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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Kurbelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
Mehrfachkoppel nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
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Solch
eine Vorrichtung ist aus dem Dokument zum Stand der Technik
EP 1 215 380 A2 bekannt.
Der Verbindungsbolzen entsprechend des Standes der Technik ist auch
mit einer vollständig schwimmenden
Konfiguration versehen und wird am Herausfallen mittels Schnappringen
gehindert.
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Die
erste Veröffentlichung
der Japanischen Patentanmeldung
Nr. 2002-188455 (die dem Patent der Vereinigten Staaten
Nr. 6,561,142 entspricht) zeigt eine Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel,
die als eine Vorrichtung für
eine hin- und hergehende Brennkraftmaschine mit variablen Verdichtungsverhältnis verwendet
wird. Die Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel enthält obere
und untere Koppeln, die einen Kolbenbolzen eines Kolbens mit einem
Kurbelbolzen einer Kurbelwelle verbinden, und eine Steuerkoppel,
das die untere Koppel mit einem Motorblock verbindet. Die oberen
und unteren Koppeln sind miteinander verbunden, um relativ schwenkbar
um einen Verbindungsbolzen zu sein. Die untere Koppel ist an dem
Kurbelbolzen schwenkbar gelagert und an einem Ende der Steuerkoppel
durch einen Verbindungsbolzen verbunden. Die Steuerkoppel arbeitet,
um die Bewegung der unteren Koppel zurück zu halten. Die Steuerkoppel
hat ein an dem Motorblock schwingbar gelagertes gegenüberliegendes
Ende, z. B. einen unteren Abschnitt eines Zylinderblocks. Das gegenüberliegende Ende
der Steuerverbindung ist mit einer Nockenvorrichtung gekuppelt,
die eine Position des Zentrums der Schwingbewegung des gegenüberliegenden
Endes variiert. Infolge des Betriebs der Nockenvorrichtung können ein
unterer Totpunkt des Kolbens und ein Verdichtungsverhältnis des
Motors variiert werden.
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In
Anbetracht der Durchführung
der Schmierung in solch einer Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel
wird es bevorzugt, den Verbindungsbolzen eines vollständig-schwimmenden
Typs zu verwenden, der in der Lage ist, die zwei Bolzen zu verbinden,
um eine relative Schwenkbewegung derselben zu gestatten. Zum Realisieren
der vollständig-schwimmenden
Verbindungskonstruktion des Verbindungsbolzens sind die gegenüberliegenden Endabschnitte
des Verbindungsbolzens von einer Bolzennabe der Koppel nach außen vorspringend und
Schnappringe sind in Schnappringnuten, die an den vorspringenden
Endabschnitten des Verbindungsbolzens gebildet sind, montiert. Mit
der Anordnung der Schnappringe an den vorspringenden Endabschnitten
des Verbindungsbolzens kann der Verbindungsbolzen daran gehindert
werden, sich aus der Verbindung in der axialen Richtung zu entfernen. Die
Anordnung der Schnappringe an den vorspringenden Endabschnitten
des Verbindungsbolzens ist in der 11 des
zuvor beschriebenen Standes der Technik gezeigt.
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In
solch einer Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel der zuvor
beschriebenen zugehörigen
Technik ist eine axiale Länge
des Verbindungsbolzens erhöht,
was zu einer Erhöhung
im Gesamtgewicht der Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel
führt.
Dies ist nicht wünschenswert,
weil sich die jeweiligen Koppeln bei einer hohen Geschwindigkeit
bewegen. Zusätzlich
muss in einem Fall, wo die Breite der Kurbelscheibe, nämlich eine
Dicke der Kurbelscheibe, in der Annahme, dass eine gesamte Länge der
Kurbelwelle Konstant ist, reduziert werden, um eine Störung damit
zu verhindern. Dies macht es schwierig die Steifigkeit und die Festigkeit der
Kurbelwelle sicher zu stellen.
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Das
Stand der Technik-Dokument
GB 972,654
A lehrt eine Motor-Kompressor-Anordnung mit einer Überhang-Kurbelwelle.
Die Verbindungsvorrichtung ist mit einem Kupplungsbolzen mit einem zylindrischen
Kopf versehen. Eine an dem Gehäuse befestigte
Lagerplatte ist mit dem Kopf des Bolzens in Kontakt, um den Bolzen
sowie weitere Elemente der Verbindungsvorrichtung an dem Kurbelbolzen der
Kurbelwelle zu halten.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel für
eine Brennkraftmaschine, wie oben angezeigt, mit einem kompakten
Aufbau und einer hohen Steifigkeit zu schaffen.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel für
eine Brennkraftmaschine, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
1 hat, gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den abhängenden
Ansprüchen
niedergelegt.
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Demzufolge
ist eine Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel für eine Brennkraftmaschine
vorgesehen, die in der Lage ist, eine axiale Verlagerung eines Verbindungsbolzens,
der eine Mehrzahl von Verbindungen verbindet, ohne Verwendung von
Schnappringen zu verbinden, und die in der Lage ist, eine axiale
Länge des
Verbin dungsbolzens auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die Steifigkeit
und die Festigkeit der Kurbelwelle zu verschlechtern.
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und erläutert.
In den Zeichnungen, wobei:
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1 ist
ein Querschnitt einer Brennkraftmaschine, die eine Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel eines ersten Ausführungsbeispiel entsprechend
der vorliegenden Lehre enthält.
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2 ist
eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel des ersten Ausführungsbeispieles.
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3 ist
ein Querschnitt des wesentlichen Teils der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel des ersten Ausführungsbeispieles.
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Die 4A-4D sind
beispielhafte Darstellungen, die einen Montagevorgang der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel des ersten Ausführungsbeispiels zeigen.
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5 ist
eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel eines zweiten Ausführungsbeispieles.
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung des wesentlichen Teils der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel des zweiten Ausführungsbeispieles.
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Die 7A-7d sind
beispielhafte Diagramme, die einen Montagevorgang der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel des zweiten Ausführungsbeispieles zeigen.
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8 ist
eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel eines dritten Ausführungsbeispieles.
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Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Lehre in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zur Erleichterung des Verständnisses
werden in den folgenden Beschreibungen verschiedene Richtungsbegriffe,
z. B. rechts, links, obere, untere, aufwärts, abwärts und dergleichen verwendet.
Solche Begriffe sind nur in Bezug auf die Zeichnung oder auf die
Zeichnungen zu verstehen, in der bzw. in denen das entsprechende
Teil dargestellt ist.
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In
Bezug auf die 1-3 ist eine
Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel eines ersten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Lehre erläutert.
Wie in der 1 dargestellt, enthält eine Brennkraftmaschine
einen Zylinderblock 1. Der Zylinderblock 1 hat
eine Mehrzahl von Motorzylindern 2, wobei in der 1 nur
einer von ihnen gezeigt ist. Der Kolben 3 ist in dem Motorzylinder 2 gleitbar
angeordnet. Die Kurbelwelle 4 ist durch den Zylinderblock 1 drehbar
gelagert.
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Die
obere Verbindung 6 erstreckt sich von dem Kolben 3 abwärts. Die
obere Verbindung 6 hat einen oberen Endabschnitt, der mit
dem Kolben 3 durch den Kolbenbolzen 5 verbunden
ist. Die obere Verbindung 6 hat einen unteren Endabschnitt,
der mit dem äußeren Umfangsabschnitt
der unteren Verbindung 9 durch den Verbindungsbolzen 7,
nachstehend als der obere Bolzen 7 bezeichnet, verbunden ist.
Die untere Verbindung 9 hat einen zentralen Abschnitt,
der schwenkbar auf dem Kurbelbolzen 8 der Kurbelwelle 4 angeordnet
ist, und einen äußeren Umfangsabschnitt,
der an einem oberen Endabschnitt der Steuerkoppeln 11 durch
den Verbindungsbolzen 10, nachstehend als der Steuerbolzen 10 bezeichnet, verbunden
ist. Die untere Verbindung 9 hat somit zwei Verbindungsabschnitte
an den äußeren Umfangsabschnitten
derselben, die mit der oberen Verbindung 6 und der Steuerverbindung 11 verbunden und
in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Steuerverbindung 11 hat
einen unteren Endabschnitt, der an dem Motorkörper durch den Exzenternocken 12 schwenkbar
gelagert ist. Ein Schwenken der Schwenkbewegung des unteren Endabschnittes
der Steuerverbindung 11 wird durch den Exzenternocken 12 gesteuert,
um relativ zu dem Motorkörper
verlagerbar zu sein. Der Exzenternocken 12 ist mit der
Steuerwelle 13 einstückig
gebildet und hat eine Mittelachse, die zu der Mittelachse der Steuerwelle 13 exzentrisch
ist. Die Steuerwelle 13 erstreckt sich fortlaufend durch
die Mehrzahl der Motorzylinder und ist an dem Zylinderblock 1 des
Motors durch ein nicht gezeigtes Lagerteil drehbar gelagert.
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Der
obere Bolzen 7 und der Steuerbolzen 10 haben im
Wesentlichen eine zylindrische Form und sind an den jeweiligen Verbindungen 6, 9 und 11 in der
Form einer vollständig-schwimmenden
Verbindung montiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Steuerbolzen 10 am
Herausfallen aus der Bolzeneinsetzbohrung der Bolzennaben der unteren
Verbindung 9 und einer Bolzeneinsetzbohrung einer Bolzennabe
der Steuerverbindung 11 mittels nicht gezeigter Schnappringe
gehindert.
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Wie
in der 2 gezeigt, ist der untere Endabschnitt der oberen
Verbindung 6 gegabelt, um zwei beabstandete Bolzennaben 21, 21 zu
bilden. Die Bolzennaben 21, 21 bilden jeweils
die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B. Die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B erstrecken
sich durch die Bolzennaben 21, 21 und öffnen sich
in die gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen 21A, 21A der
Bolzennaben 21, 21. Die Bolzennabe 23 der
unteren Verbindung 9 ist zwischen die Bolzennaben 21, 21 der
oberen Verbindung 6 eingesetzt.
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Die
Bolzennabe 23 ist an einer der zwei Verbindungsabschnitte
der unteren Verbindung 9 gebildet. Die Bolzeneinsetzbohrung 23A,
die bei der Bolzennabe 23 gebildet ist, ist in axialer
Ausrichtung mit den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der
Bolzennaben 21, 21. Der obere Bolzen 7 ist
in die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der Bolzennaben 21, 21 und
die Bolzeneinsetzbohrung 23A der Bolzennabe 23 drehbar
und gleitbar eingesetzt. Der obere Bolzen 7 enthält einen
axial zentralen Abschnitt 7C, der innerhalb der Bolzeneinsetzbohrung 23A eingesetzt ist,
und axial gegenüberliegende
Endabschnitte 7B, die innerhalb der Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B angeordnet
sind. Der obere Bolzen 7 gestattet somit eine relative
schwenkbare Bewegung der oberen Verbindung 6 und der unteren
Verbindung 9.
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Der
andere der zwei Verbindungsabschnitte der unteren Verbindung 9 ist
gegabelt, um zwei beabstandete Bolzennaben 22, 22 zu
bilden. Die Bolzennaben 22, 22 bilden jeweils
die Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B. Zwischen
die Bolzennaben 22, 22 ist eine Bolzennabe 24 der
Steuerverbindung 11 eingesetzt, die an dem einen Endabschnitt
der Steuerverbindung 11 gebildet ist und die Bolzeneinsetzbohrung 24A bildet.
Die Bolzeneinsetzbohrung 24A ist in axialer Ausrichtung
mit den Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B. Der Steuerbolzen 10 ist
in die Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B der Bolzennaben 22, 22 und
die Bolzeneinsetzbohrung 24A der Bolzennabe 24 drehbar
und gleitbar eingesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel hat der gegabelte
untere Endabschnitt der oberen Verbindung 6 eine Dicke,
die sich parallel zu einer axialen Richtung des Kurbelbolzens 8 erstreckt,
nämlich
ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Endoberflächen 21A, 21A der Bolzennaben 21, 21,
der gleich zu der gesamten Länge
des oberen Bolzens 7 ist. Demzufolge sind, wenn der obere
Bolzen 7 in einer axialen mittleren Position, wie in der 2 gezeigt
ist, angeordnet ist, die axialen Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 mit den axialen Endoberflächen 21A, 21A der
Bolzennaben 21, 21 axial ausgerichtet. Die untere
Verbindung 9 hat eine Dicke, die sich in einer axialen
Richtung des Kurbelbolzens 8 erstreckt, die gleich zu oder leicht
kleiner als die gesamte Länge
des oberen Bolzens 7 ist. Außerdem enthält, wie später erläutert werden wird, die untere
Verbindung 9 zwei Teile, die trennbar auf einer zerteilten
Ebene, die die Mit telachse des Kurbelbolzens 8 enthält, und
miteinander gekuppelt sind, um einen einstückigen Körper mittels von Befestigungsteilen,
z. B. von Schrauben, zu bilden.
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Die
Kurbelwelle 4 enthält
ausgerichtete Kurbelzapfen 15, 15, die mit den
Kurbelbolzen 8 durch die Kurbelscheiben 14, 14 verbunden
sind. Ein Paar von Kurbelscheiben 14, 14 ist axial
gegenüberliegend,
zwischen denen sich der Kurbelbolzen 8 erstreckt. Die Kurbelscheiben 14, 14 haben
jeweils die Gegengewichte 16, die sich in die Richtung
zu der radial gegenüberliegenden
Seite des Kurbelbolzens 8 erstrecken. Die Gegengewichte 16, 16 sind,
wie in der 1 gezeigt, in einer im Wesentlichen
Sektorform gebildet. Die Gegengewichte 16, 16 haben
axiale Vorsprünge 17, 17,
die jeweils von den axial gegenüberliegenden
Oberflächen
derselben vorspringen.
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Die
ringförmigen
Druckoberflächen 18 sind an
gegenüberliegenden
Oberflächen
der Kurbelscheiben 14 gebildet, um einander in der axialen Richtung
des Kurbelbolzens 8 gegenüberliegend zu sein. Jede der
Druckoberflächen 18 ist
in einer präzisen
Ebene durch Schleifen oder spanendes Bearbeiten, die sich rechtwinklig
zu einer Mittelachse der Kurbelwelle 4 erstreckt, gebildet
und hat einen durch die Oberflächenbearbeitung
ausreichenden Verschleißwiderstand
verliehen bekommen. Der obere Bolzen 7 ist zwischen die
Druckoberflächen 18, 18 eingesetzt.
Insbesondere ist der obere Bolzen 7 in einem durch die
Druckoberflächen 18, 18 gebildeten axialen
Raum derart angeordnet, dass die axialen Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 zu den Druckoberflächen 18, 18 mit
einem leichten Spalt dazwischen gegenüberliegend sind. Ein Abstand
zwischen den Druckoberflächen 18, 18 ist
leicht größer als
die gesamte Länge
des oberen Bolzens 7 festgelegt.
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Wie
in der 1 dargestellt, sind die Druckoberflächen 18, 18 der
Kurbelscheiben 14, 14 entsprechend einer kreisförmigen Spur,
die durch den oberen Bolzen 7 rund um die Mittelachse des
Kurbelbolzens 8 gebildet wird, positioniert. Es erstreckt
sich nämlich
jede der Druckoberflächen 18, 18 entlang der
kreisförmigen
Spur des oberen Bolzens 7, der an der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 zentriert
ist. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der maximale Radius R der Druckoberfläche 18 kleiner als
der radiale Abstand D1 zwischen der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 und
einer Mittelachse des oberen Bolzens 7. Infolge der dimensionalen
Beziehung zwischen dem maximalen Radius R und dem Abstand D1 überlappen
die Druckoberflächen 18, 18 und
die Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 teilweise einander in der axialen Richtung.
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Außerdem ist
der radiale Abstand D1 zwischen der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 und
der Mittelachse des oberen Bolzens 7 kleiner als der radiale
Abstand D2 zwi schen der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 und
einer Mittelachse des Steuerbolzens 10. Der Steuerbolzen 10 ist
nämlich
außerhalb des
oberen Bolzens 7 in der radialen Richtung des Kurbelbolzens 8 angeordnet.
Diese Anordnung des oberen Bolzens 7 und des Steuerbolzens 10 dient zum
Reduzieren der maximalen Beschleunigung des Kolbens 3 in
einer hin- und hergehenden Bewegung und zum Unterdrücken des
Auftretens von Geräusch und
von Schwingungen des Motors.
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In
der Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel ist, wie zuvor beschrieben,
der obere Bolzen 7 zwischen die Druckoberflächen 18, 18 der
Kurbelscheiben 14, 14 derart eingesetzt, dass
beide Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 den Druckoberflächen 18, 18 mit
einem leichten Spalt dazwischen in axial überlappender Beziehung dazu
gegenüberliegend
sind. Wenn sich der obere Bolzen 7 während des Betriebs des Motors
axial bewegt, kommt eine der Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 mit der entsprechenden Druckoberfläche 18 in
Kontakt. Die axiale Verlagerung des oberen Bolzens 7 kann
durch den gegenseitigen Kontakt zwischen der Endoberfläche 7A des
oberen Bolzens 7 und der entsprechenden Druckoberfläche 18 begrenzt
werden. Der obere Bolzen 7 kann demzufolge am Herausfallen
aus dem Raum zwischen den Druckoberflächen 18 und dem Herausfallen
aus den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der Bolzennaben 21, 21 des
oberen Bolzens 6 und der Bolzeneinsetzbohrung 23A der
Bolzennabe 23 der unteren Verbindung gehindert werden.
Demzufolge kann ein Befestigungsteil, z. B. ein Schnappring, weggelassen
werden. Außerdem
kann die gesamte Umfangsoberfläche
des oberen Bolzens 7, die sich über die gesamte Länge des
oberen Bolzens 7 erstreckt, effektiv als eine Gleitoberfläche, z.
B. eine Lageroberfläche
verwendet werden, die mit den inneren Umfangsoberflächen der
Bolzennaben 21, 21 und 23, die jeweils
die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B und 23 bilden,
in Kontakt gebracht werden.
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Außerdem wird
die untere Verbindung 9 schwenkbar um den Steuerbolzen 10 während der Drehbewegung
der Kurbelwelle 4 bewegt. Dies gestattet der oberen Verbindung 6 und
der unteren Verbindung 9 relativ zueinander zu schwingen.
Die relative Schwingbewegung der oberen Verbindung 6 und der
unteren Verbindung 9 um den oberen Bolzen 7 ist eine
hin- und hergehende Schwingbewegung derselben. Während der hin- und hergehenden
Schwingbewegung ist ein Moment vorhanden, bei dem eine relative
Gleitgeschwindigkeit des oberen Bolzens 7 und der oberen
Verbindung 6 und eine relative Gleitbewegung des oberen
Bolzens 7 und der unteren Verbindung 9 null wird.
Mit anderen Worten, es ist ein Moment vorhanden, bei dem eine Richtung
der hin- und hergehende Bewegung sich dreht, um umzukehren. In dem
Moment verschwindet die Keilwirkung eines Ölfilms, der auf die Bildung
des Ölfilm
auf einer Lageroberfläche
wirkt. Dies neigt dazu, eine Verschlechterung in der Schmierung
der Lageroberfläche
zu verursachen. In diesem Ausführungsbeispiel kommt
die Druckoberfläche 18 mit
nur einem Teil der Endoberfläche 7A des
oberen Bolzens 7, die eine Umfangsfläche ist, die auf der Seite
zu dem Kurbelbolzen 8, eher als in der Nähe zu seiner
Mittelachse ist, in Kontakt. Dies gestattet dem oberen Bolzen 7 sich
kontinuierlich in den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B und 23 zu
drehen. Demzufolge kann die Möglichkeit
des Austretens des Ölfilms
zwischen dem oberen Bolzen 7 und den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B und 23 beträchtlich
reduziert werden und eine gute Schmierung zwischen dem oberen Bolzen 7 und
den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B und 23 kann
beibehalten werden.
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In
Bezug auf die 4A-4D wird
nachstehend ein Montagevorgang der Kolben-Kurbelvorrichtung mit
Mehrfachkoppel des ersten Ausführungsbeispieles
erläutert.
Wie bereits zuvor beschrieben ist die untere Verbindung 9 aus
zwei Teilen gebildet, nämlich
einem Verbindungsteil 9A und dem anderen Verbindungsteil 9B.
Die Verbindungsteile 9A und 9B sind voneinander
auf der geteilten Ebene, die die Mittelachse des Kurbelbolzens 8,
wenn diese an den Kurbelbolzen 8 eingesetzt ist, enthält, trennbar. Zuerst
werden, wie in der 4A dargestellt, der Kolben 3,
der Kolbenbolzen 5, die obere Verbindung 6, der
obere Bolzen 7 und ein Verbindungsteil 9A der unteren
Verbindung zusammen gekuppelt. Zu dieser Zeit sind die obere Verbindung 6 und
ein Verbindungsteil 9A miteinander lediglich durch Einsetzen des
oberen Bolzens 7 in die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der
der oberen Verbindung 6 und einer Bolzeneinsetzbohrung 23A eines
Verbindungsteils 9a miteinander gekuppelt. Anschließend wird,
wie in der 4b gezeigt, ein Verbindungsteil 9A an
dem Kurbelbolzen 8 platziert, während der Kupplungsstatus des
Kolbens 3, des Kolbenbolzens 5, der oberen Verbindung 6,
des oberen Bolzens 7 und des einen Verbindungsteils 9A beibehalten
wird. In diesem Zustand wird der obere Bolzen 7 zwischen
das Paar der Druckoberflächen 18, 18 der
Kurbelscheiben 14, 14 eingesetzt. Die axiale Verlagerung
des oberen Bolzens 7 wird durch den gegenseitigen Kontakt
zwischen den Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 und der Druckoberflächen 18, 18 begrenzt,
so dass der obere Bolzen 7 am Herausfallen aus den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der
oberen Verbindung 6 und der Bolzeneinsetzbohrung 23A des
einen Verbindungsteiles 9A gehindert wird.
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Als
nächstes
wird, wie in der 4C dargestellt, das andere Verbindungsteil 9 fest
mit einem Verbindungsteil 9A mittels von Befestigungsschrauben
gekuppelt. Somit ist die untere Verbindung 9 an dem Kurbelbolzen 8 montiert.
Anschließend
wird, wie in der 4d gezeigt, die Steuerverbindung 11 an der
unteren Verbindung 9 unter Verwendung des Steuerbolzens 10 gekuppelt.
Der Steuerbolzen 10 wird am Herausfallen aus den Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B des
anderen Verbindungsteils 9B und der Bolzeneinsetzbohrung 24A der
Steuerverbindung 11 durch Schnappringe, die nicht gezeigt
sind, verhindert. Die Steuerwelle 13 mit dem Exzenternocken 12 wird
an der Steuerverbindung 11 montiert. Somit kann ein Verbindungszug
der Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel des ersten Ausführungsbeispieles
montiert werden.
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In
Bezug auf die 5 und 6 wird ein zweites
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Lehre erläutert.
Gleich Bezugszahlen bezeichnen gleiche Teile und demzufolge werden
ausführliche
Erläuterungen
weggelassen. In dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden die Position des Steuerbolzens 10 und der maximale
Radius der Druckoberflächen 18, 18 derart
bestimmt, dass die Endoberflächen 10A, 10A des
Steuerbolzens 10 und die Druckoberflächen 18, 18 einander
teilweise überlappen.
Wie in der 5 dargestellt ist der Steuerbolzen 10 in
dem Raum zwischen den Druckoberflächen 18, 18 der Kurbelscheiben 14, 14 angeordnet.
Ein Teil von jeder der Endoberflächen 10A, 10A des
Steuerbolzens 10 ist axial zu jeder der Druckoberflächen 18, 18 mit
einem leichten Spalt dazwischen axial gegenüberliegend. Der maximale Radius
R der Druckoberfläche 18 ist
kleiner als der radiale Abstand D2 zwischen der Mittelachse des
Kurbelbolzens 8 und der Mittelachse des Steuerbolzens 10.
wenn eine der Endoberflächen 10A, 10A des
Steuerbolzens 10 in Kontakt mit der entsprechenden Druckoberfläche 18 gebracht wird,
kann die axiale Verlagerung des Steuerbolzens 10 durch
den gegenseitigen Kontakt zwischen der einen Endoberflächen 10a und
der entsprechenden Druckoberfläche 18 begrenzt
werden. Somit kann der Steuerbolzen 10 am Herausfallen
aus dem Raum zwischen den Druckoberflächen 18, 18 gehindert werden,
der Steuerbolzen 10 kann nämlich am Herausfallen aus den
Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B der unteren Verbindung 9 und
der Bolzeneinsetzbohrung 24a des Steuerbolzens 11 zurückgehalten
werden. Der radiale Abstand D1 zwischen der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 und
der Mittelachse des oberen Bolzens 7 kann kleiner sein
als der radiale Abstand D2 zwischen der Mittelachse des Kurbelbolzens 8 und
der Mittelachse des Steuerbolzens 10. Der Steuerbolzen 10 hat
eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist in die Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B der
unteren Verbindung 9 und der Bolzeneinsetzbohrung 24A der
Steuerverbindung 11 drehbar und gleitbar eingesetzt. Der
Steuerbolzen 10 hat solch eine axiale Länge, dass die Endoberflächen 10A, 10A derselben
mit den Endoberflächen 22A, 22A der
Bolzennaben 22, 22 der unteren Verbindung axial
ausgerichtet sind. Bei der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels können Befestigungsteile,
z. B. Schnappring, um zu verhindern, dass der Steuerbolzen 10 aus
den entsprechenden Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B und 24B heraus
fällt,
weggelassen werden.
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Außerdem kann ähnlich zu
dem oberen Bolzen 7 die gesamte Umfangsoberfläche des
Steuerbolzens 10 effektiv als Lageroberfläche relativ
zu den inneren Umfangsoberflächen
der Bolzennaben 22, 22 der unteren Verbindung 9 und
der Umfangsoberfläche
der Bolzennabe 24 der Steuerverbindung 11 verwendet
werden.
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In
Bezug auf die 7A-7D wird
nachstehend ein Montagevorgang der Kolben-Kurbelvorrichtung mit
Mehrfachkoppel des zweiten Ausführungsbeispieles
beschrieben. Zuerst werde, wie in der 7A dargestellt,
der Kolben 3, der Kolbenbolzen 5, die obere Verbindung 6,
der obere Bolzen 7 und ein Verbindungsteil 9A der
unteren Verbindung 9 zusammen gekuppelt. Zu dieser zeit
werden die obere Verbindung 6 und ein Verbindungsteil 9A lediglich durch
Einsetzen des oberen Bolzens 7 in die Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der
oberen Verbindung 6 und in die Bolzeneinsetzbohrung 23A des
einen Verbindungsteils 9A miteinander gekuppelt. Anschließend wird,
wie in der 7B gezeigt, ein Verbindungsteil 9A auf
dem Kurbelbolzen 8 platziert, während der Kupplungszustand
des Kolbens 3, des Kolbenbolzens 5, der oberen
Verbindung 6, des oberen Bolzens 7 und eines Verbindungsteils 9A beibehalten
wird. In diesem Zustand ist der obere Bolzen 7 zwischen
das Paar der Druckoberflächen 18, 18 der Kurbelscheiben 14, 14 eingesetzt.
Die axiale Verlagerung des oberen Bolzens 7 wird somit
durch den gegenseitigen Kontakt zwischen den Endoberflächen 7A, 7A und
den Druckoberflächen 18, 18 begrenzt. Der
obere Bolzen 7 wird am Herausfallen aus dem Raum zwischen
den Druckoberflächen 18, 18,
nämlich
am Herausfallen aus den Bolzeneinsetzbohrungen 21B, 21B der
oberen Verbindung 6 und der Bolzeneinsetzbohrung 23A von
einem Verbindungsteil 9A gehindert.
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Andererseits
ist, wie in der 7C dargestellt, die Steuerverbindung 11 mit
dem anderen Verbindungsteil 9B der unteren Verbindung 9 lediglich durch
Einsetzen des Steuerbolzens 10 in die Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B des
anderen Verbindungsteils 9B und in die Bolzeneinsetzbohrung 24A der
Steuerverbindung 11 verbunden. Als nächstes wird, wie in der 7D dargestellt,
das andere Verbindungsteil 9B, das mit der Steuerverbindung 11 verbunden
ist, mit dem einen Verbindungsteil 9A derart gekuppelt,
dass der Kurbelbolzen 8 zwischen die Verbindungsteile 9A und 9B eingesetzt
ist. Dann werden ein Verbindungsteil 9A und das andere
Verbindungsteil 9B mittels Befestigungs schrauben zusammen
verbunden. Somit ist die untere Verbindung 9 an dem Kurbelbolzen 8 montiert.
In diesem Zustand ist der Steuerbolzen 10 zwischen die
Druckoberflächen 18, 18 eingesetzt,
um dadurch am Herausfallen aus dem Raum zwischen den Druckoberflächen 18, 18, nämlich am
Herausfallen aus den Bolzeneinsetzbohrungen 22B, 22B des
anderen Verbindungsteiles 9B und aus der Bolzeneinsetzbohrung 24A der
Steuerverbindung 11 gehindert. Die Steuerwelle 13 mit
dem Exzenternocken 12 wird an der Steuerverbindung 11 montiert.
Somit kann ein Verbindungszug der Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel
des zweiten Ausführungsbeispieles
montiert werden.
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In
Bezug auf die 8 wird nunmehr ein drittes Ausführungsbeispiel
der Kolben-Kurbelvorrichtung
mit Mehrfachkoppel der vorliegenden Lehre erläutert. Wie in der 8 dargestellt,
ist der Verbindungsabschnitt der unteren Verbindung 9,
der mit der oberen Verbindung 6 verbunden ist, gegabelt,
um die zwei Bolzennaben 123, 123 zu bilden. Die
Bolzennaben 123, 123 bilden jeweils die Bolzeneinsetzbohrungen 123B, 123B.
Zwischen den Bolzennaben 123, 123 ist eine Bolzennabe 121 der
oberen Verbindung 6 angeordnet, die die Bolzeneinsetzbohrung 121A bildet.
Die Bolzeneinsetzbohrung 121A ist mit den Bolzeneinsetzbohrungen 123B, 123B in
axialer Ausrichtung. Der obere Bolzen 7 ist in die Bolzeneinsetzbohrungen 123B, 123B und 121A drehbar
und gleitbar eingesetzt. Wenn der obere Bolzen 7, wie in
der 8 gezeigt ist, in einer axialen mittleren Position angeordnet
ist, sind die gegenüberliegenden
Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 mit den axialen Endoberflächen 123A, 123A der
Bolzennaben 123, 123 axial ausgerichtet. In diesem
Ausführungsbeispiel
sind der axial zentrale Abschnitt 7C des oberen Bolzens 7,
der innerhalb der Bolzeneinsetzbohrung 121 der oberen Verbindung 6 angeordnet
ist, und die axial gegenüberliegenden
Endabschnitte 7B desselben, innerhalb der Bolzeneinsetzbohrungen 123B, 123B der
Bolzennaben 123, 123 der unteren Verbindung 9 angeordnet.
Mit der Anordnung der Bolzennaben 121 der oberen Verbindung 6 kann
die obere Verbindung 6 im gewicht reduziert werden, so dass
die Trägheitskraft
der oberen Verbindung 6 reduziert werden kann. Außerdem ist ähnlich zu
dem ersten Ausführungsbeispiel
der obere Bolzen 7 zwischen die Druckoberflächen 18, 18 der
Kurbelscheiben derart eingesetzt, dass beide Endoberflächen 7A, 7A des
oberen Bolzens 7 zu den Druckoberflächen 18, 18 mit
einem leichten Spalt dazwischen in axial überlappender Beziehung dazu
gegenüberliegend.
Demzufolge können
in dem dritten Ausführungsbeispiel
dieselben Wirkungen, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen,
erreicht werden.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung verstanden werden wird, kann
in der Kolben-Kurbelvorrichtung mit Mehrfachkoppel der vorliegenden Lehre
ein Verbindungsbolzen, der eine Mehrzahl von Verbindungen verbindet,
am Herausfallen aus dem Raum zwischen den Druckoberflächen der
Kurbelscheiben infolge des gegenseitigen Kontakts zwischen den Endoberflächen des
Verbindungsbolzens und den Druckoberflächen verhindert werden. Der Verbindungsbolzen
kann somit daran gehindert werden, um nicht aus den Bolzeneinsetzbohrungen
der jeweiligen Verbindungen heraus zu fallen. Außerdem kann eine vollständig-schwimmende
Verbindung ohne Verwendung von Befestigungsteilen, z. B. von Schnappringen
an beiden Endabschnitten des Verbindungsbolzens, erhalten werden.
Demzufolge kann die gesamte Länge
des Verbindungsbolzens auf ein Minimum reduziert werden, ohne die
Kontaktfläche
der Umfangsoberfläche
des Verbindungsbolzens, in der der Verbindungsbolzen mit der Umfangsoberfläche der
Bolzennaben der Verbindungen in Kontakt ist, zu vermindern. Dies
führt zu
einer Reduzierung eines Gesamtgewichts der jeweiligen Verbindungen
und des Verbindungsbolzens und demzufolge zu einer Reduzierung der
Trägheitskraft
derselben. Außerdem
können
innerhalb einer begrenzten Gesamtlänge der Kurbelwelle sowohl
eine Dicke der Kurbelscheiben, als auch die Kontaktfläche des
Verbindungsbolzens relative zu den Bolzennaben der Verbindungen
ausreichend vorgesehen werden.