DE1526464C - Kurbeltrieb - Google Patents

Description

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auch ein mit ihm ausgerüsteter Motor hat in Kombi- nimmt. Das Ende 18 kann im Lagerauge 16 durch nation folgende Eigenschaften: eiuen Zapfen 19, eine Kalottenführung od. dgl. ge

führt sein. Die Schwinge 20 ist als Gabel ausgebildet.

1. Auch mit kurzen Pleuelstangen kann man eine Die Gabelenden 22 sind durch einen Drehzapfen 24 praktisch symmetrische Geschwindigkeitsver- 5 miteinander verbunden, der in einem Querauge 26 teilung der Kolben erreichen, so daß Massen- schwenkbar gelagert ist, das seinerseits starr mit kräfte zweiter Ordnung usw. entfallen. einem gemäß F i g. 2 senkrecht zur Zeichenebene ste-

2. Da die Auslenkung der Pleuelstangen extrem henden Schwingzapfen 28 verbunden ist. Diese Vorklein ist, kippen die Kolben weniger, haben richtung bewirkt, daß Bewegungen des Endes 18 in eine kleinere Neigung zum Fressen und man io der Zeichenebene gemäß F i g. 2 den Schwingzapfen benötigt keine desaxierten Kolben mehr. 28 verschwenken, während Bewegungen senkrecht zu

3. Bei den bekannten Explosionsmotoren stimmt dieser Zeichenebene keine Schwenkbewegung des der Explosionszeitpunkt etwa mit dem oberen Schwingzapfens 28 verursachen. Die Überlagerung Totpunkt überein. Im Gegensatz hierzu grei- dieser Bewegungen bei der Bewegung des Lageraufen beim erfindungsgemäßen Kurbeltrieb die 15 ges aus einer Kreisbahn ergeben die Umwandlung Explosionskräfte stets am optimal großen He- einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bebelarm an. wegung.

4. Eine Kurbelwelle entfällt, und somit entfällt Wie insbesondere aus Fig.3 ersichtlich, weist der auch das Problem der mehrfachen Kröpfung Schwingzapfen 28 eine obere Hälfte 30 und eine unbei der Herstellung, das Problem, die Schwin- 20 tere Hälfte 32 auf. Die obere Hälfte 30 ist an ihrem gungsneigung durch massive Ausführung und freien Ende in einem gehäusefesten Lager 34 und die

C f\ Gewichte zu unterdrücken, das Problem der untere Hälfte 32 an ihrem freien Ende in einem ge- ¹^ statisch unbestimmten Lagerung bei mehr als häusefesten Lager 36 gelagert. Die untere Hälfte 32 zwei Lagern und das Problem der Kurbel- des Schwingzapfens 28 trägt einen Schwinghebel 38, welle. Statt dessen ist es bei der Erfindung Ie- 25 so wie die obere Hälfte 30 einen Schwinghebel 40 diglich notwendig, einen Schwingzapfen vor- trägt. Beide Schwinghebel sind beim Ausführungsbeizusehen, der im Verhältnis zu einer Kurbel- spiel um einen Winkel versetzt, der dem Winkel entwelle weder bei der Berechnung noch bei der spricht, den die geometrische Achse der Welle 10 Herstellung noch im Betrieb Probleme auf- und die Schwinge 20 miteinander einschließen. Mit wirft. 30 dem Schwinghebel 38 ist starr ein Schwenkbolzen 42

5. Im Motorgehäuse treten nirgends Drehungen verbunden, der sich parallel zum Schwingzapfen 28 um 360° auf, wie dies üblicherweise der Fall und zu beiden Seiten des Schwinghebels 38 erstreckt ist. Vielmehr treten nur im Verhältnis zu 360° und Pleuelfüße 44 und 46 schwenkbar lagert. Die sehr kleine Kippbewegungen auf. Dies bedeu- Pleuelfüße 44 und 46 gehören zu Pleuelstangen 48 tet, daß die Lager wesentlich einfacher ausge- 35 und 50, die etwa um 180° zueinander versetzt anbildet werden können, daß das Pantschen im geordnet sind und durch Kolbenbolzen 52 und 54 Öl und damit die Ölschaumbildung entfällt; mit Kolben 56 und 58 verbunden sind, die in Zylindaß die Zuführung von öl zu Lagerstellen viel dem 60 und 62 hin- und herbeweglich gelagert sind, leichter wird, weil geringere Flächen überstri- Die Zylinder 60 und 62 sind mit dem nicht dargechen werden, und daß die Reibungsverluste 40 stellten Motorgehäuse starr verbunden,
wesentlich herabgehen, weil ja Bewegungen Der Schwinghebel 38 trägt einen zweiten, dem um wenige Grad weniger Reibung verursachen Schwenkbolzen 42 ähnlichen Schwenkbolzen 64, der als Bewegungen um 360°. Pleuelstangen 66 und 68 führt.

6. Auf sehr einfache Weise und in gedrängter An- In F i g. 2 ist der Schnitt durch den Schwingzapordnung kann man hohe und auch niedrige 45 fen 28 knapp oberhalb des Querauges 26 geführt. Zylinderzahlen vorsehen. Das in F i g. 3 über dem soeben beschriebenen An-

7. Der Kurbeltrieb kann sehr flach bauen, da man triebssystem angeordnete parallele Antriebssystem den Platz für eine sich um 360° drehende wird nicht weiter beschrieben, da seine Konstruktion Kurbelwelle sparen kann und Kippbewegun- aus dem vorher gesagten verständlich ist.

gen nur wenig Gehäuseraum beanspruchen. 50 Trägt man gemäß F i g. 1 den Drehwinkel der

Schwungscheibe 12 als Funktion der Auslenkung

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der einer der Pleuelstangen oder Kolben auf, so erhält

Zeichnung beschrieben, in der ein Ausführungsbei- man die in F i g. 1 dargestellte Sinuskurve 70. Sie

spiel dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt verläuft zum Schnittpunkt 72 mit der abszissen

Fig. 1 eine Darstellung des Kolbenwegs als 55 Achse symmetrisch. Dies bedeutet, daß die GeFunktion der Drehbewegung des Kurbeltriebs bei be- schwindigkeitsverteilung der Kolben symmetrisch ist kannten Kurbeltrieben und beim erfindungsgemäßen und deshalb leicht ausgewuchtet oder kompensiert Kurbeltrieb, werden kann. Die Kompensation kann dabei durch

Fig.2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf gegenläufige Pleuelstangen-Kolbensysteme oder auch

eine schematisch dargestellte Kurbeltrieb-, Zylinder- 60 durch Gegengewichte erfolgen. Die Kurve 74 in

und Kolbenanordnung, F i g. 1 gibt den der Sinuskurve 70 entsprechenden

Fig.3 eine Vorderansicht gemäß PfeilA in Kurvenverlauf der Hubbewegung in Abhängigkeit

F i g. 2, teilweise geschnitten. vom Drehwinkel an. Wie man deutlich sieht, ist hier

Die Welle 10 einer Schwungscheibe 12 ist mit die Geschwindigkeitsverteilung sehr unsymmetrisch

einem Lager 14 in einem nicht gezeigten Motorge- 65 und führt zu den bereits erwähnten störenden Kräf-

häuse gelagert. An der Schwungscheibe 12 ist außer- ten.

mittig ein Lagerauge 16 stoffschlüssig angebracht, Der beschriebene Kurbeltrieb läßt zahlreiche Ab-

welches das Ende 18 einer Schwinge 20 drehbar auf- Wandlungen zu. Nur der Deutlichkeit halber wurden

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lange Pleuelstangen gezeichnet. Diese können so in Fig. 3 auf der rechten Hälfte gezeichneten Kolkurz ausgeführt werden, daß der Schwinghebel 38 benpaare kann man auch weglassen und das restliche j gerade nicht an den Zylindern anstößt. Ebenfalls Zylinder-Kolben-Pleuelstangensystem stehend betrei- j wurde nur wegen der besseren Anschaulichkeit KoI- ben. Hierbei kann man die verbleibenden Zylinder in j ben, Zylinder und Kolbenstangen gezeichnet, die 5 engster Nachbarschaft zueinander anordnen. Durch j nicht in einer einzigen Ebene liegen. Man wird diese Verdopplungen, Spiegelungen oder Weglassungen Anordnung in der Praxis bevorzugen und dazu die von Teilen des Systems erhält man eine große Kom-Verbindung zwischen den Schwinghebeln und den binationsmöglichkeit für Anordnungen. Pleuelstangen entsprechend wählen. Es ist auch mög- Beim Betrieb des Ausführungsbeispiels werde der j lieh, die in F i g. 3 gezeigten Zylinder-Vierergruppen io Kolben 58 gemäß F i g. 2 durch den Explosionsdruck j näher zum Querauge 26 zu verlagern, so daß eine nach links bewegt. Dadurch bewegt sich der Kolben kompaktere Zylinderanordnung entsteht. Der 56 ebenfalls nach links und kann entweder ein einge-Schwingzapfen 28 kann dann verhältnismäßig viel saugtes Gemisch komprimieren oder ein verbranntes kurzer gehalten werden, als dies aus der F i g. 3 her- Gemisch ausstoßen. Hierbei bewegt sich der vorgeht. Falls dies die Außenabmessungen zulassen, 15 Schwinghebel 38 im Uhrzeigersinn, ebenso wie der ! kann auch der Schwinghebel 38 weggelassen werden Schwingzapfen 28 und das Querauge 26. Als Folge und seine Funktion unter entsprechender Umgestal- hiervon bewegt sich das Ende 18 nach rechts und tung durch den Drehzapfen 24 ausgeübt werden. treibt, je nach dem in welcher Richtung sich die j Hierzu müßte allerdings die Gesamtanordnung der Schwungscheibe 12 vor dem Betrachtungszeitpunkt Zylinder, Kolben, Pleuelstangen usw. um 90° in der 20 bewegt hat, im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeiger-Zeichenebene von F i g. 2 gedreht und verschwenkt sinn. Damit dreht sich auch die Welle 10, und das erwerden. zeugte Drehmoment kann in üblicher Weise abge- ^-i F i g. 2 legt in ihrer Draufsicht die boxermotor- nommen werden. Hierbei kommen lediglich bei allen ν \. ähnliche Anordnung der Kolben und Zylinder nahe. Teilen symmetrische kompensierbare Bewegungen j Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. 25 vor, mit Ausnahme der Fliehkraft, die durch den Vielmehr können die Kolben und Zylinder eines auf Umlauf der Schwinge 20 und des Lagerauges 16 herder gleichen Seite liegenden Kolbenpaars weggelas- vorgerufen werden. Diese Fliehkraft kann jedoch sen und das andere Paar stehend betrieben werden. durch entsprechende Ausbildung der Schwung-Man erhält dann eine Reihenmotor-Anordnung. Die scheibe 12 völlig aufgehoben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 hohen Temperaturen gerechnet werden muß, Probleme Patentansprüche: hinsichtlich der Gleitfähigkeit des Kolbens innerhalb des Zylinders. Weil es bisher schon schwierig war, im

1. Kurbeltrieb zum Umwandeln der hin- und Dauerbetrieb eine hin- und hergehende Bewegung hergehenden Bewegung, insbesondere von KoI- 5 des Kolbens zu ermöglichen, so muß bei dem beben bei Explosionsmotoren in eine Drehbewe- kannten Kurbeltrieb dafür Sorge getragen werden, gung mit einem ein drehbares Kurbelorgan aus daß der Kolben im Dauerbetrieb auch eine Rotaeinem schwungradartigen Teil und einem einen tionsbewegung ausführen kann.

außermittig angreifenden drehbaren Zapfen auf- Darüber hinaus muß für den schwungradartigen weisenden Bewegungswandler, wobei das Kurbel- io Teil eine extrem gute Lagerung innerhalb des Gehäuorgan mit einer zumindest annähernd geradlinig ses vorgesehen sein, da ja die Pleuelstangen unter geführten Pleuelstange von vorzugsweise doppelt einem Winkel zur Rotationsebene angreifen. Das wirkenden Kolben zusammenwirkt, dadurch schwungradartige Teil muß also auch Kräfte senkgekennzeichnet, daß an dem Kurbelorgan recht zur Rotationsebene aufnehmen können, die je (12,16) mittels des Zapfens (19) das eine Ende 15 nach der Größe des Winkels zwischen Zylinder und (18) einer Schwinge (20) geführt ist, deren ande- schwungradartigem Teil nicht unwesentlich sein könres Ende (22) in einer Ebene schwenkbar, jedoch nen. Darüber hinaus können bei dem bekannten Kursenkrecht zu dieser Ebene mit dem Schwingzap- beitrieb maximal zwei Zylinder verwendet werden, fen (28) verbunden ist, an den seinerseits mindc- Schließlich muß die geometrische Längsachse der stens ein Lenker (38) zum Betätigen der Pleuel- 20 Pleuelstangen exakt durch die Mitte der Bohrung des stange (48,50) drehfest angeordnet ist. schwungradartigen Teils gehen.

2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- Aus der USA.-Patentschrift 1 819 137 ist ferner ( kennzeichnet, daß die Schwingen (20) drehwin- ein Kurbeltrieb bekanntgeworden, bei dem mehrere kelmäßig versetzt am Kurbelorgan (12,16) ge- am Umfang eines zylinderförmigen Gehäuses anführt sind. 25 geordnete Zylinder vorgesehen sind. Die mit Kolben

versehenen Pleuelstangen, wobei Kolben und Pleuel-

stange schwenkbar miteinander verbunden sind, greifen direkt an einem Rotationsteil an, dessen Welle über eine Kröpfung mit dem Abtrieb verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurbeltrieb 30 Das Rotationsteil selbst ist ebenfalls an einem hinzum Umwandeln der hin- und hergehenden Bewc- und herbeweglichen Kolben schwenkbar befestigt, gung, insbesondere von Kolben bei Explosionsmoto- Bei dieser Bewegungsumwandlung, bei der die Pleuren, in eine Drehbewegung mit einem ein drehbares elstangen direkt am Rotationsteil angreifen, müssen Kurbelorgan aus einem schwungradartigen Teil und die Pleuelstangen eine Schwenkbewegung mit vereinem einen außermittig angreifenden drehbaren 35 hältnismäßig großem Ausschlag mitmachen. Ferner Zapfen aufweisenden Bewegungswandler, wobei das benötigt dieser Kurbeltrieb relativ lange Pleuelstan-Kurbelorgan mit einer zumindest annähernd geradli- gen. Dies alles bedingt, daß die Kolben ihre Höchstnig geführten Pleuelstange von vorzugsweise doppelt geschwindigkeit nicht auf der Mitte des Hubwegs hawirkenden Kolben zusammenwirkt. ben und ihre Geschwindigkeitsverteilung bei den ein-

Ein derartiger Kurbeltrieb ist durch die USA.-Pa- 40 zelnen Halbdrehungen sehr unsymmetrisch ist. Je tentschrift 2 488 206 bekanntgeworden. Bei diesem länger diese Pleuelstange ist, desto gleichmäßiger bekannten Kurbeltrieb ist der schwungradartige Teil wird zwar die Geschwindigkeitsverteilung, desto läninnerhalb eines Gehäuses drehbar gelagert. Das ger wird jedoch der Motor. Verwendet man jedoch f'\ schwungradartige Teil weist eine mittige kreisförmige kurze Pleuelstangen, so wird die Geschwindigkeits-Bohrung auf, die koaxial zu kreisförmigen Ausspa- 45 verteilung immer unsymmetrischer, und die hierdurch rungen in dem Gehäuse ist. Im Bereich dieser Aus- hervorgerufenen Kräfte werden immer stärker. Die- j

sparungen sind zu beiden Seiten des schwungradarti- scr bekannte Kurbeltrieb benötigt eine gekröpfte gen Teils je ein Zylinder auf das Gehäuse geflanscht. Welle, so daß die Welle mehrfach gelagert werden \

Die beiden Zylinder sind unter einem Winkel von muß.

ungleich 90° zum Gehäuse und dem schwungradarti- 50 Dieser bekannte Kurbeltrieb ist auch verhältnisgen Teil angeordnet. In den Zylindern sind Kolben mäßig ausladend, wie beispielsweise durch den Fühgeführt, die mit exzentrisch angeordneten Pleuelstan- rungskolben für den Rotationsteil. Wollte man die gen versehen sind. Die beiden Pleuelstangen liegen Zylinderzahl dadurch vergrößern, daß jenseits des auf einer Geraden, durchdringen die Ausnehmungen Bodens des Motors ein zweiter Motor vorgesehen ;

des Gehäuses und sind im Bereich der konzentri- 55 wird, so müßte man zur einseitigen Herausführung sehen Bohrung des schwungradartigen Teils mitein- des Abtriebs Hohlwellen vorsehen,
ander verbunden. Am Umfang der Bohrung des Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kurbeltrieb

schwungradartigen Teils ist ein Zapfen angeordnet, anzugeben, der die Nachteile der bekannten Kurbelder mit den Pleuelstangen unverdrehbar verbunden triebe vermeidet,
ist. 60 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung da-

Bei diesem bekannten Kurbeltrieb bewirkt das durch gelöst, daß an dem Kurbelorgan mittels des Hin- und Hergehen der Pleuelstangen eine Drehung Zapfens das eine Ende einer Schwinge geführt ist, des mit dem schwungradartigen Teil verbundenen deren anderes Ende in einer Ebene schwenkbar, je- _;

Zapfens. Dadurch rotieren zwangsläufig aber auch doch senkrecht zu dieser Ebene mit dem Schwingdie Pleuelstangen und die damit verbundenen KoI- 65 zapfen verbunden ist, an dem seinerseits mindestens ben. Auf diese Weise ergeben sich zumindest bei der ein Lenker zum Betätigen der Pleuelstange drehfest Verwendung in Explosionsmotoren, bei denen mit angeordnet ist.
einigen tausend Umdrehungen pro Minute und sehr Der erfindungsgemäße Kurbeltrieb und damil