DE19911740A1

DE19911740A1 - Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE19911740A1
Application number: DE1999111740
Authority: DE
Inventors: Peter Kleitsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbe sondere Verbrennungskraftmaschine mit Kurbeltrieb, bei der der Hubzapfen gleit- oder abrollbar in Ausnehmungen der Hubschei ben hinein- oder hindurchragt und die Hubscheiben zur Synchro nisierung verzahnt und mit einer Vorgelegewelle gekoppelt sind. Bei Hubkolbenmotoren mit einem herkömmlichen Kurbeltrieb, ent fernt sich der Kolben nur geringfügig aus seiner oberen Tot punktstellung, während der Hubzapfen einen großen Kurbelwinkel durchläuft. Dadurch findet, zu Beginn des Arbeitstakts, eine sehr geringe Energieumwandlung statt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei Hubkolbenmotoren den Kurbeltrieb zu ändern, um die schlechte Energieumwandlung zu Beginn des Arbeitstakts zu beheben.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hub zapfen gleit- oder abrollbar in Ausnehmungen der Hubscheiben hinein- oder hindurchragt und die Hubscheiben zur Synchronisie rung verzahnt und mit einer Vorgelegewelle gekoppelt sind, wo bei die Ausnehmungen kreisbogen-, kurven- oder geradlinienför mig und als Durchbrüche oder Nuten ausgebildet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß man durch Form und Länge der Ausnehmungen in den Hubscheiben, den Kurbelwinkel bestimmen kann den der Hubzapfen zu Beginn des Arbeitstakts überbrückt, ohne daß sich der Kolben aus seiner oberen Totpunktstellung entfernt.

Nach dieser Überbrückung kann sich der Kolben zügiger aus sei ner oberen Totpunktstellung, bei gleicher Motordrehzahl, entfer nen. Dies ergibt eine raschere Expansion der Verbrennungsgase und folglich eine bessere Energieumwandlung.

Dadurch bleiben Verbrennungshöchstdruck und Verbrennungshöchst temperatur, bei gleichem Verdichtungsverhältnis, viel niedriger. Dies ergibt eine geringere Triebwerkbelastung und eine gerin gere Arbeitstemperatur des Motors.

Bei geringerer Arbeitstemperatur wird weniger Wärmeenergie un genützt abgeführt und es entstehen weniger Stickoxide.

Durch die Überbrückung eines bestimmten Kurbelwinkels, die der Hubzapfen vollzieht, vergrößert sich der Kurbelradius. Die Fol ge eines vergrößerten Kurbelradius und des überbrückten Kur belwinkels ist, daß die Wirkungslinie der Pleuelstangenkraft schon zu Beginn des Arbeitstakts einen beachtlichen Abstand zum Drehpunkt der Kurbelwelle hat. Dies ergibt einen gleichför migeren und gesteigerten Drehmomentenverlauf.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Ver bindungt mit den beigefügten Zeichnungen im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Zylinder und senkrecht zur Kurbelwellenachse,

Fig. 2 Kurbeltrieb in Vorderansicht,

Fig. 3 Kurbeltrieb im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Kurbelgehäuse und senkrecht zur Kurbelwellenachse,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Kurbelgehäuse und den Kurbel trieb.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinder bezeichnet, der am oberen Ende durch einen plattenförmigen Zylinderkopf 2 verschlossen ist und der einen Kolben 3 verschieblich aufnimmt. Aus Gründen der Übersicht sind weder Zündkerze oder Einspritzdüse noch Ventile dargestellt. Der Kolben 3 nimmt einen Kolbenbolzen 4 mit Preß sitz auf, an dem die Pleuelstange 5 angelenkt ist. Der Pleuelfuß nimmt den drehbar gelagerten Hubzapfen 6 auf, dieser steht im Eingriff mit den Hubscheiben 7 und 8, diese sind verzahnt und mit der Vorgelegewelle 9 gekoppelt.

In den Zeichnungen ist mit 10 der Drehpunkt der Hubscheiben 7 und 8 und die Kurbelwellenachse bezeichnet.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, ragen beide Enden 11 und 12 des Hubzapfens 6 in die Ausnehmungen 13 und 14 der Hubschei ben 7 und 8 hinein und können in diesen eine Bewegungsbahn 15 beschreiben.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 zu erkennen ist, stimmt die Bewegungs bahn 15 mit den Mittellinien der Ausnehmungen 13 und 14 über ein. Ihre bevorzugte Form ist kreisbogenförmig und mit dem Ra dius l gleich Pleuelstangenlänge.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine, bevorzugte Ausführungsform der Er findung, bei der beide Enden 11 und 12 des Hubzapfens 6 verlän gert sind und die Hubscheiben 7 und 8 durchdringen. Beide Enden 11 und 12 des Hubzapfens 6 stehen zeitweise, mit den im Kurbel gehäuse 16 angeordneten Rückführrippen 17 und 18, im Eingriff. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Pleuelstange 5 den Hubzapfen 6 mit Preßsitz aufnimmt und bei de Enden 11 und 12 des Hubzapfens Rollen aufnehmen (nicht ge zeichnet).

In Fig. 1 befindet sich der Kolben 3 in seiner oberen Totpunkt stellung. Die entsprechende Stellung des Hubzapfens 6 kann so wohl OT' als auch OT", oder jede andere Stellung zwischen OT' und OT" auf seiner kreisbogenförmigen Bewegungsbahn, sein. Folg lich kann die Pleuelstange 5 und mit ihr der Hubzapfen 6 eine Pendelbewegung vollziehen, ohne daß sich der Kolben 3 aus sei ner oberen Totpunktstellung entfernt. Diese Pendelbewegung vollzieht sich zu Beginn des Arbeitstakts, unter Einwirkung des Verbrennungsdrucks und sehr geringem Drehwinkel der Hubschei ben 7 und 8. Dadurch überbrückt der Hubzapfen 6 den Kurbelwin kel α und erreicht die Stellung OT". Im weiteren Verlauf des Arbeitstakts vollzieht der Kolben 3 eine zügige Abwärtsbewe gung. Gleichzeitig drehen sich die Hubscheiben 7 und 8 und der Hubzapfen 6 beschreibt seine äußere Kreisbahn 19. Im folgenden Ausstoßtakt beschreibt der Hubzapfen 6 noch einen Teil seiner Kreisbahn 19, bis er sich dann von der Stellung Z' auf Z" be wegt. Die Stellung Z" befindet sich auf der inneren Kreisbahn 20, die der Hubzapfen 6 im weiteren Verlauf des Ausstoßtakts be schreibt. Um einer Kollision, zwischen Kolben 3 und Zylinderkopf 2, gegen Ende des Ausstoßtakts vorzubeugen, wird der Hubzapfen 6 von, den Rückführrippen 17 und 18 auf seine innere Kreisbahn 20 abgedrängt. Während des Ansaug- und Verdichtungstakts beschreibt der Hubzapfen 6 nur seine innere Kreisbahn 20.

Die Tatsache, daß bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraft maschine schon zu Beginn des Arbeitstakts, eine viel raschere Expansion der Verbrennungsgase stattfindet, ergibt eine enorme Verbesserung in der Energieumwandlung.

Claims

1. Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungskraft maschine mit Kurbeltrieb, bei der der Hubzapfen (6) gleit- oder abrollbar in Ausnehmungen (13) und (14) der Hubscheiben (7) und (8) hinein- oder hindurchragt und die Hubscheiben (7) und (8) zur Synchronisierung verzahnt und mit einer Vorgelegewelle (9) ge koppelt sind, wobei die Ausnehmungen (13) und (14) kreisbogen-, kur ven- oder geradlinienförmig und als Durchbrüche oder Nuten ausgebildet sind.

2. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pleuelstange (5) den Hubzapfen (6) drehbar gela gert aufnimmt.

3. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pleuelstange (5) den Hubzapfen (6) mit Preßsitz aufnimmt und desen Enden (11) und (12) Rollen aufnehmen.

4. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwel le (10) Abtriebswelle ist.

5. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelege welle (9) Abtriebswelle ist.

6. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden (11) und (12)des Hubzapfens (6)verlängert sind, die Hubscheiben (7) und (8) durchdringen und zeitweise mit den Rückführrippen (17) und (18) im Eingriff stehen.