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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung bzw. weitere Ausbildung
des Gegenstandes der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 050 252 und ist somit
eine Zusatzanmeldung zu
DE
10 2006 050 252 . Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung
zum Führen eines Führungszapfens mittels Führungsnut
für einen Motor nach
DE
10 2006 050 252 (nachfolgend auch Hauptanmeldung genannt).
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Die
Hauptanmeldung beinhaltet einen Motor mit einem Verbrennungsmotor
mit mindestens zwei gegeneinander arbeitenden, linear angeordneten
Zylindern in denen jeweils ein beweglicher Kolben angeordnet ist.
Der Verbrennungsmotor lässt sich besonders vorteilhaft
mit einem Elektromotor koppeln. Das dabei verwendete Hybridprinzip
des Motors kann aber auch als Kopplung zwischen dem Verbrennungsmotor
und einem mechanischen Getriebe zum Abtrieb der Antriebskräfte
umgesetzt werden.
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Es
sind aus dem Stand der Technik viele Hybridkonzepte bekannt, die
zumeist eine aufwendige Konstruktion zur Kopplung eines Verbrennungsmotors
mit einem Elektromotor benötigen.
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In
der
DE 100 49 514
B4 ist ein Hybridmotor beschrieben, der eine solche Kopplung über
ein zwei Kupplungen sowie eine Bremse beinhaltendes Planetengetriebe
realisiert. Auch die
DE
100 36 966 A1 beinhaltet eine aufwendige Getriebeverschaltung
bestehend aus mehreren Zwischengliedern, Getrieben und Kupplungen.
Die
DE 10 2004
005 349 A1 beschreibt ebenfalls ein Kopplungskonzept über
ein Planetengetriebe.
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In
der Hauptanmeldung wurde bereits ein Motor vorgeschlagen, welcher
eine die Kolben verbindende Verbindungsstange mit mindestens einem sich
in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen und eine
bereichsweise um die Verbindungs stange angeordnete Hohlwelle, in
die mindestens eine umlaufende Führungsnut zum Eingriff
des Führungszapfens eingebracht ist, aufweist. Bei einer
besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle
mit einem Abtriebsmechanismus verbunden. Ein besonderer Vorteil
des in der Hauptanmeldung vorgeschlagenen Motors ist in der kompakten,
Platz sparenden Bauweise zu sehen. Die Bewegungsübertragung
von den Kolben auf den Abtriebsmechanismus lässt sich einfach
realisieren.
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Bei
weiteren Ausführungsformen der Hauptanmeldung kann die
die Führungsnut aufweisende Hohlwelle auch bereichsweise
um eine Abtriebswelle angeordnet sein. Weiterhin kann die Führungsnut
auch als umlaufende äußere Führungsnut in
eine parallel zur Verbindungsstange angeordnete Abtriebswelle eingebracht
sein.
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In
der Hauptanmeldung wurde im Zusammenhang mit der Führungsnut
darauf hingewiesen, dass es zu Kreuzungen der Führungsnut
kommen kann und dass diese Kreuzungspunkte der Führungsnut
mechanisch oder elektrisch geschlossen werden müssen, wenn
der Führungszapfen diese Kreuzungen passiert. Der Hauptanmeldung
kann jedoch kein Hinweis darauf entnommen werden, wie das Schließen
der Kreuzungspunkte konkret erfolgen soll, damit in jedem Fall ein
sicheres Führen des Führungszapfens in der Führungsnut
gewährleistet werden kann.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Motor der
Hauptanmeldung so zu verbessern, dass Kreuzungs punkte der Führungsnut automatisch
geschlossen sind, wenn der Führungszapfen diese Kreuzungspunkte
erreicht. Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung besteht darin,
die Führungsnut so zu verbessern, dass während
des Betriebs Verzögerungen oder Blockaden beim Führen des
Führungszapfens vermieden werden können, wobei
auch ein kurzzeitiger Stillstand des Führungszapfens verhindert
werden soll.
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Diese
Aufgabe löst der in Anspruch 1 angegebene Motor gemäß der
DE 10 2006 050 252 ,
der sich durch eine Vorrichtung zum Führen eines Führungszapfens
auszeichnet. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsnut mindestens einen Kreuzungspunkt aufweist,
und dass mit dem die Führungsnut aufweisenden Bestandteil mindestens
eine Verschlussvorrichtung zum mechanischen Schließen des
Kreuzungspunktes der Führungsnut entsprechend der Bewegungsrichtung
des Führungszapfens in Verbindung steht.
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Durch
die Ausstattung des Motors mit einer Verschlussvorrichtung kann
sichergestellt werden, dass der Kreuzungspunkt geschlossen ist,
wenn der Führungszapfen diese Kreuzung erreicht. Der Führungszapfen
wird in jedem Fall entsprechend seiner jeweiligen Bewegungsrichtung
entlang der Führungsnut geführt. Eine Bewegung
entgegen dieser Richtung, hervorgerufen durch ein „falsches
Abbiegen" an dieser Kreuzung, wird damit sicher verhindert. Dadurch
kann eine gute Führung des Führungszapfens in
der gesamten Führungsnut sichergestellt werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Führungsnut
mehrere Kreuzungspunkte auf, welche jeweils über eine Verschlussvorrichtung entsprechend
der Bewegungsrichtung des Führungszapfens geschlossen werden
können. Damit ist auch bei mehreren Kreuzungspunkten der
Führungsnut eine sichere Führung des Führungszapfens
gewährleistet.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Zusatzanmeldung
umfasst die Verschlussvorrichtung ein keilförmiges Verschlusselement
und ein Federelement. Das keilförmige Verschlusselement
ist dabei in Richtung der bevorzugten Bewegung durch den Führungszapfen öffenbar. Eine
derart ausgestaltete Verschlussvorrichtung zeichnet sich durch einen
einfachen Aufbau aus und lässt sich ohne großen
Aufwand in den aus der Hauptanmeldung bekannten Motor integrieren.
Das keilförmige Verschlusselement verschließt
die Kreuzung und kann nur in der bevorzugten Bewegungsrichtung des
Führungszapfens geöffnet werden. Zum Öffnen
der Kreuzung in der bevorzugten Bewegungsrichtung wird der Führungszapfen
entlang der Neigung des Keils geführt. Dabei wird das Verschlusselement
in die Führungsnut hineingedrückt, so dass der
Führungszapfen die Kreuzung passieren kann. Im Anschluss
daran wird das Verschlusselement durch die Rückstellkraft
des Federelements wieder in den Ausgangszustand zurückgestellt.
Die Kreuzung ist nun wieder verschlossen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Führungsnut
so ausgestaltet, dass die in den Randbereichen der Hohlwelle bzw.
Abtriebswelle befindlichen Abschnitte der Führungsnut einen
kurvenförmigen Verlauf aufweisen, welcher die Führung
des Führungszapfens in die von diesen Randbereichen wegführende
Richtung der Führungsnut erleichtert. Auf diese Weise kann
eine kontinuierlich gute Führung des Führungszapfens
in der Führungsnut gewährleistet werden.
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Weiterhin
hat es sich insbesondere bei Ausführungsformen des Motors
mit acht Zylindern als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest die
die außen liegenden Kolben verbindenden Verbindungsstangen in
Gleitlagern gelagert sind. Diese Gleitlager sorgen für
eine Verringerung der durch die Kolbenbewegung hervorgerufenen Reibung.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform,
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Ausführungsvariante eines Motors
der Hauptanmeldung mit einer gekreuzten Führungsnut;
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2 eine
vereinfachte Schnittdarstellung eines Abschnitts einer Hohlwelle
mit einer gekreuzten Führungsnut sowie einer Verschlussvorrichtung;
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3 eine
Schnittdarstellung einer Abtriebswelle mit Führungszapfen
sowie der Hohlwelle mit Verschlussvorrichtung;
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4 eine
vereinfachte Darstellung des Verlaufs einer Führungsnut
in den Randbereichen der Hohlwelle.
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsvariante eines
Motors der Hauptanmeldung mit einer gekreuzten Führungsnut.
Zum besseren Verständnis des Aufbaus und der Funktion des Motors
wird auf den Inhalt der Hauptanmeldung verwiesen. Bei der hier gewählten
Ausführungsform handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor
um einen 4-Taktmotor mit acht Zylindern. Die hier beschriebene Vorrichtung
zur Verbesserung der Führung des Führungszapfens
kann jedoch mit jeder Ausführungsform der Hauptanmeldung,
die eine Führungsnut verwendet, kombiniert werden.
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In
jedem Zylinder 1 ist ein beweglicher Kolben 3 angeordnet.
Jeweils zwei Kolben 3 sind axial einander gegenüberliegend
angeordnet und über eine Verbindungsstange 5 miteinander
verbunden. Die vier Verbindungsstangen 5 sind über
Kopplungsstangen 47 miteinander gekoppelt. Parallel zu
den Verbindungsstangen 5 ist eine Abtriebswelle 49 mittig
angeordnet, d. h. zwei Verbindungsstangen 5 befinden sich
auf der einen Seite und zwei Verbindungsstangen 5 befinden
sich auf der anderen Seite der Abtriebswelle 49. Zumindest
die die vier außen liegenden Kolben 3 verbindenden
Verbindungsstangen 5 sind in Gleitlager 27 gelagert,
welche für eine Verringerung der durch die Kolbenbewegung
hervorgerufenen Reibung sorgen.
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Um
die Abtriebswelle 49 ist bereichsweise eine Hohlwelle 9 angeordnet.
In diese Hohlwelle 9 ist eine umlaufende Führungsnut 11 eingebracht,
welche schraubenlinienförmig an der Hohlwelle 9 verläuft.
Die Führungsnut 11 weist in ihrem Verlauf zumindest
einen Kreuzungspunkt 12 (siehe 2) auf.
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Die
Hohlwelle ist über die Kopplungsstangen mit den Verbindungsstangen 5 fest
verbunden. Die Abtriebswelle 49 ist mit einem sich in radialer
Richtung erstreckenden Führungszapfen 7 versehen.
Bei der durch die Kolben 3 hervorgerufenen Linearbewegung
der Verbindungsstangen 5 kommt es auch zu einer Linearbewegung
der über die Kopplungsstangen 47 fest mit den
Verbindungsstangen 5 verbundenen Hohlwelle 9.
Der Führungszapfen 7 der Abtriebswelle 49 wird
während dieser linearen Bewegung entlang der Führungsnut 11 der
Hohlwelle 9 geführt, wodurch die Abtriebswelle 49 in
Rotation versetzt wird. Die Rotationsbewegung kann über
ein auf der Abtriebswelle 49 angeordnetes Zahnrad oder
Kegelrad über die Kupplung 31 an das Getriebe 33 übertragen werden.
An das Getriebe 33 kann ein Generator oder unmittelbar
die Antriebswelle eines Fahrzeugs angeschlossen werden.
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2 zeigt
eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Abschnitts einer Hohlwelle
mit einer gekreuzten Führungsnut sowie einer Verschlussvorrichtung.
Die Hohlwelle 9 ist mit der umlaufenden Führungsnut 11 versehen,
welche in ihrem Verlauf einen Kreuzungspunkt 12 aufweist.
An der Hohlwelle 9 ist im Bereich des Kreuzungspunktes 12 eine
Verschlussvorrichtung 53 angeordnet. Diese Verschlussvorrichtung 53 dient
zum mechanischen Schließen des Kreuzungspunktes 12 der
Führungsnut 11 entsprechend der Bewegungsrichtung
des Führungszapfens 7. Die hier dargestellte Führungsnut 11 weist
lediglich einen Kreuzungspunkt 12 auf. Es sind jedoch auch
Ausführungen der Führungsnut 11 mit mehreren
Kreuzungspunkten 12 denkbar, die dann jeweils durch eine
separate Verschlussvorrichtung 53 zu schließen
sind.
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Nach
anderen Ausführungsformen der Hauptanmeldung kann zur Führung
des Führungszapfens 7 auch eine in die Abtriebswelle 49 eingebracht
außenliegende Führungsnut dienen. Auch diese außenliegende
Führungsnut kann Kreuzungspunkte aufweisen, welche durch
jeweils eine Verschlussvorrichtung entsprechend zu schließen
sind.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung einer Abtriebswelle mit Führungszapfen
sowie der Hohlwelle mit Verschlussvorrichtung. Die Verschlussvorrichtung
umfasst ein keilförmiges Verschlusselement 55 und
ein Federelement 57. Das keilförmige Verschlusselement 55 verschließt
eine Kreuzung 12 (2) der Führungsnut 11.
Das Verschlusselement 55 kann nur in der bevorzugten Bewegungsrichtung
des Führungszapfens 7 geöffnet werden.
Das Öffnen der Kreuzung 12 erfolgt, indem der
Führungszapfen 7 entlang der Neigung des keilförmigen
Verschlusselements 55 geführt wird. Während
dieser Bewegung wird das Verschlusselement 55 durch den
Führungszapfen 7 in die Führungsnut 11 hineingedrückt,
so dass der Führungszapfen 7 die Kreuzung 12 passieren
kann. Nachdem der Führungszapfen 7 den Kreuzungsbereich
verlassen hat, wird das keilförmige Verschlusselement 55 durch
die Rückstellkraft des Federelements 57 wieder
in den Ausgangszustand zurückgestellt. Die Kreuzung 12 ist
somit wieder geschlossen. Erreicht der Führungszapfen die
Kreuzung aus einer anderen Richtung, so dient das Verschlusselement
selbst als Führungsfläche, da der Führungszapfen 7 nicht
auf der Keilfläche des Verschlusselements 55 aufläuft
und dieses daher nicht in die Führungsnut hineingedrückt
wird.
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4 zeigt
eine vereinfachte Darstellung des Verlaufs einer Führungsnut
in den Randbereichen der Hohlwelle. Die Führungsnut 11 weist
in diesen Randbereichen einen kurvenförmigen Verlauf auf.
Durch diesen Verlauf wird die Führung des Führungszapfens 7 in
die von diesen Randbereichen wegführende Richtung der Führungsnut 11 erleichtert.
Der Führungszapfen 7 wird infolge dieses Kurvenverlaufs
so weit vom Rand der Führungsnut 11 weggedrückt,
dass er problemlos in die von den Randbereichen weggerichtete Bahn
hineingleiten kann. Unerwünschte Haltepunkte im Bahnverlauf
lassen sich auf diese Weise vermeiden.
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- 1
- Zylinder
- 3
- Kolben
- 5
- Verbindungsstange
Führungszapfen
- 9
- Hohlwelle
- 11
- Führungsnut
- 12
- Kreuzungspunkt
der Führungsnut
- 21
- Nockenwelle
- 25
- Stoppelemente
- 27
- Gleitlager
- 31
- Kupplung
- 33
- Getriebe
- 35
- Anlasser
- 47
- Kopplungsstange
- 49
- Abtriebswelle
- 52
- Koppelstelle
- 53
- Verschlussvorrichtung
- 55
- keilförmiges
Verschlusselement
- 57
- Federelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006050252 [0001, 0001, 0001, 0009]
- - DE 10049514 B4 [0004]
- - DE 10036966 A1 [0004]
- - DE 102004005349 A1 [0004]