DE3339726A1

DE3339726A1 - Kolbenmotor

Info

Publication number: DE3339726A1
Application number: DE19833339726
Authority: DE
Inventors: Paul Ing.(grad.) 6097 Trebur Zeelen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-03
Filing date: 1983-11-03
Publication date: 1985-05-23

Description

BEZEICHNUNG
Kolbenmotor BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenmotor, bei dem die beispielsweise durch Verbrennung eines Kraftstoffes bewirkte lineare Bewegung mindestens eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens über ein Ubertragungsgl ied in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt wird.
Bei den bekannten derartigen Kolbenmotoren ist das Übertragungsgl ied eine einerseits am Kolben und andererseits an einer Kurbel der Kurbelwelle beweglich gelagerter Pleuel. Diese Art der Bewegungsumsetzung einer gerads einig hin- und hergehenden Bewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung einer Welle wurde bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren im Prinzip von den schon vorher bekannten Dampfmaschinen übernommen. Sie ist beim Bau von Motoren für Kraftfahrzeuge und Wasserfahrzeuge bisher weitgehend beibehalten worden.
Abweichungen von diesem Umsetzungsprinzip wie beim Drehkolbenmotor nach Wankel oder bei Turbinentriebwerken haben im Kraftfahrzeugbau nur eine geringe Bedeutung erlangt.
Gleichwohl hat das eingangs beschriebene Prinzip der Bewegungsumsetzung Nachteile. Zum einen Ist der fertigungstechnische Aufwand sehr groß. Die Kurbelwelle, die einstückig mit den Kurbeln hergestellt wird, ist ein teures Bauteil, zu dessen Herstellung es teuerer Produktionsmittel bedarf. Pleuel und Kolben sind weitere aufwendige Bauteile, die durch ein Lager beweglich miteinander verbunden sind und hinsichtlich Gewicht und Maßen sehr präzise hergestellt sein müssen.
Zum andern ist bei einer solchen Kolben-Pleuel-Elnheit die oszillierende Masse und somit auch die mechanische Belastung insbesondere bei hochtourigen Motoren sehr groß. Schließlich nimmt eine größere oszill lerende Masse auch einen größenen Anteil des Brennstoffverbrauchs in Anspruch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, neue Wege zur Obertragung der Verbrennungsenergie auf eine Kurbelwelle aufzuzeigen. Dabei wird erstrebt, oszillierende Massen so gering wie möglich zu halten, um den Motor so leicht wie möglich zu machen und Kraftstoff zu sparen. Ferner soll eine konstruktive Vereinfachung der Bauteile erzielt werden, um die Motoren billiger herstellen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Kolbenmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolbenmotor die Merkmale gemaß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist.
Durch diese Konstruktion kann die oszillierende Masse verringert werden. Der Kolben kann kürzer und leichter gebaut sein. Die an der Rückseite des Kolbens starr angeordnete Kolbenstange ist gegenüber einem beweglich am Kolben gelagerten Pleuel eine erhebliche konstruktive Vereinfachung. Die Ausbildung der Kurbeln als Exzenterscheiben, die in verstellbaren Drehkreiswinkeln zueinander lösbar auf der Kurbelwelle befestigt sind, bringt mehrere Vorteile. Zum einen ist die Kurbelwelle nebst Kurbeln mit einfacheren Produktionsmitteln und daher billiger herstellbar. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß die Kurbeln (Exzenterscheiben) für - auf die Zylinderzahl bezogen - verschiedene Motoren baugleich und daß sie in optimalen Drehkreiswinkeln zueinander angeordnet sein können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in schematisierter Darstellung: Fig. 1 eine Zylindereinheit mit Kurbelwelle eines Kolbenmotors im Schnitt entlang den Achsen der Zylindereinheit und der Kurbelwelle, Fi. 2 die gleiche Zyl indereinheit im Schnitt nach der Linie A - A gern. Fig. 1.
Die Xylindereinheit besteht unter anderem aus einem in einem (iblichen Zylinderblock 1 befindlichen Zylinder 2, in dem ein ein Kolben 3 gleitend gelagert ist. An der Piickseite des kolbens 3 ist eine Kolbenstange 4 starr befestigt, die in einem Führungsgleitlager 5 gleitend geführt ist. Das Fiührungsgleitlager 5 ist an der dem Verbrennungsraum gegenüberliegenden Seite des Zylinders 2 am Zylinderblock 1 angeordnet. Die Kolbenstange 4 ist in dem Bereich, mit dem sie in dem Führungsgleitlager 5 gleitet, an zwei einander gegenüberliegenden Seiten abgeflacht. Dementsprechend ist auch der Querschnitt des Führungsuleitlagers ausgebildet, so daß Verdrehungen des Kolbens 3 mit der Kolbenstange 4 ausgeschlossen sind.
Die Kurbel ist eine auf der Kurbelwelle 6 verdrehsicher, jedoch lösbar befestigte Exzenterscheibe 7 mit einer umfangsseitigen Führungseinrichtung in Form eines Reifbandes 8 ausgebildet. Das Reifband 8 ragt einseitig kragenartig aus der Ebene der Exzenterscheibe 7 heraus.
Zur verdrehsicheren Verbindung der Kurbelwelle 6 und der Exzenterscheibe 7 sind beide Teile mit einer ineinandergreifenden Verzahnung 67 versehen. Dies ermöglicht es, in von der Verzahnung vorgegebenen Intervallen die Exzenterscheibe 7 auf beliebigen Drehkreispositionen auf der Kurbelwelle 6 anzuordnen.
Das freie Ende der Kolbenstange 4 weist eine mit dem Reifband 8 in Eingriff stehende und über dessen Umfang bewegliche Führungseinrichtung auf. Hierzu ist die Kolbenstange 4 an ihrem Ende gabelförmig mit zwei parallel zueinander und parallel zur Exzenterscheibe stehenden Gabelschenkeln 4a, 4b ausgebildet. An der Basis der Gabel schenkel s, b ist zwischen diesen eine Führungsrolle q gelagert, die auf der Außenseite des Reifbandes 8 abrollt. Ein Gabelschenkel 4b überragt die Führungsrolle 3 und ist auf seiner Innenseite mit einer das Reifband 8 hintergreifenden Führungsnase 10 versehen.
Das Reifband 8 ist im Verlauf seines Umfanges unterschiedlich dick, derart, daß seine Dicke in allen Umfangsbereichen jeweils dem Abstand der Führungsrolle 9 und der F(iiirtincinse 10 an der Kolbenstange 4 entspricht.
Dles ist notwendig, um eine spielfreie Führung dieser beiden Bauteile zu gewährleisten.
Durch den einseitigen Eingriff der an der Kolbenstange 4 vorgesehenen Führungseinrichtung In die Führungseinrichtung an der Exzenterscheibe 7 ist es möglich, den Kolben 3 mit der Kolbenstange 4 von der Kurbelwelle 6 mit der Exzenterscheibe 7 durch eine axiale Verschiebung der Kurbelwelle 6 zu trennen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Kolbenmotor, bei dem die beispielsweise durch Verbrennung eines Kraftstoffes bewirkte lineare Bewegung mindestens eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens über ein übertragungsglied In eine Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) An der Rückseite des Kolbens (3) ist eine Kolbenstange (4) mit dem Kolben (3) starr verbunden; b) die Kolbenstange (4) ist in einem zwischen dem Zylinder (2) und der Kurbelwelle (6) angeordneten Führungsgleitlager (5) in der Hubrichtung des Kolbens beweglich gelagert; c) die auf der Kurbelwelle (6) verdrehsicher befestigte Kurbel ist als Exzenterscheibe (7) mit einer umfangsseitigen Führungseinrichtung ausgebildet; d) das freie Ende der Kolbenstange (4) Ist mit einer Führungseinrichtung versehen, die mit der Führungseinrichtung auf der Exzenterscheibe (7) so in Eingriff steht, daß beide Teile aneinander rollend und/oder gleitend in einer gegenseitigen Zwangsführung beweglich sind.
2. Kolbenmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Führungseinrichtung an der Exzenterscheibe (7) als ein ihren Umrissen folgendes, mindestens an einer Seite aus der Ebene der Exzenterschelbe (7) vorstehendes Reifband (8) ausgebildet ist.
3. Kolbenmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung am Stirnende der Kolbenstange (4) folgende Merkmale aufweist: a) Die Kolbenstange (4) ist an ihrem freien Ende gegabelt, wobei zwischen den parallel zur Exzenterscheibe (7) gerichteten Gabelschenkeln (4a, 4b) nahe der Gabelbasis auf einer parallel zur Kurbelwelle (6) verlaufenden Achse (9a) gelagerte, auf der Außenseite des Reifbandes der Exzenterscheibe (7) abrollende Führungsrolle (9) angeordnet ist; b) mindestens ein Gabelschenkel (4b) ragt über den Umfang der Führungsrolle (9) hinaus und ist an seinem Ende mit einem das Reifband (8) htntergreifenden Führungselement versehen.
4. Kolbenmotor nach Anspruch 3, d a d u r c h g ekennzeichnet, daß als Führungselement am längeren Gabelschenkel (4b) der Kolbenstange (4) auf dessen innenseite eln Achsstummel mit einer darauf gelagerten, das Reifband (8) der Exzenterscheibe (7) hintergreifenden Rolle angeordnet ist.
5. Kolbenmotor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß als Führungselement am längeren Gabelschenkel (4b) der Kolbenstange (4) auf dessen Innenseite eine das Reifband (8) der Exzenterscheibe (7) hintergreifende Führungsnase (10) angeordnet ist.
6. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reifband (8) der Exzenterscheibe (7) Im Verlauf seines Umfanges unterschiedlich dick ist, derart, daß seine Dicke in allen Umfangsbereichen jeweils dem Abstand der Führungselemente an der Kolbenstange (4) entspricht.
7. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) profiliert ist, derart, daß sie bei entsprechender Profilierung des Führungsgleitlagers (5) nicht um ihre Längsachse drehbar ist.
8. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (7) auf der Kurbelwelle(6)verdrehsicher und lösbar befestigt ist.
9. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheiben (7) eines mehrzylindrigen Motors in veränderbaren Drehkreiswinkeln zueinander auf der Kurbelwelle (6) befestigbar sind.
10. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (7) und die Kurbelwelle (6) zur verdrehsicheren Verbindung mit ineinander greifenden Verzahnungen versehen sind.