DE3742304A1 - Vorrichtung zur umsetzung einer oszillationsbewegung in eine rotationsbewegung mittels eines kurbeltriebs, dessen kurbelzapfen sich drehwinkelabhaengig radial bewegt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Oszillationsbewegung in eine Rotationsbewegung mittels eines Kurbeltriebs, wie sie in Hubkolben-Brennkraftmaschinen Verwendung findet, wobei sich durch eine geführte Exzenter­ scheibe der Hebelarm des Kurbeltriebs drehwinkelabhängig ver­ ändert.

Derartige Kurbeltriebe ermöglichen bei der Umsetzung einer, von den Hubkolben erzeugten und durch die Pleuel übertragenen Oszillationsbewegung in eine Rotationsbewegung, den Hebelarm in einem bestimmten Drehwinkelbereich zu vergrößern zur Er­ zeugung eines größeren Drehmomentes bei gleicher Kraft, und in einem anderen Drehwinkelbereich zu verkleinern, um den Kolbenhub nicht entsprechend der maximalen Hebelarmlänge zu vergrößern.

Es sind Vorrichtungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs bekannt, bei denen sich ein Planetenrad mit außermittig an­ geordnetem Kurbelzapfen (Exzenterscheibe) um ein feststehen­ des Sonnenrad dreht. Dabei bewegt sich die Mittelachse des Planetenrades (Exzenterscheibe) in einem konstanten Abstand um die zentrale Drehachse der Vorrichtung. Die Achse des Kurbelzapfens bewegt sich um die Mittelachse des Planetenrads (Exzenterscheibe). Als Hebelarm zur Übertragung des Dreh­ momentes ist der Abstand zwischen Kurbelzapfen und zentraler Drehachse der Vorrichtung zu sehen.

Bewegt sich nun die Achse des Kurbelzapfen zwischen der zen­ tralen Drehachse und der Mittelachse des Planetenrades (Ex­ zenterscheibe), so ist die Bewegungsrichtung der Kurbelzapfen­ achse entgegengerichtet der Bewegungsrichtung der Mittelachse des Planetenrades (Exzenterscheibe), was den Abrollvorgang des Planetenrades auf dem Sonnenrad hemmt.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Os­ zillationsbewegung in eine Rotationsbewegung mittels eines Kurbeltriebs zu schaffen, bei der sich ein Kurbelzapfen dreh­ winkelabhängig auf eine zentrale Drehachse zubewegt und sich von ihr wegbewegt, ohne daß sich die Achse des Kurbelzapfens zwischen der zentralen Drehachse und der Mittelachse der Ex­ zenterscheibe hindurchbewegt, und bei der das Element, an dem der Kurbelzapfen befestigt ist, als Verdichter von gasförmigen oder flüssigen Medien dient.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent­ lichen darin zu sehen, daß die Länge des Hebelarms des Kurbel­ triebs drehwinkelabhängig vergrößert und verkleinert wird, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei gleicher Kraft zu vergrößern, ohne den Hub zu vergrößern.

Desweiteren wird - ohne Absenkung des Kolben - eine Auslenk­ ung des Kurbelzapfens aus der Mittellage erzeugt, die durch die Linie - Pleuelangriffspunkt im Kolben - zentrale Drehachse des Kurbeltriebs - definiert ist, so daß bei Beginn des Arbeits­ taktes bereits ein wirksamer Hebelarm vorhanden ist. Zusätzlich dient die Vorrichtung zur Kompression eines gas­ förmigen oder flüssigen Mediums, sei es zur Vorbereitung des Verbrennungsvorgangs oder zum Betreiben eines hydraulischen Zusatzaggregats.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Darstellung einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Umsetzung einer Oszillationsbewegung in eine Rotationsbewegung, wobei der Kurbeltrieb (1, 2,), der Exzenter (4), der vieleckige Rotationskolben (5), das trochoide Ge­ häuse (6), der Kurbelzapfen (3) und die Pleuel (7, 8,) zu er­ kennen sind.

Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung.

Fig. 3 zeigt den Schnitt in Fig 2.

Fig. 4 zeigt verschiedene Positionen des vieleckigen Rotations­ kolben und die entsprechenden Positionen des Kurbelzapfens im Bewegungsablauf, sowie den Winkel a, der zu Beginn des Arbeits­ taktes zwischen Pleuel und Kurbelzapfen wirksam ist, und der den wirksamen Hebelarm beeinflußt.

Fig. 5 zeigt eine schematische , perspektivische Darstellung mehrerer, in Parallelschaltung angeordneter Vorrichtungen.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Os­ zillationsbewegung in eine Rotationsbewegung dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus folgenden Einzel­ teilen besteht: einem Kurbeltrieb (1, 2,), dessen Kurbelarm (1) mit einem Lang­ loch versehen ist, einem vieleckigen Rotationskolben (5), der mit Dichtleisten und einer großen Innenbohrung versehen ist, einer Exzenterscheibe (4), die in der großen Innenbohrung drehbeweglich angeordnet ist, einem Gehäuse mit trochoider Innenwand (6), das auf einer Seite eine feste Seitenwand, auf der anderen Seite eine scheibenförmige, drehbare, gegen das Gehäuse abgedichtete Seitenwand (9) aufweist, einen Kur­ belzapfen (3), der mit einer Ecke des vieleckigen Rotations­ kolbens axial verbunden ist, und der sich im Langloch radial bewegt, und an dem die Pleuel angreifen.

Erfindungsgemäß verläuft die zentrale Drehachse des Kurbel­ triebs (2) außermittig im Abstand "e" von der Mittelachse einer Exzenterscheibe (4), die um die zentrale Drehachse drehbar gelagert ist.

Der Durchmesser der Exzenterscheibe (4) entspricht dem Durch­ messer der großen Innenbohrung des vieleckigen Rotationskolben (5). Die Exzenterscheibe ist in der Innenbohrung drehbar ge­ lagert. Der vieleckige Rotationskolben (5) ist weiter in einem Gehäuse mit trochoider Innenwandung (6) drehbar gelagert. Der Kurbelzapfen (3) ist mit einer Ecke des vieleckigen Rotati­ onskolben (5) axial verbunden und tritt durch die rotierende Seitenwand (9) hindurch nach außen.

Der Kurbelzapfen (3) wird weiterhin im Langloch des Kurbel­ arms (1) radial geführt und überträgt somit das Drehmoment auf die Kurbelwelle (2).

Der Kurbelzapfen bewegt sich bei der erfindungsgemäßen Aus­ führung zu keinem Zeitpunkt des Bewegungsablaufs zwischen der zentralen Drehachse und der Mittelachse der Exzenter­ scheibe hindurch. Der Drehsinn der Exzenterscheibe ist somit immer gleichsinnig.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ist die Anordnung der Zylinder und Kolben in Form eines Boxermotors, wobei die beiden Pleuel an einem Kurbelzapfen angreifen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsart der Erfindung ist die Ausführung mit einem dreieckigen Rotationskolben und einer Exzentrizität "e" entsprechend 1/4 des Durchmessers der Ex­ zenterscheibe. Dadurch vergrößert sich der Kurbelarm um 60%, was einer Erhöhung der Leistungsabgabe um 100% entspricht, da ein wirksamer Hebelarm bereits zu Beginn des Arbeitstaktes vorhanden ist, und da der Verlauf des wirksamen Hebelarms während des Kolbenhubs nicht in Form einer Sinuskurve, sondern in einer stark erhöhten, flachen Kurve verläuft. Desweiteren ist eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung die Kompression von Luft oder einem Luft-Kraftstoffgemisch in der Vorrichtung. Pro Umdrehung des Kurbeltriebs wird ein eigens dafür eingerichteter, und jedem Zylinder zugeordneter Speicher mit je 3 Kammerfüllungen der Vorrichtung geladen, wobei ein Rückschlagventil am Auslaßkanal ein Rückströmen des Mediums verhindert.

Das komprimierte Medium im Speicher kann entweder für den Schichtladevorgang einer Brennkraftmaschine nach dem 2-takt Prinzip eingesetzt werden, wobei als Vorteil zu nennen ist, daß das Medium frei von Ölnebel ist, der üblicherweise über das Kurbelwellengehäuse beigemischt ist, oder für das Auf­ laden einer Brennkraftmaschine nach dem 4-takt Prinzip.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Umsetzung einer Oszillationsbewegung in eine Rotationsbewegung mittels eines Kurbeltriebs, be­ stehend aus Kurbelwelle (2) und Kurbelarm (1) , der mit einem Langloch versehen ist, in dem sich ein Kurbelzapfen (3), an dem ein oder mehrere Pleuel (7, 8,) angreifen, und durch eine Exzenterscheibe (4) geführt, radial bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kurbelzapfen (3) mit mindestens einer Ecke eines vieleckigen, mit Dicht­ leisten versehenen Rotationskolben (5) verbunden ist, der eine große Innenbohrung aufweist, und der zwischen einem Gehäuse, das eine trochoide Innenwandung (6) aufweist, und das einen oder mehrere Ein- und Auslaßkanäle besitzt, so­ wie einer, in der großen Innenbohrung gelagerten Exzenter­ scheibe (4), drehbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit trochoider Innenwandung (6) eine feste Seitenwand und eine scheibenförmige, mit dem vieleckigen Rotationskolben (5) fest verbundene, gegen das Gehäuse (6) abgedichtete, rotierende Seitenwand aufweist, wobei der Kurbelzapfen (3) durch die rotierende Seitenwand (9) hin­ durchgeht und nach außen tritt.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kammern, die sich zwischen dem vieleckigen Rotationskolben (5) und dem Gehäuse (6) bilden, je ein Einlaß- und ein Auslaßkanal zugeordnet ist, und daß der Auslaßkanal mit einem Rückschlagventil versehen ist.