DE2141389A1

DE2141389A1 - Einzylindrige Kolbenmaschine, insbesondere Zweitakt-Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2141389A1
Application number: DE19712141389
Authority: DE
Inventors: Cecil T. Burbank Calif. Cookson (V.StA.)
Original assignee: O & R Engines, Inc., Los Angeles, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1970-08-31
Filing date: 1971-08-18
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1354168A; FR2106212A5; US3695240A; CA947167A; AU3261371A

Description

PAT E N TA N WA LTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LI POWSK.YSTR. 10

OSR Engines* Inc_op fo-or-ll/lK/BK

Los Angeles, USA 1508₀1971

Einzylindrige Kolbenmasehin© _s insbesondere Zweitakt-» Verbrennungsmotor

Die Erfindung schafft eine einzylindrige Kolbenmaschine, insbesondere einen Zweitakt-Verbrennungsmotor, bestehend im wesentlichen aus ©inem Zylinderblock mit Kolben und einem Kurbelgehäuse mit darin gelagerter Kurbelwelle^ deren bzw. dessen besonderes Merkmal darin besteht, daß der Zylinderblock in mehreren verschiedenen Drehstellungen bezüglich der Zylinderachs® mit dem Kurbelgehäuse verbindbar ist.

Kleine Zweitakt-Verbrennungsiaotor©n mit ©twa ©in bis zwei PS Ausgangsleistung warden zum Antrieb vieler ve?= schiedener Maschinen verwendet, wie Z₀B₀ an Pumpen'^- trag* baron Motorsägen, Mopeds oder dgl« In vielen Fällen ist « wenn auch nicht notwendigerweis© - der Motor liegend oder mit geringer Neigung bezüglich der Horiaontalon derart angeordnet, daß der zugehörige Vergaser, nach ob©n weist, schon damit die Gemischeinstellung einfach durchgeführt werden kann. Di© Auspuffgase"verlassen den Motor durch eine Öffnung, die durch die Zylinderwand saitlich herausführt* Je rmch Anw@ndungszweek will Man den Auspuff oben, unten oder seitlieh herausführen« Beins Einsatz eines solchen Motors beispielsweise in ©ina® Moped sollte der Auspuff zweckmäßig vom Fahrer w©g_a d_oh_o unten aus dem Zylinder harauskoßaaen. Wann man ein©n solchen Motor als Antrieb für eine Pumpe verwendet.

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sollte der Auspuff nach oben gehen, damit man nicht diejenige Oberfläche beschädigt, auf der die Pumpe steht. Bei Einsatz eines solchen Motors in einer tragbaren Motorsäge sollte aus bekannten Gründen der Auspuff seitlich gehen.

Wenn nun bezogen auf die Zylinderlängsachse die Relativstellung zwischen Vergaser und dem Auslaß an der Seitenwand des Zylinderkopfes fest ist, dann muß man dann, wenn der Vergaser - was meistens der Fall ist - stets nach oben weisen soll, die Auspuffgase je nach der gewünschten Auspuffrichtung durch Rohrkrümmer oder dgl. in die gewünschte Richtung leiten. Eine nach der Erfindung ausgebildete Kolbenmaschine, insbesondere ein entsprechend ausgebildeter Verbrennungsmotor, hat den besonderen Vorteil, daß man bei Verwendung der gleichen Teile die Relativstellung von Vergaser und Auspufföffnung an der Zylinderaußenwand ändern kann, je nach dem für welchen Zweck der Motor bzw. die Kolbenmaschine eingesetä werden eoll. Die Erfindung betrifft demnach eine Kolbenmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit öffnung und auf dieser öffnung angeordnetem Zylinderblock, der seinerseits eine seitlich herausführende Auslaßöffnung aufweist,und besteht darin, daß die Verbindungsmittel zwischen dem Zylinderblock und dem Kurbelgehäuse zur wahlweisen Verbindung dieser beiden Teile in einer von drei Relativstellungen bezüglich der Längsachse des Zylinders ausgebildet sind.

Ein besonders zweckmäßiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in jeder der möglichen Relativstellungen zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderblock die Ansaugkanäle in der Zylinderwand eines Zweitaktmotors stets ungehindert In Verbindung mit Sen Kurbelgehäuse stehen.

Besonders zweckmäßige weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den hier nicht diskutierten Ansprüchen.

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Ein Ausführungsbeispiel der- Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte, perspektivische und auseinandergezogene Darstellung eines Zweitakt-Benzinmotοrsj

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Motor nach Fig. 1 auf einem Anlassergehäuse j'

Fig. 3 perspektivisch und teilweise ausgebrochen den Zylinderblock mit Darstellung der Einlaß- und Auslaßweges

Figuren 4a, 4b und 4c Schnitte nach den Linien 4 - 4 in Fig. 2 zur Darstellung der Art und Weise, wie die Richtzapfen, die vom Kurbelgehäuse nach innen stehend die An= saug- und Auslaßdurchführungen im Zylinderblock in den drei verschiedenen Stellungen des Blockes bezüglich des Kurbelgehäuses freigeben) und

Figuren 5a> 5b und 5c die Art und Weise, wie der Motor nach der Erfindung, in drei verschiedenen Maschinen angeordnet wird _ΰ wobei die Auslaßöffnung des Motors bezüglich des Vergasers in Jedem der drei Fälle anders orientiert ist«

Zunächst soll der Zweitakt-Benzinmotor 11 unter Hinweis auf die Figuren 1-3 erläutert werden. Es sind nur die wesentlichen Bestandteile dargestellt, u.a. das Kurbelgehäuse 13, ein Zylinderblock 15, dessen Wände innen den Zylinder VJ bilden, und ein Kolben 19, der sich in dem Zylinder bewegt. Die Kraft wird vom Kolben 19 über eine Pleuelstange 21 auf eine Kurbelwell© 23 übertragen,,

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die- drehbar in zwei nicht gezeigten Lagern im Kurbelgehäuse angeordnet ist. Die Kurbelwelle, die z.B. gem. dem US Patent 3 147 638 ausgebildet sein kann, weist zwei Kurbelwangen 25 und 27 auf* die durch einen in bekannter Weise versetzt, angeordneten Lagerzapfen 29 verbunden sindo Zwei Wellenstunnel 351 und 33* die die eigentliche Drehwelle feilden, erstrecken sieh in entgegengesetzten üehtu2ig@E γόη je einer Kurbelwange und sind in entspreenendeii Lagern aufgenommen. Die Pleuelstange 21 ist am unteren Ende »it dem kolben 19 durch einen Kolbenbolzen 22 verbunden und am anderen Ende am Lagerzapfen 29 mitteIs eines zu öffnenden Lagerringes 35 und zwei Bolzen 37· Aa fo@Id©n Enden der Kurbelwelle sind Lager mit geringer Reibung angeordnet.

Im Betrieb des Motors wird die Kurbelwelle 23 durch den Kolben 19. über die Pleuelstange angetrieben bzw. gedreht und die erzeugte Kraft wird üblicherweise an einem Ende des Well©nstumraels 31 abgenommen, während ein Schwungrad auf des anderen Wellenstummel 33 sitzt.

Zur Erzeugung des Brennstoffgemisches aus Benzin und Luft ist ©in Vergaser 43 seitlich am Kurbelgehäuse 13 . BMi ©in©® Plansch 45 befestigt. Durch den Flansch 45

" fläirt ®in© Einlaßöffnung kf_s die sich durch die Seite tfies Kurbelgehäuses 13 fortsetzt, damit das Brennstoff-Luftgenalsch vom Vergaser ins Innere des Kurbelgehäuses gelangen kann» Nachdem die entsprechende Gemischinenge Ins lan©!⁵© des Kurbelgehäuses gelangt ist, wird das Bremastoffg©E2issh her-uagewirfoelt und'nach oben in Richtung zn ©iner öffnung 49 getrieben^, die auch seitlich aus dem Kurbelgehäuse herausführt, und zwar bei der

g nach den Figuren 1 und 2 oben aus dem Kuri© öffimag H-9 wird von einen quadratischen Halteflansch 5I umgeben« der zra* Aufnahme eines Ihnlich Bofestigiiagsflanseb.ee 53 an dsr Unterseite

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des Zylinderblocks 15 ausgebildet ist« Beira Anbringen des Zylinderblocks auf dem Kurbelgehäuse 13 wird der am Zylinderblock befindliche Flansch 53 fest an den Flansch 51 des Kurbelgehäuses gebolzt, so daß die beiden Flansche in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise aufein« ander liegen. Zu Dichtungszwecken liegt üblicherweise eine Dichtung 54 zwischen den beiden Flanschen« Zusi ¥®r« schrauben des Zylinderblocks mit dem Kurbelgehäuse 13 dient ein Satz von vier Bolzen 56, die auf dem Flansch 51 des Kurbelgehäuses verankert sind und ein Satz von vier entsprechenden öffnungen 58 erstreckt sich durch den Flansch 53 aiß Zylinderblock, wobei die Bolzen und Bohrungen selbstverständlich miteinander fluchten. Nicht gezeigte Muttern werden nach dem Aufsetzen des Blockes auf das Kurbelgehäuse auf die freien Enden der Bolzen geschraubt.

Zur Weiterleitung des Brennstoff-Luftgemisches aus dem Kurbelgehäuse 13 durch die zugeordnete öffnung 49 in den Verbrennungsraum 52 zwischen der Oberseite des Kol«· bens 19 und der Oberseite des Zylinders 17* sind zwei Sätze von Durchführungen 55 und 57 in den Wänden des Zylinders gebildet. Die Durchführungen 55 und 57 sind mit Abstand auf den beiden gegenüberliegenden Seiten zweier Auslaßöffnungen 59 angeordnet, die ebenfalls durch die Zylinderwand führen. Die Durchführungen 55 und 57 haben die Gestalt von Nuten, die in axialer Richtung an den Seitenwänden des Zylinders 17 voa Zylinder-Flansch 53 bis zum gegenüberliegenden Ende 60 des Zylinders so weit gehen, daß eine Verbindung zwischen der Brennkammer 52 und den Inneren des Kurbelgehäuses 13 besteht, wenn der Kolben I9 sich nahe seinem unteren Totpunkt befindet. Die Nuten 55 und 57 sind bis auf eine Tiefe in den Zylinderblock 15 eingearbeitet, die von einem Kreis 49a bestirnt wird, der seinerseits konzentrisch zum Zylinder 17 angelegt ist und im wesentlichen dieselbe QrHBe hat, wie die kreisförmige öffnung 49

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Kurbelgehäuse I3. Durch eine weitere Öffnung 71 kann eine Zündkerze 72 oben in den Zylinder geschraubt werden.

I« Betrieb wird das Brennstoff-Luftgemisch von den Kurbel-Wangen 25 und 27 aus dem Vergaser durch das Kurbelgehäuse 13 und die Einlaßkanäle bzw. Nuten 55 und 57 in die Brennkammer 52 gespült. Dort wird es durch die Zündkerze 72 gezündet und treibt den Kolben 19 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 13 und tritt durch die Auslaßöffnungen 59 aus.

Ein wichtiger Gedanke besteht darin, daß der Motor in verschiedenen Orientierungen zusammengebaut werden kann, wobei in jeder solchen Orientierung die Auslässe 59 bezüglich des Kurbelgehäuses 13 in eine andere Richtung weisen, wodurch auch eine verschiedene Orientierung der Auslässe bezüglich des Vergasers 43 möglich ist. Diese Möglichkeit wird unter anderem dadurch erreicht, daß die Befestigungs-Steh-Bolzen 56 und die zugeordneten Offnungen 58 in den Flanschen 51 bzw. 53 symmetrisch angeordnet sind, wodurch man den Zylinderblock 15 in verschiedenen Orientierungen um die Achse 75 des Zylinders 17 befestigen kann. Dabei sind die Motorteile so gestal-" tet, daß die Einlaßkanäle 55 und 57 in jeder der verschiedenen Relativstellungen des Blockes 15 zum Kurbelgehäuse 13 das Brennstoff-Luftgemiseh aus dem Kurbelgehäuse in die Brennkammer 52 fuhren können.

Im einzelnen sind gewisse Mittel zum Ausrichten an der Verbindung zwischen Zylinderblock 15 und Kurbelwelle 13 zur Bestimmung der seitlichen Stellung des Zylinderblocks auf dem Kurbelgehäuse so angeordnet, daß sie unabhängig von der Drehstellung des Zylinderblocks auf dem Kurbelgehäuse einen freien Durchtritt des Brennstoff-Luftgemisches durch die Ansaug- oder Zuleitungsnuten 55 und 57 gestatten. Wie man insbesondere aus Fig. 1 ersieht, erstrecken sich zwei bogenförmige Richt-Lippen 63 und 65

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vom Boden des Zylinders 17 aus zifisehsn den Einlaßkanä«= len 55 und 57« Wie aus Fig. 2 hervorgeht _B ragen di©se Richt-Lippen 63 und 65 in die öffnung 49 Im Kurbelg®« häuse hinein, und zwar so_s daß die beiden Richt«Lippen auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinders einander gegenüber liegend angeordnet sind und tischen den Durchführungen 55 und 57 liegen« Radial innerhalb der Wände der öffnung 49 im Kurbelgehäuse erstrecken sich in Richtung auf die Richt«Lippen 63 und 65 ein Satz von zur Aus« richtung dienenden Vorsprüngen 69a - 690* die in Zusammenwirkung mit den Rieht-Lippen 63 und 65 zur Begrenzung einer seitlichen Bewegung des Blockes 15 auf dem Kurbel» p-ehäuse IJ» Die zum Ausrichten dienenden Vorsprünge 69a «=» 69d sind derart um den Umfang der öffnung 59 heruo verteilt, daß alle diese Vorspringe mit den Rleht»Lipp@n und 65 fluchten und keiner von ihnen in irgendeiner Stellung des Zylinderblockes 15 auf dem Kurbelgehäuse in eine der nutfOraiigen Durchführungen 55 und 57 einsteht

Fig. 4a zeigt die Verteilung der zum Ausrichten dienenden Vorsprünge. Diese Figur -s©igt aueh die Verteilung bzw. Anordnung der Ansaugnuten 55 ^nä 57 bezüglich der Vorsprünge 59_S wenn der Zylinderblock 15 derart aufgeschraubt ist₅ daß seine Auslaßöffnungen von oben gesehen 9o° im Uhrzeigersinn© g©g©nfib©r den Vsrgas^r ¥erör sind. Di© Figuren 4b und 4e g@ig@n öle Stellung der laßnuten 55 und 57 ^®nn der Blo©k 15 in sein©r zweiten bzw. dritten Stellung befestigt ist^ in ^©lehen dia Auslaßöffnungen 59 gegenüber fosi-jc, auf derselben S©it@ wie der Vergaser 53 ll©g@n₀ Di© Figuren H-& "« 4e z©ig@n d©ut° lieh, daß dl© Eialaßauten 55 und 57 in all©n drei to©-» schriebenen Relativst©llung@n zuisehsn Zylinderblock und Kurbelgehäuse ΐτ®± von fi©n zvm Ausrichten dienenden Vorsprüngen 69a - 690* sindL Ik vorliegenden Falle tnird© kein Versuch gersaefet_c auch Qin© vi©rt© HQlativstellimg zwischen Block «aö ICurbet gehEus© zu ©EisOgIiChSn₄, In weleb,©a

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die Auslässe 59 im Uhrzeigersinn um 27o° bezüglich des Vergasers versetzt sind. Dies hat seinen Grund darin, daß im praktischen Falle derartige Motoren immer ein Anlassergehäuse aufweisen, in welches der WeIlenstumniel 33 der Kurbelwelle einsteht. Es wäre unnötig, dafür zu sorgen, daß die Auslaßöffnungen 59 sich auch in diese vierte Richtung erstrecken könnten, da bei dieser Orientierung der Auslaßöffnungen kein Platz zwischen dem Zylinderblock 15 und dem Anlassergehäuse wäre, um die Auspuffgase abzuführen«, '

Die Kurbelwangen 25 und 27 drehen sich in einer Ebene, die durch die Achse 77 in Fig. 4a angedeutet ist und sie stehen etwas über den Unterkanten der Richt-Lippen 63 und 65 nach oben vor. Dies ist aber nicht problematisch wenn der Zylinderblock 15 in der in Fig. 4a angedeuteten Stellung ist, da ein Zwischenraum für die so weit hochstehenden Wangen zwischen den Richt-Lippen 63 und 65 vorhanden ist. Um einen ähnlichen freien Raum für die Kurbelwangen sicherzustellen, wenn der Zylinderblock sich in den in Figuren 4b und 4c dargestellten Stellungen befindet, weisen die Richt-Lippen im wesentlichen jeweils in der Mitte relativ tiefe Nuten-oder Ausnehmungen 6j auf, wie z.B. Fig.l rechts oben deutlich zeigt.

Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen drei Einsatzfälle für den Motor bei drei verschiedenen Orientierungen des Zylinders gem. den Figuren 4a bzw. 4b bzw· 4c. Wenn z.B. die Auslaßrichtung einen Winkel von 90⁰ mit dem Vergaserflansch 45 bildet, dann kann man den Motor in einer schematisch in Fig. 5a dargestellten Motor-Kettensäge 77 einsetzen, wobei die Kolbenbewegung parallel zum Schwert der Säge orientiert ist, der Vergaser 43 nach oben weist und die Auslaßöffnungen 59 zur Seite zeigen. Wenn andererseits Block und Gehäuse derart zusammengebaut sind, daß die Auslaßöffnungen 59 und der Vergaserflansch 45 diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wie z.B. in

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Pig. 4b, dann kann man den Motor in einem Moped oder dgl. 79 einbauen, in welchem Falle der Vergaser nach oben weist und die Auslaßöffnungen 59 direkt nach unten, was in Fig. 5b angedeutet ist.

Endlich kann man gem. Fig. 5e einen nach Fig. 4c zusammengebauten Motor, wobei Auslaßöffnungen 59 und Vergaserflansch 45 in dieselbe Richtung weisen, als Antrieb für eine Pumpe 81 verwenden, in welchem Falle praktischerweise sowohl der Vergaser als auch der Auslaß nach oben weisen.

Ersichtlich ist der beschriebeneüotor derart ausgebildet, daß er in verschiedenen Relativanordnungen zwischen Block und Gehäuse zusammengebaut werden kann, wodurch man denselben Motor, d.h. den aus denselben Teilen bestehenden Motor in verschiedenen Anwendungsfällen einsetzen kann; mit anderen Wörtern ohne wesentlichen Kostenanstieg in der Herstellung ist ein und derselbe Motor bzw. sind dieselben Teile für verschiedene Anwendungszwecke geeignet.

Patentansprüche

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Claims

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HELMUT SCHFiGHTER KLAUS LEHMANN DiPL.-PHYS DIPL.-ING. _ g MÜNCHEN 25 · Ll POWSKYSTR. 10

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J(T

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Patentansprüche

(1.J Kolbenmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit öffnung und auf dieser Öffnung angeordnetem Zylinderblock, der seinerseits eine seitlich herausführende Auslaßöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (51, 53,56) zwischen dem Zylinderblock (15) und dem Kurbelgehäuse (13) zur wahlweisen Verbindung dieser beiden Teile in einer von drei Belativstellungen bezüglich der Längsachse des Zylinders ausgebildet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von Kurbelgehäuse und Zylinderblock eine Mehrzahl von Bolzen (56) vorgesehen sind, die im Kurbelgehäuse verankert und symmetrisch um die Längsachse des Zylinders verteilt sind.
3. Maschine nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die drei verschiedenen Relativstellungen zwischen Zylinderblock und Kurbelgehäuse jeweils um 9o° zueinander verdreht sind.
4. Maschine nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergaser (4j5) mittels eines Einlaßflansches (*7) am Kurbelgehäuse (13) befestigt ist.

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Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (15) einen Befestigungsflansch (53) an seinem Kurbelgehäuse - seitigen Ende aufweist und zur Zylinderinnenwand offene Durchführungen (55, 57) in axialer Richtung im Zylinderblock vom Flansch ausgehend verlaufen, wobei axial von dem Flansch und dem Zylinder

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zwischen den Durchführungen umgebend Richtflansche (63, 65) einstückig mit diesen vom Zylinderblock axial abstehend ausgebildet sind, und daß das Kurbelgehäuse (13) einen entsprechenden Befestigungsflansch (51) um die Verbindungsöffnung zum Zylinderblock derart ausgebildet aufweist, daß in den verschiedenen VerbindungsStellungen die Flansche (51, 53) aufeinander liegen und die Riehtmittel (63, 65) in die öffnung im Kurbelgehäuse einstehen, wobei weitere Richtmittel (69a - 69d), welche einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet sind und vom Innenumfang der öffnung naeh innen stehen und in Eingriff mit den Richtmitteln am Block bringbar sind, wobei die Riehtmittel am Kurbelgehäuse solchen Abstand voneinander haben, daß ein Eingriff mit den Richtmitteln am Zylinderblock möglich ist und dabei in allen möglichen Relativstellungen von Block und Gehäuse die Durchführungen (55* 57) in Verbindung mit dem Kurbelgehäuse halten.

Maschine naeh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze von Durchführungen (55, 57) mit Abstand voneinander und auf gegenüberliegenden Seiten d@r Auslaßöffnung (59) in der Innenwand des Zylinderblockes ausgebildet sind, und daß die am Zylinderblock angeordneten Riehtmittel zwei symmetrische bogenförmige Axialflansche (63, 65) sind, die einander gegenüber stehen und jeweils zwischen sich (urafangsmäßig gesehen) die Sätze von Durchführungen (55, 57) aufnehmen, und daß die beiden bogenförmigen Abschnitte (63* 65) jeweils etwa in der Bogenmitte eine Ausnehmung (67)

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χ ■diesen

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aufweisen, so daß in keiner der mögliehen ■Verbindungsstellungen zwischen Block und Gehäuse Teile der umlaufenden Kurbelwelle gegen diese axialen Ringflansche anstoßen können.

Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche*, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Zweizylinderverbrennungsmotor, bei welchem in jeder der möglichen Relativstellungen zwischen Zylinderblock und Kurbelgehäuse die als Axialnuten in der Zylinderwand ausgebildeten'Einlaßkanäle für das Brennstoff»Luftgemisch vom Kurbelgehäuse aus gespeist sind.

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