DE20220466U1

DE20220466U1 - Schubkurbelsystem

Info

Publication number: DE20220466U1
Application number: DE20220466U
Authority: DE
Original assignee: KUEHNEMUND MANFRED; WEIN KLAUS D
Current assignee: KUEHNEMUND MANFRED; WEIN KLAUS D
Priority date: 2002-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2012-04-21

Abstract

Schubkurbelsystem zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, bestehend aus mindestens einem Hubkolben, Pleuel, Kurbelelementen, einer Abtriebs- und einer Ausgleichswelle, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Hubkolben (7) zwei aneinander vorbeilaufende Pleuelstangen (2) an ihrem einen Ende mittels eines gemeinsamen Kolbenbolzen (6) befestigt sind und die anderen Enden der Pleuelstangen (2) mit je einer von zwei ineinander kämmenden Zahnradkurbeln (1) verbunden sind, von denen eine auf einer Abtriebswelle (4) und die andere auf einer Ausgleichswelle (3) gelagert und mit der jeweiligen Welle drehmomentenfest verbunden ist und die Abtriebswelle (4) und die Ausgleichswelle (3) parallel so zueinander angeordnet sind, dass die Zahnradkurbeln (1) ineinander kämmend fixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schubkurbelsystem zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung beziehungsweise einer Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung bei Hubkolbenmaschinen.
Bekannt sind Hubkolbenmaschinen, welche die Grundbauelemente Kolben, Pleuelstangen und Kurbelwelle aufweisen.
Dabei dient die Kurbelwelle als Übertragungselement, welches eine lineare Bewegung der Kolben über eine oszillierende Bewegung in eine rotierende Bewegung umwandelt.
Die dabei entstehenden Massenkräfte sind periodisch veränderlich und können bekanntermaßen nicht vollständig ausgeglichen werden.
Diese nicht auszugleichenden Massenkräfte wirken schwingungserregend auf das die Hubkolbenmaschine tragende Gesamtsystem.
Um diesen Nachteil zu mindern, wird versucht, durch spezielle Ausgestaltung der Kurbelwellen dieses Schwingungsverhalten positiv zu beeinflussen.
Dies wird angestrebt durch technische Lösungen, welche die rotierenden Massen der Kurbelwellen verringern.
So wird beispielsweise in der DE 19536349 eine Kurbelwelle vorgeschlagen, welche aus miteinander verschweißten Einzelelementen besteht und mit Hohlräumen in den Lager- und Kurbelzapfen ausgestattet ist, welche als Ölkanäle genutzt werden.
Eine weitere Möglichkeit wird beschrieben in der DE 19802593 und beansprucht, daß die Kurbelwellen speziell gelagert werden und die Lagerzapfen abtriebsseitig gegenüber den anderen Lagerzapfen der entsprechenden Kurbelwelle verstärkt wird.
Bei allen bekannten Lösungen und Ausgestaltungen der Kurbelwellen wird versucht, den auftretenden und nicht auszugleichenden Schwingungen mittels entsprechender Ausgleichsgewichte, vorzugsweise in Form von Ausgleichswellen, entgegen zu wirken.
Dies wird beispielsweise beschrieben in der DE 3521667 .
Die bei dem bekannten Grundaufbau der Hubkolbenmaschinen aus Kolben, Pleuelstangen und Kurbelwelle bekannten auftretenden Nachteile der Massenschwingungen und dem sich aus den dem entgegenwirkenden eingesetzten Ausgleichsgewichten resultierenden sich verkleinernden Wirkungsgrad kann jedoch nicht durch bloße Weiterentwicklung der Kurbelwellen entgegen gewirkt werden.
Deshalb sind auch Lösungen angestrebt worden, welche sich gedanklich von den lediglich immerzu variierten „klassischen" Kurbelwellen gelöst haben.
Beispielhaft sei dazu benannt die DE 19517677 .
Hier wird vorgeschlagen, eine Kurbel einzusetzen, welche aus zwei miteinander verbundenen Kurbelteilen besteht.
Diese beiden Kurbelteile bilden miteinander einen Kurbelwinkel, und verhindern, dass ein durch das Gelenkende eingeleiteter Impuls direkt auf die Drehachse wirkt.
Bekannt ist auch, daß zur Geräuschminderung der herkömmlichen Hubkolbenmaschinen die Kolbenbolzen desachsiert zur Druckseite des Kolbens eingesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schubkurbelsystem zu schaffen, welches es ermöglicht, die nicht zu kompensierenden Massenschwingungen zu weitestgehend verringern, die Massenmomente auszugleichen und gleichzeitig den Wirkungsgrad der Hubkolbenmaschine zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch ein in den Ansprüchen 1 bis 4 beschriebenes Schubkurbelsystem gelöst und soll anhand der 1 bis 10 näher erläutert werden.
Dabei zeigen die 1 bis 3 eine Ausführungsform eines einzelnen Hubkolbens 7 mit dem daran angeordneten Pleuelpaar 2 sowie den auf Abtriebswelle 4 und Ausgleichsweile 3 drehmamentenfest angeordneten Zahnradkurbeln nach Patentanspruch 1.
Die Zahnradkurbeln 1, welche als Schwungmasse wirken, kämmen ineinander und sind auf der Abtriebswelle 4 und der Ausgleichswelle 3 drehmomentenfest angeordnet. Die Pleuelstangen 2 sind drehbar mit den Zahnradkurbeln 1 verbunden, wobei die dem Hubkolben 7 zugewandten Enden der Pleuelstangen 2 mittels eines gemeinsamen Kolbenbolzens 6 drehbar und miteinander im Hubkolben befestigt werden.
Die im System wirkende Kraft wird über den Hubkolben 7 auf den Kolbenbolzen 6 und somit hälftig auf jede Pleuelstange 2 übertragen und weitergeleitet über den Kurbelzapfen 5 auf die ineinander kämmenden Zahnradkurbeln 1.
Die nutzbare Kraft wird in dieser Weise auf die wahlweise festgelegte Abtriebswelle 4 und Ausgleichsweile 3 übertragen.
Die 4 bis 6 zeigen die Bauartvariante eines sogenannten Boxermotors gemäß Patentanspruch 2.
Diese Ausführungsform entspricht grundlegend der vorgenannten, ist aber in besonderer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ergänzt für die Bauart eines sogenannten Boxermotors.
Die Abbildungen 7 bis 9 zeigen die Bauartvariante eines sogenannten V-Motors gemäß Patentanspruch 3, wobei in besonderer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung die Bauart eines sogenannten V- Motors dargestellt wird und die 10 zeigt das Beispiel eines Sternmotors wie in Anspruch 4 beschrieben, welcher auf dem Zusammenschluß mehrerer Schubkurbelsysteme um eine Abtriebswelle 4 beruht.
Die erfindungsgemäße Lösung realisiert eine optimale Kraftübertragung vom Kolben 7 über die Pleuelstangen 2 auf die Kurbelwelle beziehungsweise Kurbelwellen und vereinfacht die Bauweise des Hubkolbenmotors.
Die am Kolben wirkende Kraft wird auf die zwei Pleuelstangen 2 verteilt und verhindert eine Kraftbeaufschlagung der Zylinderwand.
Somit ist die Belastung der einzelnen Bauteile geringer und durch die ineinander verzahnte gegenläufige Anordnung von Abtriebswelle 4 und Ausgleichswelle 3 mit zwei Pleuelstangen werden die verteilten Kräfte zusammengefasst und steigern den Wirkungsgrad der Hubkolbenmaschine und es erfolgt eine Glättung der Drehmomentenkurve.
Die Fixierung des Hubkolbens 7 in axialer Richtung erfolgt durch die Pleuelstangen 2.
Vorteilhafterweise entfällt dadurch die Desachsierung des Kolbens.

Claims

Schubkurbelsystem zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, bestehend aus mindestens einem Hubkolben, Pleuel, Kurbelelementen, einer Abtriebs- und einer Ausgleichswelle, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Hubkolben (7) zwei aneinander vorbeilaufende Pleuelstangen (2) an ihrem einen Ende mittels eines gemeinsamen Kolbenbolzen (6) befestigt sind und die anderen Enden der Pleuelstangen (2) mit je einer von zwei ineinander kämmenden Zahnradkurbeln (1) verbunden sind, von denen eine auf einer Abtriebswelle (4) und die andere auf einer Ausgleichswelle (3) gelagert und mit der jeweiligen Welle drehmomentenfest verbunden ist und die Abtriebswelle (4) und die Ausgleichswelle (3) parallel so zueinander angeordnet sind, dass die Zahnradkurbeln (1) ineinander kämmend fixiert sind.
Schubkurbelsystem zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Hubkolben (Boxer), Pleuel, Kurbelelementen und einer Abtriebs- und einer Ausgleichswelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich gegenüberliegende Hubkolben (7) beiderseits einer Abtriebswelle (4) und einer Ausgleichswelle (3) angeordnet sind und jeweils zwei aneinander vorbeilaufende Pleuelstangen (2) mit einem gemeinsamen Drehpunkt im Hubkolben (1) aufweisen, von denen jeweils eine mit einer auf der Abtriebswelle (4) drehmoment-fest angeordneten Zahnradkurbel (1) und das jeweils andere mit einer auf der Ausgleichswelle (3) drehmomentenfest angeordneten Zahnradkurbel (1) verbunden ist, und die Drehpunkte der mit den jeweiligen Zahnradkurbeln verbundenen Pleuelstangen (2) auf den jeweiligen Zahnrad-kurbeln (1) gemeinsame Drehpunkte sind, wobei die Abtriebswelle (4) und die Ausgleichswelle (3) parallel so zueinander angeordnet sind, daß die Zahnradkurbeln (1) ineinander kämmend fixiert sind.
Schubkurbelsystem zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, bestehend aus zwei Vförmig zueinander stehenden Hubkolben, Pleuel, Kurbelelementen, einer Abtriebswelle und zwei Ausgleichswellen, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei V- förmig zueinander stehende Hubkolben (7) jeweils zwei aneinander vorbeilaufende Pleuelstangen (2) aufweisen, deren eines Ende mittels eines gemeinsamen Kolbenbolzen (6) am jeweiligen Hubkolben (7) befestigt ist und deren andere Enden jeweils einer Pleuelstange (2) mit einem auf einer anderen Ausgleichswelle (3) drehmomentenfest angeordneten Zahnradkurbel (1) und die Enden der jeweils anderen Pleuelstange (2) in einem gemeinsamen Drehpunkt mit einer auf der Abtriebswelle (4) drehmomenten-fest angeordneten Zahnradkurbel verbunden, wobei die Ausgleichswellen (3) und die Abtriebswelle(4) so angeordnet sind, daß die Abtriebswelle (4) nahezu im Schnittpunkt der V- förmigen Kolbenanordnung liegt und die Ausgleichswellen (3) jeweils so angeordnet sind, daß sie auf einer die Achsmittel-punkte der Abtriebswelle (4) und der jeweiligen Ausgleichs-welle (3) durchschneidenenden Linie liegen, welche cirka 90° zu der Bewegungsrichtung des Hubkolbens (7) liegt und die Wellen zueinander angeordnet sind, daß die Zahnradkurbeln (1) ineinander kämmend fixiert sind.
Schubkurbelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um eine zentrale Abtriebswelle (4) mit einer drehmomentenfest angeordneten Zahnradkurbel (1) mehrere Ausgleichswellen (3) mit jeweils einer drehmomentenfest angeordneten Zahnradkurbel (1) sternförmig so angeordnet sind, daß die Zahnradkurbeln ineinander kämmen und jeweils zwei benachbarte Ausgleichswellen (3) mittels jeweils einer Pleuelstange (2) mit einem Hubkolben (7) verbunden sind, so daß das System in Abhängigkeit der Anzahl der eingesetzten Hubkolben (7)die doppelte Zahl von Ausgleichswellen (3) aufweist.