DE3607422A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, eine hin- und hergehende Bewegung mittels eines Pleuels und einer Kurbelwelle in eine Drehbewegung umzusetzen. Dabei resultieren am Pleuel in den beiden Stellungen stärkster Auslenkung starke Seitenkräfte. Fer­ ner ist die Kurbelwelle mit ihren Lagern ein kompliziert und teuer zu fertigendes Teil. Um die Seitenkräfte des Pleuels von dem antreibenden Element, z.B. einem Hubkol­ ben, fernzuhalten, ist es darüber hinaus bekannt, das hin- und hergehende Antriebselement mit einem längsge­ führten Kreuzkopf zu koppeln und an diesen das Pleuel anzulenken, das wiederum eine Kurbelwelle treibt.

Aus der US-PS 6 27 359 ist ein Fahrradantrieb mit einem Einzylinder-Hubkolbenmotor bekannt, der außermittig durch eine Zahnstange verlängert wird, die einem Getriebe angehört, mit dem die Kolbenbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Zu diesem Zweck kämmt die Zahnstange mit einem Ritzel, das über ein weiteres Zahnrad und eine Spi­ ralfeder eine Abtriebswelle treibt. Der Hubkolben arbeitet gegen eine kräftige Druckfeder, die ihn jeweils in die obere Totpunktlage zurückführt. Der Arbeitshub des Hubkol­ bens wird dazu benutzt, die Spiralfeder zu spannen, die dann beim Aufwärtshub des Hubkolbens ein Drehmoment in die Abtriebswelle einleitet. Ein Freilauf koppelt bei der Rückbewegung des Hubkolbens das Zahnrad mit der Spiralfe­ der ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine permanente Kraftübertragung zwischen den Elementen sicherstellt, ohne eine Kurbelwelle mit einem Pleuel zu benutzen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung stellt der Zahnträger eine andauern­ de Kraftübertragung zwischen dem hin- und herbewegten Ele­ ment und der Abtriebswelle her, ohne das hin- und herbe­ wegte Element einer nennenswerten Querkraft auszusetzen. Jeweils bei der Bewegungsumkehr des Zahnträgers wird die­ ser quer zu seiner Bewegungsrichtung versetzt, so daß dem Ritzel eine fortwährende Drehbewegung in der gleichen Richtung aufgezwungen wird. Die Führungseinrichtungen sta­ bilisieren die Versetzbewegungen des Zahnträgers und führen diesen bei seiner Längsbewegung. Die Kupplung überträgt im wesentlichen nur geradlinige Kräfte zwischen dem Zahnträger und dem hin- und hergehenden Element, weil sie die Versetz- und gegebenenfalls Schwenkbewegungen des Zahnträgers ohne nennenswerte Reaktionskräfte für das hin­ und hergehende Element zuläßt. Dies ist besonders günstig in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor mit Hubkolben als Antriebsmotor, weil der Hubkolben auf einer durchge­ henden und geradlinig bewegten Kolbenstange angebracht sein kann und von Querkräften oder Kippmomenten freige­ stellt ist. Das Getriebe ist in seinem Aufbau einfach, ro­ bust und vor allem kompakt. Günstig ist auch, daß die Drehgeschwindigkeit des Ritzels praktisch unabhängig von der linearen Geschwindigkeit des hin- und hergehenden Ele­ mentes durch die Übersetzung zwischen dem Ritzel und dem Zahnträger gewählt werden kann, so daß gegebenenfalls das Ritzel bei jedem Hub des hin- und hergehenden Elementes mehr oder weniger als eine halbe Umdrehung ausführen kann.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. In der Mittellage zwischen den versetzten Stel­ lungen fluchtet der Zahnträger im wesentlichen mit dem hin- und hergehenden Element. Durch die Versetzbewegungen verlagert der Zahnträger seinen Eingriff jeweils von einer Seite des Ritzels zur anderen Seite, ohne dazwischen den Eingriff aufzugeben. Das Ritzel dreht sich dadurch immer in der gleichen Drehrichtung, und zwar ohne zum Stillstand zu kommen und ohne den Eingriff bei der Richtungsumkehr des Zahnträgers aufzugeben.

Ein besonders wichtiger Gedanke ist in Anspruch 3 enthalten. Es bestünde nämlich an sich die Gefahr, daß das Ritzel bei jeder Bewegungsumkehr des Zahnträgers den Ein­ griff verliert oder daß der Eingriff zumindest so ver­ schlechtert wird, daß dann, wenn das hin- und hergehende Element bei Abstellen des Antriebsmotors genau in diesem Bereich zum Stillstand kommt, beim neuerlichen Starten durch eine Drehbewegung des Ritzels dieses leer durchgeht oder nur schlecht kämmende Zähne beschädigt. Durch die Auslegung gemäß Anspruch 3 wird jedoch sichergestellt, daß bei der Bewegungsumkehr des Zahnträgers die Zähne des Rit­ zels für einen Moment gleichzeitig mit beiden Zahnstangen­ abschnitten in Eingriff stehen, ehe das Ritzel mit dem dort vorliegenden Zahnbogen in Eingriff kommt, und zwar mit einem sauberen Eingriffsverhältnis. Unmittelbar nach diesem zweiseitigen Eingriff und sobald das Ritzel mit den Zähnen des Zahnbogens zu kämmen beginnt, wird der eine Eingriff mit einem Zahnstangenabschnitt aufgegeben und der Eingriff mit dem anderen Zahnstangenabschnitt verstärkt, der dann dem Ritzel entlang in der Gegenrichtung bewegt wird.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform von Fig. 4, da Halbkreisbögen eindeutige Abwälz- und Eingriffsverhältnis­ se gewährleisten.

Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform geht aus An­ spruch 5 hervor. Bei dieser Ausbildung wird eine robuste Kupplung zwischen dem Zahnträger und dem hin- und herge­ henden Element erreicht, die Querkräfte vom hin- und her­ gehenden Element weitgehend fernhält. Der Zahnträger kann sich durch die Kupplung sowohl relativ zum hin- und her­ gehenden Element geringfügig verschwenken als auch die zum Umschalten bei den Bewegungsumkehrungen erforderlichen Versetzbewegungen ausführen, wobei über den Gleitstein im Führungsschlitz großflächige Kraftübertragungsbereiche ge­ bildet werden, die auch hohe Kräfte anstandslos verkraf­ ten. Die Kupplung arbeitet praktisch spielfrei, so daß unerwünschte Eigenbewegungen des Zahnträgers, die nicht zum Umschalten benötigt werden, unterdrückt werden.

Ein weiterer, wichtiger Gedanke ist in Anspruch 6 enthalten. Die Führungseinrichtungen greifen auf diese Weise unmittelbar am Zahnträger an, führen diesen bei sei­ ner hin- und hergehenden Bewegung und gestatten gleichzei­ tig mittels der Rampen die zum Umschalten erforderlichen Versetzbewegungen des Zahnträgers in dessen Umkehrpunkten.

Eine günstige Ausführungsform geht ferner aus Anspruch 7 hervor. Die Führungseinrichtungen sind einfach, robust und arbeiten mit dieser Ausbildung automatisch. Sie benötigen keine externe Steuerung und kommen mit geringem Einbauraum aus. Der jeweils an seinem Anschlag festgelegte Schwinghe­ bel kann auch verhältnismäßig hohe Reaktionskräfte aus dem Eingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnträger schadlos aufnehmen und in das Gehäuse des Getriebes übertragen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 wird die automatische Wechselschaltung zwischen den Führungseinrichtungen bewirkt, wobei der Zahnträger selbst den jeweiligen Um­ schaltimpuls für beide Schwinghebel erzeugt, unterstützt durch die Wirkung der Rampen an den Enden der Laufbahnen. Genauso können die Führungseinrichtungen auch zwangsge­ steuert der Versetzbewegung des Zahnträgers folgen, z.B., in dem die Schwinghebel durch Nockenscheiben ersetzt und mit einer bestimmten Übersetzung angetrieben werden, so daß der Zahnträger jeweils zwischen beiden Führungsein­ richtungen abgestützt hin- und herversetzt wird. Bei­ spielsweise würde eine Übersetzung gewählt, bei der bei einem Hub des Zahnträgers jede einen Nocken tragende Nockenscheibe eine Drehung um 180° ausführt.

Günstige Reibungsverhältnisse, geringe Laufgeräusche und die Aufnahme auch größerer Kräfte werden dann gewährlei­ stet, wenn die Merkmale von Anspruch 9 gegeben sind.

Durch die Ausführungsform gemäß Anspruch 10 werden uner­ wünschte Kippmomente für den Zahnträger vermieden, weil die Reaktionskräfte aus dem Zahneingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnträger ohne schädlichen Hebelarm in den jeweils in seiner Abstützstellung stehenden Schwinghebel eingeleitet werden, weil dieser in seiner Abstützstellung genau auf die Achse des Ritzels ausgerichtet ist.

Zu kompakten Außenabmessungen des Getriebes tragen die Maßnahmen des Anspruchs 11 bei, weil alle für das Getriebe wichtigen Komponenten in dem Gehäuse untergebracht sind.

Ein weiterer, wichtiger Gedanke ist in Anspruch 12 enthalten. Die Längsführungen in diesem Bereich des Gehäuses des Getriebes unterdrücken unerwünschte Schwin­ gungen im Bereich der Kupplung zwischen dem hin- und her­ gehenden Element und dem Zahnträger.

Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsform sind auch die Merkmale von Anspruch 13 zweckmäßig, weil auf diese Weise der Zahnträger an beiden Enden abgestützt und geführt wird.

Die Herstellung des Getriebes wird mit den Merkmalen von Anspruch 14 vereinfacht, weil der Zahnträger und das Ritzel mit Normzähnen auskommen, ausgenommen die im Kopfbereich abgemagerten Zähne im Übergangsbereich von jedem Zahnstangenabschnitt zu einem Zahnbogen. Die letztgenannte Maßnahme ist insbesondere dafür wichtig, daß an den Bewegungsumkehrpunkten des Zahnträgers beim beidseitigen Eingriff des Ritzels der Eingriff an einer Seite berührungsfrei aufgehoben wird, wenn sich das Ritzel dem Zahnbogen entlang abzuwälzen beginnt. Bei Zahnträgern, bei denen der Kopfabstand zwischen den Zahnstangenab­ schnitten in Relation zum Kopfkreisdurchmesser des Ritzels wesentlich größer ist, brauchen die Übergangszähne in ihrer Kopfbreite nicht abgemagert zu werden.

Schließlich ist das Merkmal von Anspruch 15 von besonderer Bedeutung, weil mit dieser Ausführungsform eine kompakte komplette Antriebseinheit geschaffen wird, die sich durch Einfachheit, einen guten Wirkungsgrad und eine universelle Einsetzbarkeit für verschiedenste Zwecke auszeichnet. Der doppelt wirkende Zweitakt-Verbrennungsmotor mit dieser speziellen Einlaßsteuerung arbeitet mit einem außerordent­ lich guten Wirkungsgrad, für den auch die einwandfreie Führung der Kolbenbewegung auf der durchgehenden Kolben­ stange mit verantwortlich ist, wobei sich das Getriebe mit dem Zahnträger hervorragend zum Zusammenarbeiten mit diesem Verbrennungsmotor eignet, da es die geradlinige Be­ wegung der Kolbenstange auf einfache Weise in die Drehbe­ wegung der Abtriebswelle umsetzt. Das Getriebe baut so klein, daß es praktisch innerhalb der Kontur des Zylinders Platz findet. Wird das Getriebe zwischen zwei gegensinnig arbeitenden Kolben angeordnet, so könnte der Zahnträger unmittelbar mit den beiden Kolben verbunden und durch die Kolbenbewegung entsprechend angetrieben werden, wobei zwischen dem Zahnträger und jedem Kolben dann eine die Versetzbewegungen gestattende Kupplung vorgesehen wäre.

Anhand der Zeichnungen wird nachstehend eine Ausführungs­ form des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen doppelt­ wirkenden Zweitakt-Verbrennungsmotor,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3, 4, 5 Schnittdarstellungen durch ein mit dem Verbrennungsmotor verbundenes Getriebe.

Ein doppeltwirkender Zweitakt-Verbrennungsmotor 1, der hier als Einzylindereinheit dargestellt ist, besitzt ein Motorgehäuse 2, in das eine nasse Zylinderlaufbuchse 3 eingesetzt ist, die an beiden Enden durch Gehäuseend­ scheiben 4 abgeschlossen und lagegesichert wird, Auf den Gehäuseendscheiben 4 sitzen an beiden Enden des Zylinders Zylinderköpfe 5 und 6, die durch Spannschrauben 7 im Mo­ torgehäuse 2 befestigt sind. Die Gehäuseendscheiben 4 und die Zylinderköpfe 5 und 6 weisen Durchgangsbohrungen für eine einen Kolben 8 mit zwei gegenüberliegenden Kolben­ flächen 9, 10 tragende Kolbenstange 13 auf, deren Enden 14 und 15 außerhalb des Verbrennungsmotors 1 liegen.

Der doppelseitig beaufschlagbare Kolben 8 teilt den Zy­ linder in zwei getrennte Arbeitsräume 11, 12. Der obere und der untere Totpunkt OT, UT des Kolbens 8 sind strichliert angedeutet. Von OT, UT bis zur angrenzenden Seite der Gehäuseendscheiben 4 erstrecken sich die eigentlichen Kompressionsräume K.

In die außenliegenden Enden der Zylinderköpfe 5 und 6 sind Führungs- und Abdichthülsen 16 eingeschraubt, in denen die Endbereiche der Kolbenstange 13 gleitend und abgedichtet geführt sind. Im Zylinderkopf 5 ist eine von der Kolben­ stange 13 durchsetzte Zwischenspeicherkammer 17 vorgese­ hen, während im Zylinderkopf 6 eine ähnliche Zwischenspei­ cherkammer 18 ausgebildet ist, die durch einen Kanal 19 mit einer Ladevorrichtung 20 in Strömungsverbindung steht, die einen Speicherraum 20 a und gegebenenfalls eine Druck­ quelle oder ein Gebläse 21 besitzt. Das Gebläse 21 könn­ te auch ein Turbolader sein, der durch die Abgase des Verbrennungsmotors 1 betrieben wird. Im Speicherraum 20 a wird unter Druck stehendes Verbrennungsgas bereitge­ stellt. Eine Druckregeleinrichtung 22, z.B. ein Druckre­ duzierventil, ist vor der Zwischenspeicherkammer 18 an­ geordnet.

Die Kolbenstange 13 ist über einen wesentlichen Teil ihrer Längserstreckung hohl ausgebildet (Hohlraum 23). Ferner besitzt die Kolbenstange 13 in zwei symmetrisch zum Kol­ ben 8 beabstandeten Längsbereichen L Strömungsverbindun­ gen 24, die zur Verbindung des Hohlraumes 23 mit dem je­ weiligen Arbeitsraum 11 oder 12 bestimmt sind, und, da sie sich über die gesamte Länge jedes Längsabschnittes L er­ strecken, auch eine Verbindung zwischen jeder Zwischen­ speicherkammer 17 und 18 und dem zugeordneten Arbeitsraum 11 oder 12 herstellen, wenn der Kolben aus der in Fig. 1 gezeigten Mittellage verschoben ist. Der zwischen den Längsabschnitten L vorliegende Zwischenabstand A ent­ spricht dem Kolbenhub zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt OT, UT zuzüglich der zweifachen Kompressionsraum­ tiefe K und zuzüglich der zweifachen Dicke jeder Gehäuse­ endscheibe 4. Die Länge jedes Längsabschnittes L ist grö­ ßer als die Hälfte des Kolbenhubes zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt OT, UT.

Die Strömungsverbindungen 24 bestehen aus einer Vielzahl über den Längsabschnitt L verteilter Durchgangsbohrungen 25 in der Wand der Kolbenstange 13, wobei jede Durchgangs­ bohrung 25 schräg gegenüber der Achse der Kolbenstange 13 liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Durchgangsbohrungen 25 vom Hohlraum 23 ausgehend schräg vom Kolben 8 weggeneigt. Mit dieser Schrägstellung wird eine Zwangsströmung des aus dem Hohlraum 23 in jeden Ar­ beitsraum 11 oder 12 einströmenden Gases angestrebt, die der Spülung der Arbeitsräume zugutekommen soll. Die Durch­ gangsbohrungen 25 könnten auch in der entgegengesetzten Richtung schräg angestellt sein und zusätzlich dazu noch abweichend von der radialen Richtung bezüglich der Achse der Kolbenstange 13 schräggestellt liegen, so daß die aus den Durchgangsbohrungen 25 in jedem Arbeitsraum austreten­ den Gasstrahlen eine Drallwirkung erzeugen.

In den Gehäuseendscheiben 4 sind Zündvorrichtungen 26, 27 befestigt, die bei Betreiben des Verbrennungsmotors 1 als Dieselmotor, z.B. durch Dieseleinspritzdüsen ersetzt sind.

Wird der Verbrennungsmotor 1 mit Benzin, Gas oder einem anderen, nicht selbstentzündenden Brennstoff betrieben, so kann dieser entweder in den Speicherraum 20 a oder in den Kanal 19 oder in eine oder beide Zwischenspeicherkammern 18 eingebracht werden. Besonders zweckmäßig ist es, Brenn­ stoffzufuhreinrichtungen 28 a in den Gehäuseendscheiben 4 direkt an jedem Arbeitsraum 11, 12 vorzusehen.

Wie die Fig. 1 und 2 im Detail hervorheben, ist in einem Mittelabschnitt des Zylinders die Auslaßvorrichtung für beide Arbeitsräume 11, 12 vorgesehen, die aus drei in Umfangsrichtung verteilten Auslaßkanälen 29 im Motorge­ häuse 2 sowie aus einer Vielzahl über den Umfang der Zy­ linderlaufbuchse 3 verteilter Auslaßschlitze 30 besteht. Die in Zylinderlängsrichtung gesehene Breite H der Aus­ laßschlitze 30 ist größer als die Kolbenhöhe S, so daß in der gezeigten Mittelstellung des Kolbens 8 beide Ar­ beitsräume 11, 12 nach außen offen sind, während in die­ ser Mittelstellung der Hohlraum 23 der Kolbenstange 13 mit keinem Arbeitsraum 11, 12, eine Strömungsverbindung hat. Die Auslaßschlitze 30 sind am Außenumfang der Zylinder­ laufbuchse 3 durch eine umlaufende Ringnut 35 miteinan­ der in Strömungsverbindung.

Der Kolben 8 besitzt mehrere Kolbenringe 34, die wegen der sauberen Führung des Kolbens 8 dank der in den Hülsen 16 laufenden Kolbenstange 13 mit geringem Anpreßdruck an der Zylinderwand anliegen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Ende 15 der Kolbenstange 13 mit einem strichliert angedeuteten Ge­ triebe 31 gekoppelt, der beispielsweise die hin- und her­ gehende Bewegung der Kolbenstange 13 in eine Drehbewegung einer Abtriebswelle 32 umsetzt. Auf der Abtriebswelle 32 ist eine Schwungmasse 33 angeordnet.

Auch das andere Ende der Kolbenstange 13 könnte ein Ar­ beitselement, z.B. einen Kolben, antreiben, der als Se­ kundärabtrieb benutzt wird, z.B. zum Antrieb eines Kom­ pressors, einer Kälteanlage od.dgl.

Der Verbrennungsmotor 1 arbeitet wie folgt:

Vorausgesetzt, daß im Arbeitsraum 11 gerade die Expan­ sion nach einer Zündung stattgefunden hat, d.h., daß ein Arbeitstakt geleistet wurde, ist der Kolben 8 im Begriff, bei seiner Hubbewegung, in Fig. 1 nach unten, die Auslaß­ schlitze 30 zum Arbeitsraum 11 zu öffnen, so daß die Abga­ se auszuströmen beginnen. Die Schwungmasse 33 und die beim Arbeitstakt auf den Kolben 8 aufgebrachte Beschleunigung bewegen den Kolben 8 weiter nach unten in Richtung auf seinen unteren Totpunkt zu. Die Auslaßschlitze 30 werden zum Arbeitsraum 11 vollständig freigegeben und gleichzei­ tig treten auch die Durchgangsbohrungen 25 in den Arbeits­ raum 11 ein, so daß unter Druck in der Zwischenspeicher­ kammer 17 und im Hohlraum 23 der Kolbenstange 13 enthalte­ nes Frischgas in den Arbeitsraum 11 einzutreten beginnt und eine Zwangsspülströmung für die Abgase erzeugt, mit der diese ausgeschoben werden. Sobald der Kolben 8 die Auslaßschlitze 30 nach unten überfährt, ist der untere Arbeitsraum 12 hermetisch abgedichtet, da auch die un­ teren Durchgangsbohrungen 25 nicht mehr mit dem Arbeits­ raum in Verbindung stehen. Der Kolben 8 komprimiert im unteren Arbeitsraum 12, bis er schließlich seinen unteren Totpunkt erreicht. Mit der Brennstoffzuführvorrichtung 28 a wird während der Kompression Brennstoff zugeführt, bis schließlich, z.B. bei oder nahe beim unteren Totpunkt, die Zündung mittels der Zündvorrichtung 27 erfolgt. Wäh­ renddessen wurde der Arbeitsraum 11 gespült. Bei der darauffolgenden Expansion im Arbeitsraum 12 wird der Kolben 8 nach oben bewegt, wobei über die Kolbenstange 13 und das Getriebe 31 ein weiterer Arbeitstakt geleistet wird. Bei der Bewegung des Kolbens 8 nach oben wird aus dem Arbeitsraum 11 weiterhin Abgas durch die Auslaßschlit­ ze 30 nach außen ausgeschoben, gegebenenfalls schon ver­ mischt mit überschüssig zugeführtem Verbrennungsgas, so daß eine einwandfreie Reinigung des Arbeitsraumes 11 von Abgasen gewährleistet ist. Sobald der Kolben 8 die Auslaß­ schlitze 30 überfährt, wird der Arbeitsraum 11 wieder her­ metisch abgeschlossen, weil auch die oberen Durchgangsboh­ rungen 25 die Strömungsverbindung zwischen dem Hohlraum 23, der Zwischenspeicherkammer 17 und dem Arbeitsraum 11 unterbrechen. Durch die Brennstoffzuführvorrichtung 28 a wird Brennstoff eingeführt und schließlich beim oder nahe beim oberen Totpunkt des Kolbens 8, diesesmal mit der Zündvorrichtung 26, gezündet. Zuvor hat der Kolben 8 die Auslaßschlitze 30 zum Arbeitsraum 12 freigegeben, so daß aus diesem die Abgase ausströmen und zusätzlich durch die zwischenzeitlich den Hohlraum 23 und die Zwischenspei­ cherkammer 18 mit dem Arbeitsraum 12 verbindenden Durch­ gangsbohrungen 25 Frischgas einströmt, das zusätzlich für das Spülen des Arbeitsraumes 12 sorgt. Die Spülung erfolgt über mehr als die Kolbenhublänge und zwar um die Länge der Auslaßschlitze. Die Füllung erfolgt über die ganze Kolben­ hublänge.

Sobald am oberen Totpunkt gezündet wurde, wird ein neuer­ licher Arbeitstakt ausgeführt, bis der Kolben 8 wieder die in Fig. 1 angedeutete Mittelstellung erreicht, ab der wie­ derum die vorerwähnten Vorgänge ablaufen.

Wird der Verbrennungskraftmotor 1 mit einem selbstzünden­ den Brennstoff betrieben, so sind die Zündvorrichtungen 26, 27 nicht notwendig oder nur zum Starten vorgesehen. Der selbstzündende Brennstoff wird entweder direkt in die Ar­ beitsräume 11, 12 eingebracht oder auch über den Speicher­ raum 20 a, den Verbindungskanal 19 oder auch über die Zwi­ schenspeicherräume 17, 18.

Wird der Verbrennungskraftmotor 1 mit nicht selbstzünden­ dem Brennstoff betrieben, so wird dieser zweckmäßigerweise durch die Brennstoffzuführvorrichtungen 28 a oder 28 einge­ bracht.

Die Strömung im Hohlraum 23 der Kolbenstange 13 und auch in den Zwischenspeicherkammern 17 und 18 unterstützt die Wärmeabfuhr aus dem Inneren des Motors. Verbunden ist damit der Vorteil, daß das Verbrennungsgas in den Zwi­ schenspeicherkammern 17 und 18 und im Hohlraum 23 wün­ schenswert aufgewärmt wird, was dem thermischen Wirkungs­ grad des Motors zugutekommt.

Die Führungs- und Abdichthülsen 16 können mit einer selbstschmierenden Beschichtung versehen sein oder auf herkömmliche Weise mit Drucköl geschmiert werden. Denkbar ist z.B. eine Ausbildung der Hülsen 16 aus einem Sinter­ werkstoff mit eingesinterten Schmierlamellen. Da eine ver­ hältnismäßig große Führungsfläche für die Kolbenstange 13 gegeben ist, und da in den Gehäuseendscheiben 4 eine rei­ bungsarme und wirksame Dichtung untergebracht werden kann und weil die Kolbenringe 34 mit geringem Anpreßdruck und sauberer Führung widerstandsarm laufen, wird eine leicht­ gängige Kolbenbewegung und nur ein minimaler Leckverlust in jedem Arbeitsraum 11 oder 12 erreicht.

Sofern der Brennstoff durch die Brennstoffzuführvorrich­ tung 28 a unmittelbar in die Arbeitsräume 11, 12 einge­ bracht wird, läßt sich mit der Dosierung des Brennstof­ fes die Leistung und Arbeitsgeschwindigkeit des Verbren­ nungskraftmotors 1 leicht steuern. Zusätzlich kann auch der Druck verändert werden, mit dem die Arbeitsräume be­ füllt und gespült werden. Der Ladedruck sollte bei jedem Betriebszustand so hoch sein, daß das Entstehen von Unter­ druck in jedem Arbeitsraum vermieden wird.

Es können mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors 1 in Reihen-, Stern- oder Boxeranordnung vorgesehen werden, wobei jede Einheit bei jedem Kolbenhub einen Arbeitstakt leistet. Die Zylinderlaufbuchse 3 kann mit Wasser oder mit einer Druckumlaufschmierung gekühlt werden, wobei (nicht dargestellt) auch in den Gehäuseendscheiben 4 oder in den Zylinderköpfen 5, 6 Kühlkanäle vorgesehen sein können. Die Schmierung der Kolbenringe 34 und der Kolben­ stange 13 in den Gehäuseendscheiben 4 kann auf herkömmli­ che Weise, z.B. mit Drucköl erfolgen.

Aus den Fig. 3, 4 und 5 ist ein Getriebe 31 zu entnehmen, das mit dem Verbrennungsmotor 1 in der in Fig. 2 angedeuteten Weise gekoppelt sein kann. Das Ge­ triebe 31 der Fig. 3, 4 und 5 ist jedoch auch zur Ver­ wendung bei anderen Verbrennungsmotoren oder Antrieben mit einer hin- und hergehenden Antriebsbewegung in glei­ cher Weise brauchbar, da es auf universelle Weise die Umsetzung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung gestattet.

Das Getriebe 31 ist durch eine Kupplung 37 mit einem Anschlußteil 36 eines hin- und hergehenden, nicht dar­ gestellten Elementes, beispielsweise der Kolbenstange 13 des Verbrennungsmotors 1 der Fig. 1 und 2, gekoppelt. Es enthält einen ebenen Zahnträger 38, der durch die Kupplung 37 mit dem Anschlußteil 36 derart verbunden ist, daß er relativ zur hin- und hergehenden Bewegung des Anschlußteils 36 in Richtung eines Doppelpfeils 39 quer nach beiden Seiten versetzbar ist und dabei auch eine Schwenkbewegung in Richtung eines Doppelpfeiles 41 um eine Achse 40 auszuführen vermag. Der Zahnträger 38 nimmt ein Zähne tragendes Ritzel 42 auf, das auf der Abtriebswelle 32 befestigt ist. Die Abtriebswelle 32 ist (Fig. 4) in Lagern 68 in einem Gehäuse 43 drehbar gelagert, das den Zahnträger 38 umgibt und auch zwei Führungseinrichtungen 44 für den Zahnträger 38 aufweist.

Der Zahnträger 38 ist aus zwei zueinander parallelen, mit ihren Zähnen zueinander weisenden, geraden Zahnstangenab­ schnitten 45 und 46 sowie aus die Enden der Zahnstangenab­ schnitte 45, 46 miteinander verbindenden Zahnbögen 47 zusammengesetzt, wobei jeweils die Mitte M jedes Zahnbo­ gens 47 in der Mitte des Abstandes zwischen den Zahnstan­ genabschnitten 45, 46 liegt. Das Ritzel 42, die Zahnstan­ genabschnitte 45, 46 und die Zahnbögen 47 tragen Normzähne. Der Kopfabstand KA zwischen den Zahnstangenabschnitten 45, 46 ist kleiner als der Kopfkreisdurchmesser K des Ritzels 42. Der Kopfkreisdurchmesser K des Ritzels ist allerdings kleiner als die Differenz aus dem Fußabstand F zwischen den Zahnstangenabschnitten abzüglich der Eingriffstiefe E bzw. der Zahnhöhe Z. Nur die im jeweiligen Übergangsbereich von einem Zahnstangenabschnitt 45, 46 zu einem Zahnbogen 47 vorliegenden Zähne 48 sind hinsichtlich ihrer Kopfbreite KB gegenüber den Normzähnen abgemagert. Mit den vorerwähnten Maßverhältnissen und Maßnahmen wird erreicht, daß wenn das Ritzel 42 mit einem Zahnbogen 47 zu kämmen beginnt, für einen Moment ein Eingriff zwischen ei­ nem oberen Zahn 48 und dem gegenüberliegenden unteren Zahn 48 herrscht, welcher Eingriff sich dann vom einen Zahn 48 sofort löst, wenn das Ritzel 42 sich dem Zahnbogen 47 ent­ lang dreht. Damit wird sichergestellt, daß das Ritzel 42 zu keinem Zeitpunkt seinen Eingriff mit der Verzahnung des Zahnträgers 38 lösen kann, d.h. auch nicht in einem Tot­ punkt des Doppelkolbens 8, in dem dieser seine Bewegungs­ richtung umkehrt. Die Abmagerung der Kopfbreite KB des Übergangszahnes hat den Effekt, daß beim Lösen des Ein­ griffs an einer Seite des Ritzels 42 keine Kollision eintritt.

An jeder längsverlaufenden Außenseite des Zahnträgers 38 ist eine ebene Laufbahn 49 vorgesehen (s. auch Fig. 4), die an beiden Enden in eine Rampe 50 übergeführt ist, die gekrümmt oder schräg in Richtung zur Längsmittel­ achse des Zahnträgers 38 hin verläuft.

Der Zahnträger 38 besitzt an einem Ende einen Fortsatz (s. auch Fig. 5) 51, der zwischen Endlaschen 36 a, 36 b des Anschlußteiles 36 eingreift. Die dort vorgesehene Kupp­ lung 37 besteht aus einem quer zur Längsrichtung des Zahnträgers 38 verlaufenden Führungsschlitz 52 von etwa rechteckiger Gestalt, in dem ein quaderförmiger Gleit­ stein 53 sitzt, dessen Länge geringer ist als die Länge des Führungsschlitzes 52. Den Gleitstein 53 durchsetzt ein Drehzapfen 54, dessen Enden im Anschlußteil 36 in Gleitbuchsen 56 drehbar gelagert sind und durch Deckel 55 abgedeckt werden. Die Achse des Drehzapfens 54 ist die Achse 40, um die der Zahnträger 38 relativ zum Anschlußteil 36 in Richtung des Doppelpfeiles 41 ver­ schwenkbar ist. Die gleitende Beweglichkeit des Gleit­ steines 53 im Führungsschlitz 52 gestattet dem Zahnträger 38 eine quer zur Bewegungsrichtung des Anschlußteiles 36 gerichtete Versetzbewegung nach beiden Seiten.

Jede Führungseinrichtung 44 enthält einen am Gehäuse 43 befestigten Lagerbock 57 für eine Achse 58, an der ein Schwinghebel 59 schwenkbar gelagert ist, der an seinem freien Ende ein Führungsglied 60, z.B. in Form einer mit einem Kugellager 67 gelagerten Rolle 61, trägt. Der Schwinghebel 49 wird durch eine Feder 62, die in einem Widerlager 63 abgestützt ist, in Richtung auf einen gehäusefesten Anschlag 64 beaufschlagt, der eine annähernd vertikal zur Längsmittelachse des Zahnträgers 38 liegende Position des Schwinghebels 59 begrenzt. In der Gegenrichtung kann der Schwinghebel 59 gegen die Kraft der Feder 62 ausschwingen. Die Anschläge 64 für die beiden Schwinghebel 59 sind einander entgegengesetzt angeordnet, so daß die beiden Schwinghebel 59 zueinander gegensinnig verschwenkbar und abstützbar sind. Jeder Schwinghebel 59 nimmt bei Anlage an seinem Anschlag 64 eine Abstützstellung ein, während er in verschwenkter Position eine Passivstellung beibehält. Die Führungs­ glieder 60 liegen ständig an den Laufbahnen 49 bzw. an den Umkehrpunkten des Zahnträgers 38 an den Rampen 50 an. Die beiden Schwinghebel vertauschen bei der hin- und hergehenden Bewegung des Zahnträgers 38 jeweils ihre Abstütz- und Passivstellungen.

Zur Längsführung des Anschlußteiles 36 ist dieses bei­ spielsweise mit oberseitigen Führungskeilen 65 ausge­ stattet, die in Längsführungen 66 eingreifen, die mit dem Gehäuse 43 baulich vereinigt sein können.

Denkbar ist es, auch das freie Ende des Zahnträgers 38 zu führen.

Das Getriebe 31 arbeitet wie folgt:

Vorausgesetzt, daß in Fig. 3 der Zahnträger 38 in Richtung eines Pfeiles 67 verschoben wird, liegt der eine Schwing­ hebel 59 an seinem in Richtung des Pfeiles 67 dahinterlie­ genden Anschlag 64 an und stützt den Zahnträger 38 beim Eingriff des Ritzels 42 mit den Zähnen des Zahnstangenab­ schnittes 45 ab. Durch die Bewegung des Zahnträgers 38 wird das Ritzel 42 und damit die Abtriebswelle gedreht. Gegen Ende der Bewegung in Richtung des Pfeiles 67 beginnt das Ritzel 42 in den der Kupplung 37 zugewandten Zahnbogen 47 einzugreifen, wobei gleichzeitig das Führungsglied 60 in den Bereich der Rampe 50 kommt. Infolge der Eingriffs­ bewegung zwischen dem Ritzel 42 und dem Zahnbogen 47 wird der Zahnträger 30 in Richtung eines Pfeiles 68 quer versetzt, was durch eine entsprechende Gleitbewegung des Gleitsteins 53 im Führungsschlitz 52 und ein gleichzeiti­ ges Verschwenken um den Drehzapfen 54 möglich ist. Wenn sich die Achse der Abtriebswelle 32 mit der Längsmittelachse des Zahnträgers 38 deckt, steht das Rit­ zel 42 gleichzeitig mit beiden Übergangszähnen 48 in Eingriff. Bei der weiteren Versetzbewegung des Zahnträgers 38 greifen die Zähne des Ritzels 42 in die Zähne des Zahn­ bogens 47 ein, wobei der Eingriff mit dem in Fig. 3 mit dem Bezug 48 angedeuteten Übergangszahn aufgehoben wird und sich das Ritzel 42 am Zahnbogen 47 abwälzt. Für die Versetzbewegung des Zahnträgers 38 ist dessen aus der Be­ wegung resultierende Massenkraft einerseits sowie die Kraft des Schwungelementes 33 (Fig. 1) andererseits verantwortlich. Dem auf der Rampe 50 aufstehenden Führungsglied 60 wird durch die Versetzkraft des Zahnträgers 38 und die Schräge der Rampe 50 eine schräg geneigte Kraft aufgezwungen, die zum Verschwenken des Schwinghebels 59 gegen die Kraft der Feder 62 in die Pas­ sivstellung führt. Gleichzeitig kann die Feder 62 den an­ deren Schwinghebel 59 aus seiner Passivstellung in die Abstützstellung am Anschlag 64 ziehen, so daß dann, wenn das Ritzel 42 mit den Zähnen des Zahnstangenabschnittes 46 zu kämmen beginnt, hier wieder eine einwandfreie Abstützung des Zahnträgers gegen Querkräfte vorliegt. Der Zahnträger 38 hat dann seine Bewegungsrichtung umgekehrt und bewegt sich in Richtung eines Pfeiles 69, bis schließlich das Führungsglied 60 des anderen Schwinghebels 59 auf der der Kupplung 37 abgewandten Rampe 50 angelangt ist und das Ritzel 42 wiederum beginnt, dem der Kupplung 37 abgewandten Zahnbogen 47 entlang zu laufen. Danach führt der Zahnträger 38 eine Querversetzbewegung in Rich­ tung eines Pfeiles 70 aus, bei der der bisher in der Abstützstellung stehende Schwinghebel 59 wieder in seine Passivstellung verschwenkt wird, während der andere Schwinghebel 59 aus seiner Passivstellung durch die Kraft der Feder 62 bis zum Anschlag 64 verschwenkt wird und sei­ ne neuerliche Abstützstellung einnimmt. Nach der Bewe­ gungsumkehr fährt der Zahnträger 38 wiederum in Richtung des Pfeiles 67, wobei das Ritzel 42 mit dem Zahnstangenab­ schnitt 45 kämmt und der Zahnträger 38 erneut an der Führungseinrichtung 44 abgestützt ist. Es ergibt sich auf diese Weise eine geführte Versetzbewegung des hin- und herbewegten Zahnträgers 38, aus der eine Drehbewegung der Abtriebswelle 32 abgeleitet wird. Selbst wenn der Verbren­ nungsmotor 1 gemäß den Fig. 1 und 2 so zum Stillstand gelangt, daß die Achse der Abtriebswelle 32 gerade in der Längsmittelachse des Zahnträgers 38 liegt, ist ein neuer­ liches Starten des Verbrennungsmotors 1 durch eine übliche Andrehvorrichtung an der Abtriebswelle 32 möglich, weil in diesem Moment ein beidseitiger Eingriff zwischen dem Rit­ zel 42 und den beiden Übergangszähnen 48 vorliegt und das Ritzel 42 sich nicht leer durchdrehen kann.

Im Gehäuse 43 könnten auch Seitenführungseinrichtungen für den Zahnträger 38 vorgesehen sein. Denkbar ist fer­ ner, andere Führungseinrichtungen als die Führungsein­ richtungen 44 vorzusehen, die dafür sorgen, daß die Re­ aktionskräfte aus dem Zahneingriff eine unerwünschte Versetzbewegung des Zahnträgers 38 erzeugen. Denkbar wäre ferner eine von einem geraden Verlauf der Zahn­ stangenabschnitte 45, 46 abweichende Form, z.B. in bezug auf die Längsmittelachse des Zahnträgers 38 konvex oder konkav gekrümmt. Der Zahnträger 38 könnte auch in seiner Längsmittelachse geteilt ausgebildet sein, was seine Herstellung vereinfacht. Die Führungsglieder 60 könnten auch durch schwenkbare Kufen mit einer Gleitbeschichtung gebildet werden.

Claims (15)

1. Getriebe zwischen einem hin- und hergehenden und einem drehbaren Element, insbesondere bei einem Hubkol­ ben-Verbrennungsmotor, mit einem mit beiden Elementen formschlüssig gekoppelten, auslenkbaren Übertragungs­ glied, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied ein ebener Zahnträger (38) mit einer ovalen Innenverzahnung ist, die aus zwei paralle­ len, beabstandeten und ein mit dem drehbaren Element (32) verbundenes Ritzel (42) zwischen sich aufnehmenden Zahnstangenabschnitten (45, 46) mit zueinander weisenden Zähnen und aus zwei die Zahnstangenabschnitte (45, 46) an ihren Enden verbindenden Zahnbögen (47) zusammengesetzt ist, daß der Zahnträger (38) mit dem hin- und hergehen­ den Element (13, 36) über eine Kupplung (37) parallel zu seiner Ebene und quer zur Bewegungsrichtung des Elements (13, 36) versetzbar verbunden ist, und daß der Zahnträger (38) zwischen beweglichen Führungseinrichtungen (44) liegt, von denen abwechselnd eine den versetzten Zahn­ träger (38) mit einem Zahnstangenabschnitt (45, 46) im Eingriff mit dem Ritzel (42) verschiebbar abstützt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zahnträger (38) quer zur Bewegungsrichtung des Elements (13, 36) und relativ zur Achse des Ritzels (42) nach beiden Seiten versetzbar ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kopfkreisdurchmesser (K) des Ritzels (42) größer ist als der Zahnkopfabstand (KA) zwischen den Zahnstangenabschnitten (45, 46) und kleiner ist als die Differenz aus dem Fußabstand (F) zwischen den Zahnstangenabschnitten (45, 46) und der Ein­ griffstiefe (E) zwischen dem Ritzel (42) und den Zahn­ stangenabschnitten (45, 46).

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahnbögen (47) Halb­ kreisbögen bilden, deren Mittelpunkte in der Längsmit­ telachse des Zahnträgers liegen.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kupplung (37) einen quer zur Bewegungsrichtung des Elements (13, 36) verlau­ fenden Führungsschlitz (52) in einem am Zahnträger (38) angebrachten Vorsprung (51) aufweist, daß im Führungs­ schlitz (52) ein Gleitstein (53) verschiebbar ist, der mittels eines Drehzapfens (54) drehbar mit einem am Ele­ ment (13) angebrachten Anschlußteil (36) verbunden ist.

6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den an die Zahnstan­ genabschnitte (45, 46) angrenzenden Außenseiten des Zahn­ trägers (38) gerade Laufbahnen (49) mit an den Enden zur Längsmittelachse des Zahnträgers (38) hin schräg verlau­ fenden Rampen (50) ausgebildet sind, und daß die Füh­ rungseinrichtungen (44) an den Laufbahnen (49) bzw. Rampen (50) angreifen.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Führungseinrichtung (44) einen um eine stationäre Achse (58) aus einer Ab­ stütz- in eine Passivstellung schwenkbaren Schwinghebel (59) aufweist, der am freien Ende ein Führungsglied (60) trägt, daß für die Abstützstellung des Schwinghebels (59) ein stationärer Endanschlag (64) vorgesehen ist, und daß der Schwinghebel durch eine Feder (62) gegen den Anschlag (64) gedrängt wird.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwinghebel (59) mittels einer der Rampe (50) und einem aus der Versetz­ bewegung des Zahnträgers (38) resultierenden Kraftimpuls aus der Abstützstellung in die Passivstellung schwenkbar ist, in der er über eine Hubbewegung des Zahnträgers (38) verharrt.

9. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Führungsglied (60) eine Rolle (61) ist.

10. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkhebelachsen (58) im Gehäuse (31) in der Mitte des Hubweges des Zahnträgers (38) angeordnet sind und sich in bezug auf den Zahnträger (38) gegenüberliegen.

11. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (44) in einem den Zahnträger (38) umgebenden, ihn gegebenenfalls seitlich führenden, Gehäuse (31) angeordnet sind, in dem eine das drehbare Element (32) bildende, das Ritzel (42) tragende Welle gelagert ist.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Gehäuse (31) Längsführungen (66) für den Anschlußteil (36) des hin­ und hergehenden Elements (13) vorgesehen sind.

13. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Element (13) abgewandte Ende des Zahnträgers (38) über eine weitere Kupplung versetzbar an einem ge­ führten Teil abgestützt ist, z.B. an einer Kurbelwelle.

14. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Ritzels (42), der Zahnstangenabschnit­ te (45, 46) und der Zahnbögen (47) Normzähne sind, ausge­ nommen der jeweils im Übergangsbereich von einem Zahn­ stangenabschnitt (45, 46) zum Zahnbogen (47) vorliegende Zahn (48), der im Kopfbereich in seiner Kopfbreite (KB) abgemagert ist.

15. Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnträger (38) mit einer Kolbenstange (13) eines doppelt wirkenden Zweitakt-Verbrennungsmotors (1) mit wenigstens einem Zylinder und einem Doppelkolben (8) auf der geradlinig geführten Kolbenstange (13) gekoppelt ist, der Auslaßschlitze im Mittelbereich des Zylinders und Einlaßvorrichtungen zu beiden Arbeitsräumen beider­ seits des Doppelkolbens (8) und wenigstens eine an die Einlaßvorrichtungen angeschlossene Ladevorrichtung auf­ weist, und daß die Kolbenstange (13) durchgehend und mit wenigstens einem Hohlraum (23) ausgebildet und in beiden Zylinderenden geführt ist, wobei zwischen dem Hohlraum (23) der Kolbenstange (13) und der Ladevorrichtung (20) eine erste Strömungsverbindung (24) und zwischen dem Hohlraum (23) und jedem Arbeitsraum (11, 12) abwechselnd offene zweite Strömungsverbindungen vorgesehen sind, die den Einlaßvorrichtungen angehören.