DE3804859A1 - Sprung connecting rod - Google Patents

Sprung connecting rod

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Abstract

A sprung connecting rod is presented, the object of which is first of all to gently and flexibly absorb the hard reactions of the combustion explosions from the connecting rod bearings, secondly to store the forces taking effect in its own spiral windings in the form of spring tension and to deliver this in full, without loss, back to the crankshaft even before the end of the power stroke. Furthermore, to ensure that, on the intake stroke, the cylinder can be filled with fresh gases over its entire length and that on the exhaust stroke the piston head is driven right under the cylinder cover, thereby sweeping the entire cylinder chamber free of waste gases. It therefore goes without saying that no compression and combustion chamber at all is allowed for in the sprung connecting rod method, rather this forms itself on the compression stroke due to the fact that the gas medium is compressed by the compression spring of the connecting rod thereby forming the combustion chamber. <IMAGE>

Description

Bekannt ist, daß die Pleuellager bei normalen (bisherigen) Otto-Motoren klopfen, wenn dem Brennstoff kein Blei beigemischt wird. Der Grund dafür ist: der Verbrennung das Explosive zu nehmen, also um die Verbrennung zu verlangsamen, damit die Stoßkraft in die Zeit gedehnt werden kann.It is known that the connecting rod bearings in normal Knock (previous) Otto engines when that No lead is added to the fuel. The reason for that is: to take away the explosive from the combustion, So to slow down the combustion so that the Impact force can be stretched in time.

Das Federkraft-Pleuel gemäß der Erfindung beseitigt das Klopfen einfach durch Abfedern im Sinne der schon genannten Zeitdehnung. Es nimmt also die Druck­ welle der Verbrennung zunächst voll in sich auf, aber weich und nachgiebig. Speichert die wirksam gewor­ denen Spiralwindungen, um diese und noch vor der Beendigung des Arbeitstaktes in Gänze und verlustfrei wieder an die Kurbelwelle abzugeben.Eliminated the spring connecting rod according to the invention knocking simply by cushioning in the sense of already mentioned time expansion. So it takes the pressure off wave of combustion at first fully, but soft and compliant. Saves the effective which spiral windings, around these and before the Completion of the work cycle in full and lossless to be returned to the crankshaft.

Aber das Federkraft-Pleuel hat noch eine zweite Aufgabe zu erfüllen. Nämlich die Verbrennung im Zylinder dadurch zu optimieren, daß zuvor und restlos das verbrauchte Gas aus dem Zylinderraum durch den Kolbenhub wieder herausgestoßen wird, damit sich der Zylinder in seiner vollen Länge in der nachfolgenden Ansaugphase mit frischem Gas und randvoll wieder füllen kann. Dieserhalb aber muß der Kolbenboden bis dicht unter die Zylinderdecke vorstoßen. Gelöst wurde auch dieses Problem durch das Federkraft-Pleuel.But the spring connecting rod still has a second Task to accomplish. Namely the combustion in the Cylinder to optimize that before and completely  the gas used in the cylinder chamber through the Piston stroke is pushed out again so that the Full length cylinder in the following Intake phase with fresh gas and full again can fill. For this reason, however, the piston crown has to push close under the top of the cylinder. Was solved this problem is also caused by the spring connecting rod.

Voraussetzung dafür aber ist, daß der obere Zylinder­ raum frei von Ausbuchtungen für die Teller von Feder­ kraft-Ventilen ist. Der obere Zylinderraum muß völlig rund und bündig, also eben mit dem Zylinderrand ab­ schließen.The prerequisite for this is that the upper cylinder Space free from bulges for the spring plates force valves. The upper cylinder area must be complete round and flush, just off the edge of the cylinder shut down.

Wie im Falle der Abfederung der Verbrennungs-Druck­ welle zum Schutze der Pleuellager so übernimnt die Druckfeder auch die Aufgabe der völligen Entleerung des Zylinderraumes von Abgasen. Daher ist diese so gestaltet und beschaffen, daß zum Ausstoß der ver­ brauchten Gase aus dem Zylinderraum die Pleuel-Druck­ feder gar nicht benötigt wird. Denn durch das Großkanal- Ringventil 7 ist Vorsorge getroffen, daß der Kolben beim Aufwärtshub, also im Ausstoßtakt, nur geringe Kräfte aufwenden muß, um den Abgasen quetschungsfrei durch die Großpassage 21 freien Austritt zu gewähren. Daher kann die Pleuel-Druckfeder in gestreckter Länge verbleiben, sich also wie ein ganz normales, starres Motoren-Pleuel verhalten und den Kolbenboden bis zu seinem höchsten Umkehrpunkt (Todpunkt), also bis dicht unter die Zylinderdecke, treiben.As in the case of cushioning the combustion pressure shaft to protect the connecting rod bearings, the compression spring also takes on the task of completely emptying the cylinder chamber from exhaust gases. Therefore, this is designed and constructed so that the connecting rod pressure spring is not needed to eject the gases used ver from the cylinder chamber. Because through the large-channel ring valve 7 , provision is made that the piston has to exert only slight forces during the upward stroke, that is to say in the exhaust stroke, in order to allow the exhaust gases to escape through the large passage 21 without being squeezed. Therefore, the connecting rod compression spring can remain in an elongated length, i.e. behave like a normal, rigid engine connecting rod, and drive the piston crown to its highest point of reversal (dead center), i.e. right up to the cylinder ceiling.

Damit entfällt also für das Federkraftpleuel-Verfahren der sonst übliche und einzuplanende Verdichtungs- und Verbrennungsraum, so daß der Zylinder sich im nachfol­ genden Ansaugtakt in seiner vollen Länge mit frischen Gasen randvoll füllen kann. Erst dadurch wird die nachfolgende Verbrennung im Zylinder optimal.This means there is no need for the spring-loaded connecting rod method the usual compression and compression Combustion chamber, so that the cylinder follows full intake with fresh  Gases can fill to the brim. Only then is the subsequent combustion in the cylinder is optimal.

Das Vorhandensein der Druckfeder im Pleuel erklärt sich aus dem vorher Gesagten wohl von selbst. Im Verdichtungstakt, also bei geschlossenem Auslaßventil, wird der Kolbendruck so stark, daß selbst die über­ starken Federspiralen des Pleuels diesem Druck nicht standhalten können und Raum für den nicht eingeplanten Verbrennungsraum im Zylinder freimacht. Im Ansaugtakt hingegen sind die Federspiralen aber steif und starr genug, um den schwachen Saugkräften des Kolbens Widerstand zu leisten und sich nicht öffnen, dehnen oder spreizen lassen. Damit ist auch die Gewähr gegeben, daß sich der Zylinder in seiner vollen Länge mit Brennstoff füllen kann, im Arbeitstakt aber ihrer Aufgabe wieder gerecht wird und abfedernd die Pleuellager stützt.The presence of the compression spring in the connecting rod explains from the foregoing, of course. In Compression cycle, i.e. with the exhaust valve closed, the piston pressure becomes so strong that even the over conrods of the connecting rod do not withstand this pressure can withstand and space for the unplanned Combustion chamber cleared in the cylinder. In the intake stroke however, the spring spirals are stiff and rigid enough to withstand the piston’s weak suction force To resist and not to open, to stretch or let it spread. This is also the guarantee given that the cylinder is full length can fill with fuel, but in the work cycle does its job again and cushions the Connecting rod bearing supports.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine. Fig. 1 shows a section through the cylinder 1 of an internal combustion engine.

Mit 30 ist eine Pleuel-Kraftdruckfeder bezeichnet, die in den Kolbenwandungen des Kolbens 4 gelagert ist. Die Pleuel-Kraftdruckfeder 30 wird erstellt aus einer Stahlhülse auf einer Drehbank mittels eines schräg gestellten Fräsblattes auf dem Support, der einen eigenen Antrieb hat. Das Fräsblatt fräst im Betrieb die Zwischenräume zwischen den Spiralwindungen aus, so daß zum Schluß eine Druckfeder aus der Stahlhülse erstellt wird. Für die Pleullagerungen bleiben an beiden Hülsen­ enden breite Ringe stehen. So ist zum Beispiel 31 am Kopfanfang der Hülse die Lagerstelle für das Auge des Pleuels. Dies ist eine eingeschweißte Lagerbuchse am Kopfteil der Pleuel-Kraftdruckfeder 30, in der der Lagerbolzen 32 als Achse ruht. With 30 a connecting rod power spring is designated, which is mounted in the piston walls of the piston 4 . The connecting rod power spring 30 is created from a steel sleeve on a lathe by means of an inclined milling blade on the support, which has its own drive. The milling blade mills the gaps between the spiral turns during operation, so that a compression spring is finally created from the steel sleeve. Wide rings remain on both sleeves for the connecting rod bearings. For example, 31 at the head of the sleeve is the bearing point for the connecting rod eye. This is a welded-in bearing bush on the head part of the connecting rod power spring 30 , in which the bearing pin 32 rests as an axis.

(Der zweite Kreis deutet die Schweißnaht an.) Der Lagerbolzen 32 ist seinerseits, wie sonst auch üblich, mit beiden Enden ruhend in den Kolbenwandungen gela­ gert.(The second circle indicates the weld seam.) The bearing pin 32 , in turn, as usual, is resting with both ends resting in the piston walls.

Für die Lagerung des Federkraft-Pleuels auf dem Kröpf­ ungslager 33 der Kurbelwelle 34 ist die Stahlhülse zu verstärken, weil hier größere Kräfte wirksam werden.For the storage of the spring connecting rod on the crank bearing 33 of the crankshaft 34 , the steel sleeve is to be reinforced because larger forces are effective here.

Der Fußring der Federhülse 30 ist als Halbmondschale 35 auszubilden, in dem die Halblagerschale 36 ihren Sitz hat. Die Halblagerschale 37 hat ihren Sitz in der Gegenhalbmondschale 38. 39 sei dann der hintere sicht­ bare Kröpfungsarm der Kurbelwelle 34.The foot ring of the spring sleeve 30 is to be designed as a half-moon shell 35 , in which the half-bearing shell 36 is seated. The half-bearing shell 37 is seated in the counter-half-moon shell 38 . 39 then be the crank arm of crankshaft 34 that is visible from the rear.

Soweit der Kurzumriß des Federkraft-Pleuels mit seinen Lagerungen.So much for the short outline of the spring connecting rod his bearings.

Es sei aber darauf hinzuweisen, daß die Skizzierungen rein prinzipliche sind. Dem Konstrukteur ist es nicht möglich, das Federkraft-Pleuel aus einem Stück zu fertigen, wie in der Fig. 1 dargestellt, weil dann die anteilige Federmasse viel zu klein und somit zu schwach ist, den wirksam werdenen Kräften standzuhalten. Daher muß der Konstrukteur das Feder-Pleuel dreiteilig er­ stellen, und zwar aus der einteiligen Druckfeder selbst bei mindestens doppelter bis zweieinhalbfacher Länge und bei möglichst großem Umfang (Durchmesser), damit die erforderlich werdende Federkraftmasse erstellt werden kann. Pleuelauge 31 und Kröpfungshalblager 36, 37 sind dann miteinander (ineinander) über zwei Buchsen teleskopartig zu verbinden, die der eingängigen Druck­ feder auch gleich einen stabilen Führungshalt geben. Platz für die Stahldruckfeder ist im oberen Kolbenraum reichlich vorhanden. However, it should be pointed out that the sketches are purely basic. It is not possible for the designer to manufacture the spring-loaded connecting rod from one piece, as shown in FIG. 1, because then the proportionate spring mass is much too small and therefore too weak to withstand the forces which are effective. Therefore, the designer must put the spring connecting rod in three parts, and that from the one-piece compression spring even with at least double to two and a half times the length and with the largest possible scope (diameter), so that the spring mass required can be created. Conrod eye 31 and cranking half bearings 36, 37 are then to be telescopically connected to each other (one inside the other) via two bushes, which also give the catchy pressure spring a stable guide hold. There is plenty of space for the steel compression spring in the upper piston chamber.

Fig. 2 zeigt eine Sicht von oben gemäß Fig. 1, wobei zwei Nockenwellen, Nocken und Stößen zu sehen sind. FIG. 2 shows a view from above according to FIG. 1, two camshafts, cams and bumps being seen.

Die Nockenwellen dienen zur Öldrucksteuerung. Es sind vier Stößel 46, 47, 48, 49 vorgesehen, die von vier Nocken 42, 43, 44, 45 gesteuert werden und die ihrerseits mit gleichem Impuls das Auslaß-Ringventil 7 betätigen.The camshafts are used to control the oil pressure. There are four plungers 46 , 47 , 48 , 49 which are controlled by four cams 42 , 43 , 44 , 45 and which in turn actuate the outlet ring valve 7 with the same pulse.

Die Fig. 2 zeigt die beiden Nockenwellen 40 und 41 mit den vier Nocken 42 bis 45 aus Sicht von oben, sowie Randteile der von den Nocken nicht bedeckten Stößel­ köpfe 46 bis 49. Fig. 2 shows the two camshafts 40 and 41 with the four cams 42 to 45 from a view from above, and edge parts of the tappet heads not covered by the cams 46 to 49th

Zu der Fig. 1 sei noch nachgehalten, daß die beiden Nocken 42 und 44, sowie die zugehörigen Stößel 47 und 49 falsch eingezeichnet worden sind, und zwar aus Gründen der besseren Verdeutlichung der Skizzierungen. Denn wegen des Längsschnittes 0° zu 180° ist keine Nocke und auch kein Stößel sichtbar (siehe daher die Fig. 2, die die Lage der Nocken und Stößel richtig­ stellt).To FIG. 1, it should be tracked in that the two cams 42 and 44 and the associated tappet have been 47 and 49 drawn in the wrong place, for reasons of greater clarity, the sketching. Because due to the longitudinal section 0 ° to 180 °, no cam and no tappet are visible (see therefore FIG. 2, which correctly sets the position of the cams and tappets).

Claims (2)

1. Federkraft-Pleuel dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • a) alle schädlichen Rückwirkungen aus der explosiven Verbrennung von Otto-Motoren mit seinen Spiralwindungen weich und nachgiebig aufgefangen werden und keine stoßartigen, materialschädigenden Nach­ wirkungen auf die Lager zurückläßt;
  • b) die Stoßkraft der explosiven Verbrennungen von Otto-Motoren durch Beimengungen im Brennstoff zur noch größeren Explosivkraft vom Federkraft-Pleuel aufgefangen wird bzw. werden kann.
1. Spring-loaded connecting rods characterized in that
  • a) all harmful repercussions from the explosive combustion of Otto engines with its spiral windings are absorbed softly and resiliently and leaves no shock-like, material-damaging after effects on the bearings;
  • b) the impact force of the explosive combustion of Otto engines by admixtures in the fuel to the even greater explosive force is or can be absorbed by the spring connecting rod.
2. Federkraft-Pleuel, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Nutzungswege der gesamte Raum des Zylinders in seiner vollen Länge zum Ansaugen von Frischgasen zur optimalen Verbrennung ge­ nutzt werden kann, weil kein Verdichtungs- und Verbrennungsraum im Zylinder vorgesehen ist, sondern dieser erst durch die Einwirkung des Federkraft-Pleuels vor jeder Verdichtungs- und Verbrennungsphase neu geschaffen wird, während in den Phasen Ansaug und Ausstoß die volle Zylinderlänge zur Verfügung steht.2. Spring connecting rods, characterized in that on the second way the whole room of the cylinder in its full length for suction of fresh gases for optimal combustion can be used because no compression and Combustion chamber is provided in the cylinder, but only through the influence of the Spring connecting rods before each compression and Combustion phase is newly created while full in the intake and exhaust phases Cylinder length is available.
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