182975. lajstromszámú szabadalom • Forgattyús hajtómű főleg erő-, illetve munkagépekhez
182 975 1 A találmány tárgya forgattyús hajtómű, amely főleg erő-, illetve munkagépekhez alkalmazható. Széles körben alkalmaznak forgattyús hajtóműveket, amelyek főleg alternáló dugattyúhoz kapcsolódó hajtórúdból, és a hajtórudat a forgatott tengellyel kényszerkapcsolatba hozó forgattyúkarból áll. A forgattyús hajtóműveknek az a rendeltetésük, hogy a dugattyú alternáló mozgását a hajtott tengely forgómozgásává alakítsák. Ezeknél a dugattyú lökethossza azonos a forgattyúkör átmérőjével, azaz a forgattyúkar hosszának kétszeresével. Belsőégésű motoroknál például a robbanótér méreteinek megválasztásánál az optimális erőhatás elérése a cél, ehhez igyekeznek kis dugattyúlöketet választani, ami következésképpen rövidebb forgattyúkart eredményez. Ez viszont a mozgásátalakítás hatásfokát kedvezőtlenül befolyásolja. A dugattyú lökethossza és a forgattyúkar hossza tehát egymással szorosan összefüggő méretek, amelyek közül ha az egyiket szabadon megválasztják, azzal a másik méretét is eleve megkötik. Ha változatlan robbanótérméretek és dugattyúlöket mellett mód lenne a forgattyúkar hosszának növelésére, akkor ezzel a hajtott tengely forgatónyomatéka növelhető, a fajlagos üzemanyag-felhasználás pedig jelentősen javítható lenne. A találmánnyal célunk a forgattyús hajtómű tökéletesítése, mégpedig oly módon, hogy ezáltal a forgattyúkarhossz a dugattyúlökettől függetlenül legyen megválasztható. A kitűzött feladatot a hagyományos, hajtórúdból és ezzel forgatási kényszerkapcsolatban lévő tengelyből álló forgattyús hajtómű továbbfejlesztésével a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a tengelyen fogaskerék van rögzítve, amely bolygógyűrű belső fogazásával állandó kapcsolódásban van, továbbá a bolygógyűrű a hajtórúdhoz csuklósán kapcsolódik és saját síkjában eltolhatóan, de el nem fordíthatóan, bolygómozgást végezni képesen van elrendezve. A bolygógyűrű és a fogaskerék állandó kapcsolódását előnyösen olyan kitámasztóegység biztosíthatja, amely a tengellyel egytengelyűén ágyazott tengelyen, előnyösen csőtengelyen rögzített karból és ennek végén elfordíthatóan ágyazott támasztó fogaskerékből áll, amely a bolygógyűrű belső fogazásával a fogaskerékkel szemben lévő oldalon kapcsolódik. Célszerű az olyan kivitel, amelynél a tengely és a csőtengely fogaskerekeken át egymással forgási kényszerkapcsolatban vannak, ahol az egymással kapcsolódó fogaskerekek átmérőviszonya 1:1. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon: Az 1. ábra hagyományos forgattyús hajtómű elvi működési vázlata; A 2. ábra a találmány szerinti forgattyús hajtómű példaként! kiviteli alakjának elvi működési vázlata; A 3-5. ábrákon a 2. ábra szerinti megoldás bolygógyűrűjének mozgáspályája látható; A 6. ábra a 2. ábra szerinti megoldás változata; A 7. ábrán a találmány szerinti kitámasztóegység részletei nézetben láthatók; A 8. ábrán a 2. és 6. ábra szerinti megoldás hajtásának részletét perspektivikus képben tüntettük fel; A 9. ábra a 2. és 6. ábra szerinti mechanizmus teljes hajtása perspektivikus képben; A 10. ábra a 2. és 6. ábra szerinti kivitel kararányát szemléltető vázlat; All. ábra nyomatékdiagram. Az 1. ábrán hagyományos forgattyús hajtómű lát- 5 hafó, amelynél a hajtott tengelyt 1, a hajtórudat 15, a dugattyút pedig 16 hivatkozási számmal jelöltük. A 16 dugattyú L lökete ennél megegyezik a forgattyúkar r hosszának kétszeresével. A 2. ábrán a találmány szerinti forgattyús hajtómű IQ ehi működési vázlata látható. Ennél az elforgathatóan ágyazott 1 tengelyen 2 fogaskerék van ékelve. A 2 fogaskerék homlokfogazása 3 bolygógyűrű belső fogazásával állandóan kapcsolódik. Ezt az állandó kapcsolódást 4 khámasztóegység biztosítja, amelyre részletesebben 15 ah; bb térünk ki. Az alternáló mozgású 16 dugattyúhoz kapcsolódó 15 hajtórúd másik végével itt a 3 bolygógyűrűhöz csuklósán kapcsolódik. A 16 dugattyú lökethosszát itt is L-lel, a 3 belygógyűrű elvi középpontját pedig C-vel jelöltük. 20 A találmány szerint a 3 bolygógyűrű C középpontja körül nem fordulhat el, csupán önmagával párhuzamosai, a saját síkjában végezhet bolygó mozgást a 15 hajtórúd nyomóerejének hatására, miközben az a 2 fogaskerékkel állandóan kapcsolódásban marad és azt kénysze- 25 rűen forgatja. A 3. ábrán P] erő hat a 3 bolygógyűrűre, amikor is az a folytonos vonallal jelölt felső holtponti helyzetében van. A Pj erő hatására a 3 bolygógyűrű óramutató járásával ellentétes irányban mozdul el és bolygómozgást 30 végezve a szaggatott vonallal jelölt közbenső, majd alsó holtponti helyzetébe jut. Eközben a 3 bolygógyűrű a 2 fogaskereket a nyíllal jelölt irányban forgatja. A bolygómozgás közben a 3 bolygógyűrű A pontja A^be jut, amihez félkörpályát tesz meg. A 3 bolygógyűrű B pontja 35 (de valamennyi pontja is) eközben ugyanilyen félkör alakú bolygómozgást végez, sőt a C középpont is, amely C pontba jut. A 4. ábrán a 3 bolygógyűrűnek az alsó holtponti helyzetből a felső holtponti helyzetbe történő bolygómoz- 40 gása látható, amely P2 erő hatására történik. Eközben a 3 bolygógyűrű A, B C pontja A2, B2, C2 pontba jut, amihez ezek ugyanakkora félkör alakú bolygópályát tesznek meg. A P! és P2 erők hatására tehát — amelyek felváltva, 45 ciklikusan terhelik a 3 bolygógyűrűt -, a 3 bolygógyűrű folyamatosan forgatja a 2 fogaskereket, következésképpen az 1 tengelyt. Az 5. ábrán látható, hogy a 3 bolygógyűrű egy teljes bolygó mozgási ciklusa során annak minden pontja azo- 50 nos körpályát tesz le. Ennek a bolygókörnek az átmérőjét K-val jelöltük, amely a 3 bolygógyűrű D átmérőjének és a 2 fogaskerék d átmérőjének különbségével egyezik meg, azaz K = D-d. A 6. ábrán a hagyományos és a találmány szerinti 55 forgattyús hajtómű egyszerűbb összehasonlítása kedvéért a bolygókor K/2 sugarát a L löket felére, azaz r-re választottuk. Mivel a 2 fogaskerék R sugara r-nél jóval nagyobb, ebből kitűnik, hogy a változatlan L lökethossz mellett a karhossz megnő. 60 Ha a 3 bolygógyűrű D átmérője és a 2 fogaskerék d átmérője közötti különbség (K = D-d) azonos marad (5. ábra), akkor a 3 bolygógyűrű és a 2 fogaskerék átmérőjét tetszés szerinti értékűre választhatjuk adott L lökethossz mellett. Ezáltal az 1 tengelyre átadott forgatónyomaték 65 széles határok között változtatható. Ha tehát például a z
