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Viertaktbrennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Viertaktbrennkraftmaschine
mit einer Einrichtung zur Erzielung verschieden großer Hubendräume.
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Man hat schon früher als Mangel der gebräuchlichen Viertaktkolbenbrennkraftmaschinen
den Umstand empfunden, daß der vom Kolben verdrängte bzw. freigegebene Raum bei
allen Hüben der gleiche ist, während es an sich erstrebenswert wäre, den freien
Zylinderraum am Ende des Ausschubhubes kleiner zu machen als denjenigen am Ende
des Verdichtungshubes oder den freien Zylinderraum am Ende des Ausdehnungshubes
größer als denjenigen am -Ende des Saughubes zu erhalten.
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Die bisher bekannten Einrichtungen zur Erzielung verschieden großer
Kolbenhublängen weisen jedoch den"erheblichen Mangel auf, daß sie Zahnradgetriebe
erforderlich machen, die .auch bei genauester Ausführung starke Geräusche verursachen
und die Baukosten der Maschine beträchtlich heraufsetzen. Dies gilt ,auch fürreine
bereits vorgeschlagene Einrichtung, welche mit dem Erfindungsgegenstand gemeinsam
hat, daß die Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder von einer auf derKurbelwellesitzenden
und sich auf dieser mit halber Motordrehzahl drehenden exzentrischen Muffe gesteuert
wird. Die Eigendrehung dieser bei der bekannten Einrichtung auf dem Kurbelzapfen
und im Pleuelstangenkopf sitzenden Muffe wird von der Relativbewegung zwischen Pleuelstange
und Kurbelwelle über ein Zahnradgetriebe abgeleitet.
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Der Mangel der Geräuscherzeugung und Kostspieligkeit der Bauweise
wird nun erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Drehung der Muffe von der Kurbelwelle
aus über ein Mehrfachexzentergetriebe erfolgt, dessen Exzenter ebenfalls auf der
Kurbelwelle sitzen und in der Muffe geführt sind.
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Unter einem Mehrfachexzentergetriebe wird hier ein in der kinemiatischen
Lehre an sich bekanntes Untersetzungsgetriebe verstanden, das sich von den einfachen
Kurbelschleifengetrieben mit geradlinigen Kurbelschleifenwangen oder mit mehreren
aneinander anschließenden Schleifen von hypozykloider Form (Kardankreisgetriebe)
dadurch unterscheidet, daß in jeder Totpunktlage des einen Exzenters mindestens
ein anderes Exzenter mit dem größten Drehmoment wirkt, so daß das Gesamtübertragungsmoment
immer konstant bleibt.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung bei verschiedenen
Arten von Viertaktbrennkraftmaschinen schematisch dargestellt.
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Fig. i bis 6 zeigen die Anwendung eines Mehrfachexzentergetriebes
am Pleuelstangenkopf.
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Fig. 7 zeigt die Steuerung der Zylinderwände eines Schiebermotors
mittels Mehrfachexzenter.
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Fig. 8 und 9 zeigen die Anwendung eines Mehrfachexzenters an dem Kurbelzapfen
eines
Sternmotors mit einer Haupt- und mehreren Nebenpleuelstangen.
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Fig. io und i i zeigen die Anwendung eines Mehrfachexzenters an einem
Sternmotor, dessen Pleuelstangen gleichmäßig an einer auf dem Kurbelzapfen gelagerten
Hülse angelenkt sind.
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Gemäß Fig. i und 2 ist der Pleuelstangenkopf i i auf dem Kurbelzapfen
3 mit der Achse P nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenlage einer exzentrischen
Muffe 12 gelagert. Das Seitenteil 4 dieser Muffe bildet (las Gehäuse von zwei Führungsschleifen,
deren geradlinige Führungswangen senkrecht zueinander liegen. Die äußere Schleife
verläuft parallel zur .Zeichnungsebene, die innere senkrecht dazu.
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Die beiden -in diesen Schleifen geführten Exzenter 2 sind auf dem
seitlichen Ansatz i des Zapfens 3 gelagert, also um die Achse 0 drehbar und an einer
Platte 13 befestigt, deren Ansatz 13" in einen Längsschlitz der Pleuelstange eingreift.
Daher vollführt die Scheibe r3 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine Drehung
um die Achse 0, und die an ihr befestigten Exzenter 2 bewirken eine li:#lbe Drehung
des die Exzenterführungen tragenden Bauteiles, d. h. der exzentrischen Muffe 12,
so daß diese bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle eine volle Umdrehung ausführt.
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Die Folgen dieser Muffendrehung sind in Fig. 3 bis 6 dargestellt.
Man sieht, daß bei Ende des Auslaßhubes, Fig. 3, der Kolben weiter in den Zylinder
hineingeschoben ist als beim Ende des Verdichtungshubes, Fig. 5. In gleicher Weise
wäre es möglich, zu erreichen, daß der Kolben bei Ende des Verbrennungshubes, Fig.
8, weiter aus dem Zylinder herausgezogen ist als bei Ende des Ansaughubes, Fig.
4.
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In Fig. 7 sitzen zu beiden Seiten des Zylinders die Muffen 4, die
in gleicher Weise wie die Muffen 12 der Fig. i und 2 von einem Mehrfachexzenter
mit halber Kurbelwellengeschwindigkeit angetrieben werden; sie sind mit Nocken 8
versehen, die über die Stößel 9 die Zylinderfutter 7 steuern. Während das äußere
Futter 7 die Schlitze steuert, bildet das innere Futter 7 den Zylinderboden. Da
somit die Bewegungen des Bodens mit der halben Frequenz der Kolbenhubbewegungen
vor sich gehen, ist am Ende des Auslaßhubes der Abstand zwischen Kolben und Zylinderboden
kleiner als am Ende des Verdichtungshubes, wodurch der schädliche Raum verringert
und demnach der Leistungsgrad des Motors erhöht wird.
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In Fig. 8 und 9 ist der Kopf i l der Hauptpleuelstange eines Sternmotors
in gleicher Weise,, wie dies in Fig. i und 2 vorgesehen, auf der exzentrischen Muffe
12 des Kurbelzapfens 3 gelagert. Die Nebenpleuelstangen greifen an Kröpfungen kleiner
Kurbelwellen-14 an, die in den Flanschen i i" der Haupt-:)leuelstange gelagert sind
und außerhalb des einen Flansches mit Armen 15 versehen sind, über welche sie gesteuert
werden. Zapfen an den Armen 15 greifen in Bohrungen einer Scheibe 16 ein, die auf
einem zum Kurbelzapfen konzentrischen Ansatz 4 der Muffe 12 geführt ist, in wel,chern
die an der Scheibe 13 befestigten, auf dem Zapfenansatz i und um die Achse 0 drehbaren
beiden Exzenter geführt sind. Da sich nun die Muffe 12 und deren Ansatz 4 bei zwei
Kurbelwellenunidrehungen einmal drehen, vollführt die Scheibe 16 -relativ zum Kopf
i i, i i a der Hauptpleuelstange eine Schleifenbewegung, die eine Drehung aller
Kurbelwellen 14 zur Folge hat. Die Kröpfung der Kurbelwellen 14 hat den gleichen
.Wert, wie die Exzentrizität der Muffe 12 gegenüber (lein Kurbelzapfen 3 und damit
der Scheibennabe 16.1)eträgt. So werden sowohl die Hublängen (ler Hauptpleuelstange
als auch diejenigen der Nebenpleuelstangen abwechselnd um ein gleiches Maß verschieden,
d. h. durchlaufen die in Fig. 3 bis 6 dargestellten Stellungen.
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In Fig. io und ii sind alle Pleuelstangen an den Kröpfungen kleiner
Kurbelwellen i.;. gelagert, die in Flanschen i i" der Hülse i i gelagert sind. Diese
Hülse sitzt lose auf (lein Kurbelzapfen 3 der Hauptkurbelwelle 18, deren Kurbelarm
mit i9 bezeichnet ist. Die Hül§e i i, 11a ist mittels der Lenker 17, deren Länge
gleich der Exzentrizität des Kurbelzapfens 3 gegenüber der Kurbelwellenachse 18
ist, an einem fest mit dem Motorgehäuse verbundenen Bauteil geführt, der im Falle
des dargestellten Ausführungsbeispieles aus einer den Kurbelwellenzapfen i8 umschließenden
Nabe 21 und zwei an ihr befestigten Armen 2o besteht, ,an deren freien Enden die
Lenker 17 angelenkt sind. Daher vollführt die Hülse i i, i i" bei jeder Umdrehung
der Kurbelwelle eine Umdrehung auf dem Kurbelzapfen 3. An dieser Umdrehung nimmt
auch die Scheibe 16 teil, in welcher in der aus Fig. 9 ersichtlichen Weise die Zapfen
der Arme 15 der kleinen Kurbelwellen 14 gelagert sind. Die Scheibe 16 ist auf der
exzentrisch zum Kurbelzapfen 3 liegenden Fläche der Muffe 4 geführt, welche die
Führungsschleifen für die beiden fest auf dem Kurbelzapfen 3 sitzenden Exzenter
bildet. Bei je zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, d. h. bei je zwei Umdrehungen der
Hülse i i, i i" um den Kurbelzapfen führt daher die exzentrische Muffe4 eineUmdrehung
um den Kurbelzapfen 3 aus, und diese Umdrehung bewirkt, daß die auf der exzentrischen
Muffe 4 geführte Scheibe 16,
während sie mit der Muffe i i, i i"
umläuft, eine Schleifenbewegung vollführt, derart, daß die Kurbelwellen 14 einmal
um ihre eigenen Achsen gedreht werden und so die Hublängen geändert werden.