DE1171675B - Fuer Brennkraftmaschinen bestimmter Schaltkolben mit Speicherfeder - Google Patents

Fuer Brennkraftmaschinen bestimmter Schaltkolben mit Speicherfeder

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DE1171675B
DE1171675B DES76186A DES0076186A DE1171675B DE 1171675 B DE1171675 B DE 1171675B DE S76186 A DES76186 A DE S76186A DE S0076186 A DES0076186 A DE S0076186A DE 1171675 B DE1171675 B DE 1171675B
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DE
Germany
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piston
switching
spring
storage spring
ring
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Pending
Application number
DES76186A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Gottlieb Wolf
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Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
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Publication date
Application filed by Sulzer AG filed Critical Sulzer AG
Publication of DE1171675B publication Critical patent/DE1171675B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/24Connection to driving members designed to give the piston some rotary movement about its axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

  • Für Brennkraftmaschinen bestimmter Schaltkolben mit Speicherfeder Die Erfindung betrifft einen sogenannten »Schalt«-Kolben für eine Brennkraftmaschine, d. h. einen Kolben, welcher während seiner Bewegung im Zylinder eine fortschreitende Drehbewegung um seine Achse ausführt.
  • Es ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen, bei welchen die Kolben neben ihrer axialen Bewegung im Zylinder gleichzeitig eine langsame, fortschreitende Drehbewegung um ihre Achse ausführen, eine bedeutend geringere Abnützung der Kolben und der Zylinder aufweisen, als solche, bei welchen sich die Kolben nur in Achsenrichtung bewegen.
  • Es sind bereits verschiedene Mechanismen zur Ausübung einer derartigen Drehbewegung des Kolbens vorgeschlagen worden. Diese haben sich jedoch nicht bewährt, da sie entweder zu kompliziert waren oder ihre Funktion nicht mit genügender Sicherheit bzw. Lebensdauer ausübten. Insbesondere ist eine Ausführung vorgeschlagen worden, welche eine Speicherfeder aufweist, die durch die Relativbewegung der Kolbenstange zum Kolben gespannt wird und ermöglicht, daß der Kolben seine Drehbewegung nicht ausführen muß, wenn der Widerstand, z. B. die durch die Querkomponente der Gasdruckkraft verursachte Reibungskraft, zu groß ist, und diese Bewegung erst in einem Augenblick ausführen kann, in welchem der Widerstand geringer wird. Auch diese Einrichtung ist jedoch in der vorgeschlagenen Form zu kompliziert gewesen und ist nicht für alle Motoren geeignet, da insbesondere die Unterbringung einerSpeicherfeder mit größerer Energieaufnahme platzmäßige Schwierigkeiten bereitet.
  • Die Erfindung hat die Schaffung einer einfach gestalteten, robusten und platzmäßig im Kolben leicht unterzubringenden Speicherfeder zum Ziel; die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherfeder in Form eines geschlitzen Ringes ausgeführt und im Kolben gleichachsig mit diesem angeordnet ist, wobei ein Ende der Speicherfeder kraftschlüssig mit dem Kolben und deren anderes Ende ebenfalls kraftschlüssig mit einem durch den Schaltmechanismus betätigten, mit dem Kolben und der Speicherfeder gleichachsigen Schaltring verbunden ist.
  • Die Erfindung darf nicht verwechselt werden mit einem bekannten Schaltkolben, bei welchem die drehende Bewegung des Kolbens unter Zuhilfenahme von Sprengringen erfolgte, welche ebenfalls gleichachsig mit dem Kolben angeordnet waren. Diese Sprengringe arbeiteten nach dem Prinzip der Bandreibung; sie wurden während des Schaltschrittes gespannt und nahmen den Kolben mit. Bei der rückwärtigen Schaltbewegung waren die Sprengringe entspannt, ohne den Kolben dabei zu bewegen. Dieser Schaltmechanismus arbeitete demnach - im Gegensatz zur Erfindung - nach dem bloßen Reibungsprinzip. Der hierdurch bedingte Verschleiß führte zu dem Resultat, daß die Kolbendrehung sich während des Betriebes mehr und mehr verlangsamte und schließlich nach längerer Laufzeit ganz aufhörte. Auch bestand bei diesem bekannten Schaltkolben nicht die Aufgabe der besonders günstigen Unterbringung einer Speicherfeder; die Funktion einer solchen hatten die bekannten Sprengringe nicht.
  • Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teilschnitt des erfindungsgemäßen Kolbens, F i g. 2 den Schnitt II-11 in F 1 g. 1, F i g. 3 die Speicherfeder aus F i g. 1, F i g. 4 eine Teilansicht der Befestigung der Enden der Speicherfeder, gesehen in Pfeilrichtung A in Fig. 1, Fig.5 einen Teilschnitt des Kolbenmantels nach der Linie V-V in F i g. 4, F i g. 6 eine andere Ausführung der Befestigung der Speicherfeder nach den F i g. 3 und 4.
  • In F i g. 1 ist der Kolben 1 einer weiter nicht dargestellten Brennkraftmaschine mit einer Kolbenstange 2 versehen, deren anderes Ende eine Kurbelwelle umfaßt, um die bei der in dieser Figur gewählten Darstellung ihre Schwenkbewegung relativ zum Kolben in einer zur Bildebene der F i g. 1 senkrechten Ebene ausführt. Die Kolbenstange2 hat einen Kopf 3 mit kugelförmigen Lagerflächen 4, welche mit entsprechenden Lagerschalen 5, 6 des Kolbens zusammenwirken. Die Lagerschalen 5 und 6 sind durch einen Distanzteil 7 und einen Distanzring 8 in entsprechendem Abstand voneinander gehalten. Die Teile 5, 6, 7, 8 sind durch nicht dargestellte Schrauben im Kolben befestigt und zusammengehalten. Im Distanzteil 7 ist ein Schaltring 9 drehbar gelagert, welcher eine Innenverzahnung 10 (F i g. 4) aufweist. Der Kolbenstangenkopf 3 ist unterhalb des Zentrums Z seiner kugeligen Lagerflächen mit einer Bohrung versehen, in welcher in einer Büchse 11 zwei Schaltschieber 12 (F i g. 2) geführt sind. Die Schaltschieber werden durch eine Feder 13 auseinander gedrückt und sind an ihrem Ende jeder mit einem Schaltzahn 14 versehen. Der Schaltring 9 hat einen Vorsprung 15, welcher in eine entsprechende Ausnehmung 16 einer Speicherfeder 17 eingreift (F i g. 4, 5). Das andere Ende der Speicherfeder 17 hat eine Öffnung 18, die zur Aufnahme des Zapfens 20 einer im Distanzteil 7 eingeschraubten Schraube 21 dient (F i g. 5).
  • Die Schwenkbewegung der Kolbenstange 2, welche relativ zum Kolben um das Zentrum Z der kugeligen Lauffläche, senkrecht zur Bildebene der F i g. 1 erfolgt, hat eine Bewegung der Schaltschieber 12 relativ zum Schaltring 9 zur Folge. Durch gegenseitige Wirkung der Zähne 14 der Schaltschieber 2 und der Verzahnung 10 des Schaltringes wird bei jeder Schwenkbewegung der Schaltring 9 um ein geringes Maß im Kolben um seine Achse gedreht. Bei dieser Drehbewegung wird durch den Vorsprung 15 das Ende 16 der Feder 17 in F i g. 2 im Gegenuhrzeigersinn mitgenommen und da das andere Ende der Feder 17 mit dem Kolben mittels des Zapfens 20 der Schraube 21 verbunden ist, wird durch die Feder eine Kraft in dieser Drehrichtung auf den Kolben ausgeübt. Ist der Widerstand des Kolbens gegen diese Drehbewegung gering, so wird die Feder 17 nur geringfügig gespannt und der Kolben 1 wird sofort mitbewegt. Sollte hingegen der Drehwiderstand des Kolbens im Augenblick größer sein als die Kraft der Feder 17, so wird er sich vorerst nicht bewegen, sondern erst, wenn eine Entlastung eintritt. Der am Kolben wirkende Widerstand gegen eine Drehbewegung besteht nämlich hauptsächlich aus Reibung, die durch die periodischen Gaskräfte hervorgerufen ist und sich während des Arbeitszyklus des Motors stark verändert.
  • Es ist dabei möglich, als Sicherung für den Fall, daß der Widerstand des Kolbens gegen Drehung zu groß werden sollte, den Zapfen 20 der Schraube 21 als Scherbolzen auszubilden, wie es durch die Einschnürung22 in Fig. 5 dargestellt ist. Es könnte nämlich vorkommen, daß aus irgendeinem Grunde der Widerstand des Kolbens gegen Drehung so groß ,wird, daß eine Beschädigung des Schaltmechanismus eintreten könnte. In diesem Falle wird dann der entsprechend dimensionierte Zapfen 20 der Schraube 21 abgeschert und damit die kraftschlüssige Verbindung des Schaltmechanismus mit dem Kolben unterbrochen. Der Kolben 1 wirkt dann weiter wie ein normaler Kolben, welcher keine Drehbewegung ausübt. Die Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung einer Sicherung des erfindungsgemäßen Mechanismus gegen überlastung. In dieser Figur, in welcher nur die Enden der Speicherfeder 17 dargestellt sind, entspricht die übrige Anordnung im wes entlichen der F i g. 4. Der Zapfen, in F i g. 6 mit 25 bezeichnet, ist auf der Feder 17 angeordnet und greift in eine entsprechende Öffnung im Kolbenteil 7 ein. Die Feder 17 ist an ihren Enden mit Abschrägungen 26, 27 versehen.
  • Stoßen nun bei erhöhtem Drehwiderstand des Kolbens 1 bei dieser Ausführung die beiden abgeschrägten Flächen 26, 27 der Speicherfeder 17 aufeinander, so gleitet bei einer weiteren Spannung der Feder die Fläche 26 auf der Fläche 27, wodurch das eine Ende der Speicherfeder angehoben und der Zapfen 25 aus seiner Öffnung im Kolben herausbewegt wird. Bewegt sich inzwischen der Kolben, so gehen die beiden Flächen 26, 27 auseinander und der Zapfen 25 gleitet durch die Spannung der Feder 17 wieder in die ursprüngliche Lage zurück. Steigt jedoch die Spannung der Feder weiter, so wird der Zapfen aus der Öffnung herausgezogen, wodurch die Verbindung der Feder 17 mit dem Kolben 1 unterbrochen wird und die Feder sich entspannt. Durch den Schaltmechanismus wird jedoch die Speicherfeder 17 zusammen mit dem Schaltring 9 weitergedreht, und der Zapfen 25 kommt nach einer Umdrehung wieder in seine Öffnung. Bei weiterer Drehung des Schaltringes 9 wird wieder die Feder 17 gespannt, und, je nach der Größe des Widerstandes der Kolben mitbewegt, oder es erfolgt nach kurzer Zeit wieder eine Ausklinkung.
  • Bei dieser Ausführung wird bei einer eimnaligen überlastung des Schaltmechanismus die Verbindung zwischen Speicherfeder und Kolben nicht dauernd unterbochen, und es erfolgt nach jeder Umdrehung des Schaltringes ein Versuch, den Kolben weiter zu bewegen.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Für Brennkraftmaschinen bestimmter, sogenannter »Schalt«-Kolben, welcher mit einem durch die Schwenkbewegung seiner Pleuelstange betätigten Schaltmechanismus ausgestattet ist, wodurch ihm um seine Achse eine fortschreitende Drehbewegung erteilt wird, und wobei die Hervorrufung der letzteren unter Zuhilfenahme eines federnden Zwischengliedes (Speicherfeder) erfolgt, welches einem Widerstand des Kolbens gegen das Fortschreiten der Drehbewegung elastisch nachgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherfeder (17) nach Art eines geschlitzten Ringes ausgeführt und im Kolben (1) gleichachsig mit diesem angeordnet ist, wobei ein Ende der Speicherfeder kraftschlüssig mit dem Kolben und deren anderes Ende ebenfalls kraftschlüssig mit einem durch den Schaltmechanismus betätigten, mit dem Kolben und der Speicherfeder gleichachsigen Schaltring (9) verbunden ist.
  2. 2. Schaltkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Speicherfeder mit dem Kolben durch einen Scherzapfen (22) erfolgt. 3. Schaltkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring eine Innenverzahnung (10) aufweist, in welche ein Zahn (14) eines in der Kolbenstange (2) quer zu deren Bewegungsebene elastisch verschiebbar gelagerten Schiebers (12) eingreift. 4. Schaltkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Speicherfeder und Schaltring nebeneinander angeordnet sind, wobei ein auf dem Schaltring ausgebildeter Vorsprung (15) in eine entsprechende Ausnehmung (16) der Speicherfeder eingreift. 5. Schaltkolben nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Speicherfeder mit dem Kolben durch einen in eine Ausnehmung des anderen Teiles eindringenden Vorsprung (25) erfolgt und die Enden der Speicherfeder mit Schiägflächen (26, 27) versehen sind, die bei gegenseitigem Druck ein Lösen der Verbindung zwischen Speicherfeder und Kolben hervorrufen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegesehrift Nr. 1000 650; schweizerische Patentschrift Nr. 200 762; französische Patentschrift Nr. 1128 337; USA.-Patentschrift Nr. 2 674 506.
DES76186A 1961-10-04 1961-10-07 Fuer Brennkraftmaschinen bestimmter Schaltkolben mit Speicherfeder Pending DE1171675B (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH200762A (de) * 1937-07-19 1938-10-31 Sulzer Ag Kolben für Kraftmaschinen.
US2674506A (en) * 1953-02-10 1954-04-06 Richard B Dow Rotatable piston
FR1128337A (fr) * 1954-08-03 1957-01-04 Fried Krupp Motoren Und Kraftw Piston, notamment pour moteurs à combustion interne, de préférence pour moteurs à deux temps
DE1000650B (de) * 1956-06-30 1957-01-10 Sulzer Ag Kolben

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH200762A (de) * 1937-07-19 1938-10-31 Sulzer Ag Kolben für Kraftmaschinen.
US2674506A (en) * 1953-02-10 1954-04-06 Richard B Dow Rotatable piston
FR1128337A (fr) * 1954-08-03 1957-01-04 Fried Krupp Motoren Und Kraftw Piston, notamment pour moteurs à combustion interne, de préférence pour moteurs à deux temps
DE1000650B (de) * 1956-06-30 1957-01-10 Sulzer Ag Kolben

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