DE102015213023A1

DE102015213023A1 - Crank drive for a reciprocating engine

Info

Publication number: DE102015213023A1
Application number: DE102015213023.1A
Authority: DE
Inventors: Manfred Holzmann; Bastian Esefeld; Walter Hübner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb (1) für eine Hubkolbenmaschine, mit einer um eine Drehachse (5) drehbaren Kurbelwelle (3), welche wenigstens einen konzentrisch zur Drehachse (5) angeordneten Wellenzapfen (4) und wenigstens einen exzentrisch zu dem Wellenzapfen (4) angeordneten Hubzapfen (25) aufweist, an welchem ein Pleuel (7) drehbar zu lagern ist, mit wenigstens einem Hohlrad (9) und mit wenigstens einem mit dem Hohlrad (9) in Eingriff stehenden und exzentrisch zur Drehachse (5) angeordneten Zahnrad (10), wobei ein konzentrisch zum Zahnrad (10) angeordnetes und mit dem Zahnrad (10) drehfest verbundenes, zweites Zahnrad (14) und ein mit dem zweiten Zahnrad (14) in Eingriff stehendes, drittes Zahnrad (15) vorgesehen sind, welches drehfest mit dem Wellenzapfen (4) verbunden ist.The invention relates to a crank mechanism (1) for a reciprocating piston engine, having a crankshaft (3) which is rotatable about an axis of rotation (5) and which has at least one journal (4) arranged concentrically to the axis of rotation (5) and at least one eccentric to the journal (4). arranged crank pin (25) on which a connecting rod (7) is rotatably support, with at least one ring gear (9) and at least one with the ring gear (9) and eccentric to the rotation axis (5) arranged gear (10 ), wherein a concentric with the gear (10) arranged and with the gear (10) rotatably connected, second gear (14) and with the second gear (14) in engagement, third gear (15) are provided, which rotatably with the shaft journal (4) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a crank mechanism for a reciprocating piston engine, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.

Ein solcher Kurbeltrieb für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, ist bereits aus der US 1 326 129 bekannt. Der Kurbeltrieb umfasst eine um eine Drehachse drehbare Kurbelwelle, welche wenigstens einen konzentrisch zur Drehachse geordneten Wellenzapfen und wenigstens einen exzentrisch zu dem Wellenzapfen angeordneten Hubzapfen aufweist. Wird die Kurbelwelle somit um die Drehachse gedreht, so führt der Hubzapfen bezüglich des Wellenzapfens eine Hubbewegung aus. An dem Hubzapfen ist ein Pleuel drehbar zu lagern, so dass beispielsweise ein Kolben über das Pleuel gelenkig mit dem Hubzapfen beziehungsweise der Kurbelwelle insgesamt koppelbar ist. Im fertig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ist der Kolben beispielsweise translatorisch bewegbar in einem Zylinder aufgenommen, so dass infolge der gelenkigen Kopplung des Kolbens über das Pleuel mit der Kurbelwelle translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden können.Such a crank mechanism for a reciprocating engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, is already out of the US 1 326 129 known. The crank mechanism comprises a crankshaft which can be rotated about an axis of rotation and has at least one shaft journal arranged concentrically with respect to the axis of rotation and at least one crank pin arranged eccentrically with respect to the shaft journal. If the crankshaft is thus rotated about the axis of rotation, the crank pin executes a stroke movement with respect to the shaft journal. At the crank pin a connecting rod is rotatably store, so that, for example, a piston via the connecting rod articulated with the crank pin or the crankshaft is coupled in total. In the ready-made state of the reciprocating piston, the piston is, for example, received translationally movable in a cylinder, so that due to the articulated coupling of the piston via the connecting rod with the crankshaft translational movements of the piston in the cylinder can be converted into a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation ,

Der Kurbeltrieb umfasst ferner wenigstens ein Hohlrad und wenigstens ein mit dem Hohlrad in Eingriff stehendes und exzentrisch zur Drehachse angeordneten Zahnrad. Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine kann somit das Zahnrad an dem Hohlrad abwälzen, wobei sich das Zahnrad um eine von der Drehachse der Kurbelwelle unterschiedliche, davon beabstandete wettere Drehachse dreht. Mittels dieses bekannten Kurbeltriebs ist es möglich, dass der Kolben unterschiedliche Hübe ausführt. Beispielsweise ist es möglich, den Kompressionshub und den Expansionshub der als 4-Takt-Hubkolbenmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine mit unterschiedlicher Länge auszuführen.The crank mechanism further comprises at least one ring gear and at least one with the ring gear engaged and arranged eccentrically to the axis of rotation gear. Thus, during operation of the reciprocating engine, the gear can roll on the ring gear, wherein the gear rotates about a different from the axis of rotation of the crankshaft, spaced Wettere axis of rotation. By means of this known crank drive, it is possible that the piston performs different strokes. For example, it is possible to carry out the compression stroke and the expansion stroke of the reciprocating engine designed as a 4-stroke reciprocating engine with different length.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kurbeltrieb der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Dimensionierung des Kurbeltriebs beziehungsweise seiner Bauteile realisierbar ist.Object of the present invention is to develop a crank mechanism of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous dimensioning of the crank mechanism or its components can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kurbeltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a crank mechanism with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Kurbeltrieb zeichnet sich dadurch aus, dass ein konzentrisch zum Zahnrad angeordnetes und drehfest mit dem Zahnrad verbundenes, zweites Zahnrad sowie ein mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff stehendes, drittes Zahnrad vorgesehen sind, wobei das dritte Zahnrad drehfest mit dem Wellenzapfen verbunden und somit mit dem Wellenzapfen um die Drehachse der Kurbelwelle drehbar ist. Durch das zweite und dritte Zahnrad kann im Vergleich zu herkömmlichen Kurbeltrieben eine zusätzliche Übersetzungsstufe eingeführt beziehungsweise realisiert werden, so dass in der Dimensionierung des Kurbeltriebs beziehungsweise dessen Bauteile zusätzliche Freiheiten geschaffen werden können. Insbesondere ist es möglich, den Durchmesser beziehungsweise Radius des Hohlrads, den Durchmesser beziehungsweise Radius des dritten Zahnrads sowie die Durchmesser beziehungsweise die Radien des ersten und zweiten Zahnrads bedarfsgerecht zu gestalten. So ist es zum Beispiel möglich, das Hohlrad hinsichtlich seines Durchmessers besonders klein auszuführen und somit im Vergleich zu herkömmlichen Kurbeltrieben Bauraum zu sparen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, zumindest eines der Zahnräder mit einem besonders großen Durchmesser beziehungsweise Radius auszugestalten, um dadurch Zahnkräfte und somit auf den Kurbeltrieb wirkende Belastungen gering zu halten. Insgesamt ermöglicht der erfindungsgemäße Kurbeltrieb die Realisierung einer besonders vorteilhaften Dimensionierung, so dass der Bauraumbedarf und/oder auf den Kurbeltrieb wirkende Belastungen gering gehalten werden können.The crank mechanism according to the invention is characterized in that a second gear arranged concentrically with the gear and non-rotatably connected to the gear and a third gear meshing with the second gear are provided, wherein the third gear rotatably connected to the journal and thus with the shaft journal is rotatable about the axis of rotation of the crankshaft. By the second and third gear, an additional gear ratio can be introduced or implemented compared to conventional crank gears, so that additional freedom can be created in the dimensioning of the crank mechanism or its components. In particular, it is possible to design the diameter or radius of the ring gear, the diameter or radius of the third gear and the diameter or the radii of the first and second gear as needed. For example, it is possible to make the ring gear with respect to its diameter very small and thus to save space compared to conventional crank mechanisms. Alternatively or additionally, it is possible to design at least one of the toothed wheels with a particularly large diameter or radius, in order thereby to keep tooth forces and thus loads acting on the crank drive low. Overall, the crank mechanism according to the invention enables the realization of a particularly advantageous dimensioning, so that the space requirement and / or loads acting on the crank drive can be kept low.

Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Dimensionierung, insbesondere zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dritte Zahnrad konzentrisch zu dem Wellenzapfen angeordnet ist. Unter der konzentrischen Anordnung ist zu verstehen, dass jeweilige Mittelpunkte der jeweiligen Bauteile, das heißt vorliegend des dritten Zahnrads und des Wellenzapfens, auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind.To realize a particularly advantageous dimensioning, in particular for the realization of a particularly small space requirement, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the third gear is arranged concentrically to the shaft journal. The concentric arrangement is to be understood that respective centers of the respective components, that is, the third gear and the shaft journal in the present case, are arranged on a common straight line.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisiert und bedarfsgerecht eingestellt werden, so dass sich eine besonders vorteilhafte Dimensionierung des Kurbeltriebs realisieren lässt.It is also advantageous if the first gear and the second gear have different diameters. Thereby, a particularly advantageous translation can be realized and adjusted as needed, so that a particularly advantageous dimensioning of the crank mechanism can be realized.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Exzenterelement vorgesehen, an welchem das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad drehbar gelagert sind. Dadurch können Kräfte besonders vorteilhaft abgestützt werden, so dass der Kurbeltrieb auf vorteilhafte Weise dimensioniert werden kann.In a further embodiment of the invention, at least one eccentric element is provided on which the first gear and the second gear are rotatably mounted. As a result, forces can be supported particularly advantageous, so that the crank mechanism can be dimensioned in an advantageous manner.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Wellenzapfen drehbar an dem Exzenterelement gelagert ist. Dadurch kann beispielsweise der Wellenzapfen hinsichtlich seiner Dimensionierung besonders klein ausgestaltet werden.A further advantageous embodiment provides that the shaft journal rotatably on the Eccentric element is mounted. As a result, for example, the shaft journal can be made particularly small in terms of its dimensions.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Exzenterelement um eine exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnete, zweite Drehachse drehbar ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Bewegung des Hubzapfens realisiert werden. Gleichzeitig kann dadurch eine besonders vorteilhafte Dimensionierung des Kurbeltriebs dargestellt werden.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the eccentric element is rotatable about an eccentric to the axis of rotation of the crankshaft, the second axis of rotation. In this way, a particularly advantageous movement of the crank pin can be realized. At the same time a particularly advantageous dimensioning of the crank mechanism can be represented.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Hohlrad konzentrisch zur zweiten Drehachse angeordnet ist, um dadurch den Bauraumbedarf des Kurbeltriebs besonders gering zu halten.As further particularly advantageous, it has been shown that the ring gear is arranged concentrically to the second axis of rotation, thereby keeping the space requirement of the crank mechanism particularly low.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Kurbelwelle zumindest teilweise in einem Gehäuse, insbesondere Kurbelgehäuse, aufgenommen und relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, wobei das Hohlrad an dem Gehäuse zumindest drehfest gehalten ist.Finally, it has proven to be advantageous if the crankshaft is at least partially accommodated in a housing, in particular crankcase, and is rotatable relative to the housing, wherein the ring gear is held at least rotationally fixed to the housing.

Zur Erfindung gehört auch eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit einem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb. Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs sind als Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine anzusehen und umgekehrt. Die Hubkolbenmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, welches mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar ist.The invention also includes a reciprocating engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, with a crank mechanism according to the invention. Advantages and embodiments of the crank mechanism according to the invention are to be regarded as advantages and refinements of the reciprocating piston engine according to the invention and vice versa. The reciprocating engine is for example part of a motor vehicle, in particular a passenger vehicle, which is drivable by means of the reciprocating piston engine.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen.Further details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs für eine Hubkolbenmaschine; 1 a schematic exploded view of a crank mechanism according to the invention for a reciprocating engine;

2 eine schematische und perspektivische Seitenansicht des Kurbeltriebs; und 2 a schematic and perspective side view of the crank mechanism; and

3 eine weitere schematische und perspektivische Seitenansicht des Kurbeltriebs in zusammengebautem Zustand. 3 a further schematic and perspective side view of the crank mechanism in the assembled state.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht einen Kurbeltrieb 1 für eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, das heißt als Verbrennungsmotor ausgebildet und kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftfahrzeugs, sein. Das Kraftfahrzeug ist dabei mittels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Im fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst diese beispielsweise ein erstes Gehäuseelement in Form eines Zylindergehäuses, durch welches wenigstens ein Brennraum in Form eines Zylinders gebildet ist. Ferner umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein in den Fig. nicht erkennbares, zweites Gehäuseelement in Form eines Kurbelgehäuses, welches einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass die Gehäuseelemente als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind. 1 shows in a schematic exploded view of a crank mechanism 1 for a reciprocating engine. The reciprocating engine, for example, as a reciprocating internal combustion engine, that is designed as an internal combustion engine and may be part of a drive train of a motor vehicle, especially passenger car. The motor vehicle is driven by means of the reciprocating internal combustion engine. In the ready-made state of the reciprocating internal combustion engine, this includes, for example, a first housing element in the form of a cylinder housing, through which at least one combustion chamber in the form of a cylinder is formed. Furthermore, the reciprocating internal combustion engine comprises a second housing element in the form of a crankcase which is not recognizable in the figures and which may be formed integrally with the cylinder housing. Alternatively, it is conceivable that the housing elements are formed as separately formed and interconnected components.

Der Kurbeltrieb 1 umfasst einen mit dem Zylinder korrespondierenden Kolben 2, welcher im fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine im Zylinder translatorisch bewegbar angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Kolben 2 in dem Zylinder translatorisch hin- und herbewegt werden kann, so dass der Kolben 2 beispielsweise zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbar ist. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine arbeitet beispielsweise nach dem 4-Takt-Prinzip, wobei genau ein Arbeitsspiel der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine genau vier Takte umfasst. In einem ersten der Takte wird mittels des Kolbens 2 ein Gas, insbesondere Luft, in den Zylinder eingesaugt, so dass der erste Takt als Ansaugtakt bezeichnet wird. Hierbei bewegt sich der Kolben 2 aus einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt, wobei diese Bewegung auch als Ansaughub bezeichnet wird. In einem auf den ersten Takt folgenden, zweiten der Takte wird die in den Zylinder eingesaugte Luft, beispielsweise zusammen mit Kraftstoff, mittels des Kolbens 2 verdichtet, wobei sich der Kolben 2 aus einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt bewegt. Diese Bewegung wird auch als Kompressionshub oder Verdichtungshub bezeichnet. Ferner wird ein die Luft und den Kraftstoff umfassendes Gemisch im zweiten Takt gezündet, wobei das Gemisch beispielsweise durch Fremdzündung oder Selbstzündung gezündet wird. Infolge der Zündung wird das Gemisch in einem auf den zweiten Takt folgenden, dritten der Takte verbrannt, wobei das Gemisch expandiert. Durch diese Expansion wird der Kolben in seinen unteren Totpunkt bewegt. Der dritte Takt wird daher auch als Arbeitstakt bezeichnet. Die Bewegung des Kolbens 2 aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt im Rahmen des dritten Takts wird auch als Expansionshub bezeichnet.The crank mechanism 1 includes a piston corresponding to the cylinder 2 , Which is arranged translationally movable in the finished state of the reciprocating internal combustion engine in the cylinder. This means that the piston 2 in the cylinder can be translationally reciprocated, so that the piston 2 For example, between a top dead center and a bottom dead center is translationally movable. The reciprocating internal combustion engine, for example, operates on the 4-stroke principle, with exactly one cycle of the reciprocating internal combustion engine comprises exactly four cycles. In a first of the bars is by means of the piston 2 a gas, in particular air, sucked into the cylinder, so that the first cycle is referred to as intake stroke. This moves the piston 2 from a top dead center to a bottom dead center, this movement being also referred to as an intake stroke. In a subsequent to the first clock, the second of the clocks, the air sucked into the cylinder, for example, together with fuel, by means of the piston 2 compressed, with the piston 2 moved from a bottom dead center to a top dead center. This movement is also referred to as a compression stroke or compression stroke. Further, a mixture comprising the air and the fuel is ignited in the second cycle, wherein the mixture is ignited, for example by spark ignition or auto-ignition. As a result of the ignition, the mixture is burned in a third of the cycles following the second cycle, with the mixture expanding. This expansion moves the piston to its bottom dead center. The third clock is therefore also called a working clock. The movement of the piston 2 from its top dead center into its bottom dead center in the context of the third clock is also referred to as expansion stroke.

An den dritten Takt schließt sich der vierte Takt an, in welchem sich der Kolben 2 aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt. Aus dem Verbrennen des Gemischs resultiert Abgas, welches mittels des Kolbens 2 im vierten Takt aus dem Zylinder ausgeschoben wird. Daher wird der vierte Takt auch als Ausstoßen oder Ausstoßtakt bezeichnet. The third clock is followed by the fourth clock, in which the piston 2 moved from its bottom dead center to its top dead center. The combustion of the mixture results in exhaust gas, which by means of the piston 2 is pushed out of the cylinder in the fourth bar. Therefore, the fourth clock is also referred to as ejection or ejection clock.

Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist es mittels des Kurbeltriebs 1 nun möglich, beispielsweise den Kompressionshub und den Expansionshub mit unterschiedlicher Länge auszuführen. Mit anderen Worten unterscheiden sich der Kompressionshub und der Expansionshub hinsichtlich ihrer Werte, das heißt hinsichtlich des Wegs, den der Kolben 2 im Zylinder zurücklegt.As will be explained in more detail below, it is by means of the crank mechanism 1 now possible, for example, perform the compression stroke and the expansion stroke with different lengths. In other words, the compression stroke and the expansion stroke differ in their values, that is, in terms of the travel that the piston makes 2 travels in the cylinder.

Der Kurbeltrieb 1 umfasst eine Kurbelwelle 3, welche vorliegend zwei Wellenzapfen 4 umfasst, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Kurbelwelle 3 ist um eine Drehachse 5 relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar, wobei die Wellenzapfen 4 konzentrisch zur Drehachse 5 angeordnet sind. Somit sind die Wellenzapfen 4 um die Drehachse 5 drehbar. Unter der konzentrischen Anordnung der Wellenzapfen 4 ist zu verstehen, dass jeweilige Mittelpunkte der Wellenzapfen 4 auf einer gemeinsamen Geraden und vorliegend der Drehachse 5 liegen. Die Kurbelwelle 3 umfasst ferner zwei Kurbelarme 6, welche mit den Wellenzapfen 4 verbunden sind und in radialer der Kurbelwelle 3 von den Wellenzapfen 4 abstehen. Beispielsweise sind die Kurbelarme 6 einstückig mit den Wellenzapfen 4 ausgebildet. Ferner umfasst die Kurbelwelle 3 einen in den Fig. nicht erkennbaren Hubzapfen, über welchen die Kurbelarme 6 miteinander verbunden sind. Vorliegend ist der Hubzapfen in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 zwischen den Kurbelarmen 6 angeordnet, wobei der Hubzapfen mit den Kurbelarmen 6 verbunden ist. Beispielsweise ist der Hubzapfen einstückig mit den Kurbelarmen 6 ausgebildet.The crank mechanism 1 includes a crankshaft 3 , Which present two shaft journal 4 includes, which are arranged concentrically with each other. The crankshaft 3 is about a rotation axis 5 rotatable relative to the crankcase, wherein the shaft journals 4 concentric to the axis of rotation 5 are arranged. Thus, the shaft journals 4 around the axis of rotation 5 rotatable. Under the concentric arrangement of the shaft journals 4 is to be understood that respective centers of the shaft journal 4 on a common line and in this case the axis of rotation 5 lie. The crankshaft 3 also includes two crank arms 6 , which with the shaft journal 4 are connected and in the radial of the crankshaft 3 from the shaft journals 4 protrude. For example, the crank arms 6 integral with the shaft journal 4 educated. Furthermore, the crankshaft includes 3 a not visible in the figures crank pin, via which the crank arms 6 connected to each other. In the present case, the crank pin is in the axial direction of the crankshaft 3 between the crank arms 6 arranged, wherein the crank pin with the crank arms 6 connected is. For example, the crank pin is integral with the crank arms 6 educated.

Der Hubzapfen ist dabei exzentrisch zu den Wellenzapfen 4 und somit der Drehachse 5 angeordnet, so dass der Mittelpunkt des Hubzapfens auf einer von der zuerst genannten Geraden unterschiedlichen, zweiten Geraden liegt, welche beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Geraden beziehungsweise zur Drehachse 5 verläuft. Dies bedeutet, dass die zweite Gerade von der Drehachse 5 beabstandet ist. Dadurch führt der Hubzapfen relativ zu dem Kurbelgehäuse und relativ zu den Wellenzapfen 4 eine Hubbewegung aus, wann sich die Kurbelwelle 3 um die Drehachse 5 relativ zu dem Kurbelgehäuse dreht.The crank pin is eccentric to the shaft journal 4 and thus the axis of rotation 5 arranged so that the center of the crank pin lies on a different from the first-mentioned straight line, second straight line, which, for example, at least substantially parallel to the first straight line or to the axis of rotation 5 runs. This means that the second straight line from the rotation axis 5 is spaced. As a result, the crank pin leads relative to the crankcase and relative to the shaft journal 4 a lifting movement, when the crankshaft 3 around the axis of rotation 5 rotates relative to the crankcase.

Der Kurbeltrieb 1 umfasst darüber hinaus ein Pleuel 7, welches einerseits drehbar an dem Hubzapfen gelagert ist. Andererseits ist das Pleuel 7 gelenkig mit dem Kolben 2 verbunden, so dass das Pleuel beispielsweise relativ zu dem Kolben 2 verschwenkbar ist. Hierzu ist beispielsweise ein in 1 teilweise erkennbarer Kolbenbolzen 8 vorgesehen, welcher einerseits formschlüssig und gelenkig mit dem Kolben 2 und andererseits gelenkig und formschlüssig mit dem Pleuel 7 verbunden ist. Der Kolben 2 ist somit über das Pleuel 7 gelenkig mit der Kurbelwelle 3 verbunden, so dass translatorische Bewegungen des Kolbens 2 im Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 3 um ihre Drehachse 5 umgewandelt werden. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine kann somit über die Kurbelwelle 3 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Der Hubzapfen ist in 1 nur sehr schematisch gezeigt und mit 25 bezeichnet, da der Hubzapfen 25 in den Fig. eigentlich durch die Kurbelarme 6 und das Pleuel 7 verdeckt ist.The crank mechanism 1 also includes a connecting rod 7 , which is rotatably mounted on the crank pin on the one hand. On the other hand, the connecting rod 7 articulated with the piston 2 connected, so that the connecting rod, for example, relative to the piston 2 is pivotable. For this example, an in 1 partially recognizable piston pin 8th provided, which on the one hand form-fitting and articulated with the piston 2 and on the other hand articulated and form-fitting with the connecting rod 7 connected is. The piston 2 is thus over the connecting rod 7 articulated with the crankshaft 3 connected so that translational movements of the piston 2 in the cylinder in a rotational movement of the crankshaft 3 around its axis of rotation 5 being transformed. The reciprocating internal combustion engine can thus via the crankshaft 3 Providing torques for driving the motor vehicle. The crankpin is in 1 shown only very schematically and with 25 referred to as the crank pin 25 in the figures actually by the crank arms 6 and the connecting rod 7 is covered.

Im fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist die Kurbelwelle 3 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Kurbelgehäuse aufgenommen. Der Kurbeltrieb 1 umfasst dabei zwei Hohlräder 9, welche an dem Kurbelgehäuse zumindest drehfest gehalten sind. Dies bedeutet, dass die Hohlräder 9 gehäusefest sind und somit nicht relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar sind. Ferner weist der Kurbeltrieb 1 zwei erste Zahnräder 10 auf, welche – wie besonders gut aus 2 erkennbar ist – im fertig hergestellten Zustand des Kurbeltriebs 1 in Eingriff mit den jeweiligen Hohlrädern 9 stehen. Dies bedeutet, dass eine vorliegend als Außenverzahnung ausgebildete, jeweilige erste Verzahnung 11 des jeweiligen ersten Zahnrads 10 in eine jeweilige, korrespondierende und als Innenverzahnung ausgebildete, zweite Verzahnung 12 des jeweiligen Hohlrads 9 eingreift. Die ersten Zahnräder 10 sind dabei exzentrisch zur Drehachse 5 angeordnet. Die jeweiligen ersten Zahnräder 10 sind um jeweilige zweite Drehachsen 13 relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar, wobei die jeweilige zweite Drehachse 13 zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Drehachse 5 verläuft und von dieser beabstandet ist. Wird des jeweilige erste Zahnrad 10 um die jeweilige Drehachse 13 gedreht, so wälzt das jeweilige erste Zahnrad 10 am jeweils korrespondierenden Hohlrad 9 ab.In the finished state of the reciprocating internal combustion engine is the crankshaft 3 at least partially, in particular at least predominantly, received in the crankcase. The crank mechanism 1 includes two ring gears 9 , which are held at least rotationally fixed to the crankcase. This means that the ring gears 9 are fixed to the housing and thus are not rotatable relative to the crankcase. Furthermore, the crank mechanism 1 two first gears 10 on which - how very good 2 can be seen - in the finished state of the crank mechanism 1 in engagement with the respective ring gears 9 stand. This means that a respective first toothing formed here as external toothing 11 of the respective first gear 10 in a respective, corresponding and formed as an internal toothing, second toothing 12 of the respective ring gear 9 intervenes. The first gears 10 are eccentric to the axis of rotation 5 arranged. The respective first gears 10 are about respective second axes of rotation 13 rotatable relative to the crankcase, wherein the respective second axis of rotation 13 at least substantially parallel to the first axis of rotation 5 extends and is spaced therefrom. Will the respective first gear 10 around the respective axis of rotation 13 turned, so rolls the respective first gear 10 on each corresponding ring gear 9 from.

Um nun eine besonders vorteilhafte Dimensionierung des Kurbeltriebs 1 zu realisieren, umfasst der Kurbeltrieb 1 jeweilige, konzentrisch zu den jeweiligen ersten Zahnrädern 10 angeordnete zweite Zahnräder 14 sowie jeweilige, mit den jeweiligen zweiten Zahnrädern 14 in Eingriff stehende, dritte Zahnräder 15, welche drehfest mit den jeweiligen Wellenzapfen 4 verbunden und vorliegend konzentrisch zu den jeweiligen Wellenzapfen 4 angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die dritten Zahnräder 15 zusammen mit den Wellenzapfen 4 um die Drehachse 5 drehbar sind. Ferner ist das jeweilige zweite Zahnrad 14 mit dem jeweiligen ersten Zahnrad 10 drehfest verbunden.To now a particularly advantageous dimensioning of the crank mechanism 1 To realize, includes the crank mechanism 1 respective, concentric with the respective first gears 10 arranged second gears 14 as well as respective, with the respective second gears 14 engaged third gears 15 , which rotatably with the respective shaft journals 4 connected and present concentric to the respective shaft journals 4 are arranged. This means that the third gears 15 along with the shaft journals 4 around the axis of rotation 5 are rotatable. Furthermore, the respective second gear 14 with the respective first gear 10 rotatably connected.

Das jeweilige zweite Zahnrad 14 ist über das jeweilige, mit dem jeweiligen zweiten Zahnrad 14 in Eingriff stehende dritte Zahnrad 15 antreibbar, wobei das jeweilige erste Zahnrad 10 über das jeweilige zweite Zahnrad 14 antreibbar ist. Das jeweilige zweite Zahnrad 14 greift über eine jeweilige, als Außenverzahnung ausgebildete dritte Verzahnung 16 in eine korrespondierende, als Außenverzahnung ausgebildete vierte Verzahnung 17 des jeweiligen dritten Zahnrads 15 ein. Wird somit die Kurbelwelle 3 um die Drehachse 5 gedreht, so werden die Zahnräder 14 von den Zahnrädern 15 angetrieben. Die Zahnräder 10 und 14 sind beispielsweise auf einem gemeinsamen Zapfen 26 angeordnet und mit dem Zapfen 26 drehfest verbunden, welcher beim Antreiben des Zahnrads 14 angetrieben wird. Dadurch wird das jeweilige erste Zahnrad 10 über den Zapfen 26 angetrieben. Durch das Antreiben des jeweiligen ersten Zahnrads 10 über das jeweilige zweite Zahnrad 14 dreht sich das jeweilige erste Zahnrad 10 um die Drehachse 13 und wälzt dabei am jeweiligen Hohlrad 9 ab. Da das jeweilige erste Zahnrad 10 und das jeweilige zweite Zahnrad 14 konzentrisch zueinander angeordnet sind, sind beide um die gemeinsame Drehachse 13 drehbar.The respective second gear 14 is about the respective, with the respective second gear 14 engaged third gear 15 drivable, wherein the respective first gear 10 over the respective second gear 14 is drivable. The respective second gear 14 engages via a respective third toothing formed as external toothing 16 in a corresponding, formed as an external toothing fourth toothing 17 of the respective third gear 15 one. Will thus the crankshaft 3 around the axis of rotation 5 turned, so are the gears 14 from the gears 15 driven. The gears 10 and 14 are for example on a common pin 26 arranged and with the pin 26 rotatably connected, which when driving the gear 14 is driven. This will be the respective first gear 10 over the cone 26 driven. By driving the respective first gear 10 over the respective second gear 14 turns the respective first gear 10 around the axis of rotation 13 and it rolls on the respective ring gear 9 from. Since the respective first gear 10 and the respective second gear 14 are arranged concentrically to each other, both are about the common axis of rotation 13 rotatable.

Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass das jeweilige erste Zahnrad 10 und das jeweilige zweite Zahnrad 14 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das jeweilige erste Zahnrad 10 und das jeweilige zweite Zahnrad 14 unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.Out 1 is particularly well recognizable that the respective first gear 10 and the respective second gear 14 have different diameters. In particular, it can be provided that the respective first gear 10 and the respective second gear 14 have different numbers of teeth.

Der Kurbeltrieb 1 umfasst darüber hinaus zwei Exzenterelemente 18 mit jeweils zwei in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 voneinander beabstandeten und zumindest drehfest miteinander verbundenen Exzenterscheiben 19 und 22. Die jeweiligen Zahnräder 10 und 14 sind dabei über den jeweiligen Zapfen 26 drehbar an den jeweiligen Exzenterelementen 18 gelagert. Hierzu weisen die jeweiligen Exzenterscheiben 19 und 22 Aufnahmen 20 auf, welche beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. In diesen Aufnahmen 20 ist der Zapfen 26 jeweils teilweise aufgenommen.The crank mechanism 1 also includes two eccentric elements 18 with two each in the axial direction of the crankshaft 3 spaced from each other and at least rotatably interconnected eccentric discs 19 and 22 , The respective gears 10 and 14 are doing over the respective pin 26 rotatably on the respective eccentric elements 18 stored. For this purpose, the respective eccentric discs 19 and 22 Recordings 20 on, which are formed for example as passage openings. In these shots 20 is the pin 26 each partially included.

Ferner sind die jeweiligen Wellenzapfen 4 drehbar an den jeweiligen Exzenterelementen 18 gelagert. Hierzu weist jeweils die Exzenterscheibe 19 eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme 21 auf, in welcher der jeweilige Wellenzapfen 14 drehbar aufgenommen beziehungsweise gelagert ist.Furthermore, the respective shaft journals 4 rotatably on the respective eccentric elements 18 stored. For this purpose, each has the eccentric disc 19 a trained example as a passage opening recording 21 on, in which the respective shaft journal 14 is rotatably received or stored.

Aus 3 ist erkennbar, dass die jeweilige Exzenterscheibe 19 in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 zwischen dem jeweiligen Kurbelarm 6 und dem jeweiligen dritten Zahnrad 15 angeordnet ist, so dass die jeweilige Exzenterscheibe 19 in axialer Richtung auf einer ersten Seite des jeweiligen Hohlrads 9 angeordnet ist. Die jeweilige Exzenterscheibe 22 ist auf einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Hohlrads 9 und insbesondere auf einer dem jeweiligen Wellenzapfen 4 abgewandten Seite des jeweiligen, dritten Zahnrads 15 angeordnet.Out 3 it can be seen that the respective eccentric disc 19 in the axial direction of the crankshaft 3 between the respective crank arm 6 and the respective third gear 15 is arranged so that the respective eccentric disc 19 in the axial direction on a first side of the respective ring gear 9 is arranged. The respective eccentric disc 22 is on a side facing away from the first side, the second side of the ring gear 9 and in particular on the respective shaft journal 4 opposite side of the respective third gear 15 arranged.

Aus 1 ist ferner erkennbar, dass das jeweilige Hohlrad 9 exzentrisch zur Drehachse 5 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das jeweilige Hohlrad 9 einen Mittelpunkt aufweist, welcher auf einer Geraden 23 angeordnet ist. Diese Gerade 23 verläuft dabei parallel zur Drehachse 5, ist jedoch von der Drehachse 5 beabstandet. Ferner ist die Gerade 23 von der jeweiligen Drehachse 13 beabstandet. Der jeweilige Mittelpunkt der jeweiligen Aufnahmen 21 jedoch ist auf der Drehachse 5 angeordnet.Out 1 is also apparent that the respective ring gear 9 eccentric to the axis of rotation 5 is arranged. This means that the respective ring gear 9 has a center which is on a straight line 23 is arranged. This straight line 23 runs parallel to the axis of rotation 5 , however, is from the axis of rotation 5 spaced. Further, the straight line 23 from the respective axis of rotation 13 spaced. The respective center of each shot 21 however, is on the axis of rotation 5 arranged.

In 3 ist durch einen Richtungspfeil 24 der Abstand der Drehachse 5 von der Geraden 23 und somit ein Radius des jeweiligen Exzenterelements 18 beziehungsweise eine jeweilige Exzentrizität des jeweiligen Exzenterelements 18 veranschaulicht. Das jeweilige Exzenterelement 18 ist dabei in dem Kurbelgehäuse angeordnet, wobei das jeweilige Exzenterelement 18 relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar ist. Insbesondere ist das jeweilige Exzenterelement 18 zumindest mittelbar am Kurbelgehäuse relativ zu diesem drehbar gelagert. Dabei kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Exzenterelement 18 um eine dritte Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar ist, wobei diese jeweilige dritte Drehachse mit der Geraden 23 zusammenfällt. Durch die Zahnräder 10 und 14 kann eine zusätzliche Übersetzungsstufe geschaffen werden, so dass hinsichtlich der Dimensionierung des Kurbeltriebs 1, insbesondere dessen Bauteile, zusätzliche Freiheiten geschaffen werden können, insbesondere bei gegebenem Radius des jeweiligen Exzenterelements 18, da hier beispielsweise lediglich eine Gesamtübersetzung von i = 1/2 oder i = 2/1 vorgesehen ist. Insbesondere ist eine bedarfsgerechte Gestaltung des jeweiligen Radius des jeweiligen Hohlrads 9, des jeweiligen Radius des jeweiligen dritten Zahnrads 15 sowie der jeweiligen Radien der jeweiligen Zahnräder 10 und 14 möglich. Insbesondere ist es so möglich, den Durchmesser des jeweiligen Hohlrads 9 besonders klein zu halten und somit Bauraum zu sparen. Ferner ist es möglich, einen besonders großen Radius des jeweiligen dritten Zahnrads 15 zu schaffen, um dadurch Zahnkräfte besonders gering zu halten.In 3 is by a directional arrow 24 the distance of the axis of rotation 5 from the straight 23 and thus a radius of the respective eccentric element 18 or a respective eccentricity of the respective eccentric element 18 illustrated. The respective eccentric element 18 is arranged in the crankcase, wherein the respective eccentric element 18 is rotatable relative to the crankcase. In particular, the respective eccentric element 18 at least indirectly rotatably mounted on the crankcase relative to this. It can be provided that the respective eccentric element 18 is rotatable about a third axis of rotation relative to the crankcase, said respective third axis of rotation with the straight line 23 coincides. Through the gears 10 and 14 can be created an additional translation stage, so that with regard to the dimensioning of the crank mechanism 1 , in particular its components, additional freedom can be created, in particular for a given radius of the respective eccentric element 18 because here, for example, only a total translation of i = 1/2 or i = 2/1 is provided. In particular, a needs-based design of the respective radius of the respective ring gear 9 , the respective radius of the respective third gear 15 as well as the respective radii of the respective gears 10 and 14 possible. In particular, it is possible, the diameter of the respective ring gear 9 To keep particularly small and thus to save space. Furthermore, it is possible to have a particularly large radius of the respective third gear 15 create, thereby keeping tooth forces particularly low.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kurbeltriebcrankshaft
22: Kolbenpiston
33: Kurbelwellecrankshaft
44: Wellenzapfenshaft journal
55: Drehachseaxis of rotation
66: Kurbelarmcrank
77: Pleuelpleuel
88th: Kolbenbolzenpiston pin
99: Hohlradring gear
1010: erstes Zahnradfirst gear
1111: erste Verzahnungfirst gearing
1212: zweite Verzahnungsecond gearing
1313: Drehachseaxis of rotation
1414: zweites Zahnradsecond gear
1515: drittes Zahnradthird gear
1616: dritte Verzahnungthird gearing
1717: vierte Verzahnungfourth toothing
1818: Exzenterelementeccentric
1919: Exzenterscheibeeccentric
2020: Aufnahmeadmission
2121: Aufnahmeadmission
2222: Exzenterscheibeeccentric
2323: GeradeJust
2424: Richtungspfeilarrow
2525: Hubzapfencrank pins
2626: Zapfenspigot

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 1326129 [0002]

Claims

Crank drive ( 1 ) for a reciprocating piston engine, with one about an axis of rotation ( 5 ) rotatable crankshaft ( 3 ), which at least one concentric to the axis of rotation ( 5 ) arranged shaft journal ( 4 ) and at least one eccentric to the shaft journal ( 4 ) arranged Hubzapfen ( 25 ), to which a connecting rod ( 7 ) is to be rotatably supported, with at least one ring gear ( 9 ) and at least one with the ring gear ( 9 ) are engaged and eccentric to the axis of rotation ( 5 ) arranged gear ( 10 ), characterized in that concentric with the gear ( 10 ) and with the gear ( 10 ) rotatably connected, second gear ( 14 ) and one with the second gear ( 14 ) engaged third gear ( 15 ) are provided, which rotatably with the shaft journal ( 4 ) connected is.

Crank drive ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the third gear ( 15 ) concentric with the shaft journal ( 4 ) is arranged.

Crank drive ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first gear ( 10 ) and the second gear ( 14 ) have different diameters.

Crank drive ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one eccentric element ( 18 ) is provided, on which the first gear ( 10 ) and the second gear ( 14 ) are rotatably mounted.

Crank drive ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the shaft journal ( 4 ) rotatable on the eccentric element ( 18 ) is stored.

Crank drive ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the eccentric element ( 18 ) about an eccentric to the axis of rotation ( 5 ), second axis of rotation ( 23 ) is rotatable.

Crank drive ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the ring gear ( 9 ) concentric with the second axis of rotation ( 23 ) is arranged.

Crank drive ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the crankshaft ( 3 ) is at least partially received in a housing and is rotatable relative to the housing, wherein the ring gear ( 9 ) is held at least rotationally fixed to the housing.

Reciprocating piston engine, in particular reciprocating internal combustion engine, with a crank mechanism ( 1 ) according to any one of the preceding claims.