EP0589892A1 - Piston engine - Google Patents

Piston engine

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Publication number
EP0589892A1
EP0589892A1 EP92908384A EP92908384A EP0589892A1 EP 0589892 A1 EP0589892 A1 EP 0589892A1 EP 92908384 A EP92908384 A EP 92908384A EP 92908384 A EP92908384 A EP 92908384A EP 0589892 A1 EP0589892 A1 EP 0589892A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting rod
sleeve body
rod section
lower connecting
fork
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92908384A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Mederer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0589892A1 publication Critical patent/EP0589892A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston engine with at least one piston which is movable in a cylinder and which is connected to the crankshaft via an upper and lower connecting rod section which are connected to one another by a common joint part, and in which the upper one
  • the connecting rod section has an extension that extends beyond the joint point and pivotally engages a pivot lever on the extension, which is supported on the engine block with its end facing away from the joint point.
  • the upper connecting rod section carries a bearing disc between the fork-shaped ends for the lower connecting rod section and the pivot lever.
  • the upper connecting rod section is designed with fork-shaped ends, that the fork-shaped ends of the upper connecting rod section firmly support a sleeve body which extends in sections on the inside between the ends of the upper connecting rod section and on the outside of the ends, that the lower connecting rod section is articulated on the inside and outside sections of the sleeve body and that the sleeve body or the like by means of a bushing.
  • the pivot lever is mounted symmetrically in the center at a distance from the fork-shaped ends and eccentrically for mounting the upper and lower connecting rod sections. In this way, large contact surfaces are created by the sleeve body on the upper connecting rod section and between the sleeve body and the lower connecting rod section
  • the fork-shaped ends of the upper connecting rod section are passed through cuts in the lower connecting rod section and are immersed in slots, in the sleeve body, and that the upper connecting rod section and the sleeve body are provided in holes in the sleeve body and the fork-shaped one End introduced connecting elements, e.g. Pens or the like are firmly connected to each other. Appropriately find three pens or the like. Application that lead to a secure connection. It is also conceivable that the upper connecting rod is additionally, e.g. supported by means of flat surfaces on the bottom of the slits in the sleeve body.
  • the connecting rod sections and the sleeve body are provided any material, for example made of an iron material, and that, in order to improve the sliding property of the sleeve body, a bearing sleeve for the lower connecting rod section is made of a non-ferrous metal, for example bronze, on the circumferential surface.
  • the connecting rod sections and the sleeve body can preferably also be formed from a light metal material, for example aluminum, whereby the sleeve body is suitable for immediate mounting of the lower connecting rod section.
  • the use of light metal materials thus gives the advantage that bearing sleeves, which are necessary when using iron materials, can be omitted, which results in an advantageous weight saving, which allows higher speeds for greater performance. In addition, the manufacturing effort is reduced.
  • a positioning eccentric guided in or on the engine block can also be used.
  • the arrangement of an actuating eccentric permits the adjustment of various articulation angles between the connecting rod sections in order to change the characteristics of the reciprocating piston engine. It is essential for the engine to create wide contact surfaces for safe and even force distributions over the length of the joint and to avoid disruptive bends in the joint.
  • the upper connecting rod section with a web-shaped end facing away from the piston is fixed in the center of a sleeve body, for example by pins, and that the sections extending to both sides of the sleeve body define the lower connecting rod section store and the sleeve body by means of an eccentrically arranged in this and on both sides over the sleeve or the like led out body.
  • the pivot lever is preferably fork-shaped at the end facing the sleeve body.
  • FIG. 3 shows an upper connecting rod section in section along the line III-III of FIG. 2
  • FIG. 4 shows a sleeve body connectable to the upper connecting rod section
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a sleeve body
  • FIG. 6 shows a lower connecting rod section in section
  • FIG. 7 shows a connecting rod section according to FIG. 6 in side view
  • FIG. 8 shows a pivoting lever in side view
  • Fig. 9 shows a section along the line IX-IX of Fig. 8
  • Fig. 10 shows a bearing bush for the pivot lever in
  • Fig. 11 is a bearing bush in section along the line XI-XI of Fig. 10,
  • 1 denotes a cylinder of a reciprocating piston engine, which slidably receives a piston 2.
  • the cylinder 1 is closed at the upper end in a manner known per se by a cylinder head part 3.
  • the device for the supply of fuel and air or of fuel mixtures and the removal of combustion gases are not shown for reasons of clarity.
  • the piston 2 receives a piston pin on which an upper connecting rod section 5 with its bearing 6 (FIG. 2) engages in a pivotable manner.
  • the upper connecting rod section 5 is fork-shaped in the lower region and the legs 7 with their free widened ends 8 are firmly connected by means of pins 9 to a sleeve body 10 (FIGS. 4, 5).
  • the pins 9 are prepared for this purpose
  • the sleeve body 10 is provided with slots 11 into which the free ends 8 of the connecting rod section 5 engage.
  • a lower connecting rod section 12 (FIGS. 6, 7) is mounted on the sleeve body 10 with the interposition of a bearing sleeve 13 made of a suitable material.
  • the lower connecting rod section 12 engages the sleeve body 10 such that it can pivot.
  • the lower connecting rod section 12 furthermore has slots 14 through which the upper connecting rod section 5 with the ends 8 engages freely. 1, the sleeve body 10 receives in a cylindrical recess 15 a bearing pin 16 (FIGS. 10, 11) which supports one end 17 'of a pivot lever 17 (FIGS.
  • the pivot lever 17 reaches through with the end 17 ' Recess 18 in the sleeve body 10 and lower connecting rod section 12, while the end 17 ′′ of the pivot lever 17 facing away from the sleeve body 10, as shown in FIG. 16, is mounted at 19 on a positioning eccentric 20.
  • the lower connecting rod section 12 engages in a known manner with its end facing away from the piston 2 against a crankshaft 21.
  • the piston 2 is at the top dead center "TDC".
  • TDC top dead center
  • the connecting rod bearing on the piston side moves along the cylinder axis 22 and the sleeve body 10 on a movement path in the form of a circular arc 23.
  • the bearing pin 16 moves on a further circular path 24.
  • the crankshaft 21 rotates and with it the crankshaft side Bearing 25 in the direction of arrow 26.
  • the bearing changes of connecting rod sections 5 and 12 and pivoting lever 17 at bottom dead center "UT" of piston 2 correspond to the dashed lines. It can be seen that when the piston 2 moves downward from the top dead center, the movement path 23 for the sleeve body 10 approaches the cylinder axis 27 and cuts it in the further course when the piston 2 moves downward.
  • the upper connecting rod section 5 engages with a web 33 on a modified sleeve body 10 and is fixed to this by means of pins 9.
  • the sleeve body 10 also serves for storage in this embodiment of the lower connecting rod section 12, in particular with the interposition of a bearing sleeve 13.
  • the sleeve body 10 receives a bearing pin 16 for a pivoting lever 34 which is advanced over the two front ends of the sleeve body 10 and ends at these ends
  • Swivel lever 34 supports.
  • the pivot lever 34 is preferably fork-shaped at its end facing the bearing pin 16.
  • Pins 35 serve to secure the fork-shaped ends 34 ', 34' 'of the pivoting lever 34 on the bearing pin 16.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Un moteur alternatif comporte au moins un piston se déplaçant dans un cylindre et relié au vilebrequin par des sections de bielle supérieure et inférieure reliées par un point d'articulation commun. La section de bielle supérieure présente, au-delà du point d'articulation, un prolongement en prise avec un levier pivotant dont l'extrémité opposée au point d'articulation s'appuie sur le bloc-moteur. Pour empêcher des flexions au voisinage du point d'articulation des sections de bielle, la section de bielle supérieure (5) est munie d'extrémités formant une fourche (7) qui supportent fermement un corps de douille (10) lequel s'étend intérieurement, par section, entre les extrémités (7) de la section de bielle supérieure (5) et extérieurement entre les extrémités (7), tandis que la section de bielle inférieure (12) est articulée aux sections intérieures et extérieures du corps de douille (10), le corps de douille (10) supportant le levier pivotant (17), au moyen d'une douille (16) ou d'un élément similaire, centralement et symétriquement, entre les extrémités formant une fourche (7) et excentriquement par rapport au logement des sections de bielle supérieure et inférieure (5, 12).A reciprocating engine has at least one piston moving in a cylinder and connected to the crankshaft by upper and lower connecting rod sections connected by a common pivot point. The upper connecting rod section has, beyond the point of articulation, an extension engaged with a pivoting lever whose end opposite the point of articulation rests on the engine block. To prevent bending near the pivot point of the connecting rod sections, the upper connecting rod section (5) is provided with fork-forming ends (7) which firmly support a bushing body (10) which extends inwardly. , by section, between the ends (7) of the upper connecting rod section (5) and externally between the ends (7), while the lower connecting rod section (12) is hinged to the inner and outer sections of the sleeve body ( 10), the socket body (10) supporting the pivoting lever (17), by means of a socket (16) or a similar element, centrally and symmetrically, between the ends forming a fork (7) and eccentrically by relative to the housing of the upper and lower connecting rod sections (5, 12).

Description

Beschreibung description
HubkolbenmotorReciprocating engine
Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor mit mindes¬ tens einem in einem Zylinder bewegbaren Kolben, der über einen durch eine gemeinsame Gelenksteiie miteinander verbundenen oberen und unteren Pleuelabschnitt mit der Kurbelwelle in Verbindung steht und bei dem der obereThe invention relates to a reciprocating piston engine with at least one piston which is movable in a cylinder and which is connected to the crankshaft via an upper and lower connecting rod section which are connected to one another by a common joint part, and in which the upper one
Pleuelabschnitt eine über die Gelenkstelle hinausgeführ¬ te Verlängerung aufweist und an der Verlängerung ein Schwenkhebel schwenkbar angreift, der sich mit seinem der Gelenkstelle abgewandten Ende am Motorblock ab- stützt.The connecting rod section has an extension that extends beyond the joint point and pivotally engages a pivot lever on the extension, which is supported on the engine block with its end facing away from the joint point.
Bei einer bekannten Kra tmaschine (EP-0 292 603) obiger Gattung trägt der obere Pleuelabεchnitt zwischen gabel¬ förmigen Enden eine Lagerscheibe für den unteren Pleuel- abschnitt und den Schwenkhebel. Obwohl bei dieser Kraft¬ maschine durch die Ausbildung und Lagerung der Pleuelab¬ schnitte und des Schwenkhebels eine Verlagerung des je¬ weils günstigsten Drehmoments auf die wirksamsten Kur¬ belwellenstellungen zu einer weichen Verbrennung mit ruhigem Betrieb bereits möglich ist, führt die Wirkver¬ bindung von unterem Pleuelabschnitt und oberen Pleuelab¬ schnittsenden zu unerwünschten Biegemomenten und zu relativ großen Flächenpressungen im Gelenkbereich der Pleuelabschnitte.In a known power tool (EP-0 292 603) of the above type, the upper connecting rod section carries a bearing disc between the fork-shaped ends for the lower connecting rod section and the pivot lever. Although in this engine the formation and storage of the connecting rod sections and the swivel lever make it possible to shift the respectively most favorable torque to the most effective crankshaft positions for soft combustion with quiet operation, the active connection leads to the bottom Connecting rod section and upper connecting rod section ends to undesirable bending moments and to relatively large surface pressures in the joint area of the connecting rod sections.
Es ist Aufgabe der Erfindung die Biegemomente und die Flächenpreεsungen zwischen oberem und unterem Pleuelab¬ schnitt gering zu halten und Biegevorgänge im Bereich des Gelenks der Pleuelabschnitte zu vermeiden. Der Erfindung gemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der obere Pleuelabschnitt mit gabelförmigen Enden ausgebildet ist, daß die gabelförmigen Enden des oberen Pleuelabschnittε einen Hülsenkörper fest tragen, der sich abschnittsweise innenεeitig zwischen den Enden des oberen Pleuelabschnittε und außenseitig der Enden er¬ streckt, daß der untere Pleuelabschnitt auf die innen- und außenseitigen Abschnitte des Hülsenkörpers gelenkig gelagert ist und daß der Hülsenkörper vermittels einer Buchse od.dgl. mittig symmetrisch im Abstand der gabel¬ förmigen Enden und exzentrisch zur Lagerung von oberem und unterem Pleuelabschnitt den Schwenkhebel lagert. Auf diese Weise sind durch den Hülsenkörper am oberen Pleu¬ elabschnitt und zwischen Hülsenkörper und unterem Pleu- elabschnitt große Auflageflächen geschaffen, die zurIt is an object of the invention to keep the bending moments and the surface pressures between the upper and lower connecting rod sections low and to avoid bending processes in the region of the joint of the connecting rod sections. According to the invention, this object is achieved in that the upper connecting rod section is designed with fork-shaped ends, that the fork-shaped ends of the upper connecting rod section firmly support a sleeve body which extends in sections on the inside between the ends of the upper connecting rod section and on the outside of the ends, that the lower connecting rod section is articulated on the inside and outside sections of the sleeve body and that the sleeve body or the like by means of a bushing. the pivot lever is mounted symmetrically in the center at a distance from the fork-shaped ends and eccentrically for mounting the upper and lower connecting rod sections. In this way, large contact surfaces are created by the sleeve body on the upper connecting rod section and between the sleeve body and the lower connecting rod section
Verringerung der Flächenpressungen Anlaß geben, wodurch ungünstige Biegemomente und störende Durchbiegungen im Gelenkbereich verhindert sind.Reduce the surface pressures, which prevents unfavorable bending moments and annoying deflections in the joint area.
In Ausgestaltung des Hubkolbenmotorε ist vorgesehen, daß die gabelförmigen Enden des oberen Pleuelabschnittε durch Schiitzungen im unteren Pleuelabschnitt hindurch¬ geführt εind und in Schlitzungen, im Hülsenkörper eintau¬ chen und daß der obere Pleuelabschnitt und der Hülsen- körper vermittels in Bohrungen des Hülsenkörpers und den gabelförmigen Enden eingebrachten Verbindungselementen, z.B. Stiften od.dgl. miteinander fest verbunden εind. Zweckmäßig finden drei Stifte od.dgl. Anwendung, die zu einer sicheren Verbindung führen. Auch ist denkbar, daß sich der obere Pleuelabεchmtt zuεätzlich, z.B. vermit¬ tels Planflächen auf den Boden der Schlitzungen im Hül¬ senkörper abstützt.In an embodiment of the reciprocating piston engine, it is provided that the fork-shaped ends of the upper connecting rod section are passed through cuts in the lower connecting rod section and are immersed in slots, in the sleeve body, and that the upper connecting rod section and the sleeve body are provided in holes in the sleeve body and the fork-shaped one End introduced connecting elements, e.g. Pens or the like are firmly connected to each other. Appropriately find three pens or the like. Application that lead to a secure connection. It is also conceivable that the upper connecting rod is additionally, e.g. supported by means of flat surfaces on the bottom of the slits in the sleeve body.
In weiterer Ausgestaltung des Hubkolbenmotorε st vorge- sehen, daß die Pleuelabschnitte und der Hülsenkörper aus einem beliebigen Werkεtoff, z.B. auε einem Eisenwerk¬ stoff gebildet εind und daß zur Verbeεserung der Gleit¬ eigenschaft der Hülεenkörper auf der Umfangεflache eine Lagerhülse für den unteren Pleuelabschnitt auε einem Nichteisenmetall, z.B. Bronze, trägt. Bevorzugt können die Pleuelabschnitte und der Hülsenkörper auch aus einem Leichtmetallwerkstoff, z.B. Aluminium gebildet sein, wo¬ durch der Hülsenkörper zur unmittelbaren Lagerung des unteren Pleueiabschnitts geeignet ist. Die Verwendung von Leichtmetallwerkstoffen gibt somit den Vorteil, daß Lagerhülsen, die bei der Verwendung von Eisenwerkεtoffen notwendig sind, entfallen können, was eine vorteilhafte Gewichtseinsparung ergibt, die höhere Drehzahlen zu größerer Leistung erlaubt. Außerdem ist der Fertigungs- aufwand verkleinert.In a further embodiment of the reciprocating piston engine, the connecting rod sections and the sleeve body are provided any material, for example made of an iron material, and that, in order to improve the sliding property of the sleeve body, a bearing sleeve for the lower connecting rod section is made of a non-ferrous metal, for example bronze, on the circumferential surface. The connecting rod sections and the sleeve body can preferably also be formed from a light metal material, for example aluminum, whereby the sleeve body is suitable for immediate mounting of the lower connecting rod section. The use of light metal materials thus gives the advantage that bearing sleeves, which are necessary when using iron materials, can be omitted, which results in an advantageous weight saving, which allows higher speeds for greater performance. In addition, the manufacturing effort is reduced.
Für die Abstützung des Schwenkhebels mit seinem dem Hül¬ senkörper abgewandten Ende kann fernerhin ein im oder am Motorblock geführter Stellexzenter dienen. Die Anordnung eines Stellexzenterε erlaubt die Einregelung verschiede¬ ner Knickwinkel zwischen den Pleuelabschnitten zu Änder¬ ungen der Charakteristik des Hubkolbenmotors. Wesentlich beim Motor ist die Schaffung breiter Auflageflächen zu sicheren und gleichmäßigen Kraftverteilungen über die Länge des Gelenks sowie die Vermeidung störender Bieg¬ ungen im Gelenk.For the support of the pivot lever with its end facing away from the sleeve body, a positioning eccentric guided in or on the engine block can also be used. The arrangement of an actuating eccentric permits the adjustment of various articulation angles between the connecting rod sections in order to change the characteristics of the reciprocating piston engine. It is essential for the engine to create wide contact surfaces for safe and even force distributions over the length of the joint and to avoid disruptive bends in the joint.
In Abwandlung des Hubkolbenmotors ist noch vorgesehen, daß der obere Pleuelabschnitt mit einem dem Kolben ab- gewandten stegförmigen Ende mittig an einem Hülsenkör¬ per, z.B. durch Stifte festgelegt ist und daß die zu beiden Seiten des Hülεenkörperε sich erstreckenden Ab¬ schnitte desεelben den unteren Pleuelabεchnitt lagern und der Hülsenkörper vermittels einer in diesem exzen- tπεch angeordneten und zu beiden Seiten über den Hüi- senkörper hinausgeführten Buchse od.dgl. mit den beiden Buchsenenden den Schwenkhebel lagert. Bevorzugt ist der Schwenkhebel dabei an dem dem Hülsenkörper zugewandten Ende gabelförmig ausgebildet.In a modification of the reciprocating piston engine, it is also provided that the upper connecting rod section with a web-shaped end facing away from the piston is fixed in the center of a sleeve body, for example by pins, and that the sections extending to both sides of the sleeve body define the lower connecting rod section store and the sleeve body by means of an eccentrically arranged in this and on both sides over the sleeve or the like led out body. supports the swivel lever with the two socket ends. The pivot lever is preferably fork-shaped at the end facing the sleeve body.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren verdeutlicht. Hierin bedeuten:The invention is illustrated in the figures using exemplary embodiments. Here mean:
Fig. 1 einen Hubkolbenmotor εche atisch m Seitenansicht,1 a reciprocating engine εche atic m side view,
Fig. 2 ein oberer Pleuelabschnitt im Schnitt,2 an upper connecting rod section in section,
Fig. 3 einen oberen Pleuelabschnitt im Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen mit dem oberen Pleuelabschnitt verbind- baren Hulsenkörper im Schnitt,3 shows an upper connecting rod section in section along the line III-III of FIG. 2, FIG. 4 shows a sleeve body connectable to the upper connecting rod section,
Fig. 5 einen Längsεchnitt eines Hülsenkörperε, Fig. 6 einen unteren Pleuelabεchmtt im Schnitt, Fig. 7 einen Pleuelabschnirt gemäß Fig. 6 in Seitenanεicht, Fig. 8 einen Schwenkhebel m Seitenansicht,5 shows a longitudinal section of a sleeve body, FIG. 6 shows a lower connecting rod section in section, FIG. 7 shows a connecting rod section according to FIG. 6 in side view, FIG. 8 shows a pivoting lever in side view,
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8, Fig. 10 eine Lagerbuchse für den Schwenkhebel inFig. 9 shows a section along the line IX-IX of Fig. 8, Fig. 10 shows a bearing bush for the pivot lever in
Seitenansicht, Fig. 11 eine Lagerbuchse im Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10,Side view, Fig. 11 is a bearing bush in section along the line XI-XI of Fig. 10,
Fig. 12 und 13 verschiedene grafische Darstellungen, Fig. 14 einen oberen und unteren Pleuelabschnitt mit12 and 13 different graphical representations, Fig. 14 with an upper and lower connecting rod section
Hülsenkörper und Schwenkhebel im Schnitt, Fig. 15 einen oberen und unteren Pleuelabschnitt mit Hulsenkörper und Schwenkhebel gemäß einer abge¬ wandelten Ausführung im Schnitt und Fig. 16 Pleuelabschnitte und Schwenkhebel gemäß Fig. 14 in Seitenansicht.15 an upper and lower connecting rod section with a sleeve body and a pivot lever according to a modified embodiment in section and 16 connecting rod sections and pivot lever according to FIG. 14 in side view.
In den Fig. ist mit 1 ein Zylinder eines Hubkolbenmotors bezeichnet, der einen Kolben 2 verschieblich aufnimmt. Der Zylinder 1 ist am oberen Ende in an sich bekannter Weise durch einen Zylinderkopfteil 3 verschlossen. Die Einrichtung für die Zuführung von Brennstoff und Luft bzw. von Brennsto fgemischen und der Abführung von Ver¬ brennungsgasen sind auε Gründen der Übersicht nicht dar¬ gestellt.In the figures, 1 denotes a cylinder of a reciprocating piston engine, which slidably receives a piston 2. The cylinder 1 is closed at the upper end in a manner known per se by a cylinder head part 3. The device for the supply of fuel and air or of fuel mixtures and the removal of combustion gases are not shown for reasons of clarity.
Der Kolben 2 nimmt einen Kolbenbolzen auf, an dem ein oberer Pleuelabεchnitt 5 mit seinem Lager 6 (Fig. 2) schwenkbeweglich angreift. Der obere Pleuelabschnitt 5 ist im unteren Bereich gabelförmig ausgeführt und die Schenkel 7 mit ihren freien verbreiterten Enden 8 mit¬ tels Stiften 9 mit einem Hülsenkörper 10 (Fig.4,5) fest verbunden. Die Stifte 9 sind hierzu in vorbereitetenThe piston 2 receives a piston pin on which an upper connecting rod section 5 with its bearing 6 (FIG. 2) engages in a pivotable manner. The upper connecting rod section 5 is fork-shaped in the lower region and the legs 7 with their free widened ends 8 are firmly connected by means of pins 9 to a sleeve body 10 (FIGS. 4, 5). The pins 9 are prepared for this purpose
Bohrungen 10' von Pleuelabεchnitt 5 und Hülsenkörper 10 einbringbar. Der Hülsenkörper 10 ist mit Schlitzungen 11 versehen, in die die freien Enden 8 des Pleuelabschnitts 5 eingreifen. Auf dem Hülsenkörper 10 ist ein unterer Pleuelabschnitt 12 (Fig. 6,7) unter Zwischenfügung einer Lagerhülεe 13 auε geeignetem Werkεtoff gelagert. Der un¬ tere Pleuelabschnitt 12 greift dabei schwenkbeweglich am Hülεenkörper 10 an. Der untere Pleuelabschnitt 12 weist fernerhin Schlitzungen 14 auf, durch die der obere Pleu- elabschnitt 5 mit den Enden 8 frei beweglich hindurch¬ greift. Der Hülsenkörper 10 nimmt, wie dies die Fig. 1 weiter erkennen läßt, in einer zylindriεchen Auεnehmung 15 einen Lagerbolzen 16 (Fig. 10,11) auf, der das eine Ende 17' eines Schwenkhebels 17 (Fig. 8,9) lagert. Der Schwenkhebel 17 durchgreift hierzu mit dem Ende 17' eine Ausnehmung 18 im Hülsenkörper 10 und unterem Pleuelab¬ schnitt 12, während das dem Hülsenkörper 10 abgewandte Ende 17' ' des Schwenkhebels 17, wie in Fig. 16 darge¬ stellt, bei 19 an einem Stellexzenter 20 gelagert ist. Der untere Pleuelabschnitt 12 greift in bekannter Weise mit seinem dem Kolben 2 abgewandten Ende an eine Kurbel¬ welle 21 an. Durch Verdrehen des Stellexzenters 20 sind die Stellungen der Lagerstelle.19" und damit die wirksame Länge des Schwenkhebels 17 veränderbar, so daß verschie- den große Knickwinkel für die Pleuelabschnitte 5,12 ein¬ fach einregelbar sind.Bores 10 'of connecting rod section 5 and sleeve body 10 can be introduced. The sleeve body 10 is provided with slots 11 into which the free ends 8 of the connecting rod section 5 engage. A lower connecting rod section 12 (FIGS. 6, 7) is mounted on the sleeve body 10 with the interposition of a bearing sleeve 13 made of a suitable material. The lower connecting rod section 12 engages the sleeve body 10 such that it can pivot. The lower connecting rod section 12 furthermore has slots 14 through which the upper connecting rod section 5 with the ends 8 engages freely. 1, the sleeve body 10 receives in a cylindrical recess 15 a bearing pin 16 (FIGS. 10, 11) which supports one end 17 'of a pivot lever 17 (FIGS. 8, 9). For this purpose, the pivot lever 17 reaches through with the end 17 ' Recess 18 in the sleeve body 10 and lower connecting rod section 12, while the end 17 ″ of the pivot lever 17 facing away from the sleeve body 10, as shown in FIG. 16, is mounted at 19 on a positioning eccentric 20. The lower connecting rod section 12 engages in a known manner with its end facing away from the piston 2 against a crankshaft 21. By turning the setting eccentric 20, the positions of the bearing point 19 " and thus the effective length of the pivoting lever 17 can be changed, so that different large bending angles for the connecting rod sections 5, 12 can be easily adjusted.
In Fig. 16 befindet sich der Kolben 2 im oberen Totpunkt "OT". Bei Abwärtεbewegungen des Kolbenε 2 bewegt sich das kolbenseitige Pleuellager längs der Zylinderachse 22 und der Hülsenkörper 10 auf einer Bewegungsbahn in Form eines Kreisbogens 23. Der Lagerbolzen 16 bewegt sich auf einer weiteren Kreisbahn 24. Gleichzeitig dreht die Kur¬ belwelle 21 und mit ihr das kurbelwellenseitige Lager 25 in Richtung des Pfeilε 26. Die Lageränderungen der Pleu¬ elabschnitte 5 und 12 und des Schwenkhebels 17 im un¬ teren Totpunkt "UT" des Kolbenε 2 entεprechen den ge- εtrichelten Linien. Eε iεt erkennbar, daß sich bei Ab¬ wärtsbewegungen deε Kolbenε 2 auε dem oberen Totpunkt die Bewegungsbahn 23 für den Hülsenkörper 10 der Zylin¬ derachse 27 annähert und diese im weiteren Verlauf bei Abwärtsbewegungen deε Kolbenε 2 εchneidet. Hierdurch iεt erreicht, daß der Kolben 2 durch seine Bewegungen aus dem oberen Totpunkt, zunächst nur langsam vom Totpunkt entfernt wird, während das kurbelwellenseitige Pleuella¬ ger 25 bereits einen relativ großen Kurbelwellenwinkel durchläuft und der untere Pleuelabεchnitt 12 eine Stel¬ lung erreicht, in der er in der Lage iεt ein großes Drehmoment zu übertragen. Dieser Zusammenhang läßt sich aus den in den F g. 12 und 13 dargestellten Kurven ent- nehmen. Die Fig. 12 zeigt dabei mit der ausgezogenen Linie 29 einen Momentenverlauf bei einem Hubkolbenmotor gemäß erfindungsgemäßer Auεbildung. Auf der Abziεse sind die 360* einer Kurbelwellenumdrehung und auf der Ordi- nate der für konstante Kolbenaufdruckkraft ermittelte16, the piston 2 is at the top dead center "TDC". When the piston 2 moves downward, the connecting rod bearing on the piston side moves along the cylinder axis 22 and the sleeve body 10 on a movement path in the form of a circular arc 23. The bearing pin 16 moves on a further circular path 24. At the same time, the crankshaft 21 rotates and with it the crankshaft side Bearing 25 in the direction of arrow 26. The bearing changes of connecting rod sections 5 and 12 and pivoting lever 17 at bottom dead center "UT" of piston 2 correspond to the dashed lines. It can be seen that when the piston 2 moves downward from the top dead center, the movement path 23 for the sleeve body 10 approaches the cylinder axis 27 and cuts it in the further course when the piston 2 moves downward. As a result, the piston 2 is initially only slowly removed from the dead center by its movements from the top dead center, while the connecting rod bearing 25 on the crankshaft side already runs through a relatively large crankshaft angle and the lower connecting rod section 12 reaches a position in which he is able to transmit a large torque. This connection can be seen from the in the F g. 12 and 13 shown curves to take. 12 shows with the solid line 29 a torque curve in a reciprocating piston engine according to the inventive design. The 360 * of a crankshaft revolution are on the abscissa and the ordinate is the one determined for constant piston pressure force
Momentenwert aufgetragen. Die gestrichelte Linie 30 gibt den Momentenverlauf bei einem herkömmlichen Vergleichs¬ motor wieder. Es zeigt sich, daß das maximale Drehmoment mit der Linie 29 bei etwa 45° Kurbelwellenumdrehung und bei der geεtrichelten Linie 30 bei etwa 65* Kurbelwel¬ lenumdrehung erreichbar ist. Geht man mit diesen Werten in die Fig. 13, welche den Kolbenweg über der Kurbel¬ wellenumdrehung zeigt, wobei die auεgezogene Linie 31 den erfindungεgemäßen Hubkolbenmotor und die gestπch- elte Linie 32 für einem herkömmlichen Vergleichsmotor gelten, so erkennt man, daß der Kolben 2 beim Ver¬ gleichsmotor (Linie 32) seinen oberen Totpunkt früher verläßt und später wieder erreicht, also insgesamt sehr viel kürzer im Bereich seiner oberen Totpunktstellung verweilt, als der Kolben der erfindungsgemäßen Ausführ¬ ung (Linie 31) .Torque value plotted. The dashed line 30 shows the torque curve in a conventional comparative motor. It can be seen that the maximum torque can be achieved with line 29 at approximately 45 ° crankshaft rotation and with dashed line 30 at approximately 65 * crankshaft rotation. If one goes with these values into FIG. 13, which shows the piston travel over the crankshaft revolution, the solid line 31 being the reciprocating piston engine according to the invention and the broken line 32 being valid for a conventional comparative engine, it can be seen that the piston 2 in the comparative motor (line 32) leaves its top dead center earlier and reaches it again later, that is to say it stays in the area of its top dead center position much shorter than the piston of the embodiment according to the invention (line 31).
Der Angriff der Schenkel 7 deε oberen Pleuelabschnitts 5 an einem Hülsenkörper 10 und die großflächige Lagerung deε unteren Pleuelabschnitts 12 am Hülsenkörper 10 ver¬ hindern hohe Flächenpressungen und durch die Symmetrie der Angriffstellen beider Pleuelabschnitte 5,12 am Hul¬ senkörper 10 werden störende Biegungen am Hülsenkörper 10 bzw. dem Gelenk insgesamt vermieden.The attack of the legs 7 of the upper connecting rod section 5 on a sleeve body 10 and the large-area mounting of the lower connecting rod section 12 on the sleeve body 10 prevent high surface pressures, and due to the symmetry of the points of attack of both connecting rod sections 5, 12 on the sleeve body 10, disruptive bends on the sleeve body become 10 or the joint avoided altogether.
Beim Auεführungεbeiεpiel der Fig. 14 und 15 greift ab¬ weichend der obere Pleuelabεchnitt 5 mit einem Steg 33 an einem abgewandelten Hülεenkörper 10 an und iεt an dieεe vermittels Stiften 9 feεtgelegt. Der Hülεenkörper 10 dient auch bei dieser Ausführungεform der Lagerung deε unteren Pleuelabεchnittε 12, inεbeεondere unter Zwi¬ schenfügung einer Lagerhülεe 13. Der Hülsenkörper 10 nimmt einen Lagerbolzen 16 für einen Schwenkhebel 34 auf, der über die beiden stirnseitigen Enden des Hülsen- körperε 10 vorgezogen ist und m t diesen Enden den14 and 15, the upper connecting rod section 5 engages with a web 33 on a modified sleeve body 10 and is fixed to this by means of pins 9. The sleeve body 10 also serves for storage in this embodiment of the lower connecting rod section 12, in particular with the interposition of a bearing sleeve 13. The sleeve body 10 receives a bearing pin 16 for a pivoting lever 34 which is advanced over the two front ends of the sleeve body 10 and ends at these ends
Schwenkhebel 34 lagert. Der Schwenkhebel 34 ist hierzu an seinem dem Lagerbolzen 16 zugewandten Ende bevorzugt gabelförmig gestaltet. Zur Sicherung der gabelförmigen Enden 34' ,34' ' deε Schwenkhebels 34 auf dem Lagerbolzen 16 dienen Stifte 35. Swivel lever 34 supports. For this purpose, the pivot lever 34 is preferably fork-shaped at its end facing the bearing pin 16. Pins 35 serve to secure the fork-shaped ends 34 ', 34' 'of the pivoting lever 34 on the bearing pin 16.

Claims

Patentanεprüche Claims
1. Hubkolbenmotor mit mindestens einem in einem Zylin¬ der bewegbaren Kolben, der über einen durch eine gemein¬ same Gelenkstelle miteinander verbundenen oberen und un¬ teren Pleuelabschnitt mit der Kurbelwelle in Verbindung steht und bei dem der obere Pleuelabschnitt eine über die Gelenkstelle hinausgeführte Verlängerung aufweist und an der Verlängerung ein Schwenkhebel schwenkbar an¬ greift, der sich mit seinem der Gelenkstelle abgewandten Ende am Motorblock abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Pleuelabschnitt (5) mit gabelförmigen Enden1. Reciprocating piston engine with at least one piston movable in a cylinder, which is connected to the crankshaft via an upper and lower connecting rod section connected to one another by a joint joint and in which the upper connecting rod section has an extension that extends beyond the joint and on the extension a pivot lever engages, which is supported with its end facing away from the articulation point on the engine block, characterized in that the upper connecting rod section (5) has fork-shaped ends
(7) ausgebildet ist, daß die gabelförmigen Enden (7) deε oberen Pleuelabschnittε (5) einen Hülsenkörper (10) fest tragen, der sich abschnittsweiεe innenseitig zwischen den Enden (7) des oberen Pleuelabschnitts (5) und außen- seitig der Enden (7) erstreckt, daß der untere Pleuelab¬ schnitt (12) auf die innen- und außenεeitigen Abschnitte des Hülsenkörpers (10) gelenkig gelagert iεt und daß der Hülεenkörper (10) vermittels einer Buchεe (16) od.dgl. mittig symmetriεch im Abstand der gabelförmigen Enden (7) und exzentrisch zur Lagerung von oberem und unterem Pleuelabschnitt (5,12) den Schwenkhebel (17) lagert.(7) is designed such that the fork-shaped ends (7) of the upper connecting rod section (5) firmly support a sleeve body (10) which section by section is located on the inside between the ends (7) of the upper connecting rod section (5) and on the outside of the ends ( 7) extends that the lower connecting rod section (12) is articulated on the inside and outside sections of the sleeve body (10) and that the sleeve body (10) by means of a beech (16) or the like. the pivot lever (17) is supported symmetrically at a distance from the fork-shaped ends (7) and eccentrically for mounting the upper and lower connecting rod sections (5, 12).
2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die gabelförmigen Enden (7) des oberen Pleuel- abschnitts (5) Schlitzungen (14) im unteren Pleuelab¬ schnitt (12) durchgreifen und in Schlitzungen (11) im Hülsenkörper (10) eintauchen und daß der obere Pleuelab¬ εchnitt (5) und der Hülsenkörper (10) vermittels in Bohrungen (10') des Hülsenkörperε (10) und den gabel- förmigen Enden (7) eingebrachten Stiften (9) od.dgl. miteinander fest verbunden sind.2. Reciprocating engine according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the fork-shaped ends (7) of the upper connecting rod section (5) pass through slots (14) in the lower connecting rod section (12) and in slots (11) in the sleeve body (10 ) immerse and that the upper connecting rod section (5) and the sleeve body (10) by means of bores (10 ') of the sleeve body (10) and the fork Shaped ends (7) inserted pins (9) or the like. are firmly connected.
3. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Pleuelabschnitte (5,12) und Hülsenkörper (10) durch einen Eisenwerkstoff gebildet sind und daß der Hülsenkörper (10) auf der ümfangsflache eine Lager¬ hülse (13) für den unteren Pleuelabschnitt (12) aus Nichteisenmetall trägt.3. Reciprocating engine according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the connecting rod sections (5,12) and sleeve body (10) are formed by an iron material and that the sleeve body (10) on the circumferential surface a Lager¬ sleeve (13) for the lower Connecting rod section (12) made of non-ferrous metal.
4. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Pleuelabschnitte (5,12) und/oder der Hül¬ senkörper (10) und/oder der Schwenkhebel (17) auε einem Leichtmetallwerkεtoff gebildet sind und daß der Hülsen- körper (10) den unteren Pleuelabschnitt (12) unmittelbar lagert.4. Reciprocating engine according to claim 1, characterized in that the connecting rod sections (5, 12) and / or the sleeve body (10) and / or the swivel lever (17) are formed from a light metal material and that the sleeve body ( 10) directly supports the lower connecting rod section (12).
5. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Schwenkhebel (17) mit dem dem Hülsenkörper (10) abgewandten Ende (IV ') durch einen im oder am Mo¬ torblock ortsfeεt geführten Stellexzenter (19,20) ab¬ stützbar ist.5. Reciprocating engine according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the pivoting lever (17) with the sleeve body (10) facing away from the end (IV ') by an in or on the engine block locally fixed eccentric (19, 20) supported is.
6. Hubkolbenmotor mit mindestens einem in einem Zylm- der bewegbaren Kolben, der über je einen durch eine ge¬ meinsame Gelenkstelle miteinander verbundenen oberen und unteren Pleuelabschnitt mit .der Kurbelwelle in Verbind¬ ung steht und bei dem der obere Pleuelabschnitt eine über die Gelenkstelle hinausgeführte Verlängerung auf- weist und an der Verlängerung ein Schwenkhebel schwenk¬ bar angreift, der sich mit seinem der Gelenkstelle abge¬ wandten Ende am Motorblock abstützt, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der obere Pleuelabschnitt (5) mit einem dem Kolben (2) abgewandten Steg (33) mittig an einem Hülsenkörper (10), z.B. durch Stifte festgelegt ist, daß die zu beiden Seiten des Hülsenkörperε (10) εich er¬ streckenden Abεchnitte deε Hülsenkörpers den unteren Pleuelabschnitt (12) lagern und daß der Hülsenkörper (10) vermittels einer in diesem exzentrisch angeordneten und zu beiden Seiten über den Hülsenkörper (10) hinaus¬ geführten Buchse (16) od.dgl. mit den beiden Buchsenen¬ den den Schwenkhebel (34) lagert.6. Reciprocating piston engine with at least one piston movable in a cylinder, each having an upper and lower connecting rod section connected to one another by a joint joint . is connected to the crankshaft and in which the upper connecting rod section has an extension that extends beyond the articulation point and a pivot lever engages on the extension, which is supported on the engine block with its end facing away from the articulation point, thereby characterized is characterized in that the upper connecting rod section (5) with a web (33) facing away from the piston (33) is fixed in the middle of a sleeve body (10), for example by pins, that the sections of the sleeve body which extend on both sides of the sleeve body (10) support the lower connecting rod section (12) and that the sleeve body (10) by means of a bushing arranged eccentrically therein and extending beyond the sleeve body (10) on both sides (16) or the like with the two bush ends the pivot lever (34).
7. Hubkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- net, daß der Schwenkhebel (34) ein dem dem Hülsenkörper (10) zugewandte Ende gabelförmig (3 ',34' ') ausgebildet ist. 7. Reciprocating engine according to claim 5, characterized in that the pivoting lever (34) has a fork-shaped end (3 ', 34' ') which faces the sleeve body (10).
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