WO1996025587A1 - 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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WO1996025587A1
WO1996025587A1 PCT/EP1996/000631 EP9600631W WO9625587A1 WO 1996025587 A1 WO1996025587 A1 WO 1996025587A1 EP 9600631 W EP9600631 W EP 9600631W WO 9625587 A1 WO9625587 A1 WO 9625587A1
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guide
reciprocating
eccentric
machine according
piston
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PCT/EP1996/000631
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Inventor
Gert Fischer
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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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 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
    • 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 the GB
  • This document shows and describes an exemplary embodiment of a reciprocating piston machine with diametrically arranged cylinder pairs, the parallel axes of which intersect the crankshaft axis of rotation orthogonally.
  • This generic piston engine is an internal combustion engine combined with a piston compressor.
  • This known machine comprises a lifting drive with a hypocycloidal straight guide, which comprises eccentrics combined with a crankshaft and connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • Both piston rods connecting diametrically opposed pistons are in drive connection with a tube-like stroke eccentric constructed from two parts, in each of the two end regions of which a guide eccentric with a guide element which is guided in a linearly slidable manner on the machine housing is arranged.
  • DE-PS 271 755 shows and describes an embodiment of an internal combustion engine with reciprocating pistons in diametrically arranged cylinder pairs, the parallel axes of which run in a transverse plane to the axis of rotation of the crankshaft.
  • This arrangement allows the parallel piston rods to be connected to a single guide ring of a hub eccentrically arranged in the center between pinions of pairs of cardan circles in a stroke engine with hypocycloidal straight guidance.
  • a hypocycloid reciprocating machine which, in the plane of the crankshaft axis of rotation in the plane of the crankshaft in the direction of the crankshaft, has adjacent pairs of cylinders, between the push rods of which, as a hypocycloidal straight guide, a further pair of cylinders arranged orthogonally directed is provided.
  • this pair of cylinders their pistons, which oscillate in other cylinders of the reciprocating piston machine, serve as guide elements, so that this crosswise arrangement of pairs of cylinders results in a disadvantageously large-sized internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide the greatest possible simplification, in particular of the lifting engine with hypocycloidal straight guidance, for a generic reciprocating piston machine, which also allows a compact design with a relatively low weight.
  • the number of component tolerances is advantageously reduced with a single guide element, which is provided according to a preferred embodiment and is arranged transversely to the oscillating piston rods between them.
  • the straight guide according to the invention can be equipped with means for static and / or dynamic compensation of dimensional tolerances between the machine housing and the lifting engine. A position of the straight guide for the guide element that deviates from the axis of rotation of the crankshaft can thus advantageously be compensated for. This avoids high manufacturing costs due to extreme manufacturing accuracy.
  • opposed reciprocating pistons are connected in the same direction and driven via piston rods in diametrically arranged cylinder pairs, a guide eccentric interacting with the only guiding element of the hypocycloidal straight guide, which is arranged on both sides, being rotatably arranged on a crank pin of the crankshaft adjacent to the crank pin and rotatably engaging in the piston rods stroke eccentrics of the straight guide is in a rotationally fixed connection.
  • This 3-disc-eccentric combination according to the invention has a comparison with that from the aforementioned
  • DE-PS 271 755 known eccentric-double pinion combination by the omission of the teeth on a simpler design, which also ensures the transmission of high piston forces with safe hydrodynamic lubrication.
  • This arrangement according to the invention further advantageously reduces the free crank pin length of the crankshaft for two pairs of pistons provided in synchronism to a minimum which results from the cylinder spacing plus twice half the piston rod thickness.
  • the cheeks of the crankshaft can thus be arranged closely adjacent to the respective piston rod and equipped with compensating masses for the reciprocating pistons and piston rod related to the crankshaft axis of rotation, similar to the favorable configuration known from the aforementioned DE-PS 271 755.
  • a Wattscher link is provided as the guide element of the hypocycloidal straight guide, the coupling of which is arranged between the piston rods on the only guide eccentric, the oscillating arms of which at least one in its articulation points are equipped with a setting eccentric which can be rotated and fixed relative to the coupling and / or to the machine housing as a means of compensating for dimensional tolerances.
  • This adjusting eccentric is first rotated in the middle position of the coupling after the assembly of the lifting engine in one direction until resistance occurs, then rotated in the opposite direction until the next resistance and finally fixed approximately between the two resistance positions.
  • the articulation points of the swivel arms on the machine housing side are advantageously equipped with adjustment eccentrics, which are thus accessible, for example, for automatic adjustment in series production of the reciprocating piston machine.
  • the guide eccentric In order to achieve simple assembly of the guide eccentric in the coupling of the Watts handlebar serving as a guide element, the guide eccentric is formed from parts that can be connected in the axial crank pin direction, with a lifting device on each side of the piston rod to support a simple construction. Eccentric as well as a compensation mass related to the axis of the crankshaft crank pin is arranged.
  • the guide eccentric of the hypocycloidal straight guide is co-ordinated with a guide element which is guided in a linearly slidable manner between the piston rods on the machine housing side.
  • a guide element which is guided in a linearly slidable manner between the piston rods on the machine housing side.
  • which can be a sliding block designed with parallel guide surfaces, in particular a sliding block with rolling bearings, or, according to another configuration, a rolling bearing arranged on the guide eccentric.
  • the latter embodiment is known per se, for example, from GB-PS 1 060 372 already mentioned at the beginning.
  • the aforementioned guide elements each interact with separate guide strips, which are arranged so as to be displaceable in the machine housing transversely to the guide direction in order to compensate for dimensional tolerances.
  • hydraulically loaded pistons are preferably provided in the machine housing, which pistons are additionally connected to the guide strips in a tiltable manner.
  • the latter is divided in half in the guide direction parallel to its guide surfaces, so that the guide eccentric, including compensating masses arranged in its two end regions, can be formed in one piece. A rigid design of the guide eccentric described is thus achieved.
  • FIG. 1 shows sections of a lifting engine of a lifting piston machine (not shown) with a Watts handlebar in a hypocycloidal straight guide
  • FIG. 2 shows a further lifting engine of a reciprocating piston machine, not shown, with a sliding block of a hypocycloidal straight guide interacting centrally between piston rods with a single guide eccentric, and in
  • Figure 3 shows the aforementioned guide in connection with one of two diametrically arranged cylinder housings of the reciprocating machine, not shown.
  • a machine housing of a reciprocating piston machine, not shown, divided in a vertical plane of the crankshaft axis of rotation designated 1 comprises, according to FIG. 3, diametrically arranged pairs of cylinders 2, 3, the cylinder axes 2 'and 3' of which intersect the crankshaft axis of rotation 1 orthogonally.
  • diametrically arranged pairs of cylinders 2, 3 opposite one another
  • Reciprocating pistons 4, 4 'and 5, 5' according to FIG. 2 are connected to one another via piston rods 6, 7.
  • a lifting engine 8 with a hypocycloidal straight guide 9 is provided for the oscillating arrangement of the piston pairs 4, 4 'and 5, 5' by means of the piston rods 6, 7, a lifting engine 8 with a hypocycloidal straight guide 9 is provided.
  • the lifting engine 8, which in principle is constructed identically for both exemplary embodiments in FIGS. 1 and 2, comprises a crankshaft symbolized by a stepped line 10.
  • the piston rods 6 and 7 oscillating in the same direction along the cylinder axes 2 'and 3' have recesses 11, 12 arranged in the center for the rotationally movable reception of one stroke eccentric 13, 14 of the hypocycloidal straight guide 9.
  • a line 15 of the crankshaft 10 parallel to the crankshaft axis of rotation 1 symbolizes a crank pin.
  • the stroke eccentrics 13, 14 mounted in the mutually parallel piston rods 6 and 7 are rotatably arranged in its outer end regions. Because the piston pairs 4, 4 'and 5, 5' oscillate in the same direction, the stroke eccentrics 13, 14 are arranged in the same direction on the common crank pin 15.
  • the hypocycloidal straight guide 9 further comprises a guide eccentric 16 which is rotatably mounted on the crank pin 15 and which is diametrically arranged with respect to the stroke eccentrics 13, 14 and which with the stroke eccentrics 13, 14 in there is a non-rotatable connection.
  • This guide eccentric 16 interacts with a guide element 17 of the straight guide 9 arranged between the piston rods 6, 7 for pairs of reciprocating pistons 4, 4 'and 5, 5' of cylinders 2, 3 which are adjacent in series, the transverse to the movement directions of the piston rods 6 and 7 in the essentially straight guide element 17 principally cooperate with guide surfaces arranged on the machine housing.
  • the hypocycloidal straight guide 9 of the lifting gear 8 is combined with a Watts handlebar 18, the Coupling 19 is arranged as a guide element 17 between the piston rods 6 and 7 on the guide eccentric 16.
  • the coupling 19 is articulated via schematically illustrated swing arms 20 on the machine housing, not shown.
  • the swing arms 20 are preferably each equipped with an adjusting eccentric 22 which can be rotated and fixed relative to the machine housing as a means of compensating for dimensional tolerances.
  • These setting eccentrics 22 are first rotated in succession after the assembly of the lifting drive 8 in the machine housing (not shown) in one direction until a rotational resistance occurs, then rotated in the opposite direction until the next resistance and finally fixed approximately between the two resistance positions.
  • the coupling 19 is arranged in its central position, the center of the bore 23 receiving the guide eccentric 16 being essentially aligned with the crankshaft axis of rotation 1 or being slightly parallel to it due to dimensional tolerances .
  • an adjustment of the coupling 19 can be found via the bearing play in the lifting mechanism 8, with which the clamping of the lifting mechanism is reliably avoided over the entire guide stroke of the coupling 19 between its extreme positions.
  • Parts 24, 24 ' which can be connected to the crank pin direction, one of the lifting eccentrics 13 and 14 being arranged on each part 24, 24' on the piston rod side in order to achieve a simpler structure, and also a compensating mass related to the axis of the crankshaft crank pin 15 25th
  • the guide eccentric 16 of the hypocycloidal straight guide 9 is combined with a guide element 17, which is guided in a linearly slidable manner on the machine housing side between the piston rods 6, 7 and which, as can be seen from FIGS. lent, is designed as a sliding block 26 formed with parallel guide surfaces.
  • This sliding block 26 interacts with separate guide strips 27, 27 'which are arranged such that they can be displaced transversely to the guide direction in / on the machine housing in order to compensate for dimensional tolerances.
  • the guide strips 27, 27 'are preferably arranged such that they can be displaced by way of hydraulically loaded pistons 28, 28' arranged in the machine housing, the guide strips 27, 27 'additionally borrowed relative to the pistons 28, 28 'are pivotally mounted.
  • an automatic adjustment of the sliding block 26 with its bore center relative to the crankshaft axis of rotation 1 is achieved.
  • an automatic play and compensation setting is achieved.
  • the sliding block 26 can also interact with the guide strips 27, 27 'with the interposition of roller bearing devices or roller elements (not shown), in order to thereby clamp or self-lock the straight guide 9 in either alone or in connection with the displaceable guide strips 27, 27' to avoid an TDC area of the pistons 4, 4 ', 5, 5', especially during a cold start.
  • the guide eccentric 16 including compensating masses 30 arranged in its two end regions, can be formed in one piece, thus achieving a rigid 3-disc-eccentric combination in the assembly system with the stroke eccentrics 13, 14.
  • a roller bearing arranged on the guide eccentric 16 can be provided, which is in sliding connection via its outer bearing ring, for example, with the guide bars 27, 27 'arranged so as to be displaceable .

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Abstract

Für eine Hubkolbenmaschine mit in Kurbelwellenrichtung in einem Maschinengehäuse benachbarten Zylindern, insbesondere Brennkraftmaschine, die ein Hubtriebwerk für die Hubkolben mit einer hypozykloidischen Geradführung (9) umfasst, wobei die Geradführung (9) ein mit am Maschinengehäuse angeordneten Führungsflächen zusammenwirkendes Führungselement (17) aufweist, wird zur Erzielung einer grösstmöglichen Vereinfachung dieses Hubtriebwerkes vorgeschlagen, dass das Führungselement (17) der Geradführung (9) zwischen den Kolbenstangen (6, 7) für Hubkolben (4, 4', 5, 5') von in Reihe benachbarter Zylinder angeordnet und ggf. einstellbar ist.

Description

Hubkoibenmaschine mit in Kurbelwellenrichtung in einem Maschinengehäuse benachbarten Zylindern
Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der GB-
PS 1 060 372 aus.
Dieses Dokument zeigt und beschreibt ein Ausführungsbeispiel einer Hubkolben¬ maschine mit diametral angeordneten Zylinderpaaren, deren parallele Achsen die Kurbelwellen-Drehachse orthogonal schneiden. Diese gattungsgemäße Hubkol¬ benmaschine ist eine mit einem Kolbenkompressor kombinierte Brennkraft¬ maschine. Diese bekannte Maschine umfaßt ein Hubtriebwerk mit einer hypo- zykloidischen Geradführung, die mit einer Kurbelwelle kombinierte und miteinander drehfest verbundene Exzenter umfaßt. Beide in diametralen Zylindern gegenüber- liegende 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 Hubtrieb¬ werkes mit hypozykloidischer Geradführung.
Die DE-PS 271 755 zeigt und beschreibt ein Ausführungsbeispiel einer Brenn- kraftmaschine 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-Exzen- ters.
Im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik ergibt sich mit die¬ ser 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 be¬ kannt, 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 angeordne¬ tes 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 gattuπgsgemäße Hubkolben¬ maschine 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 angeordne¬ ten Führungsexzenter ein einziges Führungselement der Geradführung der beiden Kolbenstangen dient. Für Hubkolbenmaschinen mit in einer Ebene der Kurbelwellen-Drehachse oszillie¬ renden Kolbenstangen für Kolben eines Zylinderpaares oder für Kolben zweier diametral angeordneter Zylinderpaare (4-Zylinder-Flachmotσr) 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 zusammen¬ wirkenden 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 Füh¬ rungselement 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 ausge¬ glichen 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 dreh¬ beweglich angeordnet ist, der mit beiderseits benachbart auf dem Hubzapfen an¬ geordneten 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 Übertra¬ gung 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 Kolben¬ paare 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 Kurbel¬ wellen-Drehachse bezogenen Ausgleichsmassen für die Hubkolben und Kolben¬ stange ausgerüstet werden ähnlich der günstigen, aus der vorerwähnten DE-PS 271 755 bekannten Ausgestaltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Führungselement der hypozykloidi¬ schen Geradführung ein in der DE-A 41 08 311 bereits vorgeschlagener Wattscher Lenker vorgesehen, dessen Koppel zwischen den Kolbenstangen auf dem einzi¬ gen 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 ent¬ gegengesetzte Richtung bis zum nächsten Widerstand gedreht und abschließend etwa zwischen beiden Widerstands-Positionen gemittelt fixiert. Bei im Maschinen¬ gehäuse 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 Füh¬ rungselement dienenden Koppel des Wattschen Lenkers ist der Führungs-Exzen¬ ter aus in axialer Hubzapfenrichtung verbindbaren Teilen gebildet, wobei zur Un¬ terstützung eines einfachen Aufbaues an jedem Teil kolbenstangenseitig ein Hub- Exzenter sowie eine auf die Achse des Kurbelwellen-Hubzapfens bezogene Aus¬ gleichsmasse angeordnet ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Führungs-Exzenter der hypozykloidischen Geradführung mit einem zwischen den Kolbenstangen ma- schinengehäuseseitig geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement ko - biniert, das nach einer Ausgestaltung ein mit parallelen Führungsflächen ausgebil¬ deter 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-PS 1 060 372 bekannt.
Die vorgenannten Führungselemeπte wirken jeweils mit gesonderten Führungs¬ leisten zusammen, die zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrich¬ tung 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 kipp¬ beweglicher 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 Stirn¬ bereichen 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 Bei¬ spielen beschrieben. Es zeigt
Figur 1 abschnittsweise ein Hubtriebwerk einer nicht gezeigten Hub¬ kolbenmaschine mit einem Wattschen Lenker in einer hypozykloi- dischen Geradführung,
Figur 2 ein weiteres Hubtriebwerk einer nicht gezeigten Hubkolben¬ maschine mit einer mittig zwischen Kolbenstangen mit einem ein¬ zigen 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 Zylinder¬ achsen 2' und 3' die Kurbelwellen-Drehachse 1 orthogonal schneiden. In den dia- metral 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 Gerad¬ führung 9 vorgesehen. Das für beide Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 im Prinzip gleich aufgebaute Hubtriebwerk 8 umfaßt eine durch einen gestuften Li¬ nienzug 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 ver¬ sinnbildlicht 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 os- zillierenden Kolbenpaare 4, 4' und 5, 5' sind die Hub-Exzenter 13, 14 auf dem ge¬ meinsamen Hubzapfen 15 gleichgerichtet angeordnet.
Mittig zwischen diesen Hub-Exzentem 13, 14 umfaßt die hypozykloidische Gerad¬ führung 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 Führungs¬ element 17 der Geradführung 9 zusammen, wobei das quer zu den Bewegungs- richtungen der Kolbenstangen 6 und 7 im wesentlich gerad geführte Führungs¬ element 17 prinzipiell mit am Maschinengehäuse angeordneten Führungsflächen zusammenwirkt.
Bei dem ersten Ausführuπgsbeispiel nach Figur 1 ist die hypozykloidische Gerad- führung 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 entgegen- gesetzter Richtung bis zum nächsten Widerstand gedreht und abschließend etwa zwischen beiden Widerstands-Positionen gemittelt fixiert. Während dieser Einstel¬ lung ist die Koppel 19 in ihrer Mittellage angeordnet, wobei die Mitte der den Füh¬ rungs-Exzenter 16 aufnehmenden Bohrung 23 im wesentlichen mit der Kurbelwel¬ len-Drehachse 1 fluchtet bzw. aufgrund von Maßtoleranzen zu dieser geringfügig parallel beabstandet ist. Mit den Einstell-Exzentern 22 kann über die im Hubtrieb¬ werk 8 vorhandenen Lagerspiele eine Einstellung der Koppel 19 gefunden werden, mit der über den gesamten Führungs-Hub der Koppel 19 zwischen ihren Extrem¬ lagen 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 Kur¬ belwellen-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 ge¬ führten Führungselement 17 kombiniert, das, wie aus den Figuren 2 und 3 ersicht- lieh, als ein mit parallelen Führungsflächen ausgebildeter Kulissenstein 26 gestaltet ist. Dieser Kulissenstein 26 wirkt mit gesonderten Führungsleisten 27, 27' zusam¬ men, die zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrichtung im/am Ma- schiπengehäuse verlagerbar angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Führungs¬ leisten 27, 27' über im Maschinengehäuse angeordnete, hydraulisch beaufschlagte Kolben 28, 28' verlagerbar angeordnet, wobei die Führungsleisten 27, 27' zusätz- lieh relativ zu den Kolben 28, 28' kippbeweglich gelagert sind. Mit dieser erfin¬ dungsgemäßen Anordnung ist eine automatische Einstellung des Kulissensteines 26 mit seiner Bohrungsmitte relativ zur Kurbelwellen-Drehachse 1 erreicht. Bei An¬ schluß der Abstütz-Kolben 28, 28' an das Druckschmiersystem der Hubkolben- maschine ist eine selbsttätige Spiel- und Ausgleichs-Einstellung erreicht. Der Kulis¬ senstein 26 kann auch unter Zwischenschaltung nicht gezeigter Wälzlagereinrich¬ tungen 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 Kulissen¬ steines 26 entlang der Führungsleisten 27, 27' ermöglicht im Hinblick auf die Mon¬ tage 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 einschlie߬ lich in seinen beiden Stirnbereichen 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 Füh¬ rungselement 17 ein auf dem Führungs-Exzenter 16 angeordnetes Wälzlager vor¬ gesehen sein, das über seinen äußeren Lagerring beispielsweise mit den verlager¬ bar angeordneten Führungsleisten 27, 27' in gleitbeweglicher Verbindung steht.

Claims

Patentansprüche
1. Hubkolbenmaschine mit in Kurbelwellenrichtung in einem Maschinen¬ gehäuse benachbarten Zylindern, insbesondere Brennkraftmaschine,
umfassend ein Hubtriebwerk (8) für Hubkolben (4, 4'; 5, 5'), die über Kolbenstangen (6, 7) unter Zwischenschaltung einer hypo- zykloidischen Geradführung (9) mit auf einer Kurbelwelle (10) drehbeweglichen Hub- und Führungsexzentern (13, 14, 16) in An¬ triebsverbindung stehen, wobei
ein Führungselement (17) der Geradführung (9) mit am Maschi- nengehäuse angeordneten Führungsflächen zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf einem zwischen den Kolbenstangen (6, 7) für Hubkolben (4, 4'; 5, 5') von in Reihe benachbarter Zylinder (2, 3) angeordne¬ ten Führungsexzenter (16) ein einziges Führungselement (17) der Geradführung der Kolbenstangen (6, 7) dient.
2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Geradführung (9) mit Mitteln zum statischen und/oder dynamischen Aus- gleich 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) gegenüber¬ liegende Hubkolben (4, 4'; 5, 5') über Kolbenstangen (6, 7) gleich¬ sinnig angetrieben verbunden sind, wobei
- auf einem Hubzapfen (15) der Kurbelwelle (10) mittig zwischen den
Kolbenstangen (6, 7) ein mit dem Führungselement (17) der hypo¬ zykloidischen 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 eingrei¬ fenden Hub-Exzentern (13, 14) der Geradführung (9) in drehfester Verbindung steht.
4. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net,
daß die hypozykloidische Geradführung (9) mit einem Wattschen Lenker (18) kombiniert ist, dessen
Koppel (19) zwischen den Kolbenstangen (6, 7) auf dem Füh¬ rungs-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 Maschinen¬ gehäuse dreh- und fixierbar angeordneten Einstell-Exzenter (22) als Mittel zum Ausgleich von Maßtoleranzen ausgerüstet sind.
5. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, daß in jeder maschinengehäuseseitigen Anlenkstelle (21 ) der Schwingarme (20) ein Einstell-Exzenter (22) angeordnet und gegebenen¬ falls für eine automatische Einstellung ausgebildet ist.
6. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net,
daß der Führuπgs-EΞxzenter (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 gekeπnzeich- net, daß der Führungs-Exzenter (16) der hypozykloidischen Geradführuπg
(9) mit einem zwischen den Kolbenstangen (6, 7) maschinengehäuseseitig geradlinig gleitbeweglich geführten Führungselement (17) kombiniert ist.
8. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Führungselement (17) ein mit parallelen Führungs¬ flächen (29, 29') ausgebildeter Kulissenstein (26) ist.
9. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, 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 Füh¬ rungsleisten (27, 27') zusammenwirkt, die
zum Ausgleich von Maßtoleranzen quer zur Führungsrichtung im/am Maschinengehäuse verlagerbar angeordnet sind und ge- gebenenfalls über Wälzkörper mit dem Kulisstenstein (26) zusammenwirken.
11. Hubkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsleisten (27, 27') über im Maschinengehäuse an¬ geordnete, hydraulisch beaufschlagte Kolben (28, 28') verlagerbar angeordnet sind, wobei
die Führungsleisten (27, 27') relativ zu den Kolben (28, 28') kipp¬ beweglich 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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