DE1939096A1

DE1939096A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung als Maschinenelement

Info

Publication number: DE1939096A1
Application number: DE19691939096
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hauser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1971-02-11

Description

Bezeichnung: Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung als Maschinenelement.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung oder umgekehrt als Naachinenelement, z.B. für Verbrennungsmotoren.
Klassische Vorrichtungen dieser Art sind Kurbeltriebe.
Es ist bekannt, daß die die Innenwandungen der Zylinder von Verbrennungsmotoren, deren Antriebskraft mit üblichem Kurbeltrieb übertragen wird, derart ungleichmäßig beansprucht werden, daß sie z.B. bei entsprechender Lebensdauer im Querschnitt eiförmig auslaufen.
Diese Kurbeltriebe haben außerdem den Nachteil, daß der Wirkungsgrad während einer Hin- und Herbewegung bzw. einer Umdrehung, ausgehend vom Totpunkt, nur verhältnismäßig langsam ansteigt.
Darüberhinaus ist bei einem üblichen Kurbeltrieb das Verhältnis der Amplitude der hin- undhergehenden Bewegung zur Drehbewegung festgelegt, indem eine volle Hin- und Herbewegung jeweils eine volle Umdrehung ergibt, so daß eine diesbezügliche Anpassung an spezifische Erfordernisse nicht möglich ist. Aus diesem Grunde sind bei hochtourigen Motoren die Zylinder verhältnismäßig kurz gebaut, wobei extrem viele Kolbenhübe in der Zeiteinheit zu verzeichnen sind, was eine hohe Beanspruchung von Kolben und Zylindern bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß der Wirkungsgrad, ausgehend vom Totpunkt, wesentlich rascher ansteigt und über eine große Strecke des Arbeitshubes im Maximum bleibt und daß je nach Erfordernis die Möglichkeit besteht, eine volle Hin- und Herbewegung, z.B.
der Pleuelstange in den Bruchteil einer Umdrehung bzw. in eine volle Umdrehung oder in zwei oder mehrere Umdrehungen zu übersetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit wenigstens einer Pleuelstange verbundenes Formstück mittels J?tihrungslager entlang einer ellipsenähnlichen Bahn derart geführt ist, daß ein sich auf der Innenverzahnung abwälzendes Ritzel der das Formstück durchgreifenden Antriebsachse stetig im Eingriff mit dieser Innenverzahnung des hin- und herschwingenden Formstückes ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es z.B., Zylinder mit verhältnismäßig langen Arbeitshüben zu verwenden, wobei sich jeweils ein Arbeitshub in zwei oder mehr Umdrehungen umsetzen kann. Eine solche Bauweise führt eu einer geringeren Beanspruchung von Zylinder und Zylinderwandung, aber auch der Ventile. Infolge des höheren Wirkungsgrades der Vorrichtung ergibt sich bei Verbrennungsmotoren eine gewisse Treibstoffersparnis; zumal die Kraftverluste auch insofern geringer sind, als bei der besagten Bauweise die Ventile weniger häufig öffnen.
Zweckmäßigerweise ist die Innenverzahnung des Formstückes im Bereich der Stirnseiten kreisförmig und im Bereich der Längsseiten geradlinig ausgebildet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Stangen an den Stirnseiten des Formstückes angelenkt.
Vorteilhafterweise liegen die Anlenkstellen beim Arbeitshub jeweils in Verlängerung der zugehörigen Geraden der Verzahnung.
Eine Variante einer Vorrichtung der genannten Gattung, die sich insbesondere für Reihenmotoren eignet, zeichnet sich dadurch aus, daß das freie Ende wenigstens einer Pleuelstange über ein als Querarm ausgebildetes Formstück ohne Innenverzahnung Endlosketten (nicht gezeichnet) antreibt, die symmetrisch beidseits der Pleuelstange und parallel zu deren Schwenkebene angeordnet und entlang einer ellipsenähnlichen Bahn geführt sind, wobei die Dredbewegung von Lagerrädern der Endlosketten abgeleitet ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung in perspektivischer Darstellung, wobei der besseren Ubersichtlichkeit wegen die Einzelteile in Acharichtung c-c auseinandergezogen gezeichnet sind und Fig. 2 eine Variante der Vorrichtung in einer Darstellung gemäß Fig.l.
Das kettengliedartige Formstück 1 weist eine Innenverzahnung 11 auf. Auf gegenüberliegenden Seiten (Stirnseiten) sind Pleuelstangen 2 bzw. 2t angelenkt bzw. in Schlitten 12 geführt, die mit Kolben von Zylindern eines Verbrennungsmotors (nicht gezeichnet) verbunden sind. Das Formstück 1 ist mit Führungsbolzen 5 versehen, die beidseitig aus seinen Breitseiten herausragen. Diese Führungszapfen greifen in Führungsnuten 8 ein, die in beidseits des Formstückes angeordneten Führungsplatten 3 eingebracht sind. Diese Führungsplatten bilden gleichzeitig das Lager für die s Formstück 1 durchgreifende Antriebswelle 13. Auf der Antriebswelle sitzt im Bereich des Formstückes ein Ritzel 14 fest auf.
Der Durchmess < des Ritzels ist kleiner als der Abstand zwischen den Geraden a-a und b-b der Innenverzahnung. Das Formstück 1 ist derart mit seinen Führungsbolzen 5, gegebenenfalls mittels Rollen (nicht gezeichnet) in den Führungsnuten 8 geführt, daß bei einer gleichsinnigen Hin-und Herbewegung der beiden Pleuelstangen 2 und damit k M9rmstUckes 1 das Ritzell4 in stetigem Eingriff mit der Verzehnung ll ist.
Hierbei beschreibt das Formstück eine Bewegungsbahn, der geometrischen Grundform des Nutenverlaufes 8 entspricht.
Beide Führungsplatten 3 weisen im Ausführungsbeispiel Je vier Führungsnuten für die zugehörigen Bolzen 5 des Formstückes 1 auf.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l dadurch, daß die entsprechend geformten Enden der Pleuelstangen 2 in Schlitten 12 zu gleiten vermögen, die in den Stirnseiten des Formstückes 1 angeordnet sind, so daß sich die mit dem Formstück 1 integrierten Schlitten 12 mitsamt dem Formstück beim Arbeiten der Vorrichtung auch quer zur Achse A-A bewegen, wohingegen die Pleuelstangen 2 in dieser Achse verbleiben.
Aus diesem Grunde können die Pleuelstangen fest mit den Kolben der zugehörigen Verbrennungszylinder verbunden sein, wobei sie Jedoch in einem Lager (nicht gezeichnet) aufgenommen sein müssen, das ihre streng axiale Bewegung sicherstellt; Insbesoniere für Reihenmotoren eignet sich die Vorrichtung in folgender Abwandlung: Die Pleuelstange treibt über einen Querarm Endlosketten an, die symmetrisch beidseits und par lel zur Schwenkebene der Pleuelstange angeordnet nd. Die Endlosketten laufen auf einer Bahn, die dem Verlauf der Innenverzahnung 11 in den Figuren 1 und 2 entspricht, also ellipsenähnlich ist.
Bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel wird die Drehbewegung dementsprechend nicht von einer Innenverzahnung eines mit dem Ende der Pleuelstange verbundenen Formstückes sondern von Lagerrädern der Endlosketten abgeleitet.
Der Anwendungsbereich der Vorrichtung ist nicht auf den Bereich von Verbrennungsmotoren beschränkt. Vielmehr ist auch eine Anwendung im Bereich der Pumpentechnik und dergleichan denkbar.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung oder umgekehrt als Naschinenelement z.B. für Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit wenigstens einer Pleuelstange (2) verbundenes Formstück (1) mittels Führungslager (8) entlang einer ellipsenähnlichen bann derart geführt ist, daß ein sich auf der Innenverzahnung (11) abwälzendes Ritzel 414) der das Formstück (1) durchgreifenden Antriebsachse (13) stetig im Eingriff mit dieser Innenverzahnung (11) des hin-und herschwingenden Formstückes ist.

2. Yorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die InnenverzahnuRg (11) des Formstückes (1) im Bereich der Stirnseiten des Formstückes kreisbogenförmig undim Bereich der Längsseiten geradlinig verläßt.

3. Vortichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pleuelstangen (2) am Formstück (1) stirnseitig angelenkt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstellen beim Arbeitshub jeweils in Verlängerung der zugehörigen Geraden (a-a, b-b) der Innwnverzahnung (11) liegen (nicht gezeichnet).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstellen der Stange (2) in der Symmetrieebene des Formstückes (1) liegen (Fig.l).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge.ennzeichnet, daß das stationäre Führungslager für das Formstück (1) durcii beidseitig an demselben angeordnete Platten (3) gebildet ist, die Führungsnuten (8) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß FUhrungsbolzen (5) des Formstückes (1) mit Hilfe von Rollen (nicht + zeichnet) in de Puhrangsnuten (8) gleiten.

o. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6,7, dadurch gesennzeicllnet, daß die sich ausschließlich axial bewegenden Stangen (2') mit ihren Enden in Schlitten (12) des Formstückes (1) gelagert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Anspruche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daLl in den Führungsnuten (8) Endlosketten (nicht gezeichnet) geführt und die Bolzen (5) mit diesen Ketten verbunden sind.

10. Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine drehende Bewegung oder umgekehrt als Maschinenelement z.3. für Verbrennungsmotoren, insbesondere nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende wenigstens einer Pleuelstange (2) über ein als querarm ausgebildetes Formstück ohne Innenverzahnung Endlosketten (nicht gezeichnet) antreibt, die symmetrisch beidseits der Pleuelstange und parallel zu deren Schwenkebene angeordnet und entlang einer ellipsenähnlichen Bahn geführt sind, wobei die Drehbewegung von Lagerrädern der Endlosketten abgeleitet ist.