DE3926797A1

DE3926797A1 - I.C. engine piston guide - has either rolling lever or cylinder piston sledge guides with cylinder and crankshaft axes offset

Info

Publication number: DE3926797A1
Application number: DE19893926797
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: KRIEGLER FRANZ 2000 OSTSTEINBEK DE
Current assignee: KRIEGLER FRANZ 2000 OSTSTEINBEK DE
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1991-02-21

Abstract

The I.C. engine piston (1) is guided linearly in a cylinder (2) by either a rolling-lever guide (12) or a cylinder-piston sledge guide (7), with a suitably large distance (11) between the cylinder and crankshaft axes. The rolling-lever guide has a toothed circular sector, connected to the piston, and rolling against a toothed surface (14) of the cylinder block (19). The cylinder piston sledge guide has a sledge fixed to the piston, and sliding in a groove of the cylinder block. ADVANTAGE - Rocking motion of the piston in the cylinder bore is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenführungseinrichtung für Kraftmaschinen, die den Kolben auf einer Geraden führt, die durch das Zentrum des Zylinders verläuft.The invention relates to a piston guide device for engines that keep the piston on a straight line leads that runs through the center of the cylinder.

Der Kolben soll so geführt werden, daß er bei der Schräg lage des Pleuels und bei den das Kolbenspiel überbrücken den Kippbewegungen des Kolbens, mit möglichst schwachen, gegen die Zylinderwand gerichteten Druckmomenten beauf schlagt wird.The piston should be guided so that it is at an angle position of the connecting rod and in which the piston play bridged the tilting movements of the piston, with the weakest possible, pressure moments directed against the cylinder wall is struck.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse Kolben mit Kolbenstange und Kreuzkopf verwendet werden, bei deren Anwendung der Kolben von einer Seitendruckbe aufschlagung und von Kippbewegungen frei ist. Eine Kolben führungseinrichtung mit Kolbenstange und Kreuzkopf er fordert allerdings eine sehr große Bauhöhe. Bei kleinen Brennkraftmaschinen, bei denen zur Erzielung einer kleinen Bauhöhe Tauchkolben verwendet werden, treten besonders bei kurzen Kolben und Pleuelstangen. Kolbenkippbewegungen und große Seitendruckbelastungen der Kolben und Zylinder auf. Durch die auf die Zylinderwand gerichtete Kraft, die die resultierende der vom Kolben ausgehenden Aktions kraft und der Pleuelstangen-Reaktionskraft ist, wird eine erhebliche Reibung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand verursacht, die den mechanischen Wirkungs grad verkleinert. Bei längerem Lauf, besonders bei kurzer Pleuelstange und kurzem Kolben, wird durch das Kippen des Kolbens eine leichte Abrundung der Kolbenringe und ein noch größerer Verschleiß verursacht. Der mechanische Wirkungsgrad wird durch die größere Reibung und der thermische Wirkungsgrad durch größere Abnutzung und dadurch schlechere Abdichtung, kleiner. Durch die Verwendung von Schaftlappentauchkolben, mit einer Verlängerung des Schaftes nach unten, soweit es die Freigängigkeit von der Kurbel erlaubt, wird nur eine geringefügig stabilere Kolbenführung, aber keine Seitendruckentlastung erreicht.It is known to meet these needs Pistons with piston rod and cross head can be used when using the piston from a side pressure impact and free of tipping movements. A piston guide device with piston rod and cross head however requires a very large height. With small ones Internal combustion engines, in order to achieve a small Height plungers used are particularly common with short pistons and connecting rods. Piston tilting movements and large side pressure loads on the pistons and cylinders on. By the force directed at the cylinder wall, the the resulting action from the piston force and the connecting rod reaction force is significant friction between the piston and the Cylinder wall that causes the mechanical action just reduced. With longer runs, especially with short ones Connecting rod and short piston, is by tilting of the piston a slight rounding of the piston rings and causes even greater wear. The mechanical Efficiency is due to the greater friction and thermal efficiency through greater wear and tear poorer sealing, smaller. By using it of flap plunger, with an extension of the shaft downwards as far as it the freedom of movement from the crank is only allowed a slightly more stable piston guide, but none Side pressure relief reached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben führung zu schaffen, bei der eine Kippbewegung des Kolbens und eine Seitendruckbeaufschlagung des Kolbens und des Zylinders nicht auftritt und die mit einer kleinen Bau höhe ausgeführt werden kann.The invention has for its object a piston to create guidance in which a tilting movement of the piston and a side pressurization of the piston and the Cylinder does not occur and that with a small construction height can be executed.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out in a generic facility solved by the characterizing features of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins besondere darin, daß durch die Kolbenführungseinrichtung die Kippbewegung des Kolbens verhindert wird, daß der Kolben und der Zylinder von Seitendrücken frei ist und daß die resultierende aus der Kolben-Aktionskraft und der Pleuel-Reaktionskraft, die während des Arbeitshubes auf die Geradführung gerichtet ist, diese nur wenig belastet und daß ein geringerer Verschleiß, ein besserer mechanischer Wirkungsgrad und eine kurze Bauhöhe erzielt wird.The advantages that can be achieved with the invention are special in that by the piston guide device the tilting movement of the piston is prevented that the Piston and the cylinder is free of side pressures and that the resulting from the piston action and the connecting rod reaction force during the working stroke only a little burdened and that a lower wear, a better achieved mechanical efficiency and a short overall height becomes.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Two embodiments of the invention are in the Drawing shown and will be described in more detail below described.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit einer Wälzhebelgerad führung. Fig. 1 shows an embodiment with a gear lever guide.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit einer Zylinder-Schlitten geradführung. Fig. 2 shows an embodiment with a cylinder carriage straight guide.

In beiden Ausführungsbeispielen ist der Kolben in dem Zy linder 2 an seiner oberen Seite geführt; und an seiner unteren Seite durch eine Geradführung 7, 12. Zur Aufnahme des Pleuellagers 3 ist der Kolben durch eine Lagerschürze 4 verlängert. Die Pleuelstange 5 ist auf der Lagerschürze 4 in Zylinderachsmitte gelagert. Das Pleuellager 3 ist in Fig. 1 in einer Ausführung mit Wälzhebelgeradführung 12 in der Totpunktstellung des Kolbens 1 so weit unterhalb des Zylinders angeordnet, daß es dem Geradführungslagerungs punkt auf der Bogenwälzfläche 14, ständig auf einer Linie, die die Zylindermittellinie im rechten Winkel schneidet, gegenübersteht. Das Pleuellager 3 ist in der Fig. 1 an einer Stelle der Lagerschürze 4 in Zylinderachsmitte ange ordnet, die sich in der Totpunktstellung des Kolbens 1 im Zylinder 2 befindet. Die Zylinder-Schltten-Kolbengerad führung 7, die an der unteren Seite des Führungsschlitzes mit der Lagerschürze 4 verbunden ist, befindet sich mit ihrer oberen Seite außerhalb des Zylinders auf einer Linie, die die Zylinderachse im rechten Winkel, genau gegen über dem Pleuellager 3 schneidet. Der Kolben 1 ist über die Pleuelstange 5 inihren beiden Pendelrichtungen, über ver änderliche Winkel mit der Kurbelwelle 9 verbunden. Bei fluchtender Kolbenachse und Pleuelstangenachse ist die Verbindung eine Gerade. Die Kurbelwelle 9 ist mit ihrem Grundlager 10 in einem Versatz 11 von der Zylinderachse angeordnet. Die Wälzhebelgeradführung 12 ist mit ihrer Bogen wälzfläche 13, die ihrem Zahnbogenteilkreis entspricht, auf der Bogenwälzfläche 14, die dem äußeren Zanbogenteilkreis entspricht; und mit ihrer im Wälzhebeldrehpunkt 15 gelagerten Rolle 16 auf der inneren Bogenwälzfläche 17, die der äußeren proportional entspricht, formschlüssig gelagert. In der Fig. 1 besteht zwischen der Zylinderachse und der Pleuelstange ein Winkel. Der nach der Zündung auf das obere Pleuellager gerichte ten Aktionskraft, ist die Geradführungs-Reaktionskraft und die Pleuelstangen-Reaktionskraft entgegengerichtet. In both embodiments, the piston in the cylinder 2 is guided on its upper side; and on its lower side through a straight guide 7, 12 . The piston is extended by a bearing skirt 4 to accommodate the connecting rod bearing 3 . The connecting rod 5 is mounted on the bearing skirt 4 in the middle of the cylinder axis. The connecting rod bearing 3 is arranged in Fig. 1 in an embodiment with roller lever straight guide 12 in the dead center position of the piston 1 so far below the cylinder that it is the straight guide bearing point on the arc rolling surface 14 , constantly on a line that intersects the cylinder center line at right angles, faces. The connecting rod bearing 3 is arranged in FIG. 1 at a location of the bearing skirt 4 in the center of the cylinder axis, which is in the dead center position of the piston 1 in the cylinder 2 . The cylinder-Schltten-Kolbengerad guide 7 , which is connected to the lower side of the guide slot with the bearing skirt 4 , is located with its upper side outside the cylinder on a line that intersects the cylinder axis at a right angle, exactly opposite to the connecting rod bearing 3 . The piston 1 is connected to the crankshaft 9 via the connecting rod 5 in both its pendulum directions, via variable angles. If the piston axis and the connecting rod axis are aligned, the connection is a straight line. The crankshaft 9 is arranged with its base bearing 10 in an offset 11 from the cylinder axis. The rolling lever straight guide 12 is with its arc rolling surface 13 , which corresponds to its toothed arc pitch circle, on the arc rolling surface 14 , which corresponds to the outer zan arc pitch circle; and with its roller 16 mounted in the roller pivot point 15 on the inner arc rolling surface 17 , which corresponds proportionally to the outer, mounted in a form-fitting manner. In Fig. 1 there is an angle between the cylinder axis and the connecting rod. The action force directed to the upper connecting rod bearing after the ignition is opposite to the straight-line reaction force and the connecting rod reaction force.

Bei einer Winkelveränderung zwischen der Pleuelstangen achse und der Zylinderachse wird die Reaktionskraft der Pleuelstange bei spitzer werdendem Winkel kleiner; und die der ständig im selben Winkel verbleibenden der Geradführung im selben Maße größer. Die auf die Kurbel welle wirkende Antriebskraft, die gleich der Pleuelstangen reaktionskraft ist, wird kleiner. Bei stumpfer werdendem Winkel zwischen der Pleuelstangenachse und der Zylinder achse, wird die Pleuelstangenreaktionskraft größer und die der Geradführung kleiner. In der Kurbelstellung in der die Zylinder- und Pleuelstangenachse fluchten, wird die volle Aktionskraft auf die Kurbelwelle übertragen und die Geradführungsreaktionskraft ist "0". In der Fig. 1 ist die "0" Größe noch vor dem halben Abwärtshub erreicht. In der Stellung 20 der Kurbel wird die Leistung, ohne Abzug der Reaktions-Stütz- und Reibungskraft der Gerad führung, voll auf die Kurbelwelle übertragen. Beim halben Abwärtshub ist die Geradführung 7, Fig. 2 mit einer gering fügigen Reaktionskraft beaufschlagt, die bei einer im Verhältnis zum Kurbelkreisdurchmesser kurzen Pleuelstange größer und bei einer langen Pleuelstange, kleiner ist. Beim halben Aufwärtshub ist die, die Geradführung beauf schlagende Reaktionskraft am größten. Durch die geringen Reaktionsmomente, die in dieser Richtung dem Aktions moment durch den Ausschiebe- oder Verdichtungshub ent gegenwirken, wird die Geradführung nur mit geringen Reak tionsstützkraft- und Reibungsmomenten beaufschlagt. Bei Anwendung einer Wälzhebelgeradführung 12, wird durch die rollende Reibung das negative Reibungsmoment klein gehalten.If the angle between the connecting rod axis and the cylinder axis changes, the reaction force of the connecting rod becomes smaller as the angle becomes more acute; and that of the straight guide, which remains constantly at the same angle, is larger to the same extent. The driving force acting on the crankshaft, which is the same as the connecting rod reaction force, becomes smaller. With an obtuse angle between the connecting rod axis and the cylinder axis, the connecting rod reaction force increases and that of the straight guide decreases. In the crank position in which the cylinder and connecting rod axes are aligned, the full action force is transferred to the crankshaft and the straight guide reaction force is "0". In Fig. 1, the "0" size is reached before half the downward stroke. In position 20 of the crank, the power is fully transmitted to the crankshaft without deducting the reaction support and friction force of the straight line. At half the downward stroke, the straight guide 7 , FIG. 2 is subjected to a slight reaction force which is larger with a connecting rod which is short in relation to the crank circle diameter and smaller with a long connecting rod. The reaction force acting on the straight guidance is greatest at half the upward stroke. Due to the low reaction moments, which counteract the action moment in this direction due to the extension or compression stroke, the straight guidance is only subjected to low reaction support force and friction moments. When using a roller lever straight guide 12 , the negative frictional torque is kept small by the rolling friction.

Claims

1. Piston guide device for internal combustion engines, characterized in that the piston ( 1 ) by a roller lever guide ( 12 ) or by a cylinder slide piston straight guide ( 7 ) in a suitably large offset ( 11 ) of the crankshaft axis ( 10 ) to the cylinder axis, is guided .

2. Piston guiding device according to claim 1, characterized by a gear lever straight guide ( 12 ), which with its arc rolling surface ( 13 ), which corresponds to its tooth arc pitch circle, on the arc rolling surface ( 14 ) which corresponds to the pitch circle of the dental arch connected to the cylinder block ( 19 ) and with its roller ( 16 ) in the roller pivot point ( 15 ) which is positively mounted on the inner arc rolling surface ( 17 ) which is mounted on the cylinder block ( 19 ) and which corresponds proportionally to the outer ( 14 ).

3. Piston guide device according to claim 1 and 2, characterized in that the cylinder-slide piston guide ( 7 ) on the cylinder block ( 19 ) is positively mounted and leads outside over the cylinder.

4. Piston guide device according to claim 1 to 3, characterized in that the reaction force loading of the cylinder-slide piston straight guide ( 7 ) takes place at every piston position at right angles to the cylinder axis.