DE102006015645A1

DE102006015645A1 - Kreuzkopf für Kolbenmaschinen, insbesondere bei einer vom Triebwerk abgetrennten Zylinder/Kolben-Gruppe

Info

Publication number: DE102006015645A1
Application number: DE200610015645
Authority: DE
Inventors: Hermann Golle
Original assignee: Golle, Hermann, Dr.
Current assignee: GOLLE MOTOR GMBH, DE
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Kreuzkopfkonstruktionen werden überwiegend bei großen Motoren und Kompressoren angewandt. Dabei bestehen in Bezug auf minimale Abmessungen und einfachste Fertigung keine besondere Anforderungen. Die Aufgabe besteht in der Schaffung eines einfachsten Kreuzkopfsystems mit direkter Kraftführung nach einfachster Bauweise für Massenfertigung. Die Lösung besteht in der direkten Übertragung der Druckkraft von einer Kolbenstange (1) auf den Pleuelkopf (4) einer Pleuelstange (5), wobei keine Kraftverzweigung auf Teile eines Kreuzkopfes (6) erfolgt. Ein die Bauelemente verbindender Kreuzkopfbolzen (7) dient zugleich zur Übertragung aller Normalkräfte auf den rohrförmig ausgebildeten Kreuzkopf (6). Die Erfindung wird am besten durch die Fig. 1 charakterisiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreuzkopf für Kolbenmaschinen, insbesondere für solche, wo eine gas- und öldichte Trennung zwischen dem Triebwerk, z. B. dem Kurbeltrieb, und der Zylinder/Kolben-Gruppe notwendig ist.
Kreuzkopfkonstruktion sind in mannigfachen Ausführungen bekannt. Bei Kolbenmaschinen finden sie vorzugsweise Anwendung bei großen Schiffsdieselmotoren und großen Kolbenkompressoren, aber auch bei kleineren Motoren und Maschinen.
Besondere Anforderungen bezüglich kleinstmöglicher Einbauverhältnisse und fertigungstechnisch einfachster Ausführungen bestehen hierbei nicht.
Die DE 38 86 903 T2 beschreibt eine Ausführung eines Kreuzkopfes mit zwei Gleitschuhen und mit einem Pleuelzapfen (Kreuzkopfstift), der im Pleuelauge gelagert und mit der Kolbenstange direkt verbunden ist. Dabei wird Anspruch auf eine direkte Lastübertragung zwischen Pleuelstange und Kolbenstange erhoben. Dies ist jedoch nicht der Fall, denn die Lastübertragung erfolgt nur indirekt über den im Pleuelauge (36) drehbaren Kreuzkopfstift (40) und nicht über die Pleuelaugenaußenkontur (34).
Das System besteht zudem aus vielen Einzelteilen und ist für preiswerte Massenfertigung nicht geeignet.
Bei der EP 0 366 841 A1 ist der Pleuelzapfen in besonderer Weise in den Kreuzkopf eingeschraubt, eine vorwiegend für Großmotoren einsetzbare Lösung.
Ebenso betreffen die weiteren im Anhang genannten Druckschriften vorwiegend den Bereich der großen Verbrennungsmotoren, Verdichter und ähnlicher Hubkolbensysteme.
Die EP 0 799 978 A2 gibt einen Verbrennungsmotor mit rotierenden Drehschieber und Kreuzkopf an, wobei der Kreuzkopf in herkömmlicher Art ohne besondere Merkmale ausgeführt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Kreuzkopfausführung für in großen Stückzahlen zu fertigende Motoren/Maschinen zu schaffen, die zudem in einem Raum arbeiten soll, welche die Zylinder/Kolben-Gruppe/Kolbenstange vom Kurbeltrieb gas- und öldicht trennt. Dabei sind minimale Abmessungen und einfachste technische Ausführung erforderlich.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die von einer Kolbenstange ausgeübte Druckkraft auf den Kopf einer Pleuelstange übertragen wird, wobei keine Kraftverzweigung über Teile des Kreuzkopfes erfolgt. Ein Kreuzkopfbolzen, der in der Kontaktstelle Kolbenstange/Pleuelkopf angeordnet ist, dient lediglich zur Übertragung der Normalkräfte auf den rohrförmig ausgebildeten Kreuzkopf.
Der Kreuzkopf arbeitet in einer Führungsbuchse, die gegenüber der Zylinder/Kolben-Gruppe gas- und öldicht abgeschlossenen ist. Zum Volumenausgleich ist auch hierbei die Rohrausbildung des Kreuzkopfes erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht des Kreuzkopfes,
2 eine Vorderansicht des Kreuzkopfes,
3 einen Schnitt nach der Linie I-I in 1,
4 eine Vorderansicht analog 2 bei geänderter Verbindung der Einzelteile.
In der 1 ist die Kolbenstange 1 mit einem Aufsatz 2 fest verschraubt, in welchem eine Lagerschale 3 angeordnet ist. Ein Pleuelkopf 4 steht über die Lagerschale 3 in direktem Kontakt zu Aufsatz 2/Kolbenstange 1 und die gesamte von der Kolbenstange 1 ausgeübte Druckkraft geht unmittelbar auf den Pleuelkopf 4 und damit die Pleuelstange 5 über. Ein rohrförmige Kreuzkopf 6 ist an dieser Übertragung der Druckkraft, z. B. der Kolbenkraft einer Brennkraftmaschine, nicht beteiligt.
Ein Kreuzkopfbolzen 7 ist einerseits im Pleuelkopf 4, andererseits im Kreuzkopf 6 gelagert. Er stellt die formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen der Kraftwirkungslinie 1, 2, 3, 4, 5 und dem Kreuzkopf 6 her. Über ihn und nur über ihn wird die bei Schrägstellung der Pleuelstange 5 entstehende Normalkraft auf den Kreuzkopf 6 und die Führungsbuchse 8 übertragen.
Diese Führungsbuchse 8 markiert die Trennlinie zwischen einer z. B. ölfrei laufenden Zylinder/Kolben-Gruppe (außen) und einem druckölgeschmierten Triebwerksraum (innen). Eine Stangendichtung 9 dichtet die Kolbenstange 1 ab.
Die 2 zeigt in der anderen Ansicht, wie der Kreuzkopfbolzen 7 den Formschluss zwischen den Teilen Pleuelkopf 4 und Kreuzkopf 6 herstellt. Für Zugbeanspruchungen umgreift ein Bügel 10 den Aufsatz 2 und den Pleuelkopf 4 und ist über entsprechenden Bohrungen mit dem Kreuzkopfbolzen 7 verbunden.
Für nicht sehr hoch drehende Zweitaktmotoren ist eine solche Anordnung ausreichend. In anderen Fällen ist der Bügel 10 am Aufsatz 2 in anderer Weise befestigt, wie es 4 zeigt.
Die 3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäßen technischen Mittel.
Zweckmäßigerweise ist der Kreuzkopfbolzen 7 mit Festsitz im Pleuelkopf 4 gelagert, damit bei der Kraftübertragung keine unzulässigen Verformungen des Pleuelkopfes 4 eintreten, womit zugleich axiale Sicherungen des Kreuzkopfbolzens 7 nicht erforderlich sind.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wo eine öl- und gasdichte Trennung nicht erforderlich ist. Demzufolge ist die Führungsbuchse 8 oben offen, die Stangendichtung 9 entfällt.
Die Kolbenstange 1/Aufsatz 2 bilden ohne Verschraubung ein ganzes Bauteil. Anstelle des Bügels 10 treten zwei Laschen 11, welche einerseits auf den Kreuzkopfbolzen 7 aufgesteckt, andererseits über einen Stift 12 an der Kolbenstange 1/Aufsatz 2 gehalten sind. Dabei ist der Stift 12 ebenso wie der Kreuzkopfbolzen 7 mit Festsitz angeordnet.
Ferner zeigt die 4 eine Ölzuführung von der Pleuelstange 5 über eine Ringnut im Kreuzkopfbolzen 7 zur Lagerschale 3.

1: Kolbenstange
2: Aufsatz
3: Lagerschale
4: Pleuelkopf
5: Pleuelstange
6: Kreuzkopf
7: Kreuzkopfbolzen
8: Führungsbuchse
9: Stangendichtung
10: Bügel
11: Lasche
12: Stift

In Betracht gezogene Druckschriften:

Claims

Kreuzkopf für Kolbenmaschinen, insb. bei einer vom Triebwerk abgetrennten Zylinder/Kolben-Gruppe, bei welchem eine geradlinig geführte Kolbenstange und ein schwingender Pleuelkopf kraftübertragend und formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kolbenstange (1) die Druckkraft ohne Kraftverzweigung über Teile eines Kreuzkopfes (6) direkt auf den Pleuelkopf (4) einer Pleuelstange (5) überträgt, wobei der Kreuzkopf (6) rohrförmig ausgebildet ist und ein Kreuzkopfbolzen (7) den Formschluss zwischen Pleuelkopf (4) und Kreuzkopf (6) herstellt, derart, dass alle Normalkräfte ausschließlich vom Kreuzkopfbolzen (7) auf den Kreuzkopf (6) und damit auf die Führungsbuchse (8) übertragen werden.
Kreuzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Mittel Bügel (10) bzw. Lasche (11)/Stift (12) und Kreuzkopfbolzen (7) bei einer Zugbeanspruchung des Systems der Formschluss zwischen Kolbenstange (1)/Aufsatz (2) und Pleuelkopf (4)/Pleuelstange (5) herstellt ist.