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Exzentergetriebe Die vorliegende Erfindung betrifft ein Exzentergetriebe,
insbesondere für Brennkraftmaschinen, zur Übertragung der geradlinig hin und her
gellenden Kolbenbewegung in die drehende Bewegung der Motorhauptwelle, bei dem ein
Ausgleichexzenter vorgesehen ist; der anstatt der bisher bekannten Pleuelstange
den Verbrennungsdruck des Kolbens auf die Kurbelwelle überträgt und auch die seitlichen
Bewegungsunterschiede zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle ausgleicht.
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- Bei den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art waren
Stöße bei dem Gang eines Motors nicht zu vermeiden, da der senkrechte Aufbau von
Kurbelwelle, Pleuelstange und Kolben den im Totpunkt auftretenden Spitzendruck der
Verbrennung nicht günstig wirksam werden ließ.
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Dieser ilbelstand wird bei der vorliegenden Erfindung vermieden, indem
anstatt der Pleuelstange ein Exzentergetriebe als Verbindung zwischen Kolben- und
Motorhauptwelle eingebaut ist, durch dessen Wirkungsweise eine günstige Angriffsstellung
des Kolbens auf die Motorhauptwelle ,geschaffen ist. Die Zündung der Verbrennungsgase
erfolgt, je nach Ausführung des Exzentergetriebes, frühestens im oberen Totpunkt
der Motorhauptwelle oder später.
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Zn den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
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Die Abb. i bis 6 zeigen die Erfindung als ein Exzentergetriebe mit
einer Kurbelwelle als Motorhauptwelle in vier verschiedenen Stellungen und zwei
Einzelteile.
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Die Abb. 7 zeigt die Erfindung als einen Schnitt durch einen Motor
mit eingebautem Exzentergetriebe nach Abb. i bis 6. -In Abb.-8 ist ein Schnitt durch
einen Motor dargestellt, bei dem das Exzentergetriebe nach links versetzt ist.
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Die Abb. 9 bis 15 zeigen die Erfindung als
Exzehtergetriebe
mit .einer Exzenterhauptwelle als Hauptwelle in vier Stellungen und drei Einzelteile.
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Die Abb. 16 zeigt die Erfindung als einen Schnitt durch einen Motor
mit eingebautem Exzentergetriebe nach Abb. 9 bis 15. In Abb. 17 ist ein Schnitt
durch einen Motor dargestellt, bei dem das Exzentergetriebe nach links versetzt
ist.
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Die Abb. 18 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
des Exzentergetriebes mit Kurbelwelle, und zwar in der Abb. b bis f den Niedergang
des Kolbens während des Arbeitstaktes bei verschiedenen Kurbelstellungen vom oberen
bis unteren Totpunkt. In den Abb. igb bis f ist derselbe Vorgang wie in den Abb.
18b bis f dargestellt, jedoch bei einem Exzentergetriebe mit nach rechts versetztem
Ausgleichexzenter.
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In den Zeichnungen bezeichnet i die Kurbelwelle, an deren Kurbelzapfen
in dem Lager 8 der Ausgleichexzenter 4" beweglich gelagert und mit den Schraubenbolzen
g befestigt ist. Der Ausgleichexzenter 4" wird von der Kolbenstange 3 mit einer
unteren lagerförmigen Verlängerung beweglich umfaßt. Die Kolbenstange 3 erhält durch
die an .der lagerförmigen Verlängerung fest angebrachten seitlichen Gleitschlitten
6 und den oberen Kolben mit den Kolbenringen io eine seitliche Führung an den Gehäusegleitbahnen
7 und der Kolbenlaufbahn 5. Dem Kolben ist so das Auf- und Abwärtsgleiten möglich.
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Die beweglichen Teile können mit Kugel-oder Rollenlagern ausgestattet
werden.
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Das Exzentergetriebe arbeitet wie folgt: Durch den Verbrennungsdruck
auf den Kolbenboden drückt die Kolbenstange 3 mit ihrer lagerförmigen Verlängerung
(Abb. i bis 6) auf den Ausgleichexzenter 4a, der den Druck über ras Lager 8 auf
den Kurbelzapfen der Kurbelwelle i überträgt. Die Kurbelwelle i wird zur Seite gedrückt,
wobei sich her Kurbelzapfen der Kurbelwelle i in .dem Lager 8 und der Ausgleichexzenter
4" in seiner äußeren Lagerung in der Kolbenstange 3 um eine Viertelumdrehung nach
rechts bewegt. Durch diese Drehbewegung des Ausgleichexzenters 4a werden die seitlichen
Bewegungsdifferenzen zwischen der starr ,geführten Kolbenstange 3 und Kurbelwelle
i ausgeglichen.
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Abb. a zeigt :die Stellung nach einer Viertelumdrehung der Kurbelwelle
i. In dieser Stellung ist der Ausgleichexzenter 4, kurz ztttn Stillstand gekommen,
weil die Kolbenstange 3 und die Kurbelwelle i sich gemeinsam in der senkrechten
Linie bewegen, und zwar so lange, bis die Kurbelwelle i in ihrer weiteren Umdrehung
von der senkrechten Bewegung der Kolbenstange 3 wieder Abweichungen aufweist. Sind
diese Abweichungen vorhanden, so ,gleicht der Ausgleichexzenter 4a dieselben wieder
aus, nun aber mit einer Viertelumdrehung in entgegengesetzter Richtung der Kurbelwellendrehung.
Nach einer halben Umdrehung der, Kurbelwelle i entsteht die Stellung wie auf Abb.
3, in welcher der Kolben 3 und die Kurbelwelle i gleichzeitig den unteren Totpunkt
erreicht haben. Es wechselt nun das Druckverhältnis, die Kurbelwelle i wird durch
die Schwungmasse die treibende Kraft. Die Kurbelwelle i . drückt mit dem Kurbelzapfen
auf das Lager 8 des Ausgleichexzenters 4a, dieser überträgt den Druck mit seiner
äußeren Lagerung auf die Kolbenstange 3, wodurch sich dieselbe nach aufwärts bewegt.
Wieder gleicht der Ausgleichexzenter 4a, wie vorher, die entstehenden Bewegungsunterschiede
zwischen der Kolbenstange 3 und Kurbelwelle i aus. Nach einer Dreiviertelumdrehung
der Kurbelwelle i entsteht die Stellung wie auf Abb.4, und nach einer ganzen Umdrehung
der Kurbelwelle i ist wieder die Ausgangsstellung wie auf Abb. i erreicht. Die Art
der Bewegungen des Ausgleichexzenters 4a sind hin und her pendelnd in der oberen
und unteren Totpunktlage. In der oberen Totpunktlage von links nach rechts und in
der unteren Totpunktlage von rechts nach links. Der innere Durchmesser des Ausgleichexzenters
4a ist größer als der Hauptwellenhub. Der Mittelpunkt des Ausgleichexzenters 4a
liegt unterhalb des eigentlichen Drehpunktes der Hauptwelle, d. h. auf der anderen
Seite der Welle wie der Kurbelzapfen. Hierdurch ist es dem Ausgleich@exzenter 4,
infolge seiner stets gleichbleibenden seitlichen Führung an der Gehäusegleitbahn
7 nicht möglich, eine ganze Umdrehung zu machen, und entsteht dadurch die pendelnde
Bewegung desselben.
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In der Ausführung eines Exzentergetriebes mit einer Exzenterhauptwelle
2 als Hauptwelle, wie auf Abb. 9 bis 15 dargestellt, sind die Bewegungen die gleichen
wie bei einem Exzentergetriebe mit einer Kurbelwelle i als Hauptwelle. Desgleichen
ändert sich die Arbeitsweise nicht, wenn der Ausgleichexzenter 4a, wie auf Abb.
8, oder wie der Ausgleichexzenter 4v, wie auf Abb. 17, mit dem Mittelpunkt nach
links versetzt ist, wohl aber ändert sich die Wirkungsweise desselben in bezug auf,den
Kolbenweg und das Kräfteverhältnis. Für die Leistung eines Motors schafft das Exzentergetriebegünstige
Momente, wie aus der schematischen Darstellung der Abb. i S und i 9 ersichtlich
ist. Die Linie a kennzeichnet den oberen Totpunkt des Kolbens 3. In der Stellung
b sind die Kurbelwelle i und der Kolben 3 gleichzeitig auf oberen Totpunkt. 1n
dieser
Stellung erfolgt die Zündung der Verbrennungsgase, und nach dem Zündverzug drückt,
wie aus Stellung c ersichtlich ist, ein hoher Verbrennungsdruck auf den Kolben 3.
In der Stellung d hat der Kolben 3 den Verbrennungsraum nur wenig erweitert, und
bei günstigster Kurbelstellung ist noch ein guter Verbrennungsdruck vorhanden. In
der Stellung e fällt der Verbrennungsdruck dann infolge der Erweiterung des Verbrennungsraumes
schneller ,ab, und in Stellung f erreichen der Kolben 3 und die Kurbelwelle i gemeinsam
:den unteren Totpunkt. Bei der AufwärtsbeweIgung, ersichtlich an dem Kolbenstand
der Abb. i 8 f bis b, werden die Verbrennungsgase anfänglich vorn f bis d schnell
und vorn d bis b bei höherem Gegendruck langsamer durch den Kolben 3 komprimiert.
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In der schematischen Darstellung, wie in Abb. i g, ist .dargestellt,
welchen Weg der Kolben 3 ,geht, wenn in .dem Motor ein Exzentergetrieb:e mit nach
links versetztem Ausgleichexzenter q.a wie auf Abb. 8 eingebaut ist. Der obere Totpunkt
des Kolbens 3 ist auch hier mit Linie a gekennzeichnet. In der Stellung b hat die
Kurbelwelle i ihren oberen Totpunkt erreicht, jedoch befindet sich der Kolben 3
noch vor dem oberen Totpunkt. Nun erfolgt die Zündung der Verbrennungsgäse, und
nach dem Zündverzug drückt der Kolben 3, wie aus der Stellung c ersichtlich, mit
dem Spitzendruck der Verbrennung auf einen günstigen Hebelarm der Kurbelwelle r.
Die Stellungd zeigt noch einen hohen. Verbrennungsdruck bei längstem Hebelarm der
Kurbelwelle"i. In Stellung-,- und f fällt dann der Verbrennungsdruck schnell ab,
und der Kolben 3 und die Kurbelwelle i erreichen, wie in Stellung f, gleichzeitig
den unteren Totpunkt. Bei dieser Bauart ist der Werg des Kolbens 3 über den Kurbelwüllenhub
hinaus verlängert. Durch die beschriebene Bauart und Wirkungsweise der Erfindung
wird -eine verbesserte Form einer Brennkraftmaschine geschaffen. Die Kurbelwelle
erhält ihren Kraftantrieb in einer Stellung, wo sie .einen größeren Hebelarm besitzt.
Der Kolben .erweitert nicht mehr so schnell den Verbrennungsraum, wodurch das Kräfteverhältnis
des Motors bei geringem Brennstoffverbrauch steigt. Die Erfindung ist auf alle Motorenkonstruktionen,
Otto- und Dieselmotoren, sowie als rechtwinklige Kraftübertragung jeder Art, anwendbar.