DE3319624C2 - Kurbelwellenlose Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es ist ein Verbrennungsmotor (11) beschrieben, der mit einer Kolbenstange (13) versehen ist, an deren Enden je ein in einem Zylinder (14) geführter Kolben (16) starr befestigt ist und an der eine Hebelanordnung (38) zur Umwandlung der linearen hin- und hergehenden Kolben- bzw. Kolbenstangenbewegung in eine gleichsinnige rotierende Bewegung einer Abtriebswelle (21) angelenkt ist. Um bei einem Verbrennungsmotor dieser Art eine seitenkräftefreie Lagerung und eine verbesserte Führung der Hebelanordnung zu erreichen, ist die Hebelanordnung (38) durch mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Hebel (41, 42), deren freie Enden über einen parallel zur Kolbenstange (13) verlaufenden Verbindungssteg (37) schwenkbar miteinander verbunden sind, gebildet, und der Verbindungssteg (37) und die Kolbenstange (13) sind mit mindestens je einem senkrecht abstehenden Element (36, 27) versehen, welche Elemente nach Art einer Kulissenführung ineinandergreifen.

Description

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die Kolbenstange geteilt, wobei zwischen deren einander zugewandten inneren Enden der Zapfen angeordnet ist und es sind sowohl die Kolbenstangenenden als auch der Zapfen mit sinem Verbindungsgehäuse fest verbunden. Dies macht es möglich, die gelenkige Verbindung zwischen der Hebelanordnung und der Kolbenstange genau in die Kolbenstangenachse zu legen, was ebenfalls zur seitenkräftefreien Lagerung beiträgt ι ο

Beim eingangs genannten bekannten Verbrennungsmotor nach DE-OS 22 Ol 944 wird die lineare Bewegung der Kolbenstange in eine Drehbewegung stets gleicher Richtung durch die Verwendung von zwei Freiläufen unterschiedlicher Drehrichtung gebildet, die an je einem Zahnrad angeordnet sind, von dem das eine unmittelbar mit der Hebelschwenkachse und das andere über ein Getriebe mittelbar mit ihr verbunden ist Um bei einem solchen Getriebe für die Bewegungsumwandlung Platz zu sparen und diesen in einfacher Weise ausbilden zu können, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung vorgesehen, daß eine der beiden Hebel jedes Hebelpaares mit einem Kegelrad über die eine Freilaufvorrichtung bestimmter Drehrichtung und mit einem weiteren Abstand angeordneten Kegelrad über die andere Freilaufvorrichtung in gegengesetzter Drehrichtung verbunden ist, das mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist

Die anmeldungsgemäße Brennkraftmaschine vereinigt somit in besonders vorteilhafter Weise die kurbelwellenlose Drehmomentübertragung mit der seitenkraftfreien Führung der Kolbenstange und damit auch der Kolben.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Verbrennungsmotors mit einer Einrichtung zur Bewegungsumwandlung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 2 einen zur Ebene der F i g. 1 senkrechten Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der F i g. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Verbrennungsmotor 11 kann sowohl als Zweitaktmotor als auch als Viertaktmotor Verwendung finden und er kann sowohl als Dieselmotor als auch als Benzinmotor als auch als Gasmotor ausgebildet sein. In der Zeichnung sind nur für die Erfindung wesentlichen Teile sehematisch dargestellt.

Gemäß den F i g. 1 und 2 ist der als Brennkraftmaschine zu sehende Verbrennungsmotor 11 mit einem Motor- und Getriebegehäuse 12 versehen, das in einem Bereich von einer Kolbenstange 13 quer durchdrungen ist und das an zwei gegenüberliegenden Bereichen mit Zylindern 14 versehen ist, in denen Kolben 16 hin und her bzw. auf und ab beweglich gelagert sind, die an jeweils einem äußeren Ende der Kolbenstange 13 befestigt sind. Die Kolbenstange 13, die gemäß Doppelpfeil A linear hin- und herbeweglich ist, ist in Lagern (Führung) 17 im Gehäuse 12 gelagert (bzw. geführt). Die Zylinder 14 sind in nicht dargestellter Weise mit Kraftstoffeinlaßstutzen und Auslaßstutzen versehen.

Zur Umwandlung der linearen hin- und hergehenden Bewegung der Kolbenstange 13 gemäß Doppelpfeil A in eine gleichsinnige Rotationsbewegung einer Abtriebswelle 21 gemäß Pfeil B ist eine Einrichtung 22 zur Drehbewegungsumwandlung vorgesehen, die einerseits mit der Kolbenstange 13 und andererseits mit der Abtriebswelle 21 verbunden ist

Die Kolbenstange 13 ist geteilt und ihre auf Abstand gegenüberliegenden inneren Enden 23,24 sind über einen umlaufenden Rahmen 26 starr miteinander verbunden. Im Rahmen 26 ist senkrecht zur Längserstreckung der Kolbenstange 13 ein kreisrunder Zapfen 27 in zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des umlaufenden Rahmens 26 starr befestigt Der Rahmen 26 ist gemäß F i g. 2 hinten und vorne offen. Der Rahmen 26 ist gemäß F i g. 1 oben und unten offen. Der Zapfen 27 ist von einem Rollenlager 28 umgeben. Gemäß F i g. 1 von unten wird der Zapfen 27 bzw. dessen Rollenlager 28 von einer oben offenen Gabel 36 umgriffen, die etwa mittig von zwei parallelen Verbindungsstegen 37,39 starr befestigt absteht, die parallel und beidseitig zur Kolbenstange 13 angeordnet sind. Die Einrichtung 22 zur Bewegungsumwandlung besitzt ferner eine Hebelanordnung 38 aus zwei mal zwei parallel zueinander angeordneten einarmigen Hebeln 41,42 bzw. 44,45. Die beiden einarmigen Hebel 41, 42, bzw. 44, 45 jedes Paares, die gleich lang sind, sind mit ihrem freien Ende ebenfalls über ein Rollenlager 43 an einer Achse 46,47 des betreffenden Verbindungsstegs 37, 39 schwenkbar gelagert Die anderen Enden der Hebel 41, 42 bzw. 44, 45 sind einer ortsfesten Achse 48,49 drehbar gelagert Dadurch ergibt sich durch die parallelen Hebelpaare 41, 42 und 44, 45 eine Parallelogrammführung. Mit der hin- und hergehenden Bewegung der Kolbenstange 13 gemäß Doppelpfeil A bewegt sich der Verbindungssteg 37, 39 in zwei Richtungen, nämlich einmal in Richtung parallel zur Kolbenstange 13 und zum anderen senkrecht hierzu aufgrund der Hebelpaare. Dadurch ergibt sich eine auf- und abgehende Bewegung der Gabel 36 gemäß Doppelpfeil C, wobei die Gabel 36 so lang ist, daß sie stets in Eingriff mit dem Zapfen 27 bleibt.

Während die Hebel 42,45, die auf der ortsfesten Achse 49 gelagert sind, außer mit dem Verbindungssteg 37, 39 nicht mit weiteren Elementen verbunden sind, wirken die anderen Hebel 41, 44 über ein Getriebe 51 mit der Antriebswelle 21 zusammen. Das Getriebe 51 besitzt ein erstes gemäß F i g. 2 oberes Kegelrad 52, und ein unteres Kegelrad 54, die mit der Hebelanordnung 38 in einer Richtung drehfest und in einer anderen Richtung über eine nicht im einzelnen dargestellte Freilaufkupplung verbunden sind. Die Freiläufe sind derart gestaltet, daß das Kegelrad 52 und das Kegelrad 54 in unterschiedlicher Richtungen mitgenommen werden bzw. freilaufen. Dreht sich somit die Hebelanordnung 38 in die eine Richtung, wird bspw. das Kegelrad 52 mitgenommen und dreht sich die Hebelanordnung 38 und damit der Hebel 41,44 entgegen dieser Richtung, so wird das Kegelrad 54 mitgenommen. Zum Antrieb der Abtriebswelle 21 in gleichmäßig rotierender Richtung ist ein mittleres Kegelrad 53 vorgesehen, das zwischen den beiden parallelen Kegelrädern 52 und 54 senkrecht angeordnet ist und mit den beiden anderen kämmt. Das mittlere Kegelrad 53 ist mit der Abtriebswelle 21 in beiden Richtungen drehfest verbunden.

Auf diese Weise wird die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 13 in eine gleichförmige Rotationsbewegung der Abtriebswelle 21 umgewandelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 (52) über die eine Freilaufvorrichtung bestimmter Patentansprüche: Drehrichtung und mit einem weiteren im Abstand angeordneten Kegelrad (54) über die andere Frei-

1. Brennkraftmaschine mit laufvorrichtung entgegengesetzter Drehrichtung

5 verbunden ist, und daß zwischen die beiden Kegelrä-

a) mindestens einer Kolbenstange, an deren En- der (52, 54) mindestens ein weiteres Kegelrad (53) den je ein in einem Zylinder geführter Kolben mit dazu senkrechter Drehachse kämmend angeordbefestigt ist, net ist, das mit der Abtriebswelle (21, 2Γ) drehfest

b) einer schwenkbaren Hebelanordnung aus min- verbunden ist
destens zwei Hebeln gleicher Länge zur Um- io

Wandlung der linearen hin- und hergehenden

Kolben bzw. Kolbenstangenbewegung in eine
gleichsinnige, rotierende Bewegung einer ■Arbeitswelle, Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine

c) einer parallel zur Kolbenstange verlaufenden 15 Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des An-Kopplungsanordnung zwischen den Hebeln an Spruchs 1.

deren freien, der Kolbenstange zugewandten Bei solchen Brennkraftmaschinen besteht die Proble-

Endec, matik, die translatorische Kolbenbewegung verlustarm

d) einer die Kolbenkraft übertragenden Kulissen- in eine rotatorische Bewegung umzuformen,
führung zwischen der Kopplungsanordnung 20 Eine derartige Brennkraftmaschine ist bereits mit der und einem in einem Gehäuse der Kolbenstange US-PS 22 99 637 bekannt geworden.

befestigten Zapfen, Bei dieser Brennkraftmaschine wird zur Vermeidung

von Seitenkräften, die die Reibleistung der Kolben er-

dadurchgekennzeichnet, daß höhen würde, mit beträchtlichem Bauaufwand an der

25 Kolbenstange eine Hebelanordnung mit einer parallel

e) die Bewegung der Hebel (41,42; 44,45) als eine zur Kolbenstange verlaufenden Kopplungsanordnung kreisbogenförmige Schwenkbewegung um die vorgesehen, die ihre Bewegung auf Kurbelwellen und ortsfesten Achsen (48,49) ausgeführt wird, von dort zum Antrieb überträgt.

f) die Hebel (41,42; 44, 45) bei ihrer Schwenkbe- Das Vorsehen solcher Kurbelwellen fordert jedoch wegung auch um die Achsen (46, 47) der sie 30 einen erheblichen baulichen Aufwand und beseitigt paarweise verbindenden Koppelungsstege (37, nicht das Problem, daß in den Todpunktstellen von Kur-39) drehen, belwellen kein Drehmoment an die Antriebswelle über-

g) sich dabei die Hebelanordnung nach Art einer tragen werden kann. Bei solchen Kurbelwellen ist des-Parallelogrammschwinge so bewegt, daß die halb immer ein den Bauaufwand vergrößerndes gedachten Verbindungslinien zwischen den 35 Schwungrad vorzusehen.

Achsen (46, 47) und den Achsen (48, 49) sowie Bei der Verbrennungsmaschine nach US-PS

zwischen den Hebeln (41, 42; 44, 45), in jeder 22 99 637 ist somit zwar die seitenkraftfreie Führung der

Phase der Bewegung in Parallelität zueinander Kolbenstange bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang

verbleiben, mit der besonders vorteilhaften kurbelwellenlosen

h) die Kulissenführung ein Gabelelement (36) auf- 40 Übertragung des von der Brennkraftmaschine erzeugweist, das gegenüber dem Zapfen (27) radial ten Drehmoments.

zum Bogen der Schwenkbewegung verschieb- Mit der DE-OS 22 Ol 944 ist eine Brennkraftmaschine

lieh geführt ist, bekannt geworden, bei der die translatorische Bewe-

i) und der Hebel (41) sein Moment über eine als gung ebenfalls in eine rotatorische umgesetzt wird und

Freilauf (22) ausgebildete Einrichtung zur Dreh- 45 bei der dazu Freilaufkupplungen verwendet werden,

bewegungsumwandlung auf die Abtriebswelle Allerdings ist bei der Übertragungseinrichtung die

(21) überträgt. Hebelstangenverbindung mit Hilfe eines Gleitsteins

vorgesehen, womit das Auftreten von Seitenkräften

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch nicht zuverlässig verhindert werden kann,
gekennzeichnet, daß der Verbindungssteg (37) mit 50 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei der einem Gabelelement (36) und die Kolbenstange (13) Brennkraftmaschine nach der US-PS 22 99 637 eine seimit einem Zapfen (27) versehen ist und zwischen den tenkräftefreie Lagerung der mit der Hebelanordnung Elementen (36 und 27) ein Gleit- oder Rollenlager verbundenen Kolbenstange in einfacherer Weise zu er-(28) vorgesehen ist. zielen. Wobei auch das in der US-PS 22 99 637 noch

3. Brennkraftmaschine nach einem der vorherge- 55 auftretende Problem des fehlenden Hebelarms am Kurhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beitrieb in den Todpunktbereichen vermieden wird.
Kolbenstange (13) geteilt ist, wobei zwischen deren Diese Aufgabe wird bei einem Verbrennungsmotor einander zugewandten inneren Enden (23, 24) der der genannten Art durch die im Kennzeichen des An-Zapfen (27) angeordnet ist, und daß sowohl die KoI- spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst,
benstangenenden (23, 24) als auch der Zapfen (27) 60 Aufgrund der durch die Hebelanordnung gebildeten mit einem Verbindungsrahmen (26) fest verbunden Parallelogrammführung wird eine sichere und damit sind. verbesserte Führung der Hebel bei der kurbelwellenlo-

4. Brennkraftmaschine, bei dem die Einrichtung sen Drehbewegungsumwandlung erreicht. Außerdem zur Bewegungsumwandlung mit zwei Freilaufvor- ist es nunmehr möglich, die Kolbenstange in ihren Larichtungen unterschiedlicher Drehrichtung versehen 65 gern seitenkräftefrei anzubringen, was einen verminderist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- ten Verschleiß zur Folge hat.

durch gekennzeichnet, daß der eine der beiden He- Zweckmäßige Ausgestaltungen bzw. Weiterbildun-

bei (41, 42) jedes Hebelpaares mit einem Kegelrad gen sind den Unteransprüchen entnehmbar.