DE864172C

DE864172C - Treibstange fuer schnell laufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE864172C
Application number: DEL8798A
Authority: DE
Inventors: Willy Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-18
Filing date: 1951-04-18
Publication date: 1953-01-22

Description

Treibstange für schnell laufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Treibstangen schnell laufender Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, und hat den Zweck, die Lagerschrauben des zweiteilig ausgeführten Treibstangenkopfes von den hohen Wechselkräften aus den Massenwirkungen dadurch zu entlasten, daß die Schraubenspannkraft in mehreren Wirkungsebenen angreift zur Erzeugung von Zusatzreibungen an zusätzlich angeordneten Flächen.
Es ist bekannt, daß durch Bruch von Treibstangenlagerschrauben der Volkswirtschaft laufend erhebliche Schäden entstehen, weil durch einen Schraubenbruch auch meistens der Motor zerstört wird.
Es ist weiter bekannt, daß die Treibstangenschrauben bei Leichtbaumotoren nur so lange die hohen Wechsellasten aufnehmen können, als diese unter einer statischen Vorspannung stehen,,die die höchsten Wechsellasten übersteigt. Besonders bei kleinen Motoren ergibt sich aus den engen Raumverhältnissen eine sehr geringe, federnde Schraubenlänge, so daß nach kurzer Laufzeit des Motors die Schraubenvorspannung, durch Angleichung der Schraubenköpfe und Gewinde an ihre Gegenlagen, vermindert wird und ein Dauerbruch möglich ist.
Es ist bekannt, die Lagerdeckel der Treibstangen durch Paßschrauben oder durch eine symmetrische Verzahnung gegen die Kräfte quer zur Hauptachse der Treibstangen zu fixieren. Diese Mittel können jedoch die Lagerdeckelschrauben in ihrer Hauptbelastungsrichtung vor den Wechsellasten und den daraus resultierenden Schwingungen nicht schützen. 'Gemäß' cer Erfindung sind die beiden Teilüngsflachen des Treibstangenkopfes sägezahnartg aufgeteilt. Während etwa die Hälfte aller Zahnflanken etwa parallel zur Schraubenlängsachse verlaufen, sind die restlichenFlankeri zu dieserRichtung stark ,,geneigt ;und laufen an den höchsten und tiefsten @- Stellen mit den- zuerst genannten Flanken zusammen, @woraus sich keilartige Prismen. ergeben. Der Keilwinkel liegt im Mittel zwischen q.5 und 6o°, kann aber auch zwischen 30 und 70°- betragen. Die . Zahnform ist so beschaffen, daß nur :die Flanken zur -Anlage kommen, während die Zahnköpfe gegen die Zahnfüße Spiel haben. Wird nun der als Gegenstück ausgebildeteLagerdeckel durch die Schrauben gegen die Treibstange gepreßt, @*.so- legen sich die Zahnflanken desselben gegen die in gleicher Richtung stehenden Flanken der Treibstange, wodurch das Ganze allseitig fest verspannt wird. Diese Verspannung in mehreren Richtungen verhindert die kleinsten Eigenbewegungen der einzelnen Teile zueinander, wodurch Abnutzungen, die zum Spannungsabbau führen würden, vermieden werden.
Besonders wirkungsvoll ist die Anwendung der Erfindung auf an sich bekannte Treibstangenausführungen, deren Teilungsebene des Lagerkopfes -zur Längsachse der Treibstange einen kleineren Winkel als go° einschließt; diese Wirkung steigt mit abnehmendem Winkel rasch an. Die Reaktionskraft, die sich aus Verzögerungs- bzw. Beschleunigungskräften der hin und her gehenden Massen des Triebwerkes zuzüglich der Zentrifugalkräfte der- rotierenden Teile zusammensetzt, übt im oberen (äußeren) Totpunkt des Arbeitskolbens, als dem Ort der weitaus größten Wirkung, auf den Treibstangenlagerdeckel und die Schrauben starke Zugkräfte aus. Diese Kräfte werden mit abnehmendem Teilungswinkel immer mehr von den Zahnflanken aufgenommen, ohne die Schraubenvorspannung wesentlich zu beanspruchen.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Abb. i zeigt einen senkrechten Schnitt parallel der Kurbelschwingebene durch Zylinder i, Kolben 2, Treibstange 3, deren Lagerdeckel q. mit Schrauben 5, Kurbelzapfenlager 6 und Kurbelzapfen 7. Die Kurbelwellenmitte ist mit ß bezeichnet. Die Teilungsebene 3a des Treibstangenkopfes liegt in Abb. i unter dem Winkel a = go°: Die Abbildung zeigt das Triebwerk im oberen (äußeren) Totpunkt, dem Ort der größten Beanspruchung des Treibstangenlagerdeckels .4 und der Schrauben 5. Die zusammengefaßtenKräfte: Verzögerungs- bzw. Beschleunigungskräfte aus den hin und her gehenden Massen und Zentrifugalkräfte aus,den rotierenden Massen sind mit A bezeichnet. Die Reaktionskraft zu A trägt den Buchstaben-B und wirkt über den Kurbelzapfen 7 auf den Kurbellagerdeckel 4. und die Schratiben.5 auf die Treibstange 3.
Abb.3 zeigt die bekannte symmetrische Verzahnung zwischen den Teilungsflächen des Kurbellagerkopfes. Abb. q. stellt den Kräfteplan dar bei der in Abb. i angenommenen Teilungsebene 3a unter dem Winkel a = go°. Darin ist die Massenreaktionskraft wieder mit B und die Schraubenvorspannung mit C bezeichnet. An den Keilwinkeln b in der Teilungsebene zerlegt sich C in die Komponenten D und E. Während die Kraft E den Deckel q. gegen die Schrägflanken g der Treibstange 3 preßt, legen sieh unter der Wirkung von D die Flanken ic von Deckel und Treibstange fest aneinander. Die Kraftäußerung erfolgt etwa rechtwinklig zur Schraubenachse, D = C/tg b. Anpreßkraft E = C/sin b.
Abh: 2: zeigt die gleiche Treibstange 3, jedoch liegt hier die Teilungsebene 3a im Winkel ca= 30° als Beispiel. Den sich daraus ergebenden Kräfteplan zeigt Abb. 5. Wiederum ergibt sich aus C die Komponente D und E in gleicher Größe und Richtung wie in Abb. .4. Hinzu kommt nun die Wirkung der Reaktionskraft B. Diese stützt sich nun, je nach Größe des Teilungswinkels a, mehr oder weniger auf den Zahnflanken io ab. Die sich ergebenden Komponenten nach Abb. 5 sind mit F und G bezeichnet. Kraft G wirkt der Schraubenvorspannung C entgegen, während sich F zu der Abstützkraft D, quer zur Schraubenspannung C, addiert, also den inneren Vorspannungsdruck des Treibstangenkopfes in Abhängigkeit von den Massenkräften erhöht. Die verhältnismäßige Größe dieser Komponenten ist: F = B - cos a und G = B - sin a; mit kleiner werdendem Winkel a wird diese abhebende Kraft bedeutungslos.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. Treibstange für schnell laufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit geteiltem Kurbellagerkopf und verzahnten Teilungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß etwa die Hälfte der ineinandergreifenden Zahnflanken (io) parallel oder bis zu io° schräg zu den Schraubenlängsachsen angeordnet sind, während die Ergänzungsflanken (g) schräg zu den Erstgenannten stehen mit einem Keilwinkel zwischen 3o und 7ö°.
2. Treibstange nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß diese Verzahnungen spiegelbildlich zur Lagermitte stehen.
3. Treibstange nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel zwischen Treibstangenlängsachse und Teilungsebene (3a) des Kurbeilagerkopfes kleiner als go°, aber größer als io° ist.