DE1751634A1

DE1751634A1 - Getriebeanordnung fuer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1751634A1
Application number: DE19681751634
Authority: DE
Inventors: Wiseman William A; Walker John L
Original assignee: Continental Motors Corp
Current assignee: Continental Motors Corp
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1971-08-05
Also published as: GB1231645A; FR1569086A; US3447515A

Description

Continental Motors Corporation

2o5-15 Market Street
Muskegon/Michigan - U.S.A.

Getriebeanordnung für Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und inbesondere eine Kurbelv/ellengetriebeanordnung für solche Maschinen mit einem gemeinsamen Rädersatz, der sowohl die Abtriebswelle als auch die Steuerwelle vom vorderen Ende der Kurbelwelle aus antreibt, und einem zweiten Rädersäz, der die Hilfsgeräte der Brennkraftmaschine vom hinteren Ende der Kurbelwelle aus antreibt.

Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen, wird ein Untersetzungsgetriebe verwendet, daß mit dem vorderen Ende der Kurbelwelle für den Antrieb einer Antriebswelle verbunden ist, welche im Falle eines Flugmotors die Luftschraubenwelle ist. Am hinteren Ende der Kurbelwelle ist ein Kurbelwellenzahnrad angeordnet, welches mit einem komplementären Zahnrad auf einer Steuerwelle in treibendem Eingriff steht. Ein

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Hilfsgeräteantrieb-Rädersatz ivlrd ebenfalls herkömmlich vom hinteren Ende der Kurbelwelle aus angetrieben, um die Ilauptgeräte des Zubehörs, wie die liagnetzünder, den Anlasser, die öl- und Kraftstoffpumpen und dgl., anzutreiben. Verschiedene Formen dieser herkömmlichen Getriebeanordnung erfordern von 13 bis oft 42 Grundzahnräder zur Durchführung einer vergleichbaren Funktion.

Aufgabe der Erfindung ist die Verringerung des Gewichts und der Literleistung, die in einer Brennkraftmaschine erforderlich sind, durch die Verwendung einer verbesserten Kurbelwellengetriebeanordnung, welche die gleichen Grundfunktionen wie herkömmliche Maschinen, jedoch mit nur sieben Grundzahnrädern, ausführt.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend näher beschrieben wird, wird in Verbindung mit einem Vierzylinder-Boxer-Flugmotor beschrieben. Hierbei ist jedoch zu erwähnen, daß die bevorzugte Kurbelwellen-Getriebeanordnung in Brennkraftmaschinen eingebaut werden kann, die für eine grosse Vielfalt von Anwendungsfällen verwendet werden, um pin kürzeres Triebwerk von geringerem Gewicht und gedrängter Bauform zu erhalten.

Die bevorzugte Ausführungsform besitzt eine Motorterbelvelle,

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die in einem geteilten Kurbelgehäuse gelagert ist, wobei eine hydraulische Kupplung das vordere Ende der Kurbelwelle mit e iner sich nach vorne erstreckenden Hohlwelle verbindet. Eine Luftschraubenwelle, die oberhalb der Kurbelwelle zur Drehung um eine Achse gelagert ist, die zur Drehachse der Kurbelwelle parallel ist, ist mit der Steuerwelle der Maschine so verbunden, daß sich die Luftschraubenwelle und die Steuerwelle als Einheit um eine gemeinsame Achse drehen.

Ein Zahnradj>aar, welches die Hohlwelle mit der Luftschraubenwelle verbindet, dient als Mittel für den Drehantrieb sowohl der Luftschraubenwelle als auch der Steuerwelle über einen gemeinsamen Rädersatz. So kann die Kurbelwelle mit einer sehr hohen Drehzahl angetrieben werden und ein einziges Zahnrad zur Herabsetzung der Abtriebsdrehzahl der Kurbelwelle auf eine Drehzahl vorgesehen sein, die sowohl für die Luftschraubenwelle als auch für die Steuerwelle vereinbar ist. Ίνΐΐηη ein Getriebeuntersetzungsverhältnis von 2 : 1 angenommen wird, hat ein Viertaktmotor mit einer Kurbelwellendr eh ζ aiii von 4ooo J/Min. eine Luftschraubenwellendrehzahl von 2ooo U/IIin., wiches audi die Drehzahl der Steuerwelle ist.

Eine Ililfsgerüte-Antriebswelle ist durch das ICurbelgehäuse hinter der Kurbelwelle zur Drehung um eine Achse gelagert, die zu der Drehachse der Kurbelwelle senkrecht, ist. Kin Ke^eI-

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, 8AD ORtGlNAt

rädersatz verbindet den Abtrieb der Kurbelwelle mit dar Iiilfsgeräte-Antriebswelle, welche ihrerseits Antriebsverbindung mit zwei Ililfsgeräten hat, von denen je eines jedem ihrer entgegengesetzten Enden zugeordnet ist. Die Hilfsgeräte sind fest auf dem Kurbelgehäuse angeordnet und erstrecken sich mit bezug auf die Längsachse der Maschine seitlich. Diese Anordnung hat zxtfei Vorteile, erstens wirkt eine einzige Hilfsgeräte-Antriebswelle als gemeinsames Antriebselement für jedes Hilfsgerätepaar, wodurch die Gesamtzahl der Antriebselemente um die Hälfte herabgesetzt wird, und zweitens wird die Gesamtlänge und -Grosse der Maschine dadurch herabgesetzt, daß die äusseren Verbindungen zwischen der Maschine und dem Hauptzubehör vermieden sind. Eine mittlere und eine obere Hilfsgeräteantriebsweile sind am Kurbelgehäuse gelagert und mit der primären Antriebswelle soirerzahnt, daß jede· Welle eine gemeinsame Antriebsverbindung für zwei seitlich gelagerte Hilfsgeräte, wie Magnetzünder, die Kraftstoffpumpe, die Vakuumpumpe, die ölpumpe u. dgl., bildet.

Durch den Antrieb der Abtriebswelle und der Steuerwelle über ein gemeinsames Räderpaar, welches mit dem vorderen Teil der Kurbelwelle verbunden ist, und durch die vereinfachte Getriebeanordnung für den Antrieb der Hilfsgeräte mit drei Querwellen, von denen jede zwei oder mehrere Hilfsgeräte antreibt, wird eine vereinfachte iCurbclwe.llen-Getriebeanordnun.fi erhalten, die

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alle Funktionen herkömmlicher Getriebeanordnungen mit nur ■ sieben Zahnrädern erfüllt, so daß sich eine Maschine von geringem Gewicht und hoher Leistung ergibt. Eine solche Getriebeanordnung kann in einer Gruppe von Maschinen verwendet werden, die schwingungsarm arbeiten und einen ruhigen Lauf haben.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Herabsetzung des Leistungs· gewichtes von Brennkraftmaschinen durch Verringern der für die Kurbelwellen-Getriebeanordnung notwendigen Bauelemente durch die Verv/endung einer Kurbelwelle mit einem vorderen Rädersatz für den Antrieb einer Abtriebswelle und einer Steuerwelle in Verbindung miteinander sowie mit einem hinteren Rädersatz für den Antrieb eines Hilfsgeräte-Rädersatzes.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herabsetzung der Zahl der Zahnräder, welche für eine Kurbelwellen-Getriebeanordnung erforderlich ist, dadurch, daß sowohl die Abtriebswelle als auch die Steuerwelle über einen gerneinsanen Satz von Untersetzungsrädern angetrieben werden, die mit der Kurbelwelle gekuppelt sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herabsetzung der Gesamtgrösse von Brennkraftmaschinen je Leistungseinheit durch die Verwendung einer verbesserten Kurbelwellen-Getriebe-

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anordnung, bei welcher der FIiIfsgeräteantrieb-P.ädersatz dazu dient, sich seitlich erstreckende Hilfsgeräte anzutreiben, weihe an das Kurbelgehäuse angebaut sind.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt eines Vierzylindermotors mit waagrecht angeordneten Zylindern, wobei Teile der übersichtlicheren Darstellung halber weggelassen sind und eine bevorzugte Ausführuniform der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. und

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig.

Die bevorzugte Ausfuhrungsform der Brennkraftmaschine ist in Fig. 3 mit Io bezeichnet und weist zwei Kurbelgehäusehälften 12 und 14 auf, die durch Schrauben und Muttern aneinander befestigt sind, wie bei 16 gezeigt und miteinander das Kurbel-

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gehäuse 18 bilden. Vorzugsweise besteht das Kurbelgehäuse 18 aus zwei in der Längsrichtung und vertikal geteilten Hälften 12 und 14, von denen jede zwei ''waagrecht angeordnete Zylinder trägt. Fig. 3 zeigt eine beispielsweise Zylinderanordnung 2o.

Innerhalb des Zylinders 2o ist ein Kolben 22 hin- und herbeweglich, der durch ein Pleuel 24 mit einem Kurbelzapfen 26 verbunden ist, welcher einen Teil der in der Längsrichtung gelagerten Kurbelwelle 26 bildet.

l,^Tie sich am besten aus Fig. 1 ergibt, weist die Kurbelwelle 28-vier Kurbelzapfen auf, von denen je einer einem Motorzylinder zugeordnet ist. Die Kurbelwelle 28 ist durch ein vorderes Lager _#3'ö, ein mittleres Lager 32 und ein hinteres Lager 34 zur Drehung gelagert, von denen jedes in axialer Ausfluchtung von den ICurbelgehäusehälften 12 und 14 getragen wird.

Ferner ist durch das Kurbelgehäuse 18 eine obenliegende Nockenwelle 36 zur Drehung um eine Achse gelagert, die zur Drehachse der Kurbelwelle 28 parallel ist. Wie sich am besten aus Fig. 3 ergibt, weist die .Nockenwelle 36 Steuerflächen 38 auf, die je entweder einem Einlaßventil oder einem Auslaßventil zugeordnet und so angeordnet sind, daß sie eine Stoßstange 4o über eine Stösselanardnunq 42 hin- und habewegen.

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Die Stoßstange 4o ist ihrerseits mit einer Schwinghebelanordnung 44 verbunden, die dazu dient, ein Ventil 46, das dein Zylinder 2o zugeordnet ist, in an sich bekannter üeise zu öffnen und zu schliessen. Die Brennkraftmaschine Io ist ein Viertaktmotor, so daß die Steuervelle so verzahnt ist, daß sie mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle zur Drehung angetrieben wird.

17ie sich aus Fig. 1 ergibt, ist eine hohle Abtriebsitfelle 48, die zur Aufnahme einer nicht gezeigten Luftschraube dient, im Kurbelgehäuse 18 zur Drehung un eine Verlängerung der Drehachse der Nockenwelle 36 gelagert.

Die Abtriebswelle 48 und die Nockenwelle 36 sind miteinander durch ein befestigungselement 5o !verbunden, so daß sie sich als eine Einheit drehen.

Das vordere linde der Kurbelwelle 28 ist über eine hydraulische Kupplung 52 mit einer Hohlwelle 54 verbunden, die ebenfalls innerhalb des Kurbelgehäuses IR angeordnet und zur Drehung um eine vordere Verlängerung der Drehachse der Kurbelwelle 2S gelagert ist. Die hydraulische Kupplung 52 ist eine schwingungsdämpfende Kupplung zwischen aer Kurbelwelle 28 und der Hohlwelle 54.

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Die Hohlwelle 54 trägt ein Zahnrad 56, welches in treibenden-Eingriff mit einem Zahnrad 58 steht, das von der Abtriebswelle, 48 getragen xvird und eine Drehzahluntersetzungsverbindung zwischen der Felle 54 und der Abtriebswelle 48 bildet. Die Zahnräder 56 und 58 ergeben eine Drehdiluntersetzung von 2 : 1 zwischen der Kurbelwelle 28 und der nockenwelle 36, so daß deren Hocken 38 sich so drehen, daß die Ventile 46 in einem zeitlichen Verhältnis geöffnet und geschlossen werden, das der Drehung der Kurbelwelle 28 entspricht. Hieraus ergibt sich, daß die Zahnräder 56 und 58 eine Verbindung zwischen dem vorderen Ende der Kurbelwelle 28 und sowohl der Abtriebswelle 48 als auch der Nockenwelle 36 bilden, wodurch die Zahl der in herkömmlichen Maschinen verwendeten Zahnräder herabges&zt wird, bei denen ein gesonderter Rädersatz zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle und ein weiterer Untersetzungs-Rädersatz zwischen der Kurbelwelle und der Steuerwelle vorgesehen ist. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Kurbelwelle mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 4oooU/Min, dreht und diese hohe Drehzahl auf eine Drehgeschwindigkeit verringert werden muß, die für die Abtriebswelle 48 und die Steuerwelle 36 geeignet ist.

Ein Anlaßmotor 6o, der seitlich an der Kurbelgehäusehälfte 14 angebaut ist, ist mit der Hohlwelle 54 durch eine Schaltkupplung 62 gekuppelt.

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Viie am besten in Fig. 1 und 2 erkennbar ist, ist eine nilfsgeräte-Antriebswelle 64 hinter der Kurbelwelle 28 angeordnet und durch die ICurbelgehäusehälften 12 und 14 zur Drehung um eine Achse gelagert, die zur Drehachse der Kurbelwelle 28 quergerichtet ist. Die Kurbelwelle 28 ^ trägt ein Kegelrad 66 in treibendem Eingriff mit einem komplementären Kegelrad 68, das von der Hilfsgerätewelle 64 getragen wird und für deren Antrieb dient.

Die entgegengesetzten Enden der Welle 64 haben Antriebsverbindung mit zwei seitlich angeordneten Ililfsgeräten, beispielsweise mit einer ölpumpe 7o und einer Sogpumpe Die ölpumpe 7o ist an die Kurbelgehäusehälfte 12 angebaut, während die Sogpumpe 72 an die Kurbelgehäusehälfte 14 angebaut ist, so daß keine äusseren Verbindungen zwischen "' der Kurbelwelle 28 und den Ililfsgeräten erforderlich sind. Hieraus ergibt sich, daß die Welle 64 eine gemeinsame Antriebsverbindung für zwei seitlich angebaute Hilfsgeräte bildet.

Eine mittlere Welle 74 ist durch die Kurbelgeiiäusehälften I*. und 14 oberhalb der Hilfsgeräte-Antriebswelle 64 zur Drehung um eine waagrechte Achse gelagert, die zu der Drehachse der Welle 64 parallel ist. Ein Zahnräderpaar 76 und 78 bildet eine Antriebsverbindung zwischen der Welle

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und der !felle 74. Die Teile 44 ist für den Antrieb von zwei, nicht gezeigten I-agnetzündern bestimmt, die ebenfalls seitlich an die JCurbelgebiiuschälften 12 und 14 angebaut sind.

Eine obere i-ilfsgerStewelle So, die durch die Kurbelgehäusehälften 12 und 14 gelagert ist, ist ebenfalls vorzugsweise zur Drehung im eine zur Achse der Kelle 64 parallele Achse angeordnet und trägt ein Zahnrad 82, welches mit dem Zahnrad 78 in Eingriff steht. Die Welle-So dient für den Antrieb eines weiteren Paares \^ron nicht gezeigten, seitlich angehalten HilfsrerÄten, beispielsweise für einen Regler und eine hydraulische Purvpe.

3ei der bevorzugten Getriebeancrdnung ergibt sich daher eine Verringerung der Gesamtzahl von Zahnrädern, die in einer Brennkraftmaschine erforderlich sind, indem die Hilfsgeräte so angeordnet sind, daß jedes ililfsgerätepaar nur eine einzige !."eile und ein^einziges Zahnrad-erfordert. Durch diese Anordnung werden noch weitere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Maschinen insofern erzielt, als durch den Anbau der Hilfsgeräte seitlich und am hinteren Teil der Maschine die Gesamtlänge derselben wesentlich verkürzt und eine ströiriungs güns tigere Gestaltung erzielt wird. Ausserdem bestehen am hinteren Lnde der Maschine keine Vorsprünge und die Maschine kann unmittelbar an das Brandschott des Tlugzeu.^s

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ohne einen Zwischenbau angebaut werden, der normalerweise ^. erforderlich ist, um einen Spielraum für die Hilfsgeräte vorzusehen, die am hinteren Ende herkömmlicher Maschinen angebaut sind.

Omiohl im Vorangehenden nur. eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, können natürlich verschiedsie Änderungen im Rahmen der Erfindung vorgesehen werden.

Patentansprüche;

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Claims

P a t e nt a ns ρ rüche :

1,}Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Kurbelgehäuse (18), eine-Kurbelwelle (28), die durch das Kurbelgehäuse zur Drehung um eine erste Achse gelagert ist, eine Motorzylinderanordnung (2o), die vom Kurbelgehäuse getragen wird, einen Kolben.(22), der zur Hin- und .Herbewegung im Motorzylinder angeordnet ist, Mittel (24, 26), vrelche den Kolben für den Drehantrieb der Kurbelwelle mit dieser kuppeln, ein Abtriebsglied (48), das durch das Kurbelgehäuse zur Drehung um eine zweite Achse gelagert und zur zusammen- M wirkenden Drehung mit einer 'Steuerwelle (36)__ gekuppelt ist, und einen Rädersatz (56, 53), der die Kurbelwelle (28) und die Abtriebswelle (48) zur zusammenwirkenden Drehung miteinander verbindet.

Z. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Rädersatz durch ein von der Kurbelwelle (28) angetriebenes erstes Zahnrad (56) und durch ein von der Abtriebswelle (48) getragenes zweites Zahnrad (58) gebildet

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wird, welch letzteres mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (28) und die Steuerwelle (36) zur Drehung um Achsen gelagert sind, die sich voneinander in Abstand befinden und/zueinander parallel sind.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (48) und die Steuerwelle (36) sich als eine F.inheit um die erwähnte zweite Achse drehen.

5. Haschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das erste und das zweite Zahnrad (56, 58) von der KolbenkupplungseinrichtunfT (24,26) in der Längsrichtung nach vorne in Abstand befinden und ein Hilfsgeräte-Rädersatz mit der Kurbelwelle rückwärts von der Kolbenkupplungsdnrichtung gekuppelt ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Achse in einer gemeinsamen

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vertikalen Ebene angeordnet sind und ein Zubehör waagrecht an das Kurbelgehäuse angebaut· ist und mit dem Hilfsgeräterädersatz für den Antrieb durch diesen gekuppelt ist.

7. Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Kurbel· welle(28), welche zur Drehung um eine erste Achse gelagert ist, eine Abtriebswelle (48), die zur Drehung um eine zweite Achse gelagert ist, welche sich von der ersten Achse in Abstand befindet, eine Steuerwelle (36), die mit der Abtriebswelle zur zusammenwirkenden Drehung verbunden ist, und Mittel (56, 58), lielche eine Antriebskupplung zwischen der Kurbelwelle (28) und der Abtriebswelle (48) bilden. M

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Kupplungsmittel das eine Ende der Kurbelwelle mit der Abtriebswelle (48) verbinden und zweite Kupplungsmittel (66, 64, 68) vorgesehen sind, welche das entgegengesetzte Ende der Kurbelwelle mit einem Zubehör verbindet.

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9. Haschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Achse in Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet sind und eine Hilfsgeräte-Antriebswelle (6.4) vorgesehen ist, die durch das Kurbelgehäuse (18) zur Drehung um eine Achse gelagert ist, die quer zur ersten Achse verläuft, und zweite Kupplungsmittel (66, 68) eine Antriebsverbindung zwischen der Kurbelwelle (28) und der Ililfsgeräteantriebswelle (64) bilden.

10. I las diine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kupplungsmittel durch ein erstes von der Kurbelwelle (28) getragenes Kegelrad (66) und ein zweites von der ililfsgeräteantriebswelle (64) getragenes Kegelrad (68) gebildet werden, welch letzteres mit dem ersten Kegelrad in Eingriff steht.

11. Maschine nach ANspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die ersterwähnten Kupplungsmittel dem vorderen Ende der Kurbelwelle und die zweiten Kupplungsmittel dem hinteren Ende der Kurbewelle zugeordnet sind.

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12. Maschine nach-Anspruch. 11,-dadurch.'gekennzeichnet, daß der Anlasser Antriebsverbindung mit den ersterwähnten Kupplungsmittel]!, hat«

13. Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Kurbelwelle (28), eine Steuerwelle (36), eine Hilfsgeräteantriebswelle (64) und eine erste Kupplung (56, 58), welche eine AntriebsVerbindung zwischen einem ersten Ende der Kurbelwelle und der Steuerwelle bildet, und eine zweite Kupplung (66, 68) eine Antriebsverbindung zwischen dem

'.' entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle und der Hilfsgeräteantriebswelle bildet.

14. Maschine nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Abtriebswelle (48) und Mittel (So), welche die Abtriebswelle mit der Steuerwelle zur gleichachsigen Drehung miteinander verbindet,

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