-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Druckstangenverbindung zu einem Lagerzapfen eines Rotationsgliedes.
-
1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Gegenkolbenmotors mit gegenüberliegenden Zylindern (OPOC-Motor) 10. Ein Einlasskolben 12 und ein Auslasskolben 14 bewegen sich jeweils innerhalb eines ersten und eines zweiten Zylinders (die Zylinder sind nicht dargestellt, um die Sicht auf die Kolben zu erleichtern) hin und her. Die Auslasskolben 14 sind über Druckstangen 16 mit einem Lagerzapfen (nicht sichtbar) einer Kurbelwelle 20 verbunden. Die Einlasskolben 12 sind über Zugstangen 18 mit zwei Lagerzapfen (nicht sichtbar) einer Kurbelwelle 20 verbunden, wobei jeder Einlasskolben 12 über zwei Zugstangen 18 verfügt. Der erste und der zweite Zylinder, innerhalb derer die Kolben sich hin und her bewegen, sind parallel, jedoch aufgrund der dem vorne und links gezeigten Zylinder zugeordneten Zugstangen 18 in der Y-Richtung gegeneinander versetzt und, bezogen auf die dem hinten und rechts gezeigten Zylinder zugeordneten Zugstangen 18, nach links in der negativen Y-Richtung gegeneinander versetzt. Die Druckstangen 16 sind in Bezug zueinander ähnlich angeordnet. Es ist kosteneffektiv, dass alle vier Zugstangen 18 identisch aufgebaut und die zwei Druckstangen 16 gleich sind, wie zum Beispiel die in 1 dargestellte Anordnung. Ein Nachteil eines solchen versetzten Aufbaus ist allerdings, dass der Motor breiter ist als er andernfalls wäre, wenn die zwei Zylinder kollinear angeordnet wären. Ein Drehmoment setzt aufgrund des Versatzes der beiden Zylinder ein.
-
Eine Alternative, um den Versatz der Zylinder zu vermeiden, ist eine Gabelstange, wie sie in der
US 1,322,824 beschrieben ist, erfunden von F. Royce. Durch die Verwendung einer Gabelstangen-/Klingenstangen-Anordnung innerhalb des Motors aus
1 sind die Zylinder kollinear, aber die Länge des Lagerzapfens (oder Kurbelzapfens) ist größer als in der Konfiguration in welcher die Kurbeln Seite an Seite positioniert sind. Das Ziel der Reduzierung der Breite des Motors durch kollineare Zylinder wird durch die größeren Längen der Kurbelzapfen aufgehoben. Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist, dass der Kolben in einem Zylinder über eine Gabelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist und der korrespondierende Kolben in dem anderen Zylinder über eine Klingenstange mit der Kurbelwelle verbunden ist, wodurch sich der Anteil der Teile für den Motor erhöht. Wünschenswert ist ein System zur Verbindung der Stangen an die Kurbelwelle, welches die Verwendung gleicher Teile in den beiden Zylindern gestattet, dabei kollineare Zylinder erlaubt und kürzere Kurbelzapfen-Längen ermöglicht.
-
Eine Lagerzapfen- und Pleuelstangen-Anordnung ist offenbart, die kollineare Zylinder unter der Verwendung gleicher Teile gestattet. Die Anordnung umfasst einen zylindrischen Lagerzapfen, einen ersten Lagerschalen-Teil, der auf dem Lagerzapfen angeordnet ist und einen zweiten Lagerschalen-Teil, der auf dem Lagerzapfen angeordnet ist und an dem ersten Lagerschalen-Teil fixiert ist. Die Anordnung kann des Weiteren eine erste Druckstange umfassen, die einen konkaven Bereich eines vorbestimmten Durchmessers aufweist, der in eine konvexe Oberfläche des ersten Lagerschalen-Teils passt und eine zweite Druckstange mit einem konkaven Bereich eines vorbestimmten Durchmessers, der mit einer konvexen Oberfläche des zweiten Lagerschalen-Teils zusammenpasst. Die konvexen Oberflächen der ersten und zweiten Lagerschalen-Teile können den vorbestimmten Durchmesser aufweisen. Die Anordnung kann weiterhin eine u-förmige, an die erste Druckstange befestigte erste Halterung umfassen, so dass die erste Druckstange und die erste Halterung den Lagerzapfen umgeben und eine u-förmige, an die zweite Druckstange befestigte zweite Halterung, so dass die zweite Druckstange und die zweite Halterung den Lagerzapfen umgeben.
-
Die erste Druckstange kann eine erste konvexe Schulter umfassen und die zweite Druckstange kann eine zweite konvexe Schulter umfassen. Eine konkave Oberfläche der u-förmigen ersten Halterung sitzt auf der konvexen Schulter; und eine konkave Oberfläche der u-förmigen zweiten Halterung sitzt auf der konvexen Schulter. Die erste und zweite u-förmige Halterung haben vorzugsweise erste und zweite Spitzen mit einer ersten Öffnung in der ersten Spitze und einer zweiten Öffnung in der zweiten Spitze. Die Achsen der Öffnungen verlaufen parallel zu einer Mittelache des Lagerzapfens.
-
Eine erste und eine zweite Öffnung können in jeder der ersten Druckstange und der zweiten Druckstange definiert sein, mit einer ersten Öffnung nahe einem ersten Ende der konkaven Oberfläche positioniert und einer zweiten Öffnung nahe einem zweiten Ende der konkaven Oberfläche positioniert. Die Öffnungen in den Druckstangen verlaufen vorzugsweise parallel zu einer Mittelachse des Lagerzapfens. Die Anordnung kann weiter einen Stift umfassen, der durch jede der ersten und zweiten Öffnungen in jeder der ersten und zweiten Halterungen gesteckt wird, wobei jeder Stift auch in die entsprechende Öffnung in der entsprechenden Druckstange gesteckt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stift im Wesentlichen ein gerader Stift mit einem Sicherungsring, um den Stift an einem Längsgleiten zu hindern oder ein Stift mit einem Kopf an einer Seite und Gewinde an einer von dem Kopf entfernten Seite.
-
Ebenso offenbart wird eine Anordnung, die umfasst: einen zylindrischen Lagerzapfen, einen ersten Lagerschalen-Teil und einen zweiten Lagerschalenteil, die auf dem Lagerzapfen angeordnet und aneinander befestigt sind, eine erste Druckstange, die über dem ersten Lagerschalen-Teil angeordnet ist, eine zweite Druckstange, die über dem zweiten Lagerschalen-Teil angeordnet ist, eine erste, mit der ersten Druckstange verbundene Halterung und eine zweite, mit der zweiten Druckstange verbundene Halterung. Die erste und zweite Halterung sind vorzugsweise u-förmig und jede Druckstange bildet einen Teil eines Zylinders an einem Ende der Druckstange nächstliegend zum Lagerzapfen. Jede Druckstange kann eine Schulter umfassen. Ein konkaver Bereich des Us' der ersten Halterung verbindet sich mit der zur zweiten Druckstange gehörigen Schulter. Ein konkaver Bereich des Us' der zweiten Halterung kann sich mit der zur ersten Druckstange gehörigen Schulter verbinden.
-
Vorzugsweise haben die erste Halterung und die zweiten Halterung in jeder Spitze des Us' definierte Öffnungen; zwei Öffnungen in jeder Druckstange definiert, eine in jedem Ende des Zylinders angeordnet; die Öffnungen können parallel zu einer Mittelachse des Lagerzapfens verlaufen; und eine der Öffnungen der Halterungen ist nach einer der Öffnungen der Druckstange ausgerichtet, die Anordnung vorzugsweise weiter umfassend: einen Stift, der durch die ausgerichteten Paare von Öffnungen gesteckt ist. Die Öffnungen in den Druckstangen sind mit Gewinden versehen, die Stifte sind Schrauben und die Gewinde der Schrauben stehen in Eingriff mit den Gewinden der entsprechenden Druckstangen.
-
Die Anordnung kann des Weiteren eine Pilotbohrung in einer konkaven Oberfläche des ersten Lagerschalen-Teils umfassen, wobei eine Achse der Pilotbohrung in etwa rechtwinklig zu einer Mittelachse des Lagerzapfens verläuft, ein Zylinderstift in der Pilotbohrung angeordnet ist und sich nach außen von dem ersten Lagerschalen-Teil erstreckt sowie eine Öffnung in der ersten Druckstange, wobei die Öffnung in etwa rechtwinklig zu der Mittelachse des Lagerzapfens angeordnet ist, und wobei die Öffnung in Eingriff mit dem Zylinderstift steht. Relative Rotationsbewegung des ersten Lagerschalen-Teils in Bezug zu der ersten Druckstange wird durch das Eingreifen des Stifts in die Pilotbohrung im ersten Lagerschalen-Teil und die Öffnung in der ersten Druckstange im Wesentlichen verhindert.
-
Die Anordnung kann weiter eine erste und eine zweite Durchgangsbohrung umfassen, die in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert ist; erste und zweite Gewindeöffnungen sind in dem zweiten Lagerschalen-Teil nahe einem Ende des zweiten Lagerschalen-Teils definiert; eine erste Schraube ist in das erste Durchgangsloch des ersten Lagerschalen-Teils eingesetzt und das Gewinde der ersten Schraube steht in Eingriff mit der ersten Gewindeöffnung des zweiten Lagerschalen-Teils; und eine zweite Schraube ist in das zweite Durchgangsloch des ersten Lagerschalen-Teils eingesetzt und das Gewinde der zweiten Schraube steht in Eingriff mit der zweiten Gewindeöffnung des zweiten Lagerschalen-Teils.
-
In manchen Ausführungsformen haben der erste Lagerschalen-Teil und der zweite Lagerschalen-Teil Finger, die sich von mindestens einem Ende jedes der ersten und zweiten Lagerschalen-Teile nach außen erstrecken, wobei eine Öffnung in den Fingern definiert ist mit einer Achse der Öffnung im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse des Lagerzapfens verlaufend und wobei die Finger des ersten und zweiten Lagerschalen-Teils vermascht sind, um eine Box-Verbindung zu bilden und wobei ein Zylinderstift durch die Öffnungen in den vermaschten Fingern gesteckt ist.
-
In manchen Ausführungsformen sind die Außenflächen der Lagerschalen-Teile im Wesentlichen konvex und sitzen um einen vorbestimmten Abstand entfernt von dem Lagerzapfen, außer in dem Bereich benachbart dazu, wo die ersten und zweiten Lagerschalen-Teile aneinander befestigt sind, in welchem mindestens einer der Lagerschalen-Teile einen Vorsprung nach außen aufweist und der Vorsprung nach außen in einen Spalt zwischen der ersten und der zweiten Druckstange eingreift.
-
In einer alternativen Ausführungsform ist ein erstes Durchgangsloch in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem ersten Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert; ein zweites Durchgangsloch ist in dem zweiten Lagerschalen-Teil nahe einem Ende des zweiten Lagerschalen-Teils definiert; ein erster u-förmiger Clip definiert eine Öffnung an einer Spitze und einen Gewindeteil an der anderen Spitze; und ein erster Bolzen ist durch die Öffnung an einer Spitze des ersten Clips geführt, durch das erste Durchgangsloch, durch das zweite Durchgangsloch und steht in Eingriff mit dem Gewindeteil des ersten Clips.
-
Manche Ausführungsformen umfassen zudem: ein drittes Durchgangsloch, das in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem zweiten Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert ist; ein viertes Durchgangsloch, das in dem zweiten Lagerschalen-Teil nahe einem zweiten Ende des zweiten Lagerschalen-Teils definiert ist; ein erster u-förmiger Clip, der eine Öffnung an einer Spitze definiert und einen Gewindeteil an der anderen Spitze aufweist; und einen ersten Bolzen. Der zweite Bolzen ist durch die Öffnung an einer Spitze des zweiten Clips gesteckt, durch das dritte Durchgangsloch, durch das vierte Durchgangsloch und steht in Eingriff mit dem Gewindeteil des zweiten Clips.
-
Noch eine weitere Ausführungsform umfasst zudem: ein fünftes Durchgangsloch, das in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem ersten Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert ist; ein sechstes Durchgangsloch, das in dem zweiten Lagerschalen-Teil nahe einem ersten Ende des zweiten Lagerschalen-Teils definiert ist; ein siebtes Durchgangsloch, das in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem zweiten Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert ist; ein achtes Durchgangsloch, das in dem ersten Lagerschalen-Teil nahe einem zweiten Ende des ersten Lagerschalen-Teils definiert ist; einen dritten und einen vierten u-förmige Clip, wobei jeder Clip eine Öffnung an einer Spitze definiert und einen Gewindeteil an der anderen Spitze aufweist; und dritte und vierte Bolzen. Der dritte Bolzen ist durch die Öffnung an einer Spitze des dritten Clips gesteckt, durch das fünfte Durchgangsloch, durch das sechste Durchgangsloch und steht in Eingriff mit dem Gewindeteil des dritten Clips. Der vierte Bolzen ist durch die Öffnung an einer Spitze des vierten Clips gesteckt, durch das siebte Durchgangsloch, durch das achte Durchgangsloch und steht in Eingriff mit dem Gewindeteil des vierten Clips.
-
Ebenso offenbart wird ein Verfahren zum Montieren der Pleuelstangen auf einen Lagerzapfen der Kurbelwelle. Erste und zweite Teile einer Lagerschale auf dem Lagerzapfen sind auf dem Lagerzapfen angeordnet und die zwei Lagerschalen-Teile sind miteinander verbunden. Eine erste Druckstange ist über dem ersten Lagerschalen-Teil positioniert. In Ausführungsformen, in welchen die erste Druckstange und die erste Lagerschale miteinander verbunden sind, ist ein Stift in die Öffnung in der Druckstange eingepresst und der Stift steht in Eingriff mit einer Pilotbohrung in dem Lagerschalen-Teil. Alternativ ist der Stift in die Pilotbohrung des Lagerschalen-Teils gepresst und steht in Eingriff mit der Öffnung in der Druckstange während der Montage. Eine zweite Druckstange ist über dem zweiten Lagerschalen-Teil angeordnet. Schrauben, oder andere Halterungen, verbinden Spitzen der ersten und der zweiten Halterung jeweils an die erste und die zweiten Druckstange.
-
Ein Vorteil der hier offenbarten Ausführungsformen ist, dass die Breite des mit den beiden Druckstangen verbundenen Lagerzapfens ungefähr die Hälfte der Breite der in 1 gezeigten Situation beträgt, in welcher die Druckstangen 16 in einer Seite-an-Seite-Anordnung mit der Kurbelwelle 20 verbunden sind. Die Kurbelwelle kann, entsprechend der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, kürzer als die Kurbelwelle 20 sein. Oder der Radius des Lagerzapfens kann alternativ im Durchmesser reduziert werden, was ebenfalls viele Vorteile hätte. In noch einer weiteren Alternative ist die Breite des Lagerzapfens in einem gewissen Ausmaß reduziert und der Durchmesser ist ebenfalls reduziert. In jeder dieser Alternativen wird die Reibkraft in der Druckstangen-Lager-Verbindung reduziert.
-
Die Erfindung kann auch mithilfe der folgenden Punkte beschrieben werden:
- 1. Eine Lagerzapfen-Pleuelstangen-Anordnung, umfassend: einen zylindrischen Lagerzapfen; ein erster Lagerschalen-Teil auf dem Lagerzapfen angeordnet; ein zweiter Lagerschalen-Teil auf dem Lagerzapfen angeordnet und an dem ersten Lagerschalen-Teil befestigt; eine erste Druckstange mit einem konkaven Bereich eines vorbestimmten Durchmessers, der mit einer konvexen Oberfläche des ersten Lagerschalen-Teils zusammenpasst; und eine zweite Druckstange mit einem konkaven Bereich eines vorbestimmten Durchmessers, der mit einer konvexen Oberfläche des zweiten Lagerschalen-Teils zusammenpasst, wobei die konvexen Oberflächen des ersten und zweiten Lagerschalen-Teils einen vorbestimmten Durchmesser aufweisen.
- 2. Die Anordnung aus Punkt 1, weiter umfassend:
eine u-förmige erste Halterung, die so mit der ersten Druckstange verbunden ist, dass die erste Druckstange und die erste Halterung den Lagerzapfen umzirkeln; eine u-förmige zweite Halterung, die so mit der zweiten Druckstange verbunden ist, dass die zweite Druckstange und die zweite Halterung den Lagerzapfen umzirkeln.
- 3. Die Anordnung aus Punkt 2, wobei die erste Druckstange eine erste konvexe Schulter umfasst; die zweite Druckstange umfasst eine zweite konvexe Schulter; eine konkave Oberfläche der u-förmigen ersten Halterung sitzt auf der konvexen Schulter; und eine konkave Oberfläche der u-förmigen zweiten Halterung sitzt auf der konvexen Schulter.
- 4. Die Anordnung aus Punkt 2, wobei die erste und zweite u-förmige Halterung erste und zweite Spitzen aufweisen, mit einer ersten Öffnung in der ersten Spitze und einer zweiten Öffnung in der zweiten Spitze, wobei die Achsen der Öffnungen parallel zu der Mittelachse des Lagerzapfens verlaufen; wobei eine erste und eine zweite Öffnung in der ersten und der zweiten Druckstange definiert sind, mit einer ersten Öffnung nahe einem ersten Ende der konkaven Oberfläche positioniert und einer zweiten Öffnung nahe einem zweiten der konkaven Oberfläche positioniert; und die Öffnungen in den Druckstangen parallel zu einer Mittelachse des Lagerzapfens verlaufen; die Anordnung weiter umfassend: einen Stift, der durch die erste und die zweite Öffnung in der ersten und der zweiten Halterung gesteckt ist, wobei jeder Stift ebenfalls in die dazugehörigen Öffnungen in den dazugehörigen Druckstangen gesteckt ist.
- 5. Der Stift aus Punkt 4, wobei der Stift ein im Wesentlichen gerader Stift ist, mit einem Sicherungsring, um ihn an einem Längsgleiten zu hindern und ein Stift mit einem Kopf an einem Ende und einem Gewinde an einem von dem Kopf entfernten Ende.
-
In dem folgenden Verfahren (verschiedene Punkte werden offenbart) wird beschrieben, wie die Pleuelstangen mit der Kurbelwelle verbunden werden können.
- 1. Ein Verfahren, um zwei Pleuelstangen auf einen Lagerzapfen einer Kurbelwelle zu montieren, das Verfahren umfassend:
Anordnen eines ersten und eines zweiten Teils einer Lagerschale auf den Lagerzapfen;
Verbinden der zwei Lagerschalen miteinander;
Anordnen einer ersten Druckstange über dem ersten Lagerschalen-Teil;
Anordnen einer zweiten Druckstange über dem zweiten Lagerschalen-Teil;
Anordnen einer ersten Halterung über den Lagerzapfen gegenüber der ersten Druckstange; und
Anordnen einer zweiten Halterung über den Lagerzapfen gegenüber der zweiten Druckstange.
- 2. Das Verfahren aus Punkt 1, weiter umfassend:
Ausrichten der Öffnungen in den Halterungen mit den Öffnungen in den Druckstangen; und
Installieren von Schrauben in den ausgerichteten Öffnungen.
- 3. Das Verfahren aus Punkt 2, weiter umfassend: Installieren eines Stifts in einer Öffnung in der ersten Druckstange und Einfügen des Stifts in eine Pilotbohrung in dem ersten Lagerschalen-Teil, um im Wesentlichen Relativbewegungen zwischen der ersten Druckstange und dem ersten Lagerschalen-Teil zu verhindern.
-
1 stellt eine Beispielkonfiguration eines Gegenkolbenmotors mit gegenüber liegenden Zylindern in einer isometrischen Ansicht dar;
-
2 ist eine Explosionsansicht einer Druckstangenanordnung, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
3 stellt einen Querschnitt der Druckstangen-Kurbelwellen-Anordnung aus 2 dar;
-
4 stellt die Lageschalen-Teile aus 2 dar;
-
5 stellt eine alternative Ausführungsform dar, die Lagerschalen-Teile zu befestigen;
-
6 stellt einen Querschnitt der Druckstangen-Kurbelwellen-Anordnung dar;
-
7 ist eine Ausführungsform der Lagerschalen-Teile in Explosionsansicht;
-
8 und 9 sind eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht der Ausführungsform aus 7, wenn sie zusammengefügt ist;
-
10 ist eine Druckstange entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung;
-
11 ist die Druckstange aus 10, die Lagerschalen-Teile der 7–9 und Halterungen;
-
12 ist eine Ausführungsform einer Druckstangen-Lagerzapfen-Anordnung: entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
13 ist eine perspektivische Ansicht der Lagerschalen-Teile aus 12;
-
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Montieren der Pleuelstangen an die Kurbelwelle abbildet.
-
Wie der Fachmann verstehen wird, können unterschiedliche Merkmale der mit Verweis auf eine der Figuren dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen mit in einer native Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen der Merkmale ergeben repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen von Merkmalen, die mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung im Einklang stehen, können allerdings für besondere Anwendungen oder Implementierungen wünschenswert sein. Der Fachmann wird ähnliche Anwendungen oder Implementierungen erkennen, ungeachtet dessen, ob sie explizit beschrieben oder illustriert wurden oder nicht.
-
Eine Explosionsansicht einer Druckstangen-Anordnung 30, in welcher zwei Druckstangen dazu geeignet sind, mit einem Lagerzapfen verbunden zu werden, ist in 2 dargestellt. Die Lagerschalen-Teile 32a und 32b liegen gemeinsam um einen Lagerzapfen herum an (nicht gezeigt). Konkave Oberflächen 40a und 40b der Druckstangen 34a und 34b umgreifen konvexe Oberflächen 42a und 42b der Lagerschalen-Teile 32a und 32b. Die Druckstangen 34a und 34b werden durch Halterungen 36a und 36b in Position gehalten, wobei die Halterung 36a mit Druckstange 34a über Schrauben 38 verbunden ist, die durch die Durchgangsöffnung 44 der Druckstange 34a und der Öffnungen 46 der Halterung 36a greifen. Halterung 36a hat eine Hufeisen-Form, wobei die Enden mit der Druckstange 34a verbunden sind und der kreisförmige Bereich eine Schulter 37b an der Druckstange 34b umgreift. Ähnlich umgreift die Halterung 36b eine Schulter 37a an der Druckstange 34a. Die Breite W der Druckstange 34b über die Länge der Druckstange ist breiter als die Breite Y nahe der Spitzen auf der konkaven Oberfläche 40b. Die schmalere Breite Y erleichtert die Installation der Halterungen, von denen eine an der Druckstange 34b befestigt ist und eine an der Schulter 37b der Druckstange 34b anliegt.
-
In einer alternativen Ausführungsform sind beide Halterungen 36a und 36b an eine der Druckstangen, zum Beispiel 34b geschraubt. In solchen Ausführungsformen sitzen die u-förmigen Bereiche der Halterungen 36a und 36b auf den zwei Schultern 37, die zu der anderen der Druckstangen 34a gehören. Eine Explosionsansicht einer solchen Ausführungsform würde nahezu identisch erscheinen wie die in 2 dargestellte, außer dass die Halterung 36a gedreht ist; wobei die Öffnung der Hufeisen-Form in dieselbe Richtung zeigt wie die Halterung 36b.
-
Jede der Druckstangen 34a und 34b hat, wie in 2 dargestellt, zwei Schultern 37, das heißt, eine, die zur Vorderseite der 2 gerichtet ist und eine auf der Rückseite in Bezug auf die Ansicht in 2, wenngleich die Rückseiten-Schulter 37 auf der Druckstange 34a nicht komplett sichtbar ist und nur eine kleine Spitze der Rückseiten-Schulter 37 auf der Druckstange 34b sichtbar ist. Eine alternative Druckstangen-Anordnung hat lediglich eine Schulter auf jeder der Druckstangen, das heißt, um jeweils mit einer Halterung zu kooperieren. In einer solchen Anordnung würde die Druckstange 34a nur die Rückseiten-Schulter aufweisen, die in 2 nicht sichtbar ist; und die Druckstange 34b würde nur die Schulter auf der Vorderseite aufweisen, wie in 2 sichtbar. Eine solche Anordnung reduziert die Anzahl von Bearbeitungsvorgängen.
-
In einer Ausführungsform ist eine Öffnung 54 in der Druckstange 34a gebildet, die mit einer im Lagerschalen-Teil 32a geschaffenen Pilotbohrung 50 ausgerichtet werden kann, wenn diese beiden ineinander liegen. Ein Stift 52 oder Dübel ist in der Anordnung in die Öffnung 54 eingepresst und in die Pilotbohrung 50 eingebracht, um Relativbewegung von Lagerschalen-Teil 32a und der Druckstange 34a zu verhindern. In einer solchen Anordnung bewegt sich die Druckstange 34b relativ zu Lagerschalen-Teil 32b. Damit die Druckstangen 34a und 34b identisch sind, kann die Öffnung 54 in beiden gebildet werden; allerdings ist kein Dübel oder anderer Stift in die der Druckstange 34b zugeordneten Öffnung 54 eingefügt.
-
Ölnuten 56 sind auf den konkaven Oberflächen der Lagerschalen-Teile 32 gebildet. Öffnungen 58 sind durch die Lagerschalen-Teile 32a und 32b gebildet, um eine Schmierung der konvexen Seite oder der Lagerschalen-Teile 32a und 32b zu gewährleisten. Ölnuten 60 sind auf den konkaven Oberflächen 40a und 40b der Druckstangen 34a und 34b gebildet. Die Ölnuten 56 und 60 erstrecken sich in Umfangsrichtung entlang der Oberflächen, jedoch nur über einen Teil der Umfangslänge.
-
In 3 ist das zusammengebaute Innere einer Pleuelstangen-Anordnung im Querschnitt gezeigt. Lagerschalen-Teile 32a und 32b umgeben den Lagerzapfen 70, der eine Mittelachse 72 aufweist; der Lagerzapfen 70 ist ein Teil der Kurbelwelle 20. Die konkaven Oberflächen der Druckstangen 34a und 34b liegen auf den konvexen Oberflächen der Lagerschalen-Teile 32a und 32b. Die Druckstangen 34a und 34b sind an einem Ende jeweils mit Kolben 112 und 114 verbunden. Während des Motorbetriebs werden die Druckstangen 34a und 34b fast ausschließlich gegen den Lagerzapfen 70 gedrückt. Allerdings sind, zum Schutz in dem ungewöhnlichen Fall, dass die Druckstangen 34a und 34b gezogen werden würden, Halterungen 36a (in diesem Querschnitt nicht dargestellt) und 36b vorgesehen und über Schrauben 38 befestigt.
-
Die Druckstange 34a ist durch einen Stift 52, der in die Pilotbohrung 50 im Lagerschalen-Teil 32a und der Öffnung 54 in der Druckstange 34a eingesetzt ist, am Lagerschalen-Teil 32a befestigt.
-
Die Schmierung des Inneren der Pleuelstangen-Anordnung wird durch die Kurbelwelle 20 erbracht. Ein Querschnitt durch die Kurbelwelle 20 zeigt, dass es zwei Bohrungen gibt, die Ölkanäle 74 und 76 bilden, die im Querschnitte als Kreise erscheinen. Öl wird zu dem Lagerschalen-Teil/Lagerzapfen-Übergang geleitet und zu dem Druckstangen/Lagerschalen-Teil-Übergang durch Öffnungen 58 zu den Nuten 60 transportiert. Öl wird ferner zu dem an den Kolben gelegenen Ende der Druckstangen durch Bohrungen 62 geleitet.
-
Eine isometrische Zeichnung der Lagerschalen-Teile 32a und 32b in einer Explosionsansicht ist in 4 dargestellt. Die Lagerschalen-Teile 32a und 32b werden mit Schrauben 72 befestigt, die in die Durchgangsöffnungen 76, welche groß genug sind, um die Köpfe der Schrauben 72 aufzunehmen sowie in Gewindelöcher 74 greifen. Ölnuten 56 sind in den konkaven Oberflächen 40a und 40b gebildet. Ölzufuhr zu den Ölungsnuten 60 verläuft durch die die Öffnungen 58. Den Ölnuten 60 zugeführtes Öl durchläuft Öllöcher 58 zu den konvexen Oberflächen 80 der Lagerschalen-Teile 32a und 32b.
-
In einer in 5 dargestellten alternativen Ausführungsform haben die Lagerschalen-Teile 81a und 81b ineinandergreifende Finger an einem Ende mit Löchern 84 in den Fingern, so dass ein Stift 82 durch die Löcher geführt werden kann. In einer Ausführungsform werden die Lagerschalen-Teile 81a und 81b auf einem Lagerzapfen einer Kurbelwelle befestigt, wobei die Kurbelwelle Material auf beiden Seiten des Lagerzapfens aufweist, so dass der Stift 82 nicht herausgleiten kann. In anderen Ausführungsformen ohne Elemente, die den Stift in Position halten, kann der Stift einen Kopf an dem einen Ende haben und einen Sicherungsring an dem anderen Ende. Alternativ kann der Stift durch Sicherungsringe in einer innen liegenden Art und Weise befestigt werden. Jeder geeignete Weg zur Befestigung des Stifts kann genutzt werden.
-
Die 4 und 5 stellen Lagerschalen-Teile dar, die zusammengefügt sind. Dies gewährleistet, dass das Öl durch die Ölungsnuten läuft, wie unten beschrieben. Wenn die Druckstange immer unter Druck steht, besteht kein Bedarf daran, die Lagerschalen-Teile aneinander zu befestigen, da die Kräfte in dem System dazu führen, dass die Lagerschalen-Teile, gegen den Lagerzapfen immer gepresst werden. Dadurch gibt es in einer Ausführungsform keine Schrauben oder Stifte, die die beiden zusammenhalten. Während der Montage können die Lagerschalen-Teile auf dem Lagerzapfen durch ein dickeres Öl oder Fett gehalten werden, bis in Position befestigte Druckstangen und Halterungen montiert werden. Sogar in einem System mit einem kurzzeitigen Auftreten eines Druckverlustes kann es möglich sein, solch kurzen Phasen mit einem kurzzeitigen Ausfall der Ölzufuhr standzuhalten und dadurch ebenfalls die Montage der Lagerschalen-Teile ohne Schrauben oder Stift zu erlauben.
-
In 6 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, in welcher den Lagerschalen-Teilen 132a und 132b erlaubt wird zu gleiten. In einer solchen Ausführungsform haben die Lagerschalen-Teile 132a und 132b Zungen 138, die sich nach außen erstrecken. Die Lagerschalen-Teile 132a und 312b können nicht vollständig frei gleiten, da sie zwischen den Druckstangen 134a und 134b gehalten werden. In 6 sind die Druckstangen 134a und 134b in einer Position dargestellt, in der sie am weitesten davon entfernt sind, auf einer Geraden zu liegen. Über dem Lagerzapfen 70 ist ein großer Spalt zwischen den Druckstangen 134a und 134b geöffnet. Ein signifikanter Teil der Halterung 36b ist sichtbar. Die Zungen 138, die sich über dem Lagerzapfen 70 befinden (in der in 6 dargestellten Konfiguration), werden nicht von den Druckstangen eingespannt. Allerdings werden die Zungen 138, die sich unterhalb des Lagerzapfens 70 befinden von den Druckstangen eingespannt. Wenn die Kurbelwelle 20 rotiert, kommen die oberen Teile der Druckstangen zusammen, bis sie die Zungen 138 einspannen, die oberhalb des Lagerzapfens positioniert sind.
-
Eine alternative Ausführungsform von Lagerschalen-Teilen 232a und 232b ist in 7 in einer Explosionsansicht dargestellt. Die Lagerschalen-Teile 232a und 232b sind mit Öffnungen 234 und Nuten 235 versehen. Bolzen 240 stehen in Eingriff mit Halterungen 238 und sind mit den Öffnungen 234 ausgerichtet, um die Lagerschalen-Teile 232a und 232b aneinander zu befestigen. In dieser Ausführungsform sind die Halterungen 238 u-förmig mit einem Durchgangsloch in einer Seite des Us', das nach einer der Öffnungen 234 eines der Lagerschalen-Teile ausgerichtet ist. Das andere Ende der Halterung 238 hat einen Gewindeteil, mit welchem die Gewinde des Bolzen 240 in Eingriff stehen, wie in einer zusammengefügten Darstellung in 8 gezeigt ist. Eine Gesamtansicht der zusammengefügten Lagerschalen-Teile in 9 zeigt, dass sich die Halterungen 238 von den Lagenschalen-Teilen 232a und 232b nach außen erstrecken.
-
Eine Druckstange 250 ist in 10 dargestellt. Ein erstes Ende 251 ist mit einem Kolben verbunden (nicht gezeigt). Eine konkave Oberfläche 252 der Druckstange 250 umgibt eine konvexe Oberfläche eines der Lagerschalen-Teile. An beiden Enden der konkaven Oberfläche 252 sind Ausnehmungen 256 auf beiden Seiten eines Vorsprungs 254 gebildet. Die Ausnehmungen 256 sind gebildet, um Platz für die Halterungen 238 zu schaffen, wie in 11 zu sehen ist. In 11 sind Teile der Druckstangen 250a und 250b gezeigt, die auf den Lagerschalen-Teilen 232a und 232b anliegen. Die Druckstangen 250a und 250b werden über Halterungen 260 zusammengehalten. Die Druckstangen 250a und 250b sind in einer Extremposition dargestellt, in der der U-Teil der unteren der zwei Halterungen 238 zwischen die Enden der Druckstangen 250a und 250b passt, das heißt, in den durch die Ausnehmungen geschaffenen Platz. Die Vorsprünge 254 der beiden Druckstangen berühren sich fast in dieser Position. Da sich die Druckstangen 250a und 250b in Richtung der anderen Extremposition bewegen, wird den Lagerschalen-Teilen erlaubt zu gleiten, obwohl sie zwischen den ausgenommenen Oberflächen 256 eingezwängt sind.
-
Die Ausführungsform der in 10 dargestellten Druckstange hat einen Vorsprung 254 zwischen den Ausnehmungen 256. Alternativ gibt es einen solchen Vorsprung nicht und die Enden befinden sich in Höhe der Ausnehmungen 256. Eine solche Ausführungsform ist einfacher zu bearbeiten auf Kosten eines Teils der Lageroberfläche. In Anwendungen, in welchen es auf die Fläche der Lageroberfläche ankommt, kann die Ausführungsform in 10 oder ähnliche verwendet werden. In anderen Anwendungen kann die einfachere Form ohne den Vorsprung verwendet werden.
-
In der in den 7–9 dargestellten Ausführungsform werden vier Halterungen 238 verwendet. In einer alternativen Ausführungsform befinden sich zwei Halterungen an einem Ende der Lagerschalen-Teile, wobei das andere Ende der Lagerschalen-Teile verbunden ist wie in den 4 und 5 dargestellt. In einer weiteren alternativen Ausführungsform befindet sich eine Halterung an jedem Ende der Lagerschalen-Teile, mit den Ausnehmungen dementsprechend gebildet. In noch einer weiteren Ausführungsform befindet sich nur eine Halterung an einem Ende der Lagerschalen-Teile.
-
In 12 weist ein Lagerzapfen 300 an ihm anliegende Lagerschalen-Teile 302a und 302b auf. Druckstangen 304a und 304b liegen auf den Lagerschalen-Teilen 302a und 302b. Halterungen 306 sind mit den Druckstangen 304a und 304b verbunden. Die Lagerschalen-Teile 302a und 302b haben Öllöcher 308, um Öl an die Rückseite zu führen. Die Druckstangen 302a und 302b haben Ölkanäle 310, die Öl über die Öllöcher 308 zugeführt bekommen. Am Ende der Ölkanäle benachbart zum Lagerzapfen 300 kann der Kanal größer im Durchmesser sein, und ein hohler Stift 312 ist in dem Ölkanal 310 einer der Druckstangen, 304a in 12, platziert. Der Stift 312 steht in Eingriff mit der Pilotbohrung 314 in der Rückseite des Lagerschalen-Teils 302a. Solch eine Pilotbohrung ist auch im Lagerschalen-Teil 302b vorgesehen, um gleichartige Teile zu erhalten. Eine Nut 316 ist in Lagerschalen-Teil 302a gebildet, um zu gewährleisten, dass Öl durch den Stift 312 und in den Kanal 310 fließt. Eine solche Nut 316 ist ebenfalls im Lagerschalen-Teil 302b gebildet, auch wenn dies nicht unbedingt notwendig ist.
-
In 13 sind die Lagerschalen-Teile 302a und 302b zusammengebaut und in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Nut 316 ist schmaler als die Pilotbohrung 314. Der Stift 312 bleibt in der Pilotbohrung 314 fixiert und kann sich nicht in die Nut 316 bewegen.
-
Ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenbau der Anordnung aus 3 beschreibt, ist in 14 dargestellt. In Block 200 wird der Stift 52 in die Öffnung 54 der ersten Druckstange eingepresst. In Block 202 werden erste und zweite Lagerschalen-Teile auf den Lagerzapfen gesetzt. In 204 werden die Lagerschalen-Teile zusammengefügt. Die erste und zweite Druckstange werden in 206 auf den ersten und zweiten Lagerschalen-Teilen angeordnet, wobei der Stift 52 in Eingriff steht mit der Pilotbohrung 50 im ersten Lagerschalen-Teil. Ein abgerundeter Bereich einer ersten der beiden Halterungen steht in Eingriff mit einer Schulter an der zweiten Druckstange in 208. Die Öffnungen in den Spitzen der ersten Halterung werden in 210 nach den Öffnungen in der ersten Druckstange ausgerichtet; Schrauben werden in die ausgerichteten Öffnungen eingesetzt. Ähnlicherweise steht ein abgerundeter Bereich der zweiten Halterung in Eingriff mit einer Schulter der ersten Druckstange in 212. In 214 werden die Öffnungen in der zweiten Halterung nach den Öffnungen in der zweiten Druckstange ausgerichtet, so dass Schrauben in die ausgerichteten Öffnungen eingebracht werden können.
-
In Ausführungsformen, in denen beiden Lagerschalen-Teilen ermöglicht ist, in Bezug auf die Druckstangen zu gleiten, werden die Blöcke des Flussdiagramms in 14, bei welchen der Stift in die Druckstange eingepresst wird, 200, und der Stift in Eingriff gebracht wird mit der Öffnung in dem Lagerschalen-Teil, das heißt, einen Teil von Block 206, weggelassen.
-
Während der beste Modus detailliert in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde wird der Fachmann weitere alternative Konzepte und Ausführungsformen innerhalb des Geltungsbereiches der folgenden Ansprüche erkennen. Während verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen im Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften beschrieben werden konnten, ist sich der Fachmann bewusst, dass eine oder mehrere Eigenschaften gegeneinander aufgewogen werden können, um gewünschte Systemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Kosten, Stärke, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinung, Verpackung, Größe, Servicefähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Zusammensetzung, usw. Die hier beschriebenen Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen beschrieben sind, oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften liegen nicht außerhalb des Geltungsbereiches der Offenbarung und können für spezielle Anwendungen wünschenswert sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
