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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur
zwischen einem Kolben und einer Pleuelstange gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein Verbrennungsmotor oder ein Luftverdichter kann z.B. mit
einer derartigen Verbindungsstruktur ausgestattet sein.
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Eine Höhe h eines zylindrischen Körpers von einem
herkömmlichen Verbrennungsmotor wird entsprechend einem Maßes p
zwischen einer dem Verbrennungsraum zugekehrten Seite eines
Kolbens und einer Achse eines Kolbenbolzens, einer Länge l einer
Pleuelstange, die mit dem Kolben und einem Kurbelarm einer
Kurbelwelle verbunden ist (ein Abstand zwischen einer Achse
des Kolbenbolzens und eine Achse b eines axialen Abschnittes
des Arms der Kurbelwelle), und einer Länge r des Arms der
Kurbelwelle bestimmt. Folglich schließen Mittel, ein Hubvalumen
in einem gewöhnlichen oder bestehenden
Mehrzylinder-Verbrennungsmotor zu vergrößern, das eine Mittel ein, die Bohrung des
Zylinders zu vergrößern, und das andere Mittel, einen Hub 2r
des Kolbens zu vergrößern.
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Entsprechend dem obengenannten ersten Mittel wird die
Wandstärke der Wand zwischen aneinander angrenzenden Zylindern
vermindert, wobei eine Grenze bei der Vergrößerung des
Hubvolumens besteht. Bei dem obengenannten zweiten Mittel wird die
Position des Kolbenbolzens bezüglich des Kolbens nach oben
verschoben, um das Maß p zu verkürzen, wodurch der Arm der
Kurbelwelle um dieses Ausmaß verlängert wird. Gleichwohl gibt
es in einem bestehenden Mehrzylinder-Verbrennungsmotor derzeit
kaum eine Toleranz bei dem Maß p zwischen der dem
Verbrennungskammer zugewandten Seite des Kolbens und dem
Kolbenbolzen
(s. japanische Gebrauchsmusteranmeldung, offengelegt,
Nr. 64-47958). Wenn das Maß p verkürzt wird, wird der
Verbrennungsraum so flach, daß die Freiheit hinsichtlich der Form der
Verbrennungskammer eingeschränkt wird, was das Erreichen eines
zufriedenstellenden Verbrennungszustandes erschwert
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In Anbetracht des bisher Gesagten wird die Höhe h des
zylindrischen Körpers oder das Maß p des Kolbens nicht verändert,
sondern die Pleuelstange verkürzt, um den Arm der Kurbelwelle
um dieses Ausmaß zu verlängern. Wenn die Länge l der
Pleuelstange verkürzt wird und die Länge r des Arms der Kurbelwelle
verlängert wird (d.h. l/r wird verringert), wird das
Kolbenkippen merklich und führt zu einem Verschleiß des
Kolbenringes, einem Anstieg der Kippgeräusche und (einer Verringerung)
der Brennstoffkosten.
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Insbesondere um in Zukunft die strenge Kontrolle der
Auspuffgase zu erfüllen, wird eine Vergrößerung des
Zylinderhubvalumens der bestehenden Motoren gefordert. Unter den oben
erwähnten Umständen besteht gleichwohl ein Problem darin, wie das
Hubvolumen vergrößert wird, ohne die Höhe des zylindrischen
Körpers in einem Verbrennungsmotor zu verändern.
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Wenn ein Kolben von einer Pleuelstange hochgedrückt wird, wird
des weiteren die von der Pleuelstange auf den Kolben wirkende
Kraft in eine Komponente, die den Kolben nach oben drängt, und
eine Komponente, die den Kolben in eine seitliche Richtung
drängt, aufgeteilt. Üblicherweise wird die Stoßbelastung der
äußeren Umfangswand des Kolbens bezüglich der inneren
Umfangswand des Zylinders, die aus der seitlichen Bewegung des
Kolbens resultiert, nicht abgebaut. Folglich resultieren daraus
Probleme wie Kolbenkippen, Reibungsverluste, Geräusche und
Verschleiß, wobei das gleiche auftritt, wenn eine herkömmliche
Verbindungsstruktur in z.B. einem Verbrennungsmotor oder einem
Luftverdichter eingesetzt wird.
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In FR-A-750 666 wird eine Verbindungsstruktur gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 ohne die Möglichkeit einer seitlichen
Bewegung zwischen dem Kolben und der Pleuelstange offenbart.
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Lager- und Zapfenbaugruppen werden in US-A-2 757 990
beschrieben, wobei diese eine schwingende Relativbewegung zwischen dem
Lager und dem Zapfen, z.B. an den kleinen Endabschnitten der
Pleuelstangen von Verbrennungsmotoren des Kolbentyps vorsehen.
Jedoch sind seitliche Bewegungen zwischen einem in dem Kolben
befestigten Drehzapfen und der Pleuelstange, in der eine
glatte, konkave Vertiefung zum Tragen von Lagerschalen gebildet
ist, in diesen Baugruppen nicht möglich.
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Die in US -A-2 720 871 offenbarte Kolben- und
Pleuelstangenbaugruppe gestattet ebenfalls keine seitliche Bewegung zwischen
dem Kolben und der Pleuelstange.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verbindungsstruktur zwischen einem Kolben und einer
Pleuelstange gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen,
welche die obengenannten Probleme löst. Folglich ist eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Kolbenkippen zu
vermindern und dadurch sowohl die Haltbarkeit als auch die
Lebensdauer zu erhöhen und die Reibungsverluste ebenso wie die
benötigte Brennstoffmenge zu verringern.
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Erfindungsgemäß wird die oben erwähnte Aufgabe durch
Verwirklichung der Merkmale des Anspruches 1 geschaffen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
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Die obere und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter
verdeutlicht.
Es zeigt:
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Fig. 1 eine Vorderansicht im Schnitt einer
Verbindungsstruktur zwischen einem Kolben und einer
Pleuelstange;
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Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt der
Verbindungsstruktur aus Fig. 1;
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Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt einer von einer
Pleuelstange entfernten Aufnahmeplatte;
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Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt einer
Pleuelstange;
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Fig. 5 eine Vorderansicht im Schnitt einer
Verbindungsstruktur zwischen einem Kolben und einer
Pleuelstange gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 6 eine Ansicht von unten auf die
Verbindungsstruktur aus Fig. 5;
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Fig. 7 eine Seitenansicht im Schnitt einer Ölzuführung
in einen ringförmigen Raum in einem
obenliegenden Abschnitt des Kolbens;
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Fig. 8 und 9 Vorderansichten im Schnitt einer
Verbindungsstruktur zwischen einem Kolben bzw. einer
Pleuelstange gemäß einem teilweise
abgewandelten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
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Bevor die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung erläutert werden, wird eine in Fig. 1 bis 4
dargestellte,
bekannte Verbindungsstruktur beschrieben, um die
Beschreibung der Verbesserungen der vorliegenden Erfindung zu
vereinfachen.
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht im Schnitt einer
Verbindungsstruktur zwischen einem Kolben und einer Pleuelstange;
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und Fig. 2 ist davon eine Seitenansicht im Schnitt. Ein Kolben
2, beispielhaft von einem Dieselmotor, besitzt eine dem
Verbrennungsraum zugekehrte Seite 2a mit einer Vertiefung zur
Bildung einer Verbrennungskammer 3, bekannte Kolbenringe, die
an der äußeren Umfangswand befestigt sind, und einen
Mantelflächenabschnitt 7, der im Inneren hohl ist.
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Ein konvexer Abschnitt 4, der eine sich nach unten
erstreckende, kugelförmige Fläche aufweist, ist in dem unteren Teil
eines obenliegenden Abschnittes eines Kolbens 2 gebildet. Der
Umfang des konvexen Abschnittes 4 wird von einem ringförmigen
Raum 6 definiert, welcher zum Kühlen mit Schmieröl gefüllt ist
oder welchem Schmieröl von der Außenseite zugeführt wird. Die
kugelförmige, konvexe Fläche 5 des konvexen Abschnittes 4
weist eine Vertiefung 5a zur Aufnahme von Öl für eine Kühlung
und Schmierung auf. Eine Pleuelstange 13 ist an ihrem
äußersten Endabschnitt mit einer schüsselähnlichen Aufnahmeplatte
12 gebildet. Eine konkave Fläche 12a in Form einer
kugelförmigen Fläche der Aufnahmeplatte 12 ist verschiebbar mit der
kugelförmigen, konvexen Fläche 5 in Eingriff.
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Ein ringförmiges Halteglied 8 mit einer konkaven Fläche 8a in
Form einer kugelförmigen Fläche ist in Berührung mit dem
unteren Teil der Aufnahmeplatte 12 angeordnet, um einen Eingriff
zwischen dem konvexen Abschnitt 4 und der Aufnahmeplatte 12
beizubehalten. Das Halteglied 8 wird von einem Stützrohr 9
gelagert, welches in den Mantelflächenabschnitt 7 über ein
Gewinde eingreift. Das Stützrohr 9 wird gegen ein Lockern mit
einem Anschlagring 10, der mit dem Mantelflächenabschnitt in
Eingriff steht, geschützt.
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Da die Aufnahmeplatte 12 an der konkaven Fläche 8a des
ringförmigen Haltegliedes 8 zu befestigen ist, wird die
Aufnahmeplatte 12 getrennt von der Pleuelstange 13 zusammengebaut und
daran anschließend kombiniert. Wie in Fig. 3 und 4
dargestellt, ist ein sich nach unten erstreckender Vorsprung 17
integral mit dem Mittelpunkt oder Boden der Aufnahmeplatte 12
ausgebildet, welche eine konkave Fläche 12a in Form einer
kugelförmigen Fläche und eine konvexe Fläche 12b in Form einer
kugelförmigen Fläche aufweist, wobei der Vorsprung 17 mit
einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung 18 ausgebildet ist.
Bevorzugt ist der Vorsprung 17 an seiner äußeren Umfangsfläche
mit einer ebenen Fläche 17a hergestellt, die im Schnitt eine
hexagonale Form zum Eingriff eines Werkzeuges besitzt. Auf der
anderen Seite ist ein Körper 13a der Pleuelstange 13 integral
mit einer mit einem Gewinde versehenen Welle 19 ausgebildet,
die sich in Längsrichtung von einer äußersten Stirnfläche 19a
erstreckt. Da der Körper 13a getrennt von der Aufnahmeplatte
12 aufgebaut ist, wird das Herstellen der Aufnahmeplatte 12
durch Schmieden und spanabhebendes Bearbeiten der konkaven
Fläche 12a und der konvexen Fläche 12b vereinfacht.
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Der Körper 13a und die Aufnahmeplatte 12 werden verbunden,
indem die mit einem Gewinde versehene Welle 19 des Körpers 13a
in die Gewindebohrung 18 der Aufnahmeplatte 12 durch
Aufschrauben eingreift, und die äußerste Stirnfläche 19a des
Körpers 13a mit der Stirnfläche 17b des Vorsprunges 17 an der
Aufnahmeplatte 12 in Kontakt kommt.
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Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird ein axialer
Abschnitt oder Kurbelzapfen an dem äußersten Ende eines Armes
einer Kurbelwelle 16 (dargestellt durch den Mittelpunkt der
Welle) zwischen einem halbkreisförmigen, röhrenartigen
Abschnitt 14a eines Basisabschnittes 14 der Pleuelstange 13 und
einem halbkreisförmigen, röhrenartigen Abschnitt 15a einer
Lagerkappe 15 gekoppelt.
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Das äußerste Ende der Pleuelstange 13 lagert den konvexen
Abschnitt 4 in dem unteren Teil des obenliegenden Abschnittes
des Kolbens und kann hin- und hergeschwenkt werden, wenn sich
die Kurbelwelle 16 dreht.
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Der Mittelpunkt a einer Schwingung der Pleuelstange 13 ist
sehr nahe an die dem Verbrennungsraum zugekehrte Seite 2a
angeordnet. Dies bedeutet, daß das Maß p zwischen dem
Mittelpunkt a der Schwingung und der dem Verbrennungsraum
zugekehrten Seite 2a verringert wird, und daß, falls der Arm (Länge r)
der Kurbelwelle 16 um diesen verringerten Betrag verlängert
wird, der Hub des Kolbens 2 vergrößert wird und das Hubvolumen
beträchtlich vergrößert wird, ohne die Höhe h des
zylindrischen Körpers 61 zu verändern.
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Es ist wichtig, daß, falls eine Verringerung des Maßes p
zwischen der dem Verbrennungsraum zugekehrten Seite 2a und dem
Mittelpunkt a der Schwingung in Erweiterungen der Länge r des
Armes der Kurbelwelle 16 und der Länge l der Pleuelstange 13
aufgeteilt wird, der Wert l/r wie bekannt aufrechterhalten
werden kann und eine Neigung (der maximale Neigungswinkel) der
Pleuelstange 13 in dem Zustand, in welchem die Kurbelwelle 16
1/4 von dem OT (oberer Todpunkt) des Kolbens 2 entfernt
gedreht ist, wie bekannt zur Unterdrückung des Kolbenkippens
erzielt werden kann.
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Anstelle der oben beschriebenen Verbindungsstruktur, bei
welcher der kugelförmige, konvexe Abschnitt 4 des Kolbens 2 von
dem kugelförmigen, konkaven Abschnitt der Aufnahmeplatte 12 an
dem äußersten Endabschnitt der Pleuelstange 13 gelagert wurde,
ist es ebenfalls möglich, daß ein halbaxialer Abschnitt (ein
konvexer Abschnitt mit einer halbkreisförmigen Form im
Schnitt) des Kolbens von einem konkaven Abschnitt mit
halbkreisförmiger Form im Schnitt (eine Nut mit halbkreisförmiger
Form im Schnitt parallel zur Kurbelwelle) der Aufnahmeplatte
am äußersten Endabschnitt der Pleuelstange gelagert wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die oben beschriebene
Verbindungsstruktur durch Zulassen seitlicher Bewegungen
zwischen dem Kolben und der Verbindungsstange stark verbessert
werden. Bezugnehmend auf Fig. 5 bis 9 werden drei
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im folgenden beschrieben.
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In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist eine ebene, obere Fläche 22 eines
Gleitelementes 21, das aus einem Material mit hervorragender
Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist,
gleitend in Berührung mit einer ebenen unteren Fläche 20 des
obenliegenden Abschnittes des Kolbens 2 angeordnet. Eine
kugelförmige, konkave Fläche 12a einer Aufnahmeplatte 12, die an
dem äußeren Ende einer Pleuelstange 13 ausgebildet ist, wird
gleitend in Eingriff mit einer kugelförmigen, konvexen Fläche
5 gebracht, die in dem unteren Teil des Gleitelementes 21
gebildet ist. Das Gleitelement 21 ist in seinem Mittelpunkt mit
einem Durchgang 24 ausgestattet, wobei der Durchgang 24 ein
oberes Ende, das mit einer Vertiefung 23 einer oberen Fläche
22 kommuniziert, und ein unteres Ende, das mit einer
Vertiefung 25 der konvexen Fläche 5 kommuniziert, besitzt.
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Schmieröl, das von einer Ölpumpe unter Druck einem Ende der
Kurbelwelle zugeführt wird, wird dem inneren Durchgang 26 der
Pleuelstange 13 über innere Durchgänge der Kurbelwelle, des
Kurbelarms und des Kurbelzapfens zugeführt. Schmieröl wird von
einem inneren Durchgang 26 der Pleuelstange 13 in eine Kammer
zwischen der Vertiefung 25 und der konkaven Fläche 12a
zugeführt. Das Schmieröl schmiert einen Gleitabschnitt zwischen
der oberen Fläche 22 und der unteren Fläche 20 und schmiert
einen Gleitabschnitt zwischen der konkaven Fläche 12a und der
konvexen Fläche 5.
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Eine kugelförmige, konvexe Fläche 12b, die in dem unteren Teil
einer Aufnahmeplatte 12 gebildet ist, wird auf einer
kugelförmigen, konkaven Fläche 8a am oberen Teil eines zylindrischen
oder ringförmigen Haltegliedes 8 gleitend gelagert. Das
Halteglied 8 umfaßt z.B. aus praktischen Gründen eine Kombination
aus zwei geteilten Abschnitten und ist in einem kleinen
Bereich auf der oberen Fläche eines Stützrohres 9 gleitend
gelagert. Das Stützrohr 9 ist über ein Gewinde mit dem
Mantelflächenabschnitt 7 in Eingriff und wird von einer
Sicherungsmutter 10a festgeschraubt, so daß sie nicht locker ist.
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Wenn die Pleuelstange 13 um den Schwingungsmittelpunkt a (der
Krümmungsmittelpunkt der konkaven Fläche 12a) geneigt ist,
wird der Kolben 2 infolge der Explosionsbelastung nach unten
auf das Gleitelement 21 gedrückt, wobei die
Explosionsbelastung in eine in Längsrichtung auf die Pleuelstange 13
wirkende Komponente und eine seitlich auf den Kolben 2 wirkende
Komponente aufgeteilt wird. Wenn der Kolben 2 von der
Pleuelstange 13 nach oben geschoben wird, wird die von der Pleuelstange
13 auf den Kolben 2 wirkende Kraft in eine Komponente, die den
Kolben 2 nach oben drängt, und eine Komponente, die den Kolben
in eine seitliche Richtung drängt, aufgeteilt. Eine gleitende
Relativbewegung tritt zwischen der unteren Fläche 20 des
Kolbens und der oberen Fläche 22 des Gleitelements 21 auf, wobei
gleichzeitig eine gleitende Relativbewegung zwischen der
unteren Fläche des Haltegliedes 8 und der oberen Fläche des
Stützrohres 9 auftritt. Die Stoßbeanspruchung der äußeren
Umfangswand des Kolbens bezüglich der inneren Umfangswand des
Zylinders, die aus der seitlichen Bewegung des Kolbens resultiert,
wird durch den viskosen Widerstand des Öls, das die
Gleitabschnitte schmiert, abgebaut.
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Ein Einlaßdurchgang 43 und ein Auslaßdurchgang 44 sind am Rand
mit Abstand zueinander in dem Halteglied 8 angeordnet, damit
Schmieröl, das unter Druck von einer Ölpumpe zu einer am
unteren Ende des Zylinders angeordneten Öldüse 52 geführt wird, in
den ringförmigen Raum 6 des obenliegenden Abschnittes des
Kolbens 2 eingeleitet wird. Eine Durchflußverteilerwand oder
Durchflußabzweigungswand 41 mit einer im Schnitt auf dem Kopf
stehenden, dreieckigen Form ragt gegenüber der Einlaßöffnung
49 von der oberen Wand des ringförmigen Raumes 6 nach unten,
wie in Fig. 7 dargestellt ist, so daß das Öl in den
ringförmigen Raum 6 eingeleitet und in einander entgegengesetzte
Richtungen verzweigt wird, um zu einer Auslaßöffnung 50 zu
fließen.
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Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine ringförmige
Trennplatte 42, die im Schnitt umgekehrt U-förmig ist, in dem
ringförmigen Raum 6 angeordnet. Ein innerer Umfangsabschnitt 42a der
Trennplatte 42 ist nach unten gekrümmt und mit einer
Umfangswand des konvexen Abschnittes 4 federnd in Eingriff, d.h.
einer inneren Umfangswand 6a des ringförmigen Raumes 6. Ein
äußerer Umfangsabschnitt 42b der Trennplatte 42 ist mit einer
äußeren Umfangswand 6b des ringförmigen Raumes 6 federnd in
Eingriff. Die Trennplatte 42 ist mit einer Einlaßöffnung 49
gegenüber dem Einlaßdurchgang 43 und einer Auslaßöffnung 50
gegenüber dem Auslaßdurchgang 44 ausgebildet.
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Öl, das aus einer am unteren Ende des Zylinders angeordneten
Öldüse 52 ausströmt, trifft auf die Durchflußverzweigungswand
41 des ringförmigen Raumes 6 über den Einlaßdurchgang 43 des
Haltegliedes 8 und die Einlaßöffnung 49 der Trennplatte 42 und
wird dann nach links und rechts abgezweigt, um in den
ringförmigen Raum 6 zu fließen. Öl, das sich halb um den ringförmigen
Raum 6 herum auf der Trennplatte 42 bewegt hat, kühlt den
obenliegenden Abschnitt des Kolbens 2, insbesondere die
Umfangswand der Verbrennungskammer 3, fließt von der
Auslaßöffnung
50 zu dem ringförmigen Raum zwischen der Trennplatte 42
und dem Halteglied 8 und fließt von dort in den Kurbelkasten
oder die Kurbelkammer über den Auslaßdurchgang 44 des
Haltegliedes 8.
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Falls die Trennplatte 42 so konstruiert ist, daß sie von der
Einlaßöffnung 49 zur Auslaßöffnung 50 ein Gefälle aufweist
(die Fläche der Trennplatte 42 ist gegenüber der dem
Verbrennungsraum zugewandten Fläche 2a des Kolbens geneigt), fließt
das Öl sehr gut und vergrößert die Kühlwirkung noch weiter.
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Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Abschnitt 51 mit
kleiner Wandstärke in dem unteren Abschnitt unterhalb einer Nut
zur Aufnahme eines Ölabstreifringes an der äußeren Umfangswand
des Kolbens 2 ausgebildet, damit das von der inneren
Umfangswand des Zylinders mittels der Ölabstreifringe abgestreifte Öl
in den Mantelflächenabschnitt 7 geführt wird. Eine Anzahl von
geneigten Durchgängen 45 ist am Umfang mit Abstand zueinander
in dem Abschnitt 51 mit kleiner Wandstärke vorgesehen. Die
geneigten Durchgänge 45 werden mit einer ringförmigen Nut 46
in Verbindung gebracht, die in der äußeren Umfangswand des
Stützrohres 9 ausgebildet ist und mit einer Anzahl von
Durchgängen 47 in Verbindung gebracht wird, die in dem Stützrohr 9
vorgesehen sind. Folglich fließt das von der inneren
Umfangswand des Zylinders mittels des Ölabstreifringes abgestreifte
Öl entlang des Abschnittes 51 mit der kleinen Wandstärke über
die geneigten Durchgänge 45, die ringförmige Nut 46 und die
Durchgänge 47 nach unten in den Kurbelkasten oder die
Kurbelkammer.
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In einem anderen, in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel
befindet sich der Krümmungsmittelpunkt der konvexen Fläche 5
über dem Gleitelement 21, dessen Krümmungsradius kleiner als
jener von der konkaven Fläche 12a der Aufnahmeplatte 12 ist,
wobei die konvexe Fläche 5 keinen gemeinsamen
Krümmungsmittelpunkt
besitzt. Die kugelförmige, konvexe Fläche 12b besitzt
einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt mit der konkaven Fläche
12a der Aufnahmeplatte 12 und ist auf der oberen konvexen
Fläche 8b des rohrförmigen Stützelementes 8 gleitend gelagert.
Der Krümmungsmittelpunkt der konvexen Fläche 8b befindet sich
in der unteren Position und diametral äußeren Position des
Haltegliedes 8. Bevorzugt liegt der Krümmungsmittelpunkt der
konvexen Fläche 8b auf einer Verlängerung einer geraden Linie,
die den Schwingungmittelpunkt a mit dem Krümmungsmittelpunkt
der konvexen Fläche 5 verbindet.
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Des weiteren ist eine Vertiefung 23a der ansonsten ebenen
Fläche 20 des Kolbens 2 gegenüber der Vertiefung 23 vorgesehen,
wie in Fig. 8 zu erkennen ist.
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Die konkave Fläche 12a und die konvexe Fläche 12b der
Aufnahmeplatte 12 sind kugelförmig, und das Gleitelement 21 und das
Halteglied 8 sind als rotierende Körper bezüglich der
Mittelachse des Kolbens 2 ausgebildet.
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Wenn die Pleuelstange 13 hin- und herschwingt während die
hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 2 stattfindet, bewegt sich
die konkave Fläche 12a und die konvexe Fläche 12b der
Aufnahmeplatte 12 gleitend in einem linearen Kontakt mit der
konvexen Fläche 5 des Gleitelementes 21 und der konvexen Fläche 8b
des Haltegliedes 8. Der Gleitabschnitt zwischen der
Aufnahmeplatte 12 und dem Gleitelement 21 wird mittels Schmieröl von
dem ringförmigen Raum 6 sowie Schmieröl von einem inneren
Durchgang 26 geschmiert. Der Gleitabschnitt zwischen der
Aufnahmeplatte 12 und dem Halteglied 8 wird mittels Schmieröl von
dem ringförmigen Raum 6 geschmiert. Der Kontaktbereich
zwischen der Aufnahmeplatte 12 und dem Gleitelement 21 ebenso wie
der Kontaktbereich zwischen dem Halteglied 8 und der
Aufnahmeplatte 12 wird schmaler. Wenn sich beide Glieder gleitend
bewegen wird ein Ölfilm infolge der Quetschwirkung kräftig
dazwischen gezwängt, wodurch die Tragfähigkeit des Ölfilms
erhöht wird.
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In einem weiteren, in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Kugellager in dem Gleitelement 21 angeordnet, um die
Gleitbewegung zwischen dem Gleitelement 21 und der
Aufnahmeplatte 12 reibarm zu machen. D.h. die konvexe Fläche 5 des
Gleitelementes 21 weist eine Anzahl von Löchern (kugelförmige
Räume) 55 auf, so daß sich eine Kugel 56 eingesetzt in jedes
der Löcher 55, in Berührung stehend mit der konkaven Fläche
12a der Aufnahmeplatte 12 wälzt. Ein sich von einer Vertiefung
23 zu jedem Loch 55 erstreckender Durchgang 54 ist in dem
Gleitelement 21 vorgesehen, um einen Eingriffsabschnitt
zwischen der Kugel 56 und dem Loch 55 zu schmieren.
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Die konkave Fläche 8a des Haltegliedes 8 ist ebenfalls mit
einer Anzahl von Löchern 65 ausgestattet, so daß eine Kugel 66
in jedes Loch 65 eingesetzt ist. Die Kugeln wälzen sich in
Berührung stehend mit der konvexen Fläche 12b der
Aufnahmeplatte 12. Ein sich von der äußeren Umfangsfläche des
Haltegliedes 8 zu jedem Loch 65 erstreckender Durchgang 64 ist in
dem Halteglied 8 vorgesehen, um einen Eingriffsabschnitt
zwischen der Kugel 66 und dem Loch 65 zu schmieren.
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Der Schwingungsmittelpunkt der Pleuelstange ist zu der dem
Verbrennungsraum zugekehrten Seite des Kolbens, verglichen mit
einer gewöhnlichen Bolzenverbindungsstruktur, versetzt und,
falls der Arm der Kurbelwelle und die Pleuelstange um diesen
Versatzbetrag verlängert werden, wird der Hub des Kolbens
erhöht, ohne die Höhe des zylindrischen Körpers zu ändern und
den maximalen Neigungswinkel der Pleuelstange zu erhöhen. Da
die Höhe des zylindrischen Körpers im wesentlichen die gleiche
wie bei den Vorrichtungen des Standes der Technik ist,
entsteht keine Steigerung der Kosten bei der Bearbeitung des
zylindrischen Körpers.
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Das Hubvolumen wird infolge der Vergrößerung des Kolbenhubes
vergrößert, ein Anteil, der von einem unnötigen Volumen im OT
(oberer Todpunkt) des Kolbens belegt wurde, wird verringert
und Messungen der Auspuffgase können einfach durchgeführt
werden.
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Da der maximale Neigungswinkel der Pleuelstange nicht
vergrößert wird, selbst wenn der Hub des Kolbens vergrößert wird,
können Probleme wie das Kolbenkippen, daraus resultierende
Reibungsverluste, Verschleiß der Kolbenringe, Kippgeräusche
od.dgl. vermieden werden.
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Da eine träge Masse des Kolbens klein ist, kann mit einer
Verringerung der Kippgeräusche, eine Erhöhung der Haltbarkeit
sowie Lebensdauer des Kolbenringes und der Zylinderbuchse,
einer Verminderung der Reibungsverluste und einer Verminderung
der benötigten Benzinmenge gerechnet werden.
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Da der Oberflächendruck bei einer Explosionsbelastung an dem
äußeren Ende der Pleuelstange niedrig ist, ist diese Struktur
vorteilhaft bei einer hohen Vorverdichtung in einem
Verbrennungsmotor.
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Da der Schwingungsmittelpunkt des Kolbens nahe an der dem
Verbrennungsraum zugekehrten Fläche, die der
Explosionsbeanspruchung ausgesetzt ist, liegt, wird der aus der Kolbenschwingung
resultierende Stoß zur Verminderung der Betriebsgeräusche
abgebaut.