DE3700005A1

DE3700005A1 - Kolbenmechanik und kinematik eines axialmotors

Info

Publication number: DE3700005A1
Application number: DE19873700005
Authority: DE
Inventors: Ludwig Elsbett; Guenter Elsbett; Klaus Elsbett
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-02
Filing date: 1987-01-02
Publication date: 1988-07-14

Description

Es ist bekannt, Taumelscheibenmotoren mit einer Taumelscheibe auszurüsten, die eine feste Teilung aufweist und eine Übertragungsmechanik von dieser Taumelscheibe auf die Kolben, um die durch die Taumelbewegung verursachten Schwenk-, Schiebe- und Drehbewegungen zu kompensieren. Diese Mechaniken ergeben in der Praxis eine komplizierte und oft erheblich unterschiedliche Hubkinematik für die einzelnen Kolben. Eine separate Abstützung zur Aufnahme des Rückdrehmoments ist in vielen Fällen nötig.

Zweck der Erfindung ist es, eine einer Sinus-Funktion folgende Hubbewegung zu erreichen, die für jeden Kolben gleich ist, sowie Vermeidung von separaten Führungen, Kinematik mit einfachen Formeln und Vermeidung von radialen (um Schrägzapfenmitte) Schiebebewegungen im Bereich des Kolbenbolzens.

Die Lösung besteht darin, eine Auflösung der Taumelscheibe in einzelne Pleuelsegmente drehbar um die Mitte des Schrägzapfens gelagert direkt oder über eine Zwischenhülse auf dem Schrägzapfen vorzunehmen. Das Rückdrehmoment wird auf alle Zylinder verteilt.

Die Kinematik (Fig. 1)

Zwei über Kurbelarme K festverbundene Achsen x und y schneiden sich im Punkt M unter dem Winkel α. Rechtwinklig zu y und ebenfalls durch M laufend geht eine Ebene, die eine weitere Linie z, welche im Abstand a von x liegt, im Punkt P schneidet. Rotiert die x-Achse, so macht der Schnittpunkt P auf der z-Achse einen Hub nach folgender Formel (auf die Mittelstellung bezogen):

s = a · tan α · sin ( = Drehwinkel)

Der maximale Hub (Gesamthub) beträgt:

s _gesamt = 2 · a · tan α

Definition des Fehlerwinkels δ

In der Projektion (R) decken sich die Linien MP und MO. Am Umfang eines Kreises um Achse x mit Radius a liegt eine weitere Achse z₁ auf einem Strahl MO₁ im Winkelabstand y. In gleicher Weise gibt es einen Strahl MP₁ im gleichen Winkelabstand y in Projektion S, der sich jedoch nicht mit MO₁ deckt, sondern eine Winkeldifferenz δ aufweist. Erst bei Drehung der x-Achse um den Winkelbetrag y wird wieder Deckung erreicht.

Der Ausgleich dieses variierenden Fluchtungsfehlers ist Gegenstand der Erfindung. Er errechnet sich wie folgt:

Funktionsbeschreibung

In einem Gehäuse (1) eines Axialmotors sind um die Mitte der Kurbelwelle (2) herum Zylinder (3) angeordnet, in denen sich gegenüberliegend und fest verbunden je zwei Kolben (4) bewegen. Die Kurbelwelle hat einen schräggestellten Kurbelzapfen (5), um den sich eine Lagerbuchse (6) drehen kann. Auf dieser Buchse sind um die Kurbelzapfenmitte drehbar die Pleuelsegmente (7) gelagert. Das im Kolbenzapfen (8) geführte Pleuelende ist als Zapfen ausgebildet und im Bolzen schieb- und drehbar. Der Kolbenbolzen (8) ist seinerseits im Verbindungsstück (9) der beiden Kolben (4) drehbar. Zwischen den Segmenten bleibt ein veränderlicher Spalt 6 frei, da sich der Teilungswinkel ε der Segmente im Laufe der Umdrehung verändert. Um ein Abheben der Pleuel von der Buchse (6) zu verhindern, werden die Enden in Führungshülsen (10) geführt. Es ist nicht schädlich, wenn im Augenblick der höchsten Kraft das Pleuel zwischen Hülse (10) und Buchse (6) klemmt, da die Buchse selbst sich auf Zapfen (5) weiterdrehen kann und die übrigen Pleuel sich noch frei einstellen können.

Um die Kolben von den Auslenk- und Rückdrehkräften freizuhalten, kann am Verbindungsstück (9) zusätzlich ein Gleitstein (15) angebracht sein, der ebenfalls im Zylinder (3) geführt ist.

In Bild 4 sind die Pleuel (7) einzeln um Bolzen (12) drehbar um die Achse des Schrägzapfens (5) herum in einer Nabe (13) angeordnet. Der Schwenkwinkel der Pleuel muß den Fehlerwinkel δ kompensieren. Die Pleuel (7) liegen abwechselnd im Laufe der Kurbelwellendrehung am Anschlagbolzen (14) an. Diese Bolzen (14) stützen auch das Rückdrehmoment ab.

Noch einfacher herzustellen ist das Pleuel, wenn die Hülse als Kugelkäfig (11), Fig. 3, ausgeführt ist, mit R durch den Mittelpunkt M der Kurbelwelle; denn dadurch kann die in dem Käfig zu führende Oberfläche in der gleichen Drehoperation mit dem Zapfen durchgeführt werden.

Claims

1. Kurbeltrieb für einen Motor, insbesondere Dieselmotor, mit axialer Zylinderanordnung um eine Kurbelwelle mit schrägstehendem Kurbelzapfen und in den Zylindern laufenden Kolben, an deren dem Brennraum abgewandter Seite sich ein Kolbenbolzen befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kurbelwelle und Kolbenbolzen durch einzelne Pleuel hergestellt wird, die so konstruiert sind, daß sie sich an ihrem dem Kurbelzapfen zugewandten Ende um die Kurbelzapfenachse oder parallel zu dieser unabhängig voneinander drehen können und am anderen Ende im Kolbenbolzen dreh- und schiebbar gelagert sind.

2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich um den Kurbelzapfen drehende Pleuelauge segmentartig, d. h. nicht als geschlossenes Auge, ausgeführt ist.

3. Kurbeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel auf einer Lagerbuchse gelagert ist, die die Drehbewegung des Kurbelzapfens aufnimmt, und auf deren Außenseite das Pleuel sich nur so weit drehen muß, daß der Fluchtungswinkelfehler ausgeglichen wird.

4. Kurbeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelsegmente durch eine sie umschließende Hülle auf Kurbelzapfen bzw. Lagerbuchse gehalten werden.

5. Kurbeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hülse als Kugelkäfig ausgebildet ist, der die Pleuel mit einer kugeligen Fläche zusammenhält und führt, deren Radius vom Schnittpunkt der Achsen von Kurbelzapfen und Pleuel ausgeht.

6. Kurbeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel einzeln schwenkbar in einer um den Kurbelzapfen drehbaren Nabe gelagert sind.

7. Kurbeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kolbenbolzen gelagerte Ende des Pleuels durch einen im Zylinder geführten Gleitstein abgestützt wird, so daß die Kolben frei von Rückdreh- und Auslenkkräften sind.