DE60018905T2

DE60018905T2 - Viertaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60018905T2
Application number: DE60018905T
Authority: DE
Inventors: Robert Nicholas HIRSCH; Donald Mark SCHAEFER; Paul Michael BRAUN; Peter Hotz; Albert Darrell WIATROWSKI; Lee Ronald BARTELT; Brian Hubbard
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: CN1298974C; CN1560447A; CN1298972C; DK1267054T3; DK1267052T3; DE60018986T2; AU2610700A; CN100351505C; JP2005282582A; CN1560445A; DE60031463D1; CN1654794A; DE60017198D1; WO2000043655A1; CN100368661C; DE60031463T2; CN1560449A; DE60018986D1; DE60017198T2; CN1298973C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Viertakt-Brennkraftmaschinen bzw. -Verbrennungsmotoren und speziell Viertakt-Brennkraftmaschinen zum Gebrauch in Kantenschneidern, Gebläsen, Staubsaugern, Kettensägen, anderen motorgetriebenen Hand-Werkzeugen, Schneeschleudern, Generatoren, Vegetationsschneidvorrichtungen wie Rasenmähern oder andere im Freien eingesetzte Geräte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele kraftbetriebene Hand-Werkzeuge oder andere kraftbetätigte Einrichtungen werden von Elektromotoren oder Zweitakt-Brennkraftmaschinen bzw. Zweitakt-Verbrennungsmotoren angetrieben. Elektromotoren sind auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkt wegen der verfügbaren Energie für Produkte, die ein Kabel verwenden, und wegen der Batterielebensdauer bei kabellosen Geräten. Herkömmliche Zweitakt-Verbrennungsmotoren weisen eine Schmiereinrichtung auf, in der das Schmiermittel mit Kraftstoff vermischt wird, was es den Verbrennungsmotoren ermöglicht, in jeder gegebenen Position wie etwa aufrecht, geneigt, seitlich oder auf dem Kopf stehend betrieben zu werden. Wenn beispielsweise eine Kettensäge verwendet wird, ist die Kettensäge typischerweise imstande, entweder in einem aufrechten, einem seitlichen oder einem auf dem Kopf stehenden Zustand benutzt zu werden. In den letzten Jahren ist von verschiedenen amtlichen Stellen die Forderung erhoben worden, die bei allen kleinen Benzinmotoren, insbesondere herkömmlichen Zweitaktmotoren auftretenden Emissionen zu verringern. Da für Viertakt-Motoren ein Vermischen von Schmierstoff und Kraftstoff nicht erforderlich ist, ist es vorteilhaft, Viertakt-Motoren anstelle von herkömmlichen Zweitakt-Motoren zu verwenden, da Viertakt-Motoren im Vergleich mit der Menge an unerwünschten Emissionen von herkömmlichen Zweitakt-Motoren normalerweise weniger schädliche Emissionen freisetzen.
Bisher war man jedoch weitgehend der Ansicht, daß Viertakt-Verbrennungsmotoren nur für begrenzte Anwendungsgebiete einsetzbar sind, etwa für Rasenmäher, Schneeschleudern, Generatoren oder andere tragbare Produkte, die Räder haben. Man war der Ansicht, daß diese früheren Viertakt-Motoren zu schwer und sperrig waren, um in vom Bediener getragenen kraftbetriebenen Werkzeugen verwendet zu werden. Da es außerdem im allgemeinen erforderlich ist, Öl gesondert von dem Benzin unterzubringen, damit das Öl für Schmierzwecke verwendet werden kann, waren herkömmliche kostengünstige Viertakt-Motoren nicht dazu ausgelegt, in irgendeiner anderen als einer im wesentlichen aufrechten Position betrieben zu werden, denn wenn der Motor stärker gekippt oder geneigt wurde, wurde der Motor durch das Schmiermittel verunreinigt. Erst seit kurzem überlegt man, daß ein Viertakt-Motor in einem kraftbetriebenen Hand-Werkzeug oder auf anderen Anwendungsgebieten verwendet werden kann, wo der Motor in einem schrägen oder geneigten Zustand betrieben wird. Ein solcher Motor ist in EP-A-0 779 412 angegeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Viertakt-Brennkraftmaschine bzw. ein -Verbrennungsmotor, bevorzugt eine Seitenventil- oder "L"-Kopf-Brennkraftmaschine bereitgestellt, die ein Motorgehäuse hat, das ein Kurbelgehäuse und einen Zylinder aufweist. Ein Zylinderkopf der wenigstens teilweise eine Brennkammer definiert, ist dem Zylinder benachbart positioniert. Ein Einlaßventil und ein Auslaßventil sind in dem Motorgehäuse angeordnet. Eine Kurbelkammer und ein Ölreservoir sind in dem Kurbelgehäuse auf solche Weise angeordnet, daß das Ölreservoir mit der Kurbelkammer in Fluiddurchflußverbindung ist. Eine strategisch plazierte Bewegungseinrichtung, die wenigstens teilweise im Inneren der Kurbelkammer angeordnet ist, bewegt Schmiermittel innerhalb des Motorgehäuses während des Betriebs des Motors, um die notwendigen Komponenten des Motors zu schmieren.
Ein Trennelement ist in dem Kurbelgehäuse angeordnet, um die Kurbelkammer und das Ölreservoir wenigstens teilweise zu trennen. Das Trennelement trägt dazu bei, das Schmiermittel im Betrieb und während der Aufbewahrung des Motors zu leiten, um zu verhindern, daß eine erhebliche Schmiermittelmenge nachteiligerweise in den Brennraum wandert, wenn der Motor betrieben oder in aufrechter oder gekippter Position aufbewahrt wird. Das Trennelement definiert eine um das Trennelement herum verlaufende Bahn. Die Bahn erlaubt dem Schmiermittel in dem Ölreservoir, um einen erheblichen Bereich des Trennelements herum zu fließen, um die Schmier- und Aufbewahrungsmerkmale des Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung weiter zu verbessern.
Das Trennelement weist mindestens eine Öffnung auf, so daß die Kurbelkammer und das Ölreservoir durch die Öffnung hindurch in Fluiddurchflußverbindung sind. Die Öffnung trägt dazu bei sicherzustellen, daß die Kurbelkammer während des Betriebs des Motors im wesentlichen kontinuierlich geschmiert wird, auch wenn der Motor in einem gekippten Zustand betrieben wird. Die Öffnung in dem Trennelement ist so positioniert, daß wenigstens ein Teil des nach dem Betrieb des Motors in der Kurbelkammer befindlichen Schmiermittels auch dann in das Ölreservoir zurückströmen kann, wenn der Motor in gekipptem Zustand aufbewahrt wird. Das Trennelement kann eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen.
Das Motorgehäuse weist ferner eine Zylinderseitenwand auf, die sich wenigstens teilweise in die Kurbelkammer erstreckt, um einen Schmiermittelaufnahmeraum zwischen dem Trennelement und der Zylinderseitenwand zu defineren. Bevorzugt definiert die Zylinderseitenwand wenigstens teilweise eine Kolbenbohrung. Im Gebrauch, wobei die Bewegungseinrichtung Schmiermittel vermischt und infolge der Rotation der Bewegungseinrichtung um den innenseitigen Hohlraum des Motors herum schleudert, ist die Wahrscheinlichkeit größer, daß das Schmiermittel in den offenen Bereich zwischen dem Trennelement und der Zylinderseitenwand anstatt in die Kolbenbohrung geschleudert wird. Außerdem bietet während der Aufbewahrung der offene Bereich oder Schmiermittelaufnahmeraum zusätzlichen Raum für die Aufnahme von Schmiermittel, wenn der Motor in einer seitlichen oder Kopfüberposition aufbewahrt wird, so daß außerdem verhindert wird, daß eine größere Schmiermittelmenge in die Kolbenbohrung fließt. Wie bereits erwähnt, führt das Wandern von Schmiermittel in den Brennraum zu einem unerwünschten Zustand. Eine Funktion des Schmiermittelaufnahmeraums ist es zu verhindern, daß Schmiermittel die Kolbenbohrung erreicht, um dadurch zu verhindern, daß eine erhebliche Schmiermittelmenge den Brennraum erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Viertakt-Verbrennungsmotors;
1A ist eine Perspektivansicht des Viertakt-Motors von 1, wobei der Motor zum Gebrauch mit beispielsweise einem Kantenschneidgerät bzw. -trimmer mit Motorantrieb zusammengebaut ist;
2 ist eine Querschnitts-Endansicht und teilweise schematische Ansicht des Motors von 1 entlang der Linie 2-2 von 3;
3 ist eine Querschnitts-Seitenansicht des zusammengebauten Motors von 1;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des Motors von 3, wobei die Drehbeziehung zwischen einem Kurventrieb und einem Kurbeltrieb, einem Bereich einer Schmiermitteldurchflußbahn und einem Bereich eines Ventilationssystems für den in 1 gezeigten Motor veranschaulicht ist;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des Motors von 3, wobei ein Kolben in seiner unteren Totpunktlage gezeigt ist;
6 ist eine schematische Darstellung, welche die Anbringung einer Pleuelstange an einem Kolben und einer Kurbelwelle zeigt;
7 ist eine perspektivische Vorderansicht entlang der Linie 7-7 von 9 und zeigt ein Ausgleichsgewicht, das einem Hauptlager der Kurbelwelle benachbart positioniert ist;
7A ist eine Seitenansicht des Ausgleichsgewichts von 7;
7B ist eine andere Perspektivansicht des Ausgleichsgewichts von 7;
8 ist eine Perspektivansicht, die eine Bewegungseinrichtung zeigt, die mit einem Abstreifer zusammenwirkt, der sich an einer Wand innerhalb des Motorhohlraums befindet, um die Schmiermittelmenge, die mit der Bewegungseinrichtung in Kontakt gelangt, zu regulieren;
8A zeigt die Drehbewegung der Bewegungseinrichtung von 8 und wie der Abstreifer das Schmiermittel reguliert, das mit der Bewegungseinrichtung in Kontakt gelangt;
9 ist eine schematische Darstellung und zeigt die Positionierung einer Kurbelwelle in einer Kurbelkammer, die in einem Motorgehäuse angeordnet ist;
10 ist eine teilweise schematische Ansicht eines oberen Bereichs des Motorgehäuses entlang der Linie 10-10 von 3 und zeigt die räumliche Beziehung zwischen einem Brennraum, einer Kolbenbohrung, einem Einlaßventil und einem Auslaßventil;
11 ist eine teilweise schematische Ansicht eines Zylinderkopfs entlang der Linie 11-11 von 3 und zeigt die räumliche Beziehung zwischen dem Brennraum, der Kolbenbohrung, dem Einlaßventil, dem Auslaßventil und Bereichen einer Zündkerze;
12 ist eine schematische Ansicht und zeigt den Weg eines Kraftstoff-/Luft-Gemischs durch ein Ansaugsystem zum Brennraum und den Weg der Abgase aus dem Brennraum durch eine Abgasanlage in einem Motor;
13 ist eine teilweise schematische Querschnittsansicht eines Motors und zeigt den Zustand des Schmiermittels in der Kurbelkammer und einem Ölreservoir, wenn sich der Motor in einem Kopfüber-Zustand befindet;
14 ist eine Querschnittsansicht einer Anlasseranordnung, die an der Rückseite eines Viertakt-Verbrennungsmotors angebracht ist;
15 bis 18 sind schematische Darstellungen von zwei Motorgehäusen, die unter Verwendung eines einzigen Formwerkzeugs und einer einzigen Druckgießmaschine hergestellt werden können;
19 ist eine schematische Ansicht eines kraftgetriebenen Kantenschneidgeräts, in dem ein anderer Viertakt-Verbrennungsmotor verwendet wird;
20 ist eine Perspektivansicht einer Abdeckung, die einen Motor wenigstens teilweise umgibt, wobei die Abdeckung ausgebildet ist, um die Montagevorgänge des Motors insgesamt zu unterstützen;
21 ist eine teilweise perspektivische Explosionsansicht des Viertakt-Verbrennungsmotors von 19;
22 ist eine andere teilweise perspektivische Explosionsansicht des Viertakt-Verbrennungsmotors von 19;
23 ist eine Perspektivansicht eines Motorgehäuses mit einem daran angebrachten Schalldämpfer;
24 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 23;
25 ist eine Perspektivansicht und zeigt das Schwungradende des Motorgehäuses von 23;
26 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 26-26 von 23 und zeigt eine Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Schalldämpfer von 23;
27 ist eine alternative Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Schalldämpfer von 26;
28 ist eine Perspektivansicht des Motorgehäuses von 23 ohne den Schalldämpfer;
29 ist eine Vorderansicht eines Einlaßtrennelements, das in den 22 und 20 gezeigt ist;
30 ist eine Querschnittsansicht des Einlaßtrennelements von 29;
31 ist teilweise im Querschnitt eine Seitenansicht des zusammengebauten Motors von 21 und 22;
32 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des in 31 gezeigten Motors, wobei ein Kolben in seiner unteren Totpunktlage gezeigt ist;
33 ist eine vergrößerte Ansicht der Beziehung zwischen der Abdeckung und der Anlasseranordnung, bezogen auf die Festlegung der Anlasseranordnung an der Abdeckung;
34 bis 38 sind verschiedene Ansichten der in 33 gezeigten Anlasserseilscheibe;
39 bis 40 sind schematische Darstellungen von zwei Motorgehäusen, die unter Anwendung eines Formwerkzeugs und einer Druckgießmaschine hergestellt werden können.
Es versteht sich, daß die Erfindung in bezug auf ihre Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der nachstehenden Beschreibung erläutert werden oder in den Zeichnungen gezeigt sind. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich, und die Erfindung kann auf verschiedene Weise in die Praxis umgesetzt oder durchgeführt werden. Außerdem versteht es sich, daß die hier verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden soll.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A der Zeichnungen zeigt eine Viertakt-Brennkraftmaschine bzw. einen Viertakt-Verbrennungsmotor 20. Der Motor 20 treibt eine herkömmliche Welle an, die typischerweise in einer Wellenhülse 22 untergebracht ist und ihrerseits ein Gerät antreibt, das je nach dem Typ von verwendetem kraftgetriebenem Werkzeug (siehe z. B. 19) einen Drehkopf, eine Schneidsehne oder ein Messer, ein drehbares Laufrad oder dergleichen hat. Die in 1A (und 19) gezeigte Wellenanordnung, die typischerweise in Verbindung mit einem motorgetriebenen Hand-Kantenschneidgerät verwendet wird, dient nur der Veranschaulichung; und es versteht sich, daß andere motorgetriebene Werkzeuge wie die vorher genannten imstande sind, den Viertakt-Verbrennungsmotor zu verwenden. Anders ausgedrückt, wird der Motor bevorzugt in einer solchen Orientierung verwendet, in welcher das Gerät oder Arbeitswerkzeug eine Achse hat, die mit einer Kurbelwellenachse im wesentlichen parallel ist. Der Motor kann auch so orientiert sein, daß die Kurbelwelle horizontal oder vertikal ist. Der Motor eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen hohe Drehzahlen, z. B. von 3000 U/min bis zu 7000–8000 U/min oder mehr gefordert werden können und bei denen eine Ausgangsleistung von weniger als 1 bis mehr als 6 PS abgegeben werden kann. Wichtig ist, daß ungeachtet des Typs von kraftgetriebenem Werkzeug, das in Kombination mit dem Viertaktmotor verwendet wird, der Motor imstande ist, zumindest zeitweise in im wesentlichen jeder Betriebsposition des kraftgetriebenen Werkzeugs betrieben zu werden.
1 der Zeichnungen zeigt eine perspektivische Explosionsansicht, die verschiedene Komponenten des Viertakt-Verbrennungsmotors 20 zeigt. 1 zeigt einen Seitenventil- oder "L"-Kopfmotor, bei dem die verschiedenen Merkmale verwendet sind. Seitenventilmotoren werden manchmal als "L"-Kopfmotoren bezeichnet aufgrund der Lagebeziehung eines Einlaßventils und eines Auslaßventils in bezug auf einen Brennraum. Wie noch ersichtlich wird, bezieht sich das "L" auf die Bahn, die ein Kraftstoff-/Luft-Gemisch und die Abgase durch verschiedene Ventile und Öffnungen in dem Motorkörper nehmen. Wichtig ist außerdem, daß bei einem Seitenventilmotor die Einlaßventilöffnung und die Auslaßventilöffnung im Motorgehäuse und nicht im Zylinderkopf liegen, was bei kopfgesteuerten Motoren oder Motoren mit obenliegender Nockenwelle allgemein üblich ist.
Die in 1 gezeigten Komponenten werden der Klarheit halber benannt. Folgende Komponenten sind gezeigt: eine Zündspulenschraube 24 zum Befestigen einer (nicht gezeigten) Zündspule an dem Motor 20; Abdeckungsschrauben 27, welche die Abdeckung 26 an einem Motorgehäuse 28 befestigen; Deckelschrauben 30 befestigen einen Olwannendeckel 32 und eine Olwannendichtung 34 an dem Motorgehäuse 28, um ein Ende des Motorgehäuses 28 abzudichten; Zylinderkopfschrauben 36 befestigen einen Zylinderkopf 38 und eine Zylinderkopfdichtung 40 an dem Motorgehäuse 28, um dadurch zumindest teilweise einen Brennraum 39 (2) zu definieren; ein Vergaser 42 und ein Schalldämpfer 44 sind auf geeignete Weise mit dem Motor 20 verbunden; der Vergaser 42 wirkt mit der Einlaßöffnung 41 und einem Luftfilter 43 (2) zusammen; der Schalldämpfer 44 wirkt mit der Abgasöffnung 45 zusammen; ein Schwungrad 46, das ein integrales Gebläse (nicht gezeigt) aufweist, ist zwischen der Abdeckung 26 und dem Motorgehäuse 28 mit Hilfe eines Schwungradbolzens (nicht gezeigt) positioniert, um den Motor 20 im Betrieb zu kühlen; ein Kolben 48 ist in einer Kolbenbohrung 50 im Motorgehäuse 28 aufgenommen; ein Einlaßventil 52 und ein Auslaßventil 54 sind der Kolbenbohrung 50 benachbart im Motorgehäuse 28 positioniert; ein Einlaßventilsitz 56 und ein Auslaßventilsitz 58 sind im Motorgehäuse 28 angeordnet, um mit den jeweiligen Köpfen der Ventile 52 und 54 zusammenzuwirken; Ventilfedern 60 sind in einer Ventilfederkammer angeordnet und werden in der Ventilfederkammer durch Ventilfedersicherungselemente 62 gehalten; die Ventilfederkammer ist mit einem Ventildeckel 64 und einer Ventildeckeldichtung 66 dicht abgeschlossen; ein Kurbelwellenlager 68, ein Kurbelwellenlager 70, eine Schnecken- oder Spiralverzahnung 74, ein Ausgleichsgewicht 76, ein Kurbelzapfen 78 und eine Kurbelwelle 80 sind Teil der Kurbelwelleneinheit 82; das Ausgleichsgewicht 76 weist eine Öffnung 77 auf; eine Pleuelstange 84 weist Pleuellager 86 und 88 auf; ein Ende der Pleuelstange 84 paßt über den Kurbelzapfen 78, und ein Kolbenbolzen 90 verbindet das andere Ende der Pleuelstange 84 mit dem Kolben 48, indem er in der Öffnung 92 des Kolbens 48 gleitet; der Kolbenbolzen 90 wirkt mit einem Zugangsloch 93 des Motorgehäuses 28 zusammen, wenn die Pleuelstange 84 mit dem Kolben 48 verbunden wird; eine Nockenwellenhülse 94, eine Nockenwellenhülse 96, eine Nockenwelle 98, Nocken 100 und 102 (2) und ein Schnecken- oder Spiralzahntrieb 104 sind Teil der Nockenwelleneinheit 106; eine Nockenkappe 108 und eine Nockenkappendichtung 110 sind an dem Motorgehäuse 28 mit Nockenkappenschrauben 111 angebracht, um die Nockenwelleneinheit 106 abzudichten; Ventilstößel 112 sind in dem Motor 20 richtig positioniert, um mit den Ventilen 52 und 54 zusammenzuwirken; eine Zündkerze 114 ist in einem Zündkerzenloch im Zylinderkopf 38 positioniert; ein Trennelement 116, das Schlitze 118, 120 und 122 aufweist, ist in dem Motorgehäuse 28 angeordnet und definiert wenigstens teilweise eine Kurbelkammer 124 und ein Schmierstoff- oder Ölreservoir 126; und die Kolbenbohrung 50 weist einen Ansatz 128 auf, der sich wenigstens teilweise in die Kurbelkammer 124 erstreckt.
Weitere Komponenten und Merkmale, die in 1 nicht deutlich gezeigt sind, werden nachstehend beschrieben.
1 zeigt den Vergaser 42 und den Abgas-Schalldämpfer 44, die an entgegengesetzten Seiten des Motorgehäuses 28 angebracht sind. Der Vergaser 42 kann jeder Vergasertyp sein, der kippbar ist, etwa ein Standard-Gleichdruckvergaser, der in kleine Benzinmotoren eingebaut wird, aber ein Drehschiebervergaser, der beispielsweise von Walbro erhältlich ist, eignet sich besonders gut. Der Luftfilter 43 (schematisch in 2 gezeigt) ist in oder nahe einem Einlaß eines Ansaugkanals im Vergaser 42 angebracht. Ein Kraftstoffbehälter (in 1 nicht gezeigt) ist typischerweise an einer Unterseite des Motorgehäuses 28 angebracht und wirkt mit dem Vergaser 42 zusammen, so daß der Ansaugöffnung 41 (2) im Motorgehäuse Kraftstoff und Luft zugeführt werden können.
Das Motorgehäuse 28 besteht typischerweise aus einem leichten Aluminiumgußteil, in dem eine zylindrische Bohrung bzw. eine Kolbenbohrung 5 gebildet ist. Wie erwähnt, ist die Kolbenbohrung 50 so ausgebildet, daß sie sich teilweise in die Kurbelkammer 124 erstreckt, die in dem Motorgehäuse 28 angeordnet ist. Der Bereich oder Raum 136 (13) zwischen der verlängerten Kolbenbohrung 50 und dem Trennelement 116 nimmt im Betrieb und während der Lagerung Schmierstoff- oder Ölmengen auf, um zu verhindern, daß zu viel Schmierstoff oder Öl in die Kolbenbohrung 50 oder Ventilkammer 156 (2) eintritt. Der Kolben 48 ist bevorzugt beschichtet, etwa mit einer Eisenbeschichtung, oder er ist verchromt, um die Notwendigkeit für eine Buchse wie etwa eine Eisenbuchse in der Kolbenbohrung 50 auszuschließen. Alternativ kann die Kolbenbohrung 50 eine Zylinderbuchse aus Eisen aufweisen.
Das Trennelement weist bevorzugt einen unteren Schlitz 118 auf, der unmittelbar unter der Kolbenbohrung 50 liegt. Fakultative Seitenschlitze 120 und 122 des Trennelements 116 können im wesentlichen einander unmittelbar gegenüber in einer vorbestimmten Distanz vom Grund der Kolbenbohrung 50 liegen. Die Schlitze 118, 120 und 122 können durch ein oder mehrere Löcher oder andere Öffnungen ersetzt sein. Die Konstruktionsüberlegungen zur Bestimmung von Größe und Position der Schlitze oder Löcher ergeben sich nachstehend. Die Schlitze oder Löcher sollten für unterschiedlich große Motoren ausgebildet sein.
Die 8 und 8A zeigen einen anderen Aspekt des Trennelements 116. Wie gezeigt, wird im Gebrauch das Ausgleichsgewicht 76 veranlaßt, sich in einer Richtung zu drehen, und zwar normalerweise im Uhrzeigersinn. Der untere Schlitz 118 weist gegenüberliegende Seiten 130 und 132 auf. Die in bezug auf die Laufrichtung des Ausgleichsgewichts 76 zweite Seite 132 hat einen ihr benachbarten Abstreifer 134. Bevorzugt ist der Abstreifer 134 innerhalb von 0,020 bis 0,060 inch von dem Ausgleichsgewicht 76 positioniert, wenn das Ausgleichsgewicht 76 dem Abstreifer 134 am nächsten liegt. Der Abstreifer 134 begrenzt oder dosiert die Schmierstoff- oder Ölmenge (in Strich-Punkt-Linien gezeigt), die in unmittelbaren Kontakt mit dem Ausgleichsgewicht 76 gelangt. Der Abstreifer 134 trägt dazu bei, die Schmierstoff- oder Ölmenge zu begrenzen, die während des Betriebs in die Kolbenbohrung 50 geschleudert werden kann, und verringert den durch zu viel Schmierstoff am Ausgleichsgewicht 76 verursachten Windwiderstand. Es ist zu beachten, daß der Abstreifer 134 auch anders konfiguriert sein könnte. Beispielsweise könnte der untere Schlitz 118 in dem Trennelement 116 ein Diagonalschlitz sein, so daß die zweite Seite des Diagonalschlitzes als der Abstreifer 134 wirkt, aber der Abstreifer kein erhöhter Abstreifer ist, wie er in den 8 und 8A gezeigt ist. Alternativ könnte der untere Schlitz 118 in dem Trennelement 116 ein gerader Schlitz ohne Verwendung eines Abstreifers sein.
Wie erwähnt, zeigt 1 das in dem Motorgehäuse 28 angeordnete Ölreservoir 126, das von dem Trennelement 116 und dem Motorgehäuse 28 definiert ist. Das Olreservoir 126 ist mit der Kurbelkammer bevorzugt durch Schlitze 118, 120 und 122 in Fluidverbindung. Wie gezeigt, sind das Ölreservoir 126 und das Trennelement 116 im wesentlichen gekrümmt oder U-förmig. Das Trennelement 116 ist bevorzugt so gekrümmt, daß Schmierstoff von der Kolbenbohrung 50 weggeleitet wird, wenn der Motor geneigt oder umgedreht wird. Die Verbindung zwischen den beiden Kammern 124 und 126 macht es möglich, daß die Kurbelkammer 124 im Gebrauch ordnungsgemäß geschmiert wird, während der Schmierstoff im Gebrauch zwischen den beiden Kammern 124 und 126 fließen kann, und daß der Schmierstoff während der Aufbewahrung zurück in das Ölreservoir 126 fließen kann, so daß keine zu große Schmierstoffmenge nachteiligerweise in die Kolbenbohrung 50 fließt.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 ist die Kurbelwelle 80 in der Kurbelkammer 124 angebracht. Die Kurbelwellen-Schnecken- oder -Spiralverzahnung 74 treibt die Nockenwelleneinheit 106 an. Schnecken- oder Spiralzahnräder sind in der Technik allgemein bekannt und ohne weiteres von vielen Zahnradherstellern und -zulieferern zu erhalten. Die Kurbelwelle 80 und die Verzahnung 74 können auf irgendeine bekannte Weise hergestellt sein. Spritzgießen der Verzahnung um ein die Kurbelwelle darstellendes zugerichtetes Metallstück wäre eine gute Möglichkeit. Das Spritzgießmaterial kann ein Thermoplastmaterial oder Nylonmaterial sein, das dem Fachmann bekannt ist. Eine andere Alternative ist die Herstellung einer Metallkurbelwelle mit einem vergrößerten zylindrischen Metallstück an der Kurbel, wo eine Schnecken- oder Spiralverzahnung angebracht werden soll. Die Kurbelwelle wird dann einem Wälzfräsvorgang unterzogen, bei dem die Verzahnung auf der Kurbelwelle ausgebildet wird.
Es wird weiterhin auf die 1 und 3 Bezug genommen. Lager 68 und 70 sind um die Kurbelwelle 80 herum angeordnet, um die einseitig befestigte Kurbelwelle 80 abzustützen, wenn sie in der Kurbelkammer 124 angeordnet ist. Die Lager 68 und 70 sind an gegenüberliegenden Seiten der Schnecken- oder Spiralverzahnung 74 und auf derselben Seite wie die Kolbenbohrung 50 angeordnet. Das innere Lager 68 hat einen kleineren Durchmesser als das äußere Lager 70. Die Lager 68 und 70 sind auf diese Weise so dimensioniert, daß die in der Kurbelkammer 124 vorhandenen Lagertaschen unter Verwendung nur eines Werkzeugs von einer Seite des Motorgehäuses 28 herausgearbeitet werden. Wie der Fachmann erkennt, werden durch maschinelles Herausarbeiten von Lagertaschen aus nur einer Richtung Einrichtungen, Zeit und Kosten verringert, die gewöhnlich damit verbunden sind, wenn Lagertaschen aus verschiedenen Richtungen herausgearbeitet werden müssen.
Wie 1 zeigt, ist das Ausgleichsgewicht 76 an einem Ende der Kurbelwelle 80 angebracht. Die 7, 7A und 7B zeigen mehr im einzelnen Gestalt und Konturen des Ausgleichsgewichts 76. Wie allgemein bekannt ist, werden die Kräfte, die aus dem Betrieb des Kolbens 48, der Pleuelstange 84 und der zugehörigen Komponenten resultieren, durch das Ausgleichsgewicht 76 ausgeglichen. In Abhängigkeit von der Größe des Motors kann mehr als ein Ausgleichsgewicht notwendig sein. Das Ausgleichsgewicht 76 weist aerodynamische Flügelspitzenseiten 138 und 140 auf. Jede Flügelspitzenseite weist eine Rückseite 142, die dem Hauptlager 70 benachbart ist, und eine zu der Rückseite 142 entgegengesetzte Vorderseite 144 auf. Die Flügelspitzenseiten 138 und 140 haben konturierte Oberflächen, die sich von der Rückseite 142 zur Vorderseite 142 des Ausgleichsgewichts 76 erstrecken. Wie nachstehend noch deutlich wird, unterstützt auf diese Weise die aerodynamische Form des Ausgleichsgewichts 76 die Verringerung des Luftwiderstands an dem Ausgleichsgewicht 76, erzeugt die richtige Verwirbelung von Luft und Schmierstoff in dem Innenhohlraum des Motors 20 und führt den Schmierstoff in dem Innenhohlraum des Motors 20.
Das Werkzeugzugangsloch bzw. die -öffnung 77 des Ausgleichsgewichts 76 (7) dient der Positionierung der Kurbelwelle 80 in der Kurbelkammer 124. Die 7 und 9 zeigen schematisch ein Werkzeug 146, das verwendet wird, um das äußere Lager 70, das Ausgleichsgewicht 76 und die Kurbelwelle 80 in der Kurbelkammer 124 zu positionieren. Das Lager 68 ist in die Kurbelkammer 124 eingepreßt und so ausgebildet, daß es ein Ende der Kurbelwelle 80 aufnimmt. Nachdem die Kurbelwelle 80 hergestellt ist, wird das Lager 70 auf die Kurbelwelle 80 aufgepreßt. Dann wird das Ausgleichsgewicht 76 an der Kurbelwelle 80 befestigt. 7A zeigt eine Stufe 141, die einen Spielraum von ungefähr 0,050 inch zwischen dem Ausgleichsgewicht 76 und dem Lager 70 ergibt. Wie 7 zeigt, sind nur Bereiche 69 des außenseitigen Laufrings des Hauptlagers 70 exponiert, nachdem das Ausgleichsgewicht 76 an der Kurbelwelle 80 angeordnet worden ist. Die Zugangsöffnung 77 erlaubt dem Werkzeug 146 (9) den Kontakt mit dem außenseitigen Laufring des Hauptlagers 70 an drei Stellen bei der Montage der Kurbelwelle 80 und der zugeordneten Komponenten der Kurbelwelleneinheit 82 in der Kurbelkammer 124. Ein vierter Schenkel des Werkzeugs (9) gelangt in Kontakt mit dem einseitig befestigten Ende der Kurbelwelle 80. Diese Anordnung trägt dazu bei sicherzustellen, daß das Hauptlager 70 während der Montage nicht beschädigt wird und die Kurbelwelle nach dem Einführen in die Kurbelkammer 124 richtig sitzt.
6 zeigt schematisch, wie die Pleuelstange 84 an der Kurbelwelle 80 und dem Kolben 48 angebracht ist. Eine spezielle Bundschraube (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um die Pleuelstange 84 an dem Kurbelzapfen 78 zu befestigen. Die gesamte Kurbelwelleneinheit 81 1) wird in der Kurbelkammer 124 angebracht (3). Der Kolben 48 wird von der Oberseite des Motorgehäuses 28 in die Kolbenbohrung 50 geschoben. Die Öffnung 92 in dem Kolben 48 wird mit der Zugangsöffnung 92 in dem Motorgehäuse 28 ausgefluchtet. Die Pleuelstange 84 wird an der Kurbelwelleneinheit 82 mittels des Kurbelzapfens 78 angebracht und in einem ausgeschnittenen Bereich 148 des Kolbens 48 positioniert. Der Kolbenbolzen 90 wird durch das Zugangsloch 93 des Motorgehäuses 28 in das Zugangsloch 92 des Kolbens 48 und durch das Lager 86 der Pleuelstange 84 eingesetzt. Da die Öffnung 92 des Kolbens 48 nicht vollständig durch den Kolben 48 gebohrt ist, liegt ein Ende des Kolbenbolzens 90 an einem Innenbereich 150 des Kolbens 48 an. Der Kolbenbolzen 90 kann in seiner Lage in dem Kolben 48 durch eine Kerbzahnscheibe 151 gehalten werden, die in das offene Ende der Öffnung 92 eingesetzt wild (siehe auch 5). Bevorzugt sind der Kolbenbolzen 90 und der Kurbelzapfen 78 hohl, um dadurch das Gesamtgewicht der hin- und hergehenden Masse zu verringern, was wiederum bedeutet, daß ein kleineres Ausgleichsgewicht mit geringerem Gewicht benötigt wird, um die von der hin- und hergehenden Masse erzeugten Kräfte auszugleichen. Die Verringerung des Gesamtgewichts der hin- und hergehenden Komponenten verbessert die Schwingungen und macht den Motor leichter, so daß der Gebrauch erleichtert wird.
Die Nockenwelle 98, die Exzenternocken 100 und 102 und der Nockentrieb 104 sind in 2 als separate Teile gezeigt. Es ist zu beachten, daß diese Teile als eine Einzelkomponente spritzgegossen werden können, indem beispielsweise ein Thermoplast- oder Nylonmaterial verwendet wird. Alternativ können bestimmte Komponenten um ein zugerichtetes Metallstück herum spritzgegossen werden, um die fertige Einheit auf ähnliche Weise herzustellen, wie die Kurbelwelle 80 und die Schnecken- oder Spiralverzahnung 74 hergestellt werden können.
2 zeigt, daß die Nockenwelle 98 einen Durchgang 152 aufweist. Die 2, 3 und 4 zeigen, daß ein Bereich der Nockenwellenanordnung 106 (1) benachbart der Schnecken- oder Spiralverzahnung 104 wenigstens eine radiale Öffnung 154 aufweist, die zu dem Durchgang 152 und der Kurbelkammer 124 hin exponiert ist. Der Durchgang 152 und die Öffnung 154 können in die entsprechenden Bereiche der Nockenwelleneinheit 106 gebohrt oder in sie eingeformt sein. Im wesentlichen wirken der Durchgang 152 und die Öffnung 154 und Nockenwelleneinheit 106 zusammen zur Bildung einer Entlüftungsanordnung für den Verbrennungsmotor, die weiter unten noch vollständig erläutert wird. Außerdem kann die radiale Öffnung 154 in einer radialen Scheibe (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die an der Nockenwelleneinheit 106 in enger Nachbarschaft zu der Verzahnung 104 angebracht ist, so daß sie mit dem Durchgang 152 und der Kurbelkammer 124 in Kommunikation ist.
Wie gezeigt, ist die Nockenwelle 98 senkrecht zu der Kurbelwelle 80 positioniert. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß im allgemeinen bei typischen kleinen Benzinmotoren die Nockenwelle und die Kurbelwelle zueinander parallel und nicht, wie gezeigt, zueinander senkrecht sind. Eine parallele Anordnung führt zu einem breiteren Motor, wogegen die Anordnung mit zueinander senkrechten Wellen zu einer längeren Motorkonstruktion führt, wobei die Kurbelwellenachse im wesentlichen parallel zu der Werkzeuglängsachse ist. Eine längere Einheit ist besonders vorteilhaft bei solchen Hand-Geräten wie motorgetriebenen Kanten- oder Heckenschneidgeräten, die zum leichteren Betätigen eine bessere Balance erfordern. Ein breiterer Motor kann dazu führen, daß die Einheit dazu tendiert, sich im Gebrauch in den Händen des Bedieners zu verdrehen.
2 zeigt, daß die Nockenwelle 98 in Buchsen 94 und 96 sitzt, die in jeweiligen Taschen in der Kurbelkammer 124 im Motorgehäuse 28 liegen. Die Schnecken- oder Spiraltriebe 74 und 104 (2 und 3) sind bevorzugt so ausgebildet, daß dann, wenn die Nockenwelle 98 allgemein senkrecht zu der Kurbelwelle 80 angeordnet ist, die Verzahnungen 74 und 104 ineinandergreifen, so daß die Drehbeziehung zwischen der Kurbelwelle 80 und der Nockenwelle 98 2:1 ist.
Die Ventilstößel 112 und das Einlaßventil 52 und das Auslaßventil 54 wirken mit der Nockenwelle 98 zusammen (2). Das Einlaßventil 52 und das Auslaßventil 54 sind in dem Motorgehäuse 28 benachbart dem Kolben 48 und der Kolbenbohrung 50 positioniert. Die Ventile 52 und 54 sind so positioniert, daß die Ventilköpfe im Vergleich mit den unteren Bereichen der Ventile näher an der Mittellinie der Bohrung 50 sind (3). Bevorzugt sind die Ventile 52 und 54 unter einem Winkel ungefähr zwischen null und 8° zu einer Linie angeordnet, die mit der Mittellinie der Bohrung parallel ist. Der Einlaßventilsitz 56 und der Auslaßventilsitz 58 sind in dem Motorgehäuse 28 angeordnet und wirken mit den Köpfen der jeweiligen Ventile 52 und 54 zusammen, um abwechselnd eine Abdichtung oder eine Öffnung in den Brennraum 39 in bezug auf die Öffnungen 41 und 45 zu erzeugen. Die Ventilfederhalter 62 und die Ventilkompressionsfedern 60 sind in der Ventilkammer 156 positioniert (2). Jeder Ventilstößel 112 weist einen entsprechenden Kopf 158 auf, der in Wirkkontakt mit entsprechenden Exzentern 100 und 102 ist. Während die Nockenwelle 98 durch das Antriebszahnrad 74 gedreht wird, gelangen die Exzenter 100 und 102 mit den Ventilstößeln 112 korrekt in Eingriff, so daß sich die Ventile 52 und 54 auf und ab bewegen, wie dem Fachmann bekannt ist.
Wie die 2, 3 und 4 zeigen, ist die Kurbelkammer 124 mit der Ventilkammer 156 über einen Zugangskanal oder eine Zugangsöffnung 160 in Kommunikation. Zusätzlich ist die Ventilkammer 156 über einen Zugangskanal oder eine Zugangsöffnung 162 mit der Kolbenbohrung 50 in Kommunikation. Die Zugangskanäle 160 und 162 ermöglichen es, daß die Ventilkammer 156 und die darin befindlichen Komponenten im Betrieb des Motors 20 im wesentlichen in jeder Haltung desselben Schmierstoff erhalten. Außerdem bleibt während der Aufbewahrung mit Hilfe des Trennelements 116, der verlängerten Kolbenbohrung 50 und der Schlitze 118, 120 und 122 keine erhebliche Schmierstoffmenge bzw. kein erheblicher Schmierstoff-Fluß in die Ventilkammer 156 zurück.
Gemäß den 1, 2 und 3 ist die Zylinderkopfdichtung 40 zwischen dem Zylinderkopf 38 und dem Motorgehäuse 28 so positioniert, daß zwischen den beiden eine gute Abdichtung vorgesehen ist. Die Zündkerze 114 springt in den umschlossenen Brennraum 39 vor. Die Zündkerze 114 zündet in Kombination mit der Zündspule und dem Magnetzünder (nicht gezeigt), um die erforderliche Ladung bzw. das notwendige Hochspannungssignal zu liefern, um das Kraftstoff-/Luft-Gemisch im Brennraum 39 zu zünden, wenn der Motor 20 im Betrieb ist.
Die 10 und 11 zeigen schematisch zumindest teilweise den Brennraum 39 in bezug auf das Einlaßventil 52, das Auslaßventil 54 und die Kolbenbohrung 50. Wie gezeigt ist, erstreckt sich der Brennraum 39 nur teilweise über die Kolbenbohrung 50. Die Orientierung des Brennraums 39 und die Gestalt des Brennraums 39 verstärken die Verwirbelung in dem Brennraum 39, um ein besseres Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu bilden und somit die Zündung des Gemischs zu verbessern. Außerdem ist die Zündkerze 114 näher an dem Auslaßventil 54 als an dem Einlaßventil 52 positioniert. Die Elektrode 164 ist korrekt so orientiert, daß ein Zündfunke erzeugt wird. Das Anordnen der Zündkerze 114 näher an dem Auslaßventil 54 macht es möglich, daß das heißere Kraftstoff-/Luft-Gemisch durch die von dem Zündfunken gezündete Flammenfront früher verbrannt wird. Dadurch wird die Selbstzündungstendenz des heißeren Kraftstoff-/Luft-Gemischs an der Auslaßseite der Brennkammer 39 verringert. Wenn die Zündkerze 114 näher an dem Einlaßventil 52 angeordnet ist, besteht die Gefahr von zwei Verbrennungsvorgängen, was in einem Leistungsverlust resultiert.
Wie 2 zeigt, sind die Einlaßöffnung 41 und die Auslaßöffnung 45 um 180° voneinander entfernt angeordnet. Die Position der Ventile 52 und 54 ist das Ergebnis der im wesentlichen zueinander senkrechten Anordnung der Nockenwelle 98 und der Kurbelwelle 80 und ermöglicht die Positionierung der Öffnungen 41 und 45 an entgegengesetzten Seiten des Motorgehäuses 28. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Sicherheit für den Bediener. Wenn beispielsweise ein motorgetriebener Kantenschneider verwendet wird, sind die Auslaßöffnung 45 und der Schalldämpfer 44 (1) im Gebrauch vom Bediener weiter entfernt positioniert. Ein weiterer Vorteil der Plazierung der Öffnungen 41 und 45 möglichst weit voneinander entfernt besteht darin, die Migration von Wärme aus der Auslaßöffnung 45 zur Einlaßöffnung 41 zu verringern, was sonst zum Auftreten von Dampfblasenbildung bei einem heißen Neustart oder zu Schwierigkeiten bei der Kalibrierung des Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses führen könnte.
12 zeigt unter Bezugnahme auf 2 oder 10, je nach Bedarf, eine schematische Darstellung der Bahn, in der das Kraftstoff-/Luft-Gemisch und die Abgase durch den Motor 20 strömen. Das Kraftstoff-/Luft-Gemisch tritt in die Einlaßöffnung 41 ein, strömt durch das Einlaßventil und in den Brennraum 39. Der Motor 20 verbrennt das Kraftstoff-/Luft-Gemisch zum Erzeugen von Energie, und die verbleibenden Abgase strömen durch das Auslaßventil 54 und aus der Auslaßöffnung 45. Die Anordnung der Nockenwelle 98 und der Kurbelwelle 80 ist ebenfalls gezeigt, um zu verdeutlichen, wie eine solche Anordnung zu dem Gesamtschema beiträgt, das mit den Kraftstoff-/Luft- und Abgasbahnen durch den Motor 20 verbunden ist.
Ein wichtiges Merkmal ist, daß der Viertaktmotor imstande ist, in im wesentlichen jeder Position benutzt zu werden. Ein Problem bei früheren bekannten Viertaktmotoren ist, daß dann, wenn der Motor stark geneigt wird, der Schmierstoff an unerwünschte Stellen wie etwa zum Vergaser fließt, so daß eine Betriebsstörung im Motor auftritt oder der Motor nicht mehr läuft. Der Viertaktmotor ist ausgebildet, um dieses Problem und andere Probleme zu lösen, die bei herkömmlichen Viertaktmotoren typischerweise auftreten.
Das Öl- oder Schmierstoffreservoir 126, die Kurbelkammer 124, die Kolbenbohrung 50 und die Ventilkammer 156 weisen strategisch angeordnete Schlitze, Durchgänge oder Öffnungen auf, so daß es möglich ist, daß verschiedene Arbeitselemente in dem Motor praktisch jederzeit während des Betriebs geschmiert werden. Außerdem ist das Ausgleichsgewicht 76 im Zusammenwirken mit dem Trennelement 116 so ausgebildet, daß nur eine korrekte Schmierstoffmenge mit dem Ausgleichsgewicht 76 in Kontakt gelangt. Die Konstruktion des Ausgleichsgewichts 76 erlaubt es ferner, daß das Ausgleichsgewicht die Schmierstoffmenge dosiert, die ihren Weg zu dem Hauptlager 70 findet, so daß dieser Teil der Kurbelkammer 124, der die Zahntriebe 74 und 104 umkapselt, nicht überschwemmt wird. Das trägt auch dazu bei zu verhindern, daß zu viel Schmierstoff in die Ventilkammer 156 durch den Durchgang 160 und 162 eintritt. Ferner sind die Kolbenbohrung 50 und das Trennelement 116 so ausgebildet, daß sichergestellt ist, daß ohne Rücksicht darauf, ob der Motor in Betrieb oder im Lagerzustand ist, ein Ort für den Schmierstoff vorhanden ist, so daß die internen Komponenten des Motors nicht verunreinigt werden.
Die Kolbenbohrung 50, die Pleuelstange 84, die Kurbelwelleneinheit 82, die Nockenwelleneinheit 106 und die Ventilkammer 156 sowie die darin befindlichen Komponenten benötigen sämtlich eine gewisse Schmierung. Es ist erwünscht, eine geringste Schmierstoff- oder Ölmenge zum Schmieren des Motors zu verwenden. Das wird auf verschiedene Weise erreicht. Erstens ist das höchste Teil, das geschmiert werden muß, wenn man berücksichtigt, daß sich der Motor in einem aufrechten Zustand (Zündkerze nach oben) befindet, die Ventilkammer 156. Zweitens benötigen die Wälzlager 86 und 88 für die Pleuelstange 84 weniger Schmierung gegenüber einer massiven Welle mit Aluminiumbuchsen. Da drittens der Schmierstoff dem Weg des geringsten Widerstands folgt, helfen das Trennelement 116, das Ausgleichsgewicht 76 und die verschiedenen vorher erwähnten Schlitze, Öffnungen und Durchgänge, den Schmierstoff in Abhängigkeit von der Motorlage zu bestimmten Bereichen des Motors zu leiten.
In einer aufrechten betriebsfreien Position befindet sich Schmierstoff oder Öl in dem Öl- oder Schmierstoffreservoir 126. In dieser Position und diesem Zustand ist der Schmierstoffpegel bevorzugt unter dem unteren Schlitz 118 in dem Trennelement 116. Im Betrieb erzeugt die Hinund Herbewegung des Kolbens 48 Druckimpulse in dem Innenhohlraum des Motors 20. Der Schmierstoff bewegt sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 48. Das Ausgleichsgewicht 76 bewegt den Schmierstoff oder das Öl und Kurbelgehäusegase in dem Innenhohlraum des Motors 20. Während sich der Kolben 48 beim Ansaug- und beim Verbrennungshub in seiner Abwärtsrichtung bewegt, wird der Schmierstoff durch das Hauptlager 70 gedrückt, um die Lager 70 und 68, die Schnecken- oder Spiralzahntriebe 74 und 104, die Kurbelwelle 80, die Nockenwelle 98 und die Buchsen 94 und 96 infolge des erhöhten Drucks im Motorhohlraum zu schmieren. Die Wirkung der Nockenwellenverzahnung 104 bewirkt, daß etwas Schmierstoff in die Öffnung 160 eintritt und zu der Ventilkammer 156 wandert. Außerdem könnte etwa in der Kolbenbohrung 50 vorhandenes Öl in die Öffnung 162 gepreßt werden, um auch die Ventilkammer 156 zu schmieren. Während der Aufwärtshübe, d. h. während des Verdichtungshubs und des Auslaßhubs, wird der Schmierstoff über die gerade erwähnten Bereiche zurückgezogen, um die Komponenten infolge eines Teilvakuums in dem Motorhohlraum weiter zu schmieren. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 48 bewegt den Schmierstoff in dem Innenhohlraum des Motors 20 vor und zurück. Bei der Erfindung wild kein Steuerventil für die Steuerung der Schmierstoffbewegung benötigt.
Bei der Erörterung der Schmierung des Motors 20 gibt es zumindest einige Aspekte, die zu berücksichtigen sind. Erstens tritt Widerstand bzw. Energieverlust auf, während das Ausgleichsgewicht 76 den Schmierstoff und die Kurbelgehäusegase bewegt. Zweitens ist es unerwünscht, der Kolbenbohrung 50 und der Ventilkammer 156 zu viel Schmierstoff zuzuführen; in einem solchen Fall könnte eine Schädigung des Motors 20 resultieren.
Da, wie erwähnt, der statische Pegel bevorzugt unter dem unteren Schlitz 118 in einem aufrechten Zustand liegt, taucht das Ausgleichsgewicht 76 bevorzugt nicht direkt in den Schmierstoff ein, obwohl auch ein direktes Eintauchen angewandt werden könnte. Je mehr direkter Kontakt mit dem Schmiermittel auftritt, desto mehr Energie geht aus dem Motor 20 verloren. Die geringste Menge an Schmierstoffwiderstand ist erwünscht. Wie erwähnt, ist das Ausgleichsgewicht 76 so ausgebildet, daß es den Schmierstoff vom Hauptlager 70 weg und in Richtung zu dem Ölsumpfdeckel 32 schleudert. Die Konstruktion des Ausgleichsgewichts 76 begrenzt auch die Schmierstoffmenge, die in die Kolbenbohrung 50 geschleudert wird. Auf diese Weise findet nur eine begrenzte Ölmenge ihren Weg zu der Ventilkammer 156. Das Ausgleichsgewicht 76 ist so ausgebildet, daß das Maß des Widerstands reduziert wird, den das Ausgleichsgewicht 76 hat, wenn es durch den Schmierstoff hindurch rotiert und diesen aufwühlt. Außerdem verringert das Ausgleichsgewicht 76 die Luftdruckwelle, was zu einem Motor mit höherem Wirkungsgrad führt. Es ist zu beachten, daß zwar das Ausgleichsgewicht 76 als die Einrichtung gezeigt und beschrieben wird, die den Schmierstoff und die Kurbelgehäusegase in dem Innenhohlraum in Bewegung versetzt; es kann aber ein separates Bewegungselement vorgesehen sein, um das gleiche Ergebnis zu erreichen. Ein solches Bewegungselement kann ein Spritz- oder Mischelement sein, das an der rotierenden Kurbelwelle oder Pleuelstange angebracht ist oder auf irgendeine andere Weise zum Drehen gebracht wird.
In einer Kopfüberposition (Zündkerze nach unten), wie sie in 13 gezeigt ist, gewährleisten die verlängerte Kolbenbohrung 50, das Trennelement 116, die Schlitze 118, 120 und 122 und die Durchgänge 160 und 162 (2 und 3), daß der Motor zumindest für eine begrenzte Zeitdauer weiter richtig arbeitet oder imstande ist, in dieser Position aufbewahrt zu werden, ohne daß der Motor verschmutzt wird. Im Betrieb bewirken die veränderlichen Druckimpulse, das Kurbelgehäusegas und das Bewegungselement 76, daß der Schmierstoff vermischt und im Inneren des Hohlraums des Motors 20 in Bewegung versetzt wird. Etwas Öl wird zwar in die Kolbenbohrung 50 geschleudert, aber dabei handelt es sich nicht um eine bedeutende Menge. Außerdem ist zu beachten, daß der Zugangsdurchgang 162 so angeordnet ist, daß der Ölring 166 in dem Kolben 48 nicht über den Durchgang 162 oder an diesem vorbei läuft, während der Kolben 48 in der Kolbenbohrung 50 hin- und hergeht (5). Andernfalls wäre es möglich, daß in der Ventilkammer 156 befindlicher Schmierstoff seinen Weg in den Brennraum findet, wodurch der Schmierstoff verbrennen würde und zu viele Emissionen erzeugt werden würden.
Die Kurbelkammer 124 weist den Bereich oder Raum 136 zwischen der verlängerten Kolbenbohrung 50 und dem Trennelement 116 auf zur Aufnahme von Öl oder Schmierstoff, wenn der Motor gekippt oder umgedrehtwird, wie repräsentativ in 13 gezeigt ist. Während der Aufbewahrung lassen die Schlitze 118, 120 und 122 zu, daß der größte Teil des Öls im Ölreservoir 126 bleibt, und der Bereich 136 zwischen dem Trennelement 116 und dem Kolben 50 enthält den größten Teil des restlichen Schmierstoffs. In der Ventilfederkammer 156 während des Gebrauchs etwa verbliebenes Öl wird als vernachlässigbar angesehen und beeinflußt den Betrieb des Motors nicht signifikant. Wegen der Positionierung der Schilitze 120 und 122 über dem Öl in der umgekehrten Position ist die Ventilkammer 156 nicht imstande, irgendwelche signifikanten Ölmengen aufzunehmen.
Das Ölreservoir 126 sollte mit der Kurbelkammer 124 kommunizieren, um ein ordnungsgemäßes Schmieren des Motors 20 in im wesentlichen jeder Betriebsposition zu ermöglichen. Die verschiedenen beschriebenen Schlitze, Durchgänge, Löcher und Öffnungen haben mindestens zwei Funktionen. Wenn erstens der Motor 20 in einem Querzustand betrieben wird, ermöglichen es der Schlitz 120 oder 122 in der Trennelementwand 116, die abwärts zum Boden weist, daß Öl mit den Druckpulsationen in die Kurbelkammer 124 gelangt, und zwar auf ähnliche Weise, wie wenn der Motor in einem aufrechten Zustand ist, in dem Schmiermittel durch den unteren Schlitz 118 bewegt wird. Wenn zweitens aus welchem Grund auch immer eine erhebliche Schmierstoffmenge im Betrieb ihren Weg zu der Kurbelkammer 124 findet und der Motor 20 ausgeschaltet oder umgekehrt oder in die Seitenlage gebracht wird, um aufbewahrt zu werden, erlauben die Seitenschlitze 120 und 122 dem Öl, aus der Kurbelkammer 124 zu dem Ölreservoir 126 zu fließen, um zu verhindern, daß die Kolbenbohrung 50 und die Ventilkammer 126 nachteiligerweise eine erhebliche Schmierstoffmenge erhalten.
Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, daß es möglich ist, Kurbelgehäusegase aus der Kurbelkammer 124 zu entlüften durch Trennen der Kurbelkammergase aus dem Schmierstoff-/Kurbelkammergas-Gemisch. Wie beschrieben, weist die Nockenwelle 98 einen hohlen Durchgang 152 und richtig positionierte radiale Kanäle 154 auf. Gemäß 2 weist ein Ende der Nockenwellenabdeckung 108 einen Nippel 168 auf, der an einem biegsamen Schlauch 170 (schematisch gezeigt) angebracht ist. Eine Öldichtung (nicht gezeigt) kann zwischen der Nockenwellenabdeckung 108 und dem Motorgehäuse 28 angeordnet sein. Während der Druckimpuls das Schmierstoff-/Kurbelkammergas-Gemisch durch das Hauptlager 70 preßt, wird das Kurbelkammergas in die radialen Löcher 154 und den Durchgang 152 getrieben, wogegen das Öl infolge der Fliehkraftwirkung der laufenden Nockenwelle 98 daran gehindert wird, durch die Löcher 154 hindurchzutreten. Das Kurbelkammergas strömt durch die Nockenwellenabdeckung 108 und den daran befestigten Nippel 168, durch den flexiblen Schlauch 170 und zurück in die Ansaugleitung zum Vergaser 42. Ein Absperrventil kann zwischen dem Ende der Nockenwelle 98 und dem Luftansaugsystem positioniert sein, um den in dem Motor erzeugten negativen Druck aufrechtzuerhalten.
14 zeigt eine Querschnittsansicht der Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer Startereintichtung 172, die mit Schrauben 30 an der Ölsumpfdeckplatte 32 angebracht ist. Ein Kurbelwellenadapter 174 ist mit dem Kurbelzapfen 78 verbunden. Ein Kupplungslager 176 ist um den Kurbelwellenadapter 174 herum aufgepreßt. Eine Starterwelle 178 ist um das Kupplungslager 176 herum positioniert und auf den Starter 180 aufgekeilt oder daran angeformt. Eine Öldichtung bzw. ein O-Dichtring 181 ist um die Starterwelle 178 herum angeordnet, um eine Abdichtung zwischen der Startereinrichtung 172 und der Ölsumpfabdeckung 32 zu bilden. Eine Druckscheibe bzw. ein Lager 182 ist an jeder Seite des Starters 180 angeordnet. Der Starter 180 ist bevorzugt ein Anwurfstarter und hat ein Zugseil 184. Dadurch, daß die Startereinrichtung 172 oder die Ölsumpfabdeckung 32 am hinteren Teil des Motors 20 positioniert ist, hat der Bediener leichten Zugang zu dem Zugseil. Außerdem wird durch das integrale Verbinden des Starters mit dem Kolben 48 über die Pleuelstange 84 und die Kurbelwelle 80 durch den Kurbelzapfen 78 die zum Starten des Motors 20 erforderliche Zugseil-Zugkraft verringert. Alternativ können andere Startereinheiten verwendet werden.
Die 15 bis 18 zeigen ein Layout für die zum Herstellen eines Motorgehäuses verwendeten Formen. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, daß zwei Motorgehäuse unter Anwendung eines Gießwerkzeugs und einer Druckgießmaschine hergestellt werden können. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, daß es Wände aufweist, die bei gegebenen unterschiedlichen Orientierungen für jedes Motorgehäuse in dem Gießwerkzeug die erforderlichen Freiwinkel zulassen. Die Freiwinkel ermöglichen ein leichtes Trennen des Motorgehäuses aus dem Gießwerkzeug. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, daß der Zugang zur Bearbeitung mit einem Gleitwerkzeug (d. h. für Kolben- und Nockenwellenbohrungen) möglich ist, wenn zwei Motorgehäuse von einem Werkzeug hergestellt werden. In den 15 bis 18 sind die Werkzeuge 188 und 190 so ausgebildet, daß die Mittellinien der Motorzylinderbohrungen (die parallel zu der Richtung C sind) zueinander parallel sind. Die Umrandungen 194 und 196 bezeichnen die Werkzeugränder. Durch Positionieren der Werkzeuge auf diese Weise werden die zum Formen der Werkzeuge verwendeten Einsatzstücke nur entlang wenigen Richtungen, d. h. in den Richtungen A, B und C eingesetzt. Diese Werkzeugkonfiguration reduziert den Gesamtraum, der zum Herstellen der Motorgehäuse nötig ist, ermöglicht aber dabei die gleichzeitige Herstellung von zwei Motorgehäusen. Die beiden Werkzeughälften 188 und 190 werden entlang der Trennfuge 192 getrennt. Es ist zu beachten, daß die Rückwand des Motorgehäuses nicht gezeigt ist und separat geformt und dann mit Bolzen oder anderen geeigneten Befestigungselementen an dem Motorgehäuse befestigt wird. Es ist jedoch möglich, die Rückwand in Übereinstimmung mit den oben vorgetragenen Prinzipien integral mit dem Motorgehäuse zu formen. Es ist ferner zu beachten, daß die Trennfuge 192 zu einer anderen Stelle bewegt werden könnte. Die Freiwinkel der Außenwände des Motorgehäuses würden sich dann entsprechend ändern, um den neuen Ort der Trennfuge zu berücksichtigen.
Die 39 und 40 zeigen ein anderes Layout für das Werkzeug 529 zur Herstellung eines Motorgehäuses. Bei dieser Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die Herstellung von zwei Motorgehäusen unter Verwendung eines Werkzeugs und einer Druckgießmaschine zuzulassen. Das Werkzeug 529 ist so angeordnet, daß die Mittellinien der Kolbenbohrungen parallel, jedoch in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Ferner sind beide Formhohlräume so orientiert, daß die stationären Materialkörper die inneren Merkmale des Ölreservoirs, der Sperrwand und der inneren Kurbelkammer bilden. Das Motorgehäuse ist so ausgebildet, daß es Wände aufweist, die für Trennfugenstufen der Freiwinkel benötigt werden, und Gleitverschlüsse für die gegebene Orientierung innerhalb der Werkzeuganordnung aufweist. Indem das Werkzeug auf eine solche vorgegebene Weise orientiert ist, werden die Einsätze für die Formstücke nur entlang einigen Richtungen, d. h. in den Richtungen D, E, F und G, eingesetzt. Diese Ausführungsform der Werkzeugauslegung dient auch dazu, den erforderlichen Gesamtsaum zur Herstellung der zwei Motorgehäuse mit einem einzigen Werkzeug zu minimieren.
Mit einem solchen Werkzeuglayout werden die Referenzzielpunkte oder Referenzmerkmale für beide Formhohlräume mit demselben ortsfesten Materialteil geschaffen. Indem diese Referenzen an demselben ortsfesten Materialteil vorgesehen sind, müssen weniger Abweichungen zwischen dem Gießen und dem maschinellen Bearbeiten des fertigen Motorgehäuses toleriert werden. Das führt wiederum zu weniger Abweichung bei dem endbearbeiteten Motorgehäuse, obwohl das Gußteil aus zwei separaten Hohlräumen erhalten wird.
Wie gezeigt, erzeugt diese Ausführungsform außerdem die Schwungradgrundplatte integral in dem Motorgehäuse-Gußteil. Es ist ferner erwünscht, den Eingußkanal des Gußteils in den Boden des Zylinders zu führen und die Eingußkanäle parallel zu den Richtungen F und G in die Hohlräume zu leiten.
Die 19 bis 40 zeigen eine andere Viertakt-Brennkraftmaschine, bei der die vorher beschriebenen Merkmale anwendbar sind und die züsätzliche erfinderische Merkmale aufweist, die bisher nicht beschrieben wurden. Es ist zu beachten, daß die speziell unter Bezugnahme auf die 19 bis 40 beschriebenen Merkmale in dem in den 1 bis 18 beschriebenen Motor oder in anderen Motoren vorgesehen sein können.
19 zeigt eine Viertakt-Brennkraftmaschine bzw. einen -Verbrennungsmotor. Der Motor 300 ist als in einem motorgetriebenen Kantenschneider verwendet gezeigt, kann jedoch in anderen Vorrichtungen verwendet werden, wie sie für den Motor von 1 beschrieben wurden.
Auch hier werden vor der detaillierten Beschreibung der verschiedenen Merkmale die in den 21 und 22 gezeigten Komponenten der Klarheit halber benannt. Viele der Komponenten werden auf die gleiche oder eine ähnliche Weise zusammengebaut, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde oder wie für den Fachmann allgemein ersichtlich ist. Daher wird nachstehend die Art des Zusammenbaus nicht im Detail beschrieben.
21 zeigt eine Zündkerze 302; Zylinderkopfschrauben 304; einen Zylinder 306; eine Zylinderkopfdichtung 308; Kompressionsringe 310 und 312 und einen Ölring 313, die auf geeignete Weise in ringförmigen Schlitzen positioniert sind, die sich in dem Kolben 314 befinden; eine Pleuelstange 316 und Pleuelstangenlager, bevorzugt Nadelrollenlager 318 und 320; ein Auslaßventil 322, ein Einlaßventil 324, Ventilfedern 326 und Ventilfederhalter 328; ein Motorgehäuse 330; einen Ventildeckel 332 und zugehörige Schrauben 334; ein Schwungrad 336, einen Kurbelwellenadapter 338, eine Zündspule 340, Verdrahtungseinheiten 342 und 346 und Schrauben 344, die sämtlich Teil einer Startereinheit sind; Schalldämpferanbringbolzen 350; einen Schalldämpfer 352; und ein Gebläsegehäuse 348, das Teil einer Gesamtabdeckung ist, wie noch im einzelnen beschrieben wird.
22 zeigt einen O-Dichtring 366 und einen Ölmesser 367; eine Einlaßdichtung 368, ein Einlaßtrennelement 369 und Schrauben 370; eine Vergaserdichtung 372, einen Vergaser 374 und einen O-Dichtring 376; eine Luftfiltereinheit 378, Schrauben 380 und eine Luftfilterabdeckung 372; einen Kolbenbolzen 384 und eine Zahnscheibe 386 als Kolbenbolzenhalter; einen Ölabdichtring 388, ein Wälzlager 390, eine Kurbelwelle 392 und ein Ausgleichsgewicht 393; eine Ölsumpfabdeckung 394 und Schrauben 396; ein Schalldämpfergehäuse 398, das Teil einer Gesamtabdeckung ist, die noch beschrieben wird, und Befestigungsschrauben 400; Ventilstößel 402, eine Nockenwelle 404, eine Nockenwellenabdeckung 406; Schrauben 408 und ein Entlüftungsrohr 410; ein Absperrventil 411; einen Kraftstoffbehälter 412 mit einer Kraftstoffleitung 414, gegenüberliegende Schultern 416; und Filtermaterial 418, das um die Schultern 416 herum angeordnet wird, wie noch beschrieben wird.
In den 21 und 22 nicht deutlich gezeigte weitere Komponenten und Merkmale werden nachstehend beschrieben. Außerdem wird die Bedeutung der in den 21 und 22 gezeigten Komponenten oder ihre Wechselwirkung miteinander weiter unten beschrieben.
23 zeigt deutlicher das Motorgehäuse 330 mit dem daran mittels Befestigungsbolzen 350 angebrachten Schalldämpfer 352. Das Motorgehäuse 330 weist ein Kurbelgehäuse 420 und einen Zylinder 422 auf. Der Zylinderkopf 306 (21), der wenigstens teilweise einen Brennraum definiert, ist dem Zylinder 422 benachbart angeordnet. Eine Kurbelkammer 426 ist im Inneren des Kurbelgehäuses 420 angeordnet. Ein Ölreservoir 428 ist ebenfalls in dem Kurbelgehäuse 420 angeordnet und in Fluiddurchflußverbindung mit der Kurbelkammer 426, und zwar bevorzugt durch einen Schlitz 430 und gegenüberliegende Löcher 432 (von denen eines gezeigt ist), die in einem Trennelement 433 angeordnet sind. Das Trennelement 433 ist in dem Kurbelgehäuse 420 angeordnet und unterteilt zumindest teilweise die Kurbelkammer 426 und das Olreservoir 428. Eine Vielzahl von Löchern 434 sind in dem Motorgehäuse 330 so vorgesehen, daß die Ölsumpfabdeckung 394 und die Ölsumpfabdeckdichtung daran angebracht werden können. Das Motorgehäuse 330 weist ferner einen überdimensionierten Kolbenbolzenvorsprung 436 auf. Der Kolbenbolzenvorsprung 436 kann integral mit dem Trennelement 433 ausgebildet sein. Die Funktion des Kolbenbolzenvorsprungs 436 wird noch erläutert. Das Motorgehäuse 330 weist ferner eine Schwungradgrundplatte 438 mit wenigstens einem Anbringvorsprung 440 auf dessen Funktion noch beschrieben wird.
24 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 23 und zeigt, wie der Schalldämpfer 352 mit dem Motorgehäuse 330 verbunden ist. Der Zylinder 422 weist eine Auslaßöffnung 442 und eine Einlaßöffnung 444 (25) auf. Bevorzugt haben die Einlaßöffnung 444 und die Auslaßöffnung 442 elliptische Gestalt auf; was es möglich macht, die Gesamthöhe des Motorgehäuses 330 zu reduzieren. Dadurch wird selbstverständlich das Gesamtgewicht des Motorgehäuses verringert, was für motorgetriebene Hand-Werkzeuge ein besonders wichtiger Faktor ist. Die Wände der Öffnungen 442 und 444 sind mit ausreichend Material versehen, so daß sie das Gewicht des Motorgehäuses 330 und des Zylinderkopfs 306, die darüber angeordnet sind, tragen können.
Der Schalldämpfer 352 weist einen bevorzugt elliptischen Vorsprung 446 auf. Der Vorsprung 446 erstreckt sich in die Auslaßöffnung 442. Befestigungsbolzen 350 erstrecken sich durch Löcher 448 in dem Schalldämpfer 352 und in Löcher 450, die in dem Zylinder 422 ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Löcher 448 voneinander beabstandet und an gegenüberliegenden Seiten der Auslaßöffnung 442 positioniert, um die Stabilität des Schalldämpfers 352 in bezug auf seine Verbindung mit dem Zylinder 422 zu maximieren.
Die 26 und 27 sind vergrößerte Teilquerschnittsansichten entlang der Linie 26-26 von 23 und zeigen bevorzugte alternative Anbringverbindungen zwischen dem Schalldämpfer 352 und dem Zylinder 422. 26 zeigt das Motorgehäuse 330, das eine abgewinkelte Stufenabdichtfläche 452 hat, die in der Auslaßöffnung 442 des Zylinders 422 liegt. Das Ende 454 des Vorsprungs 446 kann mit der Abdichtfläche 452 der Auslaßöffnung zusammenpassen, um das unerwünschte Entweichen von Abgasen in die Umgebung im wesentlichen zu verhindern. Bevorzugt ist ein Dichtungsring 456 zwischen dem Ende 454 des Vorsprungs 446 und der Abdichtfläche 452 positioniert, um ein Entweichen von Abgasen noch besser zu verhindern.
27 zeigt die außenseitige Verkleidung des Vorsprungs 446 des Schalldämpfers 352, die von der Oberfläche 458 der Auslaßöffnung 442 umgeben ist, wodurch zwischen beiden ein Zwischenraum 460 definiert ist. Die Oberfläche 458 ist zwar als eine abgewinkelte Oberfläche gezeigt, sie kann aber auch andere Konfigurationen haben, solange ein Zwischenraum zwischen dem Schalldämpfer 352 und der Auslaßöffnung 442 vorgesehen ist. Eine Dichtung 462 ist zwischen dem Schalldämpfer 352 und dem Zylinder 422 oder dem Motorgehäuse 330 positioniert, um den Zwischenraum 460 abzudichten, wodurch das Entweichen von Abgasen in die Atmosphäre verhindert wird. Bevorzugt ist die Dichtung 462 eine vergrößerte Dichtung, die auch als Wärmeabschirmung zwischen dem Motorgehäuse 330 und dem Schalldämpfer 352 dient.
Der Schalldämpfer 352 (24) weist bevorzugt ein Paar von Außenschalen 464 und 466 auf, die jeweilige Befestigungsbolzenlöcher 448 für die Befestigungsbolzen 350 haben. Eine Innenschale oder Trennplatte (nicht gezeigt) ist bevorzugt zwischen den Außenschalen 464 und 466 angeordnet. Die Innenschale ist ebenfalls dazu ausgebildet, den Durchtritt der Befestigungsbolzen 350 durch sie zuzulassen. Die Ablenkplatte ist dazu ausgelegt, Lärm zu verringern. Die Außenschale 464 weist eine Schulter 470 auf, die sich um einen Rand der Außenschale 464 herum erstreckt. Die Außenschale 466 weist einen Flansch (nicht gezeigt) auf, der um einen Rand der Außenschale 466 herum verläuft. Bei der Montage nimmt die Schulter 470 den Flansch auf so daß dann, wenn Abgase aus dem Schalldämpfer 352 austreten, die Abgase von dem Motor weg austreten. Ein Ablenkelement (nicht gezeigt) kann über den Auslaßöffnungen 372 (23) des Schalldämpfers 352 angeordnet werden, um den Bediener vor einem direkten Abgasschwall zu schützen.
Unter Berücksichtigung der Beschaffenheit des Viertakt-Verbrennungsmotors ist es vorteilhaft, eine ökonomische Maschine bereitzustellen, deren Merkmale es gestatten, daß der Motor auf einfache Weise montierbar ist. Ein Merkmal besteht in der Verwendung des gleichen Motorgehäuses 330 für Motoren mit unterschiedlicher Nennleistung, wobei einfach die Pleuelstange 316 (21) und damit die Länge des Kolbenhubs geändert wird. Um dieses Merkmal zu erhalten, ist der überdimensionierte Kolbenbolzenvorsprung 436 (23) vorgesehen. Der Kolbenbolzenvorsprung 436 kann an seinem oberen Ende 474 so bearbeitet sein, daß in dem Kurbelgehäuse 420 ein Zugangsloch (nicht gezeigt) für einen ersten Kolbenhub vorgesehen wird, und der Kolbenbolzenvorsprung 436 kann an seinem unteren Ende 476 so bearbeitet sein, daß in dem Kurbelgehäuse 420 ein Zugangsloch (nicht gezeigt) für einen zweiten Kolbenhub vorgesehen ist. Nach der korrekten maschinellen Bearbeitung des Kolbenbolzenvorsprungs 436 wird der Kolbenbolzen 384 (22) durch das Kurbelgehäuse-Zugangsloch und in das Kolbenzugangsloch eingeführt, um den Kolben 314 (21) mit der Pleuelstange 316 (21) zu verbinden. Daher kann das gleiche Motorgehäuse 330 für Motoren unterschiedlicher Größe verwendet werden. 31 zeigt eine fertige Baueinheit an einem solchen Motor. 32 zeigt den Kolben 314 in seiner untersten Totpunktlage, so daß der Kolbenbolzen 384 entsprechend in dem Motor positioniert werden kann.
28 ist eine vergrößerte Ansicht des Motorgehäuses 330 von 24 ohne den Schalldämpfer 352. Wie gezeigt, definiert das Trennelement 433 eine Bahn 478, die im wesentlichen um das Trennelement 433 herum und über den Kolbenbolzenvorsprung 436 verläuft. Die Bahn 478 erlaubt es Schmierstoff der in dem Ölreservoir 428 vorhanden ist, um einen erheblichen Bereich des Trennelements 433 zu fließen, um die Schmierungs- und Lagerungsmerkmale weiter zu verbessern. Die Bahn 478 erlaubt einen Ausgleich der Schmierstoffmenge, die an beiden Seiten des Trennelements 433 vorhanden ist, wenn der Motor in die Kopfüberstellung umgedreht ist. Dadurch wird zusätzlich verhindert, daß eine erhebliche Schmierstoffmenge in die Kurbelkammer 426 wandert.
Ein anderes Merkmal, das die Montagekosten des Motors und dadurch die Gesamtkosten des Motors verringert, betrifft die Art und Weise der Montage einer Abdeckung an dem Motoxgehäuse. Wie unter Bezugnahme auf 23 gesagt wurde, weist die Schwungradgrundplatte 438 mindestens einen Befestigungsvorsprung 440 auf. 25 ist eine Perspektivansicht des Motorgehäuses 330 von 23, jedoch aus einer anderen Perspektive. Wie gezeigt, weist die entgegengesetzte Seite der Schwungradgrundplatte 438 ebenfalls mindestens einen Befestigungsvorsprung 480 auf. Bei der Montage des Motors 300 ist eine Montagevorrichtung (nicht gezeigt) dazu ausgebildet, den Motor 300 zu halten. Jeder Befestigungsvorsprung 440 und 480 nimmt einen separaten Bolzen (nicht gezeigt) der Montagevorrichtung auf, um das Motoxgehäuse 330 an der Montagevorrichtung festzulegen. Bevorzugt weist die Abdeckung das Gebläsegehäuse 348 (siehe auch 21) und das Schalldämpfergehäuse 398 (siehe auch 22) auf. Die Abdeckung 482 weist wenigstens einen Schlitz 484 auf. Jeder Schlitz 484 ist so ausgebildet, daß er einen jeweiligen Bolzen der Montagevorrichtung, der sich aus den Befestigungsvorsprüngen 440 und 480 erstreckt, umgibt, wenn die Abdeckung 482 um das Motorgehäuse 330 herum positioniert ist. Die Abdeckung 482 kann an dem Motorgehäuse 330 angebracht werden, indem Schrauben 486 (20) in entsprechende Löcher wie etwa das Loch 488 (25) des Motorgehäuses 330 geschraubt werden. Somit kann der gesamte Motor 300 im wesentlichen zusammengebaut werden, während er an einer einzigen Montagevorrichtung angebracht bleibt.
Ein weiteres Merkmal der Abdeckung 482 ist, daß das Schalldämpfergehäuse 398 bevorzugt eine Vielzahl von erhabenen Bereichen 490 (31) aufweist. Falls gewünscht, kann der Motor 300 daher auf dem Boden abgestellt werden, so daß er auf den erhabenen Bereichen 490 steht. Es ist zu beachten, daß das Gebläsegehäuse 492' von 31 von dem in 20 gezeigten Gebläsegehäuse geringfügig verschieden ist. Der Zweck dieses Merkmals ist es zu zeigen, daß verschiedene geeignete Konfigurationen der Abdeckung 482 möglich sind.
Wie 20 zeigt, weist die Abdeckung 482 eine Öffnung 494 auf, welche die Einlaßöffnung 444 (25) umgibt. Ein Einlaßtrennelement 369 (22), das einen sich durch das Trennelement erstreckenden Kraftstoff-/Luft-Kanal 496 (29 und 30) hat, ist vorgesehen. Das Einlaßtrennelement 369 ist an dem Motorgehäuse 330 so angebracht, daß der Kraftstoff-Luft-Kanal 496 mit der Einlaßöffnung 444 ausgefluchtet ist. Das Einlaßtrennelement 496 ist in der Öffnung 494 der Abdeckung 482 positioniert, um im wesentlichen sicherzustellen, daß zwischen dem Motorgehäuse 330 und der Abdeckung 482 hindurchströmende Kühlluft nicht durch die Öffnung 494 in der Abdeckung 482 entweichen kann. Bevorzugt weist das Einlaßtrennelement 369 eine integral geformte Rückwand 498 und eine Seitenwand 500 (22) auf, um das genannte Merkmal vorzusehen.
Zur weiteren Senkung der Fertigungskosten sind das Kurbelgehäuse 420, der Zylinder 422 und die Grundplatte 438 als eine Einzelkomponente gegossen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Motorgehäuse 330 ferner mindestens eine Rippe 502 auf die integral daran angeformt ist (28). Die Rippe 502 erstreckt sich zum Zweck der Stabilität und der Kühlung von der Grundplatte 438 und unter das Kurbelgehäuse 420.
Die Abdeckung 482 kann zwar viele verschiedene Ausbildungen in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung haben, aber die Abdeckung 482 ist so ausgebildet, daß sie den Kraftstoffbehälter 412 haltert. Wie 31 am besten zeigt, weist die Abdeckung 482 ein Paar von gegenüberliegenden Kanälen 504 (nur einer ist gezeigt) auf. Die nach außen verlaufenden Schultern 416 (siehe auch 22) werden in den jeweiligen Kanälen 504 aufgenommen, so daß der Kraftstoffbehälter 412 von der Abdeckung 482 gehalten wird. Das Füllmaterial 418 (siehe auch 22), das bevorzugt ein hochdichter, geschlossenzelliger, hochtemperatur- und bezinbeständiger Polyethylenschaumstoff ist, ist zwischen jedem Kanal 504 und der jeweiligen Schulter 416 positioniert, so daß eine dichte Passung zwischen der Abdeckung 482 und dem Kraftstoffbehälter 412 erhalten wird. Die Kraftstoffleitung 414 (22) weist einen Kraftstoffilter 506 auf, der an dem im Kraftstoffbehälter 412 angeordneten Ende der Kraftstoffleitung 414 angebracht ist. Es ist zu beachten, daß die in 22 gezeigte Extraleitung eine Spülleitung ist. Der Kraftstoffilter 506 wirkt als Gewicht, so daß dann, wenn der Motor im Gebrauch gekippt wird, die beschwerte Kraftstoffleitung 414 zum Grund des Kraftstoffbehälters 412 schwingt, um sicherzustellen, daß die Kraftstoffleitung 414 Kraftstoff aufnimmt.
Das Gebläsegehäuse 348 weist eine Nabe 508 auf die eine nach innen weisende Verlängerung 510 hat. Die Nabe 508 ist dazu ausgebildet, über die Kurbelwelle 392 (22) oder den Kurbelwellenadapter 338 (21) zu passen. Die Startereinheit 507, welche die Seilscheibescheibe 516, das Seil 518 und die Feder 520 aufweist, ist auf der Nabe 508 positioniert. Eine Zackenscheibe 514 ist über der Nabenverlängerung 510 angeordnet, um sich in das Material der Verlängerung einzugraben. Die Zackenscheibe 514 hält die Startereinheit 507 in bezug auf das Gebläsegehäuse 348 in ihrer Lage. Diese Anordnung beseitigt die Notwendigkeit für gesonderte Befestigungsvorsprünge und Befestigungselemente, die typischerweise notwendig sind, um die Startereinheit in ihrer Lage zu halten. Solche Befestigungsvorsprünge und -elemente blockieren im allgemeinen den Kühlluftstrom von einem Gebläse.
Die 34 bis 38 zeigen verschiedene Ansichten der Seilscheibe 516. Die Feder 520 (33) ist an einer Seite 522 der Seilscheibe 516 positioniert, die eine entsprechend geformte ringförmige Ausnehmung 524 hat. Die gegenüberliegende Seite 526 der Seilscheibe 516 weist eine Vielzahl von Speichen 528 zum Eingriff mit einem Schwungrad wie etwa dem Schwungrad 336 von 21 auf. Das Seil 518 weist einen Knoten 530 an einem Ende davon auf, der in einer Kammer 532 gehalten wird, die in einer Nabe 534 der Seilscheibe 516 unter dem Seilscheibenseilbereich 536 gebildet ist. Das Seil 518 erstreckt sich durch ein Loch 538 in dem Seilscheibenseilbereich 536 und ist um die Seilscheibe 516 gewickelt. Das andere Ende des Seils 518 ist an einem Startergriff 540 (20) befestigt.
Die vorstehende Beschreibung dient den Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht auf die hier angegebene Ausbildung beschränken. Infolgedessen liegen Abwandlungen und Modifikationen, die mit den vorstehenden Lehren in bezug auf das Fachwissen des entsprechenden Stands der Technik in Übereinstimmung sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sollen die besten Arten zur praktischen Ausführung der Erfindung erläutern und andere Fachleute auf dem Gebiet in die Lage versetzen, die Erfindung als solche oder andere Ausführungsformen und verschiedene durch die speziellen Anwendungen oder Verwendungen der Erfindung notwendig werdende Modifikationen zu nutzen. Die beigefügten Patentansprüche sollen so ausgelegt werden, daß sie alternative Ausführungsformen in dem durch den Stand der Technik zugelassenen Maß einschließen.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den nachstehenden Patentansprüchen ausgeführt.

Claims

Viertakt-Brennkraftmaschine (20), die folgendes aufweist: ein Motorgehäuse (28, 330), das ein Kurbelgehäuse und einen Zylinder (50, 422) aufweist; einen Zylinderkopf (38, 306), der eine Brennkammer mindestens teilweise definiert, wobei der Zylinderkopf (38, 306) dem Zylinder (50, 422) benachbart angeordnet ist; ein Einlaßventil (52, 324) und ein Auslaßventil (54, 322), die in dem Motorgehäuse (28, 330) angeordnet sind; eine Kurbelkammer (124, 426), die in dem Kurbelgehäuse angeordnet ist; eine Kurbelwelle (80, 392), die in der Kurbelkammer (124, 426) drehbar gelagert ist; einen Kolben (48, 314), der zur Hin- und Herbewegung in dem Zylinder (50, 422) in Abhängigkeit von der Drehung der Kurbelwelle (80, 392) mit der Kurbelwelle (80, 392) betriebsmäßig verbunden ist; einen Ölbehälter (126, 428) der in dem Kurbelgehäuse angeordnet und mit der Kurbelkammer (124, 392) in Fluid(-fluß)-Verbindung ist; ein Trennelement (116, 433), das in dem Kurbelgehäuse angeordnet ist, um die Kurbelkammer (124, 392) von dem Ölbehälter (126, 428) zu trennen, und das an einer dem Zylinder (50, 422) gegenüberliegenden Stelle eine erste Öffnung (118) definiert, um einen Fluidfluß zwischen dem Ölbehälter (126, 428) und der Kurbelkammer (124, 426) zuzulassen, wobei das Trennelement (116, 433) gekrümmit ist, um in dem Behälter befindliches Schmiermittel von dem Zylinder (50, 422) weg zu leiten, wenn der Motor gekippt oder invertiert ist, und zweite und dritte Öffnungen (120, 122) an gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle (80, 392) definiert, um das Ableiten von Schmiermittel aus der Kurbelkammer (124, 426) in den Ölbehälter (126, 428) zuzulassen, wenn der Motor gekippt oder invertiert ist; eine Zylinderseitenwand (128), die sich in die Kurbelkammer (124, 426) erstreckt, um einen Schmiermittelaufnahmeraum (136) zwischen dem Trennelement (116, 433) und der Zylinderseitenwand (128) zu definieren, um überschüssiges Schmiermittel aus dem Zylinder (50, 422) herauszuhalten, wenn der Motor gekippt oder invertiert ist; und eine Rühreinrichtung (76), das mindestens teilweise in der Kurbelkammer (124, 426) angeordnet ist, wobei die Rühreinrichtung (76) das Schmiermittel in dem Motorgehäuse (28, 330) während des Betriebs des Motors bewegt.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Motorgehäuse (28, 330) ferner eine Ventilkammer (156) aufweist, in der das Einlaßventil (52, 324) und das Auslaßventil (54, 322) angeordnet sind, wobei die Ventilkammer (156) mit der Kurbelkammer (124, 426) in Fluid(-fluß)-Verbindung ist.
Motor nach Anspruch 1, der ferner eine Nockenwelle (98, 404) aufweist, die von der Kurbelwelle (80, 392) drehangetrieben ist und im wesentlichen senkrecht zu der Kurbelwelle (80, 392) orientiert ist.
Motor nach Anspruch 3, der ferner erste und zweite Ventilstößel aufweist, die einem jeweiligen Ventil (52, 54; 322, 324) zugeordnet und mit der Nockenwelle (98, 404) betriebsmäßig in Eingriff sind, wobei die Ventile (52, 54; 322, 324) im wesentlichen senkrecht zu der Kurbelwelle (80, 392) angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 3, wobei die Nockenwelle (98, 404) einen axialen Durchgang (152) und eine radiale Öffnung (154) hat, die zwischen der Kurbelkammer (124, 426) und dem Durchgang (152) eine Verbindung herstellt, wobei der Motor ferner ein Entlüftungsrohr (410) aufweist, dessen eines Ende mit dem Durchgang (152) der Nockenwelle (94, 404) verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem Lufteinlaßsystem (378) des Motors verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Kurbelwelle (80, 392) einseitig befestigt ist, das Kurbelgehäuse ein Zugangsloch (93) aufweist und der Kolben (48, 314) eine Öffnung (92) aufweist, wobei das Zugangsloch und die Öffnung bei dem Zusammenbau des Motors miteinander ausfluchtbar sind; und wobei der Motor ferner aufweist: eine Pleuelstange (84, 316), deren eines Ende an der Kurbelwelle (80, 392) schwenkbar angebracht ist und deren anderes Ende an dem Kolben (48, 314) schwenkbar angebracht ist; und einen Kolbenbolzen (90, 384), der durch das Zugangsloch (93) in die Öffnung in dem Kolben eingesetzt ist, um die Pleuelstange mit dem Kolben (48, 314) schwenkbar zu verbinden.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Kurbelkammer mindestens zwei Lagertaschen aufweist, wobei die eine Tasche einen größeren Durchmesser als die andere hat und beide Taschen an derselben Seite der Zylinderseitenwand (128) angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 1, der ferner folgendes aufweist: eine Verkleidung (26, 482), die das Motorgehäuse (28, 330) teilweise umgibt und ein Paar von gegenüberliegenden Kanälen (504) aufweist, und einen Kraftstofftank (412), der gegenüberliegende sich nach außen erstreckende Schultern hat, so daß die Schultern des Kraftstofftanks (412) von den jeweiligen Kanälen (504) der Verkleidung aufgenommen sind.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Motorgehäuse ferner eine Grundplatte (438) aufweist, die einem Schwungrad (336) benachbart ist, und wobei das Kurbelgehäuse (420), der Zylinder (422) und die Grundplatte (438) als eine einzige Komponente gegossen sind.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Zylinder (422) folgendes aufweist: elliptische Einlaß- und Auslaßöffnungen (444, 442) an gegenüberliegenden Seiten des Motorgehäuses, und Einlaß- und Auslaßventile in Verbindung mit den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen (444, 442).
Motor nach Anspruch 1, wobei das Trennelement (116, 433) im wesentlichen U-förmig ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei eine Seite des Trennelements (116, 433) zu dem Ölbehälter (126, 428) hin freiliegt und eine gegenüberliegende Seite des Trennelements (116, 433) zu der Kurbelkammer (124, 426) hin freiliegt.
Motor nach Anspruch 1, wobei sich die Zylinderseitenwand (128) in die Kurbelkammer (124, 426) im allgemeinen parallel zu der Längsachse des Zylinders (50, 422) erstreckt.