. Die Wellen 17, 18 sind mittels Lager 2,1, 22 in dem das ganze Getriebe umgebenden Gehäuse 23 ge-.lagert. Die Wirkungsweise des Getriebes ist wie folgt: Durch die hin und her gehende Bewegung der Schubstange oder Kolbenstange 24 dreht sich die Kurbelwelle i mit ihrem Lagerzapfen 4 und in den Lagern io und ii der Scheibenkurbeln oder Exzenter 14, wobei die mit den Lagerzapfen 4 und 5 starr verbundenen Zahnritzel6 und 7 sich in den Innenverzahnungen der ortsfesten Zahnkränze und g abwälzen. Dadurch werden auch die Kurbelscheiben oder Exzenter 1:4 mit entgegengesetzter Drehrichtung in Umdrehung versetzt und übertragen ihre Drehbewegung über die Arme 15, 16 auf die Wellen 17, 18, die dann entgegengesetzt zu der Kurbelwellendrehrichtung umlaufen.
In der Stellung nach Fig. i befindet sich der Kurbelzapfen 2 in seiner oberen Totpunktlage, während der um i8o° dazu versetzte Kurbelzapfen 3 mit seiner größten Geschwindigkeit die Drehachse der Wellen 17, 18 kreuzt. Die Schubstange dieses Kurbelzapfens 3 bewegt sich auf einer geraden Bahn, welche zu der ebenfalls glatten Bahn der Schubstange 24 des Kurbelzapfens 2 um 9o° versetzt ist.
Durch die Schwungmassen: oder Gegengewichte ig, 2o an den Kurbelscheiben oder Exzentern 14 werden alle durch die Hinundherbewegun.g der Schubstangen, Kolben u. dgl. entstehenden störenden Einflüsse von Massenkräften weitgehendst unschädlich gemacht und als Ausgleich für die Schwungmasse nutzbringend ausgenutzt.
An Stelle der in dem Ausführungsbeispiel angegebenen Rollenlagerungen können auch Gleitlageranordnungen treten, so daß das Kurbelgetriebe auch für schwere Kraftmaschinen, wie Dieselmaschinen, Großgasmaschmen, Kompressoren, und andere Maschinen mit einfach wirkenden oder doppelt wirkenden Kolben bzw. mit gegenüberliegenden Zylindern verwendet werden kann. In letzterem Fall können die Schubstangen beider Zylinder mit gemeinsamem Lager auf einem Kurbelzapfen einwirken.
Durch die Beschränkung der Schubstangen- und Kolbenbewegungen auf eine geradlinigeHinundherbewegung werden alle sonst als sehr störend empfundenen Seitenkräfte mit ihrem zusätzlichen Verschleiß der Kolben- und Zylinderwandungen vermieden. Bei anderen, größeren Kraftmaschinenanordnungen fallen die störend-en Kreuzköpfe fort und werden äußerst gedrängte Bauarten und erschütterungsfreier Lauf mit dem neu-en Kurbelgetriebe erzielt.
Für die leichteren Maschinen mit einer Schubstange kann das Kurbelgetriebe unter Fortlassung einer Kurbelscheibe so ausgebildet werden, daß der dann einzige Lagerzapfen 4 mit Zahnritzel 7 über dieses hinaus verlängert und in einer am Arm 15 angebrachten zusätzlichen Lagerung exzentrisch gelagert wird.
Bei der Anordnung nur eines Kurbelzapfens empfiehlt sich die Anbringung zweier Gegengewichte an der Kurbelwelle in bekannter Weise zur Erreichung eines vollkommenen inneren Massenausgleichs der rotierenden wie hin und- her gehenden Massen.. Ein sehr geräuscharmer Lauf des Getriebes kann durch Verwendung schräger Verzahnungen oder Verwendung von Novotex-Ritzeln erreicht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kurbelgetriebe zur Umwandlung einer hin und her gehenden Bewegung in eine rotierende Bewegung und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurbelwelle (i) mit einer oder mehreren Kröpfungen in Scheibenkurbeln, Exzentern (14) od. dgl. gelagert ist und ihre Lagerzapfen (2, 3) mit einem oder mehreren Planetenzahnritzeln (6, 7) starr verbunden sind, welche sich in an sich bekannter Weise in ortsfesten, mit Innenverzahnung versehenen Zahnkränzen (8, 9) abwälzen.
2. Kurbelgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß der äußere Umfang der ortsfesten Zahnkränze (8, 9) gleichzeitig als HauptlagerzapIen für die Scheibenkurbeln oder Exzenter(14) ausgebildet ist.
3. Kurbelgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verbindungsarm (15, 16) zwischen Scheibenkurbel oder Exzenter (14) und in deren Drehachse lagernder Welle im Bereich der ortsfesten Zahnkränze (8, 9) einen Querschnitt aufweist, welcher dem von der Innenverzahnung des ortsfesten Zahnkranzes (8, 9) und dem daran abrollenden Zahnritzel (6, 7) freigelassenen Raum angepaßt ist.
4. Kurbelgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Scheibenkurbeln oder Exzenter (14) gleichzeitig als Schwungscheiben mit Schwungmassen oder Gegengewichten (i9, 2.o) ausgebildet sind.
5. Kurbelgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelzapfen ,in einem Winkel versetzt zueinander angeordnet sind, der doppelt so groß ist wie der Winkel, in welchem die auf ihnen gelagerten Schubstangen (24) zueinander versetzt sind.
6. Kurbelgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (i) bei Verwendung nur einer Scheibenkurbel (14) mit einem über das Zahnritzel. (7) hinausragenden Lagerzapfen in einem am Verbindungsarm (1,5) angebrachten Lager zusätzlich exzentrisch gelagert ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 263 377, 271 755, 444493-