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Schiefscheibengetriebe für Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf Schiefscheibengetrieb.e für Kolbenmaschinen, insbesondere
Brennkraftmaschinen, bei welchen die Neigung der Schiefscheib.e und damit der Kolbenhub
durch Schwenken um eine senkrecht zur Drehachse liegende Achse verstellt und durch
Längsverschiebung der Schwenkachse auf der Drehachse das Verdichtungsverhältnis
oder der schädliche Raum gleichzeitig dem Hub angepaßt wird und wobei sich durch:
die Längsverschiebung der Schwenkachse zwangsläufig die Neigung der Schiefscheibe
ändert.
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Diese Verstellung wurde bisher durch eine Verschiebung der Schwenkachse
dadurch erreicht, daß man einen Hebelarm der Schiefscheibe an einem Lenker angreifen
ließ, dessen anderes Ende mit der Welle umlief. Man hat auch an Stelle des Lenkers
einen Hebefarin der Schiefscheibe kraftschlüssig an einem auf der Drehachse sitzenden
Kegelmantel abstützen lassen. Die erste Einrichtung hat den Nachteil, daß infolge
der Kreisbewegung des Schief@cheibenhebelarmes die Neigungsänderung der Schiefscheibe
nicht linear zu ihrer Verschiebung in Richtung der Drehachse erfolgt. Mit der zweiten
Vorrichtung wird zwar die lineare Abhängigkeit der Neigungsänderung von der Verschiebung
erreicht, jedoch fehlt infolge des Kraftschlusses der Einrichtung die Zwangsläufigkeit,
die zu einem störungsfreien Arbeiten solcher Vorrichtungen notwendig ist. Diese
Mängel werden durch die Erfindung beseitigt. Aus diesem Grunde sind beiderseits
zur Schwenkachse und symmetrisch zu ihr auf der Welle Führungsbahnen angeordnet,
in denen Steine oder Bolzen der Schiefscheibenarme gleiten können. Die axiale Verschiebung
kann varteilhafterweise durch die Änderung des Drehmomentes der AbtriebsweIle hervorgerufen
werden. Die hierfür erforderliche Bewegung kann durch eine Schraube hervorgerufen
werden, die eine Mutter entgegen einer Federkraft bewegt. Hierbei kann die Feder
auf dem umlaufenden Teil der Abtriebswelle angeordnet werden, oder sie kann im Gehäuse
feststehend und mit einem übertragungsgestänge auf eine Ringnut des umlaufenden
Teiles einwirken. Für den Fall, daß man das Verdichtungsverhältnis unabhängig von
der Scheibenneigung zu verändern wünscht, kann man durch eine besondere Vorrichtung
die zur Welle geneigten Führungsbahnen auf dieser verschiebbar anordnen.
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Der Erfindungsgegenstand ist beispielsweise an einer Verbrennungskraftmaschine
dargestellt, und zwar in Abb. i für kleinsten, in Abb. a für größten Kolbenhub.
Abb..3 zeigt die Schiefscheibe mit Führung im Grundriß, Abb. q. im Querschnitt.
In Abb. 5 ist die Schiefscheibe in ihren Grenzlagen mit Führung noch verdeutlicht.
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Die Schiefscheibe i ist schwenkbar gelagert auf den Zapfen z, die
am oberen Ende der Hohlwelle 3 sitzen und hier die zusammenstoßenden Hülsen 4 und
5 durchbrechen,
welche am anderen Ende gelagert und axial gehalten
sind. Die Schiefscheibe i umfaßt den am Mitdrehen verhinderten und dementsprechend
im Gehäuse 6 an einer Stelle län s' geführten Taumelring 7, an welchem die'! Pleuelstangen
S mit den Kolben 9 angreifen.'.' An den Hülsen 4 und 5 sitzen die geneigten Leisten
i o, an 'welchen die Schiefscheibe i mittels der in ihr drehbar gelagerten und mit
entsprechenden Schlitzen versehenen Bolzen i i geführt ist. An Stelle der Leisten
können auch Taschen an den Hülsen 4 und 5 vorgesehen werden, in welchen an der Schiefscheibe
drehbar gelagerte Steine gleiten.
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Bei axialer Verschiebung der Hohlwelle 3 mit den Zapfen 2 und der
Schiefscheibe i wird durch die Führung an den Schrägleisten zwangsläufig auch die
Neigung der Schiefscheibe i und damit der Kolbenhub verstellt. Die axiale Verschiebung
der SchiefscheibenschwenkachSe 2 und die Neigung der Führungsbahnen i o können so
zueinander abgestimmt werden, daß das Verdichtungsverhältnis, bei Pumpen das Verhältnis
des schädlichen Raumes zum Hubvolumen, dasselbe bleibt oder sich mit dem Hub ebenfalls
ändert. In Abb.2 ist beispielsweise eine Vergrößerung des Verdichtungsraumes 12
bei größtem Kolbenhub gegenüber Abb. i mit kleinstem Kolbenhub erkenntlich. Der
Raum 12 kann jedoch als sog. schädlicher Raum bei Pumpen trotz Änderung des Hubvolumens
auch gleichgehalten werden.
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Die Führungsleisten i o sind zur axialen Mittellage des Schwenkzapfens
2 geneigt symmetrisch angeordnet, so daß die Summe der Winkel, welche die durch
die Schwenkachse gehende Verbindende der Führungsaugen 13 mit den Führungsbahnen
bildet, in jeder Stellung der Schwenkachse 2 und Schiefscheibe i gleichbleibt.
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Wie aus Abb. 5 ersichtlich, ist cc -- a. in beiden Grenzlagen, also
auch in den Zwischenlagen stets gleich. Es folgt weiter daraus, daß die Summe der
an den Führungsbahnen in axialer Richtung wirkenden Stützkräfte nur von dem jeweiligen
Kippmoment der Kolbenkräfte an der Schiefscheibe abhängig ist, was bei Selbsteinstellung
des Schiefscheibengetriebes, die hier beispielsweise vorgesehen ist, vorteilhaft
zur Geltung kommt. Die Selbsteinstellung ergibt sich hier durch Anordnung eines
Steilgewindes zwischen der Hohhvelle 3 und der inneren axial gehaltenen Welle 14,
die durch die Zahnräder 15 und 16 mit der Welle 17 für den Abtrieb verbunden ist.
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Das von der Hohlwelle 3 auf die Innenwelle 1.1 mittels des Steilgewindes
übertragene Drehmoment erzeugt an beiden Teilen je eine Axialkomponente, welche
die Hohlwelle 3 verschieben und die Neigung der Schiefscheibe i und damit den Kolbenhub
verändern s1a,°ild, während die Gegenkomponente an der gelle i T durch ein Axiallager
aufgefangen @rird.
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' ' Das Gleichgewicht sämtlicher an der Hohlwelle ; wirkender Axialkräfte
wird durch eine Feder i 9 hergestellt, die hier beispielsweise als Schraubenfeder
in der Achsrichtung der zur Welle 1 4 geneigten Abtriebswelle 17 angeordnet
ist. Die Schraubenfeder i <g stützt sich auf der einen Seite mit dem Federteller
2o gegen den Deckel 21. Auf der anderen Seite wird die Federspannung mittels der
verschiebbaren Muffe 24 und Doppelhebel 22 auf den Stützring 23 und damit durch
das Axiallager auf die Ilohlwelle 3 übertragen. Dabei wirkt die Summe der an den
Führungsbahnen auftretenden Axialkräfte mit der Federspannung zusammen nach oben.
Die Kolbenkräfte und die axiale Schraubkomponente sind entgegengesetzt, also nach
unten, gerichtet.
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Wächst der Widerstand an Welle 17 und 14 und damit auch das Antriebsdrehmoment
und die axiale Schraubkomponente, so wird dadurch die Hohlwelle 3 mit dem Schwenkzapfen
2 nach unten geschoben, die Neigung der Schiefscheibe i und somit der Kolbenhub
vergrößert, entweder bis zu einem Anschlag für untere Grenzlage und größten Hub
oder bis zu einer Zwischenstellung, wo die Federspannung das Gleichgewicht hält.
Bei Verringerung des Antriebswiderstandes und der axialen Schraubkomponente tritt
das Umgekehrte ein. Die an der Hohlwelle 3 überwiegende Federspannung schiebt die
Hohlwelle nach oben bis zu einem Anschlag für kleinsten Kolbenhub oder bis zu einer
Gleichgewichtszwischenlage.
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Ändern sich auch noch die Kolbenkräfte und deren Kippmomente an der
Schiefscheibe bei verschiedenen Neigungen, so schwankt dementsprechznd auch die
Summe der aß den Führungsbahnen erzeugten axialen Stützkomponenten, was die Feder
dann ebenfalls auszugleichen hat. Eine weitere Beeinflussung ist ausgeschlossen
durch die symmetrische Anordnung der Führungsbahnen, derart, daß die Summe der Winkel,
welche eine angenommene Achse der Schiefscheibe mit den Führungsbahnen bildet, bei
jeder Neigung der Schiefscheibe gleich groß ist.
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Die Verstellfeder i 9 kann auch an einer anderen passenden Stelle
des Gehäuses als Biegungs- oder Verdrehungsfeder beliebiger Bauart oder Ausbildung
untergebracht sein. Die Verstellzapfen können starr mit der Drehachse oder, wie
beschrieben, mit einer Verstellhülse verbunden, auf der Drehachse gelagert sein.
Im ersteren Falle würde dann
das Verstellgewinde der Welle 14 .in
einem in der Bohrung des Zahnrades 15 vorgesehenen gleichen Gewinde in Achsrichtung
verschiebbar sein. Dann würde die Welle 1 ¢ mit dem an ihr starr sitzenden Zapfen
a bei-. Verschiebung in Achsrichtung die Hubeili-. Stellung der Schiefscheibe bewirken.-
Auch bei dieser Anordnung wird die Verstellfeder i9 je nach der Größe des zu übertragenden
Drehmomentes die Neigung der Schiefscheibe einstellen.
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Für besondere Zwecke kann der Kolbenhub bis auf o verringert werden.