DE3638040A1

DE3638040A1 - Bewegungswandler fuer brennkraftmaschinen und dergleichen

Info

Publication number: DE3638040A1
Application number: DE19863638040
Authority: DE
Inventors: Akira Korosue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-19
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1987-05-21
Also published as: KR900006248B1; US4776304A; KR870005160A; JPH0623521B2; DE3638040C2; JPS62121801A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Bewegungswandler, der die hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens und die Drehbewegung einer Eingangswelle zu einer Drehbewegung der Abtriebswelle umwandelt, sowie die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in dem Fall, daß es sich um eine Hubkolben-Brennkraftmaschine oder um einen Luftkompressor handelt. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Bewegungswandler zur Ver wendung in einem Motor, der eine Verbesserung eines Gleichgewichtzustandes eines kinematischen Systems und eine Verminderung von Vibrationen ermöglicht.

Bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen und Luftkompressoren der üblichen Reihenbauart ist es bekannt, die Drehwelle mit einem Schwungrad und einem Drehausgleichsgewicht zu versehen, um die Drehbewegung gleichförmig zu machen und zugleich Vibrationen herabzusetzen. In diesem Fall kann bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine der Reihen bauart beispielsweise eine primäre vertikale Vibration infolge der trägheitsbedingten Unwucht, die bei jeder Umdrehung im wesentlichen durch die Bewegung des Kolbens verursacht wird, auf Null herabgesetzt werden, Um aber die Vibrationen abzuleiten, die zugleich infolge der Hubbewegung einer Verbindungsstange und dergleichen auftreten, wird eine Maßnahme ergriffen, die darin zu sehen ist, daß das Ausgleichsgewicht eine so weit wie mögliche Herabsetzung der Vibration ermöglicht, oder daß eine mechanisch arbeitende Ausgleichseinrichtung vorge sehen ist, um die Vibrationen zu eliminieren. Wenn das Ausgleichsgewicht zur Anwendung kommt, wird die Dicke eines Zylinderblocks größer gewählt, da die von der Brenn kraftmaschine verursachten Vibrationen nicht übertragen werden und es wird eine komplizierte erschütterungsfeste Konstruktion des Maschinenraums vorgesehen. Wenn an dererseits eine Ausgleichseinrichtung zur Anwendung kommt, so ist es unvermeidbar, daß die Konstruktion kompliziert wird.

Zum Zwecke der Reduzierung dieser Vibrationen wurden bisher viele Vorschläge gemacht, um das Gleichgewicht des Motors zu verbessern. Obgleich insbesondere sich beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine nach der US-PS 20 50 603, einer sogenannten Brennkraftmaschine der English-Sellwood-Bauart ("A History of the Combu stion Engine", Seite 241, veröffentlicht von Sanei Shobou vom 25. Dezember 1969) und der Bradshaw-Bauart (s. "A History of the Combustion Engine", Seite 246) gezeigt hat, daß man eine Einrichtung vorsehen kann, die eine Verminderung der Vibration dadurch bewirkt, daß man eine Anpassung des Kolbens in der Form vor nimmt, daß er sich direkt symmetrisch schwingend be wegt, wobei das Gleichgewicht der Brennkraftmaschine bei der Umwandlung seiner Bewegung in die Drehbewegung erreicht wird und wobei die kreisförmigen Zylinder und Kolben in Scheibenform angeordnet sind, so daß die Schwingbewegung direkt auftreten kann, wodurch diese Bewegung in die Drehbewegung umgewandelt wird, wurde ein solcher Mechanismus nicht in die Praxis umgesetzt, da es schwierig ist, den Zylinder und den Kolben im Hin blick auf die Luftdichtigkeit und Ungenauigkeiten zu bearbeiten. Obgleich auf Seite 260 der vorstehend ge nannten Literaturstelle "A History of the Combustion Engine" auf eine amerikanische Brennkraftmaschine, eine sogenannte Caminez-Brennkraftmaschine bezug genommen wird, bei der zur Verbesserung des Gleichgewichts der Vierzylinder-Brennkraftmaschine die Zylinder radial an geordnet sind und vier gleichseitige Verbindungsglieder verwendet werden, muß bei einer solchen Brennkraftma schine ein Linienkontakt zwischen einem Wälzkörper, der im Inneren des Kolbens angeordnet ist und einem kokon förmig ausgebildeten Teil vorhanden sein, das eine Rollbewegung bei hoher Geschwindigkeit zuläßt, so daß die Beanspruchung auf das Teil, an dem der Wälzkörper in Kontakt mit der Nocke kommt, beim Explosionshub so groß wird, daß ein solches Teil schnell verschleißt, wodurch sich eine Schwierigkeit ergibt, da sich die betreffende Brennkraftmaschine im Hinblick auf ihre Lebens dauer nicht in die Praxis umsetzen läßt.

Bei einer in der US-PS 2 36 540 gezeigten Brenn kraftmaschine beispielsweise, bei der eine Taumelnocken scheibeneinrichtung zum Umwandeln der hin- und hergehen den Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung anstelle einer Schwingbewegung vorgesehen ist, wird ferner im wesentlichen eine Bewegung des Kolbens erzielt, die die Form eines Axialkolbens parallel zur Abtriebswelle hat und es ist ein Verbindungsteil vorgesehen, mittels dem die lineare Bewegung des Kolbens in eine Schwingbewe gung umgewandelt wird, was sehr kompliziert ist, so daß die Schwierigkeiten im Hinblick auf die Lebensdauer nach wie vor unüberwunden sind. Hierbei ist es notwendig, einen Drehanschlag für die bewegliche Nocke vorzusehen, der häufig versagt.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten einen Bewegungs wandler zur Verwendung bei einer Brennkraftmaschine und dergleichen zu schaffen, der nicht nur eine Verbesserung des Gleichgewichts im Vergleich zu den Bauarten der üb lichen Hubkolbenbrennkraftmaschinen erreicht, sondern der es auch ermöglicht, daß der mechanische Wirkungs grad ausreichend hoch ist, um eine Umsetzung in die Pra xis zu ermöglichen. Insbesondere sollen zugleich die Abmessungen kleiner sein und das Gewicht reduziert wer den. Vorzugsweise werden insbesondere die vier Zylinder und die zusammenwirkenden Verbindungsglieder kreuz weise angeordnet, um eine Z-förmige Kurbelwelle zu erhalten, mittels der die erhaltene Schwingbewegung in die Drehbewegung umgewandelt wird, so daß alle Vibrationen einschließlich der primären Vibrationen und der sekundären Vibrationen mit Hilfe einer zu sammenwirkenden Versetzung ausgeschaltet werden, wenn sie einen Flächenkontakt oder einen Rollkontakt haben, bei dem eine Vielzahl von Kontaktteilen, wie Kugel lager oder dergleichen, vorgesehen sind, die das Kon taktteil der Bewegungsumwandlung bilden, so daß dieses eine längere Lebensdauer hat. Zugleich wird im Hinblick auf die Betriebszuverlässigkeit erreicht, daß die Be lastungszustände und die Schmierverhältnisse des Kol bens in den Bereichen bei den entsprechenden Brennkraft maschinen der üblichen Art liegen.

Beim erfindungsgemäßen Bewegungswandler wird eine solche Auslegung getroffen, daß die vier Zylinder kreuzweise derart angeordnet sind, daß zwei Gruppen von Zylinder paaren einander gegenüberliegend auf derselben Wellen achse angeordnet sind, deren Wellenachsen senkrecht zu einander in einer gemeinsamen Ebene verbunden sind. Die Endteile der vier gleichseitigen Verbindungsglieder sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie mit den Kolben bolzen der jeweiligen Kolben in den Zylindern derart zu sammenarbeiten, daß die benachbart zueinander liegenden Kolbenbolzen miteinander verbunden sind. Die Endteile der Querarme schneiden einander in Form eines X und sie sind derart angeordnet, daß sie in den Mittelpunkten der jeweiligen Seitengruppen von parallelen Verbindungs gliederpaaren liegen, die einander gegenüberliegend an geordnet sind. Die bewegliche Welle befindet sich an dem Schnittpunkt zwischen den Mittelpunkten der vorstehend genannten Querarme und sie ist senkrecht zu der Beauf schlagungsfläche der Arme an einem Querarm derart vor gesehen, daß sich die bewegliche Welle hin- und her dreht. Ihr Wellenende ist ferner derart beschaffen und ausgelegt, daß es ein Joch aufweist, das ein Ga belende hat.

Ferner ist die Wellenachse der Drehwellen der Z-förmigen Kurbelwelle senkrecht zu einer Rich tung der Wellenachse der vorstehend genannten beweg lichen Welle angeordnet. Bewegliche Zapfen sind senk recht zu den beiden Seiten bezüglich der Wellenachse des senkrechten Verbindungslagers vorgesehen, das auf dem Kurbelzapfen gleitbeweglich angebracht ist, der mit der Wellenachse der Drehwellen unter Einschluß eines Neigungswinkels vorgesehen ist und sich zwischen die sen Drehwellen befindet. Die beweglichen Zapfen sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie als Zwischen stück zwischen einem Paar Arme des vorstehend genannten Jochs gelagert sind und ferner ist die Auslegung gege benenfalls derart getroffen, daß eine weitere bewegliche Welle koaxial zu der vorstehend genannten beweglichen Welle fest mit dem Arm verbunden ist, der dem Joch des Querarms gegenüberliegt und daß ein bewegliches Aus gleichsgewicht an dieser zusätzlichen beweglichen Welle fest angebracht ist. Hierdurch wird die Schwingbewegung von der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens abge nommen, die sich bei der Umwandlung der Drehbewegung mit Hilfe des Jochs und des senkrechten Verbindungsla gers mit Hilfe der Z-förmigen Kurbelwelle ergibt.

Bei dieser Auslegungsform werden, wenn zwei Gruppen von Kolbenpaaren einander gegenüberliegend angeordnet sind, diese hin- und hergehend bewegt oder doppelt wirkend beaufschlagt, und die Querarme, die einander schneiden, bewegen sich in Form einer Rüttelbewegung zueinander. Die hieraus resultierende Rüttelbewegung des Jochs auf dem Endteil der beweglichen Welle, die mit einem Quer arm fest verbunden ist, bewirkt, daß das von dem Joch getragene senkrechte Verbindungslager dem Kurbelzapfen eine doppelseitige sphärische Gleitbewegung erteilt. Die Z-förmige Kurbelwelle dreht sich so, als ob ihre Mittelachse an den Drehwellen festgelegt wäre. Zu die sem Zeitpunkt ermöglichen die vier gleichseitigen Ver bindungsglieder beim Arbeiten der jeweiligen Kolben, daß die Kolben hinsichtlich ihrer Beaufschlagungsweise begrenzt sind und zwei Gruppen von zwei Kolben, die ein ander gegenüberliegen, werden symmetrisch an dem Schnitt punkt der Diagonalen der vier Verbindungsglieder als ein Mittelpunkt beaufschlagt, so daß die Bewegung des Kolbens und des Verbindungsgliedes vollständig im Gleichgewichts zustand abläuft, wodurch Vibrationen derselben verhindert werden.

Ferner ermöglichen die Ausgleichsgewichte auf den bei den Enden der Kurbelzapfen eine Drehmomentunwucht längs der Z-Kurbelwelle in versetzter Form, so daß die Unwucht auf Null herabgesetzt ist. Die Bewegung des senkrechten Verbindungslagers wird in eine Drehkomponente (doppel seitige sphärische Gleitbewegung) um den Kurbelzapfen und eine Komponente der Rüttelbewegung in der Nähe des beweglichen Zapfens unterteilt. Die Drehausgleichsge wichte, die auf den Drehwellen auf beiden Seiten des Kurbelzapfens vorgesehen sind und gegebenenfalls das be wegliche Ausgleichsgewicht sind direkt mit dem Querarm verbunden, der sich auf jener Seite befindet, an der das Joch nicht festgelegt ist und sie bewegen sich in Form einer Rüttelbewegung in umgekehrter Richtung zu dem Quer arm auf der Seite des Jochs, wodurch ermöglicht wird, daß jede der vorstehend genannten kinematischen Kompo nenten ins Gleichgewicht gebracht wird. Dank dieser im Gleichgewicht stehenden Konstruktion wird auch erreicht, daß die vorstehend beschriebene Kolbenbewegung insge samt verwirklicht wird, wodurch sich eine Verminderung der Vibrationsstärke der gesamten Einrichtung ergibt. Sofern es sich um kleine Maschinen jedoch handelt, braucht man bei der praktischen Anwendung den beweg lichen Ausgleich häufig nicht, da es ausreicht, ein geringes Gewicht zusätzlich an den Drehausgleichsge wichten anzubringen, die an den Drehwellen vorgesehen sind, um hierdurch die Winkelvibration auf die Hälfte zu reduzieren.

Da ferner bei der Erfindung die vier Zylinder kreuz weise angeordnet sind, ermöglichen die vier gleichsei tigen Verbindungsglieder, daß die Rüttelbewegung aus der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben abgekop pelt werden kann und die Z-förmige Kurbelwelle ermög licht, daß diese Rüttelbewegung mit Hilfe des senk rechten Verbindungslagers in die Drehbewegung umgewan delt wird. Die Bewegung der Kolben und der Verbindungs glieder wird in einen vollständigen Gleichgewichtszu stand gebracht und alle Vibrationen einschließlich der geradzahligen Vibrationen sowie weiterer Quervibratio nen und Primärvibrationen, basierend auf der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben, werden abgeleitet, um absorbiert zu werden. Zusätzlich bewirken die Ausgleichs gewicht auf den beiden Enden des Kurbelzapfens, daß das Ungleichgewicht des Bauteilepaares längs der Z-förmigen Kurbelwelle auf Null reduziert wird und daß die Rüttel bewegung des mit der Z-förmigen Kurbelwelle zusammen arbeitenden Jochs im Hinblick auf die Winkelvibration unter Verwendung des beweglichen Ausgleichsgewichtes reduziert werden kann. Somit erhält man einen ausgewo genen Gleichgewichtszustand bei der Gesamtauslegung der Vorrichtung einschließlich eines Bewegungsgleichgewichts der Kolben, so daß die Vibrationsstärke herabgesetzt werden kann. Da insbesondere der Teil zur Bewegungsüber tragung einen Rollkontakt hat, bei dem ein Flächen kontakt vorhanden ist und eine Vielzahl von Kontakt teilen, wie Kugellager, vorgesehen sind, erhält man eine Vorrichtung mit längerer Lebensdauer. Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung bei einer Brennkraft maschine zur Anwendung kommt, hat sie im Hinblick auf die Luftdichtigkeit, die Schmierung und Kühlung das gleiche Laufverhalten wie übliche Hubkolbenbrennkraft maschinen und sie weist mechanische Bauteile auf, die eine höhere Zuverlässigkeit haben, so daß man eine be trächtliche Verbesserung des Erzeugnisses erhält, das besser ausgewuchtet ist, kleiner ausgelegt ist und ge wichtsmäßig leichter ist und das auch einen höheren mechanischen Wirkungsgrad als Bauformen hat, die bei üblichen Hubkolbenbrennkraftmaschinen bisher vorgesehen werden. Da zusätzlich die sich ergebende Rüttelbewegung von der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben über die vier gleichseitigen Verbindungsglieder auf das Joch übertragen werden, und die Z-förmige Kurbelwelle in der Form angetrieben wird, daß die Z-förmige Kurbelwelle mit einem senkrechten Verbindungslager nur über beweg liche Zapfen verbunden ist, ist auch die Gesamtauslegung relativ unkompliziert. Die Z-förmige Kurbelwelle hat beispielsweise einen geneigten Kurbelzapfen als einen Bestandteil im Vergleich zu der Kurbelwelle einer Vier zylinderbrennkraftmaschine der Reihenbauart, so daß die Auslegung nicht nur einfacher, sondern auch gewichts mäßig leichter ist, so daß sich der Abstand zwischen den Lagern an den beiden Enden minimalisieren läßt, wodurch die Steifigkeit der Welle, insbesondere die Torsions steifigkeit derselben erhöht wird, so daß die Vibration größer wird. In dieser Hinsicht ist die erfindungsge mäße Maschine überlegen. Da das an der Z-förmigen Kurbel welle auftretende Drehmoment bei der Ausbildung der Ab triebswelle als Doppelkörper im Gegensatz zu einer üb lichen Kurbelwelle, bei der das Belastungsmoment als Drehmoment örtlich konzentriert auftritt, wird die Belastung auf das Lager auf die Hälfte herabgesetzt, der Reibungsverlust wird vermindert und die Vibratio nen und die Geräusche werden reduziert. Die vorstehend genannte Minimalisierung des Abstandes zwischen den Lagern ist zweckmäßig bei einer vorne liegenden Brenn kraftmaschine und eines Frontantriebs eines Fahrzeuges, die am häufigsten bei Fahrzeugen dieser Art eine solche Vorrichtung haben, so daß man ein kompaktes Lager ver wirklichen kann, um zu ermöglichen, daß die Gesamtstei figkeit der Brennkraftmaschine äußerst hoch wird, um die zugeordneten Einrichtungen gewichtsmäßig leicht zu gestalten. Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine für ein Kleinflugzeug zur An wendung kommt, bei dem beim Einbau der Zylinderblock und die Z-förmige Kurbelwelle an dem unteren und dem oberen Teil jeweils angeordnet sind, erhält man eine stabilisierte Auslegung, bei der der Schwerkraftmittel punkt tiefer liegt. Da über der Z-förmigen Kurbelwelle keine Teile liegen, wird das Winkelgesichtsfeld ver größert. Die Zylinder sind unabhängig und sie werden vorzugsweise luftgekühlt. Da die Einrichtung für sich selbst ausgezeichnet ausgewuchtet ist, werden zu Unbe quemlichkeiten führende Vibrationen bei einem Luftfahr zeug vermieden, dessen Körper insbesondere klein ausge legt ist. Hierdurch vereinfachen sich die Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von Vibrationen. Die Vorrichtung nach der Erfindung bringt den Vorteil einer größeren Freizügig keit bei der Auslegung der Teile, da sie eine bewegliche Welle hat, und der Kolben und die Z-förmige Kurbelwelle sich senkrecht zueinander schneiden.

Wenn andererseits nur zwei Zylinder bei der Vorrichtung nach der Erfindung unter Anwendung der Brennkraftmaschi ne einander gegenüberliegend angeordnet sind, während die anderen beiden Zylinder, die hierzu in senkrechter Schnittlage angeordnet sind, können diese als Kompres sor verwendet werden, wobei man einen Luftkompressor mit einem klein bemessenen Motor erhält, der ausge zeichnet ausgewuchtet ist und mit besserer Effizienz arbeitet. Wenn ferner alle vier Zylinder als Kompres sor genutzt werden, wobei die Z-förmige Kurbelwelle als Eingangswelle dient, läßt sich ein Kompressor bauen, der ausgezeichnet ausgewuchtet ist und bei dem die Vibrationsstärke herabgesetzt ist. Zusammenfassend bildet der Bewegungswandler nach der Erfindung eine Einrichtung, die die Vibrationsstärke reduziert, ein zuverlässigeres Arbeiten und eine längere Lebensdauer ermöglicht. Ferner ist sie kompakt ausgelegt und ge wichtsmäßig leicht, so daß sie auf den verschiedensten Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er findung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug nahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des wesent lichen Teils des Bewegungswandlers in aus einandergezogener Darstellung, wobei Teile weggelassen sind,

Fig. 2a) bis 2d) jeweils Schnittansichten zur Ver deutlichung der Arbeitsabfolge der wesent lichen Teile in dem Zylinder der Brennkraft maschine und den zugeordneten Teilen,

Fig. 3 eine Seitenansicht, bei der die wesentlichen Teile der Vorrichtung miteinander verbunden sind,

Fig. 4a) bis 4d) jeweils Seitenansichten zur Ver deutlichung des Arbeitsablaufes zwischen der Rüttelbewegung des Jochs und der Drehung der Z-förmigen Kurbelwelle, sowie eine entspre chende Endansicht der Welle,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem die parallelen Verbindungsglieder und die Querarme auf eine andere Weise miteinander verknüpft sind,

Fig. 6 eine Ansicht des Querarms mit Blickrichtung in Richtung des Pfeils D in Fig. 5, und

Fig. 7 eine der ersten Ausführungsform entsprechende Ansicht der Teile von Fig. 6.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Hierbei han delt es sich um folgende Teile: 1 und 1 a - bewegliche Welle, 2 - Joch, 2 a - Arm, 3 - Z-förmige Kurbelwelle, 4 a und 4 b - Drehwelle, 5 - Kurbelzapfen, 6 - senkrech tes Verbindungslager, 6 a - beweglicher Zapfen, 10 - be wegliches Ausgleichsgewicht, A ₁ und A ₂ - Querarm, C₁, C₂, C ₃ und C ₄ - Zylinder, P₁, P₂, P ₃ und P ₄ - Kolben und p₁, p₂, p ₃ und p ₄ - Kolbenbolzen.

Nachstehend wird eine Ausbildungsform beschrieben, bei der der Bewegungswandler nach der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine angewandt wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten perspektivischen Ansicht in auseinandergezogener Darstellung sind die wesentli chen Teile des Bewegungswandlers gezeigt, wobei nur ein Kolbenpaar gezeigt ist, die einander gegenüberliegen und die Zylinder weggelassen sind. Anhand den Figuren 2(a) bis 2(d) werden in Schnittansichten der Wirkungs ablauf der wesentlichen Teile der Brennkraftmaschine und ihrer Zylinder, sowie der zugehörigen Teile erläutert, wobei die Bewegung der Ventile ebenfalls angedeutet ist.

Die vier Zylinder sind kreuzweise angeordnet und halten einen gleichen Abstand von dem Schnittpunkt der Wellen achsen ein, so daß zwei Gruppen von Zylinderpaaren C ₁ und C ₃ sowie C ₂ und C ₄ einander gegenüberliegend auf derselben Wellenachse angeordnet sind. Ihre Wellenach sen schneiden sich senkrecht zueinander auf einer ge meinsamen Ebene und jeder Zylinder weist Einlaßventile V₁, V₂, V ₃ und V₄, Auslaßventile V ₁′, V ₂′, V ₃′ und V ₄′ und Zündkerzen (nicht gezeigt) auf. Die Endteile der vier gleichseitigen Verbindungsglieder L₁, L₂, L ₃ und L ₄ sind mit den Kolbenbolzen p₁, p₂, p ₃ und p ₄ der je weiligen Kolben P₁, P₂, P ₃ und P ₄ in den Zylindern der art verbunden, daß die einander benachbarten Kolbenbol zen mit diesen verbunden sind. Insbesondere sind die einen Enden der Verbindungsglieder L ₁ und L₂, jener der Verbindungsglieder L ₂ und L₃, jener der Verbindungsglie der L ₃ und L ₄ und jener der Verbindungsglieder L ₄ und L ₁ zusammenwirkend mit den Kolbenbolzen p ₁ des Kolbens P₁, des Kolbenbolzens p ₂ des Kolbens P₂, des Kolbenbol zens p ₃ des Kolbens P ₃ und des Kolbenbolzens p ₄ des Kolbens P ₄ jeweils verbunden, so daß ein Viereck von den vier gleichseitigen Verbindungsgliedern gebildet wird, dessen Form sich ändert. Die Endteile der Quer arme A ₁ und A₂, die in Form eines X gekreuzt sind, sind zusammenwirkend mit den Mittelpunkten der breiten Grup pen von parallelen Verbindungsgliederpaaren L ₁ und L ₃ und L ₂ und L ₄ verbunden, die einander gegenüberliegen. Diese Verbindungsglieder können sich frei auf den Ver bindungspunkten hin und her drehen und die beiden Grup pen von parallelen Verbindungsgliederpaaren L ₁ und L ₃ und L ₂ und L₄, die einander gegenüberliegen, können sich dem Kreuzungspunkt der Querarme annähern oder sich von diesem entfernen und zwar nach Maßgabe der Bewegung der vorstehend genannten Querarme A ₁ und A₂, wenn diese sich bezüglich des Kreuzungspunktes als ein Mit telpunkt einander annähern oder sich voneinander ent fernen. Folglich ist die bewegliche Welle 1, die sich an der Schnittstelle der Querarme befindet, fest mit dem unteren Querarm A ₁ derart verbunden, daß die be wegliche Welle 1 senkrecht zu der Beaufschlagungsfläche des Armes A ₁ ist, wobei diese vorwärts und rückwärts drehbar gelagert ist. In ähnlicher Weise ist die be wegliche Welle 1 a fest mit dem oberen Querarm A ₂ in der Form verbunden, daß die bewegliche Welle 1 a gleit beweglich auf dem dünnen Wellenteil 1′ der unteren be weglichen Welle 1 angeordnet ist, so daß diese beiden beweglichen Wellen 1 und 1 a in Gegenrichtungen zueinan der in Form einer Taumel- bzw. Rüttelbewegung sich be wegen können und das bewegliche Ausgleichsgewicht 10 ist fest mit dem oberen Ende der beweglichen Welle 1 a verbunden. Obgleich bei der Ausführungsform das beweg liche Ausgleichsgewicht 10 vorgesehen ist, wird dies nicht in allen Fällen benötigt und es kann beispiels weise bei Kleinbauweisen der Brennkraftmaschine entfal len. Wenn bei einer solchen Auslegungsform eine Gruppe von Kolben, die einander im Zylinder gegenüberliegen, einander annähert, entfernt sich eine weitere Gruppe von Kolben, die einander gegenüberliegen, voneinander und, wenn die Kolben, die einander gegenüberliegen, sich aufeinander zubewegt haben, sich voneinander entfernen, nähert sich eine weitere Gruppe von Kolben, die einander gegenüberliegen, einander an, wobei die beweglichen Wel len, die fest mit den Querarmen verbunden sind, zu der Ausführung der Schaukelbewegung beitragen. 12 und 12 ist ein Paar von Armbolzen, die am unteren Querarm A ₁ be festigt sind, und die jeweils mit den Mittelpunkten eines Paares von parallelen Verbindungsgliedern L ₁ und L ₃ ver bunden sind, wodurch bewirkt wird, daß der Querarm A ₁ in Form einer Taumelbewegung bei der sequentiellen Auf nahme einer Kraft von den vier Kolben P₁, P₂, P ₃ und P ₄ bewegt wird, während 13 und 13 Verbindungsbolzen sind, die an den Verbindungsgliedern L ₂ und L ₄ befestigt sind, so daß der obere Querarm A ₂ mit einem Paar von paralle len Verbindungsgliedern L ₂ und L ₃ verbunden werden kann. Das Joch 2 ist fest mit der unteren Seite der bewegli chen Welle 1 verbunden, die fest mit dem unteren Quer arm A ₁ verbunden ist. Das senkrechte Verbindungslager 6, dessen beide Seiten mit beweglichen Zapfen 6 a und 6 a senkrecht zu der Wellenachse des Lagerteils versehen sind, ist in Form einer Rüttelbewegung oder Taumelbewegung be wegbar, wenn es zwischen den Armen 2 a und 2 a hängt, die sich am Gabelende des Jochs 2 verzweigen. Der Lagerteil des senkrechten Verbindungslagers 6 arbeitet gleitbeweg lich mit dem Kurbelzapfen 5 zusammen, der sich an dem Mittelteil der Z-förmigen Kurbelwelle 3 befindet, die an der unteren Position der beweglichen Welle 1 derart angebracht ist, daß die Z-förmige Kurbelwelle 3 senk recht zu einer Richtung der Wellenachse der vorstehend genannten beweglichen Welle 1 zu liegen kommt.

Die Z-förmige Kurbelwelle 3, die ein Wellenteil 4 a und eine Hilfswelle 4 b einer Drehwelle aufweist, die sich auf den beiden Seiten des Kurbelzapfens 5 befinden, sind schwenkbeweglich mit dem Lager verbunden und sie sind durch die Taumelbewegung des Jochs 2 verdrehbar. Drehausgleichsgewichte 15 und 15 sind ständig an dem Lagerteil des Kurbelzapfens 5 auf den beiden Seiten des Kurbelzapfens 5 vorgesehen, und zwar auf eine solche Weise, daß der Kurbelzapfen 5 in geneigter Weise zu der Wellenachse mit den vorstehend genannten Wellenteilen 4 a und 4 b verbunden ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, bei der die zusammengehö renden Teile der Vorrichtung im zusammengebauten Zu stand in einer Seitenansicht gezeigt sind, ist der Wellenteil 4 a, der als eine Drehachse für die vorste hend genannte Z-förmige Kurbelwelle 3 dient, mit einem Schwungrad 11 versehen, das die Aufgabe hat, die Dreh kraft nach außen unter Verwendung einer Kupplungsein richtung zu übertragen, die an sich bekannt ist. Fer ner ist eine Synchronriemenscheibe 14, die fest mit der Hilfswelle 4 b verbunden ist, auf der dem Wellenteil 4 a der Z-förmigen Kurbelwelle 3 gegenüberliegenden Seite vorgesehen und es wird ermöglicht, daß eine Nocke (nicht gezeigt) mit Hilfe eines Steuerriemens verdreht werden kann, wodurch die Einlaßventile V₁, V₂, V ₃ und V ₄ und die Auslaßventile V ₁′, V ₂′, V ₃′ und V ₄′ geöffnet und geschlossen werden, wie dies in den Fig. 2(a) bis 2(d) gezeigt ist. Hierbei erfolgt eine gesteuerte zeitliche Zuordnung zu der Bewegung der Kolben P₁, P₂, P ₃ und P₄. Zusätzlich wird bei der vorstehend genannten Auslegung auf eine ähnliche Weise auch die Zündkerze (nicht ge zeigt) mit Hilfe eines elektrischen Zündgebers gezündet und zwar ständig zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Bewegung des betreffenden Kolbens. Die Drehwelle 4 a und 4 b und die beweglichen Wellen 1 und 1 a sind in entsprechender Weise mit Lagern versehen. Das Schwungrad 11 ist auf dem Wellenteil 4 a der Drehwelle vorgesehen.

Nachstehend wird der Arbeitsablauf einer Vierzylinder viertakt-Benzinbrennkraftmaschine beschrieben, die mit dem vorstehend erläuterten Bewegungswandler ausgestat tet ist.

Nach Fig. 2(a) wird die Zündkerze (nicht gezeigt) des Zylinders C ₁ der kreuzweise angeordneten Zylinder ge zündet und der wie in Fig. 2(d) gezeigte komprimierte und vergaste Brennstoff wird zur Explosion gebracht. Der Kolben P ₁ wird in Mittelrichtung der kreuzweise angeordneten Zylinder gedrückt und das mit dem Kol benbolzen p ₁ verbundene Verbindungsglied L ₁ beauf schlagt den Querarm A ₁ auf der beweglichen Welle 1, die in Gegenuhrzeigerrichtung hin- und hergehend beweg lich gelagert ist. Zugleich wird das Verbindungsglied L₃, das dem Verbindungsglied L ₁ gegenüberliegt, in dem Zustand, bei dem diese Verbindungsglieder parallel zu einander zu liegen, so gedrückt, daß sein Mittelpunkt ausgehend von dem in Fig. 2(d) gezeigten Zustand in eine Gegenuhrzeigerrichtung bewegt wird und der Kolben P ₂ wird in eine Richtung bewegt, daß er sich von der Mitte der Kreuzzylinderanordnung, d.h. in eine Richtung in Richtung auf den Zylinderkopf des Zylinders C₂, be wegt. Zu diesem Zeitpunkt sind das Einlaßventil V ₂ und das Auslaßventil V ₂′ des Zylinders C ₂ in geschlossenem Zustand und die angesaugte Außenluft wird komprimiert, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist. Der Kolben P ₃ im Zylinder C ₃ kann sich aus der Stellung, in der er in Richtung auf den Kopf des Zylinders C ₃ gedrückt worden ist, wegbewegen, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist und zwar zu der Mittelrichtung der Kreuzzylinderanordnung unter Ausführung einer Bewegung des Mittelpunktes des Verbindungsgliedes L ₃ in Gegenuhrzeigerrichtung, die durch die Drehung des Querarms A ₁ in Gegenuhrzeigerrich tung bewirkt wird. Zugleich befindet sich das Saugven til V ₃ im Öffnungszustand, so daß Außenluft in den Zylin der C ₃ eingesaugt werden kann. Ferner bewirkt die Bewe gung des Mittelpunkts des Verbindungsgliedes L ₁ in Ge genuhrzeigerrichtung, daß der Kolben P ₄ im Zylinder C ₄ von der Position weggedrückt wird, in der er sich in der Nähe der Mitte der Kreuzzylinderanordnung befindet, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist und er bewegt sich in Richtung auf den Zylinderkopf und zugleich nimmt das Auslaßventil V ₄′ den Öffnungszustand ein, so daß das Verbrennungsgas nach der Explosion im Zylinder C₄, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, ausgegeben wird. Wenn andererseits eine Explosion bewirkt, daß der Kolben P ₁ im Zylinder C ₁ nach innen gedrückt wird, wird der obere Querarm A₂, dessen Endteile zusammenwirkend an den Mit telpunkten der jeweiligen Verbindungsglieder L ₂ und L ₄ angebracht sind, die einander gegenüberliegen, aus dem in Fig. 2(d) gezeigten Zustand in Uhrzeigerrichtung weggedreht und die obere bewegliche Welle 1 a, die auf dem Querarm A ₂ fest angebracht ist, dreht sich in Uhr zeigerrichtung. Wenn insbesondere der vergaste Brenn stoff, der sich im Zylinder C ₁ im komprimierten Zustand befindet, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, zur Explo sion gebracht wird, und zwar während des Übergangs von dem Zustand nach Fig. 2(d) zu Fig. 2(a), sind der un tere Querarm A ₁ und der obere Querarm A ₂ derart beschaf fen, daß sie sich in Gegenuhrzeigerrichtung und Uhr zeigerrichtung jeweils drehen können. Bei der vorstehend genannten Beaufschlagung sind der Hub der Kolben und der Drehweg der Querarme bei der hin- und hergehenden Dreh bewegung durch einen Bewegungsbereich des Kurbelzapfens 5 begrenzt, den dieser ausführen kann, wenn die doppel seitige sphärische Gleitbewegung des senkrechten Ver bindungslagers 6, bewirkt durch die Drehung des direkt mit dem Querarm A ₁ verbundenen Jochs 2, in Gegenuhrzei gerrichtung, ermöglicht, daß sich die Z-förmige Kurbel welle um 180° dreht. Wenn dann eine Zündung der Zünd kerze (nicht gezeigt) bewirkt, daß der im komprimierten Zustand sich im Zylinder C ₂ nach Fig. 2(a) befindende vergaste Brennstoff zur Explosion gebracht wird, so wer den die Kolben, die Verbindungsglieder und die Querarme in einen Zustand überführt, der in Fig. 2(b) gezeigt ist. Insbesondere wird der Kolben P ₂ im Zylinder C ₂ in Mittelrichtung der Kreuzzylinderanordnung gedrückt und zugleich wird das Einlaßventil V ₃ des Zylinders C₃, das sich im geöffneten Zustand befunden hat, geschlos sen, so daß der vergaste und angesaugte Brennstoff im Zylinder C ₃ komprimiert wird. Beim Schließen des Aus laßventils V ₄′ des Zylinders C₄, das sich im offenen Zustand befunden hat und beim Öffnen des Einlaßventils V₄, erfolgt gleichzeitig ein Einziehen des Kolbens P ₄ in Mittelrichtung der Kreuzzylinderanordnung, wodurch bewirkt wird, daß Außenluft in den Zylinder C ₄ gesaugt wird. Beim Öffnen des Auslaßventils V ₁′ im Zylinder C ₁ wird der Kolben P ₁ nach innen in Richtung auf den Zylin derkopf gedrückt, so daß das verbrannte Verbrennungs gas im Zylinder C ₁ ausgestoßen wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt eine unter Druck bewirkte Bewegung des Kolbens P ₂ in Richtung auf die Mittelrichtung der Kreuzzylinder anordnung, daß die Verbindungsglieder auf die vorstehend beschriebene Weise bewegt werden und der untere Querarm A ₁ und der obere Querarm A ₂ in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung jeweils bewegt werden, wobei die doppelseitige sphärische Gleitbewegung des senkrechten Verbindungslagers 6 bewirkt durch die Drehung in Uhr zeigerrichtung des Jochs 2, das mit dem Querarm A ₁ ver bunden ist, ermöglicht, daß die Z-förmige Kurbelwelle 3 sich um 180° dreht. Bei einer hin- und hergehenden Be wegung in Form einer Taumelbewegung des Querarms A ₁ wird eine Umdrehung der Z-förmigen Kurbelwelle 3 bewirkt. Wenn dann eine Zündung der Zündkerze (nicht gezeigt) erfolgt, durch die bewirkt wird, daß der vergaste Brennstoff, der sich im Zylinder C ₃ nach Fig. 2(b) im komprimierten Zu stand befindet, zur Explosion gebracht wird, werden die Kolben und Verbindungsglieder und die Querarme in einen Zustand überführt, der in Fig. 2(d) gezeigt ist. Wenn insbesondere der Kolben P ₃ im Zylinder C ₃ in Mittelrich tung der Kreuzzylinderanordnung gedrückt wird und zu gleich der Kolben P ₄ im Zylinder C ₄ in Richtung des Zylin derkopfs gedrückt wird, wird der eingesaugte vergaste Brennstoff komprimiert und eine Bewegung des Kolbens P ₁ im Zylinder C ₁ bewirkt, daß in dem Zylinder C ₁ Außenluft angesaugt wird. Der Kolben P ₂ im Zylinder C ₂ wird in Richtung des Zylinderkopfs gedrückt, wodurch bewirkt wird, daß die verbrannten Verbrennungsgase im Zylinder C ₂ auf die vorstehend beschriebene Weise aus gestoßen werden. Eine Bewegung der Verbindungsglieder, bewirkt durch eine Druckbewegung des Kolbens P ₃ in Mittelrichtung der Kreuzzylinderanordnung, ermöglicht, daß der untere Querarm A ₁ und der obere Querarm A ₂ in Gegenuhrzeigerrichtung und in Uhrzeigerrichtung jeweils gedreht werden, wodurch die doppelseitige sphärische Gleitbewegung des senkrechten Verbindungslagers 6 ver ursacht durch die Drehung des Jochs 2 in Gegenuhrzeiger richtung, das direkt mit dem Querarm A ₁ verbunden ist, ermöglicht, daß sich die Z-förmige Kurbelwelle 3 um 180° dreht. Wenn dann der vergaste Brennstoff, der sich im Zylinder C ₄ nach Fig. 2(c) im komprimierten Zustand befindet, zur Explosion gebracht wird, läuft eine ähn liche Bewegungsabfolge gemäß der vorstehend beschriebe nen Weise ab und der untere Querarm A ₁ und der obere Quer arm A ₂ sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie sich jeweils in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung drehen. Bei der Drehung des Jochs 2 in Uhrzeigerrich tung wird ermöglicht, daß sich die Z-förmige Kurbelwelle 3 um 180° drehen kann. Im Anschluß ergibt sich ein Zu stand, der sich nach einer Explosion des vergasten Brenn stoffes in komprimierter Form im Zylinder C ₁ (s. Fig. 2d) resultiert und es erfolgt eine Überführung in den Zu stand, der in Fig. 2(a) gezeigt ist. Eine ständige Ver puffung des vergasten Brennstoffs, der in den vier kreuz weise angeordneten Zylindern C₁, C₂, C ₃ und C ₄ komprimiert wird, ermöglicht, daß die Querarme A ₁ und A ₂ sich hin und hergehend in Form einer Schaukelbewegung zweimal be wegen und die Z-förmige Kurbelwelle 3 dreht sich zwei mal. Eine Zeitsteuernocke (nicht gezeigt) für das vor stehend angegebene Einlaßventil, das Auslaßventil, die Zündkerze und dergleichen wird pro zwei Umdrehungen der Z-förmigen Kurbelwelle 3 einmal gedreht, um den zeit lich gesteuerten Ablauf des Arbeitens dieser Einrich tungen zu ermöglichen.

Mit den Fig. 4(a) bis 4(d) wird eine Arbeitsweise erläutert, bei der die hin- und hergehende Bewegung in Form einer Taumelbewegung des Jochs 2 bewirkt, daß sich die Z-förmige Kurbelwelle einmal dreht. In Fig. 4(a) ist der Zustand gezeigt, bei dem die Taumel bewegungsrichtung des Jochs 2 eine Neutralstellung be züglich der Richtung der Wellenachse der Z-förmigen Kurbelwelle 3 einnimmt. Wenn das Joch 2 derart beschaf fen und ausgelegt ist, daß es sich ausgehend von den in Fig. 4(a) gezeigten Zustand in Gegenuhrzeigerrichtung im oberen Teil der Zeichnung dreht, wird bewirkt, daß das senkrechte Verbindungslager 6, das zwischen den vom Joch 2 abzweigenden Armen mit Hilfe der beweglichen Zap fen 6 a und 6 a gelagert ist, eine doppelseitige sphäri sche Gleitbewegung ausführt, so daß, wenn das Joch 2 die Position am Ende seiner Vor- und Rückwärtsdrehbewe gung erreicht, das senkrechte Verbindungslager 6 den in Fig. 4(b) gezeigten Zustand einnimmt und wie in der Endansicht der Drehwelle 4 a gezeigt ist, hat sich die Drehwelle 4 a um 90° gedreht. Wenn anschließend das Joch sich in Gegenrichtung (in Uhrzeigerrichtung im oberen Teil) dreht, setzt das senkrechte Verbindungslager 6 seine doppelt wirkende sphärische Bewegung fort und im Laufe dieser Bewegung wird ein in Fig. 4(c) gezeigter Zustand erreicht, in dem das Joch 2 die Endposition einer Vor- und Zurückbewegung in Form einer Drehbewegung in Gegenrichtung zum Zustand nach Fig. 4(b) einnimmt, wie dies in Fig. 4(d) gezeigt ist. Die Drehwelle 4 a ist aus gehend von dem Zustand nach Fig. 4(b) um 180° ge dreht. Wenn dann das Joch 2 in eine Gegenrichtung (Uhr zeigerrichtung gesehen im oberen Teil derselben) ge dreht wird, so daß es eine Neutralstellung nach Figur 4(a) einnimmt, wird die Drehwelle 4 a um weitere 90° gedreht, wobei ein Rücklaufen des Jochs 2 von dem Zu stand nach Fig. 4(a) zu dem Ausgangszustand während einer Taumelbewegung ermöglicht, daß sich die Drehwelle, d.h. die Z-förmige Kurbelwelle, sich einmal dreht. Eine solche Drehung der Z-förmigen Kurbelwelle 3 erfolgt im mer während des Ablaufs einer hin- und hergehenden Be wegung des Jochs 2 ausgehend beispielsweise von dem Fall, wenn das Joch 2 eine hin- und hergehende Taumel bewegung, ausgehend von dem Zustand von Fig. 4(b) aus führt und in den Zustand nach Fig. 4(b) zurückkehrt. Welche räumlichen Zuordnungen auch immer hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Querarm A ₁ und dem Joch 2 getroffen werden, wird nur bei der kontinuierlichen Be aufschlagung der jeweiligen vier Zylinder P₁, P₂, P ₃ und P ₄ bewirkt, daß bei einer Taumelbewegung des Jochs 2 sich die Z-förmige Kurbelwelle zweimal dreht.

Die Z-förmige Kurbelwelle 3 hat eine Unwucht seiner Kupplung, die mit Hilfe der Drehausgleichsgewichte 15 und 15 auf den beiden Enden des Kurbelzapfens aus geglichen werden, und eine Bewegung des senkrechten Verbindungslagers 6 nutzt die vorstehend genannten Dreh ausgleichsgewichte 15 und 15 sowie das bewegliche Aus gleichsgewicht 10, das sich in Form einer Taumelbewe gung in Gegenrichtung zum Querarm A ₁ bewegt, so daß dieser im Gleichgewichtszustand gehalten wird. Hier durch können Vibrationen reduziert werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausbildungsform, bei der eine kombi nierte Zuordnung zwischen dem Teil der parallelen Ver bindungsglieder und dem Teil des Querarms vorgesehen ist, wodurch die Konstruktion eine höhere Steifigkeit erhält.

Bei dieser Auslegung haben die Verbindungsglieder zur Übertragung einer Kraft von dem Kolben auf den Quer arm A ₁ auf den oberen Teil der beweglichen Welle 1, die fest mit dem Joch 2 verbunden ist, eine doppelte Ausbildungsform, so daß keine Torsionsbewegung an dem Arm A ₁ auftritt. Insbesondere sind der Querarm A ₁ und die beiden Endteile der parallelen Verbindungsglieder L ₂ und L ₄ auf den beiden Seiten des Querarms A ₁ zwischen zwei vertikalen Paaren von parallelen Verbindungsglie dern L ₁ und L ₁ und L ₃ und L ₃ angeordnet, und die beiden vertikalen Paare von parallelen Verbindungsgliedern L ₁ und L ₁ und L ₃ und L ₃ sind mit dem Querarm A ₁ und dem Kolben P₁, P₂, P ₃ und P ₄ durch Armbolzen 12 und 12 und Kolbenbolzen p₁, p₂, p ₃ und p ₄ jeweils verbunden. Fer ner ist der Hilfsquerarm A ₂′ derart vorgesehen, daß er gleitbeweglich auf der beweglichen Welle 1 zusammen mit dem oberen Querarm A ₂ derart angeordnet ist, daß dieser Hilfsquerarm A ₂′ und der obere Querarm A ₂ zwischen den anderen parallelen Verbindungsgliedern L ₂ und L ₄ und dem Querarm A ₄ liegen. Der Arm A ₂′ ist mit den parallelen Verbindungsgliedern L ₂ und L ₄ durch die Verbindungsbol zen 13 und 13 verbunden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, die eine Ansicht in Blickrichtung D nach Fig. 5 dar stellt, wobei der Querarm A ₁ gezeigt ist, wirkt die Kraft P, die von dem Kolbenbolzen p ₄ auf den Querarm A ₁ mit Hilfe der parallelen Verbindungsglieder L ₁ und L ₁ übertragen wird, jeweils mit P/2 auf die unteren und obe ren Teile der jeweiligen Armbolzen 12 ein, wobei die Aus legung derart getroffen ist, daß der Armbolzen 12 von dem oberen Teil und dem unteren Teil des Querarms A ₁ vorsteht. Aus diesem Grunde sind das obere und das untere Torsions moment, das auf den Arm A ₁ einwirkt, versetzt und das Tor sionsmoment B = Pl ₁ tritt nach Fig. 7 dann auf, wenn ein einziges Verbindungsglied L ₁ vorgesehen ist. Die auf den Querarm A ₁ wirkende Kraft P ist daher nicht vor handen. Da P in vertikaler Richtung in zwei gleiche Teile bei der Ausbildungsform nach Fig. 6 aufgeteilt wird, sind die auf den Armbolzen 12 einwirkenden Bean spruchungen geringer und das Biegemoment des Armbol zens 12 beläuft sich auf P/ 2×l₃, während im Fall von Fig. 7 das Biegemoment gleich P×l ₂ ist. Wenn man die Dickenauslegung des Verbindungsgliedes noch berücksich tigt, das beispielsweise mit l ₂ = 2l₃ gegeben ist, wird das vom Bolzen nach Fig. 7 aufgenommene Biegemoment gleich P×l ₂ = 2P×l ₃ und das von dem Armbolzen 12 nach Fig. 6 aufgenommene Biegemoment beläuft sich auf ein Viertel im Vergleich zu jenem nach Fig. 7. Da fer ner die Scherbeanspruchung um die Hälfte reduziert wird, erhält man ein überraschend gutes Ergebnis im Hinblick auf die Festigkeit des Armbolzens. Als Folge hiervon wird auch die auf den Querarm A ₁ einwirkende Belastung geringer, so daß man ein- Konstruktion mit höherer Steifigkeit erhält. Wenn ferner die auf eines der paral lelen Verbindungsglieder L ₂ und L₄, die einander gegen überliegen, einwirkende Kraft vorhanden ist und die Kraft auf das andere Verbindungsglied übertragen wird, ergibt sich durch den Hilfsquerarm A ₂′, der zusammen mit dem oberen Querarm A ₂ vorgesehen ist, eine Verbesserung im Hinblick auf das Biegemoment, das auf den Verbindungs bolzen 3 einwirkt, sowie im Hinblick auf die Scherbean spruchung und zwar im Vergleich zu jenem Fall, bei dem nur ein einziger oberer Querarm A ₂ vorgesehen ist. Durch diese Doppelauslegung erhält man daher eine Aussteifung der Konstruktion. Eine solche Verbindungseinrichtung mit höherer Steifigkeit ist insbesondere bei stark beanspruch ten Brennkraftmaschinen und dergleichen geeignet.

Zusätzlich zu der vorstehend angegebenen Ausführungs form, bei der der Bewegungswandler nach der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommt, kann diese Bauart des Bewegungswandlers auch für andere An wendungsfälle geeignet sein, bei denen nur zwei einan der gegenüberliegend angeordnete Zylinder bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind und die beiden ande ren Zylinder direkt miteinander zur Bildung eines Kom pressors verbunden sind. Im letztgenannten Fall erhält man eine beachtliche Verkleinerung der Konstruktion im Vergleich zu einem üblichen Kompressor, der mit einer Brennkraftmaschine ausgerüstet ist und die parallelen Verbindungsglieder drücken direkt den Kolben auf der Seite des Kompressors. Der so erhaltene Kompressor hat einen geringeren Reibungsverlust und einen höheren Wir kungsgrad im Vergleich von solchen Einrichtungen, bei denen eine Übertragungseinrichtung zwischen der Kurbel welle und der Verbindungsstange vorhanden ist.

Wenn man ferner die Z-förmige Kurbelwelle des Bewegungs wandlers nach der Erfindung als eine Eingangswelle dreh antreibt, so ist es möglich, daß die kreuzweise angeord neten Zylinder als Kompressoren genutzt werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, daß man einen Vierzylinder- Kompressor als eine Arbeitsmaschine mit einem gut gewuch teten Zustand und kleineren Abmessungen erhält, der einen höheren Wirkungsgrad hat und bei dem die Vibrationsstärke vermindert ist.

Ferner läßt sich der Bewegungswandler nach der Erfin dung nicht nur auf eine Brennkraftmaschine, die vorste hend als eine Viertakt-Brennkraftmaschine bezeichnet worden ist, anwenden, sondern sie ist auch bei Zweitakt maschinen und Dieselmaschinen von Vorteil.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäs sen Bewegungswandlers näher erläutert. Bei einer Anord nung von zwei Gruppen von Kolbenpaaren, die einander gegenüberliegen, werden diese hin- und hergehend bewegt und doppelt beaufschlagt und die Querarme A ₁ und A₂, die sich miteinander schneiden, bewegen sich voneinander in Form einer Taumelbewegung weg. Die sich hieraus er gebende Taumelbewegung des Jochs 2 auf dem Endteil der beweglichen Welle 1, die fest am Querarm A ₁ angebracht ist, bewirkt, daß das senkrechte Verbindungslager 6, das von dem Joch getragen wird, eine doppelseitige sphäri sche Kreisbewegung auf den Kurbelzapfen 5 überträgt, wo bei die Z-förmige Kurbelwelle 3 derart gedreht wird, daß ihr Wellenmittelpunkt an den Drehwellen 4 a und 4 b festge halten ist. Zu diesem Zeitpunkt ermöglichen die vier gleichseitigen Verbindungsglieder, daß die jeweiligen Kol ben beaufschlagt werden, während die Kolben hinsichtlich ihrer Beaufschlagungsart begrenzt sind. Zwei Gruppen von zwei Kolben, die einander gegenüberliegen, werden symme trisch an den Schnittpunkt der Diagonalen der vier Ver bindungsglieder als eine Mitte beaufschlagt, so daß die Bewegung des Kolbens und des Verbindungsgliedes vollstän dig ausgewuchtet ist, wodurch eine Vibration verhindert wird. Ferner ermöglichen die Ausgleichsgewichte an den beiden Enden der Kurbelzapfen die Erzeugung einer Unwucht in Paaranordnung längs der Z-förmigen Kurbelwelle, so daß diese versetzt sind und auf Null reduziert werden. Die Bewegung des senkrechten Verbindungslagers wird in eine Komponente der Drehbewegung (doppelseitige sphärische Gleitbewegung) um den Kurbelzapfen und eine Komponente der Taumelbewegung in der Nähe des beweglichen Zapfens aufgeteilt. Die Drehausgleichsgewichte 15 und 15, die auf den Drehwellen 4 a und 4 b auf den beiden Seiten des Kur belzapfens 4 vorgesehen sind und gegebenenfalls das be wegliche Ausgleichsgewicht 10 sind direkt mit dem Querarm A ₂ verbunden, der sich an der Seite befindet, an der das Joch befestigt ist und sie werden in Form einer Taumel bewegung in Gegenrichtung zu dem Querarm A ₁ auf der Seite des Jochs bewegt, so daß erreicht wird, daß alle vorstehend genannten kinematischen Komponenten im Gleichgewicht gehalten werden. Hierdurch erhält man eine insgesamt ausgewuchtete Konstruktion bei der vorstehend beschriebenen Kolbenbewegung. Auch wird die Vibrations stärke der gesamten Einrichtung reduziert. Wenn es sich jedoch um kleine Maschinen handelt, wird bei der tat sächlichen Anwendung das bewegliche Ausgleichsgewicht meist nicht benötigt und man bringt zusätzlich ein ge ringes Gewicht an den Drehausgleichsgewichten 15 und 15 an, die auf den Drehwellen 4 a und 4 b vorgesehen sind, wodurch eine Winkelvibration um die Hälfte reduziert wer den kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei einer kreuzweisen Anordnung von vier Zylindern durch die vier gleichseitigen Verbindungsglieder ermöglicht wird, daß die Rüttelbewegung aus der hin- und hergehenden Be wegung der Kolben abgekoppelt werden kann und die Z-för mige Kurbelwelle ermöglicht, daß diese Rüttelbewegung mit Hilfe des senkrechten Verbindungslagers in die Dreh bewegung umgewandelt wird. Die Bewegung der Kolben und der Verbindungsglieder wird in einen vollständigen Gleich gewichtszustand gebracht und alle Vibrationen einschließ lich der geradzahligen Vibrationen sowie weiterer Quer vibrationen und Primärvibrationen, basierend auf der hin und hergehenden Bewegung der Kolben, werden abgeleitet, um absorbiert zu werden. Zusätzlich bewirken die Ausgleichs gewichte auf den beiden Enden des Kurbelzapfens, daß das Ungleichgewicht des Bauteileppares längs der Z-förmigen Kurbelwelle auf Null reduziert wird und daß die Rüttel bewegung des mit der Z-förmigen Kurbelwelle zusammenar beitenden Jochs im Hinblick auf die Winkelvibration unter Verwendung des beweglichen Ausgleichsgewichtes redu ziert werden kann. Somit erhält man einen ausgewogenen Gleichgewichtszustand bei der Gesamtauslegung der Vorrichtung einschließlich eines Bewegungsgleichge wichts der Kolben, so daß die Vibrationsstärke herab gesetzt werden kann. Da insbesondere der Teil zur Bewe gungsübertragung einen Rollkontakt hat, bei dem ein Flächenkontakt vorhanden ist und eine Vielzahl von Kon taktteilen, wie Kugellager, vorgesehen sind, erhält man eine Vorrichtung mit längerer Lebensdauer. Wenn die Vor richtung nach der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommt, hat sie im Hinblick auf die Luft dichtigkeit, die Schmierung und Kühlung das gleiche Lauf verhalten wie übliche Hubkolbenbrennkraftmaschinen und sie weist mechanische Bauteile auf, die eine höhere Zu verlässigkeit haben, so daß man eine beträchtliche Ver besserung des Erzeugnisses erhält, das besser ausgewuch tet ist, kleiner ausgelegt ist und gewichtsmäßig leich ter ist und das auch einen höheren mechanischen Wirkungs grad als Bauformen hat, die bei üblichen Hubkolbenbrenn kraftmaschinen bisher vorgesehen werden. Da zusätzlich die sich ergebende Rüttelbewegung von der hin- und her gehenden Bewegung der Kolben über die vier gleichseiti gen Verbindungsglieder auf das Joch übertragen werden, und die Z-förmige Kurbelwelle in der Form angetrieben wird, daß die Z-förmige Kurbelwelle mit einem senkrech ten Verbindungslager nur über bewegliche Zapfen verbun den ist, ist auch die Gesamtauslegung relativ unkompli ziert. Die Z-förmige Kurbelwelle hat beispielsweise einen geneigten Kurbelzapfen als einen Bestandteil im Vergleich zu der Kurbelwelle einer Vierzylinderbrennkraftmaschine der Reihenbauart, so daß die Auslegung nicht nur ein facher, sondern auch gewichtsmäßig leichter ist, so daß sich der Abstand zwischen den Lagern an den beiden Enden minimalisieren läßt, wodurch die Steifigkeit der Welle, insbesondere die Torsionssteifigkeit derselben erhöht wird, so daß die Vibration größer wird. In dieser Hin sicht ist die erfindungsgemäße Maschine überlegen. Da das an der Z-förmigen Kurbelwelle auftretende Drehmo ment bei der Ausbildung der Abtriebswelle als Doppel körper im Gegensatz zu einer üblichen Kurbelwelle, bei der das Belastungsmoment als Drehmoment örtlich konzen triert auftritt, wird die Belastung auf das Lager auf die Hälfte herabgesetzt, der Reibungsverlust wird ver mindert und die Vibrationen und die Geräusche werden re duziert. Die vorstehend genannte Minimalisierung des Ab standes zwischen den Lagern ist zweckmäßig bei einer vorne liegenden Brennkraftmaschine und eines Frontan triebs eines Fahrzeuges, die am häufigsten bei Fahrzeu gen dieser Art eine solche Vorrichtung haben, so daß man ein kompaktes Lager verwirklichen kann, um zu ermöglichen, daß die Gesamtsteifigkeit der Brennkraftmaschine äußerst hoch wird, um die zugeordneten Einrichtungen gewichts mäßig leicht zu gestalten. Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine für ein Kleinflug zeug zur Anwendung kommt, bei dem beim Einbau der Zylin derblock und die Z-förmige Kurbelwelle an dem unteren und dem oberen Teil jeweils angeordnet sind, erhält man eine stabilisierte Auslegung, bei der der Schwerkraft mittelpunkt tiefer liegt. Da über der Z-förmigen Kurbel welle keine Teile liegen, wird das Winkelgesichtsfeld vergrößert. Die Zylinder sind unabhängig und sie werden vorzugsweise luftgekühlt. Da die Einrichtung für sich selbst ausgezeichnet ausgewuchtet ist, werden zu Unbe quemlichkeiten führende Vibrationen bei einem Luftfahr zeug vermieden, dessen Körper insbesondere klein ausge legt ist. Hierdurch vereinfachen sich die Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von Vibrationen. Die Vorrichtung nach der Erfindung bringt den Vorteil einer größeren Freizügig keit bei der Auslegung der Teile, da sie eine bewegliche Welle hat, und der Kolben und die Z-förmige Kurbelwelle sich senkrecht zueinander schneiden.

Wenn andererseits nur zwei Zylinder bei der Vorrichtung nach der Erfindung unter Anwendung der Brennkraftmaschi ne einander gegenüberliegend angeordnet sind, während die anderen beiden Zylinder, die hierzu in senkrechter Schnittlage angeordnet sind, können diese als Kompres sor verwendet werden, wobei man einen Luftkompressor mit einem klein bemessenen Motor erhält, der ausge zeichnet ausgewuchtet ist und mit besserer Effizienz arbeitet. Wenn ferner alle vier Zylinder als Kompressor genutzt werden, wobei die Z-förmige Kurbelwelle als Ein gangswelle dient, läßt sich ein Kompressor bauen, der ausgezeichnet ausgewuchtet ist und bei dem die Vibra tionsstärke herabgesetzt ist. Zusammenfassend bildet der Bewegungswandler nach der Erfindung eine Einrichtung, die die Vibrationsstärke reduziert, ein zuverlässiges Arbeiten und eine längere Lebensdauer ermöglicht. Fer ner ist sie kompakt ausgelegt und gewichtsmäßig leicht, so daß sie auf den verschiedensten Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen kann.

Claims

1. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine und dergleichen, welcher in einer Brennkraftmaschine, einem Luftkompressor und dergleichen eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens und eine Drehbe wegung einer Eingangswelle in eine Drehbewegung einer Abtriebswelle umwandelt, und bei dem eine hin- und hergehende Bewegung des jeweiligen Kolbens eine Anordnung mit vier Zylindern (C₁, C₂, C ₃ und C ₄) aufweist, die kreuzweise derart angeordnet sind, daß zwei Zylinderpaare auf derselben Wellenachse einander gegenüberliegend angeordnet sind, von denen zwei Gruppen ihrer Wellenachsen senkrecht mitein ander auf derselben Ebene verbunden sind, wobei Endteile von vier gleichseitigen Verbindungsglie dern (L₁, L₂, L ₃ und L ₄) derart ausgelegt sind, daß sie mit den Kolbenbolzen (p₁, p₂, p ₃ und p ₄) der jeweiligen Kolben (P₁, P₂, P ₃ und P ₄) zusammen arbeiten, die in Zylindern gleitbeweglich angeord net sind, wobei einander benachbarte Bolzen mitein ander verbunden sind, wobei Endteile der Dreharme (A ₁ und A ₂) die einander in X-Form schneiden, zu sammenwirkend mit Mittelpunkten von jeweils zwei Paaren von parallelen Verbindungsgliedern (L ₁ und L₃, L ₂ und L ₄) angebracht sind, die einander gegen überliegen, mit einer beweglichen Welle (1), die an einem Querarm (A ₁) derart angebracht ist, daß die bewegliche Welle (1) an einer Schnittstelle der bei den Querarme liegt und senkrecht zu einer Beaufschla gungsfläche der Arme ist, so daß die bewegliche Welle (1) vor und zurück drehbar ist, mit einem Joch (2), das an dem Wellenende der beweglichen Welle (1) fest angebracht ist, mit einer Z-förmigen Kurbelwelle (3), die derart vorgesehen ist, daß die Wellenachse der Z-förmigen Kurbelwelle (3) senkrecht eine Richtung der Wellenachse der beweglichen Welle (1) schneidet, und mit einem senkrechten Verbindungslager (6), das derart vorgesehen ist, daß es gleitbeweglich in einen Kurbelzapfen (5) paßt, der bezüglich der Wellenachse geneigt zwischen drehbaren Wellenteilen (4 a und 4 b) der Z-förmigen Kurbelwelle (3) verbunden ist und das bewegliche Zapfen (6 a und 6 b) aufweist, die auf den beiden Seiten senkrecht zu der Wellenachse des senk rechten Verbindungslagers (6) vorgesehen sind und die derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie wellen ähnlich zwischen einem Paar von Armen (2 a und 2 a) des vorstehend genannten Jochs (2) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwingbewegung aus der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens derart ausgeleitet wird, daß die Schwingbewegung mit Hilfe des Jochs (2) und des senkrechten Verbin dungslagers (6) in eine Drehbewegung der Z-förmigen Kurbelwelle (3) umgewandelt werden kann.

2. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine oder dergleichen nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die parallelen Verbindungs glieder (L ₁ und L ₃), die einander gegenüberliegen, derart vorgesehen sind, daß ihre Mittelpunkte im Zusammenwirken mit den beiden Enden des Querarms (A ₁) angebracht sind, an dem die bewegliche Welle (1) mit dem Joch (2) befestigt ist in doppelter Weise als Zwischenverbindung für den Querarm (A ₁) vorgesehen sind, so daß sie miteinander derart ver bindbar sind, daß sie ein weiteres Paar von paralle len Verbindungsgliedern (L ₂ und L ₄) haben, die zu Haltezwecken dazwischenliegen.

3. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine oder dergleichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine entsprechende Zuordnung der vier Zylinder (C₁, C₂, C ₃ und C ₄) und der Kolben (P₁, P₂, P ₃ und P ₄) bei der Auslegung der Maschine getroffen ist.

4. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine oder dergleichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß von einer Anordnung mit vier Zylindern (C₁, C₂, C ₃ und C ₄) eine Gruppe von zwei gegenüberliegenden Zylindern als Brennkraft maschine und die andere Gruppe von zwei gegenüber liegenden Zylindern als Kompressor arbeitet.

5. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine oder dergleichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine entsprechende Anordnung der vier Zylinder (C₁, C₂, C ₃ und C ₄) und der Kolben (P₁, P₂, P ₃ und P ₄) zur Bildung eines Kompressors getroffen ist, und daß der Dreh antrieb der Z-förmigen Kurbelwelle (3) bewirkt, daß die Kolben (P₁, P₂, P ₃ und P ₄) hin- und hergehend bewegt werden.

6. Bewegungswandler für eine Brennkraftmaschine und dergleichen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß ein beweg liches Ausgleichsgewicht (10) an der beweglichen Welle (1 a) befestigt ist, das auf dem Arm (A ₂) vor gesehen ist, der sich an einer dem Joch (2) des Querarms (A ₁) gegenüberliegenden Lage befindet, der koaxial zur beweglichen Welle (1) vorgesehen ist, die am Joch (2) befestigt ist.