DE2720284B2

DE2720284B2 - Schubkurbelsystem-Baureihe

Info

Publication number: DE2720284B2
Application number: DE2720284A
Authority: DE
Inventors: Franz Prof. Dipl.-Ing. 7750 Konstanz Huf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2389806B1; DE2720284C3; JPS549363A; GB1600304A; FR2389806A1; JPS6246744B2; DE2720284A1; CA1101693A; US4237741A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubkurbelsystem-Baureihe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges bekanntes Getriebe (DE-PS 8 83 540) entspricht den sogenannten Schiebstein-Getrieben.

Nachteil dieses Getriebes ist die gleitende Reibung zum richtigen Entgegendrehen der Bauteile. Dieses Getriebe neigt daher zum Klemmen, wodurch es nicht möglich ist, dieses Getriebe für hochbelastbare Motoren oder Pumpen einzusetzen. Die Ursache dieser Nachteile liegt darin, daß dieses Getriebe nicht vollständig auswuchtbar ist

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schubkurbelsystem-Baureihe der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich statisch und dynamisch vollständig auswuchten läßt

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

)5 Aus der DE-AS 19 16 805 ist ein Getriebe zum Untersetzen von direkten Radantrieben bekannt. Dieses Getriebe betrifft jedoch keine Schubkurbelsystem-Baureihe und ist ebenfalls nicht vollständig auswuchtbar.
Aus der DD-PS 93 905 ist ein Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung bekannt, bei dem innerhalb eines Getriebegehäuses ein Rahmen mit beiderseits angeordneten Stößeln und ein auf einem Exzenter aufgesetzter Kulissenstein vorgesehen ist. Es wird ebenfalls keine Schubkurbelsystem-Baureihe der erfindungsgemäßen Art nahegelegt, die vollständig auswuchtbar ist.

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich das Trägerrohr mit gleicher Winkelgeschwindigkeit exakt entgegengesetzt zum Primärexzenter dreht und somit dem Rollkreis der reinen Hypozykloidenkinematik gleichzusetzen ist, wobei gewährleistet ist, daß alle Zahnräder so große Teilkreise haben, daß stets eine reale Zahnflankenbelastung erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht in dem besseren theoretisch erzielbaren mechanischen Wirkungsgrad η, da sich das Massenzentrum Afj auf der y-Achse bewegt, massenmäßig ein Teil des Trägerrohres ist und damit eine Umwucht in der x-y-Ebenc darstellt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schubkurbelsystem-Baureihe ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Kinematik eines üblichen Schubkurbelsystems mit Schubstange und Kurbel,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Hypozy-

kloidengetriebes,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung der Auswuchtmassen eines HypozykJoidengetriebes,

Fig.4 eine Schnittansicht einer Schubkurbelanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Kinematik einer Schubkurbelanordnung gemäß F i g. 4,

Fig.6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schubkurbel-System-Baureihe,

F i g. 7 eine Darstellung des Schmiersystems in einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß F i g. 6,

Fig.8 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schubkurbel-System-Baureihe,

F i g. 9 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Einzylinder-System,

F i g. 10 die Lagerung der Schubstange in dem Kolben in einer Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 9,

F i g. 11 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Zweizylinder-System als Schnittansicht in der y-z-Ebene,

Fig. 12 eine Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Zweizylinder-System als Schnittansicht in der x-y- Ebene,

Fig. 13 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Boxer-Vierzylinder-System,

Fig. 14 eine Schnittansicht in der Af-y-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß F i g. 13,

Fig. 15 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einem Zweizylinder-Twin-System,

Fig. 16 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene eines Zweizylinder-Systems mit geführten Ausgleichsmassen,

Fig. 17 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe in einem Mehrzylinder-Reihensystem,

Fig. 18 eine Schnittansicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe in einem V-8-Zylindersystem,

Fig. 19 eine Schnittinsicht in der y-z-Ebene einer Schubkurbel-System-Baureihe in einem Dreizylinder-Reihensystem und

Fig.20 eine Schnittansicht einer Schubkurbel-System-Baureihe gemäß der Erfindung in einer gegenläufigen Operationssäge.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kinematik und der Kräfte eines üblichen Schubkurbel-Systems mit Schubstange und Kurbel mit den eingangs beschriebenen Nachteilen. Diese Nachteile werden durch eine Schubkurbelanordnung mit einem Hypozykloidengetriebe mit einer Kinematik gemäß Fig. 2 vermieden. Man erkennt den Rollkreis mit dem Radius r₂ im Grundkreis mit dem Radius η abrollend, wobei das Verhältnis von η zu r₂ = 2:1 ist und sich das Massenzentrum Mi exakt auf der /-Achse längs der Strecke 2 χ η bewegt, während ein gegenüber dem Massenzentrum M) angeordnetes Gegenmassenzentrum GMi exakt auf der x- Achse längs der Strecke 2 χ η wandert (siehe F i g. 3). Die resultierende Masse von Mi + CMi = Mt wandert beim Abrollen des Kreises mit dem Radius r₂ in den Kreis mit dem Radius η auf dem Kreis mit dem Raidus η um 360°. Dieser Masse Ankann man wiederum eine Gegenmasse GM2 entgegensetzen, so daß sich ein resultierendes Massenzentrum im Schnittpunkt der x-y Achsen ergibt. Man sieht in F i g. 3, daß auch M-t ein Massenzentrum sein kann, nämlich daß

des Kolbens MK, der Schubstange 5 und einer Gesamtgegenmasse GMK. A/3 wandert exakt auf der y-Achse vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT. Der gesamte Massenausgleich in der x-y-Ebene senkrecht zur z-Achse im Schnittpunkt von den x-y- Achsen, lautet:

M₃ = MK+GMK M₂ = M₃ + GMi(Ii+ re)
Ai₁ = Ai₂+ GM₂(Ii+ re)
Der in Fig.3 theoretisch dargestellte Massenausgleich ist in einer Realkonstruktion gemäß Fig.4 verwirklicht
in Fig.4 ist auf einer durchgehenden konstruktiv beliebig stark dimensionierbaren Hauptwelle 1 mit der Drehachse ζ in der x-y-Ebene ein Primärexzenter Γ im Exzentrizitätsabstand Enyii gleich M\ — M₂ von der z-Achse angeordnet Auf dem Exzenter Γ ist ein Trägerrohr 2 exakt entgegengesetzt zur Hauptwelle 1 drehend mittels einem Lager 2a drehbar gelagert Mit dem Trägerrohr 2 ist der Sekundärexzenter 3 und das Innenzahnrad Z\IH fest verbunden. Der Abstand von Massenzentrum Mi, dem Drehzentrum des Lagers 35 zu dem Massenzentrum M₂ beträgt £Ή/2, d. h.

Mi —M₂ = M\ —M₂.

Das an dem Sekundärexzenter 3 angeordnete Zahnrad Z\li kämmt mit dem auf dem Trägerrohr 16 angeordneten Zahnrad Z₂Ia. Ein zweites auf dem Trägerrohr 16 angeordnetes Zahnrad ZiIa kämmt mit

jo dem Zahnrad Zt/a, welches wiederum mit dem innenverzahnten Zahnrad Zs/i des Glockenzahnrades 15 kämmt. Das Glockenzahnrad 15 ist fest auf der Hauptwelle 1 angeordnet. Durch diese Anordnung der Zahnräder Z\li bis ZsIi wird die Kinematik einer

so Hypozykloide ermöglicht.

F i g. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt der in Fig.4 dargestellten Schubkurbel-System-Baureihe mit den Teilkreisen der Zahnräder Z\li, Z₇Ia = Z₃Ia, Z₄Ia und ZiIi und den Massenzentren A/3, M₂ und Mi sowie dem Hubweg s auf der /-Achse. Die Drehrichtung der einzelnen Zahnräder ist durch die Pfeile angegeben.

Das Trägerrohr dreht exakt entgegengesetzt zum Primärexzenter Γ und ist damit dem Rollkreis mit dem Radius r₂ der Hypozykloidenkinematik kinematisch

π gleichzusetzen. Ein reines Hypozykloidengetriebe mit der entsprechenden Kinematik erfordert sehr kleine Zahnräder mit unrealen Zahnflankenbelastungen; durch die beschriebene Kinematik können so große Teilkreise aller Zahnräder verwirklicht werden, daß stets eine

ω reale Zahnflankenbelastung gewährleistet ist. Die Kinematik gemäß den F i g. 1 und 2 hat einen besseren theoretischen mechanischen Wirkungsgrad T/mechsnisch· In der sogenannten Ersatzkinematik ist dies voll bewahrt, da sich das Massenzentrum

M₃ = (MK+ GMK)={5/i +6/1 +5/2 + 6/2)

(mit üblichen Zahnradtoleranzen und Lagerspiel) auf der y-Achse bewegt, massemäßig ein Teil des Trägerrohres 2 ist und damit eine Unwucht in der x-y-Ebene darstellt.

Dem Massenzentrum M₃ müssen links und rechts der *-y-Ebene Gegenmassen Gnu und Gn_n jeweils im Abstand c entgegengesetzt werden, womit ein resultierendes Massenzentrum M₂ in der Drehachse des Primärexzenters Γ entsteht.

Das Massenzentrum M₂ bewegt sich auf dem Kreis mit dem Radius r₃ gemäß Fig.3 und wird daher ebenfalls durch Geeenmassen GMm,und GM>/™die fest

mit der Hauptwelle 1 verbunden sind, so ideal ausgewuchtet, daß ein resultierendes Gesamtmassenzentrum Mi in der Systemmitte entsteht. Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Getriebe weist eine dreifache Lagerung der Hauptwelle 1 in dem linken Hauptlager 32, dem mittleren Doppellager 37 und 16a und dem rechten Hauptlager 33 auf.

Das mittlere Doppellager ist eine konstruktive Notwendigkeit und zeigt das Trägerrohr 16 als kinematische Brücke und Lagerring der beiden Zahnräder Zy, und Ziia, die gleich groß sein können.

Die exakt sinusförmig bewegte Schubstange 5/1 (oben) und ihr massenmäßiges Gegenstück 5/2 (unten) tragen die Arbeitsglieder 6/1 (oben) und 6/2 (unten). Dies können normale Kolben einschließlich des üblichen Kolbenbolzens oder nur ein Kolben und ein freies Gegengewicht (5/2 + 6/2) sein, welches dann ohne das Führungslager 41 (oben) und 41 (unten) hemmungsfrei arbeitet. Der Getrieberaum ist mittels einer Öldichtung 26 abgedichtet.

In Fig. 6 ist ein Nachführungssystem mit zwei Hauptwellenlagern 32 und 33 dargestellt. Die Hauptwelle 1 trägt neben dem üblichen Primärexzenter Γ einen weiteren Hilfsexzenter 1", der gegenüber Γ um 180° verdreht angeordnet ist und das mittels des Lagers 36 drehbar gelagerte Glockenrad 8 trägt.

Der für ein Hypozykloidengetriebe notwendige Nachführeffekt wird verwirklicht, indem am Trägerrohr 2 ein außenverzahntes Zahnrad Z\la mit einem großen Teilkreisdurchmesser angeordnet ist, das in eine Innenverzahnung ZiIides Glockenrades 8 eingreift, d. h. von diesem nachgedreht wird. Das Glockenrad 8 wird beim Abrollen seines außenverzahnten Zahnrades Z^Ia in einer feststehenden Innenverzahnung ZJi so weitergedreht, daß hierdurch die geforderte exakte Simulation der Kinematik eines Hypozykloidengetriebes verwirklicht wird.

Dieses gesamte Getriebe ist durch genaues Verdrehen des Innenzahnradringes ZJi um die z-Achse und das Feststellen von außen mittels der Schraube 9 exakt einstellbar, so daß sich das Massenzentrum Mz genau auf der y-Achse bewegt

Damit kann man einen geschlossen hypozykloidischen Kurbelkasten konstruieren, in welchem die Schubstangen 5/1 und 5/2 in das Führungslager 41 geführt werden und wobei der Kurbelkasten mittels der Dichtung 26 öl- und gasdicht abschließbar ist.

Hinsichtlich der Auswuchtung gelten bei dem System gemäß F i g. 6 dieselben Gesetzte wie bei dem System gemäß Fig.4 und 5, jedoch kann die gesamte Gegenmasse GMvrc in das Glockenrad 8 verlegt werden, so daß im rechten Schwungrad 13 keine Gegenmasse mehr angeordnet sein muß.

Fig.8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Getriebes, bei dem das Hauptwellenzahnrad ZsIa mit Übertragungszahnrädern ZJa kämmt, welche wiederum mit einem innenverzahnten Zahnring mit einem Zahnrad ZJi, Z3I iYämm&n, wodurch ein entsprechendes Nachdrehen des auf der Hohlwelle angeordneten Zahnrades Z\ la erzwungen wird, so daß sich das Massenzentrum M3 exakt auf der y-Achse bewegt Durch die Konstruktion gemäß F i g. 8 werden durch die drehbare Lagerung der Schubstange 5 um den Kolben 6b und die ungerührte Anflanschung der gesamten Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung (5, 6) an dem Ringlager 4 Verzahnungsungenauigkeiten und ein mögliches Abweichen des Massenzentrums M] von der exakten Bewegung auf der j<-Achse vollständig eliminiert, ohne daß hierdurch besondere Seitenkräfte des Arbeitsgliedes 6 auf die Zylinderwand 73 auftreten.

Diese Konstruktive Geometrie ist für den Bau von den üblichen Kraft- und Arbeitsmaschinen, wie Verbrennungsmotoren und Pumpen, anwendbar. Mit diesem Getriebe können alle Zylinderanordnungen als statisch und dynamisch vollständig auswuchtbare und real konstruierbare, sowie festigkeitsmäßig beliebig stark dimensionierbare Energiewandler gebaut werden,

lu wobei durch das in Fig. 7 prinzipiell gezeigte Schmiersystem eine befriedigende Lagerschmierung gewährleistet ist.

Hierbei gelangt der ölström 28 in Pfeilrichtung über den zentralen Zulauf 20 in die Bohrung 29 der

ii Hauptwelle i, wobei eine Welieninnenabdichuing 27 Ölverluste verhindert. Von der zentralen Bohrung 29 gelangt das Schmiermittel über den Radialkanal 21 zum rechten Hauptlager 33, über Kanal 22 zum Glockenradlager 36 und von dort über den Kanal 39 zu den Zahnrädern ZJa und Z₄Ii. Die Kanäle 23 und 24 versorgen das Trägerrohrlager 2a und der Kanal 38 die Zahnräder Z\la und Z2I1, während der Kanal 76 in die Lagerringnut 76a mündet und das Sekundärexzenter-Hauptlager 35 versorgt.

2S Das linke Hauptlager 32 wird durch den Kanal 25 mit Schmiermittel versorgt.

Das übliche Überschußöl gelangt zu den Gehäuseaustrittslagern 41. Die öldichtungen 26 schützen das Gehäuse vor ölaustritt.

J« F i g. 9 zeigt ein Einzylinder-System mit der Schubkurbel-System-Baureihe mit den möglichen Nachdrehsystemen gemäß den F i g. 4,6,8, wobei das simulierende Nachdrehgetriebe entweder links und/oder rechts angeordnet sein kann. Die Schubstange 5 kann im Kolben 6 gelenkig über einen Kolbenbolzen oder festen Kolben angeordnet sein. Der Hub entspricht stets dem Durchmesser des Grundkreises η der Hypozykloide mit den Radienverhältnissen von Grundkreis zu Rollkreis von 2:1, wobei der Rollkreis /i kinematisch mit dem Trägerrohr 2 gleichzusetzen ist. Die Verkettung aller Zahnräder des Simuliergetriebes ergibt für das Massenzentrum M3 ein Wandern auf der j'-Achse über die Strecke des Schubes s. Das Gegengewicht zum Kolben 6 und der Schubstange 5 ergibt ein neues resultierendes Massenzentrum M3. Da das Massenzentrum M3 stets eine externe Masse des Trägerrohres 2 darstellt, muß links und rechts von dem Massenzentrum M3 mit dem Trägerrohr 2 fest verbunden eine Gegenmasse GMyn und GMyrc hier durch die Realmassen Gvn und Gi/rc dargestellt so angeordnet werden, daß ein resultierender Schwerpunkt im Massenzentrum Mi entsteht M2 ist damit das Massenzentrum des Primärexzenters 1', d. h. eine externe Masse zur Hauptwelle 1, die problemlos durch Zusatz-Gegengewichte GM-un und GMy_n so equilibriert wird, daß ein Gesamtschwerpunkt in M, entsteht Damit ist das Gesamtsystem exakt statisch und dynamisch ausgewuchtet

Fig. 10 zeigt die Anordnung der Schubstange 5 in dem Arbeitsglied 6 in einem Einzylinder-System. Durch die Lagerung wird gewährleistet, daß sich die Schubstange immer senkrecht zum Trägerrohr bewegt, auch dann, wenn durch Fertigungstoleranzen oder Verschleißerscheingungen eine exakte senkrechte Bewegung des Kolbens in dem Zylinder nicht mehr gewährleistet ist

Fig. 11 und 12 zeigen die Anordnung der Schubkurbel-System-Baureihe für Zweizylinder-Dampfmotoren, Zweizylinder-Verbrennungskraftmaschinen und für

Zweizylinder-Gas- und Flüssigkeitspumpen mit Boxeranordnung der Arbeitszylinder 73. Der obere Kolben 6/ο und die Schubstange SIo sowie der untere Kolben 6/u und die Schubstange 5/u sind mit dem Ringlager 4 fest verbunden. Die Kolben 6/o und 6/u können ebenfalls mit ihren jeweiligen Schubstangen fest verbunden sein, so daß eine feste Verbindung von Kolben zu Kolben besteht

F i g. 13 und 14 zeigen ein Boxer-Vierzylinder-System mit nur einem Trägerrohr 2 für alle vier Zylinder. Hinsichtlich der Auswuchtung wird gegenüber den sogenannten konventionellen Bauweisen, z. B. bei einem Vierzylinder-Boxermotor, nur eine Gesamtgegenmasse GMvii+n in der Systemmitte, d.h. der x-y-Ebene, und zwei Hauptlager benötigt, da das Trägerrohr 2 mit dem Primärexzenter 1' eine »dynamische Brücke« bildet Af₂ ist das resultierende Massenzentrum parallel zur z-Achse. Zum Auswuchten ist es daher nur erforderlich, in den Seitenschwungscheiben 12 die Gegenmasse GMyn und in der Schwungscheibe 13 GMy_n so anzuordnen, daß der Gesamtschwerpunkt in das Massenzentrum M\, dem Schnittpunkt des x-y-z-Achsensystems, fällt Baut man alles symetrisch, wie in F i g. 13 vereinfacht dargestellt so genügt ein Nachdrehsystem gemäß den F i g. 4, 6, 8 zum exakten statischen und dynamischen Ausgleich, Fig. 14 zeigt je einen Halbschnitt in den Ebenen A-A und B-B von F i g. 13 mit der Vereinfachung einer fest angeordneten Doppelschubstange, an welcher die Kolben ebenfalls fest angeordnet sind.

Fig. 15 zeigt den Längsschnitt eines Zweizylinder-Twin-Systems, wobei sich zwei Kolben parallel bewegen. Man erkennt daß einmal die unteren Schubstangen 6/5+6/1 durch ein Längslager 71 geführt sein können. Es ist ebenfalls möglich, die Kolben gelenkig an der Pleuel- bzw. Schubstange anzuordnen, wodurch dann die Gegenmasse GMS+6/1 ungeführt am Lagerring angeordnet werden kann. Die ungeführten Gegenmassen GAf 5+6/1 und GAf 5+6/2 in Verbindung mit einer gelenkigen Lagerung des Kolbens mit der Schubstange geben die Möglichkeit alle Zahnradungenauigkeiten berücksichtigen zu können. Zum exakten Nachdrehen des Trägerrohres 2 genügt ein auf einer Seite angeordnetes Nachführsystem. Der gesamte Auswuchtvorgang entspricht jenem gemäß F i g. 13.

F i g. 17 zeigt den klassischen Aufbau eines Vierzylinder-Reihen-Systems mit einem Trägerrohr 16 in Form einer kinematischen Brücke mit den beiden Übertragungszahnrädern Z₂,//, und Zuim die für das richtige und simultane Weiterdrehen der beiden Trägerrohre 21Ii und 2/re sorgen. Das System ist für hochbelastbare Diesel- oder Otto-Verbrennungskraftmaschinen als auch für höchstbelastbare Gaspumpen oder Dampfmaschinen geeignet und ist statisch und dynamisch voll auswuchtbar.

Der Auswuchtvorgang wird wie folgt durchgeführt AOe Massen des linken Trägerrohres 2IU haben ihr Massenzentrum bei Mub und alle Massen des rechten Trägerrohres bei Mu_n. Zum Auswuchten teilt man das Vierzylinder-System in die Abschnitte A-Q C-E, E-Gxmd G-J, wobei zuerst die Abschnitte C-E und E— G ausgewuchtet werden, so daß die beiden äußeren Abschnitte A- Cund G-/verbleiben. Die linke Hälfte des Abschnitts A-C wird durch eine Gegenmasse GMus und der rechte Abschnitt G-J durch die Gegenmasse GMy_n equilibriert Eines der Nachdrehsysteme gemäß F i g. 4,6 oder 8 sorgt in Verbindung mit dem Trägerrohr 16 fur das richtige Nachdrehen der

Trägerrohre 2/Iiund Ire.

Fig. 18 zeigt das Beispiel einer geführten Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung 5, 6 in den Längslagern 71 und die Möglichkeit, die Arbeitsglieder 6 mit den

Schubstangen 5 fest an die Ringlager 4 anzuordnen. Durch die wesentlich größeren Teilkreise der Nach-

drehsysteme gemäß den Fig.4, 6 oder 8 wird diese

Bauweise ermöglicht. In Fig. 18 ist die Schubkurbel-System-Baureihe in

ίο Verbindung mit einem V-8-Zylindersystem ohne Hilfsexzenter gezeigt Um ein Klemmen und damit ein Hemmen des nahtlosen Nachdrehens bei schwach belasteten Maschinen zu vermeiden, muß der Verschränkungswinkel ßlr\ größer oder kleiner 90° gewählt werden.

In Fig. 19 ist ein Dreizylinder-Reihensystem mil konstantem Arbeitsspielabstand der einzelnen Zylinder, d. h. 120° bei Pumpen und Zweitaktern oder 240° bei Viertaktern, gezeigt. Dieses Hauptmerkmal wird durch die Anordnung der Primärexzenter 1', die je um 120° zueinander versetzt sind, erreicht Zum Auswuchten werden zuerst alle Massenzentren Af₃ in den Ebenen B-B, D-D und F-F equilibriert Dann wird das Massenzentrum Af₂ mittels der geläufigen Gegenmas sen G₃/;/ und Gy_n in jeder der oben genannten Ebenen ausgewuchtet. Um auf eine resultierende Zentralmasse Afi/2 in der Mittelschnittebene D-D (der Af-y-Ebene) zu kommen, muß man für jede Ebene B-B in den Schwungscheiben 12 (links) und 13 (rechts) entsprechen de Gegenmassen GMynund GMy_n anordnen.

Das richtige Nachdrehen im Sinne der Hypozykloidenkinematik kann wieder gemäß den F i g. 4, 6 oder 8 erfolgen, so daß alle beteiligten Bauelemente normal belastet sind.

In der in F i g. 19 gezeigten Anordnung werden feste Schubstangen verwendet die durch die Zylinderwände bzw. durch Längslager 71 geführt werden. Durch diese Führung und die Trägerrohre 16/1-2 und 16/2-3 in Form von kinematischen Brücken ergibt sich der summierende Effekt des Direktnachdrehens des Rollkreises Γζ in den drei Punkten Mt -3/2 in der D-D-Ebene und von Afi_₃/i in. der B-B-Ebene, sowie von A/i -3/3 in der F-F-Ebene. Eine derartige Konstruktion ist nur schwach belastbar. Durch die Verwendung der Nach drehsysteme gemäß den F i g. 4,6 oder 8 ergibt sich eine gelenkige Verbindung der Schubstangen mit den Kolben und ein ungeführtes Anordnen der Gegenmassen an dem Ringlager 4. F i g. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Schubkurbel-System-Baureihe in einer Humansäge angeordnet ist für die es besonders wichtig ist, daß sie statisch und dynamisch voll ausgewuchtet ist

Die Säge hat zwei gegenläufige Sägeblätter, die den Arbeitsgliedern entsprechen und so ausgerichtet sind, daß der Operateur weder durch Schwingungen noch durch Lärm belästigt wird und der Sägevorgang schnell und glatt vollzogen werden kann. Man sieht in F i g. 20 eine Hauptwelle 1 mit zwei Primärexzentern 171 und 172, die um 180° zueinander versetzt und deren Achsen

&o voneinander im Abstand angeordnet sind, wobei auf ihnen drehbar die beiden Trägerrohre 2/1 und 2/2 gelagert sind, welche miteinander durch ein Trägerrohr 16 in Form einer kinematischen Brücke verbunden sind, während ein Nachdrehgetriebe gemäß Fig.6 mit den

es Zahnrädern Zum Zy₁VmU Zy, und das Zahnrad Zu; in der Seitenwand 7 rechts angeordnet ist Die Verbindung dieses Nachdrehsystems ergibt ein exaktes Nachdrehen der Trägerrohre 2/1 und 2/2, wodurch die Massenzen-

tren My\ und A/3/2 exakt auf den y-Achsen wandern. Dadurch entsteht die gegenläufige und sinusförmige Hubbewegung der Schubstangen 5/1/1 und 5/1/2 und der Sägeblatthaltestücke 6/1 und 6/2. Als Gegenmasse um das Massenzentrum Ai₃Z₁ dienen die Bauelemente

10

5/2/1 und 6/2/1, während für das Massenzentrum M3/2 die Bauelemente 5/2/2 und 6/2/2 equilibrierend wirken. Die Sägeblätter 6/1-5 und 6/2-5 sind in der Sägeblatthalterung einsteck- und austauschbar.

Hierzu 17 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schubkurbelsystem-Baureihe mit einem oder mehreren kraftschlüssig auf einer Hauptwelle angeordneten Primärexzentern, deren Dreh- und Schwereachsen im Abstand E_Hyn parallel zur z-Achse der Hauptwelle verlaufen, wobei auf dem Primärexzenter mittels eines Lagers ein Trägerrohr gelagert ist, das Kraftschlüssig einen oder mehrere Sekundärexzenter trägt, dessen Dreh- und Schwereachse bzw. -achsen parallel zur z-Achse der Hauptwelle verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Abstand der Sekundärexzenter (3) zur z-Achse maximal 2x£>/y2 beträgt und durch das resultierende Massenzentrum (Μΐ) verläuft,

b) daß auf dem Sekundärexzenter (3) ein Ringlager (4) mit Drehachse durch das Massenzen trum drehbar angeordnet ist, wobei das Ringlager kraftschlüssig die Schubstange bzw. -stangen (5) mit dem Arbeitsglied (6) trägt,

c) daß auf beiden Seiten der Hauptauswuchtebene (x—y) entsprechende Gegenmassen (GM3) angeordnet sind, deren resultierender Gesamtschwerpunkt im resultierenden Massenzentrum (M₂) liegt, das mit der Hauptwelle (1) auf einem Kreis mit dem Radius Enyii um das Massenzentrum (Mi) rotiert, dem primäre, kraftschlüssig mit der Hauptwelle verbundene Auswuchtmassen (GM₂/\mks und GM₂/recht₅) entgegengesetzt sind, so daß sich ein resultierendes Gesamtmassenzentrum (M\) auf der z-Achse der Hauptwelle ergibt, und

d) daß ein Nachdrehgetriebe so angeordnet ist, daß die Wirkungslinien der Schwerpunkte seiner Bauelemente durch die Hauptauswuchtebene verlaufen.

2. Schubkurbelsystem-Baureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachdrehgetriebe ein auf dem Trägerrohr (2) angeordnetes, außen verzahntes Zahnrad (Zu*) umfaßt, das mit einem innen verzahnten Zahnrad (Zvi) kämmt, das in einem auf einem zweiten Exzenter (1") gelagerten Glokkenrad (8) angeordnet ist, das mit einem weiteren fest angeordneten, innen verzahnten Zahnrad (Za/J kämmt (F ig. 6).

3. Schubkurbelsystem-Baureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachdrehgetriebe ein auf dem Trägerrohr (2) angeordnetes, außen verzahntes Zahnrad (Zy„) umfaßt, das mit einem innen verzahnten, drehbar um die Hauptachse gelagerten Zahnrad (Zy,Zyj) kämmt, welches über Zwischenzahnräder (Zu₁) mit einem auf der Hauptwelle (1) angeordneten, außen verzahnten Zahnrad (Zs/_a) in Eingriff steht (F i g. 8).

4. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere, als Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung (5, 6) ausgebildete Masse und eine weitere untere Schubstangen-Arbeitsgliedanordnung fest mit dem Ringlager (4) verbunden sind.

5. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärexzenter (V) in Umfangsrichtung um festgesetzte Beträge auf der Hauptwelle versetzt angeordnet sind und daß die Trägerrohre (2) über kinematische Brücken untereinander verbunden und von eintrn einzigen Nachdrehgetriebe angetrieben sind.

6. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenausgleichmassen in Längslagern (71) geführt sind

7. Schubkurbelsystem-Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärexzenter (3) in Umfangsrichtung um festgesetzte Beträge versetzt angeordnet sind.