DE102017200918A1 - Kurbeltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Kurbeltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einer Kurbelwelle mit einem, zwischen zwei Grundlagerabschnitten angeordneten Hubzapfen, um den ein Pleuelauge eines Pleuels drehbeweglich gelagert ist, wobei zwischen dem Pleuelauge und dem Hubzapfen eine exzentrische Lagerschale und darin ein Exzenter angeordnet sind, wobei die Lagerschale derart ausgewuchtet ist, dass ein Schwerpunkt von dem Pleuel, dem Exzenter und der Lagerschale auf einer Achse des Hubzapfens liegt.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden die Kräfte auf die im Eingriff befindlichen Zähne der Verzahnungen drastisch reduziert und somit die Lebensdauer der Verzahnungen deutlich erhöht.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Ein variables Verdichtungsverhältnis (ε) erschließt Verbrauchs- und Leistungspotentiale durch Anpassung desselben an den Lastzustand der Hubkolben-Brennkraftmaschine, die bei einem unveränderlichen Verdichtungsverhältnis ungenutzt bleiben.
- Eine derartige Hubkolben-Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus dem US Patent
US1,115,477 bekannt. - Bekannt ist auch die Verwendung einer exzentrischen Lagerschale im großen Pleuelauge zur Darstellung eines variablen Verdichtungsverhältnisses oder Kompressionsverhältnisses, die mit halber Kurbelwellendrehzahl gleichsinnig umläuft. Das Verdichtungsverhältnis ist durch die Verstellung des Phasenwinkels der Lagerschale einstellbar, was beispielsweise mittels eines auf der Kurbelwelle angeordneten, von einem Stellelement verdrehbaren Zahnrades erfolgt, welches mit der exzentrischen Lagerschale kämmt.
- Weiter ist aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 184 042 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, eine Vorrichtung zum Verändern eines Kompressionsverhältnisses einer Hubkolben-Brennkraftmaschine bekannt. Die Hubkolben-Brennkraftmaschine weist einen Kurbeltrieb mit einer Kurbelwelle mit zumindest einem beiderseits drehbeweglich gelagerten Hubzapfen, der mit einem Pleuel und einem in einem Zylinder der Hubkolben-Brennkraftmaschine schiebebeweglich angeordneten Kolben in Wirkverbindung steht auf, zur Wandlung einer rotatorischen Bewegung der Kurbelwelle in eine bidirektionale, translatorische Bewegung des Kolbens mit einer definierten Hubhöhe. Zwischen dem Hubzapfen und dem Pleuelauge des Pleuels ist ein drehbeweglicher, außenverzahnter Exzenter angeordnet, ist zur Veränderung der Hubhöhe des Kolbens, wobei zur Verdrehung des Exzenters ein außenverzahntes erstes Zahnrad vorgesehen ist, das axial mit einem zweiten Zahnrad über eine zur Kurbelwelle parallel und mit ihr umlaufend angeordnete Welle drehfest verbunden ist, welches auf einem, von einem Stellelement verdrehbaren dritten Zahnrad kämmend angeordnet ist, wobei die Welle parallel und radial beabstandet zur Kurbelwelle angeordnet ist. - Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist die hohe, beim Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine bei höheren Drehzahlen auftretende Flächenpressung zwischen den Zähnen von dem Zahnrad und der Lagerschale.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie die Flächenpressung zwischen den Zähnen von Zahnrad und Lagerschale reduziert werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Durch die Verlagerung des gemeinsamen Schwerpunkts von der Pleuel-, Exzenter- und und der Lagerschalenmasse auf die Achse des Hubzapfens, wird das Gesamtdrehmoment der rotierenden Massen dieser Bauelemente minimiert, bzw. eliminiert. Dadurch werden die Kräfte auf die Zähne von der Außenverzahnung der Lagerschale, sowie die Zähne des antreibenden Zahnrades minimiert. Somit ergibt sich durch die vorgeschlagene Ausgestaltung eine Belastungsreduzierung für Lagerung und Verzahnung und somit die Möglichkeit des Erschließens der VCR-Potenziale (variables ε, Variable Compression Ratio) in bereits bestehenden Bauräumen von Kurbeltrieben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen. Dies führt in vorteilhafter Weise zu Leistungs-, Verbrauchs- und Emissionsvorteilen.
- Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
- Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 3 sind bekannte und bewährte Methoden zur Auswuchtung mechanischer Bauelemente.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer schematischen Figur näher erläutert.
-
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine. -
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kurbetrieb für eine nicht dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine. Der Kurbeltrieb weist eine Kurbelwelle1 auf, mit einem, zwischen zwei Grundlagerabschnitten angeordneten Hubzapfen2 , um den ein Pleuelauge3 eines Pleuels4 drehbeweglich gelagert ist. Das Pleuel4 ist schematisch (zwei Rechtecke) ohne ein kleines Pleuelauge für einen nicht dargestellten Kolben dargestellt. - Weiter ist zwischen dem Pleuelauge
3 und dem Hubzapfen2 eine exzentrische Lagerschale6 mit einem Bund 5 drehbeweglich angeordnet. Um für die Hubkolben-Brennkraftmaschine ein variables ε (VCR, Variable Compression Ratio, bzw. variable Verdichtung), d. h. ein veränderbares Kompressionsverhältnis darzustellen, weist die der Bund 5 der Lagerschale6 eine Außenverzahnung7 auf, die mit einem benachbart zu einem Grundlagerabschnitt von einem Stellelement verdrehbaren, auf der Kurbelwelle1 drehbar angeordneten Zahnrad8 kämmt. Das Stellelement zum Verdrehen des Zahnrads8 ist in1 nicht dargestellt. Eine Drehrichtung der Kurbelwelle1 ist mit einem gekrümmten Pfeil schematisch dargestellt. - Um die Lagerbelastungen und eine zu hohe Flächenpressung auf die Zähne des Zahnrads
8 und der Lagerschale 5 zu minimieren, ist die Lagerschale 5 erfindungsgemäß derart ausgewuchtet, dass ein gemeinsamer Schwerpunkt von dem Pleuel4 , dem Exzenter6 und der Lagerschale 5 auf einer Achse9 des Hubzapfens2 liegt. - Ein ungewuchteter Schwerpunkt
11 von dem Pleuel4 , dem Exzenter6 und der Lagerschale 5 liegt, wie in1 dargestellt ist, außerhalb der Achse9 des Hubzapfens2 . - In einer ersten Ausführungsform kann eine Auswuchtung
10 durch Materialabtrag aus der Lagerschale6 und in einer zweiten Ausführungsform durch Materialauftrag auf die Lagerschale6 dargestellt sein. - Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kurbeltriebs für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine wird das Gesamtdrehmoment der rotierenden Massen von dem Pleuel
4 samt der Lagerschale 5 und dem Exzenter6 minimiert. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung ergibt sich somit eine deutliche Belastungsreduzierung für die Lagerung und die Verzahnung von der Lagerschale 5 und dem Zahnrad8 und somit ist das Erschließen der VCR Potenziale im bestehenden Bauraum einer Hubkolben-Brennkraftmaschine möglich. Dies führt in vorteilhafter Weise zu Leistungs-, Verbrauchs- und Emissionsvorteilen für die Hubkolben-Brennkraftmaschine. - Bezugszeichenliste
-
- 1.
- Kurbelwelle
- 2.
- Hubzapfen
- 3.
- Pleuelauge
- 4.
- Pleuel
- 6.
- Bund
- 6.
- Lagerschale
- 7.
- Außenverzahnung
- 8.
- Zahnrad
- 9.
- Achse
- 10.
- Auswuchtung
- 11.
- ungewuchteter Schwerpunkt
- 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
-
- US 1115477 [0003]
- EP 0184042 [0005]
Claims (3)
- Kurbeltrieb für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einer Kurbelwelle (1) mit einem, zwischen zwei Grundlagerabschnitten angeordneten Hubzapfen (2), um den ein Pleuelauge (3) eines Pleuels (4) drehbeweglich gelagert ist, wobei zwischen dem Pleuelauge (3) und dem Hubzapfen (2) eine exzentrische Lagerschale (5) und darin ein Exzenter (6) drehbeweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (5) derart ausgewuchtet ist, dass ein Schwerpunkt von dem Pleuel (4), dem Exzenter (6) und der Lagerschale (5) auf einer Achse (9) des Hubzapfens (2) liegt.
- Kurbeltrieb nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (5) eine Außenverzahnung (7) aufweist, die mit einem benachbart zu einem Grundlagerabschnitt von einem Stellelement verdrehbaren, auf der Kurbelwelle (1) drehbar angeordneten Zahnrad (8) kämmt. - Kurbeltrieb nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswuchtung (10) durch Materialabtrag aus der Lagerschale (5) und/oder Materialauftrag auf die Lagerschale (5) dargestellt ist.
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AT517100B1 (de) | 2015-08-14 | 2016-11-15 | Avl List Gmbh | Längenverstellbare pleuelstange |
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