DE60224890T2 - Verbrennungsmotorausführung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren. Genauer gesagt, richtet sich die vorliegende Erfindung auf die Konstruktion eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Bei Konstruktionen von Verbrennungsmotoren wird normalerweise eine Konstruktion auf Basis eines Kolbens und einer Kurbelwelle verwendet, um die von einem Kraftstoff erhaltene Energie in mechanische Energie zu wandeln. Die Idee dabei ist, den Druck, der durch die Raumausdehnung des verbrennenden Kraftstoffs erzeugt wird, zur Kolbenbewegung in einem Zylinder zu nutzen. Die Kolbenbewegung wird mittels einer Pleuelstange an die Kurbelwelle übertragen, wo die Bewegung in eine Rotationsbewegung gewandelt wird.
• Eine Verbrennungsmotorkonstruktion der oben genannten Art mit einem variablen Verdichtungsverhältnis ist bereits aus der französischen Patentanmeldung FR-2489450 bekannt.
• Es ist bereits bekannt, dass der Kolben mittels eines Kolbenbolzens mit einer oder mehreren Pleuelstangen verbunden ist. Die Pleuelstange ist ferner mittels eines Kurbelwellenlagers mit einer Kurbelwelle verbunden. Zwischen der Pleuelstange und dem Kolben ist somit typischerweise ein Kolbenbolzen vorgesehen, wobei dieser Kolbenbolzen als eine Welle des Lagers am oberen Ende der Pleuelstange dient. In ziemlich großen Maschinen kann der Kolben mittels einer festen Stange mit einem Lager der Pleuelstange verbunden sein, wobei dieses Lager sich in einer Buchse bewegt. Das Hauptproblem bei den bekannten Anordnungen hängt mit der Abstützung des Kolbens bezüglich einer seitlichen Neigung zusammen. Wenn die Kolbenstange mittels eines Lagers mit dem Kolben verbunden ist, bietet sie keinerlei Abstützung zur Vermeidung von Neigung für den Kolben in der Richtung senkrecht zur Achse des Kolbenbolzens. Die Rotationsbewegung hat außerdem das Bestreben, den Kolben in der Bewegungsrichtung zu neigen. Aufgrund des oben Ausgeführten tritt üblicherweise Verschleiß des Kolbenmantels auf, der dazu führt, dass er lose wird. Gleichzeitig bewirkt die Neigung einen Verschleiß der Zylinderwandungen, so dass der Zylinder oval wird. Außerdem ist es bei dieser Art der Motorkonstruktionen nicht möglich, den Hubweg des Kolbens, d. h. die Verdichtung im Zylinder, zu ändern.
• Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Motorkonstruktion, mit der es möglich ist, das Verdichtungsverhältnis und den Hubraum zu ändern, und mit der die Nachteile der oben beschriebenen bekannten Verbrennungsmotorkonstruktionen vermieden oder zumindest deutlich minimiert werden können, und die somit die Betriebsfähigkeit sowie die Langzeiteinsatz des Motors verbessert.
• Genauer gesagt, sind die typischen Merkmale der Konstruktion eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs 1 definiert.
• Durch die Konstruktion gemäß der Erfindung werden die Neigung des Kolbens und der resultierende Verschleiß vermieden. Wenn der Kolben in der Motorkonstruktion mit den Pleuelstangen mittels eines Zwischenteils und zwei Lagerungspunkten verbunden ist, die beide getrennte Pleuelstangen für zwei getrennte Kurbelwellen haben, ist die Kolbenabstützung stabil. Diese Konstruktion ermöglicht eine einfachere Kolbenausführung und leichtere Strukturen der Pleuelstangen und der Kurbelwelle. Außerdem können die entgegengesetzten Bewegungen der Pleuelstangen und die Wirkung der beiden Kurbelwellen dahingehend beeinflusst werden, dass die Trägheitskräfte abnehmen und der Motor runder läuft.
• Die Erfindung macht die Struktur des Motors dauerhaft und ermöglicht es, Schwingungen und die durch die Trägheitskräfte verursachten resultierenden Nachteile zu vermeiden. Dabei wird es durch die Verwendung von zwei Pleuelstangen und Kurbelwellen möglich, das Hubvolumen und das Verdichtungsverhältnis des Motors während des Betriebs der Maschine zu ändern. Dieses Verfahren und diese Konstruktion ermöglichen eine optimale Einstellung des Motorbetriebs über einen weiten Lastbereich.
• Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur beschrieben; es zeigt
• 1 eine Schnittansicht der Motorkonstruktion gemäß der Erfindung bei Blickrichtung vom Ende der Kurbelwellen.
• Die Konstruktion eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung weist einen Motorrahmen 1 auf, der mit einem Zylinderteil 2 verbunden ist. Im Motorrahmen ist eine Kurbelwellenlageranordnung mittels zweier beweglicher Lagereinheiten 17 vorgesehen. Die Lagereinheiten sind so am Motorrahmen angebracht, dass sie verschiebbar sind. Ein Bewegungsmechanismus 11 ist mit den Lagereinheiten 17 verbunden, wobei der Bewegungsmechanismus die Kurbelwellenlager 17 gleichzeitig aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Der Abstand zwischen den Kurbelwellen wird von einer im Bewegungsmechanismus enthaltenen Antriebseinheit 12 gesteuert. Die Pleuelstangen 6 und 7 sind mittels eines Kurbelwellenlagers mit den Kurbelwellen 4 und 5 verbunden. Die Pleuelstangen 6 und 7 sind an jedem Zylinder mit demselben Kolben 3 verbunden. Die Kolbenbolzen 9 und 10 sind bei dieser Ausführungsform direkt im Kolben angeordnet, oder es wird ein getrenntes Zwischenteil 8, das starr am Kolben befestigt ist, verwendet. Das Zwischenteil 8 ist mit dem Kolben mit einem Bolzen 18 verbunden, der eckig ist und eine Bewegung des Befestigungsteils relativ zum Kolben verhindert. Die in der Struktur des Motors enthaltenen zwei Kurbelwellen 4 und 5 sind miteinander mittels einer Verzahnung verbunden, die die Rotationsbewegung der Kurbelwellen 4 und 5 relativ zueinander synchronisiert. Die Struktur der Verzahnung 14, 15 ist so ausgeführt, dass die Bewegung der Wellen relativ zueinander gleichzeitig ein Zahnrad 15 der Verzahnung bewegt. Das Zahnrad 15 ist so angeordnet, dass es axial entlang einer Zwischenwelle 16 gleitet und sich zusammen mit dem Hauptlager 17 der Kurbelwelle bewegt.
• Die Figur und die sich darauf beziehende Beschreibung dienen nur zur beispielhaften Erläuterung der Erfindung. Die Verbindung der Kurbelwelle mit der Synchronisierungsverzahnung kann im Prinzip auch mittels eines Zahnriemens oder eines Kettengetriebes bereitgestellt werden.

Claims (2)

1. Konstruktion eines Verbrennungsmotors mit einem Motorrahmen (1), an dem ein Zylinderteil (2) vorgesehen ist, in dem sich ein Kolben (3) befindet, wobei der Kolben (3) mit einem getrennten Zwischenteil (8) mittels eines Befestigungsbolzens (18) verbunden ist, das Zwischenteil (8) mit zwei Kolben (9, 10) versehen ist, mittels derer das Zwischenteil (8) mit zwei Pleuelstangen (6, 7) verbunden ist, durch die der Kolben (3) mit zwei Kurbelwellen (4, 5) verbunden ist, die am Motorrahmen (1) in Hauptlagern (17) gelagert sind, und die Konstruktion des Verbrennungsmotors ferner einen Bewegungsmechanismus (11), vorzugsweise eine Schraubenspindel oder eine Spindel mit Axiallager aufweist, die einen links- und rechtsgängigen Gewindeteil zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses und des Hubvolumens hat, wobei der Abstand zwischen den beiden Kurbelwellen (4, 5) durch den Bewegungsmechanismus (11) geändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbolzen (18) eckig ist, wodurch die relative Bewegung des Zwischenteils (8) und des Kolbens (3) verhindert wird, und dass zur Änderung des Abstands zwischen den Kurbelwellen (4, 5) die Hauptlager (17) der Kurbelwellen (4, 5) gleitbar am Motorrahmen (1) angebracht sind, und der auf die Hauptlager (17) der Kurbelwellen (4, 5) wirkende Bewegungsmechanismus (11) ein Einstellgerät (12) zum Ändern des Abstands zwischen den Kurbelwellen (4, 5) aufweist.
2. Konstruktion eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kurbelwellen (4, 5) mittels einer Synchronisierungsvorrichtung (14, 15) miteinander verbunden sind, die die Rotationsbewegung der Kurbelwellen (4, 5) relativ zueinander synchronisiert, wodurch die Bewegung der Kurbelwellen (4, 5) relativ zueinander gleichzeitig ein Zahnrad (15) der Synchronisierungsvorrichtung bewegt, wobei das Zahnrad (15) so angeordnet ist, dass es axial entlang einer Zwischenwelle (16) gleitet und sich zusammen mit dem Hauptlager (17) der Kurbelwelle bewegt.