DE3624753A1 - Device on a crank drive inserted in a crank case - Google Patents

Device on a crank drive inserted in a crank case

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DE3624753A1 DE19863624753 DE3624753A DE3624753A1 DE 3624753 A1 DE3624753 A1 DE 3624753A1 DE 19863624753 DE19863624753 DE 19863624753 DE 3624753 A DE3624753 A DE 3624753A DE 3624753 A1 DE3624753 A1 DE 3624753A1
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Kurt Dipl Ing Dr Oblaender
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    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
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    • F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
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Abstract

The invention relates to a device on a crank drive, inserted in the crank case, for converting the rotary motion of a crank shaft into a purely oscillating motion of a piston and of a connecting rod, connected to the latter, with a bearing part which is rotatably mounted on the crank pin of the crank shaft and is arranged in a manner which allows linear displacement with simultaneous transmission of tensile and compressive forces in the direction of the motion of the piston on a guiding part arranged on the underside of the connecting rod. The device furthermore has an arrangement for guiding the piston and the connecting rod in the direction of the longitudinal axis of a cylinder surrounding the piston. In order to minimise the outlay required for the construction of the device and the number of rotary joints required and in order to avoid causing any additional inertia forces, the connecting rod is, first of all, rigidly connected to the guiding part, the sliding track of the guiding part is, secondly, arranged perpendicular both to the longitudinal axis of the cylinder and to that of the crank pin, and the guiding part is, thirdly, articulated in a manner which allows displacement parallel to the longitudinal axis of the cylinder on at least one guide rail arranged in the crank case.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a device according to the preamble of the main claim.

Eine derartige Vorrichtung beschreibt auch die DE-DS 7 38 713 jedoch hat diese den Nachteil, daß sie einen großen Bauauf­ wand erfordert und einen relativ großen Platzbedarf aufweist. So ist zum Beispiel zur Führung des Kolbens und des Pleuels in Richtung der Zylinderlängsachse einmal ein separater am Führungsteil angelenkter Führungskolben, der wiederum in einem speziellen im Kurbelgehäuse integrierten Zylinder ge­ führt werden muß und zum anderen eine sowohl am Führungs­ teil als auch am Kurbelgehäuse drehbar gelagerte Schwinge erforderlich.Such a device also describes DE-DS 7 38 713 however, this has the disadvantage of being large in construction wall required and has a relatively large amount of space. For example, to guide the piston and the connecting rod once in the direction of the cylinder longitudinal axis on the Guide part articulated guide piston, which in turn in a special cylinder integrated in the crankcase must be led and on the other hand both at the leadership part as well as swing arm mounted on the crankcase required.

Darüber hinaus muß das Pleuel noch drehbar am Führungsteil angeordnet sein.In addition, the connecting rod must still be rotatable on the guide part be arranged.

Dies bedeutet, daß neben dem drehbar auf einem Hubzapfen an­ geordneten Lagerteil 9 vier weitere Drehverbindungen (10, 15, 7 und 16) benötigt werden, die, um überhaupt ein einwand­ freies Funktionieren der Vorrichtung zu sichern, alle aus­ reichend mit Schmieröl zu versorgen sind. Ferner stellen die Schwinge und der Zusatzkolben zusätzliche Massen dar, die alle beschleunigt werden müssen, wodurch relativ große Mas­ senkräfte auftreten.This means that in addition to the rotatable on a crank pin on ordered bearing part 9, four further rotary connections ( 10 , 15 , 7 and 16 ) are required, all of which are to be adequately supplied with lubricating oil to ensure proper functioning of the device . Furthermore, the rocker and the additional piston represent additional masses, all of which must be accelerated, so that relatively large mass forces occur.

Gegenstand der DE-PS 6 30 622 ist eine Vorrichtung zur Um­ wandlung der Drehbewegungen zweier Kurbelwellen in eine rein oszillierende Bewegung eines Kolbens und eines Pleuels, die zwar ohne all die zuvor genannten Drehverbindungen auskommt, bei der jedoch die Verwendung von zwei Kurbelwellen unumgänglich ist, da ansonsten infolge der zwischen dem Lager- und dem Führungsteil auftretenden Reibkräfte wiederum eine Normal­ kraft auf den Kolben wirkt, denn bei der Verwendung von nur einer Kurbelwelle bzw. von nur einem Lager- und Führungs­ teil können die besagten Reibkräfte nicht mehr gegenseitig abgestützt werden.The subject of DE-PS 6 30 622 is a device for order conversion of the rotary movements of two crankshafts into one purely oscillating movement of a piston and a connecting rod, which does without all of the above-mentioned slewing rings, in which however, the use of two crankshafts is essential is because otherwise due to the difference between the storage and the Frictional forces occurring in turn guide normal force acts on the piston because when using only a crankshaft or only one bearing and guide some of these frictional forces can no longer mutually be supported.

Wie eine Vorrichtung ausgestaltet sein muß, damit dieser Nachteil bei Verwendung nur einer Kurbelwelle nicht auf­ tritt, darüber sagt die DE-PS 6 30 622 nichts aus.How a device must be designed so that this Disadvantage when using only one crankshaft does not arise occurs, says DE-PS 6 30 622 nothing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art zu schaffen, die einen minimalen Bauaufwand benötigt, einen ge­ ringen Platzbedarf aufweist, bei der die Anzahl der erfor­ derlichen Drehverbindungen auf ein Minimum reduziert ist und die keinerlei zusätzliche Massenkräfte verursacht.The invention has for its object a device the type described in the preamble of the main claim create that requires minimal construction, a ge wrestling space requirements, in which the number of requ the slewing rings are reduced to a minimum and which does not cause any additional mass forces.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.The object is achieved by the characterizing Features of the main claim solved.

Bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung ist nur noch eine Drehverbindung nämlich die zwischen dem Lagerteil und dem Hubzapfen der Kurbelwelle gegeben. Die Abstützung der bei der linearen Verschiebung des Lagerteils an dem Führungsteil entstehenden Reibkräfte über eine parallel zur Zylinderlängsachse angeordnete Leitschiene durchzuführen, stellt eine einfache und hinsichtlich der Schmierung dieser Führung problemlose Lösung dar, denn die Leitschiene ist immer nur in einem kleinen Bereich von dem Führungsteil um­ geben, so daß für im Kurbelgehäuse umherfliegendes Spritz­ öl genügend Fläche auf der Leitschiene vorhanden ist, um sich dort niederschlagen zu können.In the device designed according to the invention is only another rotary joint namely between the bearing part and the crank pin of the crankshaft. The support of the linear displacement of the bearing part on the  Guiding part arising frictional forces parallel to To carry out the guide rail arranged along the longitudinal axis of the cylinder, represents a simple and regarding the lubrication of this Leadership problem-free solution, because the guardrail is only ever in a small area around the guide part give so that for flying around in the crankcase spray There is sufficient surface oil on the guardrail to to be able to put down there.

Dadurch, daß die Leitschiene fest mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist und somit keine bewegte Masse darstellt, werden durch diese auch keine zusätzlichen Massenkräfte verursacht. Die Leitschiene und die diese um­ gebende Bohrung im Führungsteil mit einer Gleitschicht zu versehen, re­ duziert die noch auftretende Reibung in der Führung auf ein Minimum, so daß eine hohe Lebensdauer der Vorrichtung zu erwarten ist.In that the guardrail is firmly connected to the crankcase and therefore does not represent a moving mass, it does not create any caused additional mass forces. The guardrail and this around to provide the bore in the guide part with a sliding layer, right reduces the friction that still occurs in the guide to a minimum that a long service life of the device is to be expected.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte und förderliche Weiter­ bildungen angegeben.In the subclaims are still advantageous and beneficial further education specified.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Aus­ führungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigtThe invention is based on an illustrated in the drawing management example described in more detail. It shows

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer teil­ weise quergeschnittenen Darstellung und Fig. 1 shows the device according to the invention in a partially cross-sectional view and

Fig. 2 die Verbindung zwischen dem Führungs- und dem Lagerteil in einem Schnitt nach Linie II-II aus Fig. 1. Fig. 2, the connection between the guide and the bearing part in a section along line II-II in FIG. 1.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen in einem Zylinder 2 eines Kurbelge­ häuses 3 eingesetzten Kolben, der direkt in ein Pleuel 4 übergeht und somit mit diesem ein Bauteil bildet. Auf der dem Kolben 1 abgewandten Seite ist das Pleuel 4 mit einem Führungsteil 5 fest verschraubt. Das Führungsteil 5 weist an seiner Unterseite 6 eine im Querschnitt T-förmige Führungsschiene 11 auf, die sich sowohl senkrecht bezüg­ lich der Längsache 7 des Zylinders 2 als auch senkrecht bezüglich der Längsachse 8 des Hubzapfens 9 einer im Kurbelgehäuse 3 eingesetzten Kurbelwelle 10 erstreckt. Diese Führungsschiene 11 ist in einer parallel zu ihr verlaufenden Führungsbahn 12 eines Lagerteiles 13 ein­ gebracht, welches wiederum drehbar auf dem Hubzapfen 9 ge­ lagert ist. Die Verbindung zwischen dem Lager 13 und dem Führungsteil 5 ist so ausgelegt, daß sich bei einer Drehung der Kurbelwelle 10 das Lagerteil 13 relativ zum Führungs­ teil 5 linear und zwar senkrecht sowohl bezüglich der Zylin­ der 7 als auch der Hubzapfenlängsachse 8 verschieben kann, jedoch gleichzeitig senkrecht zur Verschiebungsebene, also in Richtung der Zylinderlängsachse 7 noch Zug- und Druck­ kräfte vom Lagerteil 13 in das Führungsteil 5 und umgekehrt übertragen werden. Die Verbindung zwischen Lager 13 und Führungsteil 5 ist anhand der Fig. 2 noch näher verdeut­ licht.In Fig. 1, 1 designates a häuses in a cylinder 2 of a piston inserted Kurbelge 3 which merges directly into a connecting rod 4 and thus forms with this one component. On the side facing away from the piston 1 , the connecting rod 4 is firmly screwed to a guide part 5 . The guide part 5 has on its underside 6 a cross-sectionally T-shaped guide rail 11 which extends both vertically with respect to the longitudinal axis 7 of the cylinder 2 and perpendicularly with respect to the longitudinal axis 8 of the crank pin 9 of a crankshaft 10 inserted in the crankcase 3 . This guide rail 11 is placed in a parallel to it running track 12 of a bearing part 13 , which in turn is rotatably supported on the crank pin 9 GE. The connection between the bearing 13 and the guide part 5 is designed so that when the crankshaft 10 rotates, the bearing part 13 can move linearly relative to the guide part 5, namely vertically both with respect to the cylinder 7 and the longitudinal axis 8 of the crank pin, but at the same time perpendicular to the plane of displacement, ie in the direction of the cylinder longitudinal axis 7 still tensile and compressive forces are transmitted from the bearing part 13 into the guide part 5 and vice versa. The connection between the bearing 13 and guide member 5 is light in more detail with reference to the verdeut FIG. 2.

Um die bei der Relativbewegung zwischen Lager 13 und Führungsteil 5 auftretenden Reibkräfte abzustützen, ist auf einer Seite des Führungsteiles 5 eine Bohrung 14 angebracht, deren Längsachse parallel zur Zylinderlängsachse 7 ist. In diese Bohrung 14 ist eine als Führungshülse ausgebildete Leitschiene 15 eingesetzt, die an den Stellen 16 und 17 mittels einer koaxial durch sie hindurchgeführten Schraube 18 mit dem Kurbelgehäuse 3 fest verschraubt ist und zwar derart, daß auch die Längsachse 19 der Leitschiene 15 parallel zur Zylinderlängsachse 7 liegt. Die Außenfläche der Leitschiene 15 sowie die Innenfläche der Bohrung 14 sind mit einer rei­ bungsmindernden Gleitschicht versehen. In order to support the friction forces during the relative movement between the bearing 13 and guide member 5, a bore 14 is mounted on one side of the guide member 5, whose longitudinal axis is parallel to the cylinder longitudinal axis. 7 In this bore 14 , a guide rail 15 designed as a guide sleeve is inserted, which is firmly screwed to the crankcase 3 at points 16 and 17 by means of a screw 18 passed coaxially therethrough in such a way that the longitudinal axis 19 of the guide rail 15 is parallel to the longitudinal axis of the cylinder 7 lies. The outer surface of the guide rail 15 and the inner surface of the bore 14 are provided with a friction-reducing sliding layer.

Bei einer Drehung der Kurbelwelle 10 werden der Kolben 1 mit dem Pleuel 4 und das Führungsteil 5 immer in Richtung der Zylinderlängsache 7 auf- und abbewegt, während gleich­ zeitig das Lagerteil 13 an der Führungsschiene 11 des Führungsteiles 5 entlang hin und her wandert und zwar senk­ recht sowohl bezüglich der Zylinder 7 als auch bezüglich der Hubzapfenlängsachse 8.When the crankshaft 10 rotates , the piston 1 with the connecting rod 4 and the guide part 5 are always moved up and down in the direction of the longitudinal cylinder 7 , while at the same time the bearing part 13 moves back and forth along the guide rail 11 of the guide part 5 , specifically lowering right both with respect to the cylinder 7 and with respect to the longitudinal axis 8 of the crank pin.

Die Führung der Bauelemente Kolben 1 mit Pleuel 2 und Führungsteil 5 übernimmt dabei die Leitschiene 15, an der das Führungsteil 5 permanent auf- und abgleitet und dabei die bei der Relativbewegung zwischen dem Lager 13 und dem Führungsteil 5 auftretenden Reibkräfte abstützt.The guidance of the components piston 1 with connecting rod 2 and guide part 5 takes over the guide rail 15 on which the guide part 5 slides up and down permanently and thereby supports the frictional forces occurring during the relative movement between the bearing 13 and the guide part 5 .

Um die Gleitverbindung zwischen dem Führungsteil 5 und der Leitschiene 15 noch weiter zu entlasten, kann das Führungs­ teil 5 noch an einer weiteren im Kurbelgehäuse 3 eingesetzten Leitschiene, deren Längsachse dann natürlich auch parallel zur Zylinderlängsachse 7 sein muß, in der zuvor beschriebenen Weise angelenkt werden.In order to further relieve the sliding connection between the guide part 5 and the guide rail 15 , the guide part 5 can also be articulated in the manner described above on a further guide rail used in the crankcase 3 , the longitudinal axis of which must then of course also be parallel to the longitudinal axis 7 of the cylinder .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenso denk­ bar die Leitschiene 15 anstatt als Führungshülse mit rundem Querschnitt, diese mit einem Rechtecksquerschnitt oder einem T-förmigen Querschnitt auszubilden. Anstelle der Bohrung 14 im Führungsteil 5 muß in diesem dann eine der jeweiligen Querschnittsform entsprechende Ausnehmung, bzw. bei einer T-förmigen Leitschiene eine diese entsprechend umfaßende Klaue vorhanden sein. In a further embodiment of the invention, it is also conceivable to form the guide rail 15 instead of as a guide sleeve with a round cross section, this with a rectangular cross section or a T-shaped cross section. Instead of the bore 14 in the guide part 5, there must then be a recess corresponding to the respective cross-sectional shape or, in the case of a T-shaped guide rail, a claw correspondingly encompassing it.

In Fig. 2 ist der Hubzapfen 9 der Kurbelwelle 10 in seiner Frontansicht zu sehen, wobei das auf ihm drehbar gelagerte Lagerteil 13 in einer entlang der Linie II-II in Fig. 1 geschnittenen Darstellung aufgezeigt ist. Die auf der Ober­ seite des Lagerteiles 13 angeordnete Führungsbahn 12 ist klauenartig ausgebildet und umgreift die im Querschnitt T-förmig ausgebildete Führungsschiene 11 des Führungstei­ les 5.In Fig. 2 of the crank pin 9 is seen in its front view of the crankshaft 10, wherein the rotatably mounted bearing part on it is shown in a cut along the line II-II in Fig. 1 representation. 13 The arranged on the upper side of the bearing part 13 guideway 12 is claw-like and engages around the cross-sectionally T-shaped guide rail 11 of the guide part les 5th

Die Höhe h der Führungsbahn 12 des Lagerteiles 13 und die Dicke d der Führungsschiene 11 sind dabei so ausgelegt, daß an den Stellen 20, 21 und 22 noch Wälzkörper 23 (siehe auch Fig. 1) eingesetzt werden können, über die die auftreten­ den Zug- und Druckkräfte vom Führungsteil 5 in das Lagerteil 13 oder umgekehrt weitergeleitet werden. Anstelle einer Wälzlagerung kann auch eine Gleitlagerung vorgesehen sein, die zum Beispiel durch Spritzöl versorgt wird.The height h of the guideway 12 of the bearing part 13 and the thickness d of the guide rail 11 are designed so that rolling elements 23 (see also FIG. 1) can be used at points 20 , 21 and 22 , via which the train occurs - And pressure forces from the guide part 5 in the bearing part 13 or vice versa. Instead of a roller bearing, a sliding bearing can also be provided, which is supplied, for example, by spray oil.

Claims (7)

1. Vorrichtung an einem in einem Kurbelgehäuse eingesetzten Kurbeltrieb zur Umwandlung der Drehbewegung einer Kurbel­ welle in eine rein oszillierende Bewegung eines Kolbens und eines mit diesen verbundenen Pleuels oder umgekehrt mit den folgenden Merkmalen
  • - das Pleuel ist an seiner dem Kolben abgewandten Seite mit einem Führungsteil verbunden,
  • - das Führungsteil weist auf der dem Pleuel abgewandten Sei­ te eine Führungsschiene auf,
  • - auf einem Hubzapfen der Kurbelwelle ist ein Lagerteil dreh­ bar angeordnet,
  • - das Lagerteil ist an dem Führungsteil an dessen Führungs­ schiene senkrecht zu der Längsachse des Hubzapfens linear verschiebbar und senkrecht zur Verschiebungsebene zug- und druckkräfteübertragend angeordnet,
  • - die Vorrichtung weist eine Einrichtung zur Führung des Kolbens und des Pleuels in Richtung der Längsachse eines den Kolben umgebenden Zylinders auf
1. Device on a crank mechanism used in a crankcase for converting the rotational movement of a crankshaft into a purely oscillating movement of a piston and a connecting rod connected thereto or vice versa with the following features
  • the connecting rod is connected to a guide part on its side facing away from the piston,
  • the guide part has a guide rail on the side facing away from the connecting rod,
  • - On a crank pin of the crankshaft, a bearing part is arranged rotatably,
  • the bearing part is linearly displaceable on the guide part on its guide rail perpendicular to the longitudinal axis of the crank pin and is arranged to transmit tensile and compressive forces perpendicular to the plane of displacement,
  • - The device has a device for guiding the piston and the connecting rod in the direction of the longitudinal axis of a cylinder surrounding the piston
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale
  • - das Pleuel (4) ist mit dem Führungsteil (5) starr ver­ bunden,
  • - die Führungsschiene (11) des Führungsteiles (5) ist senkrecht sowohl zu der Zylinder- als auch zu der Hub­ zapfenlängsachse (8) angeordnet und
  • - das Führungsteil (5) ist an mindestens einer im Kurbel­ gehäuse (3) angeordneten Leitschiene (15) parallel zur Zylinderlängsachse (7) verschiebbar angelenkt.
 characterized by the combination of the following features
  • - The connecting rod ( 4 ) is rigidly connected to the guide part ( 5 ),
  • - The guide rail ( 11 ) of the guide part ( 5 ) is arranged perpendicular to both the cylinder and the stroke longitudinal axis ( 8 ) and
  • - The guide part ( 5 ) is articulated on at least one in the crankcase ( 3 ) arranged guide rail ( 15 ) parallel to the cylinder longitudinal axis ( 7 ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschiene (15) als Führungshülse ausgebildet ist, die in eine im Führungsteil (5) eingebrachte Bohrung (14), deren Längsachse parallel zur Zylinderlängsachse (7) verläuft, eingesetzt ist und die mittels einer koaxial durch sie hindurchge­ führten Schraube (18) fest im Kurbelgehäuse (3) verschraubt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the guide rail ( 15 ) is designed as a guide sleeve which is inserted into a bore ( 14 ) made in the guide part ( 5 ), the longitudinal axis of which runs parallel to the longitudinal axis of the cylinder ( 7 ), and which means a coaxially through it led screw ( 18 ) is screwed into the crankcase ( 3 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschiene (15) mit einer Gleitschicht versehen ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the guide rail ( 15 ) is provided with a sliding layer. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (14) mit einer Gleitschicht versehen ist. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bore ( 14 ) is provided with a sliding layer. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) und das Pleuel (4) als einteiliges Bau­ element ausgebildet ist und daß das Pleuel (4) fest mit dem Führungsteil (5) verschraubt ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston ( 1 ) and the connecting rod ( 4 ) is designed as a one-piece construction element and that the connecting rod ( 4 ) is firmly screwed to the guide part ( 5 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von dem Führungsteil (5) und dem zu die­ sem linear verschiebbaren Lagerteil (13) wälzgelagert ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connection of the guide part ( 5 ) and to the sem linearly displaceable bearing part ( 13 ) is roller-mounted.
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