DE19725227A1

DE19725227A1 - Kurbelschlaufenrahmen

Info

Publication number: DE19725227A1
Application number: DE19725227A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Ludanek; Panagiotis Prof Adamis
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1997-06-14
Publication date: 1998-01-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelschlaufenrahmen, insbesondere für geschmiedete Kurbelwellen, zum Verbinden einer Kurbelwelle mit wenigstens einer Kolbenstange eines Hubkolbens.

Das Kurbelschlaufenprinzip ist zur Umsetzung einer geradlinigen oszillierenden Bewegung in eine Rotationsbewegung bekannt. In einem Kurbelschlaufenrahmen, der mit einer Kolbenstange eines Hubkolbens verbunden ist, liegt ein Kulissenstein, der den Kurbelwellenzapfen umschließt.

Der Schlaufenrahmen muß insbesondere für geschmiedete Kurbelwellen aus Montagegründen getrennt werden. Dabei kommen verschiedene konstruktive Ausführungsformen zum Einsatz.

So ist beispielsweise aus dem SAE Paper "The New Collins Compact Scotch Yoke Engine" von G.H. Close, 1992 SAE International Congress und Exposition, ein Schlaufenrahmen bekannt, der aus sogenannte C-Platten montiert wird. Dabei werden die C-Platten an verbreiterten Enden von Kolbenstangen montiert, die eine entsprechende Gleitfläche für den Kulissenstein umfassen. Dieses System hat den Nachteil einer komplizierten Montage vieler Einzelteile.

Ferner sind Schlaufenrahmen mit horizontaler Trennfuge bekannt. Diese müssen vertikal, d. h. in Bewegungsrichtung des Hubkolbens, mittels Dehnschrauben verspannt werden. Es ist jedoch besonders nachteilig, daß infolge auftretender Massenkräfte diese Verschraubungen in den oberen und unteren Totpunkten der Schlaufenrahmenbewegung extrem belastet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kurbelschlaufenrahmen der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, der einfach aufgebaut und kostengünstig zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kurbelschlaufenrahmen der obengenannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß der Kurbelschlaufenrahmen aus zwei Teilen gefertigt ist, deren Trennfuge parallel zur Kolbenstangenachse verläuft, erhält man eine Konstruktion, bei der die Trennfuge und damit Verbindungsvorrichtungen der beiden Teile geringen Belastungen ausgesetzt ist.

Für eine minimale Belastung der Trennfuge ist diese in vorteilhafter Weise mittig entlang der Kolbenstangenachse angeordnet.

Eine einfache und kostengünstige Herstellung erzielt man dadurch, daß die beiden Teile des Kurbelschlaufenrahmens identisch ausgebildet sind.

Zusätzliche Kraft- und formschlüssige Verbindung erhält man dadurch, daß an wenigstens einer Außenseite des Kurbelschlaufenrahmens, die senkrecht zur Kolbenstangenachse verläuft, mittig ein Stutzen mit Außengewinde zum Eingriff in die Kolbenstange mit entsprechendem Innengewinde angeordnet ist. Dabei verläuft in besonders vorteilhafter Weise die Trennfuge mittig durch die Stutzen, wodurch sich durch die Verschraubung mittels oberer und unterer Kolbenstange die Montage vereinfacht und sich die Stabilität der Anordnung erhöht. Im Bereich der Verschraubung kann die Kolbenstange auch verdickt sein.

Dadurch, daß an Innenseiten des Kurbelschlaufenrahmens, die senkrecht zur Kolbenstangenachse verlaufen, auswechselbare Gleitlagerflächen als Kulissensteinlaufflächen angeordnet sind, erhält man bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine zusätzliche Flexibilität der Ausstattung der Gleitflächen entsprechend unterschiedlichen Betriebsbedingungen.

Für eine feste Kulissenlaufbahn ist eine Stützfläche der Gleitlagerfläche biegesteif und zur Vermeidung von Verklemmungen des Kulissensteins ist diese Stützfläche biegeelastisch ausgebildet.

Mit dem Anordnen von Dehnschrauben beidseits des Kurbelschlaufenrahmens senkrecht zur Kolbenstangenachse in zur Kolbenstangenachse senkrechten Seiten des Kurbelschlaufenrahmens erzielt man eine Verbindung der Teile des Kurbelschlaufenrahmens, die geringeren Belastungen ausgesetzt ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kurbelschlaufenrahmens,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kurbelschlaufenrahmens von Fig. 1, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Kurbelschlaufenrahmens von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Kurbelschlaufenrahmen 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der Schlaufenrahmen 100 besteht aus zwei Hälften, die an einer Trennfuge 14 zusammengesetzt sind. Die Trennfuge 14 verläuft mittig bis in Stutzen 18, die mittels einer Verschraubung 28 an Kolbenstangen 10 befestigt sind.

Die Trennfuge verläuft dabei in Richtung der oszillierenden Bewegung der Kolben 12 bzw. des Schlaufenrahmens 100.

Wie sich insbesondere auch aus Fig. 2 und 3 ergibt, sind die beiden Hälften des Schlaufenrahmens 100 mittels Dehnschrauben 24 fest miteinander verbunden. Diese Dehnschrauben verlaufen quer zur Trennfuge und durch die Seiten 26 des Schlaufenrahmens 100.

An der Stelle der Trennfuge ist der Schlaufenrahmen 100 bei seiner Bewegung geringeren Belastungen ausgesetzt, da sich die Dehnfuge entlang der oszillierenden Bewegungsrichtung des Schlaufenrahmens 100 erstreckt. Daher müssen die Dehnschrauben auch nur geringere Kräfte aufnehmen.

Die Verschraubung der Stutzen 18 mit den Kolbenstangen 10 um die Trennfuge 14 herum gewährleistet eine zusätzliche Stabilität der Anordnung durch zusätzliche Kraft- und formschlüssige Verbindung.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, sind an den Innenseiten 20 der Seiten 26 Gleitflächen 22 angeordnet, die auswechselbar sind. Die Gleitflächen 22 sind somit in den Kurbelschlaufenrahmen 100 konstruktiv mit einbezogen. Hierbei bietet der Schlaufenrahmen 100 eine zusätzliche Stützfläche 30 des Gleitlagermaterials.

Die Stützflächen 30 für das Gleitlagermaterial können je nach gewünschten Betriebsbedingungen biegesteif oder biegeelastisch ausgeführt sein. Hierbei ist insbesondere auch der Einsatz von Verbundmaterialien möglich.

Bezugszeichenliste

100 Kurbelschlaufenrahmen
10 Kolbenstange
12 Kolben
14 Trennfuge
16 Außenseite des Kurbelschlaufenrahmens
18 Stutzen
20 Innenseiten des Kurbelschlaufenrahmens
22 Gleitlagerflächen
24 Dehnschrauben
26 zur Kolbenstangenachse senkrechte Seiten
28 Gewindeverschraubung

Claims

1. Kurbelschlaufenrahmen (100), insbesondere für geschmiedete Kurbelwellen, zum Verbinden einer Kurbelwelle mit wenigstens einer Kolbenstange (10) eines Hubkolbens (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelschlaufenrahmen (100) aus zwei Teilen gefertigt ist, deren Trennfuge (14) zumindest im wesentlichen parallel zur Kolbenstangenachse verläuft.

2. Kurbelschlaufenrahmen (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (14) mittig entlang der Kolbenstangenachse verläuft.

3. Kurbelschlaufenrahmen (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des Kurbelschlaufenrahmens (100) zumindest weitgehend identisch ausgebildet sind.

4. Kurbelschlaufenrahmen nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (10) direkt an dem Kurbelschlaufenrahmen (100) befestigbar ist.

5. Kurbelschlaufenrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Außenseite (16) des Kurbelschlaufenrahmens (100), die senkrecht zur Kolbenstangenachse verläuft, mittig ein Stutzen (18), insbesondere mit Außengewinde, zum Eingriff in die Kolbenstange (10), insbesondere mit entsprechendem Innengewinde, angeordnet ist.

6. Kurbelschlaufenrahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (14) mittig durch die Stutzen (18) verläuft.

7. Kurbelschlaufenrahmen nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an Innenseiten (20) des Kurbelschlaufenrahmens, die senkrecht zur Kolbenstangenachse verlaufen, auswechselbare Gleitlagerflächen (22) auf Stützflächen, insbesondere als Kulissensteinlaufflächen, angeordnet sind.

8. Kurbelschlaufenrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen biegesteif oder biegeelastisch sind.

9. Kurbelschlaufenrahmen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (30) und oder die Gleitflächen aus Verbundmaterial bestehen.

10. Kurbelschlaufenrahmen nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile mittels Dehnschrauben (24) fest miteinander verbindbar sind.

11. Kurbelschlaufenrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnschrauben (24) beidseits des Kurbelschlaufenrahmens (100) senkrecht zur Kolbenstangenachse in zur Kolbenstangenachse senkrechten Seiten (26) des Kurbelschlaufenrahmens (100) angeordnet sind.