EP0809749B1 - Hubkolbenmaschine mit in kurbelwellenrichtung in einem maschinengehäuse benachbarten zylindern - Google Patents

Hubkolbenmaschine mit in kurbelwellenrichtung in einem maschinengehäuse benachbarten zylindern Download PDF

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EP0809749B1
EP0809749B1 EP96904775A EP96904775A EP0809749B1 EP 0809749 B1 EP0809749 B1 EP 0809749B1 EP 96904775 A EP96904775 A EP 96904775A EP 96904775 A EP96904775 A EP 96904775A EP 0809749 B1 EP0809749 B1 EP 0809749B1
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EP
European Patent Office
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guide
eccentric
reciprocating
disposed
piston rods
Prior art date
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EP96904775A
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EP0809749A1 (de
Inventor
Gert Fischer
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • 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, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
    • F01B9/026—Rigid connections between piston and rod; Oscillating pistons
    • 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
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing

Definitions

  • the invention is based on the preamble of claim 1 of GB-A 1,060,372.
  • This document shows and describes an embodiment of a reciprocating piston machine with diametrically arranged pairs of cylinders, the parallel axes of which Cut the crankshaft axis of rotation orthogonally.
  • This generic reciprocating machine is an internal combustion engine combined with a piston compressor.
  • This known machine comprises a jack with a hypocycloid Straight guidance, which combined with a crankshaft and with each other rotatably connected eccentric includes.
  • Both opposed in diametrical cylinders Piston rods connecting pistons stand out together with one two-part, tubular stroke eccentric in drive connection, in the a guide eccentric with one end of the machine housing on both ends rectilinearly guided guide element is arranged.
  • Another disadvantage is the complex and complex structure of this jack with hypocycloidal straight line.
  • DE-PS 271 755 shows and describes an embodiment of an internal combustion engine with reciprocating pistons in diametrically arranged cylinder pairs, whose parallel axes run in a transverse plane to the crankshaft axis of rotation. This The arrangement allows the for a jack with hypocycloidal straight guidance Connection of the parallel piston rods to a single guide ring stroke eccentric arranged in the middle between pinions of pairs of cardan circles.
  • a hypocycloid reciprocating piston machine in the plane of the crankshaft axis of rotation in the direction of the crankshaft has adjacent pairs of cylinders, between the push rods as a hypocycloid straight line, another orthogonally arranged A pair of cylinders is provided.
  • this pair of cylinders they serve in others Cylinders of the reciprocating piston machine oscillating pistons as guide elements, so that with this crosswise arrangement of pairs of cylinders a disadvantage large-scale internal combustion engine results.
  • the invention is based, for a generic piston engine the task the greatest possible simplification, in particular of the lifting engine depict hypocycloidal straightness, which is also a compact design allowed at a relatively low weight.
  • Piston rods for pistons in a pair of cylinders or for pistons in two The invention offers diametrically arranged cylinder pairs (4-cylinder flat engine) in an advantageous manner in addition to a space-saving arrangement of a part of the Mainly hypocycloidal straight line between the piston rods a particularly simple structure. This can be done with minimal effort of a single, interacting with guide surfaces provided on the housing Guide element reached, with which a minimum of straight guide components and guide surfaces is achieved.
  • a reciprocating piston machine are diametrically arranged pairs of cylinders opposite reciprocating pistons via piston rods connected connected in the same direction, being on a crank pin of the crankshaft in the middle between the piston rods with the single guide element hypocycloidal straight guide interacting guide eccentric rotatable is arranged, which is arranged on both sides adjacent to the crank pin and stroke eccentrics that engage in the piston rods so as to rotate the straight guide is in a rotationally fixed connection.
  • This 3-disc eccentric combination according to the invention points to that from the above DE-PS 271 755 known eccentric double pinion combination due to the elimination of the gears on a simpler design, which also the transmission high piston forces with safe hydrodynamic lubrication guaranteed.
  • This arrangement according to the invention advantageously reduces the Free crank pin length for two pairs of pistons in synchronism to a minimum, which results from the cylinder distance plus twice the half piston rod strength results.
  • the guiding element is the hypocycloid Straight guidance a Wattscher already proposed in DE-A 41 08 311 Handlebar provided
  • the coupling between the piston rods on the single Guide eccentric is arranged, the swing arms in at least one in their articulation points with one relative to the coupling and / or Machine housing rotatably and fixably arranged eccentric as a means are equipped to compensate for dimensional tolerances.
  • This setting eccentric will after assembling the lifting gear when the coupling is in the middle position, first in rotated one direction until resistance appeared, then in the opposite direction Direction turned to the next resistance and finally fixed between the two resistance positions.
  • the machine housing encapsulated coupling of the Watts handlebars are advantageously the Articulation points of the swivel arms with adjusting eccentrics on the machine housing side equipped, for example for automatic adjustment in a Series production of the reciprocating machine are accessible.
  • the guide eccentric formed from parts connectable in the axial direction of the trunnion, with support a simple construction of a stroke eccentric on each part on the piston rod side and a balancing mass related to the axis of the crankshaft crank pin is arranged.
  • the guide eccentric the hypocycloidal straight guide with one between the piston rods on the machine housing side straight-line sliding guiding element combined, which, according to one embodiment, is designed with parallel guide surfaces Sliding block, in particular rolling bearing block or after one another embodiment, a roller bearing arranged on the guide eccentric can be.
  • the last-mentioned embodiment is already per se, for example GB-A 1 060 372 mentioned at the outset.
  • the aforementioned guide elements each act with separate guide strips together, to compensate for dimensional tolerances across the direction of guidance are arranged displaceably in / on the machine housing.
  • To relocate the Guide rails are preferably arranged hydraulically in the machine housing acted upon pistons provided, which are additionally tiltable with the guide strips Connect.
  • the sliding block is parallel to its guide surfaces in the guide direction divided in half so that the guide eccentric including in its two forehead areas arranged balancing masses can be formed in one piece. Is achieved thus a rigid formation of the guide eccentric described.
  • Reciprocating pistons 4, 4 'and 5, 5' according to FIG. 2 are connected to one another via piston rods 6, 7 connected.
  • a jack 8 for the oscillating arrangement of the piston pairs 4, 4 'and 5, 5' by means of the piston rods 6, 7 is a jack 8 with a hypocycloidal straight line 9 provided.
  • a line 15 of the crankshaft 10 parallel to the crankshaft axis of rotation 1 symbolizes a crank pin.
  • On this crank pin 15 are in the outer End regions that are mounted in the piston rods 6 and 7 parallel to one another Hub eccentric 13, 14 rotatably arranged. Due to the oscillating in the same direction Piston pairs 4, 4 'and 5, 5' are the stroke eccentrics 13, 14 on the common Crank pin 15 arranged in the same direction.
  • This leadership eccentric 16 acts with one between the piston rods 6, 7 for reciprocating piston pairs 4, 4 'and 5, 5' of a row of adjacent cylinders 2, 3 arranged guide element 17 of the straight guide 9 together, which is transverse to the directions of movement the piston rods 6 and 7 in the substantially straight guide element 17 principally with guide surfaces arranged on the machine housing cooperates.
  • the straight line is hypocycloid 9 of the lifting gear 8 combined with a Watt handlebar 18, the Coupling 19 as a guide element 17 between the piston rods 6 and 7 on the Guide eccentric 16 is arranged mounted.
  • the coupling 19 is schematic shown swing arms 20 hinged to the machine housing, not shown.
  • the swing arms 20 are preferably in their housing-side articulation points 21 each with a rotatable and fixable relative to the machine housing Adjusting eccentric 22 equipped as a means to compensate for dimensional tolerances.
  • This setting eccentric 22 are after the assembly of the jack 8 in Machine housing, not shown, one after the other first in one direction rotated to produce a turning resistance, then in the opposite Direction turned until the next resistance and finally about fixed between the two resistance positions.
  • the coupling 19 is arranged in its central position, the center of the guide eccentric 16 receiving bore 23 substantially with the crankshaft axis of rotation 1 is aligned or slightly due to dimensional tolerances is parallel spaced.
  • the setting eccentrics 22 can in the lifting engine 8 existing bearing games a setting of the paddock 19 can be found, with the coupling 19 over its entire guide stroke between its extreme positions jamming in the lifting engine is safely avoided.
  • Arrangement is an automatic setting of the sliding block 26 reached with its hole center relative to the crankshaft axis of rotation 1.
  • the backdrop stone 26 can also with the interposition of roller bearing devices, not shown or rolling elements interact with the guide strips 27, 27 'in order to thereby alone or in connection with the displaceable guide strips 27, 27 ' a jamming or self-locking of the straight guide 9 in a TDC area Avoid the pistons 4, 4 ', 5, 5', especially during a cold start.
  • a roller bearing arranged on the guide eccentric 16 is provided be that, for example, relocatable with its outer bearing ring arranged guide strips 27, 27 'is slidably connected.

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Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der GB-A 1 060 372 aus.
Dieses Dokument zeigt und beschreibt ein Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine mit diametral angeordneten Zylinderpaaren, deren parallele Achsen die Kurbelwellen-Drehachse orthogonal schneiden. Diese gattungsgemäße Hubkolbenmaschine ist eine mit einem Kolbenkompressor kombinierte Brennkraftmaschine. Diese bekannte Maschine umfaßt ein Hubtriebwerk mit einer hypozykloidischen Geradführung, die mit einer Kurbelwelle kombinierte und miteinander drehfest verbundene Exzenter umfaßt. Beide in diametralen Zylindern gegenüberliegende Kolben verbindende Kolbenstangen stehen gemeinsam mit einem aus zwei Teilen gebauten, rohrartigen Hub-Exzenter in Antriebsverbindung, in dessen beiden Endbereichen je ein Führungs-Exzenter mit einem maschinengehäuseseitig geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement angeordnet ist.
Besonders nachteilig an diesem bekannten Hubtriebwerk sind zusätzlich der Geradführung der Hubkolben dienende, zu diesen koaxial im Maschinengehäuse geführt angeordnete Zylinderrohre, die zur schiebebeweglichen Führung ebenfalls mit dem rohrartigen Hub-Exzenter in Antriebsverbindung stehen. Diese Anordnung bedingt eine in Längsrichtung der Kurbelwelle langbauende Hubkolbenmaschine mit nachteilig großen Lagerabständen für die Kurbelwelle im Maschinengehäuse.
Weiter nachteilig ist der aufwendige und komplizierte Aufbau dieses Hubtriebwerkes mit hypozykloidischer Geradführung.
Die DE-PS 271 755 zeigt und beschreibt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit Hubkolben in diametral angeordneten Zylinderpaaren, deren parallele Achsen in einer Querebene zur Kurbelwellen-Drehachse verlaufen. Diese Anordnung erlaubt bei einem Hubtriebwerk mit hypozykloidischer Geradführung die Anbindung der parallelen Kolbenstangen an einen einzigen Führungsring eines mittig zwischen Ritzeln von Kardankreispaaren drehfest angeordneten Hub-Exzenters.
Im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik ergibt sich mit dieser bekannten Anordnung mit hypozykloidischer Geradführung zwar eine in Längsrichtung der Kurbelwelle kurzbauende Hubkolbenmaschine mit relativ kurzen Lagerabständen der Kurbelwelle, nachteilig hierbei ist jedoch die geringe Festigkeit dieses Hubtriebwerkes mit seiner Verzahnung.
Weiter ist aus der DE-A 25 19 908 eine Hypozykloiden-Hubkolbenmaschine bekannt, die in der Ebene der Kurbelwellen-Drehachse in Richtung der Kurbelwelle benachbart angeordnete Zylinderpaare aufweist, zwischen deren Schubstangen als hypozykloidische Geradführung ein weiteres, orthogonal gerichtet angeordnetes Zylinderpaar vorgesehen ist. Bei diesem Zylinderpaar dienen deren in weiteren Zylindern der Hubkolbenmaschine oszillierende Kolben als Führungselemente, so daß sich mit dieser kreuzweisen Anordnung von Zylinderpaaren eine nachteilig großbauende Brennkraftmaschine ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Hubkolbenmaschine eine größtmögliche Vereinfachung insbesondere des Hubtriebwerkes mit hypozykloidischer Geradführung darzustellen, die zudem eine kompakte Bauweise bei relativ geringem Gewicht erlaubt.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst, wobei auf einem zwischen den Kolbenstangen für Hubkolben von in Reihe benachbarter Zylinder angeordneten Führungsexzenter ein einziges Führungselement der Geradführung der beiden Kolbenstangen dient.
Für Hubkolbenmaschinen mit in einer Ebene der Kurbelwellen-Drehachse oszillierenden Kolbenstangen für Kolben eines Zylinderpaares oder für Kolben zweier diametral angeordneter Zylinderpaare (4-Zylinder-Flachmotor) bietet die Erfindung in vorteilhafter Weise neben einer platzsparenden Anordnung eines Teiles der hypozykloidischen Geradführung zwischen den Kolbenstangen damit vor allem einen besonders einfachen Aufbau. Dieser ist mit geringstem Aufwand mittels eines einzigen, mit gehäuseseitig vorgesehenen Führungsflächen zusammenwirkenden Führungselementes erreicht, womit ein Minimum an Geradführungs-Bauteilen und Führungsflächen erzielt ist.
Mit einem nach einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehenen einzigen, quer zu den oszillierenden Kolbenstangen zwischen diesen beweglich angeordnetem Führungselement ist die Anzahl an Bauteil-Toleranzen vorteilhaft vermindert. Weiter kann die erfindungsgemäße Geradführung mit Mitteln zum statischen und/oder dynamischen Ausgleich von Maßtoleranzen zwischen Maschinengehäuse und Hubtriebwerk ausgerüstet sein. Damit kann eine von der Kurbelwellen-Drehachse abweichende Lage der Geradführung für das Führungselement vorteilhaft ausgeglichen werden. Hohe Fertigungskosten durch extreme Fertigungsgenauigkeiten sind damit vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Hubkolbenmaschine sind in diametral angeordneten Zylinderpaaren gegenüberliegende Hubkolben über Kolbenstangen gleichsinnig angetrieben verbunden, wobei auf einem Hubzapfen der Kurbelwelle mittig zwischen den Kolbenstangen ein mit dem einzigen Führungselement der hypozykloidischen Geradführung zusammenwirkender Führungs-Exzenter drehbeweglich angeordnet ist, der mit beiderseits benachbart auf dem Hubzapfen angeordneten und in die Kolbenstangen drehbeweglich eingreifenden Hub-Exzentern der Geradführung in drehfester Verbindung steht. Diese erfindungsgemäße 3-Scheiben-Exzenter-Kombination weist gegenüber der aus der eingangs erwähnten DE-PS 271 755 bekannten Exzenter-Doppelritzel-Kombination durch den Fortfall der Verzahnungen eine einfachere Ausgestaltung auf, die zusätzlich die Übertragung hoher Kolbenkräfte bei sicherer hydrodynamischer Schmierung gewährleistet.
Diese erfindungsgemäße Anordnung reduziert in weiterer vorteilhafter Weise die freie Hubzapfenlänge der Kurbelwelle für zwei im Gleichlauf vorgesehene Kolbenpaare auf ein Mindestmaß, das sich aus dem Zylinderabstand plus zweimal der halben Kolbenstangenstärke ergibt. Damit können die Wangen der Kurbelwelle eng benachbart der jeweiligen Kolbenstange angeordnet und mit auf die Kurbelwellen-Drehachse bezogenen Ausgleichsmassen für die Hubkolben und Kolbenstange ausgerüstet werden ähnlich der günstigen, aus der vorerwähnten DE-PS 271 755 bekannten Ausgestaltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Führungselement der hypozykloidischen Geradführung ein in der DE-A 41 08 311 bereits vorgeschlagener Wattscher Lenker vorgesehen, dessen Koppel zwischen den Kolbenstangen auf dem einzigen Führungs-Exzenter gelagert angeordnet ist, wobei dessen Schwingarme in zumindest einer in ihrer Anlenkstellen mit einem relativ zur Koppel und/oder zum Maschinengehäuse dreh- und fixierbar angeordneten Einstellexzenter als Mittel zum Ausgleich von Maßtoleranzen ausgerüstet sind. Dieser Einstellexzenter wird nach der Montage des Hubtriebwerkes bei Mittelstellung der Koppel zunächst in eine Richtung bis zum Auftreten eines Widerstandes gedreht, anschließend in entgegengesetzte Richtung bis zum nächsten Widerstand gedreht und abschließend etwa zwischen beiden Widerstands-Positionen gemittelt fixiert. Bei im Maschinengehäuse gekapselter Koppel des Wattschen Lenkers sind in vorteilhafter Weise die maschinengehäuseseitigen Anlenkstellen der Schwenkarme mit Einstellexzentern ausgerüstet, die damit beispielsweise für eine automatische Einstellung in einer Serienfertigung der Hubkolbenmaschine zugänglich sind.
Zur Erzielung einer einfachen Montage des Führungs-Exzenters in der als Führungselement dienenden Koppel des Wattschen Lenkers ist der Führungs-Exzenter aus in axialer Hubzapfenrichtung verbindbaren Teilen gebildet, wobei zur Unterstützung eines einfachen Aufbaues an jedem Teil kolbenstangenseitig ein Hub-Exzenter sowie eine auf die Achse des Kurbelwellen-Hubzapfens bezogene Ausgleichsmasse angeordnet ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Führungs-Exzenter der hypozykloidischen Geradführung mit einem zwischen den Kolbenstangen maschinengehäuseseitig geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement kombiniert, das nach einer Ausgestaltung ein mit parallelen Führungsflächen ausgebildeter Kulissenstein, insbesondere wälzgelagerter Kulissenstein oder nach einer anderen Ausgestaltung ein auf dem Führungs-Exzenter angeordnetes Wälzlager sein kann. Letztgenannte Ausgestaltung ist beispielsweise per se aus der bereits eingangs genannten GB-A 1 060 372 bekannt.
Die vorgenannten Führungselemente wirken jeweils mit gesonderten Führungsleisten zusammen, die zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrichtung im/am Maschinengehäuse verlagerbar angeordnet sind. Zur Verlagerung der Führungsleisten bevorzugt sind im Maschinengehäuse angeordnete, hydraulisch beaufschlagte Kolben vorgesehen, die mit den Führungsleisten zusätzlich in kippbeweglicher Verbindung stehen.
Zur Erleichterung der Montage bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Kulissenstein ist dieser in Führungsrichtung parallel zu seinen Führungsflächen hälftig geteilt, so daß der Führungs-Exzenter einschließlich in seinen beiden Stirnbereichen angeordneter Ausgleichsmassen einstückig ausbildbar ist. Erreicht ist damit eine steife Ausbildung des beschriebenen Führungs-Exzenters.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung lediglich teilweise dargestellten Beispielen beschrieben. Es zeigt
Figur 1
abschnittsweise ein Hubtriebwerk einer nicht gezeigten Hubkolbenmaschine mit einem Wattschen Lenker in einer hypozykloidischen Geradführung,
Figur 2
ein weiteres Hubtriebwerk einer nicht gezeigten Hubkolbenmaschine mit einer mittig zwischen Kolbenstangen mit einem einzigen Führungs-Exzenter zusammenwirkender Kulissenstein einer hypozykloidischen Geradführung, und in
Figur 3
die vorgenannten Kulissenführung in Verbindung mit einem von zwei diametral angeordneten Zylindergehäusen der nicht näher gezeigten Hubkolbenmaschine.
Eine in einer vertikalen Ebene der mit 1 bezeichneten Kurbelwellen-Drehachse geteiltes Maschinengehäuse einer nicht gezeigten Hubkolbenmaschine umfaßt gemäß Figur 3 diametral angeordnete Paare von Zylindern 2, 3, deren Zylinderachsen 2' und 3' die Kurbelwellen-Drehachse 1 orthogonal schneiden. In den diametral angeordneten Paaren von Zylindern 2, 3 einander gegenüberliegende Hubkolben 4, 4' und 5, 5' gemäß Figur 2 sind über Kolbenstangen 6, 7 miteinander verbunden. Zur oszillierenden Anordnung der Kolbenpaare 4, 4' und 5, 5' mittels der Kolbenstangen 6, 7 ist ein Hubtriebwerk 8 mit einer hypozykloidischen Geradführung 9 vorgesehen. Das für beide Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 im Prinzip gleich aufgebaute Hubtriebwerk 8 umfaßt eine durch einen gestuften Linienzug 10 versinnbildlichte Kurbelwelle. Die längs der Zylinderachsen 2' und 3' gleichgerichtet oszillierenden Kolbenstangen 6 und 7 weisen mittig angeordnete Ausnehmungen 11, 12 auf zur drehbeweglichen Aufnahme je eines Hub-Exzenters 13, 14 der hypozykloidischen Geradführung 9.
Ein zur Kurbelwellen-Drehachse 1 paralleler Linienzug 15 der Kurbelwelle 10 versinnbildlicht einen Hubzapfen. Auf diesem Hubzapfen 15 sind in dessen äußeren Endbereichen die in den zueinander parallelen Kolbenstangen 6 und 7 gelagerten Hub-Exzenter 13, 14 drehbeweglich angeordnet. Aufgrund der gleichgerichtet oszillierenden Kolbenpaare 4, 4' und 5, 5' sind die Hub-Exzenter13, 14 auf dem gemeinsamen Hubzapfen 15 gleichgerichtet angeordnet.
Mittig zwischen diesen Hub-Exzentern 13, 14 umfaßt die hypozykloidische Geradführung 9 weiter einen auf dem Hubzapfen 15 drehbeweglich gelagerten und zu den Hub-Exzentern 13, 14 diametral angeordneten Führungs-Exzenter 16, der mit den Hub-Exzentern 13, 14 in einer drehfesten Verbindung steht. Diese Führungs-Exzenter 16 wirkt mit einem zwischen den Kolbenstangen 6, 7 für Hubkolbenpaare 4, 4' und 5, 5' von in Reihe benachbarter Zylinder 2, 3 angeordneten Führungselement 17 der Geradführung 9 zusammen, wobei das quer zu den Bewegungsrichtungen der Kolbenstangen 6 und 7 im wesentlich gerad geführte Führungselement 17 prinzipiell mit am Maschinengehäuse angeordneten Führungsflächen zusammenwirkt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die hypozykloidische Geradführung 9 des Hubgetriebes 8 mit einem Wattschen Lenker 18 kombiniert, dessen Koppel 19 als Führungselement 17 zwischen den Kolbenstangen 6 und 7 auf dem Führungs-Exzenter 16 gelagert angeordnet ist. Die Koppel 19 ist über schematisch dargestellte Schwingarme 20 am nicht gezeigten Maschinengehäuse angelenkt. Vorzugsweise sind die Schwingarme 20 in ihren gehäuseseitigen Anlenkstellen 21 jeweils mit einem relativ zum Maschinengehäuse dreh- und fixierbar angeordneten Einstell-Exzenter 22 als Mittel zum Ausgleich von Maßtoleranzen ausgerüstet. Diese Einstell-Exzenter 22 werden nach der Montage des Hubtriebwerkes 8 im nicht gezeigten Maschinengehäuse nacheinander zunächst in eine Richtung bis zum Auftreten eines Drehwiderstandes gedreht, anschließend in entgegengesetzter Richtung bis zum nächsten Widerstand gedreht und abschließend etwa zwischen beiden Widerstands-Positionen gemittelt fixiert. Während dieser Einstellung ist die Koppel 19 in ihrer Mittellage angeordnet, wobei die Mitte der den Führungs-Exzenter 16 aufnehmenden Bohrung 23 im wesentlichen mit der Kurbelwellen-Drehachse 1 fluchtet bzw. aufgrund von Maßtoleranzen zu dieser geringfügig parallel beabstandet ist. Mit den Einstell-Exzentern 22 kann über die im Hubtriebwerk 8 vorhandenen Lagerspiele eine Einstellung der Koppel 19 gefunden werden, mit der über den gesamten Führungs-Hub der Koppel 19 zwischen ihren Extremlagen ein Klemmen im Hubtriebwerk sicher vermieden ist.
Zur Montage der Koppel 19 auf dem Führungs-Exzenter 16 ist dieser aus in axialer Hubzapfenrichtung verbindbaren Teilen 24, 24' gebildet, wobei zur Erzielung eines einfacheren Aufbaues an jedem Teil 24, 24' kolbenstangenseitig jeweils einer der Hub-Exzenter 13 bzw. 14 angeordnet ist sowie ferner eine auf die Achse des Kurbelwellen-Hubzapfens 15 bezogene Ausgleichsmasse 25.
Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist der Führungs-Exzenter 16 der hypozykloidischen Geradführung 9 mit einem zwischen den Kolbenstangen 6, 7 maschinengehäuseseitige geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement 17 kombiniert, das, wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, als ein mit parallelen Führungsflächen ausgebildeter Kulissenstein 26 gestaltet ist. Dieser Kulissenstein 26 wirkt mit gesonderten Führungsleisten 27, 27' zusammen, die zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrichtung im/am Maschinengehäuse verlagerbar angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Führungsleisten 27, 27' über im Maschinengehäuse angeordnete, hydraulisch beaufschlagte Kolben 28, 28' verlagerbar angeordnet, wobei die Führungsleisten 27, 27' zusätzlich relativ zu den Kolben 28, 28' kippbeweglich gelagert sind. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist eine automatische Einstellung des Kulissensteines 26 mit seiner Bohrungsmitte relativ zur Kurbelwellen-Drehachse 1 erreicht. Bei Anschluß der Abstütz-Kolben 28, 28' an das Druckschmiersystem der Hubkolbenmaschine ist eine selbsttätige Spiel- und Ausgleichs-Einstellung erreicht. Der Kulissenstein 26 kann auch unter Zwischenschaltung nicht gezeigter Wälzlagereinrichtungen bzw. Wälzkörper mit den Führungsleisten 27, 27' zusammenwirken, um dadurch allein oder in Verbindung mit den verlagerbaren Führungsleisten 27, 27' ein Klemmen bzw. eine Selbsthemmung der Geradführung 9 in einem OT-Bereich der Kolben 4, 4', 5, 5' inbesondere bei Kaltstart zu vermeiden.
Diese erfindungsgemäß hydraulisch unterstützte Geradführung des Kulissensteines 26 entlang der Führungsleisten 27, 27' ermöglicht im Hinblick auf die Montage des Kulissensteines 26 und die Ausgestaltung des Führungs-Exzenters 16, den Kulissenstein 26 in Führungsrichtung parallel zu seinen Führungsflächen 29, 29' hälftig geteilt auszubilden. Dadurch kann der Führungs-Exzenter 16 einschließlich in seinen beiden Stirn bereichen angeordneter Ausgleichsmassen 30 einstückig ausgebildet sein, womit im Montageverbund mit den Hub-Exzentern 13, 14 eine steife 3-Scheiben-Exzenter-Kombination erzielt ist.
Im Rahmen der Erfindung kann anstelle des Kulissensteins 26 als anderes Führungselement 17 ein auf dem Führungs-Exzenter 16 angeordnetes Wälzlager vorgesehen sein, das über seinen äußeren Lagerring beispielsweise mit den verlagerbar angeordneten Führungsleisten 27, 27' in gleitbeweglicher Verbindung steht.

Claims (12)

  1. Hubkolbenmaschine mit in Kurbelwellenrichtung in einem Maschinengehäuse benachbarten Zylindern, insbesondere Brennkraftmaschine,
    umfassend ein Hubtriebwerk (8) für Hubkolben (4, 4'; 5, 5'), die über Kolbenstangen (6, 7) unter Zwischenschaltung einer hypozykloidischen Geradführung (9) mit auf einer Kurbelwelle (10) drehbeweglichen Hub- und Führungsexzentem (13, 14, 16) in Antriebsverbindung stehen, wobei
    ein Führungselement (17) der Geradführung (9) mit am Maschinengehäuse angeordneten Führungsflächen zusammenwirkt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein einziges Führungselement (17) der Geradführung der zwei benachbarten Kolbenstangen (6, 7) dient, welches auf einem zwischen zwei benachbarten Kolbenstangen (6, 7) für Hubkolben (4, 4'; 5, 5') von in Reihe benachbarter Zylinder (2, 3) angeordneten Führungsexzenter (16) gelagert ist.
  2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Geradführung (9) mit Mitteln zum statischen und/oder dynamischen Ausgleich von Maßtoleranzen zwischen Maschinengehäuse und Hubtriebwerk (8) ausgerüstet ist.
  3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß in diametral angeordneten Zylinderpaaren (2, 3) gegenüberliegende Hubkolben (4, 4'; 5, 5') über Kolbenstangen (6, 7) gleichsinnig angetrieben verbunden sind, wobei
    auf einem Hubzapfen (15) der Kurbelwelle (10) mittig zwischen zwei benachbarten Kolbenstangen (6, 7) ein mit dem Führungselement (17) der hypozykloidischen Geradführung (9) zusammenwirkender Führungs-Exzenter (16) drehbeweglich angeordnet ist, der
    mit beiderseits benachbart auf dem Hubzapfen (15) drehbeweglich angeordneten, in die Kolbenstangen (6, 7) drehbeweglich eingreifenden Hub-Exzentern (13, 14) der Geradführung (9) in drehfester Verbindung steht.
  4. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die hypozykloidische Geradführung (9) mit einem Wattschen Lenker (18) kombiniert ist, dessen
    Koppel (19) zwischen den benachbarten Kolbenstangen (6, 7) auf dem Führungs-Exzenter (16) gelagert angeordnet ist, wobei
    dessen Schwingarme (20) in zumindest einer in ihrer Anlenkstellen (21) mit einem relativ zur Koppel (19) und/oder zum Maschinengehäuse dreh- und fixierbar angeordneten Einstell-Exzenter (22) als Mittel zum Ausgleich von Maßtoleranzen ausgerüstet sind.
  5. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder maschinengehäuseseitigen Anlenkstelle (21) der Schwingarme (20) ein Einstell-Exzenter (22) angeordnet und gegebenenfalls für eine automatische Einstellung ausgebildet ist.
  6. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Führungs-Exzenter (16) aus in axialer Hubzapfenrichtung verbindbaren Teilen (24, 24') gebildet ist, wobei
    an jedem Teil (24, 24') kolbenstangenseitig ein Hub-Exzenter (13, 14) sowie eine auf die Achse des Kurbelwellen-Hubzapfens (15) bezogene Ausgleichsmasse (25) angeordnet ist.
  7. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungs-Exzenter (16) der hypozykloidischen Geradführung (9) mit einem zwischen den benachbarten Kolbenstangen (6, 7) maschinengehäuseseitig geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement (17) kombiniert ist.
  8. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (17) ein mit parallelen Führungsflächen (29, 29') ausgebildeter Kulissenstein (26) ist.
  9. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als gleitbeweglich geführtes Führungselement (17) ein auf dem Führungs-Exzenter (16) angeordnetes Wälzlager ist.
  10. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß das jeweilige Führungselement (17) mit gesonderten Führungsleisten (27, 27') zusammenwirkt, die
    zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrichtung im/am Maschinengehäuse verlagerbar angeordnet sind und gegebenenfalls
    über Wälzkörper mit dem Kulissenstein (26) zusammenwirken.
  11. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Führungsleisten (27, 27') über im Maschinengehäuse angeordnete, hydraulisch beaufschlagte Kolben (28, 28') verlagerbar angeordnet sind, wobei
    die Führungsleisten (27, 27') relativ zu den Kolben (28, 28') kippbeweglich gelagert sind.
  12. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Führungs-Exzenter (16) einschließlich in seinen beiden Stirnbereichen angeordneter Ausgleichsmassen (30) einstückig ausgebildet ist, und
    daß der Kulissenstein (26) in Führungsrichtung parallel zu seinen Führungsflächen (29, 29') hälftig geteilt ausgebildet ist.
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