DE2700194A1

DE2700194A1 - Kraftmaschine

Info

Publication number: DE2700194A1
Application number: DE19772700194
Authority: DE
Inventors: Friedrich Biberhofer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-05
Filing date: 1977-01-04
Publication date: 1977-07-14
Also published as: CH598473A5

Description

Kraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmaschine mit einem innerhalb eines Zylinders oszillierenden Kolben, der über eine Kolbenstange eine zu dieser koaxiale Abtriebswelle in Drehung versetzt, wobei zur Umwandlung der Hin-und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Abtriebswelle ein räumliches Kurvengetriebe dient, dessen kreiszylindrischer Kurventräger an seiner Innenmantelfläche eine in sich geschlossene, in der ebenen Abwicklung sinusförmig verlaufende Nut als Führungskurve aufweist, in die ein Rollen tragender Ftlhrungszapfen eingreift, der auf einem am kolbenfreien Ende der Kolbenstange angeordneten Gleitkörper sitzt.
Um die nicht zu umgehenden, weil funktbnsbedingten Nachteile der Hubkolbenmaschinen mit Kurbeltrieben zur Bewegungsumwandlung, wie großer Platzbedarf, beträchtlicher Herstellungs- und Konstnktionsaufwand, Massenausgleich, Aufnahme der Seitenkräfte, festes Verhältnis zwischen Hubbewegung des Kolbens und Drehbewegung der Abtriebswelle, umgehen zu können, wurden bereits Kraftmaschinen vorgeschlagen, die statt eines Kurbeltriebes ein räumliches Kurvengetriebe zur Umsetzung der Hin- und Herbewegung in die Drehbewegung aufweisen. Die bekannten Ausführungsformen solcher Maschinen mit Kurvengetriebe können nun bisher nicht befriedigen, da sie noch zu umständlich,kompliziert und schadensanfällig gebaut sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, deren Konstruktion möglichst einfach ist und allen Anforderungen hinsichtlich Aufwand, Kompaktheit, Robustheit sowie der Freizügigkeit in der Wahl des Kurvenverlaufes und damit der Momentenübertragung bzw. Übersetzungsverhältnisse gerecht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Kurventräger als kolbenstangenseitig fest an den Zylinder angeschlossenes Führungsgehäuse ausgebildet ist, in dem die Kolbenstange und die Abtriebswelle miteinander drehfest aber axial verschiebbar gekuppelt sind. Führungsgehäuse und Zylinder werden gewissermaßen zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die sehr raumsparend zu gestalten ist, so daß sich eine kleine und kompakte Maschine ergibt. Der nicht nur oszillierende, sondern auch rotierende Kolben erleichtert das Problem der Kolbenschmierung, da sich der Kolben gegenüber der Zylinderwand immer bewegt, auch in den Totpunktlagen, und so für eine bessere Schmiermittelverteilung gesorgt ist als bei nur oszillierendem Kolben. Das Führungsgehäuse gestattet zudem eine entsprechende Wahl des Führungskurvenverlaufes ohne besondere Rücksicht auf Fertigungs- und Festigkeitsprobleme, so daß relativ große Freiheiten hinsichtlich der vom Kurvenverlauf abhängigen Kraftübertragung und dem Verhältnis zwischen Hubzahl und Drehzahl bestehen. Für eine volle Umdrehung der Abtriebswelle muß daher der Kolben nicht unbedingt nur einmal hin- und hergehen, sondern er kann sich dabei auch zwei oder mehrmals hin- und herbewegen. Die geringeren oszillierenden Massen erlauben eine Erhöhung der Kolbengeschwindigkeiten, da gleichzeitig auch die rotierenden Massen langsamer drehen können. Bedingt durch die Geradführung der Kolbenstange ist es möglich, den Zylinderraum kolbenstangenseitig gut abzudichten, so daß auch ein Motor mit doppelseitig beaufschlagbaren Kolben Verwendung finden kann. Ebenso bietet sich die Ausbildung eines Art Boxormotors an, bei dem dann die einander gegenüberliegenden Zylinder beidseitig an den Enden einer gemeinsamen Abtriebswelle liegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung endet die Abtriebswelle im Führungsgehäuse mit einem käfigartigen, aus einem gegebenenfalls von der Abtriebswelle gebildeten Tragteller, achsparallelen Längsstäben und einer ringförmigen Verschlußplatte bestehenden Kupplungskopf, in den durch die Verschlußplatte die Kupplungsstange ragt, die ihrerseits als Kupplungsteil den scheibenförmigen, auf die Längsstäbe verschiebbar aufgesteckten Gleitkörper aufweist.
Diese vollständig im Führungsgehäuse untergebrachte Kupplung zwischen Abtriebswelle und Kolbenstange erlaubt nicht nur eine einwandfreie, den Anforderungen nach axialer Verschiebbarkeit und hoher Drehfestigkeit gerecht werdenden Verbindung, sondern gibt dem Gleitkörper und damit der Kolbenstange auch eine hervorragende Geradführung, die ohne Schwierigkeiten das durch den Führungszapfen bedingte Biegemoment aufnimmt.
Erfindungsgemäß können weiters Tragteller, Verschlußplatte und Gleitkörper als zylindrische, mit dem Führungsgehäuse zusammenwirkende Lagerkörper ausgebildet sein. Das Führungsgehäuse dient also nicht nur als zylindrischer Kurventräger, sondern zusätzlich auch als Lagerstelle für Kolbenstange und Abtriebswelle.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftmaschine und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Ein nach dem Zweitaktverfahren arbeitender Verbrennungsmotor 1 mit Zylinder 2, Einlaßkanal 3, Auslaßkanal 4, Uberströmkanal 5 und Zündkerze 6 besitzt einen oszillierenden Kolben 7, an dem eine koaxial zum Zylinder 2 geführte Kolbenstange 8 angreift. Zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbens 7 bzw. der Kolbenstange 8 in eine Drehbewegung der Abtriebswelle 9 dient ein räumliches Kurvengetriebe 10 mit einem kreiszylindrischen Kurventräger, der eine in sich geschlossene, in der Abwicklung sinusförmig verlaufende Führungskurve aufweist, deren Scheitelpunkte mit einem dem Kolbenhub entsprechenden Abstand voneinander in axialer Richtung entfernt liegen. Der Kurventräger ist als Führungsgehäuse 11 ausgebildet, das direkt an den Zylinder 2 anschließt und mit ihm eine bauliche Einheit ergibt. Eine in der Innenmantelfläche des Führungsgehäuses 11 vorgesehene umlaufende Nut 12 stellt die Pührungskurve dar, in die ein Rollen 13 tragender Führungszapfen 14 der Kolbenstange 8 eingreift. Die Kolbenstange 8 dringt bis in das Führungsgehäuse 11 vor und ist in diesem mit der Abtriebswelle 9 drehfest aber axial verschiebbar gekuppelt. Dazu endet die Abtriebswelle 9 im FUhrungsgehäuse 11 mit einem käfigartigen Kupplungskopf 15, der aus einem von der Abtriebswelle 9 gebildeten Tragteller 16, achsparallelen Längsstäben 17 und einer ringförmigen Verschlußplatte 18 besteht. Mit diesem Kupplungskopf 15 wirkt als kolbenstangenseitiger Kupplungsteil ein scheibenförmiger Gleitkörper 19 zusammen, der auf den Längsstäben 17 verschiebbar aufgesteckt ist. Der Gleitkörper 19 bildet seinerseits das vom Kolben 7 abgewandte Ende der durch die Verschlußplatte 18 in den Kupplungskopf 15 ragenden Kolbenstange 8 und trägt an seinem Umfang den kEhrungszapfen 14. Zur einwandfreien Lagerung von Kolbenstange 8 und Abtriebswelle 9 dienen Tragteller 16, Verschlußplatte 18 und Gleitkörper 19 zusätzlich als zylindrische, im Führungsgehäuse 11 eingesetzte Lagerkörper.
Durch die oszillierende Bewegung des Kolbens 7 und die zwangsweise Führung des Zapfens 14 in der Nut 12 wird der Gleitkörper 19 bei seiner Axialbewegung auch in eine Drehbewegung versetzt. Da der Gleitkörper 19 nun mit der Abtriebswelle 9 längsbeweglich, aber drehfest gekuppelt ist, überträgt sich die Rotationsbewegung des Gleitkörpers auf die Abtriebswelle 9 und, da er mit der Kolbenstange 8 fest verbunden ist, gleichzeitig auch auf den Kolben 7. Durch die Ausbildung des Kurventrägers als Führungsgehäuse und die Zusammenfassung von Führungsgehäuse und Zylinder zu einer Baueinheit ist es möglich, eine sehr kompakte Maschine mit geringen Abmessungen und ohne besonderen technischen Aufwand bei hervorragenden Funktionseigenschaften herzustellen. Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r U c h e : 1.) Kraftmaschine mit einem innerhalb eines Zylinders oszillierenden Kolben, der über eine Kolbenstange eine zu dieser koaxiale Abtriebswelle in Drehung versetzt, wobei zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Abtriebswelle ein räumliches Kurvengetriebe dient, dessen kreiszylindrischer Kurventräger an seiner Innenmantelfläche eine in sich geschlossene, in der ebenen Abwicklung sinusförmig verlaufende Nut als Führungskurve aufweist, in die ein vorzugsweise Rollen tragender Führungszapfen eingreift, der auf einem am kolbenfreien Ende der Kolbenstange angeordneten Gleitkörper sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventräger als kolbenstangenseitig fest an den Zylinder (2) angeschlossenes Fuhrungsgehäuse (11) ausgebildet ist, in dem die Kolbenstange (8) und die Abtriebswelle (9) miteinander drehfest aber axial verschiebbar gekuppelt sind.
2. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (9) im ?Uhrungsgehäuse (11) mit einem käfigartigen, aus einem gegebenenfalls von der Abtriebswelle gebildeten Tragteller (16), achsparallelen Längsstäben (17) und einer ringförmigen Verschlußplatte (18) bestehenden Kupplungskopf (15) endet, in den durch die Verschlußplatte die Kupplungsstange (8) ragt, die ihrerseits als Kupplungsteil den scheibenförmigen, auf die Längsstäbe (17) verschiebbar aufgesteckten Gleitkörper (19) aufweist.
3. Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Tragteller (16), Verschlußplatte (18) und Gleitkörper (19) als zylindrische, mit dem Führungsgehäuse (11) zusammenwirkende Lagerkörper ausgebildet sind.