DE4139411A1 - Vier-takt-brennkraftmaschine mit einer verbesserten ventiltriebeinrichtung - Google Patents
Vier-takt-brennkraftmaschine mit einer verbesserten ventiltriebeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vier-Takt-Brennkraft
maschine, welche in zweckmäßiger Weise in eine transpor
table Arbeitsmaschine eingebaut werden soll, und insbeson
dere bezieht sich die Erfindung auf eine Ventiltriebein
richtung für eine Vier-Takt-Brennkraftmaschine zum Antrei
ben von Auslaß- und Einlaßventilen der Brennkraftmaschinen
einheit.
Eine transportable Arbeitsmaschine, wie ein Rasenmäher, ei
ne Trimmeinrichtung und eine Kettensäge, hat im allgemeinen
eine Brennkraftmaschineneinheit. Bei einer derartigen trans
portablen Arbeitsmaschine ist es erforderlich, daß die Brenn
kraftmaschine eine relativ kompakte Auslegung hat und ge
wichtsmäßig leicht ist, da eine derartige Arbeitsmaschine
mit den Händen einer Bedienungsperson bedient wird und da
bei einer derartigen Maschine hohe Drehzahlen bzw. hohe Dreh
geschwindigkeiten gefordert sind. Auch wäre es günstiger,
wenn sich eine derartige Maschine kostengünstiger herstellen
ließe. Diese Erfordernisse können dadurch erfüllt werden, daß
eine Zwei-Takt-Brennkraftmaschine in die Maschine eingebaut
wird.
Im Vergleich einer derartigen Zwei-Takt-Brennkraftmaschine
mit einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine erzeugt die letzt
genannte Brennkraftmaschine weniger Lärm als die erstgenann
te Brennkraftmaschine, und sie liefert relativ saubere Ab
gase. Die letztgenannte Brennkraftmaschine läßt sich mit
einem verminderten Brennstoff- bzw. Kraftstoffverbrauch be
treiben. In dieser Hinsicht ist die letztgenannte Brennkraft
maschine der erstgenannten Brennkraftmaschine überlegen; aber
die erstgenannte Brennkraftmaschine läßt sich kompakter und
gewichtsmäßig leichter auslegen und ermöglicht Antriebsver
hältnisse mit hohen Geschwindigkeiten bzw. hohen Drehzahlen.
Auf Grund dieser Schwierigkeiten ist die Vier-Takt-Brennkraft
maschine nicht zum Einbau in eine transportable Arbeitsma
schine, wie einen Rasenmäher, geeignet. Insbesondere hat die
Vier-Takt-Brennkraftmaschine größere Abmessungen als die
Zwei-Takt-Brennkraftmaschine, was einen bedeutenden Nachteil
im Hinblick auf den Einsatz bei transportablen Arbeitsmaschi
nen darstellt.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zu
vor geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten eine Vier-Takt-
Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche kompakt ausgelegt
und gewichtsmäßig leicht ist.
Ferner soll nach der Erfindung eine Vier-Takt-Brennkraftma
schine mit einer verbesserten Ventiltriebeinrichtung bereit
gestellt werden, welche verbesserte Auslegungsformen von Re
gulierstößeln, Schubstangen, Kipphebeln und Nockenanordnungen
in Verbindung mit den Auslaß- und Einlaßventilen der Brenn
kraftmaschine hat, um dieselbe kompakt auslegen und gewichts
mäßig leichter bemessen zu können.
Ferner soll nach der Erfindung eine Arbeitsmaschine bereit
gestellt werden, welche mit einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine
ausgestattet ist, die eine günstigere Auslegungsform hat und
kompakt und gewichtsmäßig leicht im Hinblick auf den Einsatz
der Arbeitsmaschine ausgelegt ist.
Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine Vier-Takt-Brenn
kraftmaschine der vorstehend genannten Art mit einem äußeren
Gehäuse, einer Kolbenzylinderanordnung, welche im Gehäuse an
geordnet ist, und einen Zylinder und einen Kolben umfaßt, der
im Zylinder hin- und hergehend beweglich ist, einer Kurbel
welle, welche durch die hin- und hergehende Bewegung bzw.
Hubbewegung des Kolbens drehangetrieben wird, einem Auslaß
ventil, einem Einlaßventil und einer Ventiltriebeinrichtung
zum Betreiben der Auslaß- und Einlaßventile, wobei sich die
Ventiltriebeinrichtung durch folgendes auszeichnet:
Eine Kurbelradanordnung, welche an der Kurbelwelle derart angebracht ist, daß sie sich nach Maßgabe der Drehbe wegung der Kurbelwelle dreht,
eine Nockenwelle;
eine Nockentriebanordnung, die an der Nockenwelle an gebracht ist und in Kämmeingriff mit der Kurbelradanord nung ist;
eine Nockenanordnung, die an der Nockentriebanordnung derart vorgesehen ist, daß sie sich nach Maßgabe der Dreh bewegung der Nockentriebanordnung dreht;
eine Hubanordnung, welche ein Paar von ersten und zwei ten Regulierstößeln umfaßt, die an einem Stößelachsenteil an gebracht sind, das parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei die Regulierstößel nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockenanordnung eine hin- und hergehende Bewegung bzw. Kipp bewegung ausführen, das Stößelachsenteil und die Nockenwelle in einer Ebene angeordnet sind, welche die Kurbelwelle und eine Mittellinie des Zylinders der Kolben-Zylinderanordnung einschließt;
ein Paar von ersten und zweiten Schubstangen, welche nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegung der ersten und zweiten Regulierstößel jeweils gehoben und gesenkt wer den, und
ein Paar von ersten und zweiten Kipphebeln, welche in Verbindung mit den ersten und zweiten Schubstangen arbeiten, wobei der erste Kipphebel mit dem Auslaßventil derart be triebsverbunden ist, daß er die Öffnungs-Schließbewegung des selben vornimmt, und der zweite Kipphebel mit dem Einlaßven til derart betriebsverbunden ist, daß er den Öffnungs- und Schließvorgang desselben vornimmt.
Eine Kurbelradanordnung, welche an der Kurbelwelle derart angebracht ist, daß sie sich nach Maßgabe der Drehbe wegung der Kurbelwelle dreht,
eine Nockenwelle;
eine Nockentriebanordnung, die an der Nockenwelle an gebracht ist und in Kämmeingriff mit der Kurbelradanord nung ist;
eine Nockenanordnung, die an der Nockentriebanordnung derart vorgesehen ist, daß sie sich nach Maßgabe der Dreh bewegung der Nockentriebanordnung dreht;
eine Hubanordnung, welche ein Paar von ersten und zwei ten Regulierstößeln umfaßt, die an einem Stößelachsenteil an gebracht sind, das parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei die Regulierstößel nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockenanordnung eine hin- und hergehende Bewegung bzw. Kipp bewegung ausführen, das Stößelachsenteil und die Nockenwelle in einer Ebene angeordnet sind, welche die Kurbelwelle und eine Mittellinie des Zylinders der Kolben-Zylinderanordnung einschließt;
ein Paar von ersten und zweiten Schubstangen, welche nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegung der ersten und zweiten Regulierstößel jeweils gehoben und gesenkt wer den, und
ein Paar von ersten und zweiten Kipphebeln, welche in Verbindung mit den ersten und zweiten Schubstangen arbeiten, wobei der erste Kipphebel mit dem Auslaßventil derart be triebsverbunden ist, daß er die Öffnungs-Schließbewegung des selben vornimmt, und der zweite Kipphebel mit dem Einlaßven til derart betriebsverbunden ist, daß er den Öffnungs- und Schließvorgang desselben vornimmt.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen weist die Nockenanordnung
ein Nockenteil auf, und die ersten und zweiten Regulierstößel
sind mit Endabschnitten versehen, welche gegen das Nocken
teil zur Anlage kommen, um dieses hin- und hergehend zu bewe
gen, wobei das Nockenteil eine Außenkontur einschließlich ei
ner Maximalhubstellung und zweiseitige, äußere Umfangsnocken
flächen auf den Hub- und Absenkseiten der ersten und zweiten
Stangen hat, welche symmetrisch zu der Maximalhubstelle sind
und eine Symmetrieachse bilden, und wobei die ersten und zwei
ten Regulierstößel Kontaktflächen haben, welche einen äußeren
Umfang des Nockenteils berühren und Kontaktpunkte haben, wel
che die ersten und zweiten Schubstangen berühren, wobei bei
de Kontaktpunkte symmetrisch bezüglich des Hubachsenteils
angeordnet sind.
Die ersten und zweiten Regulierstößel können derart gebogen
sein, daß die Kontaktpunkte der Regulierstößel, welche die
ersten und zweiten Schubstangen berühren, in ein und dersel
ben Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung des Hubachsenteils
liegen. Die ersten und zweiten Regulierstößel können gerad
linig ausgelegt sein, so daß die Kontaktpunkte der Regulier
stößel, welche die ersten und zweiten Schubstangen berühren,
jeweils auf einer ersten und einer zweiten Ebene liegen, wel
che parallel zueinander und senkrecht zu einer Axialrichtung
des Hubachsenteils sind.
Die Nockentriebanordnung und die Nockenanordnung sind ein
teilig aus einer Sinterlegierung ausgebildet.
Das Hubachsenteil weist ein Paar von ersten und zweiten Achsen
oder Bolzen auf, an welchen die ersten und zweiten Regulier
stößel hin- und hergehend beweglich jeweils gelagert sind und
die in ein und derselben Ebene senkrecht zu dem Hubachsenteil
sind.
Die ersten und zweiten Schubstangen können derart beschaffen
und ausgelegt sein, daß sie einander kreuzen und das Auslaß
ventil und das Einlaßventil unter Einhaltung einer Winkeldif
ferenz angeordnet sind.
Die Vier-Takt-Brennkraftmaschine kann für eine transportable
Arbeitsmaschine, wie einen Rasenmäher und eine Kettensäge,
vorgesehen sein.
Dank der vorstehend angegebenen Auslegungsform der Vier-Takt-
Brennkraftmaschine sind die Anordnungen und Ausrichtungen der
verschiedenen Teile und Elemente derart verbessert, daß die
Länge der Brennkraftmaschineneinheit in axialer Richtung der
Kurbelwelle verkürzt werden kann, so daß die Brennkraftma
schine kompakt und gewichtsmäßig leicht ausgelegt ist.
Die Brennkraftmaschine ist mit der Ventiltriebeinrichtung ver
sehen, welche Regulierstößel, Schubstangen, Kipphebel und
Nockenanordnungen zur Übertragung der Leistung von der Kur
belwelle auf das Auslaßventil und das Einlaßventil haben,
welche hinsichtlich ihren Auslegungsformen derart verbes
sert sind, daß die Brennkraftmaschineneinheit insgesamt ge
sehen kompakt ist und daß sie sich auch in einer transporta
blen Arbeitsmaschine in günstiger Weise unterbringen läßt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von be
vorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die bei
gefügte Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 bis 11 eine erste bevorzugte Ausführungsform
nach der Erfindung, bei der
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Rasenmä
hers als eine Bauform einer transportablen
Arbeitsmaschine ist, bei welcher eine
Brennkraftmaschineneinheit zum Einsatz
kommt, und welche von einer Bedienungs
person in Gebrauch gesetzt wird,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Brennkraftmaschinen
einheit des Rasenmähers nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Ventiltriebeinrich
tung der Brennkraftmaschineneinheit, welche
in Fig. 2 gezeigt ist,
Fig. 4 eine Draufsicht der Regulierstößelanordnung
nach Fig. 3,
Fig. 5 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Arbeits
weise der Nockeneinrichtung, die dem ersten
Regulierstößel der Regulierstößelanordnung
zugeordnet ist,
Fig. 6 eine weitere Ansicht zur Verdeutlichung der
Arbeitsweise der Nockeneinrichtung, die
einem zweiten Regulierstößel der Hubanord
nung zugeordnet ist,
Fig. 7A und 7B Diagramme zur Verdeutlichung der Zusammen
hänge zwischen dem Nockenwellendrehwinkel
und der Hubgeschwindigkeit an der Einlaß
seite und der Auslaßseite,
Fig. 8 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Öff
nungs- und Schließzeiten des Einlaßventils
und des Auslaßventils,
Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie IX-IX
in Fig. 2,
Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie X-X
in Fig. 2,
Fig. 11 eine Schnittansicht längs der Linie XI-XI
in Fig. 9,
Fig. 12 eine teilweise ausgeschnittene Seitenan
sicht einer zweiten bevorzugten Ausführungs
form einer Brennkraftmaschineneinheit nach
der Erfindung,
Fig. 13 bis 15 Ansichten zur Verdeutlichung einer dritten
bevorzugten Ausführungsform einer Brennkraft
maschineneinheit nach der Erfindung, bei
welcher:
Fig. 13 eine Schnittansicht eines Teils einer Ven
tiltriebeinrichtung ist,
Fig. 14 eine Fig. 13 ähnliche Ansicht zur Verdeut
lichung einer Ausführungsvariante ist,
Fig. 15A eine vergrößerte Ansicht eines gemeinsamen
Teils bei den Beispielen nach den Fig. 13
und 14 ist,
Fig. 15B eine Vorderansicht einer Hubanordnung ist,
welche in Fig. 13 oder 14 gezeigt ist,
Fig. 16 eine Ventiltriebeinrichtung gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung,
Fig. 17 bis 19 Ansichten zur Verdeutlichung einer fünften
bevorzugten Ausführungsform nach dem Erfin
dung, wobei
Fig. 17A, 17B und 17C modifizierte Beispiele der Regulier
stößel sind, welche teilweise geschnitten
dargestellt sind,
Fig. 18 eine Ansicht einer Stange ist, die in Ver
bindung mit dem Regulierstößel arbeitet,
Fig. 19 eine Teilschnittansicht eines Zylinderkopfs
einer Zylinderanordnung der Brennkraftma
schineneinheit ist,
Fig. 20 bis 23 Ansichten zur Verdeutlichung einer sechsten
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung, wobei:
Fig. 20A eine schematische Schnittansicht von Teilen
in Verbindung mit einem Kipphebel ist,
Fig. 20B und 20C Schnittansichten längs der Linie 20-20
in Fig. 23A sind,
Fig. 21 und 22 Vorderansichten von Ausführungsvarianten
der Ventiltriebeinrichtung nach der Er
findung sind, welche teilweise geschnitten
dargestellt sind,
Fig. 23 eine Draufsicht einer Hubanordnung der
Ventiltriebeinrichtung nach Fig. 22 ist,
Fig. 24 bis 27 Ansichten zur Verdeutlichung einer siebten
bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung, wobei
Fig. 24 eine vertikale Seitenansicht einer Brenn
kraftmaschineneinheit ist,
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem
Maßstab von einer Triebeinrichtung und einem
Triebteil ist, welche in der Brennkraftma
schineneinheit nach Fig. 24 vorgesehen ist,
Fig. 26A eine Vorderansicht eines Triebteils nach
Fig. 25 ist,
Fig. 26B eine Schnittansicht längs der Linie XXVI-XXVI
in Fig. 26A ist,
Fig. 27A eine Vorderansicht eines allgemeinen Stirn
rads ist,
Fig. 27B eine Schnittansicht längs der Linie XXVII-XXVII
in Fig. 27A ist,
Fig. 28 bis 37 Ansichten zur Verdeutlichung einer achten
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung, wobei
Fig. 28 eine perspektivische Ansicht einer trans
portablen Kettensäge im Gebrauchszustand
ist, bei welcher die achte bevorzugte Aus
führungsform nach der Erfindung zur Anwen
dung kommt,
Fig. 29 eine Vorderansicht einer Ventiltriebein
richtung ist, welche in der Kettensäge nach
Fig. 28 vorgesehen ist,
Fig. 30 eine Ansicht eines Einlaßventils, gesehen
in Blickrichtung des Pfeils XXX-XXX in
Fig. 29 ist,
Fig. 31 eine Draufsicht auf eine Hubanordnung der
Ventiltriebeinrichtung nach Fig. 29 ist,
Fig. 32 eine Schnittansicht der Brennkraftmaschinen
einheit zur Verdeutlichung der Innenkon
struktion ist,
Fig. 33 eine Schnittansicht einer Ausführungsvariante
der Ventiltriebeinrichtung nach Fig. 29 ist,
Fig. 34 eine Draufsicht auf eine Hubanordnung der
Ventiltriebeinrichtung nach Fig. 33 ist,
Fig. 35 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungs
variante der Ventiltriebeinrichtung nach
Fig. 20 ist,
Fig. 36 eine Schnittansicht einer weiteren Ausfüh
rungsvariante der Ventiltriebeinrichtung ist,
Fig. 37 eine Vorderansicht einer Nocke der Ventil
triebeinrichtung nach Fig. 36 ist,
Fig. 38 bis 40 Ansichten zur Verdeutlichung von üblichen
Auslegungsformen, wobei:
Fig. 38 eine Seitenansicht einer üblichen Brenn
kraftmaschineneinheit für eine transpor
table Arbeitsmaschine ist,
Fig. 39 eine Vorderansicht eines Teils von Fig. 38
ist,
Fig. 40 eine Vorderansicht einer Nockeneinrichtung
bei einer üblichen Bauform ist, und
Fig. 41 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Zu
sammenhangs zwischen einer Hubgeschwindig
keit und einem Nockenwellendrehwinkel in
Verbindung mit Fig. 40 ist.
Zuerst soll zur Verdeutlichung der Erfindung eine übliche Aus
legungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 38 bis 41 näher
erläutert werden.
Bei einer üblichen Vier-Takt-Brennkraftmaschine umfaßt entspre
chend den Fig. 38 und 39 eine Brennkraftmaschineneinheit eine
Kurbelwelle 1, welche mit Hilfe von Lagern 18 und 19 drehbe
weglich gelagert ist, an welcher ein Kurbeltrieb 2 angebracht
ist. Wenn der Kurbeltrieb 2 eine Drehbewegung ausführt, wird
ein Nockenrad 3, welches an einer Nockenwelle 4 angebracht
ist und in Kämmeingriff mit dem Kurbeltrieb 2 ist, ebenfalls
in Drehung versetzt, und zwar in Gegendrehrichtung zur Dreh
bewegung des Kurbeltriebs 2. Auf der Nockenwelle 4 sind eine
Lufteinlaßnocke 5 und eine Auslaßnocke 6 angebracht, und ein
Lufteinlaßventil 13 und ein Auslaßventil 14 werden nach Maß
gabe der Drehbewegungen dieser Nocken 5 und 6 über Ventilstößel
7, 8, Schubstangen 9, 10 und Kipphebel 11, 12 jeweils in
dieser Reihenfolge betätigt. Ein Schwungrad 15 ist an einem
Ende der Kurbelwelle 1 angebracht, um eine Energie auf ein
Energieabtriebssystem über eine Kupplung (nicht gezeigt) zu
übertragen.
Wenn eine derartige Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit in
eine transportable Arbeitsmaschine eingesetzt wird, um die
selbe anzutreiben, ist es erwünscht, die Gesamtabmessungen
und das Gewicht der Brennkraftmaschineneinheit so stark wie
möglich zu reduzieren, und insbesondere soll die Gesamtausle
gungsform der transportablen Arbeitsmaschine durch Herab
setzung eines Axialbestands von der Kurbelwelle 1 und dem
Schwungrad 15 kompakter gemacht werden. Zu diesem Zweck sind
bei der üblichen Technologie das Einlaßventil 13 und das Aus
laßventil 14 an Teilen angeordnet, wie dies in Fig. 39 ge
zeigt ist, welche in einer Ebene im wesentlichen senkrecht
zur Kurbelwelle 1 liegen, d. h. welche in vertikaler Richtung
zu dieser Ansicht ausgerichtet sind. Bei einer derartigen
Anordnung jedoch benötigt man etwas Platz und Raum zum Einbau
der Ventilstößel 7 und 8, wodurch eine Länge l1 in Fig. 38
zwischen einer Kolbenstange 24 und einer äußeren Fläche eines
Gehäuses 25 der Arbeitsmaschine größer wird, so daß es schwie
rig wird, daß sich die Brennkraftmaschineneinheit kompakt aus
legen läßt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 39 ist ein Kolben 20 gezeigt, welcher
zu seinem oberen Totpunkt bewegt ist, wobei der obere Punkt 5a
der Lufteinlaßnocke 5 und der obere Punkt 6a der Auslaßnocke
6 vorbestimmte Winkel bezüglich einer Kolbenbewegungsachse B-B
entsprechend einem Auslegungswert der Ventile 13 und 14 unter
Berücksichtigung von deren Öffnungs- und Schließzeiten haben.
Daher ist erforderlich, daß man vermeidet, daß der Nockentrieb
3, die Kurbelwelle 1 und der Kurbeltrieb 2 irrtümlicherweise
in Eingriff kommen, und hierzu sind beispielsweise entspre
chend Fig. 39 Kennmarkierungen 21 und 22 auf dem Kurbeltrieb 2
und dem Nockentrieb 3 jeweils vorgesehen, um einen derar
tigen fehlerhaften Eingriffszustand zu vermeiden. Da jedoch
die Kennmarkierungen 21 und 22 unter vorbestimmten Winkeln
zu den oberen Punkten der Nocken 5 und 6 für die Nockenwelle
4 angeordnet sind und in Verlängerungsrichtung eines Kurbel
zapfens für die Kurbelwelle 1 vorgesehen sind, sind Positions
weiterschaltbearbeitungen beim Bearbeiten und Herstellen der
Arbeitsmaschine erforderlich, wodurch sich die Herstellungs
kosten erhöhen. Insbesondere zum Montagezeitpunkt ist es in
dem Fall äußerst kompliziert, die Brennkraftmaschineneinheit
genau zu montieren, wenn der Eingriffszustand oder die Posi
tion des Kurbeltriebs 2 und des Nockentriebs 3 nicht visuell
beobachtet werden kann.
Die Fig. 40 und 41 zeigen ein weiteres Beispiel einer üblichen
Auslegungsform zur Verdeutlichung des Arbeitsprinzips eines
Nockentriebs, welcher eine Nocke 23 und hebbare Ventilstößel
7 und 7 aufweist, welche durch die Nocke 23 angetrieben wer
den.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 40 und 41 wird die Nocke 23
in eine mit einem Pfeil W1 bezeichnete Richtung gedreht und
hat eine symmetrische Auslegungsform auf den Ventilstößelhub-
und Abwärtsbewegungsseiten. Wie gezeigt ist eine Hubgeschwin
digkeitskurve M bilateral symmetrisch zu einem Maximalpunkt
des Hubs N, welcher den Symmetriemittelpunkt darstellt. Ins
besondere bei einer Brennkraftmaschineneinheit für eine
transportable Arbeitsmaschine ist es erforderlich, die Dreh
geschwindigkeit der Kurbelwelle zu erhöhen, um hierdurch die
Abgabeleistung pro Gewichtseinheit der Brennkraftmaschine zu
erhöhen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Ventil
öffnungsgeschwindigkeit des Auslaßventiles klein zu machen,
um den Druck des Verbrennungsgases auf einen Wert beim un
teren Totpunkt des Kolbens effektiv nutzen zu können, und
auch die Ventilschließgeschwindigkeit des Auslaßventiles soll
te möglichst groß sein, um einen Trägheitseffekt zum Ventil
öffnungszeitpunkt des Einlaßventiles stark geltend machen
zu können. Auch ist es erforderlich, die Ventilöffnungsge
schwindigkeit des Einlaßventiles groß zu machen, um einen
Trägheitseffekt zum Ventilschließzeitpunkt des Auslaßventiles
effektiv ausnutzen zu können und die Ventilschließgeschwindig
keit des Einlaßventiles sollte klein gemacht werden, um zu
verhindern, daß erwärmte Abgabe auf eine Bedienungsperson
gerichtet werden. Jedoch ist es schwierig, alle diese Erfor
dernisse gemäß den voranstehenden Ausführungen zu erfüllen,
wenn nur eine Nocke 23 vorhanden ist, wie dies in den Fig. 40
und 41 gezeigt ist. Daher wurden bei den üblichen Auslegungs
formen entsprechend den Fig. 38 und 39 unabhängige Nocken
mit unterschiedlichen Formgebungen zum Antreiben des Einlaß
ventils und des Auslaßventils jeweils vorgesehen. Eine der
artige Auslegung bringt jedoch höhere Kosten mit sich, und
es ergibt sich eine Schwierigkeit hinsichtlich der Vergröße
rung der Länge l1 der Brennkraftmaschineneinheit, worunter
die Kompaktheit der Brennkraftmaschineneinheit leidet.
Die Erfindung bezweckt, die vorstehend genannten Schwierigkei
ten bei den üblichen Auslegungsformen zu überwinden und hier
für werden bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung an
gegeben.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform wird an Hand den Fig. 1
bis 11 näher erläutert, welche sich auf eine transportable
Arbeitsmaschine, wie einen Rasenmäher 50, beziehen, der bei
spielsweise in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Rasenmäher 50 nach Fig. 1 weist im allgemeinen ein langes,
wellenähnliches Leistungsübertragungsteil 51, ein Bedienungs
teil 52, an welchem ein Griffteil 52a vorgesehen ist, eine
Brennkraftmaschineneinheit 53, welche fest an einem Ende des
Übertragungswellenteils 51 angebracht ist, und eine Arbeits
einrichtung 54 auf, welche fest an dem anderen Ende hiervon
angebracht ist. Die von der Triebenergie der Brennkraftma
schineneinheit 3 erzeugte Leistung wird auf die Arbeitsein
richtung 54 übertragen, welche ein Arbeitsteil, wie ein Ra
senmähermesser 54a, umfaßt, und dieses wird über das Lei
stungsübertragungswellenteil 51 angetrieben. Das Wellenteil
51 umfaßt ein äußeres Rohr und einen inneren Stahlzug oder
eine Stange, welche mit der Kurbelwelle, d. h. der Abtriebs
welle, der Brennkraftmaschineneinheit über eine Kupplungs
einrichtung verbunden ist. Die Stahlstange ist in dem äußeren
Rohr drehbeweglich gelagert und überträgt die Leistung bzw.
Energie auf die Arbeitseinrichtung 54 und somit auf das Ra
senmähermesser 54a.
Wenn die Arbeitsmaschine 50 im Einsatz ist, wird die Arbeits
maschine 50 von einer Bedienungsperson 55 getragen, welche
beispielsweise auf der rechten Seite der Brennkraftmaschinen
einheit 53 steht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und das Griff
teil 52a hält und ergreift. Unter Berücksichtigung dieser Ar
beitsstellung ist ein Abgasschalldämpfer 56 vorgesehen, um
zu verhindern, daß die Bedienungsperson mit erwärmten Abgasen
beaufschlagt wird, und dieser ist auf der von der Bedienungs
person abgewandten Seite der Brennkraftmaschineneinheit 53
vorgesehen. Eine Lufteinlaßöffnung 57 eines Vergasers ist auf
der Seite in der Nähe der Bedienungsperson vorgesehen.
Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, ist die transportable
Bauart der Brennkraftmaschineneinheit 53 für die Arbeitsma
schine 50 mit einer Ventiltriebeinrichtung 60 ausgestattet,
welche in einem Hauptkörper 131 der Brennkraftmaschineneinheit
53 angeordnet ist, und beispielsweise von einem Kurbelgehäuse
130 gebildet wird. Die Brennkraftmaschineneinheit 53 umfaßt
eine Nockenwelle 101, deren eines Ende einteilig mit einer
Leistungsabgabewelle 101a ausgebildet ist, welche mit der
Energieübertragungswelle 51 verbunden ist. Auf dem äußeren
Umfang der Kurbelwelle 101 ist ein Kurbelwellentrieb bzw.
ein Kurbelwellentriebrad 102 vorgesehen, welches in Kämm
eingriff mit einem Nockenrad 103 ist. Wenn daher das Kurbel
wellenrad 102 in Drehung versetzt wird, folgt das Nockenrad
103 dieser Drehbewegung und dreht sich in eine Gegenrichtung
zur Drehbewegungsrichtung des Kurbelrads 102.
Das Nockenrad 103 ist auf einer Nockenwelle 104 angebracht,
welche am Kurbelgehäuse 130 des Hauptkörpers 131 der Brenn
kraftmaschineneinheit 53 drehbeweglich gelagert ist, und eine
Nocke 120 ist fest an dem Nockenrad 103 vorgesehen. Wie in
Fig. 3 gezeigt ist, weist eine Hubanordnung bzw. Stößelan
ordnung ein Paar von hin- und herbewegbaren oder schwenkbe
wegbaren Regulierstößeln 121 und 122 auf, welche derart ange
ordnet sind, daß sie gegen die Nocke 120 an ihren Enden zur
Anlage kommen. Die Regulierstößel 121 und 122 sind um eine
gemeinsame Hubachse 123, wie einen Zapfen, schwenkbar, über
welchen die beiden Regulierstößel miteinander betriebsverbunden
sind. Die Hubachse 123 und die Nockenwelle 104 sind in einer
Ebene angeordnet, welche bei der Darstellung in Fig. 2 von der
Zeichenebene gebildet wird. Ferner sind eine Nockenwelle 101
und die Zylindermittelachse Oa verdeutlicht. Die Hubachse 123,
die Nockenwelle 104 und die Kurbelwelle 101 sind parallel zu
einander angeordnet.
Einer der Regulierstößel 121 ist mit einer Schubstange 141
für das Auslaßventil und der andere Regulierstößel 122 der
Hubeinrichtung ist mit einer Schubstange 142 für das Einlaß
ventil verbunden. Die Schubstangen bzw. Ventilstößelstangen
141 und 142 werden hin- und hergehend bewegt. Diese Regulier
stößeleinrichtungen 121 und 122 sind aus ein und demselben
Material hergestellt und derart angeordnet, daß sie einander
zugewandt sind, wie dies aus Fig. 4 aus der oberen Hälfte zu
ersehen ist. Diese Regulierstößeleinrichtungen sind in gewis
sem Maße derart gebogen, daß das linke Ende der Regulierstößel
einrichtung 121 nach oben gebogen ist, wie dies in Fig. 4
gezeigt ist, und das rechte der Regulierstößeleinrichtung
122 nach unten gebogen ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
Folglich gibt ein Kontaktpunkt 141a, welcher am linken Ende
der Regulierstößeleinrichtung 121 liegt und die Schubstange
141 berührt, sowie ein Kontaktpunkt 142a, welcher am rech
ten Ende der Regulierstößeleinrichtung 122 vorgesehen ist
und die Schubstange 142 berührt, auf ein und der gleichen
Ebene K, welche senkrecht zur Regulierstößeleinrichtungs
achse 123 verläuft. Ferner sind die Mittelachsen 121a und
122a dieser Regulierstößeleinrichtungen 121 und 122 derart aus
gelegt, daß sie sich am Mittelpunkt der Nockenwelle 104 unter
einem Winkel kreuzen, wenn die Regulierstößeleinrichtungen
gegen den Nockenumfangsteil 120a der Nocke 120 zur Anlage
kommen. Die Regulierstößeleinrichtungen 121 und 122 haben
freie Enden, welche als ebene plattenähnliche Abschnitte 121b
und 122b ausgelegt sind, welche in Kontakt mit den Nockenum
fangsteilen der Nocke 120 kommen, und die Kontaktpunkte 141a
und 142a der Schubstangen 141 und 142 sind symmetrisch zur
Regulierstößeleinrichtungsachse 123 angeordnet, wie dies aus
Fig. 3 zu ersehen ist.
Wie voranstehend beschrieben worden ist, werden das Auslaß
ventil 151 und das Einlaßventil 152 (siehe Fig. 2) durch eine
Nocke 120 über ein Paar von Regulierstößeln und zugeordneten
Schubstangen betätigt. Die Ventiltriebeinrichtung 60 wird
daher von den Regulierstößeleinrichtungen 121, 122, das
Nockenrad 103 und der Nocke 120 gebildet, welche in einer Ven
tileinrichtungsaufnahmekammer 126 angeordnet ist, welche bei
spielsweise mit Hilfe von Schrauben an dem Kurbelgehäuse 130
befestigt ist.
Die hin- und hergehend beweglichen Schubstangen 141 und 142
für das Auslaßventil und das Einlaßventil sind jeweils mit
einem Paar von Kipphebeln 143 und 144 verbunden, welche in
einer Ventilkammer 146 schwenkbeweglich vorgesehen sind,
welche in einem oberen Teil des Hauptkörpers 131 der Brenn
kraftmaschineneinheit ausgebildet ist. Diese Kipphebel 143
und 144 sind ebenfalls jeweils mit dem Auslaßventil 151 und
dem Einlaßventil 152 verbunden, welche am Zylinderkopf 136
in einem oberen Teil der Zylinderanordnung 132 des Brenn
kraftmaschinenhauptkörpers 103 angeordnet ist. Somit werden
diese Ventile 151 und 152 hinsichtlich des Öffnens oder
Schließens nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegung
bzw. den Kippbewegungen der Kipphebel 143 und 144 betätigt.
Die Kurbelwelle 101 ist mit Hilfe von Lagern 101a und 101b
drehbar gelagert und an einen Abschnitt auf der Seite der
Abtriebswelle 101a, an welchem ein Schwungrad 133 derart an
gebracht ist, daß die Brennkraftmaschinenleistung auf die
Leistungsübertragungswelle 51 als eine Drehkraft von der Ab
triebswelle 101a über eine Kupplung (nicht gezeigt) übertra
gen wird.
Wenn daher die Kurbelwelle 101 eine Drehbewegung durch die
Bewegung des Kolbens 134, welcher eine Hubbewegung in dem Zy
linder 132 ausführt, in eine Gegenuhrzeigerrichtung W2 aus
führt (wenn die Brennkraftmaschineneinheit 53 von der Ab
triebswellenseite aus betrachtet wird) wird das Nockenrad
103, welches mit dem Kurbelrad 102 kämmt, in Uhrzeigerrichtung
W3 in Drehung versetzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Nach
Maßgabe der Drehbewegung des Nockenrads 103 wird auch die
Nocke 102, welche fest an dem Nockenrad 103 angebracht ist,
in Uhrzeigerrichtung W3 gedreht. In Abhängigkeit von dieser
Drehbewegung wird eine Regulierstößeleinrichtung 121 der
paarweise vorgesehenen Regulierstößeleinrichtungen zuerst
in Uhrzeigerrichtung hin- und hergehend bewegt, und die Schub
stange 141 für das Auslaßventil 151 wird nach oben bewegt, um
hierdurch das Auslaßventil 151 durch die Bewegung des Kipp
hebels 143 zu öffnen. Dann dreht sich die Nocke 120 weiter,
und die Kontaktstelle der Regulierstößeleinrichtung 121 be
wegt sich über den vorspringenden Abschnitt 120b der Nocke
120, und von diesem Zeitpunkt an wird die Regulierstößelein
richtung 121 in Gegenuhrzeigerrichtung hin- und hergehend
bewegt, und dann wird das Auslaßventil 151 in Schließrich
tung durch die Bewegung der Schubstange 141 und den Kipphebel
143 betätigt. Unmittelbar vor dem Schließen des Auslaß
ventils 151 wird das Einlaßventil 152 in Öffnungsrichtung
betätigt. Insbesondere wird während der Weiterdrehbewegung
der Nocke 120 die andere Regulierstößeleinrichtung 122, wel
che die Nockenfläche der Nocke 120 berührt, in Gegenuhrzei
gerrichtung hin- und hergehend bewegt, und die Schubstange
142 für das Einlaßventil 152 wird nach oben bewegt, um hier
durch das Einlaßventil 152 über die Bewegung des Kipphebels
144 zu öffnen. Das Auslaßventil 151 ist dann geschlossen. Wenn
dann die Nocke 120 sich noch weiter dreht, wird die Regulier
stößeleinrichtung 122 in Uhrzeigerrichtung hin- und herge
hend bewegt und das Einlaßventil 152 wird im Schließsinne
durch Bewegungen der Schubstange 142 und des Kipphebels 144
betätigt. Wenn das Einlaßventil 152 geschlossen ist, ist ein
Arbeitszyklus der Auslaß- und Einlaßventile geschlossen.
Wie in Fig. 5 oder 6 gezeigt ist, hat die Nocke 120 eine Außenkontur,
welche einen Kreisabschnitt 120a, den maximal vor
stehenden Abschnitt 120b und Abschnitte 120c und 120d mit sym
metrischer Formgebung und vermindertem Durchmesser der da
zwischenliegenden Anordnung umfaßt.
Da entsprechend den voranstehenden Ausführungen bei dieser
bevorzugten Ausführungsform die schwenkbeweglichen Regu
lierstößeleinrichtungen 121 und 122 mittels einer Nocke 120
eine hin- und hergehende Kippbewegung ausführen, läßt sich
die Länge der Nocke 120 in axialer Richtung der Nockenwelle
101 derart kurz machen, daß man die Länge l2 erhält, welche
entsprechend der Darstellung in Fig. 2 kürzer als die Länge l1
ist, die man bei der üblichen Brennkraftmaschinenein
heit benötigt. Auch läßt sich das Gewicht auf Grund der Lage
und Anordnung dieser einen Nocke 120 reduzieren. Ferner ist
es bei der üblichen Auslegungsform erforderlich, einen großen
Raum zur Verfügung zu haben, um die Ventilstößel bzw.
Stößel anordnen zu können. Bei der bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung jedoch läßt sich dieser Raum ledig
lich durch die Lage dieser einen Nocke verkleinern.
Der Zustand, bei dem die Brennkraftmaschineneinheit mit der
Ventiltriebeinrichtung 60, welche den vorstehend beschrie
benen Aufbau hat, in eine transportable Arbeitsmaschine,
wie den Rasenmäher 50, eingebaut ist, ist in Fig. 1 ge
zeigt. Wenn die Kurbelwelle 101 eine Drehbewegung ausführt,
werden das Einlaßventil 151 und das Auslaßventil 152 in vor
bestimmten Intervallen mit vorbestimmten zeitlichen Steuerun
gen geöffnet und geschlossen, und die Abtriebsleistung der
Brennkraftmaschineneinheit wird auf die Arbeitseinrichtung
54 über das Leistungsübertragungswellenteil 51 übertragen.
In diesem Fall ist die Ventiltriebeinrichtung 60 auf der Sei
te der Abtriebswelle 101a der Brennkraftmaschineneinheit 53
angeordnet, wenn man auf die Brennkraftmaschineneinheit 53
von der Arbeitseinrichtung 54 hersieht. Das Auslaßventil 151
ist auf der linken Seite angeordnet, und das Einlaßventil
152 ist auf der rechten Seite angeordnet. Insbesondere wird
die Kurbelwelle 101 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, und
die Nockenwelle 104 wird in Uhrzeigerrichtung gedreht, so
daß die Auslaßseite von der Seite der Bedienungsperson ab
gelegen liegt, wenn die Bedienungsperson das Griffteil der
Arbeitsmaschine 50 ergreift. Somit wird verhindert, daß die
Bedienungsperson mit den heißen Abgasen beaufschlagt wird.
Die Arbeitsweisen der Nocke 120 und den schwenkbaren oder
hin- und hergehend bewegbaren Regulierstößeleinrichtungen
121 und 122 werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Fig. 5 bis 7 näher erläutert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 hat die Nocke 120 eine sym
metrische Außengestalt. Dies bedeutet, daß die äußeren Um
fangsflächen 120a und 120d der Anstiegsseite und der Ab
wärtsbewegungsseite bezüglich den zugeordneten Schubstangen
141 und 142 symmetrisch bezüglich der Maximalhubstellung
ausgebildet sind, d. h. des am weitesten vorstehenden Ab
schnitts 120b der Nocke 120. Die Nocke 120 dreht sich um
den Drehmittelpunkt A0, welcher den Mittelpunkt der Nocken
welle 104 darstellt. Die paarweise vorgesehenen Regulierstößel
einrichtungen 121 und 122 werden um den Mittelpunkt B0
der Kippbewegung der Hubachse 123 hin- und hergehend be
wegt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Nockenauslegungsform las
sen sich die Hubkurven des Auslaßventils 151 und des Einlaß
ventils 152 unterschiedlich gestalten.
Wenn man insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6
annimmt, daß der Radius des Mittelteils 120a der Nocke 120
R ist, sind die Kippwinkel der Regulierstößeleinrichtungen
121 und 122 α und β, und der Abstand zwischen dem Kippbe
wegungsmittelpunkt B0 der Regulierstößeleinrichtungen 121
und 122 und der Schubstangen 141 und 142 sind jeweils mit L
bezeichnet. Die Hubgrößen der Schubstangen 141 und 142 las
sen sich somit durch diesen Abstand ausdrücken, und zwar
auf folgende Weise: (L·α) und (L·β). Die Größe X be
zeichnet eine Koordinatenachse, welche der Nocke 120 fest
zugeordnet ist, und die Größe R bezeichnet einen relativen
Winkel zur Achse X zu dem Zeitpunkt, wenn die Nocke 120 und
die Kontaktflächen 121b und 122b der Regulierstößeleinrich
tungen 121 und 122 sich auf der Außenkontur der Nocke 120
bewegen.
Wenn der Winkel R nicht gleich dem Drehwinkel der Nocken
welle 104 ist, wird dieser Winkel Φ. Unter dieser Bedingung
läßt sich ein Abstand zwischen den Kontaktpunkten P und Q
zu der Nocke 120 (Q: Kontaktpunkt mit dem Kreisabschnitt
120a der Nocke 120) ausdrücken mit dy/dR gemäß der konstruk
tiven Auslegungsgleichung, und wenn man annimmt, daß der
Winkel α (oder β) der Kontaktfläche 121b (oder 122 b),
welche den Kreisabschnitt der Nocke 120 berührt, mit α0
(oder β0) bezeichnet wird, läßt sich der Abstand zwischen
dem Kippbewegungsmittelpunkt B0 der hin- und hergehend be
weglichen Regulierstößeleinrichtungen 121, 122 und dem Dreh
mittelpunkt A0 der Nocke 120 gemäß folgender Gleichung mit
C ausdrücken.
C × sin (α + α₀) = (R + y + a)
α + α₀ = sin-1 [(R + y + a)/C]
Φ = R + (α + α₀)
Aus diesen Gleichungen erhält man dann die folgenden Glei
chungen:
dα/dΦ = (dy/dR)/[dy/dR + C cos (α + α₀)]
Da die Hubgeschwindigkeit der Schubstange 141 für das Aus
laßventil sich ausdrücken läßt mit L·dy/dR, wird die Hub
geschwindigkeit M1 der Schubstange 141 zum Zeitpunkt des
Hubvorganges kleiner als bei der Abwärtsbewegung (zum Zeit
punkt des Absenkens) selbst dann gemacht, wenn der Absolut
wert von dy/dR zu beiden Betriebszeiten gleich ist. Der
Grund hierfür liegt darin, daß der Wert von dy/dR beim Hub
vorgang negativ wird, während er hingegen beim Absenkvor
gang negativ wird.
Aus den voranstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß bei
der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, bei der
die Außenumfangsgestaltsgebungen der Nockenabschnitte 120
welche die Schubstange zur Ausführung einer Hubbewegung
und einer Absenkbewegung beaufschlagen, symmetrisch ausge
legt sind, die Hubgeschwindigkeit der Hubstange 141 für
das Auslaßventil entsprechend Fig. 7A kleiner als die Ab
senkgeschwindigkeit ist, wodurch man günstigere Eigenschaf
ten als bei der üblichen Einrichtung erhält.
Ferner wird unter Berücksichtigung der Schubstange 142 für
das Einlaßventil entsprechend Fig. 6 die Hin- und Herbewe
gungsrichtung der Regulierstößeleinrichtung 122 umgekehrt
zu jener der Regulierstößeleinrichtung 121 gewählt, welche
der Schubstange 141 für das Auslaßventil zugeordnet ist.
Hierdurch erhält man folgende Gleichungen:
C × sin (β + β₀) = (R + y + a)
β + β₀ = sin-1 [(R + y + a)/C]
Φ = R - (β + β₀)
Aus diesen Gleichungen läßt sich die folgende Gleichung ab
leiten:
dβ/dΦ = (dy/dR)/[-dy/dR + C × cos (β + β₀)]
Da somit die Hubgeschwindigkeit M2 (Fig. 7B) der Schubstan
ge 142 für das Einlaßventil zum Hubzeitpunkt größer als je
ne bei dem Abwärtsbewegungszeitpunkt (Absenkzeitpunkt) selbst
dann ist, wenn der Absolutwert dy/dΦ zu beiden Seiten
gleich ist, läßt sich insbesondere bei der bevorzugten Aus
führungsform nach der Erfindung, bei der die Nockenabschnit
te 120, welche die Schubstange in Hubrichtung und in Absenk
richtung beaufschlagen, symmetrisch angeordnet sind, die
Hubgeschwindigkeit der Schubstange 142 für das Einlaßventil
entsprechend Fig. 7B größer als die Absenkgeschwindigkeit
wählen, so daß die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 101
größer wird und somit die Abgabeleistung größer ist.
Mit den Bezugszeichen N1 und N2 sind in den Fig. 7A und 7B
die Hubgrößen bezeichnet.
Aus verschiedenen Versuchen unter Einsatz der Brennkraftma
schineneinheiten für transportable Arbeitsmaschinen hat sich
gezeigt, daß es erwünscht ist, daß das Verhältnis der Hub
geschwindigkeit der Schubstange 141 (und 142) bezüglich der
Absenkgeschwindigkeit derselben in einem Bereich von 120
bis 170% auf der Auslaßseite aber in einem Bereich von
83 bis 58% auf der Einlaßseite liegt.
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Ventil
öffnungs/Schließzeiten des Auslaßventils 151 und des Ein
laßventils 152.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird das Einlaßventil 152 mit
einem Winkel Φ1 mit 20° beispielsweise vor dem oberen Saug
totpunkt e0 geöffnet und mit einem Winkel Φ2 von 60° bei
spielsweise nach dem unteren Saugtotpunkt e1 geschlossen.
Andererseits wird das Auslaßventil 151 mit einem Winkel Φ2
von 60° beispielsweise vor dem unteren Expansionstotpunkt
geöffnet und wird mit einem Winkel Φ1 von 20° beispielsweise
nach dem oberen Saugtotpunkt geschlossen (Φ1 und Φ2: Dreh
winkel der Kurbelwelle 101).
Da die Nocke 120 zueinander symmetrische Teile auf der Schub
stangenhub- und der Absenkbewegungsseite hat, hat man die
maximale Hubgröße der Schubstange 141 für das Auslaßventil
an einer Stelle gemäß dem folgenden Winkel vor dem oberen
Saugtotpunkt e0
0,5(Φ₁ + Φ₂ + 180) - Φ₁ = 0,5(180 + Φ₂ - Φ₁),
und die maximale Hubgröße der Schubstange 142 für das Ein
laßventil erhält man an einer Stelle nach Maßgabe des fol
genden Winkels nach dem oberen Saugtotpunkt e0:
0,5(Φ₁ + Φ₂ + 180) - Φ₁ = 0,5(180 + Φ₂ - Φ₁).
Somit ist der relative Winkel γ (Fig. 3), welcher von den
Mittellinien 121a, 122a der Regulierstößeleinrichtung 121,
122 eingeschlossen wird, und der sich nach Maßgabe folgen
der Gleichung 0,5 (180+Φ1-Φ2) unter Berücksichtigung des
Drehwinkels der Nocke 120 ausdrücken läßt, die Hälfte (1/2)
des Werts der Kurbelwelle 101. Entsprechend den voranste
henden Ausführungen ist der Wert des Winkels derart ge
wählt, daß er sich auf 0,5 (180+Φ2-Φ1) beispielsweise auf
0,5 (180+70-20)° = 110° beläuft, und er ist gleich der
Winkeldifferenz der maximalen Hubgrößen der Einlaß- und Aus
laßseiten unter der Annahme, daß Φ1 = 20° und Φ2 = 60° sind,
wobei man diesen Berechnungen die Ventilöffnungs- und Schließ
zeiten zugrunde legt. Somit ist das obere Teil der Nocke in
Richtung zu der Mittelrichtung der Hubachse 123 liegend an
geordnet, und dies bedeutet, daß die Linie, welche das obe
re Teil 120a der Nocke 120 mit dem Drehmittelpunkt A0 der
Nockenwelle verbindet, mit der Richtung der hin- und herge
henden Bewegung des Kolbens übereinstimmt, wobei sich selbst
verständlich die Ventilöffnungs/Schließzeiten sowohl des
Auslaßventils als auch des Einlaßventils 151 und 152 ein
halten lassen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11
die genaue Montage des Kurbelrads 102 und des Nockenrads 103
zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Brennkraftmaschineneinheit
53 unter Berücksichtigung der folgenden Ausführungen näher
erläutert.
Das Kurbelrad 102 ist fest mit der Kurbelwelle 101 mit Hilfe
von zwei Keilen oder Bolzen 170 verbunden, und die Nocke
120 ist fest mit dem Nockenrad 103 mit Hilfe von zwei Kei
len oder Bolzen 172 verbunden. Wenn die Kurbelwelle 101
zum oberen Totpunkt bewegt wird, liegen die Keile 170 auf
einer Linie 171, die den Mittelpunkt der Kurbelwelle 101
mit dem Mittelpunkt des Kurbelzapfens 135 verbindet. In
diesem Zustand liegt der Mittelabschnitt eines Zahnradzahns
102a, welcher am oberen Teil des Kurbelrades 102 liegt, eben
falls auf dieser Linie 171. In diesem Zustand liegen die Kei
le 172 des Nockenrads 103 auf einer Linie 174, welche den
Mittelpunkt des Nockenrads 103 mit dem oberen Nockenabschnitt
120b der Nocke 120 verbindet, und man erhält eine Zwischen
position 173 von zwei Zähnen 103a und 103b, welche am Nocken
rad 103 einander benachbart sind, und diese sind dem oberen
Nockenabschnitt 120b gegenüberliegend angeordnet und liegen
ebenfalls auf der Linie 174. Da die Nockenwelle 104, mit wel
cher das Nockenrad 103 fest verbunden ist, am Kurbelgehäuse
130 drehbar gelagert ist, läßt sich die positionsmäßige Zu
ordnung von Nockenrad 103 und Kurbelrad 102 bei der Montage
leicht verwirklichen.
Eine lineare Kennungsmarkierung Z-Z zur Angabe der Position
des Nockenrades 103 ist in der Oberfläche 103c des Nockenrads
103 auf der Seite des Schwungrads 133 derart ausgebildet, daß
sie senkrecht zu der Linie 174 liegt. Wenn die Kurbelwelle
101 sich im oberen Totpunkt befindet, wird ein Abstand f
zwischen dem Mittelpunkt der Nockenwelle 104 und der Kennungs
markierung Z-Z derart, daß er im wesentlichen gleich einem
Abstand D zwischen einer Montagefläche F-F (siehe Fig. 2) des
Zylinders 132 zu dem Kurbelgehäuse 130 und dem Mittelpunkt
der Nockenwelle 104 (siehe Fig. 2) wird. Die Kennungsmarkie
rung Z-Z ist als eine lineare Nut ausgebildet. Gegebenenfalls
kann sie durch Punkte Za und Zb ersetzt werden, welche auf
der Oberfläche 103c des Nockenrads 103 vorgesehen sind.
Bei der Montage der Getriebeeinrichtung mit dem vorstehend
beschriebenen Aufbau wird die Kurbelwelle 101 zuerst ge
dreht, um den Kolben 134 im oberen Totpunkt anzuordnen,
wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Dieser Arbeitsablauf wird
normalerweise ausgeführt, bevor der Zylinderkopf 136 ange
ordnet wird, so daß sich die hierfür erforderlichen Hand
griffe leicht ausführen lassen. Dann wird das Nockenrad 103
derart montiert, daß es in Kämmeingriff mit dem Kurbelrad
102 ist, während zugleich die Kennungsmarkierung Z-Z (oder
die Punkte Za und Zb), welche auf der Oberfläche 103c des
Nockenrads 103 vorgesehen sind, zu einem Teil bewegt wird,
welcher parallel zu der Montagefläche F-F (Zustand in Fig. 9)
ist oder sich mit dieser überlappt. Gemäß diesem Ausrich
tungsmontagevorgang ist der Zahn 102a des Kurbelrads 102
genau in Eingriff mit dem Zwischenabschnitt zwischen den bei
den Zähnen 103a und 103b des Nockenrads 103, so daß man einen
zuverlässigen und sicheren Eingriffszustand erhält.
Wenn entsprechend den voranstehenden Ausführungen der Kämm
eingriff zwischen dem Kurbelrad 102 und dem Nockenrad 103
sich nicht visuell beim Montageschritt überprüfen läßt, läßt
sich der genaue Kämmeingriff zwischen diesen beiden Zahnrä
dern leicht visuell dadurch überwachen, daß man die Kennungs
markierung Z-Z beobachtet. Bei einer Ausführungsvariante
wird angenommen, daß die Kurbelwelle 101 sich im oberen Tot
punkt befindet und der obere Abschnitt des Kurbelrades 102
von zwei zueinander benachbarten Zähnen gebildet wird, so daß
ein Zahnabschnitt an einem Teil, welcher dem oberen Abschnitt
102b der Nocke 120 gegenüberliegt, von einem Zahn des Nocken
rads 103 gebildet werden kann, um die beiden zueinander be
nachbarten Zähne des Nockenrades 102 in Kämmeingriff mit die
sem Zahn des Nockenrads 103 zu bringen.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform wird nachstehend un
ter Bezugnahme auf Fig. 12 näher erläutert.
In dieser sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben
Bezugszeichen wie bei der ersten bevorzugten Ausführungs
form nach den Fig. 1 bis 11 versehen.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist die Ventileinrichtungsauf
nahmekammer 126a, in welcher die Nocke 120, das Nockenrad
103 und die Regulierstößeleinrichtungen 121 und 122 aufge
nommen sind, einteilig mit dem Zylinder 132a ausgelegt. Ge
mäß dieser Auslegungsform läßt sich ein Abstand zwischen der
Ventileinrichtungsaufnahmekammer 126a und dem Zylinder 132a
soweit wie möglich reduzieren. In anderen Worten bedeutet
dies, daß die Ventiltriebeinrichtung 60 und das Schwungrad
133 sich in unmittelbarer Nähe des Kurbelgehäuses 130 anord
nen lassen und daher wird der Abstand 3 zwischen der äuße
ren Fläche 25a des Gehäuses 25b und dem Mittelabschnitt des
Kolbens klein, so daß man eine kompakte Auslegung der Brenn
kraftmaschineneinheit 53a erhält.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15
näher erläutert, in welchen gleiche oder ähnliche Teile mit
denselben Bezugszeichen wie bei den voranstehend beschriebe
nen bevorzugten Ausführungsformen versehen sind.
Eine Ventiltriebeinrichtung 60b gemäß dieser dritten bevor
zugten Ausführungsform umfaßt eine Hubanordnung, welche ein
Paar von Regulierstößeleinrichtungen 121c und 122c aufweist,
welche nicht in Richtung der gemeinsamen Hubachse 123 gebogen
sind, wie dies bei den voranstehenden bevorzugten Ausführungs
formen der Fall ist. Vielmehr sind diese Teile im wesentli
chen geradlinig ausgelegt, wie dies in Fig. 15B gezeigt ist.
Insbesondere sind die Kontaktpunkte 141a und 142a der Regu
lierstößeleinrichtungen 121c und 121d mit den Schubstangen
141 und 142 derart beschaffen und ausgelegt, daß sie auf
einer ersten Ebene K1 und einer zweiten Ebene K2 liegen, wel
che parallel zu der Ebene K1 ist, welche senkrecht zur Axial
richtung der Hubachse 123 ist. Somit wird die Kontaktfläche
der Regulierstößeleinrichtungen 121c und 122c mit der Nocke
120e in axialer Richtung größer gemacht, wodurch sich die
Herstellungskosten für die Regulierstößeleinrichtungen redu
zieren lassen.
Fig. 14 zeigt einen Zustand, bei dem die Ventiltriebeinrich
tung 60c eine Nocke 120f und ein Nockenrad 103f umfaßt, wel
che bei einer hohen Temperatur unter Verwendung eines Metall
pulvers gesintert sind und welche daher ein Stück bilden. Hier
bei ist die Auslegung derart getroffen, daß die integrierte
Ausbildungsform von Nocke 120f und Nockenrad 103f insgesamt
gesehen widerstandsfähig ist, und die Herstellung läßt sich
genau und einfach durchführen. Ferner erhält man durch die
Sinterverbindung, welche eine poröse Struktur hat, eine ver
besserte Schmierfähigkeit. Ferner läßt sich die Sinterverbin
dung zwischen der Nocke und dem Nockenrad bei allen voranste
hend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen nach der
Erfindung verwirklichen. Eine vierte bevorzugte Ausführungs
form nach der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf
Fig. 16 erläutert, in welcher gleiche oder ähnliche Teile wie
bei den voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungs
formen mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 16 umfaßt eine Ventiltriebeinrich
tung 60d gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform eine Hub
anordnung, welche ein Paar von geradlinigen Regulierstößel
einrichtungen 121d und 122d aufweist, welche mittels eines
Paars von parallelen Hubachsen 123a und 123b, wie Zapfen,
jeweils hin- und hergehend beweglich gelagert sind. Gemäß
dieser Auslegungsform sind die zugeordneten Regulierstößel
einrichtungen 121d und 122d in ein und derselben Ebene senk
recht zu den Achsen 123a und 123b angeordnet und somit sind
die Schubstangen 121 und 122 beide in ein und derselben Ebene
senkrecht zur Nockenwelle 104 angeordnet, ohne daß die Regu
lierstößeleinrichtungen gebogen zu sein brauchen, wie dies
in Fig. 4 gezeigt ist. Somit läßt sich die Länge der Brenn
kraftmaschineneinheit in axialer Richtung der Kurbelwelle
kürzer machen.
Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 19 er
läutert, in welchen gleiche oder ähnliche Teile wie bei den
voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen mit
denselben Bezugszeichen versehen sind.
Üblicherweise sind das Kurbelgehäuse 130, der Zylinder 132,
der Zylinderkopf 136 usw., welche beispielsweise in Fig. 2
gezeigt sind und die Brennkraftmaschineneinheit einer trans
portablen Bearbeitungsmaschine bilden, aus einer Aluminium
legierung hergestellt, welche einen großen Wärmedehnungskoef
fizienten hat, um das Gesamtgewicht der Brennkraftmaschinen
einheit zu reduzieren. Bei einer derartigen Auslegungsform
sind im allgemeinen die Schubstangen 141, 142, die Regulier
stößeleinrichtungen 121, 122 usw., welche die Ventiltrieb
einrichtung 60 zum Antreiben der Einlaß- und Auslaßventile
bilden, aus einem Eisenmaterial, wie Stahl oder Gußeisen
hergestellt, welches einen kleinen Wärmedehnungskoeffizienten
hat, so daß das Ausmaß der Wärmedehnung des Kurbelgehäuses,
des Zylinders, des Zylinderkopfs u. dgl. größer (oder kleiner
als) jener der Schubstangen und der Regulierstößeleinrichtun
gen bei einem Temperaturanstieg (oder einem Temperaturab
fall) im Antriebszustand der Brennkraftmaschine ist. Hierdurch
werden die zeitlichen Steuerverhältnisse für das Öffnen oder
Schließen des Einlaß/Auslaßventiles im kalten und warmen
Zustand der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflußt. Dieser
Unterschied kann dazu führen, daß Geräusche erzeugt werden,
und es kann erforderlich sein, daß man die Ventile 151 und 152
und die Ventilsitze aus einem Material herstellen muß, welches
eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit hat.
Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Ausführungen
werden gemäß dieser fünften bevorzugten Ausführungsform die
Schubstangen 141, 142 und die Regulierstößeleinrichtungen
121, 122 der Ventiltriebeinrichtung 60 aus einer Aluminium
legierung ausgebildet, welche im wesentlichen gleich jenem
Material ist, aus dem das Kurbelgehäuse 130, der Zylinder
132 und der Zylinderkopf 136 ausgebildet sind, um im wesent
lichen die Unterschiede bei den Wärmedehnungskoeffizienten
zwischen diesen Teilen zu eliminieren. Wenn unter Bezugnahme
auf Fig. 2 gemäß dieser Auslegungsform eine Ölabstreifstange
138, welche für eine Verbindungsstange 137 des Kolbens 134
vorgesehen ist, ein äußerst stark erwärmtes Schmieröl 139
in die Kurbelkammer abstreift, tritt ein Ölnebel in eine
Nockenkammer 140 über einen Spalt am Lager 101b ein und er
breitet sich in der Ventilkammer 146 über eine Abdeckung 145
der Schubstangen 141 und 142 aus bzw. legt sich über diese.
Während dieses Arbeitsvorganges berührt das stark erwärmte
Öl 139 die Regulierstößeleinrichtungen 121, 122 und die
Schubstangen 141, 142, so daß sich diese Teile unter Erwär
mung dehnen. Wenn jedoch diese Teile aus einer Aluminiumle
gierung hergestellt sind, ist das Ausmaß der Wärmedehnung
groß im Vergleich zu dem Fall, wenn man eisenhaltige Mate
rialien einsetzt, und somit ändert sich ein Spalt (entspre
chend einem Spalt S in Fig. 20A) zwischen den Kipphebeln 143,
144 und den Ventilen 151, 152 durch die Erwärmung hinsicht
lich seiner Größe nicht.
Die Regulierstößeleinrichtungen 121 und 122 gemäß dieser be
vorzugten Ausführungsform sind aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt. Wie in Fig. 17A gezeigt ist, sind die Regulier
stößeleinrichtungen 121f und 122f fest mit einer Buchse 181
verbunden, welche eine geringe Dicke hat und welche eine gute
Verschleißbeständigkeit hat, und die passend in eine Kipp
wellenöffnung 180 derart eingesetzt ist, daß sie zur Anlage
gegen die innere Fläche der Öffnung 180 kommt. Zusätzlich
zu der Auslegungsform nach Fig. 17A werden eisenhaltige,
chipförmige Teile 182 und 183 fest an der Kontaktfläche der
Regulierstößeleinrichtung 121g und 122g angegossen, wie dies
in Fig. 17B gezeigt ist, an welchen eine Kontaktierung der
Schubstangen 141 und 142 und der Nocke 120 erfolgt. Die
Regulierstößeleinrichtungen 121h und 122h, welche in Fig. 17C
gezeigt sind, sind im wesentlichen vollständig aus einer
Aluminiumlegierung hergestellt.
Die Schubstangen 141b und 142b, sind im wesentlichen aus einer
Aluminiumlegierung hergestellt. Wie jedoch in Fig. 18 gezeigt
ist, können eisenhaltige Kontaktmaterialien 184 fest an je
nen Teilen vorgesehen sein, an welchen eine Kontaktierung
zwischen den Regulierstößeleinrichtungen 121, 122 und den
Kipphebeln 143, 144 erfolgt. Diese Teile können mittels Preß
sitz vorgesehen werden.
Durch die Ausbildung der Regulierstößeleinrichtungen 121, 122
und der Schubstangen 141, 142 aus Aluminiumlegierungen wird
ermöglicht, daß sich das Eigengewicht der Ventiltriebeinrich
tung beträchtlich reduzieren läßt und daß sich somit auch
die Belastungen beträchtlich reduzieren lassen, welchen die
Bauteile ausgesetzt sind. Daher wird unter Einsatz einer Alu
miniumlegierung als Material für die Kipphebel 143 und 144
ermöglicht, daß man eine äußerst vorteilhafte und wirksame
Auslegungsform erhält.
Wenn bei der ersten bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2
der Zylinderkopf 136 und die Ventile 151, 152 heb- und senk
bar gelagert sind, sind eine Ventilführung 190 zum Führen
der Ventile 151 und 152 und ein Ventilsitz 191, welcher fest
mit dem Zylinderkopf 136 verbunden ist, und mit denen die Ven
tile 151 und 152 in Kontaktberührung kommen, als unabhängige,
gesonderte Teile ausgebildet. Nach der fünften bevorzugten
Ausführungsform jedoch, welche in Fig. 19 gezeigt ist, kann
der Zylinderkopf 136a als ein integriert ausgelegtes Guß
teil umfassend die Ventilführung und den Ventilsitz ausge
legt werden, wobei der Zylinderkopf 136a aus einer Aluminium
legierung hergestellt ist, welche Silizium mit 13,5 bis 16
Gew.-% enthält. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform läßt
sich der Unterschied hinsichtlich des Ausmaßes der Wärmedeh
nung zwischen dem Zylinderkopf und den weiteren Teilen, wel
che aus der Aluminiumlegierung hergestellt sind, im wesent
lichen eliminieren, und man erhält ausgezeichnete Eigenschaf
ten hinsichtlich einer Verschleißbeständigkeit. Ferner läßt
sich die Anzahl der Teile oder Einzelteile, welche zusammenzu
setzen sind, reduzieren, und es lassen sich auch die maschi
nellen Arbeitsgänge reduzieren. Ferner wird bei dem Fall,
bei dem der Zylinderkopf 136a aus einer Leichtmetallegierung
mittels Teilchendiffusion ausgebildet ist, eine hohe Festig
keit erzielt, und es lassen sich günstige Eigenschaften hin
sichtlich der Verschleißbeständigkeit erzielen.
Eine sechste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 20 bis 23 er
läutert, bei denen gleiche oder ähnliche Teile wie bei den
voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 20A und 20B haben bei dieser
bevorzugten Ausführungsform ein Paar von Kipphebeln 243
und 244 zur Betätigung des Auslaß- und Einlaßventiles 151
und 152 eine derart geeignete Gestalt, daß sie eine Kugel
fläche haben. Die Kipphebel 243 und 244 sind aus einem
Metallblech beispielsweise hergestellt und sind hin- und her
gehend beweglich am Zylinderkopf 236 angebracht. Insbesondere
ist ein Stehbolzen 260 eingeschraubt und fest mit dem Zy
linderkopf 236 verbunden, und der Stehbolzen 260 ist in Ge
windeeingriff mit einem sphärischen Sockel 261. Somit ist
der sphärische Sockel 261 mit einer sphärischen, äußeren
Umfangsfläche 262 am tieferen Ende versehen, wie dies in
Fig. 20A gezeigt ist, und die Kipphebel 243 und 244 haben
innere, sphärische Flächen, welche in geeigneter Weise in
Gleitberührung mit der äußeren sphärischen Fläche 262 des
Sockels 261 kommen können. Der Stehbolzen 260 ist an einem
Ende mit Gewindegängen 264 versehen, welche in Eingriff
mit Gewindegängen sind, die am sphärischen Sockel 261 aus
gebildet sind. Mit dem Bezugszeichen 265 und 266 sind eine
Ventilfeder und eine Schubstangenführung jeweils bezeichnet.
Diese Baugruppen und Einzelteile werden auf die nachstehend
näher angegebene Weise zusammengesetzt.
In Ventilschließstellung ist ein vorbestimmter Spalt S zwi
schen den Kipphebeln 243 und 244 und den Kopfteilen des Aus
laß- und Einlaßventils 151 und 152 vorhanden, um zu verhin
dern, daß die Ventile nicht durch die Wärmedehnung beim Ar
beiten der Brennkraftmaschineneinheit geschlossen sind. Die
Einstellung des Spalts S erfolgt derart, daß der sphärische
Sockel 261 längs den Gewindegängen 264 des Stehbolzens 260
derart gedreht wird, daß der Sockel 260 sich vertikal bewegt.
Dieser wird dann an einer vorbestimmten Stelle festgelegt,
an welcher ein gewünschter Spalt S vorhanden ist. Hierzu ist
eine Sicherungsmutter 267 vorgesehen. Die Regulierstößelein
richtungen werden dann in Übereinstimmung mit der Drehbewe
gung der Nocke 120 verschwenkt, und somit führen die Schub
stangen 141 und 142, welche gegen die Regulierstößeleinrich
tungen 121 und 122 anliegen, vertikale Bewegungen aus. Nach
Maßgabe dieser Vertikalbewegungen werden die Kipphebel 243
und 244 längs der sphärischen äußeren Fläche 262 des sphäri
schen Sockels 261 hin- und hergehend bewegt, und die Ventile
151 und 152 werden dann entgegen der Federkraft der Ventil
feder 265 betätigt. Da die Kipphebel 243 und 244 durch die
sphärische, äußere Umfangsfläche 262 des Sockels 260 und den
inneren sphärischen Flächen der Kipphebel 243 und 244 ge
halten sind, erhält man keine Einrichtung zur Begrenzung
der Bewegung in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene
von Fig. 20A. Daher ist es erforderlich, die unabhängige
Schubstangenführung 266 zur Führung der Bewegungen der
Schubstange 141 und 142 an Ort und Stelle festzulegen. Nach
einer derartigen Anordnung ist es im wesentlichen erforder
lich, daß in derselben Ebene die Wirkrichtung 268 der Ven
tile 151, 152, die Wirkrichtung 269 (Fig. 20B) der Schub
stangen 141, 142 und der Mittelpunkt der sphärischen Flächen
der Kipphebel 243 und 244 liegen. Insbesondere wenn die Kipp
hebel 243 und 244 in der Zeichenebene festgelegt sind, sind
deren Lagen durch die Führung 266 nur durch eine leichte Be
rührung von Schubstangenführung 266 und Schubstangen 141
und 142 jeweils begrenzt, und es läßt sich die Betätigung des
Auslaß- und Einlaßventils 151 und 152 stabil aufrechterhalten.
Wenn jedoch eine Neigung entsprechend Fig. 20C zwischen der
Wirkrichtung 268 der Ventile 151, 152 und der Wirkrichtung
269 der Schubstangen 141, 142 vorhanden ist, wirkt immer
eine Reibungskraft auf die Schubstangen 141, 142 und die
Schubstangenführung 266, wodurch die Bewegungen der Auslaß-
und Einlaßventile 151, 152 gestört wird.
Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird gemäß dieser be
vorzugten Ausführungsform die Ventiltriebeinrichtung derart
beschaffen und ausgelegt, wie dies in den Fig. 21 bis 23 ge
zeigt ist. In Fig. 21 ist die Ventiltriebeinrichtung 60e
gezeigt und weist Regulierstößeleinrichtungen 221 und 222
auf, welche von verbesserten Regulierstößeleinrichtungen 121
und 122 gebildet werden, welche zuvor in Fig. 3 gezeigt und
beschrieben wurden.
Unter Bezugnahme auf, Fig. 21 sind die unteren Enden der Schub
stangen 141 und 142 für die Auslaß- und Einlaßventile 151
und 152 fest mit den schwenkbeweglichen Regulierstößelein
richtungen 221 und 22 jeweils mittels einer Preßsitzeinrich
tung oder einer Gußeinrichtung verbunden.
Die Regulierstößeleinrichtungen 221 und 222 sind im wesent
lichen übereinstimmend wie in Fig. 4 gezeigt ausgelegt, wenn
man auf dieselben von oben her blickt. Somit sind die jewei
ligen Regulierstößeleinrichtungen 221 und 222 in gebogener
Form zur Seite der Hubachse 123 und zur Mittelseite ausgebil
det, so daß die Schubstange 141 für das Auslaßventil 151 und
die Schubstange 142 für das Einlaßventil 152 in ein und der
selben Ebene liegend angeordnet sind.
Ferner kommen die oberen Enden der Schubstangen 141 und 142
zur Anlage gegen die Kipphebel 243 und 244 (Fig. 20A), welche
mittels des sphärischen Sockels 261 gelagert sind, und das
Auslaßventil 151 und das Einlaßventil 152 werden nach Maß
gabe der hin- und hergehenden Bewegungen der Schubstangen 141
und 142 geöffnet oder geschlossen.
Bei diesen Auslegungseinzelheiten sind die Bewegungspositionen
der Schubstangen 141 und 142 in dreidimensionaler Richtung
begrenzt und daher sind die oberen Enden dieser Schubstangen,
d. h. an den Positionen T, an welchen diese gegen die Kipp
hebel 243 und 244 zur Anlage kommen, in dreidimensionaler
Richtung festgelegt. Daher ist es nicht erforderlich, daß
Schubstangenführungen 266 vorhanden sind, wie dies in Fig. 20A
oder Fig. 20B gezeigt ist. Es ist auch möglich, die sphäri
schen Kipphebel 243 und 244 gemeinsam zu montieren.
Die Fig. 22 und 23 zeigen eine Ausführungsvariante der
sechsten bevorzugten Ausführungsform.
Bei der Ausführungsvariante der Ventiltriebeinrichtung 60f
durchsetzt jeweils ein Ende 141d oder 142d der Schubstangen
141c und 142c für das Auslaßventil 151 und das Einlaßventil
152 ein Paar von hin- und hergehend beweglichen Hubeinrichtun
gen 221a und 222a, und sie sind mittels eines Preßsitzes
oder mittels Gießen fest hiermit verbunden. Die Enden 141a
und 142d liegen direkt gegen eine Nocke 120 an und sie wer
den nach Maßgabe der Drehbewegung der Nocke 120 gehoben.
Wenn die Enden 141d und 142d den Kreisumfangsabschnitt 120a
der Nocke 120 berühren, wird der Winkel zwischen zwei Li
nien eingeschlossen, welche die Kontaktpunkte der Enden 141d
und 142d auf den Kreisnockenflächen mit dem Mittelpunkt der
Nockenwelle 104 verbinden. Da somit die Bewegungspositionen
der zugeordneten Schubstangen 141c und 142c in dreidimensio
naler Richtung begrenzt sind, lassen sich die Positionen der
oberen Enden der Schubstangen 141c und 142c in dreidimensio
naler Weise festlegen.
Somit kann ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 21
die Schubstangenführung 266 entfallen, und die sphärischen
Kipphebel 243 und 244 können in Kombination zum Einsatz kom
men. Ferner sind bei dieser Ausführungsvariante nach den
Fig. 22 und 23 die Regulierstößeleinrichtungen 221a und
222a nicht in Kontakt mit der Nocke 120, es ist nicht erfor
derlich, die Regulierstößeleinrichtungen aus einem teuren Ma
terial herzustellen, welches eine hohe Verschleißbeständig
keit hat und die Regulierstößeleinrichtungen lassen sich
aus einer Leichtmetallegierung herstellen, wodurch sich das
Gewicht der Regulierstößeleinrichtungen reduzieren läßt.
Eine siebte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 24 bis 27
näher erläutert, in welchen gleiche oder ähnliche Teile wie
bei den voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsfor
men mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Auslegungsform
des Kurbelrads 102 (Fig. 2) verbessert. Das Kurbelrad, welches
in Fig. 2 gezeigt ist, ist nach den Fig. 27A und 27B als ein
Stirnrad ausgelegt, welches im allgemeinen eine derartige
Auslegung hat, daß es einen zentralen Kreisabschnitt 352a
und einen gezahnten Abschnitt 354a besitzt, welcher an einem
äußeren Umfang des Mittelabschnittes ausgebildet ist. Bei
einem Stirnrad mit dieser Konstruktion ist es erforderlich,
eine vorbestimmte Dicke in radialer Richtung des Mittelab
schnittes 352a zu haben, um ein Brechen des Zahnrades selbst
zu verhindern. Daher sind im Einsatz eines derartigen Stirn
rads als Kurbelzahnrad bei den üblichen Auslegungsformen
hinsichtlich der Herabsetzung des Durchmessers eines Zahnkrei
ses des Kurbelzahnrades 102 bezüglich des Durchmessers der
Kurbelwelle 101 Grenzen gesetzt.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird gemäß dieser be
vorzugten Ausführungsform nach den Fig. 25 und 26 das Kurbel
rad bzw. Kurbelzahnrad hinsichtlich seiner Konstruktion ver
bessert. Insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 25 und 26
ist ein Kurbelrad 302 als ein ringförmiges Zahnrad ausgebil
det, welches einen inneren, säulenförmigen Hohlraum hat, und
der Außenumfang und der Innenumfang dieses ringförmigen Kur
belrads 302 sind konzentrisch ausgebildet. Das Kurbelrad 302
hat somit ein hohles Lagerteil 352, welches einen inneren
hohlen Abschnitt als eine Paßöffnung 351 besitzt, und einen
gezahnten Abschnitt 354, welcher eine Mehrzahl von Zähnen hat,
welche die Verzahnung bilden, und die in vorspringender Weise
auf einer Seitenfläche des Lagerabschnitts 352 des Kurbelrads
302 ausgebildet sind, wie dies aus Fig. 25 am deutlichsten
zu ersehen ist. Das gezahnte Teil des Nockenrads 103 ist in
Eingriff mit dem gezahnten Teil 354 des Kurbelrads 302, um
hierdurch das Nockenrad 103 nach Maßgabe der Drehbewegung der
Kurbelwelle 101 über diesen Kämmeingriff in Drehung zu ver
setzen.
Der Durchmesser des Grundkreises des Kurbelrades 302 ist mit
Dp in Fig. 26 bezeichnet, und der Durchmesser der Paßöffnung 351
ist mit Di bezeichnet. Der Durchmesser Dp des Grund
kreises bezüglich des Achsdurchmessers Dj der Kurbelwelle
101, welche in passender Weise in die Paßöffnung 351 einge
setzt wird, läßt sich auf die folgende Weise ausdrücken:
Dp = Dj+α1, d. h. α1 = Dp-Dj. Da ferner der Durchmes
ser Dj nahezu gleich dem Innendurchmesser Di ist, gilt
Dj ≈ Di, so daß man folgenden Ausdruck erhält: α1 = Dp-Di.
Wenn man nunmehr eine Höhe einer Zahngrundlinie der jewei
ligen Verzahnung des gezahnten Teils 354 mit Dm bezeichnet,
wie dies in Fig. 26A gezeigt ist, läßt sich der Durchmesser
Dp ausdrücken mit Dp = Di+2·Dm und somit ergibt sich
α₁ = Di+2·Dm-Di = 2·Dm. Somit läßt sich der Durch
messer Dp ausdrücken mit Dp = Dj+2·Dm.
Andererseits läßt sich bei dem üblichen Stirnrad entsprechend
den Darstellungen nach den Fig. 27A und 27B der Durchmesser
Dp ausdrücken mit Dp = Dj+β1, in welcher β1= Dp-Dj und
Dj≈Di, sowie β1 = Dp-Dj ist. Somit erhält man Dp = Di+2·Db+2·Dm,
wobei gilt, β1 = Di+2·Db+2·Dm-Di = 2·Db+2·Dm
(Dm: Höhe einer Zahngrundlinie der jewei
ligen Verzahnung am verzahnten Teil 354a; Db: Dicke des Lager
teils 352a). Folglich erhält man die Gleichung Dp = Dj+2·Db+2·Dm.
Wie sich aus dem vorstehend angegebenen Vergleich ergibt,
wird sich bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung der Durchmesser Dp des Grundkreises des Kurbelzahnrades
302 bezüglich der Kurbelwelle 101 in der Länge hinsichtlich der
zweifachen Dicke Db des Lagerteils 352a (Fig. 27B) gegenüber
dem üblichen Stirnrad reduzieren.
Insbesondere ist es bei einem üblichen Zahnrad zur Reduzie
rung des Durchmessers des Grundkreises erforderlich, eine
Welle schlank auszulegen, welche in passender Weise einzu
setzen ist, oder die Dicke des Lagerteils des Zahnrades klein
zu machen, was jedoch dazu führt, daß die Festigkeit der
Welle und des Zahnrads vermindert werden. Bei der bevorzug
ten Ausführungsform nach der Erfindung hingegen läßt sich
der Durchmesser des Grundkreises jedoch klein machen, ohne
daß sich der Durchmesser der Welle, welche hierbei passend
einzusetzen ist, und die Dicke des Lagerteils des Zahnra
des verändern. Wenn man daher ein und denselben Durchmesser
für den Grundkreis wählt, läßt sich der Durchmesser der Wel
le bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
groß bemessen, so daß man ein Kurbelzahnrad mit einer aus
reichenden Festigkeit erhält. Ferner ist es bei einer trans
portablen Arbeitsmaschine erwünscht, eine Brennkraftmaschi
neneinheit kompakt und gewichtsmäßig leicht auszulegen, so
daß gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung die Brennkraftmaschineneinheit dadurch kompakt ausgelegt
werden kann, daß die Größe oder das Gewicht des Kurbelrades
302 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vermin
dert wird.
Ferner ist die siebte bevorzugte Ausführungsform nach der Er
findung nicht auf die Verbesserung hinsichtlich des Kurbel
rades beschränkt, sondern die voranstehend beschriebene Aus
legungsform des Rades kann auch bei anderen Rädern, wie bei
einem Nockenrad, zum Einsatz kommen. Die Anzahl und die Form
der Verzahnung sowie die Zähne und die Verzahnung des Lager
teils können in entsprechender Weise gewählt werden.
Ferner wird ermöglicht, einen Verbindungsflansch mit einer
dünnen scheibenähnlichen Auslegungsform an einem Bodenteil
des Zahnteils der Endseite vorzusehen, so daß man die Ver
zahnung in entsprechender Weise integral ausbilden kann.
Eine Sintertechnologie oder Schneidbearbeitungen können zur
Ausbildung dieser Zahnräder eingesetzt werden und ein der
art hergestelltes Zahnrad kann nicht nur im Zusammenhang
mit unterschiedlich ausgelegten Brennkraftmaschineneinheiten
eingesetzt werden, sondern ein derartiges Zahnrad kann auch
auf anderen Gebieten eingesetzt werden.
Eine achte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 28 bis 37
näher erläutert, in welchen gleiche oder ähnliche Teile mit
denselben Bezugszeichen wie bei den voranstehend bevorzugten
Ausführungsformen versehen sind.
Fig. 28 ist eine Fig. 1 ähnliche Ansicht, bei welcher eine
Kettensäge gezeigt ist, welche eine Brennkraftmaschinenein
heit gemäß einer 10891 00070 552 001000280000000200012000285911078000040 0002004139411 00004 10772bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung hat. Die Kettensäge dient als ein anderes Anwendungsbei
spiel zu einem Rasenmäher.
Die Kettensäge 450 weist eine Brennkraftmaschineneinheit 453
auf, und wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Drehrichtung der
Abtriebswelle der Kettensäge 450 umgekehrt zu jener der Ab
triebswelle des Rasenmähers nach Fig. 1.
In Fig. 29 ist die Vorderseite der Zeichenebene eine Leistungs
abtriebsseite an der Kurbelwelle 401.
Fig. 32 ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der unte
ren Seite der Brennkraftmaschineneinheit 453 von Fig. 28, und
eine Bedienungsperson befindet sich auf der linken Seite in
Fig. 32. Das Auslaßventil ist auf der Vorderseite der Zeichen
ebene angeordnet, und das Einlaßventil ist somit auf der Rück
seite hiervon angeordnet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 28 wird eine Leistung über eine
Leistungsübertragungseinheit abgegeben, welche ein Kettenrad,
ein Zahnrad, einen Riemen u. dgl. umfaßt, welche in einer Rich
tung im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie 470 der Kur
belwelle wirken. An der Brennkraftmaschineneinheit 453 sind
ein oberes Griffteil 452a an der Seite einer Arbeitseinrich
tung 454, eine Kette bei dieser bevorzugten Ausführungsform,
und ein hinteres Griffteil 452b angebracht. Diese Griffteile
werden von der Bedienungsperson mit Hand ergriffen, wenn diese
Maschine sich im Gebrauchszustand befindet. Die Einlaßöffnung
ist auf der oberen Seite der Brennkraftmaschineneinheit 453
angeordnet, und die Auslaßöffnung ist auf der unteren Seite
angeordnet, um zu vermeiden, daß die heißen Abgase auf die
Bedienungsperson gerichtet werden. Hierbei ist ein Schall
dämpfungsteil auf der Leistungsabtriebsseite oder dem unteren
Teil der Brennkraftmaschineneinheit angeordnet, und die Aus
laßöffnung für die Abgase ist auf der Leistungsaustragsseite
von der Bedienungsperson entfernt angeordnet. Die Drehrich
tung der Arbeitseinrichtung 454 wird derart gewählt, daß der
Späneabtrag nicht auf die Bedienungsperson gerichtet wird.
Eine Ventiltriebeinrichtung 60g gemäß dieser achten bevorzug
ten Ausführungsform ist in den Fig. 29 und 30 gezeigt. Die
Ventiltriebeinrichtung 60g umfaßt eine Nocke 120 und eine
Hubanordnung, welche ein Paar von hin- und hergehend beweg
lichen Regulierstößeleinrichtungen 121i und 122i aufweist, die
an ihren Enden zur Anlage gegen die Nocke 120 kommen. Diese
Regulierstößeleinrichtungen 121i und 122i haben eine gemein
same Hubachse 123, wie einen Zapfen, um welche die Hubein
richtungen hin- und hergehend beweglich sind.
Bei dieser achten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung ist das Zahnrad 103 der Nocke 120 ebenfalls derart aus
gelegt, daß es in Kämmeingriff mit dem Zahnrad 102 der Kurbel
welle 401 ist, und eine Regulierstößeleinrichtung 121i ist
mit einer Schubstange 141e für das Auslaßventil gekoppelt,
und die andere Regulierstößeleinrichtung 122i ist mit einer
Schubstange 142e für das Einlaßventil gekoppelt. Diese Regu
lierstößeleinrichtungen gemäß dieser bevorzugten Ausführungs
form sind in kreuzender Anordnung vorgesehen, und beide Ven
tile sind unter einem Winkelabstand zueinander angeordnet.
Wie in Fig. 31 gezeigt ist, welche eine obere Seitenansicht
darstellt, sind die Regulierstößeleinrichtungen 121i und
122i symmetrisch bezüglich ihrer Auslegungsform gestaltet
und sie sind aus ein und demselben Material hergestellt.
Die Ventiltriebeinrichtung 60g mit dieser Auslegungsform,
welche voranstehend beschrieben ist, arbeitet auf die nach
stehend näher beschriebene Weise.
Wenn die Kurbelwelle 401 angetrieben wird und sich in Uhr
zeigerrichtung dreht, wie man dies bei der Blickrichtung von
der Leistungsabtriebsseite in der Zeichnung erkennen kann,
wird das Nockenrad 103 der Nocke 120, welches in Kämmein
griff mit dem Kurbelrad 102 ist, welches auf der Kurbelwelle
101 angebracht ist, in Gegenuhrzeigerrichtung in Drehung ver
setzt (Fig. 29). Somit wird die Nocke 120 ebenfalls in Gegen
uhrzeigerrichtung gedreht, und hierdurch wird die Regulier
stößeleinrichtung 121i hin- und hergehend bewegt, und das Aus
laßventil 151a wird durch die Bewegung der Schubstange 141e
geöffnet, welche gegen die Regulierstößeleinrichtung 121i an
liegt. Wenn die Nocke 120 weiter in die gleiche Richtung ge
dreht wird, wird die weitere Regulierstößeleinrichtung 122i
hin- und hergehend bewegt, und das Einlaßventil 152a wird
durch die Bewegung der Schubstange 142e geöffnet. Nach einer
vorbestimmten Zeit werden das Auslaß- und das Einlaßventil
151a und 152a in vorbestimmten Zeitpunkten jeweils geschlos
sen. Das Ventilarbeitsspiel ist dann beendet. Wie vorstehend
angegeben ist, werden zwei Ventilstößeleinrichtungen durch
die Drehbewegung einer Nocke 120 hin- und hergehend bewegt,
so daß die axiale Länge der Nocke sich reduzieren läßt, und
sich das Gewicht der Nocke ebenfalls verringern läßt.
Der Einbau oder die Montage der Ventiltriebeinrichtung 60g
an der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit 453 der transpor
tablen Arbeitsmaschine wird an Hand von Fig. 32 näher ver
deutlicht. Unter Bezugnahme auf die in Fig. 32 gezeigte An
ordnung ist die Ventiltriebeinrichtung 60g auf einer Seite
angeordnet, die der Arbeitsmaschinenantriebsseite (rechte
Seite in Fig. 32) gegenüberliegt, wenn man auf die Brenn
kraftmaschineneinheit von der Arbeitsmaschinenantriebsseite
her blickt. Das Auslaßventil 151a liegt auf der linken Seite
der Mittellinie des Zylinders, und das Einlaßventil 152a
liegt auf der rechten Seite hiervon. Wie in Fig. 29 gezeigt
ist, wird die Kurbelwelle 101 in Uhrzeigerrichtung gedreht.
Die Nocke 120 dreht sich in Gegenuhrzeigerrichtung, und die
Schubstangen 141e und 142e sind kreuzend zueinander angeordnet,
um das Auslaß- und das Einlaßventil 151a und 152a zu betäti
gen, so daß die Bedienungsperson, die auf der Einlaßseite
steht, niemals den heißen Abgasen ausgesetzt ist. Ein Kolben
434 ist über eine Verbindungsstange 437 mit der Kurbelwelle
401 verbunden, welche mittels eines Paars von Lagern 401c in
einem Kurbelgehäuse 430 gelagert ist. Der Kolben 434 führt
eine Hubbewegung in einem Zylinder 432 aus. Ein Kühlgebläse
401a ist an einem Ende der Kurbelwelle 401 vorgesehen, und
eine Anlasserriemenscheibe 401d ist auf der Außenseite des
Kühlgebläses 401a vorgesehen. Eine Zündkerze 492 ist am Zy
linderkopf des Zylinders vorgesehen, und eine Zentrifugal
kupplung 493 und ein leistungsabtriebsseitiges Kettenrad 494
sind auf einer Seite angeordnet, die dem Kühlgebläse 401a
gegenüberliegt.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
lassen sich die Hubkurven des Auslaßventils 151a und des
Einlaßventils 152a wie in Fig. 7B gezeigt unterschiedlich wäh
len, indem man ein Paar von Regulierstößeleinrichtungen 121i
und 122i und eine Nocke einsetzt, welche eine symmetrische
Auslegung bezüglich der Schubstangenhubseite und der Schub
stangenabwärtsbewegungsseite hat.
Die Fig. 33 und 34 stellen eine Ausführungsvariante der
achten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung dar
und verdeutlichen eine Ventiltriebeinrichtung 60h. Bei
dieser Ausführungsvariante hat ein Paar von Regulierstößel
einrichtungen 421 und 422, welche auf einer gemeinsamen Hub
achse 423 hin- und hergehend beweglich angeordnet sind, ei
ne vereinfachtere Auslegung gegenüber der Auslegung, welche
in Fig. 31 gezeigt ist. Die axiale Breite der Nocke 420 ist
breiter gewählt, um die Herstellungskosten für die Regulier
stößeleinrichtungen 421 und 422 herabzusetzen.
Fig. 35 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der achten
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, bei welcher
eine Ventiltriebeinrichtung 60i ein Paar von Regulierstößel
einrichtungen 421a und 422a umfaßt, welche in unabhängiger
Weise auf zwei Achsen angebracht sind. Bei dieser Ausführungs
variante jedoch können die Regulierstößeleinrichtungen wie
in Fig. 31 gezeigt gebogen ausgelegt sein, und die beiden
Schubstangen 141e und 142e können im wesentlichen in ein und
derselben Ebene senkrecht zur Nockenwelle 104 angeordnet sein.
Hierdurch läßt sich die axiale Länge der Kurbelwelle kürzer
bemessen. Auch läßt sich die Brennkraftmaschineneinheit als
solche kompakt und gewichtsmäßig leichter auslegen.
Die Fig. 36 und 37 zeigen eine weitere Ausführungsvariante
der achten bevorzugten Ausführungsform, bei der eine Ventil
triebeinrichtung 60j zwei unabhängige Nocken 420a und 420b
für das Auslaßventil und das Einlaßventil umfaßt, obgleich
bei dieser bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 33 eine ein
zige Nocke 420 eingesetzt wird. Die Regulierstößeleinrich
tungen 421 und 422 werden durch diese Nocken 420a und 420b
jeweils hin- und hergehend gemäß einer Kippbewegung bewegt,
um hierdurch die Schubstangen 141e und 142e zu heben. Dank
dieser bevorzugten Ausführungsform lassen sich die Ventilhub
kurven und die Ventilöffnungs/Schließzeiten des Auslaßventils 151a
und des Einlaßventils 152a optimal einstellen.
Es ist noch zu erwähnen, daß die Erfindung nicht auf die
voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt ist, sondern daß zahlreiche Abänderungen und
Modifikationen möglich sind, die der Fachmann im Bedarfs
fall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Claims (28)
1. Vier-Takt-Brennkraftmaschine, welche ein äußeres
Gehäuse, eine Kolben-Zylinder-Anordnung, die im Gehäuse
angeordnet ist und einen Zylinder und einen Kolben auf
weist, welcher hin- und hergehend beweglich im Zylinder an
geordnet ist, eine Kurbelwelle, die durch die hin- und her
gehende Bewegung bzw. die Hubbewegung des Kolbens drehange
trieben wird, ein Auslaßventil, ein Einlaßventil und eine
Ventiltriebeinrichtung zum Betätigen der Auslaß- und Ein
laßventile aufweist, dadurch gekennzeichnet
daß die Ventiltriebeinrichtung (60-60j) folgendes aufweist:
eine Kurbelradeinrichtung (102), welche an der Kurbelwelle (101) derart angebracht ist, daß die nach Maß gabe der Drehbewegung der Kurbelwelle (101) gedreht wird;
eine Nockenwelle (104) ;
eine Nockenradeinrichtung (103), welche auf der Nockenwelle (104) angeordnet und in Kämmeingriff mit der Kurbel radeinrichtung (102),
eine Nockeneinrichtung (120), die auf der Nockenrad einrichtung (103) derart angebracht ist, daß sie sich nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockenradeinrichtung (103) dreht;
eine Hubanordnung (121a-j; 122a-j), welche ein Paar von ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen aufweist, die auf einem Hubachsenteil (123) angebracht sind, das pa rallel zur Kurbelwelle (101) angeordnet ist, wobei die Regu lierstößeleinrichtungen nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockeneinrichtungen (102, 103) hin- und hergehend bewegt werden und wobei das Hubachsenteil (123) und die Nockenwelle (104) in einer Ebene angeordnet sind, welche die Kurbelwelle (101) und die Mittellinie des Zylinders der Kolben-Zylinder anordnung einschließt;
ein Paar von ersten und zweiten Schubstangen (141, 142), welche nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegun gen der ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) eine Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung jeweils aus führen, und
ein Paar von ersten und zweiten Kipphebeln (143, 144), welche hinsichtlich der Arbeitsweise den ersten und zweiten Schubstangen (141, 142) zugeordnet sind,wobei der erste Kipp hebel (143) mit dem Auslaßventil (151) zur Ausführung einer Öffnungs- und Schließbewegung desselben betriebsverbunden ist und wobei der zweite Kipphebel (144) mit dem Einlaßventil (152) zur Ausführung einer Öffnungs- und Schließbewegung des selben betriebsverbunden ist.
eine Kurbelradeinrichtung (102), welche an der Kurbelwelle (101) derart angebracht ist, daß die nach Maß gabe der Drehbewegung der Kurbelwelle (101) gedreht wird;
eine Nockenwelle (104) ;
eine Nockenradeinrichtung (103), welche auf der Nockenwelle (104) angeordnet und in Kämmeingriff mit der Kurbel radeinrichtung (102),
eine Nockeneinrichtung (120), die auf der Nockenrad einrichtung (103) derart angebracht ist, daß sie sich nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockenradeinrichtung (103) dreht;
eine Hubanordnung (121a-j; 122a-j), welche ein Paar von ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen aufweist, die auf einem Hubachsenteil (123) angebracht sind, das pa rallel zur Kurbelwelle (101) angeordnet ist, wobei die Regu lierstößeleinrichtungen nach Maßgabe der Drehbewegung der Nockeneinrichtungen (102, 103) hin- und hergehend bewegt werden und wobei das Hubachsenteil (123) und die Nockenwelle (104) in einer Ebene angeordnet sind, welche die Kurbelwelle (101) und die Mittellinie des Zylinders der Kolben-Zylinder anordnung einschließt;
ein Paar von ersten und zweiten Schubstangen (141, 142), welche nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegun gen der ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) eine Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung jeweils aus führen, und
ein Paar von ersten und zweiten Kipphebeln (143, 144), welche hinsichtlich der Arbeitsweise den ersten und zweiten Schubstangen (141, 142) zugeordnet sind,wobei der erste Kipp hebel (143) mit dem Auslaßventil (151) zur Ausführung einer Öffnungs- und Schließbewegung desselben betriebsverbunden ist und wobei der zweite Kipphebel (144) mit dem Einlaßventil (152) zur Ausführung einer Öffnungs- und Schließbewegung des selben betriebsverbunden ist.
2. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung ein Nocken
teil (120) aufweist, und daß die ersten und zweiten Regulier
stößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) mit Endabschnitten ver
sehen sind, welche gegen das Nockenteil zur Ausführung einer
hin- und hergehenden Bewegung zur Anlage kommen, daß das
Nockenteil (120) eine Außenkontur einschließlich eines maxi
malen Hubpunktes und bilaterale, äußere Umfangsnockenflächen
auf den Aufwärts- und Abwärtsbewegungsseiten der ersten und
zweiten Schubstangen (143, 144) hat, welche symmetrisch zum
maximalen Hubpunkt bezüglich einer Symmetriemitte ausgelegt
sind, und daß die ersten und zweiten Regulierstößeleinrich
tungen Kontaktflächen haben, welche einen Außenumfang des
Nockenteils (120) berühren, und Kontaktepunkte haben, welche
die ersten und zweiten Schubstangen (143, 144) berühren, wo
bei die beiden Kontaktpunkte symmetrisch bezüglich des Hub
achsenteiles (123) angeordnet sind.
3. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der ersten
und zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j),
welche das Nockenteil (120) berührt, eben ausgebildet ist.
4. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Regulier
stößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) derart gebogen aus
gebildet sind, daß die Kontaktpunkte der Regulierstößel
einrichtungen, welche die ersten und zweiten Schubstangen
(141, 142) berühren, in ein und derselben Ebene senkrecht
zur Achsrichtung des Hubachsenteils (123) liegen.
5. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Re
gulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) geradlinig aus
gebildet sind, so daß die Kontaktpunkte der Regulierstößel
einrichtungen, welche die ersten und zweiten Schubstangen
(141, 142) berühren, jeweils in einer ersten und einer zwei
ten Ebene liegen, welche parallel zueinander und senkrecht
zu einer Achsrichtung des Hubachsenteils (123) sind.
6. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken
radeinrichtung (103) auf der äußeren Fläche mit einer Ken
nungsmarkierung derart versehen ist, daß, wenn die Kurbel
welle (101) sich in einem oberen Totpunkt befindet, ein
oberes Teil der Kurbelradeinrichtung (102) genau in Kämm
eingriff mit einem gezahnten Teil der Nockeneinrichtung ist,
die einen oberen Teil der Nockeneinrichtung (102) gegenüber
liegend angeordnet ist.
7. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Kurbelwelle (101) sich
im oberen Totpunkt befindet, die Erkennungseinrichtung
an einer Stelle angeordnet ist, die einer Zylindermontage
fläche zugeordnet ist, und als eine Ausnehmung ausgebildet
ist, welche in eine Richtung verläuft, die eine Linie
kreuzt, die einen Mittelpunkt der Nockenradeinrichtung (102,
103) mit dem Nockenoberteil verbindet.
8. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß entweder die oberen Teile der
Kurbelradeinrichtung (102) oder der Nockeneinrichtung (120)
zwei einander benachbarte Zähne aufweisen, und daß die je
weiligen anderen oberen Teile von einem Zahn gebildet werden,
welche in Kämmeingriff mit einem Zwischenabschnitt zwischen
den beiden Zähnen ist.
9. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken
einrichtung (120), die Nockenradeinrichtung (103) und die
Regulierstößelanordnung in einer Ventileinrichtungsaufnahme
kammer (126) aufgenommen sind, und daß die Ventileinrichtungs
aufnahmekammer (126) einteilig mit dem, Zylinder der Kolben-
Zylinderanordnung ausgelegt ist.
10. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken
radeinrichtung (103) und die Nockeneinrichtung (120) aus einer
Sinterlegierung einteilig ausgebildet sind.
11. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubachsen
teil (123) ein Paar von ersten und zweiten Achsen aufweist,
auf denen die ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen
(121a-j; 122a-j) hin- und hergehend beweglich jeweils gela
gert sind und in ein und derselben Ebene senkrecht zum Hub
achsenteil (123) angeordnet sind.
12. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (101) in einem
Kurbelgehäuse (110) aufgenommen ist, mit dem der Zylinder
fest verbunden ist, und daß das Kurbelgehäuse (110) und
der Zylinder aus einer Aluminiumlegierung und die ersten
und zweiten Schubstangen (141, 142) und die Regulierstößel
einrichtungen (121a-j; 122a-j) aus einer Aluminiumlegierung
ausgebildet sind, deren Zusammensetzung im wesentlichen
mit jener der Aluminiumlegierung des Kurbelgehäuses (110)
und des Zylinders übereinstimmt.
13. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Regu
lierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) mit Öffnungen ver
sehen sind, durch die das Hubachsenteil (123) über ein Buch
senteil (130) geht, welches eine dünne Stärke hat und ver
schleißbeständig ist.
14. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Regu
lierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) Kontaktflächen ha
ben, welche die ersten und zweiten Schubstangen (141, 142)
berühren, und daß aus einem eisenhaltigen Metall hergestellte
Teile angegossen oder fest mit den Kontaktflächen der Regu
lierstößeleinrichtungen verbunden sind.
15. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Regu
lierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) im wesentlichen
vollständig aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind.
16. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Schub
stangen (141, 142) Kontaktabschnitte haben, welche die ersten
und die zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j)
und die Kipphebel (143, 144) berühren, und daß die aus ei
senhaltigem Metall hergestellten Teile fest mit den Kon
taktteilen der ersten und zweiten Schubstangen (141, 142)
verbunden sind.
17. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung
mit einem Zylinderkopf versehen ist, an welchem das Auslaß
ventil (151) und das Einlaßventil (152) in heb- und senkbarer
Weise angebracht sind, und daß der Zylinderkopf aus einem
Gußteil mit einer integrierten Ventilführung und einem Ven
tilsitz ausgebildet ist, wobei das Gußteil aus einer Alumi
niumlegierung hergestellt ist, welche 13,5 bis 16 Gew.-%
Silizium umfaßt.
18. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung
mit einem Zylinderkopf versehen ist, an welchem das Auslaß
ventil (151) und das Einlaßventil (152) fest in heb- und
senkbarer Weise angebracht sind, und daß der Zylinderkopf
als Gußteil mit einer integrierten Ventilführung und einem
Ventilsitz ausgelegt ist, wobei das Gußteil aus einer Leicht
metallegierung der Teilchendispersionsform ausgebildet ist.
19. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Schub
stangen (141, 142) jeweils ein Ende haben, welches sphärisch
ausgestattet ist, daß die Kipphebel (143, 144) jeweils einen
sphärischen Abschnitt haben, gegen welches ein sphärisches
Ende der zugeordneten Schubstange (141, 142) anliegt, und
hin- und hergehend beweglich am Zylinderkopf des Zylinders
fest gelagert ist, an welchem das Auslaßventil (151) und das
Einlaßventil (152) heb- und senkbar angebracht sind, und daß
die ersten und die zweiten Regulierstößeleinrichtungen
(121a-j; 122a-j) auf den zugeordneten ersten und zweiten
Schubstangen (141, 142) mittels einer Preßsitzpassung
oder mittels Gießen derart angebracht sind, daß die Kipp
hebel (143, 144) nach Maßgabe der hin- und hergehenden Be
wegungen der Stößeleinrichtungen über den Kugeleingriff
von Schubstangen (141, 142) und Kipphebeln (143, 144) hin-
und hergehend bewegt werden.
20. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Regu
lierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j) mit Durchgangsöff
nungen versehen sind, durch die die zugeordneten ersten und
zweiten Schubstangen (141, 142) gehen, und daß die jeweils
weiteren Enden der Schubstangen (141, 142) direkt gegen einen
Außenumfang der Nockeneinrichtung (120) zur Anlage kommen.
21. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Kurbelradeinrichtung
(102) oder die Nockenradeinrichtung (103) mit einem hohlen
Lagerkörper versehen ist, welcher eine innere Paßöffnung hat,
in welche die Kurbelwelle (101) passend eingesetzt ist, und
daß der Lagerkörper einen seitlichen Endabschnitt hat, an
welchem ein zahnradähnliches Zahnteil ausgebildet ist, welches
eine Mehrzahl von Zähnen umfaßt.
22. Vier-Takt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schubstan
gen (141, 142) einander kreuzend angeordnet sind, und daß
das Auslaßventil (151) und das Einlaßventil (152) in einem
Winkelabstand angeordnet sind.
23. Transportable Arbeitsmaschine, welche mit einer
Vier-Takt-Brennkraftmaschine gemäß einem der voranstehend
angegebenen Ansprüche versehen ist, gekennzeich
net durch:
einen Hauptkörper, welcher im wesentlichen von der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit gebildet wird;
eine Arbeitseinrichtung (54), welche durch die Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) angetrieben wird;
ein Leistungsübertragungswellenteil (51), welches ein Ende hat, welches mit der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen einheit (53) verbunden ist, und ein anderes Ende hat, wel ches mit der Arbeitseinrichtung (54) zur Übertragung einer Abgabeleistung der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) auf die Arbeitseinrichtung (54) verbunden ist, und
eine Griffeinrichtung (58), die an dem Leistungs übertragungswellenteil (51) angeordnet ist und von einer Bedienungsperson ergriffen wird.
einen Hauptkörper, welcher im wesentlichen von der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit gebildet wird;
eine Arbeitseinrichtung (54), welche durch die Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) angetrieben wird;
ein Leistungsübertragungswellenteil (51), welches ein Ende hat, welches mit der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen einheit (53) verbunden ist, und ein anderes Ende hat, wel ches mit der Arbeitseinrichtung (54) zur Übertragung einer Abgabeleistung der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) auf die Arbeitseinrichtung (54) verbunden ist, und
eine Griffeinrichtung (58), die an dem Leistungs übertragungswellenteil (51) angeordnet ist und von einer Bedienungsperson ergriffen wird.
24. Transportable Arbeitsmaschine nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (151) der Vier-
Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) an einem Teil vorgese
hen ist, welches von der Bedienungsperson wegweist, und daß
das Einlaßventil (152) der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen
einheit (53) an einem Teil in der Nähe der Bedienungsperson
im Gebrauchszustand der Arbeitsmaschine angeordnet ist, wo
bei die Kurbelwelle (101) der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen
einheit (53) in eine Uhrzeigerrichtung gedreht wird und die
Nockeneinrichtung (102, 103) der Ventiltriebeinrichtung (60)
in eine Gegenuhrzeigerrichtung angetrieben wird.
25. Transportable-Arbeitsmaschine, welche mit einer Vier-
Takt-Brennkraftmaschineneinheit gemäß einem der Ansprüche
1 bis 23 versehen ist, gekennzeichnet durch:
einen Hauptkörper, welcher im wesentlichen von der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) gebildet wird,
eine Arbeitseinrichtung (54), welche durch die Vier- Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) angetrieben wird,
eine Leistungsübertragungseinrichtung (51), welche ein Ende hat, welches mit der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen einheit (53) verbunden ist und ein anderes Ende hat, welches mit der Arbeitseinrichtung (54) zur Übertragung einer Abgabe leistung der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) auf der Arbeitseinrichtung (54) verbunden ist, wobei die Lei stungsübertragungseinrichtung entweder eine Ketteneinrich tung, eine Zahnradeinrichtung oder eine Riemeneinrichtung um faßt, welche in einer Richtung senkrecht zur Kurbelwelle (101) der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) ange ordnet ist, und
eine Griffeinrichtung, welche an der Vier-Takt-Zy linderbrennkraftmaschineneinheit (53) angebracht ist und von einer Bedienungsperson beaufschlagt wird.
einen Hauptkörper, welcher im wesentlichen von der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) gebildet wird,
eine Arbeitseinrichtung (54), welche durch die Vier- Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) angetrieben wird,
eine Leistungsübertragungseinrichtung (51), welche ein Ende hat, welches mit der Vier-Takt-Brennkraftmaschinen einheit (53) verbunden ist und ein anderes Ende hat, welches mit der Arbeitseinrichtung (54) zur Übertragung einer Abgabe leistung der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) auf der Arbeitseinrichtung (54) verbunden ist, wobei die Lei stungsübertragungseinrichtung entweder eine Ketteneinrich tung, eine Zahnradeinrichtung oder eine Riemeneinrichtung um faßt, welche in einer Richtung senkrecht zur Kurbelwelle (101) der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) ange ordnet ist, und
eine Griffeinrichtung, welche an der Vier-Takt-Zy linderbrennkraftmaschineneinheit (53) angebracht ist und von einer Bedienungsperson beaufschlagt wird.
26. Transportable Arbeitsmaschine nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (151) der Vier-
Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) an einem Teil angeordnet
ist, welches von der Bedienungsperson wegweist, und daß das
Einlaßventil (152) der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit
(53) in einem Teil in der Nähe der Bedienungsperson im Ge
brauchszustand der Arbeitsmaschine angeordnet ist, daß das
Auslaßventil (152) und das Einlaßventil (152) in einem Win
kelabstand zueinander angeordnet sind, daß die Kurbelwelle
(101) der Vier-Takt-Brennkraftmaschineneinheit (53) in eine
Uhrzeigerrichtung drehangetrieben wird und daß die Nocken
einrichtung (102, 103, 120) der Ventiltriebeinrichtung in
eine Gegenuhrzeigerrichtung angetrieben sind, und daß die
ersten und die zweiten Schubstangen (141, 142) einander kreu
zen.
27. Transportable Arbeitsmaschine nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise vorgesehenen ersten
und zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j)
mittels eines Paars von Hubachsen jeweils hin- und hergehend
beweglich gelagert sind.
28. Transportable Arbeitsmaschine nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung zwei
Nockenteile (102, 103) umfaßt, welche jeweils die zugeordne
ten ersten und zweiten Regulierstößeleinrichtungen kontak
tieren, und daß das Auslaßventil (151) und das Einlaßventil
(152) in einem Winkelabstand angeordnet und durch die ersten
und zweiten Regulierstößeleinrichtungen (121a-j; 122a-j)
über die sich kreuzenden ersten und zweiten Schubstangen
(141, 142) angetrieben sind.
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