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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen eine hin- und hergehende
Brennkraftmaschine eines Typs, der in der Lage ist, ein Verdichtungsverhältnis während des
Betriebs derselben zu variieren. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine hin- und hergehende Brennkraftmaschine eines Mehrfachverbindungs-
Typs, wobei jeder Kolben mit einer Kurbelwelle durch eine Mehrzahl
von Verbindungen verbunden ist und noch genauer, mit einer Kurbelvorrichtung
von solch einer Brennkraftmaschine.
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1. Beschreibung der zugehörigen Technik
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Die
Zeitschrift „MTZ
Motortechnische Zeitschrift 58",
1997 in Deutschland herausgegeben, zeigt in den Seiten 706 bis 711
eine Brennkraftmaschine des zuvor erwähnten Mehrfachverbindungs- Typs.
Zusätzlich
zeigt die offengelegte Japanische Patentanmeldung (Tokkai) 2000-
73804 solch einen Motor. Zum Verdeutlichen der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird eine in diesem Motor von 2000- 73804 verwendete Kurbelvorrichtung
in Bezug auf die 16 kurz beschrieben.
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In
der 16 ist durch die Zahl 51 ein Zylinder
des Motors bezeichnet. Ein Kolben 3 ist in dem Zylinder 3 gleitbar
aufgenommen. Eine obere Verbindung 52 erstreckt sich abwärts von
einem Kolbenstift 5 des Kolbens 3. Durch die Zahl 56 ist
eine untere Verbindung bezeichnet, die auf einem Kurbelbolzen 55 einer
Kurbelwelle 54 schwenkbar angeordnet ist. Die Kurbelwelle 54 weist
eine Mehrzahl von paarweisen Gegengewichten 60 auf. Jedes
Paar der Gegengewichte 60 hat den Kurbelbolzen 55 an
diametral gegenüberliegenden
Enden (nämlich
die Kurbelscheiben) derselben. Die untere Verbindung 56 hat einen
Arm mit einem unteren Ende der oberen Verbindung 52 durch
einen ersten Verbindungsbolzen 53 schwenkbar verbunden.
Die untere Verbindung 56 hat einen weiteren Arm mit einem
unteren Ende einer Steuerverbindung 38 durch einen zweiten
Verbindungsbolzen 57 schwenkbar verbunden. Das obere Ende
der Steuerverbindung 38 ist mit einem Exzenternocken 59 verbunden,
so dass eine Drehbewegung des Exzenternockens 59 die Position
der Steuerverbindung 38 verändert. Mit diesem Verändern verändert sich
der obere Totpunkt (TDC) des Kolbens 3 und somit verändert sich
das Verdichtungsverhältnis
des Motors.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
der Kurbelvorrichtung der Veröffentlichung werden
im Betrieb des Motors die paarweisen Gegengewichte 60 um
eine Achse der Kurbelwelle 54 innerhalb einer Zone gedreht,
die zwischen den ersten und zweite Verbindungsbolzen 53 und 57 gebildet ist.
Zum Erreichen solch einer Drehung der Gegengewichte 60 ohne
eine Störung
der ersten und zweiten Verbindungsbolzen 53 und 58 mit
den Gegengewichten 60 ist es unvermeidlich notwendig, die
untere Verbindung 56 zu veranlassen, wie gezeigt, einen langgestreckten
und massigen Aufbau zu haben, der jedoch einen massigen Aufbau der
gesamten Konstruktion der Kurbelvorrichtung hervorbringt. Überdies
ist es in der Kurbelvorrichtung schwierig, die ersten und zweiten
Verbindungsbolzen 53 und 57 mit ausreichender
Lagerkapazität
zu versehen.
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Es
ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Kurbelvorrichtung
einer hin- und hergehenden Brennkraftmaschine eines Mehrfachverbindungs-
Typs zu schaffen, die die Verbindungsbolzen mit einer ausreichenden
Lagerkapazität
unabhängig
eines kompakten Aufbaus der Kurbelvorrichtung versieht.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Kurbelvorrichtung
von solch einer hin- und hergehenden Brennkraftmaschine zu schaffen,
die die Verbindungsbolzen mit einer ausreichenden Lagerkapazität versieht
und die Gegengewichte mit einem ausreichenden Trägheitsmoment versieht.
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Entsprechend
eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Kurbelvorrichtung
einer hin- und hergehenden Brennkraftmaschine vorgesehen, die dies
aufweist. Die Kurbelvorrichtung weist eine Kurbelwelle auf, die
paarweise Kurbelscheiben mit ersten Endabschnitten, die durch einen Kurbelbolzen
verbunden sind, und paarweise Gegengewichte aufweist, die mit den
zweiten Endabschnitten der paarweisen Kurbelscheiben einstückig sind,
die paarweise Gegengewichte mit vorspringenden inneren Oberflächen haben,
die in die Richtung zueinander vorspringen, um einen gegebenen Raum
dazwischen zu bilden, und eine Verbindungsvorrichtung, die eine
Mehrzahl von Verbindungen enthält,
die angeordnet sind, um eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens
in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umzuwandeln, wobei eine von den
vorhandenen Verbindungen mit den anderen Verbindungen durch Verbindungs-
verbindenden Abschnitte verbunden ist und schwingbar auf dem Kurbelbolzen
angeordnet ist, so dass bei einer Drehung der Kurbelwelle ein Umfangsabschnitt
der vorhandenen Verbindung durch den gegebenen Raum hindurchgeht,
wobei zumindest einer der Verbindungs- verbindenden Abschnitte innerhalb
eines gedachten Kreises angeordnet ist, der durch einen radialen
innersten Teil der vorspringenden inneren Oberflächen der paar weisen Gegengewichte
beschrieben würde, wenn
sich die paarweisen Gegengewichte um eine Achse des Kurbelbolzens
drehen.
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Entsprechend
eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Kurbelvorrichtung
einer hin- und hergehenden Brennkraftmaschine, die einen Kolben
hat, vorgesehen. Die Kurbelvorrichtung weist eine Kurbelwelle auf,
die paarweise Kurbelscheiben mit ersten Endabschnitten, die durch
einen Kurbelbolzen verbunden sind, und paarweise Gegengewichte,
die mit den zweiten Endabschnitten der paarweisen Kurbelscheiben
einstückig
sind, enthält, wobei
die paarweisen Kurbelscheiben sich gegenseitig zugewandte Oberflächen habe,
die dazwischen einen gegebenen Raum bilden; eine Verbindungsvorrichtung,
die eine Mehrzahl von Verbindungen enthält, die angeordnet sind, um
eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung
der Kurbelwelle umzuwandeln, wobei eine der Verbindungen schwenkbar
mit der anderen durch Verbindungs- verbindende Abschnitte verbunden
ist und schwingbar auf dem Kurbelbolzen angeordnet ist, so dass
während
der Drehung der Kurbelwelle ein Umfangsabschnitt der vorhandenen
Verbindung durch den gegebenen Raum hindurchgeht; und Aussparungen
jeweils in den wechselseitig sich zuwendenden Oberflächen der
paarweisen Kurbelscheiben gebildet sind, wobei die Aussparungen
positioniert und bemessen sind, um zumindest einem der Verbindungsabschnitten
zu gestatten während
des Schwingens der gegebenen Verbindung um eine Achse des Kurbelbolzens
dazwischen hindurchzugehen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung
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1 ist
eine Schnittdarstellung einer Brennkraftmaschine, mit der eine Kurbelvorrichtung eines
ersten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung praktisch angewandt wird;
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2 ist
eine Teilansicht der Kurbelvorrichtung des ersten Ausführungsbeispieles,
die einen Abschnitt zeigt, wo eine obere Verbindung und eine untere
Verbindung schwenkbar verbunden sind;
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3 ist
eine Teilansicht der Kurbelvorrichtung des ersten Ausführungsbeispieles,
das einen Abschnitt zeigt, wo die untere Verbindung und eine Steuerverbindung
schwenkbar verbunden sind;
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4 ist
eine vordere Teilansicht der Kurbelvorrichtung des ersten Ausführungsbeispieles,
die einen wesentlichen Abschnitt einer Kurbelwelle zeigt;
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5 ist
eine zu der 1 ähnliche Ansicht, die aber einen
Zustand zeigt, wobei ein Gegengewicht bei einem zweiten Verbindungsbolzen
vorbei geht;
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6 ist
ein zu der 5 ähnliche Ansicht, die aber einen
weiteren Zustand zeigt, wo das Gegengewicht bei einem ersten Verbindungsbolzen
vorbei geht;
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7 ist
eine zu der 4 ähnliche Ansicht, die aber den
wesentlichen Abschnitt der Kurbelwelle zeigt, der bei der unteren
Verbindung enthalten ist;
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8A ist
eine Schnittdarstellung, genommen entlang der Linie VIII – VIII der 8B;
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8B ist
eine Vorderansicht eines Abschnittes der Kurbelwelle, wo paarweise
Gegengewichte angeordnet sind;
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9 ist
eine zu der 4 ähnliche Ansicht, die aber einen
wesentlichen Abschnitt einer Kurbelvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
eine zu der 1 ähnliche Ansicht ist, die aber
eine Kurbelvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispieles der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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11 eine
Ansicht ähnlich
zu der 7 ist, die aber einen wesentlichen Teil der Kurbelvorrichtung
des dritten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12A eine Ansicht der unteren Verbindung in einem
abgedeckten Zustand ist;
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12B eine Ansicht der unteren Verbindung in einem
zusammengebauten Zustand ist;
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13 eine
Schnittdarstellung einer Brennkraftmaschine ist, bei der eine Kurbelvorrichtung
eines vierten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung praktisch angewandt wird;
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14 ist
eine schematische Ansicht einer Verbindungsvorrichtung mit drei
Verbindungen ist;
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15 ist
eine zu der 14 ähnliche Ansicht, die aber eine
weitere Verbindungsvorrichtung mit drei Verbindungen zeigt; und
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16 eine
Schnittdarstellung eines unteren Teils der Brennkraftmaschine ist,
bei der eine bekannte Kurbelvorrichtung angewandt wird.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Zur
Erleichterung des Verständnisses
werden verschiedene Richtungsbezeichnungen, z. B. rechts, links,
oberer, unterer, nach rechts, nach links und dergleichen in der
Beschreibung auftreten. Diese Begriffe sollten jedoch nur in Bezug
auf eine Zeichnung oder auf die Zeichnungen verstanden werden, in
der oder in denen des entsprechende Teil dargestellt wird.
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In
Bezug auf die 1 bis auf die 8A und 8B ist
eine Kurbelvorrichtung 100 gezeigt, die ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In
der 1 ist eine hin- und hergehende Brennkraftmaschine
gezeigt, in der die Kurbelvorrichtung 1000 des ersten Ausführungsbeispieles
praktisch angewandt wird. Der Motor weist im Wesentlichen einen
Zylinderblock 1 mit einer Mehrzahl von Zylindern 2 auf,
die nebeneinander angeordnet sind. Jeder Zylinder 2 hat
einen Kolben 3, der darin gleitbar aufgenommen ist. Eine
Kurbelwelle 4, die durch den Zylinderblock 1 drehbar
gehalten wird, erstreckt sich axial unter der Gruppe der Kolben 3.
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Eine
obere Verbindung 6 erstreckt sich von jedem der Kolben 3 abwärts. D.
h., die obere Verbindung 6 hat ein oberes Ende, das mit
dem Kolben 3 durch einen Kolbenbolzen 5 schwenkbar
verbunden ist. Die obere Verbindung 6 hat ein unteres Ende,
das mit einer unteren Verbindung 9 durch einen ersten Verbindungsbolzen 7 verbunden
ist. Die untere Verbindung 9 ist auf einem Kurbelbolzen 8 der
Kurbelwelle 4 schwingbar angeordnet und hat ein Ende, mit dem
ein oberes Ende einer Steuerverbindung 11 durch einen zweiten
Verbindungsbolzen 10 schwenkbar verbunden ist. Ein unteres
Ende der Steuerverbindung 11 ist durch ein Tragteil des
Motors durch einen Exzenternocken 12 bewegbar gelagert.
Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, wird der Exzenternocken 12 durch
ein Lagerteil, das an dem Tragteil befestigt ist, drehbar gehalten.
D. h., wenn er gedreht wird, verändert
der Exzenternocken 12 die Position der Steuerverbindung 11 im
Verhältnis
zu dem Tragteil und verändert
somit einen oberen- unteren- Totpunkt (TDC) des Kolbens 3,
um dadurch das Verdichtungsverhältnis
des Motors zu verändern.
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Wie
aus der 2 gesehen, weist die untere Verbindung 9 ein
ersten gegabelten Abschnitt 21 mit zwei beabstandeten Tragarmen 21a und 21b.
Diese Tragarmen 21a und 21b haben flachen innere
Oberflächen
und sind jeweils mit zylindrischen Bohrungen (ohne Ziffern) gebildet,
die ausgerichtet sind. Wie gezeigt, bildet das untere Ende der oberen
Verbindung 6 einen Arm 23, der flache äußere Oberflächen hat und
mit einer zylindrischen Bohrungen (ohne Ziffern) gebildet ist. Der
Arm 23 ist koaxial zwischen den zwei beabstandeten Tragarms 21a und 21b aufgenommen
und der erste Verbindungsbolzen 7 ist, wie gezeigt, in
den ausgerichteten Bohrungen der koaxial angeordneten Tragarmen 21a, 23 und 21b aufgenommen.
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Ähnlich zu
diesem weist, wie aus der 3 gezeigt,
die untere Verbindung 9 außerdem einen zweiten gegabelten
Abschnitt 22 mit einem zweiten beabstandeten Tragarmen 22a und 22b auf.
Diese Tragarme 22a und 22b haben eine flache innere Oberfläche und
sind jeweils mit zylindrischen Bohrungen (ohne Ziffern) gebildet,
die ausgerichtet sind. Wie gezeigt, bildet das obere Ende der Steuerverbindung 11 einen
Arm 24, der eine flache äußere Oberflächen hat und mit einer zylindrischen
Bohrung (ohne Ziffer) gebildet ist. Der Arm 24 ist koaxial
zwischen den zwei beabstandeten Tragarmen 22a und 22b aufgenommen
und der zweite Verbindungsbolzen 10 ist, wie gezeigt, in
den ausgerichteten zylindrischen Bohrungen der koaxial angeordneten
Arme 22a, 24 und 22b aufgenommen.
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Wie
aus den 2 und 3 gesehen,
haben die ersten und zweiten gegabelten Abschnitte 21 und 22 jede
eine Dicke (nämlich
eine Dicke gemessen in der axialen Richtung des Motors), die größer als
die eines zentralen Hauptabschnittes der unteren Verbindung 9 ist.
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Wie
aus den 1 und 4 gezeigt,
weist die Kurbelwelle 4 eine Mehrzahl von Einheiten auf, die
jede die ausgerichteten Kurbelzapfen 15a und 15b enthalten,
die durch paarweise Kurbelscheiben 14a und 14b und
einen Kurbelbolzen 8 verbunden sind. Der Kurbelbolzen 8 erstreckt
sich zwischen den paarweisen Kurbelscheiben 14a und 14b.
Jede Kurbelscheibe 14a und 14b hat an einem Ende,
radial zu dem Kurbelbolzen 8 gegenüberliegend, ein damit einstückiges Gegengewicht 16a oder 16b.
Wie aus der 1 gesehen, ist das Gegengewicht 16a oder 16b im
Wesentlichen sektorförmig
in der Form, wenn in einer axialen Richtung des Motors gesehen wird.
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Zurück auf die 4 haben
die Gegengewichte 16a und 16b jeweils vorspringende
innere Oberflächen 19a und 19b,
die in der Richtung zueinander vorspringen. Die Kurbelscheiben 14a und 14b sind
allgemein an mittleren Abschnitten derselben mit jeweiligen Aussparungen 17a und 17b gebildet, die
einander zugewandt sind. Diese Aussparungen 17a und 17b haben
jeweils sich gegenseitig zuwendende Unterseiten. Wie gezeigt, hat
jede Aussparung 17a oder 17b glatt gekrümmte Seitenwände. Infolge
des Vorsehens der Aussparungen 17a und 17b hat
jede Kurbelscheibe 14a oder 14b einen dünneren Abschnitt 18a oder 18b an
dem Mittelabschnitt. D. h., jede Aussparung 17a und 17b der
Kurbelscheibe 14a oder 14b ist zwischen der entsprechenden
vorspringenden inneren Oberfläche 19a oder 19b und
einem Abschnitt der Kurbelscheibe 14a oder 14b,
mit der der Kurbelbolzen 8 verbunden ist, vorgesehen.
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Wie
aus der 4 gesehen, sind die vorspringenden
inneren Oberflächen 19a und 19b im Wesentlichen
mit den sich gegenseitig zuwendenden Oberflächen 14a' und 14b' der Kurbelscheiben 14a und 14b,
zwischen denen sich der Kurbelbolzen 8 erstreckt, bündig. Mit
anderen Worten, die vorspringende innere Oberfläche 19a oder 19b und
die Oberfläche 14a' oder 14b' sind an im
Wesentlichen denselben Positionen in Bezug auf eine axiale Richtung
der Kurbelwelle 4 vorgesehen.
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In
der 1 wird durch ein Bezugszeichen C1 ein erster imaginärer Kreis
bezeichnet, der beschrieben durch ein radial äußerstes Ende „ROE" (siehe 3)
des Tragarmabschnittes 22a oder 22b der unteren
Verbindung werden würde,
wenn die un tere Verbindung 9 ihrerseits um die Achse des
Kurbelbolzens 8 dreht. Der erste imaginäre JKreis C1 hat einen Radius
R1. Während,
bezeichnet durch das Bezugszeichen C2 ein zweiter imaginärer Kreis
bezeichnet ist, der durch ein radial innerstes Ende „RIE" (siehe 4)
der vorspringenden inneren Oberfläche 19a oder 19b des
Gegengewichts 19a oder 19b beschrieben werden
würde,
wenn die paarweisen Gegengewichte 16a und 16b ihrerseits
um die Achse des Kurbelbolzens 8 drehen. Der zweite imaginäre Kreis
C2 hat einen Radius R2.
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Wie
gezeigt ist der Radius R1 des ersten Kreises C1 kleiner als der
Radius R2 des zweiten Kreises R2 des zweiten Kreises C2. Mit dieser
Größenbeziehung
kann die untere Verbindung 9 innerhalb des zweiten Kreises
C2 glatt drehen, ohne eine unerwünschte
Störung
mit der vorspringenden inneren Oberflächen 19a und 19b der
paarweisen Gegengewichte 16a und 16b hervorzurufen.
Dies wird auf der folgenden Beschreibung, die auf die 7 gerichtet
ist, gut verstanden.
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7 zeigt
die untere Verbindung 9, die an dem Kurbelbolzen 8,
der sich zwischen den Kurbelscheiben 14a und 14b erstreckt,
schwingbar angeordnet ist. Wie aus dieser Zeichnung gesehen wird, ist
der Radius R1 ein Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und
dem radial äußerten Ende „ROE" jedes der Tragarme 22a und 22b des
zweiten gegabelten Abschnittes 22 der unteren Verbindung 9. Es
ist nunmehr zu beachten, dass in dem ersten Ausführungsbeispiel 100 der
Radius R1 auch ein Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und dem
radial äußersten
Endes „ROE" (siehe 2) von
jedem der Tragarme 21a und 21b des ersten gegabelten
Abschnittes 21 der unteren Verbindung 9 ist. Der
Radius R2 ist ein Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und
dem radial innersten Ende „RIE" von jedem der vorspringenden
inneren Oberflächen 19a und 19b der
Gegengewichte 16a und 16b.
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Überdies
ist, wie aus der 7 gesehen werden kann, eine
axiale Größe (oder
Dicke) von jedem der ersten und zweiten gegabelten Abschnitte 21 oder 22 größer als
ein Abstand zwischen den vorspringenden inneren Oberflächen 19a und 19b der Gegengewichte 19a und 19b,
aber kleiner als ein Abstand zwischen den sich gegenseitig zuwendenden Unterseiten
der Aussparungen 17a und 17b.
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Mit
der zuvor erwähnten
positionalen und dimensionalen Beziehung werden die ersten und zweiten
gegabelten Abschnitte 21 und 22 der unteren Verbindung 9 unterdrückt, um
nicht mit den Gegengewichten 16a und 16b während des
Schwingens der unteren Verbindung 9 um den Kurbelbolzen 8 während des
Betriebs des Motors zu stören.
Diese Bewegung der ersten und zweiten gegabelten Abschnitte 21 und 22 der
unteren Verbindung 9 werden aus der folgenden Beschreibung,
die auf die 5 und 6 gerichtet
ist, viel klarer verstanden.
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Die 5 zeigt
einen augenblicklichen Zustand der Kurbelvorrichtung 100,
wobei die vorspringende innere Oberfläche 19b (oder 19a)
des Gegengewichts 16b (oder 16a) bei dem zweiten
gegabelten Abschnitt 22 der unteren Verbindung 9 vorbeigeht, und
die 6 zeigt einen weiteren augenblicklichen Zustand
der Kurbelvorrichtung 100, wobei die vorspringende innere
Oberfläche 19b (oder 19a)
bei dem ersten gegabelten Abschnitt 21 der unteren Verbindung 9 vorbeigeht.
Wie zuvor erwähnt
worden ist, wird die untere Verbindung 9 durch den Kurbelbolzen 8 schwingbar
gehalten und somit vollführt,
wie aus diesen Zeichnungen 5 und 6 gesehen
werden wird, während
des Betriebs des Motors, d. h., bei Drehung der Kurbelwelle 4,
die untere Verbindung 9 und das Gegengewicht 16b (oder 16a)
eine relative Drehung um den Kurbelbolzen 8. Aus den Gründen, wie
sie zuvor erwähnt
worden sind, werden während dieser
relativen Drehung zwischen der unteren Verbindung 9 und
dem Gegengewicht 16b (oder 16a) diese Teile 9 und 16b (oder 16a)
unterdrückt,
um nicht die unerwünschte
gegenseitige Störung
zu vollführen.
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In
Bezug auf die 8A und 8B, insbesondere
die 8B, ist im Detail eine Einheit der Gegenwelle 4,
die die ausgerichteten Kurbelzapfen 15a und 15b,
die paarweisen Kurbelscheiben 14a und 14b und
den Kurbelbolzen 8 aufweist, gezeigt.
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Wie
aus der 8A leicht erkannt wird, ist eine
Schnittdarstellung entlang der Linie VIIA–VIIIA der 8B genommen
worden, wobei sich die Aussparung 17b oder 17a in
einer Richtung „X" rechtwinklig zu
der Achse der Kurbelwelle 4 erstreckt. Die obere Wand der
Aussparung 17b oder 17a ist aufwärts glatt
gekrümmt
und die untere Wand derselben weist zwei leicht geneigte gerade
Wände auf,
die mit dem radial innersten Ende „RIE" verbunden sind. Wie gezeigt ist die
Aussparung 17b oder 17a im Wesentlichen wie ein
Schmetterling gebildet. D. h., die Aussparung 17b oder 17a ist
so geformt, dass mit der Erhöhung
des Abstandes von einem mittleren Abschnitt, wo sich das Ende „RIE" vorgesehen ist,
die Breite der Aussparung 17b oder 17a allmählich erhöht.
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Im
Folgenden werden weitere Vorteile, die der zuvor erwähnten Kurbelvorrichtung 100 des
ersten Ausführungsbeispieles
zugehörig
sind, beschrieben.
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Infolge
des Vorsehens der Aussparungen 17a und 17b in
den sich gegenüberliegenden
Oberflächen
der Kurbelscheiben 14a und 14b können die ersten
und zweiten gegabelten Abschnitte 21 und 22 der
unteren Verbindung 9, wie in der 7 gesehen werden
kann, in der Abmessung vergrößert werden. Noch
genauer, die ersten und zweiten gegabelten Abschnitte 21 und 22 und
die entsprechenden ersten und zweiten Verbindungsbolzen 7 und 10 können in der
axialen Richtung erhöht
werden. Dies bedeutet, dass die Lagerkapazität des ersten und zweiten Verbindungsbolzens 7 und 10 von
den ersten und zweiten gegabelten Abschnitten 21 und 22 erhöht wird. Überdies
kann infolge des Vorsehens der Aussparungen 17a und 17b jedes
Gegengewicht 16a oder 16b je nach Wunsch eine
gewünschte
Dicke oder ein gewünschtes
Trägheitsmoment
haben.
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Die
Kurbelvorrichtung 100 kann in der Größe kompakt aufgebaut werden.
D. h., wie es aus der 1 erkannt werden kann, ist der
erste Verbindungsbolzen 7 auf einer gegenüberliegenden
Seite in Bezug auf den zweiten Verbindungsbolzen 10 positioniert.
Dies bedeutet, das die untere Verbindung 9 funktioniert,
um eine Verlagerung des Kurbelbolzens 8, die auf den ersten
Verbindungsbolzen 7 übertragen
wird, zu vergrößern. D.
h., die folgende Ungleichung wird begründet: L/2r > 1 (1)wobei
- L:
der Hub des Kolbens 3 und
- R: der Umdrehungsradius des Kurbelbolzens 8 ist.
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Somit
wird ein vergrößerter Hub
des Kolbens 3 selbst dann erhalten, wenn die Kurbelvorrichtung 100 in
der Größe kompakt
gemacht ist. Zum Erreichen dieser Ungleichung wird der Abstand zwischen dem
Kurbelbolzen 8 und dem zweiten Verbindungsbolzen 10 klein
gemacht und somit wird der Radius des ersten imaginären Kreises
C1 klein. Dies ist zum Vermeiden einer Störung der unteren Verbindung 9 mit
den vorspringenden inneren Oberflächen 19a und 19b der
Gegengewichte 16a und 16b vorteilhaft.
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Infolge
der einzigartigen Form der Aussparungen 17b und 17a (siehe 8A)
der Gegengewichte 16a und 16b können die
geteilten Formen für das
Gießen
der Kurbelwelle 4 leicht von dem Produkt während des
Beendens des Gießens
gelöst
werden. D. h., während
des Beendigens des Gießens
können die
geteilten Formen in der Richtung von „X" bewegt werden.
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In
Bezug auf die 9 ist ein wesentlicher Abschnitt
einer Kurbelvorrichtung 200 eines zweiten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Da
dieses Ausführungsbeispiel 200 zu
dem zuvor erwähnten
ersten Ausführungsbeispiel 100 ähnlich ist,
wird eine ausführliche
Erläuterung
nur auf die Teile gerichtet, die von denen des ersten Ausführungsbeispieles 100 verschieden
sind.
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Wie
aus der 9 gesehen, sind, wie gezeigt,
in diesem zweiten Ausführungsbeispiel 200 die axialen
Abmessungen (oder Dicken) von jedem von dem zweiten und ersten gegabelten
Abschnitten 22 und 21 der unteren Verbindung 9 und
der Abstand zwischen den vorspringenden inneren Oberflächen 19a und 19b der
paarweisen Gegengewichte 16a und 16b kleiner als
der zwischen den sich gegenseitig zuwendenden Oberflächen 14a' und 14b' der Kurbelscheiben 14a und 14b.
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Selbstverständlich ist
auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel 200 die
Abmessungsbeziehung zwischen dem Radius R1 und dem Radius R2 dieselbe
wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel 100. Somit
werden der erste und zweite gegabelte Abschnitt 21 und 22 der
unteren Verbindung 9 unterdrückt, um nicht mit den paarweisen
Gegengewichten 16a und 16b während des Schwingens der unteren
Verbindung 9 um den Kurbelbolzen 8 zu schwingen.
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In
Bezug auf die 10 und 11 ist
eine Kurbelvorrichtung 300 eines dritten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Wie
aus der 11 gesehen werden kann, ist
in diesem dritten Ausführungsbeispiel
die Abmessung (die Größe) von
jedem von dem zweiten und ersten gegabelten Abschnitt 22 und 21 der
unteren Verbindung 9 gleich zu der des zentralen Hauptabschnittes
der unteren Verbindung 9 und leicht kleiner als der Abstand
zwischen den vorspringenden inneren Oberflächen 19a und 19b der
Gegengewichte 16a und 16b. Wie gezeigt, hat jede
von dem zweiten und ersten Verbindungsbolzen 10 und 7,
verbunden mit den zweiten und ersten gegabelten Abschnitten 22 und 21 eine
Länge kleiner
als die des Abstandes zwischen den sich gegenseitig zuwendenden
Unterseiten der Aussparungen 17a und 17b. Jedoch
hat jeder Verbindungsstift 10 oder 7 axial gegenüberliegende
Enden, die von den Tragarmen 22a und 22b (oder 21a und 21b)
vorspringen. Die vorspringenden Enden sind mit jeweiligen Schnappringen 31a und 31b zum
Halten der Verbindungsbolzen 10 oder 7 in einer
Position versehen.
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Wie
in der 11 in diesem dritten Ausführungsbeispiel
gezeigt, repräsentiert
der Radius R1 des ersten imaginären
Kreises C1 einen Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und
einem radial äußersten
Ende des Schnappringes 31a oder 31b. Selbstverständlich wird
der Radius R1 kleiner als der Radius R2 des zweiten imaginären Kreises C2
festgelegt, der, wie gezeigt, den Abstand der Achse des Kurbelbolzens 8 und
dem radial innersten Ende „RIE" von jeder der vorspringenden
inneren Oberflächen 19a und 19b repräsentiert.
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Demzufolge
werden, wie aus den 10 und 11 gesehen,
die ersten und zweiten gegabelten Abschnitte 21 und 22 vom
Stören
mit den paarweisen Gegengewichten 16a und 16b während des
Schwingens der unteren Verbindung 9 um den Kurbelbolzen 8 unterdrückt, obgleich
die gegabelten Abschnitte 21 und 22 die vorspringenden
Verbindungsbolzen 7 und 10 tragen. Die Verwendung
der Schnappringe 31a und 31b erleichtert eine
Arbeit für das
Zusammenbauen der Verbindungsverrichtung.
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Im
Folgenden wird ein Schwerpunkt der unteren Verbindung 9,
der begründet
würde,
wenn die Kurbelvorrichtung zusammengebaut wird, in Bezug auf die 12A und 12B beschrieben.
In diesem abgedeckten Zustand hat die untere Verbindung 9 ei nen
Schwerpunkt an dem Punkt G1. Wie gezeigt, ist der Schwerpunkt G1
von der Achse 8a des Kurbelbolzens 8 um einen
Abstand Δ1
in einer Richtung, die zu den ersten und zweiten gegabelten Abschnitten 21 und 22 in
Bezug auf den Kurbelbolzen 8 gegenüberliegend ist, entfernt positioniert.
Die 12B zeigt die untere Verbindung 9 in
einem zusammengebauten Zustand, wobei die unteren Verbindung 6 und
die Steuerverbindung 11 mit den ersten und zweiten gegabelten
Abschnitten 21 und 22 der unteren Verbindung 9 durch
die ersten und zweiten Verbindungsbolzen 7 und 10 in
der zuvor erwähnten
Weise schwenkbar verbunden sind. D. h., in diesem zusammengebauten
Zustand ist der Schwerpunkt der unteren Verbindung 9 zu
dem Punkt G2 wegen der äquivalenten Masse
des unteren Endes der oberen Verbindung 6 verschoben, wobei
die äquivalente
Masse des oberen Endes der Steuerverbindung 11 und die
Masse der ersten und zweiten Verbindungsstifte 7 und 10 alle
zu der Masse der unteren Verbindung 9 addiert werden. Wie
gezeigt, ist in dem zusammengebauten Zustand der Schwerpunkt G2
von der Achse 8a des Kurbelbolzens 8 um den Abstand Δ2 entfernt
positioniert. In der vorliegenden Erfindung wird der Abstand Δ2 kleiner
als der Abstand Δ1
festgelegt. Zum Erreichen eines idealen Schwingens der unteren Verbindung 9 um
den Kurbelbolzen 8 muss der Schwerpunkt G2 auf der Achse 8a des
Kurbelbolzens 8 platziert. In diesem Fall wird die hoch-
frequente Schwingung, die durch das Schwingen der unteren Verbindung 9 verursacht
wird, wirksam gedämpft.
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In
Bezug auf die 13 ist dort eine Kurbelvorrichtung 400 eines
vierten Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Wie
aus dieser Zeichnung gesehen ist die untere Verbindung 9', die in diesem
vierten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, in der Form von der unteren Verbindung 9,
die in den zuvor erwähnten ersten,
zweiten und dritten Ausführungsbeispielen 100, 200 und 300 verwendet
werden, verschieden. D. h., die untere Verbindung 9', die an dem
Kurbelbolzen 8 schwingbar angeordnet ist, weist auf einen
ersten gegabelten Abschnitt 21, mit dem ein unteres Ende
der oberen Verbindung 6 durch den ersten Verbindungsbolzen 7 schwenkbar
verbunden ist und einen zweiten gegabelten Abschnitt, mit dem ein
oberes Ende der Steuerverbindung 11 durch den zweiten Verbindungsbolzen 10 schwenkbar
verbunden ist. Der zweite gegabelte Abschnitt 22 ist jedoch
an einem Führungsende
eines Arms 9'a gebildet,
der sich von einem Hauptabschnitt der unteren Verbindung 9' erstreckt.
Diese einzigartige Form der unteren Verbindung 9' ist gut durchdacht,
indem ein Lastausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten gegabelten
Abschnitt 21 und 21 in die Überlegung einbezogen wird.
D. h., wie in der Zeichnung gezeigt, wenn ein Abstand zwischen der
Achse des Kurbelbolzens 8 und der Achse des zweiten Verbindungsbolzens 10 an
dem zweiten gegabelten Abschnitt 22 länger als der zwischen der Achse
des Kurbelbolzens 8 und der Achse des ersten Verbindungsbolzens 7 an
dem ersten gegabelten Abschnitt 21 festgelegt wird, wird
eine auf den zweiten Verbindungsbolzen 10 aufgebrachte Last
kleiner als die auf den ersten Verbindungsbolzen 7 aufgebrachte
Last. Somit kann in diesem Fall die Größe, noch genauer, die axiale
Abmessung des zweiten gegabelten Abschnittes 22 reduziert
werden. Dies bedeutet, dass wie aus der 11 verstanden wird,
der zweite gegabelte Abschnitt 22 (dargestellt durch gestrichelte
Linien) innerhalb des Spaltes, der zwischen den vorspringenden Oberflächen 19a und 19b der
Gegengewichte 16a und 16b gebildet ist, angeordnet
wird.
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Demzufolge
werden, wie aus den 13 und 11 gesehen,
der erste gegabelte Abschnitt 21 und der zweite gegabelte
Abschnitt 22 unterdrückt,
um nicht mit den paarweisen Gegengewichten 16a und 16b während des
Schwingens der unteren Verbindung 9' um den Kurbelbolzen 8 selbst
dann nicht zu stören,
obwohl sich der zweite gegabelte Abschnitt 22 radial über den
Kreis C2, der durch das radial innerste Ende „RIE" der vorspringenden Oberfläche 19a oder 19b gebildet
wird, erstreckt.
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In
der 13 repräsentiert
der Radius R1 des ersten imaginären
Kreises C1 den Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und
dem radial äußersten
Ende „ROE" des ersten gegabelten
Abschnittes 21, repräsentiert
der Radius R2 des zweiten imaginären
Kreises C2 den Abstand zwischen der Achse des Kurbelbolzens 8 und
dem radial innersten Ende „RIE" der vorspringenden
inneren Oberfläche 19a oder 19b.
Durch C3 ist ein dritter imaginärer Kreis
bezeichnet, der durch ein radial äußerstes Ende von dem zweiten
(von dem zweiten) gegabelten Abschnitt 22 beschrieben würde, wenn
sich die untere Verbindung 9' um
die Achse des Kurbelbolzens 8 dreht. D. h., ein Radius
R3 des dritten gedachten Kreises C3 repräsentiert den Abstand zwischen der
Achse des Kurbelbolzens 8 und dem radial äußersten
Ende des zweiten gegabelten Abschnittes 22. Wie gezeigt,
ist der dritte imaginäre
Kreis C3 größer als
der zweite imaginäre
Kreis C2, und der zweite imaginäre
Kreis C2 ist größer als
der erste imaginäre Kreis
C1 in dem vierten Ausführungsbeispiel 400.
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Die
zuvor erwähnten
Ausführungsbeispiele 100, 200 300 und 400 sind
als in eine Verbindungsvorrichtung eines so genannten Doppelverbindungs- Typs
integriert, der nur die obere Verbindung 6 und die Steuerverbindung 11 enthält, beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch, falls gewünscht, auch auf eine Verbindungsvorrichtung
eines Mehrfachverbindungs- Typs, die zumindest drei Verbindungen
enthält,
anwendbar.
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14 zeigt
schematisch eine Verbindungsvorrichtung vom Mehrfachverbindungs-
Typ, in der die Erfindung anwendbar ist. In dieser Vorrichtung erstreckt
sich eine erste Verbindung 31 von dem Kolbenbolzen 5 des
Kolbens 3. Die erste Verbindung 31 ist mit ersten
und zweiten Verbindungsabschnitten 35 und 36 versehen.
Eine zweite Verbindung 32 erstreckt sich von dem ersten
Verbindungsabschnitt 35 zu dem Kurbelbolzen 8 der
Kurbelwelle 4. Eine dritte Verbindung 33 erstreckt
sich von dem zweiten Verbindungsabschnitt 36 zu einem schwingbaren
Tragabschnitt 34 des Motors. In dieser Verbindungsvorrichtung
werden die drei Verbindungen 31, 32 und 33 verwendet.
Die kleinen Kreise, die in dieser Zeichnung gezeigt werden, repräsentieren
Schwenkstrukturen, die bei den Verbindungen 31, 32 und 33 zugehörig sind.
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Die 15 zeigt
schematisch eine weitere Verbindungsvorrichtung der Mehrfachverbindungs- Typ,
auf die die Erfindung auch anwendbar ist. In dieser Vorrichtung
erstreckt sich eine erste Verbindung 41 von dem Kolben 5 des
Kolbens 3. Eine zweite Verbindung 42 ist an einem
Abschnitt 44 bei dem Motor schwingbar gelagert. Die zweite
Verbindung 42 (Verbindung 42) ist mit den ersten
und zweiten Verbindungsabschnitten 45 und 46 versehen.
Der erste Abschnitt 45 ist mit dem anderen Ende der ersten
Verbindung 41 verbunden. Eine dritte Verbindung 43 erstreckt
sich von dem zweiten Verbindungsabschnitt 46 zu dem Kurbelbolzen 8 der
Kurbelwelle 4. Auch werden in dieser Verbindungsvorrichtung
drei Verbindungen 41, 42 und 43 verwendet.
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Obwohl
die Verbindung zuvor in Bezug auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben worden ist, ist diese Erfindung nicht auf solche zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele
begrenzt. Verschiedene Modifikationen und Variationen von solchen
Ausführungsbeispielen
können
von denjenigen, die auf diesem Gebiet der Technik Fachleute sind,
im Lichte der zuvor vorgenommenen Beschreibungen ausgeführt werden.