DE1776269B1 - Synchronizer in a piston machine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine derartige in einer Kolbenmaschine angeordneten Synchronisiereinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 8 88 037 und auch aus der deutschen Auslegeschrift 10 11 664 bekannt, wobei im letzteren Falle der »Kolben« von einem im Innern eines Solenoids bewegbaren Ankerteil gebildet wird.The invention relates to a synchronization device as specified in the preamble of claim 1 Genus. Such a synchronizing device arranged in a piston engine is from FIG German Patent 8 88 037 and also from German Auslegeschrift 10 11 664 known, with im in the latter case the "piston" is formed by an armature part that can be moved inside a solenoid.

Bei den bekannten Synchronisiereinrichtungen sind die äußeren Zahnstangen mit ihrem einen Ende an einem bewegbaren Gehäuse bzw. (im Falle der DE-AS 10 11 664) an einem das Solenoid umgebenden, bewegbaren Mantel befestigt, während sie an ihrem anderen Ende frei sind. Infolge dieser einseitigen Befestigung der Zahnstangen tritt folgende Problematik auf.In the known synchronizing devices, the outer racks are at one end a movable housing or (in the case of DE-AS 10 11 664) on a movable one surrounding the solenoid Sheath attached while they are free at their other end. As a result of this unilateral attachment of the The following problem arises with racks.

Bei der Kraftübertragung zwischen einer Zahnstange und einem Ritzel oder Zahnrad wird das Verhältnis der Tangentialkomponente, d. h. der in Bewegungsrichtung der Zahnstange wirkenden Kraft, zu der Normalkomponente, d. h. der zu dieser Bewegungsrichtung senkrecht wiikenden Kraft, vom Druckwinkel der Zähne bestimmt. When power is transmitted between a rack and a pinion or gear, the ratio of Tangential component, d. H. the force acting in the direction of movement of the rack, to the normal component, d. H. the force acting perpendicular to this direction of movement, determined by the contact angle of the teeth.

Bei den bekannten Synchronisiereinrichtungen wirkt die Normalkomponente nicht nur auf die Lagerungen der Ritzel, sondern sucht die äußeren Zahnstangen auseinanderzudrücken und von den Ritzeln abzuheben. Bei den bekannten Einrichtungen wird eine solche Spreizung der äußeren Zahnstangen dadurch begünstigt, daß diese nur an ihrem einen Ende fixiert sind. Sie können sich also biegen und werden sich von den Ritzeln umso weiter entfernen, je näher sich der Eingriffspunkt mit den Ritzeln zu den freien Enden der Zahnstangen bewegt. Da ferner die Zahnstangen an einem zylindrischen Bauelement befestigt sind, werden die erheblichen Normalkomponenten zu einer elliptischen Verformung dieses Bauelements führen, was außer weiteren Beeinträchtigungen wiederum zu einem Abheben der Zahnstangen von den Ritzeln führt.In the known synchronizing devices, the normal component does not only act on the bearings the pinion, but tries to push the outer racks apart and lift them off the pinions. In the known devices, such a spreading of the outer racks is favored by: that these are only fixed at one end. So you can bend and will stand out from the Remove the pinions the closer the point of engagement with the pinions to the free ends of the Gear racks moved. Furthermore, since the racks are attached to a cylindrical member, are the considerable normal components lead to an elliptical deformation of this component, which apart from other impairments, this leads to a lifting of the racks from the pinions.

Würde mar. versuchen, das beschriebene Abheben der Zahnstangen durch eine äußere Führung zu verhindern, so würden sich erhebliche Reibungskräfte zwischen den Zahnstangen und den Führungselementen ergeben, die die freie Bewegbarkeit der Synchronisiereinrichtung hemmen und außerdem mit einer unerwünschten Wärmebildung einhergehen.Would mar. try the described lifting of the racks through an external guide prevent considerable frictional forces between the racks and the guide elements result that inhibit the free mobility of the synchronizer and also with an undesirable Go hand in hand with heat generation.

Würde man andererseits eine Spreizung der Zahnstangen durch entsprechend starke Dimensionierung der Zahnstangen selbst und der sie tragenden Bauelemente zu verhindern suchen, so VvH.tJe du.> ίο Gesamtgewicht der Anordnung erheblich und somit die Maschine langsam werden. Außerdem müßten aber auch zur Umlenkung derartiger Massen entsprechend größere Kräfte von den Ritzeln auf die Zahnstangen übertragen werden, die wiederum größere Normalkräfi> te hervorrufen, so daß ein derartiger Versuch grundsätzlich nicht zum Ziel führen kann.If, on the other hand, one would spread the racks through a correspondingly large dimensioning try to prevent the racks themselves and the structural elements supporting them, so VvH.tJe du.> ίο The total weight of the arrangement is considerable and therefore the machine becomes slow. But also have to also for the redirection of such masses correspondingly larger forces from the pinions to the racks are transferred, which in turn have greater normal forces te cause, so that such an attempt can in principle not lead to the goal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Synchronisiereinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß die Wirkung der Normalkomponenten der Kräfte, die durch die Berührung zwischen den Zähnen der äußeren Zahnstangen und der Ritzel hervorgerufen werden, vollkommen vermieden werden.The invention is based on the object of providing the synchronization device of the type mentioned at the beginning Genus in such a way that the effect of the normal components of the forces caused by contact between the teeth of the outer racks and the pinions, perfectly be avoided.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Die beiden die äußeren Zahnstangen miteinander verbindenden parallelen Halteplatten werden durch die Normalkräfte ausschließlich auf Zug beansprucht und können entsprechend leicht ausgeführt sein. Eine jo Auswärtsverbiegung der äußeren Zahnstangen ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht möglich. Außerdem werden die Normalkräfte, die zwischen dem einen Ritzel und der zugehörigen äußeren Zahnstange auftreten, durch die Normalkräfte zwischen dem anderen Ritzel und der zugehörigen Zahnstange ausgeglichen, so daß sich der von den beiden äußeren Zahnstangen und den beiden Halteplatten gebildete Rahmen in jedem Moment auf diejenige Lage einstellt, in der minimale Normalkräfte und somit minimale Bewegungshemmung vorliegen. Die Erfindung gibt somit ein Konzept an, nach dem sich bei unaufwendiger Konstruktion und unter Verwendung von Bauteilen geringen Gewichts erhebliche Kräfte übertragen lassen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn über die Synchronisiereinrichtung erhebliche zwischen den gegeneinander bewegbaren Baugruppen unausgeglichene Gas-, hydraulische, magnetische oder ähnliche Kräfte zu übertragen sind. Die Möglichkeit, große Kräfte bei geringen Massen zu übertragen ist ferner Voraussetzung für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten.The solution to this problem according to the invention is specified in the characterizing part of claim 1. The two parallel holding plates connecting the outer racks to one another are held by the Normal forces are only subjected to tension and can be made accordingly light. One jo outward bending of the outer racks is not possible with the device according to the invention. In addition, the normal forces between the one pinion and the associated outer rack occur due to the normal forces between the other pinion and the associated rack balanced, so that the one formed by the two outer racks and the two retaining plates Frame adjusts at every moment to the position in which the minimum normal forces and thus minimum There is an inhibition of movement. The invention thus specifies a concept according to which with less expensive Construction and using low weight components can transmit considerable forces. This is of particular interest if there is a considerable difference between the two against each other via the synchronization device moving assemblies to unbalanced gas, hydraulic, magnetic or similar forces are transferred. The possibility of transmitting large forces with low masses is also a prerequisite for high working speeds.

Bei den bekannten Synchronisiereinrichtungen bildetForms in the known synchronizing devices

zwar das geschlossene Gehäuse bzw. der geschlossene Mantel an dem die Zahnstangen tragenden Ende einen auch für die Zahnstangen wirksamen geschlossenen Rahmen, der an diesem Ende einen gewissen Ausgleich der Normalkräfte ergibt. Wie oben jedoch dargelegt, geht diese Wirkung aufgrund der Elastizität der Zahnstangen umso mehr verloren, je weiter sich der Eingriffspunkt mit den Ritzeln vom Befestigungsendealthough the closed housing or the closed jacket at the end carrying the racks is one also for the racks effective closed frame, which at this end a certain compensation the normal forces results. As stated above, however, this effect is due to the elasticity of the Racks are lost all the more the further the point of engagement with the pinions is from the fastening end

M) der Zahnstangen entfernt.M) of the racks removed.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.An advantageous further development of the invention is characterized in claim 2.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtPreferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing explained. In the drawing shows

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Synchronisiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; F i g. 1 shows a schematic longitudinal section through a synchronization device according to an exemplary embodiment of the invention;

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 nach Fig. 1; und2 shows a cross section along the line 2-2 Fig. 1; and

Fig.3 eine der Fig. 1 ähnliche Schnittdarstellung durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.3 shows a sectional illustration similar to FIG. 1 through another exemplary embodiment of the invention.

Gemäß Fig. 1 ist ein Gehäuseabschnitt 1 mit einer ~; Stirnplatte 2 versehen, die zwei nach innen ragende parallele Arme 3 und 4 aufweist. In der Schnittdarstellung nach Fig.2 sind beide Arme 3 und 4 zu sehen. Zwisch::. dz:-. Armen 3 und 4 sind zwei identische Ritz^' 7 und 8 auf festen Achsen 5 und 6 drehbar gelagert. Zwischen den Ritzeln 7 und 8 verläuft eine Doppelzahnstange 9, die mit einer Triebstange 10 einer treibenden oder angetriebenen Baugruppe, etwa einem Kompressorkolben und/oder dem Kolben einer Brennkraftmaschine, durch einen Bolzen oder sonstige Mittel r> verbunden ist. Die Zähne auf beiden Seiten der Doppelzahnstange 9 greifen in die Zähne der Ritzel 7 bzw. 8 ein.According to Fig. 1, a housing section 1 with a ~; Front plate 2 is provided which has two inwardly projecting parallel arms 3 and 4. In the sectional view according to FIG. 2, both arms 3 and 4 can be seen. Between ::. dz: -. Arms 3 and 4 are two identical Ritz ^ '7 and 8 rotatably mounted on fixed axes 5 and 6. A double rack 9 runs between the pinions 7 and 8 and is connected to a drive rod 10 of a driving or driven assembly, such as a compressor piston and / or the piston of an internal combustion engine, by a bolt or other means. The teeth on both sides of the double rack 9 mesh with the teeth of the pinions 7 and 8, respectively.

Diametral gegenüber der Doppelzahnstange sind zwei parallele äußere Zahnstangen 11 und 12 angeordnet, deren Zähne ebenfalls mit den Zähnen der Ritzel 7 und 8 kämmen. Diese Zahnstangen 11 und 12 sind über vorzugsweise zwei Platten 13 und 14 starr miteinander verbunden, die nahe den Seiten der Ritzel 7 und 8 und deren Lagerungen verlaufen. Die Platten 13 und 14 sind 2s über Ansätze, von denen in Fig. 1 nur der eine Ansatz 13«·/ gezeigt ist, mit einer weiteren Baugruppe verbunden, bei der es sich beispielsweise um einen Kolben handelt.Two parallel outer racks 11 and 12 are arranged diametrically opposite the double rack, the teeth of which also mesh with the teeth of the pinions 7 and 8. These racks 11 and 12 are over preferably two plates 13 and 14 rigidly connected to each other, which are close to the sides of the pinions 7 and 8 and whose bearings run. The plates 13 and 14 are 2s via approaches, of which only one approach 13 «· / is shown in FIG. 1, with a further assembly connected, which is, for example, a piston.

Beim Betrieb bewegt sich die Triebstange 10 mit der Doppelzahnstange 9 und den Teilen, die mit der Triebstange 10 verbunden sein mögen, jeweils in der einen Richtung, während sich die parallelen Zahnstangen 11 und 12 sowie die Platten 13 und 14 mit den mit ihnen verbundenen Teilen in der entgegengesetzten Richtung bewegen. Werden die sich zueinander gegenläufig bewegenden Baugruppen so ausgelegt, daß sie gleiche Masse haben, so werden sie miteinander ausgeglichen, und es treten keine Vibrationen auf.In operation, the rod 10 moves with the double rack 9 and the parts that with the Drive rod 10 may be connected, each in one direction, while the parallel racks 11 and 12 and the plates 13 and 14 with the parts connected to them in the opposite Move direction. If the assemblies moving in opposite directions are designed so that if they have the same mass, they are balanced with one another and no vibrations occur.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind der Gehäuseabschnitt 1, die Stirnplatte 2 sowie die Ritzel 7 und 8 generell gleich den entsprechenden Elementen in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Doppelzahnstange 9 dient zur Verbindung mit einem Kolben oder einer sonstigen Einrichtung über eine Stange 10, wobei eine Verlängerung der Stange 10 zur Verbindung mit einer (nicht gezeigten) weiteren Einrichtung, etwa einem geeigneten Antrieb, dient. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die in Abstand voneinander befindlichen parallelen Zahnstangen 11 und 12 wiederum über vorzugsweise zwei Platten verbunden, von denen in F i g. 3 nur die Platte 13 zu sehen ist.In the embodiment according to FIG. 3 are the housing section 1, the end plate 2 and the pinion 7 and 8 generally the same as the corresponding elements in the embodiment of FIG. 1. The double rack 9 is used for connection to a piston or other device via a rod 10, wherein an extension of the rod 10 for connection to another device (not shown), for example a suitable drive. In this embodiment, the spaced apart parallel racks 11 and 12 are in turn connected via preferably two plates, of which in F i g. 3 only the plate 13 can be seen.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform nach F i g. 3 entspricht der nach Fig. 1, wobei die Masse der die Platten 13 und 14, die Zahnstangen 11 und 12 und alle damit verbundenen Elemente umfassenden Baugruppe gleich sein muß der Masse der die Doppelzahnstange 9, die Stange 10 und die damit verbundenen, erwähnten beiden Einrichtungen umfassenden Baugruppe, um einen Massenausgleich zu erzielen. Werden die Platten 13 und 14 und/oder die Zahnstangen 11 und 12 entsprechend schwer gemacht, so erübrigt es sich, ein zusätzliches Gegengewicht an den Zahnstangen oder Platten anzubringen.The mode of operation of the embodiment according to FIG. 3 corresponds to that of FIG. 1, the mass of the Plates 13 and 14, the racks 11 and 12 and all related elements assembly comprising must be equal to the mass of the double rack 9, the rod 10 and the associated, mentioned both facilities comprehensive assembly to achieve a mass balance. Will the panels 13 and 14 and / or the racks 11 and 12 are made correspondingly heavy, so there is no need for a to attach additional counterweight to the racks or plates.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Synchronisiereinrichtung zweier koaxial und zueinander gegenläufig bewegbarer Massen in einer Kolbenmaschine, mit einer inneren Doppelzahnstange und einem Paar von zu der Doppelzahnstange parallel und symmetrisch angeordneten, miteinander verbundenen äußeren Zahnstangen, wobei zwischen der Doppelzahnstange und den beiden äußeren Zahnstangen Ritzel achssymmetrisch zur Doppelzahnstange ortsfest gelagert sind und wobei der Kolben mit der Doppelzahnstange oder mit den beiden äußeren Zahnstangen verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Zahnstangen (11, 12) mittels zweier paralleler Halteplatten (13, 14) miteinander verbunden sind.1. Synchronizing device of two coaxially and mutually oppositely movable masses in one Piston engine, with a twin inner rack and a pair of to the twin rack parallel and symmetrically arranged, interconnected outer racks, wherein between the double rack and the two outer racks, the pinion is axially symmetrical to the Double rack are fixedly mounted and wherein the piston with the double rack or with the two outer racks is connected, d a characterized in that the two outer racks (11, 12) connected to one another by means of two parallel retaining plates (13, 14) are. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (7, 8) zwischen zwei von einer Stirnplatte (2) eines die Synchronisiereinrichtung umgebenden Gehäuses (1) nach innen ragenden Trägerplatten (3, 4) gelagert sind, die parallel innerhalb zu den beiden Halteplatten (13, 14) verlaufen.2. Device according to claim 1, characterized in that the pinion (7, 8) between two of an end plate (2) of a housing (1) surrounding the synchronizing device and protruding inwards Carrier plates (3, 4) are mounted, which are parallel within the two holding plates (13, 14) get lost.