DE3230508A1

DE3230508A1 - Kolbenkraftmaschine

Info

Publication number: DE3230508A1
Application number: DE19823230508
Authority: DE
Inventors: Erich 6000 Frankfurt Stautmeister
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-17
Filing date: 1982-08-17
Publication date: 1984-02-23

Description

Kolbenkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbenkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Kolbenkraftmaschinen der genannten Art sind allgemein bekannt und in Benutzung. Am Prinzip der Umsetzung der Auf- und Abbewegung des Kolbens in eine drehende Bewegung der Motorabtriebswelle hat sich dabei nichts geändert, d.h., diese Umsetzung erfolgt nach wie vor durch ein Pleuel, das an einer Kurbelwelle angreift. Hierbei entstehen durch die verschisdenen Winkelstellungen der Pleuelstange und der Kurbelwelle erhebliche Energieverluste, d.h., ein Teil der an sich verfügbaren Energie geht als Lagerdruck verloren und ein Teil wird in die falsche Richtung abgeleitet. Die Verluste betragen allein in diesem Bereich bis zu 50 %.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Verluste im Bewegungsumsetzungsbereich, d.h.. zwischen Kolben und Abtriebswelle wesentlich reduziert werden können und auch die aufwendig herzustellende Kurbelwslle entfallen kann.
Diese A abe ist mit einer Kolbenkraftmasch@ne @er eingangs genannten Art nach der Er@ndung du@ das im Kennzeichen des Hauptanspruchs Erfaßte Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich @en Unteransprüchen.
Durch diese @ @dungsgemäße Ausbildung ent@ällt zunächst einmal @i@ aufwendig herzustellende K urbelwelle, an deren Stell- eine ungekröpfte Welle tritt mit einem oder mehreren Ritzeln, je nach Anzahl der im Moter vorhandenen Zylindern.
Es ergeben sich wesentlich günstigere Energi@übertragung@verhältnisse btw. Bewegungsumsetzungen @m Kolba auf e Abtriebswelle.
Da keine Kurbeln mehr erforderlich sin@, kann der Motor im Bereich unterh@lb der Zylinder selbst bei relati@ großem Ritzeldurchmesser s@@@@ gebaut werden, denn das Ple@el versetzt sich nach recht@ und links @@@ um geringfügig mehr a@s @ @h@höhe.
Die erfindungsgemäße Kolbenkraf@maschine wir@ nach-@olg@d @@her@ der zei@@@@ris@t @ @ines Ausführungs @ les n@h@r @@@ Es zeigt schematisch: Fig. 1 im Schnitt die Gesamtanordnung von Zylinder, Kolben, Pleuel und Abtriebswellei Fig. 2, 3 die Extremalstellungen des Pleuels in bezug auf die Abtriebswelle} Fig. 4 einen Schnitt längs Linie IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 eine besondere Ausführungsform des Ritzels und des Pleuels.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist das Pleuel 1 am kolbenfernen Ende mit einem Langloch 2 -versehen, daß eine Innenverzahnung 3 aufweist. Die Länge des Langloches 2 abzüglich des Durchmessers des Ritzels 5 der Abtriebswelle 4 bestimmt den Hub des Kolbens 11.
Oas Ritzel 5 ist mit einer halbkreisförmigen Kurvenscheibe 6 versehen und ist zweckmäßig gemäß Fig. 4 auf der anderen Seite um 1800 versetzt mit einem entsprechend großen Massenausgleich 6' versehen.
Die halbkreisförmige Kurvenscheibe 6 wirkt wechselweise mit längs beidseitig zum Langloch 2 angeordneten Führungsflanken 8 zusammen, die dafür sorgen, daß das Ritzel 5 mit der einen oder anderen Seite der Innenverzahnung 3 im Eingriff bleibt. Der Außendurchmesser des Ritzels 5 bzw. von dessen Verzahnung ist so bemessen und im Zusammenhang damit die Kurvenscheibe und die Führungsflanken 8, daß bei Eingriff in die Innenverzahnung 3 auf der einen Seite die Zähne des Ritzels 5 auf der anderen Seite an der Innenverzahnung ohne Eingriff gerade vorbeigehen.
In den Extremalstellungen rollen die halbkreisförmigen Teile der Innenverzahnung auf dem Ritzel ab, wobei sich der Wechsel von der einen zur anderen Seite vollzieht.
Die Führungsflanken 8 sind an ihren Enden 9 angepaßt geneigt auslaufend ausgebildet, d.h., im Bereich der Krümmungsansätze der Innenverzahnung 3.
Oa das Ganze im ölbad läuft und die Laufflächen 12, 12' der Kurvenscheibe 6 und der Führungsflanken 8 natürlich gehärtet sind, spielt es keine beeinträchtigende Rolle, daß sich die Laufflächen 12, 12' nicht gegenseitig abrollend bewegen, sondern reiben.
Im übrigen ließen sich ohne weiteres konstruktive Maßnahmen treffen, die beiden Führungsflanken 8 als Rollenlager auszubilden.
Ferner ist es möglich, die Kurvenscheibe als frei drehbar auf der Abtriebswelle 4 angeordnete kreisförmige Führungsscheibe, neben dem Ritzel sitzend auszubilden und das Pleuel 1 mit nur einer Führungsflanke auszustatten, wobei das Pleuel 1 auf der anderen Seite mit einer geeigneten Federausbildung versehen ist, die dann die Funktion der weggefallenen anderen Führungsflanke übernimmt. Die Feder zieht oder drückt dann das Pleuel gegen das Ritzel.
Das beschriebene Grundprinzip des Bewegungsumsetzungsbereiches zwischen Kolben 11 und Abtriebswelle 4 ermöglicht gemäß Fig. 5 eine vorteilhafte Weiterbildung dahingehend, daß die Innenverzahnung 3 in den Längshälften des Langloches 2 derart unterschiedlich lang gehalten sind und das Ritzel 5 zwei Außenverzahnungen 5', 5' mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, die abwechselnd mit den unterschiedlich langen und räumlich am Pleuel 1 entsprechend querversetzten Verzahnungen 3', 3' kämmen, daß die Drehung der Abtriebswelle 4 bei Eingriff der durchmesserkleineren Außenverzahnung 5' mit der kürzeren Innenverzahnung 3' größer ist als eine halbe Umdrehung, wobei die Länge der anderen Innenverzahnung 3'' in Verbindung mit der durchmessergrößeren Außenverzahnung 5'' des Ritzels 5 dem Rest einer vollen Umdrehung der Abtriebswelle 4 entspricht.
Das Ritzel 5 besteht hierbei natürlich aus zwei auf der Abtriebswelle 4 drehfest angeordneten Scheiben und die Hälfte der beiden unterschiedlich langen Innenverzahnungen 3', 3' sind räumlich entsprechend versetzt angeordnet, so daß der durchmesserkleinere Teil des Ritzels 5, d.h. die Außenverzahnung 5' mit dem kürzeren Teil und der durchmessergrößere Teil des Ritzels 5, d.h. die Außenverzahnung 5'' mit dem längeren Teil der Innenverzahnung 3', 3' in Eingriff kommt.
Der Gesamthub des Kolbens 11 verlängert sich dadurch etwas, aber das Ganze ist mit dem Vorteil verbunden, daß der Krafthub mehr als eine halbe Umdrehung der Abtriebswelle 4 bewirkt, wobei dann der Rest bis zu einer vollen Umdrehung dem größeren Ritzelteil und der längeren Innenverzahnung 3'' entspricht.
Anordnung und Wirkung der Führungsflanken 6 und der Kurvenscheibe 6 bleiben dabei entsprechend, wie beschrieben und dargestellt.

Claims

Patentansprüche: Kolbenkraftmaschine, bestehend aus mindestens einem Zylinder mit Kolben und Pleuel zur Umsetzung der Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Motorabtriebswelle, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Pleuel (1) am kolbenfernen Ende in Form eines innen verzahnten Langloches (2) ausgebildet und in der Langlochinnenverzahnung (3) ein auf der Abtriebswelle (4) sitzendes Ritzel (5) mit einer Kurvenscheibe (6) angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser (7) des Ritzels (5) um mindestens eine Zahnhöhe der Innenverzahnung (3) kleiner ist und das beidseitig zur Innenverzahnung (3) am Pleuel (1) für die Kurvenscheibe (6) je eine Führungsflanke (8) angeordnet ist, die an ihren Enden (9) im Bereich der Krümmungsansätze (10) der Innenverzahnung (3) geneigt auslaufend ausgebildet sind.
2. Kolbenkraftmaschine nach Anspruch 1, d a -d u r c h g 8 k e n n z e i c h n e t , daß auf der anderen Seite des Ritzels (5) entgegengesetzt zur Kurvenscheibe (6) ein Massenausgleich (6') angeordnet ist.
3. Kolbenkraftmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflanken(B)in Form eines Rollenlagers ausgebildet sind.
4. Kolbenkraftmaschine, bestehend aus mindestens einem Zylinder mit Kolben und Pleuel zur Umsetzung der Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Motorabtriebswelle, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Pleuel (1) am kolbenfernen Ende in Form eines innen verzahnten Langloches (2) ausgebildet und in der Langlochinnenverzahnung (3) ein auf der Abtriebswelle sitzendes Ritzel (5) angeordnet ist, neben dem frei drehbar auf der Abtriebswelle (4) eine kreisförmige Führungsscheibe sitzt, die mit einer Führungsflanke (8) am Pleuel (1) in Wirkverbindung steht, wobei das Pleuel (1) auf der anderen Seite unter der Wirkung einer Feder steht.
5. Kolbenkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (3) in den Längshälften des Langloches (2) derart unterschiedlich lang gehalten sind und das Ritzel (5) zwei Außenverzahnungen (5', 5'') mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, die abwechselnd mit den unterschiedlich langen und räumlich am Pleuel (1) entsprechend querversetzten Verzahnungen (3', 3'') kämmen, daß die Anordnung der Abtriebswelle (4) bei Eingriff der durchmesserkleineren Außenverzahnung (5') mit der kürzeren Innenverzahnung (3') größer ist als eine halbe Umdrehnung, wobei die Länge der anderen Innenverzahnung (3'') ) in Verbindung mit der durchmessergrößeren Außenverzahnung (5'') des Ritzels (5) dem Rest einer vollen Umdrehung der Abtriebswelle (4) entspricht.