DE641476C - Antriebsvorrichtung fuer Drehkolbenmaschinen, deren beide auf gleichachsigen Wellen sitzende Kolben mit voneinander verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen - Google Patents

Description

• Antriebsvorrichtung für Drehkolbenmaschinen, deren beide auf gleichachsigen Wellen sitzende Kolben n-üt voneinander verschiedenen, Winkelzeschwindi2keiten umlaufen Die Erhndung betrifft eine Antriebsvorrich:tung für Drehkolbenmaschinen, bei der die auf gileichachsigen Wellen sitzenden Kolben mit verschiedener Winkelgeschwindigkeit umlaufen -und über Zahnräder mit einer außerhalb des Arbeitszylinders liegenden Getriebewelle verbunden sind, die parallel zu den gleichachsigen Wellen der Kolben verläuft. Hierbei ist jede Kolbenwelle, durch ein Paar nichtkreisförmiger übersetzungszahnräder mit der außenliegenden Getriebewelle verbunden, wobei die einzelnen Paare, gegeneinander winkelversetzt sind.
• Bekannt ist, die nichtkreisförmigen Zahnräder als elliptische Räder auszubilden, die entweder im Brennpunkt oder im Mittelpunkt des Rades auf den Wellen gelagert sind. Die Lagerung im Mittelpunkt hat den Nachteil, daß erhebliche Gleithewegungen während eines Umlaufes auftreten. Diese Gleitbewegungen werden bei der Lagerung im Brennpunkt zwar vermieden, jedoch neigen derartig gelagerte Räder zu erheblichen Schwingungen, so daß mit elliptischen Zahnrädern ein ,einwandfreier Betrieb, nicht zu erzielen ist.
• Erfindungsgemäß sollen nichtkreisförmige, aber auch nichtelliptische Zahnräder besonderer Foringebung verwendet werden, die im Mittelpunkt des Rades gelagert sind und trotz dieser Lagerung infolge der Formgebung der Teilkurve keine Gleitbewegung aufweisen. Diese Räder müssen folgenden Forderungen genügen: i. Die Summe der Halbmesser von den beiden Wellenmittel zum jqweiligen. Berührungspunkt muß konstant und dem Abstand der Wellenmitten gleich sein.
• 2. Eine gemeinsame Tangente, muß sich an die zusammenwirkenden Zahnräder in jedem Berührungspunkt legen lassen.
• 3. Die Welle jedes Zahnrades muß mit der Mitte der geometrischen Figur des Zahnrades konzentrisch sein.
• 4. Die beiden zusammenwirkenden Zahnräder müssen, auf der Hauptwelle mit einer Verschiebung der Winkelphase befestigt sein.
• Bei Einhaltung dieser Bedingungen könn,en sanft und dauernd wechselnde gegenseitige Winkelgeschwindigkeiten der zusammenwirkenden Scheiben ohne Leergang und plötzliche Änderungen oder Kurvenfehler von der gleichförmig umlaufenden Hauptwelle erteilt werden, und umgekehrt. Wie mathematisch nachgewiesen werden kann, sind die Teilkurven der nichtkreisförmigen Zahnräder, die den obigen Anforderungen genügen-, durch folgende Beziehung bestimmt: Hierin bedeuten e einen Vektorstrahl vorn Mittelpunkt eines Zahnrades -nach einem Punkt der Kurve, a eine endliche Länge, b eine positive Zahl größer als o und klein& als i und e eine positive ganze Zahl, die gröf5er als i und von der Zahl der Symmetrieachsen abhängig ist.
• Ausführung,sbeispiele der Zahnräder gemäß der Erfind= sind in der Zeichnung dargestellt. Im einzelnen zeigen Fig. i eine schematische Darstellung der der Erfindung zugrunde liegenden Drehkolbenmaschine, Fig. ?, und 3 Zahnradpaare gemäß der Erfindung, wobei lediglich die Teilkurven ge- zeichnet sind.
• Wie Fig. i zeigt, sind die zusammenwirkenden umlaufenden, als Kolben wirkenden Scheiben2 und 3 auf konzentrischen Welleng und io befestigt und laufen dicht schließend in einem starkwandi- gen Zylinder i um. Die Wellen 9 und io sind mit einergemeinsamen seitlichen oder Hauptwelle 6 durch Zahnräder 4, 5 und 7, 8 gekuppelt, die den Kolben eine dauernd wechselnde Winkelgeschwindigkeit erteilen. Bei dieser Anordnung ist das übersetzungsverhältnis - der Zahnräder 4 und 5 gleich ABIBC und der Zahnräder 7 und 8 gleich EFIDE, so daß das Drehzahlverhältnis der zusammenwirkenden Scheiben 2 und 3 das Produkt der beiden vorgenannten Verhältnisse ist. Diese beiden Scheiben laufen im gl-eichen Sinne um, aber bewegen sich gegen- und voneinander nach Maßgabe des vorstehend gekennzeichneten Verhältnisses ihrer Winkelgeschwindigkeiten. In der Stellung nach Fig. 2, d. h. in dem Falle, wo das Produkt ,der Drehzahlverhältnisse des Getriebes ge- ringer ist als i, würden die. beiden Scheiben durch einen im Raum ig zwischen ihnen und der Zylinderwand auftretenden hohen Druck auseinandergetrieben, wenn nicht ihre freie Bewegung durch die starre Kupplung verhindert wäre. Da das Drehmoment der Scheibe 2 auf die Hauptwelle 6 größer ist als das von der Scheibe 3 auf die gleiche Welle 6 ausgeübte, wird letztere mit einem Drehmoment angetrieben, das dem Unterschied der beiden -einzelnen Drehmomente dieser Scheiben entspricht und im Sinne des Pfeiles, d.h. der Drehung der Scheibe 2. Auch die Scheibe 3 läuft hierbei im gleichen Drehsinn wie Scheibe 2, wenn auch mit geringerer Geschwiadigkeit, so daß sich der Raum 19 allmählich vergrößert.
• Wenn sich die, übersetzungsverhältnisse ,nach Fig. i und 2 ändern und das Produkt der übersetzungsverhältnisse ABIBC und EFIDE größer wird als i und Druck in den Raum , 9 geleitet wird, so ist das von der Scheibe 3 auf die Hauptwelle 6 ausgeübte Drelimoment größer als dasjenige der Scheibe 2. Daher wird die Welle 6 von der Scheibe 3 angetrieben werden, der die Scheibe 2 im gleichen Drehsinn folgt. Ist dagegen das Produkt der Übersetzungsverhältnisse gerade gleich i, so erfährt die Hauptwelle 6 keinen Antrieb, weil sich die Drehmomente der Scheiben -- und 3 ausgleichen, infolge der Trägheit wird sich aber die Welle 6 weiterdrehen. Daher wird bei Einführung des Druck-es in den Raum ig, und wenn das Produkt der gekennzeichneten übersetzun gsverhältnisse größer oder kleiner als i ist, die Welle 6 in einem vorbestimmten Sinne mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit angetrieben.
• Die Zahnräder, die in Fig. i und 2 dargestellt sind, erhält man, wenn man in der zuvor angegebenen Gleichung für e den Wert 2 wählt. in Fig. 3 ist für die auf der Welle 6 sitzenden Räder e gleich 3 gewählt worden. Diese mit 25 und 28 bezeichneten Zahnräder sind, um 6o' gegeneinander verschoben, auf der Welle 6 befestigt. Die Welle 6 läuft dann mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit um und die Scheiben 2 und 3 im gleichen Sinn mit cyclischer Änderung des jeweiligen Verhältnisses ihrer Winkelgescliwindigkeiten nach Maßgabe der Zahnräder4,25 und 7,28. Demzufolge können die, Scheiben 2 und 3 während eines Spiels einander genähert oder voneinander entfernt werden, so daß das Spiel, umfassend Ansaugen, Verdichtung, Dehnung und Auspuff, nach Maßgabe der Erläuterung zu Fig. i und 2 stattfinden kann. Da eine Umdrehung der Zahnräder 25 und 28 anderthalb Umdrehungen der in sie greifenden elliptischen Zahnräder 4 und 7 bewirkt, wird die Hauptwelle 6 mit einer geringeren Drehzahl von der Maschine i angetrieben.
• In gleicher Weise körmen andere regelmäßige nichtkreisförmige Zahnräder mit mehr als je drei großen und kleinen Achsen Verwendung finden. Solche Zahnräder könnten allgemein als regelmäßige Vieleckkurvenzahnräder bezeichnet werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHr: i. Antriebsvorrichtung für Drehkolbenmaschinen, deren beide auf gleichachsigen Wellen sitzende Kolben mit voneinander verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen und über eine außerhalb des Arbeitszylinders liegende, parallel zu den Kolbenwellen laufende Getriebewelle durch zwei » Paar winkelversetzter, -nichtkreisfönniger übersetzungszahnräder miteinander in Verbindung stehen, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Teilkurven der über-' setzungszahnräder (4, 5, 7, 8) durch die Gleichung bestimmt sind, worin @ einen Vektorstrahl vom Mittelpunkt eines Zahnrades nach einem Punkt der Kurve, a eine endliche Länge, b eine positive Zahl größex als o und kleiner als i und e üine. positive ganze Zahl bedeutet, die größer als i und von der Zahl der Symmetrieachsen abhängig ist.
2. 2. Drehkolbenmaschinenach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes übersetzungsgetriebe aus je einem ellipsenartigen Zahnrad und einem regelmäßigen viels7-iitigen Kurvenzahnrad mit einer Teilkurve entsprechend der Gleichung besteht.