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Kolbenkraft- oder -arbeitsmaschine Däe Erfindung bezieht sich auf
eine Kolbenkraft- oder -arbeitsmaschine ohne übliche Kurbelwelle, ohne Pleuelstangen,
Kolbenbolzen, Geradführung (Kreuzkopf) und KurbeIgehäuse.
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Sie verfolgt den Zweck, durch Anordnung eines besonderen Getriebes
zur Umwandlung der hin und her gehenden Kolhenb.ewegung in eine rotierende. den
mechanischen Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen, einen möglichst vollkommenen
Massenausgleich der umlaufenden und hin und her gehenden Teile herbeizuführen sowie
Vereinfachung und Verkürzung im Aufbau der Maschine zu ,er= zielen.
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Kolbenmaschinen, die einen Fortfall der üblichen Kurbelwelle .ermöglichen,
sind in der Technik an sich bekannt. So sind bereits. KurvenscheibenmotoTen vorgeschlagen
worden, bei denen anstatt der üblichen Kurbel-.welle eine Diaomen- oder Nockenwelle
verwendet wird, wodurch auch die Pleuelstangen überflüssig werden; statt dessen
sitzen auf den Kolbenstangen große Rollen, die die Kraft auf die Daumenwelle übertragen.
Ferner gibt es Taumelscheiben- und Schrägscheibenmaschinen, bei denen die übliche
Kurbelwelle durch eine sog. Z-Welle ersetzt ist, auf deren Kröpfung Taumelscheiben
sitzen, an denen mittels Kugelköpfen die Plenel aasgelenkt sind. Schließlich sind
Flugkolbenmotoren bekannt, die an Stelle der Kurbelwelle einen meist mit besonderer
Kupplung versehenen Zahnstangenantrieb verwenden, wodurch die Kraft vom Kolben auf
die Welle übertragen wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß mit dem Arbeitskolben eine Zahnstange,
die mit einen auf der Schwingwelle fest angebrachten Zahnsegment in dauerndem Eingriff
steht, fest verbunden ist, so daß beider hin und her gehenden Kolbenbewegung eine
Schwingdrehung wechselnder Richtung der Schwingwelle und des Zahnsegments erfolgt,
die durch ein Bogenschubkurbelgetriebe, bestehend aus einer mit der Schwingwelle
fest verbundenen Schwinge, einen, der Schwinge und Kurbel
beiderseits
angelenkten Koppel und einer Kurbel, in eine gleichförmige und gleichgerichtete
Drehung der Hauptwelle umgewandelt wird. Die Erfindung ist nicht auf einfach. wirkende
Maschinen beschränkt, sondern w:rd vorteilhaft auch auf doppelt wirkende Maschinen
angewendet. Bei Anordnung von mehreren Zylindern in Reihenform führen die nebeneinanderliegenden
Kolben zweckmäßig gegenläufige Bewegungen aus, bei Anordnung von mehreren Zlinderreihen
kann erfindungsgemäß nur ein« Bogenschubkurbelgetriebe je Reihe angeordnet werden.
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Der durch die Erfindung, die eine Anwendung für alle Arten von Kolbenkraft-
oder -arbeitsmaschinen nach Gleichstrom- und Wechselstrom-, Otto- und Dieselverfahren
im Zweitakt und Viertakt, also z. B. Dampfmaschinen. Preßluftmaschinen, Gas- und
Verbrennungskraftmaschinen, ferner Pumpen, Luft- und Gasverdichter erlaubt, gegenüber
dem Bekannten erzielbare Fortschritt liegt darin, dafa ungleichförmiger Gang, hohe
Abnutzung von Rollen usw., Hubvorrichtungen für die in die Zahnstangen eingreifenden
Ritzel, bewegliche Zähne, gesteuerte und ungesteuerte Kupplungen, Freilaufein.richtungen
usw. nicht vorhanden sind. Der Eingriff der Zahnräder in die Zahnstangen erfolgt
:außerdem stoßfrei, weil er ein ununterbrochener und dauernder ist. Hervorzuheben
ist noch der praktisch vollkommene Massenausgleich der umlaufenden und hin und her
gehenden Teile, der sonst meist nur unvollkommen erreicht wird.
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In den Abb. i bis q. ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung
dargestellt. Abb. i zeigt das Betriebliche Grundschema einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Maschine. Abb- 2 zeigt die Maschine im Grundriß, und zwar als Schnitt A-B durch
den Aufriß nach Abb. 4.. Aus dieser Abb. z ist insbesondere die Anordnung der .
Getriebeteile des Bogenschubkurbelgetriebes ersichtlich. Abb.3 stellt eine Seitenansicht
der Maschine dar, und zwar als Schnitt C-D durch Abb. -., und Abb. ¢ den Aufriß
der Maschine, und zwar als Schnitt EJ nach Abb. 2.
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Das Getriebe nach Abb. i besteht aus zwei Teilen, und zwar dein Verzahnungsgetriebe,
bestehend aus Zahnsegment H und Zahnstange J, und dem in der Getriebelehre bekannten
Bogenschubkutrbelgetriebe, bestehend aus Kurbel N, Koppel .il und Schwinge
L.
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Wird die Kurbel N mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit gedreht,
so führt die Schwinge L Schwingungen aus vom To@tpu:nl>t T1 bis T., also um einen
von den Getriebeabmessungen abhängigen Schwingwinkel. cj ,
der aber mit Rücksicht
auf günstige Beii-egungsübertragttng möglichst nicht größer als cgo° sein soll.
Mit der Schwinge L ist fest verbunden das ZahnsegmentH, es macht also die Schwingbewegung
mit. Die in dauerndem Eingriff mit dem Zahnsegment oder ZahnradH stehende Zahnstange)
macht daher hin und her gehende Bewegungen. Das Gesamtgetriebe arbeitet ebenso,
wenn der Antrieb von der Zahnstange aus mit wechselnder Bewegungsrichtung eingeleitet
wird; es rotiert dann die Kurbel N mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit. Die
Anordnung nach Abb. i erlaubt sowohl die Anwendung auf einfach wirkende wie auch
(vgl. Abb. 2 bis ,l) auf doppelt wirkende Maschinen.
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In der Abb. 4. wird der gemeinsame Zylinder a durch den Kolben G in
die beiden Arbeitsräume a1 und a., unterteilt. Im Innern des Kolbens befindet sich,
mit ihm fest verbunden, die Zahnstange J, die mit dem Zahnsegment H in dauerndem
Eingriff steht. Unter Voraussetzung des Otto-Viertakt-Verfahrens arbeitet der Motor
-wie folgt: Im Arbeitsraumal erfolgt eben Zündung und Beginn der Verpuffung; der
Kolben bewegt sich nach unten und überträgt die Kraft über Zahnstange und Zahnsegment
auf die Schwingwelle h' und auf die daher mit annähernd gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit
im L'hrzeigersinne rotierende Hauptwelle 0 und das nicht miteingezeichnete Schwungrad,
in dem die Energie zur Abgabe der Nutzleistung und zur Durchführung der Leertakte
gespeichert wird; zur gleichen Zeit beginnt im Arbeitsraum a. der Auspuffhub. Hat
der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, so beginnt er sich vom Schwungrad über
Hauptwelle O, Bogenschubkurbel- und Verzahnungsgetriebe angetrieben, wieder nach
aufwärts zu bewegen; im Rauma. beginnt somit der Saughub, im Raumal der Auspuff
der verbrannten Gase. Beim nächsten Arbeitstakt, bei dem der Kolben sich wieder
von oben nach unten bewegt, erfolgt im Raumal Ansaugen, im Raum a. Verdichten. Die
hierzu benötigte Energie wird wieder dem Schwungrad entnommen. Beim vierten Arbeitslkontakt
(Bewegung des Kolbens von unten nach oben) erfolgt im Raum a. Zündung und Verpuliung,
im Raum a1 Verdichtung. Dsese vier Hübe wiederholen sich fortlaufend.
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Die Zylinderzahl ist nicht beschränkt, es sei denn dadurch, daß zur
Ver rneidung von freien Massenkräften und -moinenten je Reihe zweckmäßig nur geradzahlige
Anordnungen verwendet werden. Es ist allerdings nötig, daß die im Kolben befindliche
Zahnstange in dem einen Zylinder links, im nächsten rechts angebracht wird, um Gegenläufigkeit
der Kolben zu erhalten. Es entsteht dadurch kinematisch dieselbe Wirkung wie in
bekannten Motoren mit gegenläufigen Kolben, d. h.
es wird ein fast
vollkommener Massenausgleich erreicht. Zur Erhöhung der Schmiegsamkeit und besseren
Drehmomentverteilung werden zweckmäßig mehrere Zylinderreihen, die gegeneinander
um einen gewissen Winkel versetzt sind, angeordnet, wobei je Reihe nur ein Bogenschubkurbel,getrIebe,erforderlich
ist.