DE1817123B2 - Axialkolbenmaschine mit mehreren Kolben - Google Patents
Axialkolbenmaschine mit mehreren KolbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit mehreren Kolben, insbesondere Zweitakt-Brennkraftmaschine
in 6-Zylinder-Gegenkolbenanordnung, deren Kolben parallel zur Längsachse des Motors in einem
feststehenden Zylinderblock geführt und mit mindestens einem die Fußlager der Pleuelstangen tragenden
Taumelring verbunden sind, welcher über Wälzlagerelemente in einer fest mit einer geraden, zentralen Welle
verbundenen und eine Nabe aufweisenden Taumelscheibe geführt ist wobei der Taumelring von einer
Vorrichtung relativ zum Zylinderblock drehfest gehalten wird.
Bei einem bekannten Axialkolbenmotor (DT-PS 93 783), bei dem die Motorwelle durch die Nabe der
Taumelscheibe hindurch nach außen geführt ist bestehen erhebliche Schwierigkeiten sowohl für die
Montage des Taumelscheibengetriebes und der damit verbundenen Kolbenstangen bzw. Kolbenstangen als
auch für die beanspruchungsgerechte Ausbildung der Motorwelle.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Axialkolbenmaschine mit mehreren Kolben eine Verbindung der
Welle mit dem Taumelscheibengetriebe zu schaffen, bei der unter gleichzeitig optimaler Verkürzung der Welle
die Pleuelfußlager im Taumelring bei zur Wellenachse senkrechter Anordnung der durch die Pleuelschwenkpunkte
verlaufenden Ebene montiert werden können.
Demgemäß besteht die Erfindung in einer Axialkolbenmaschine
der eingangs definierten Art die dadurch gekennzeichnet ist daß die Stirnflächen der Nabe der
Taumelscheibe auf ihrer dem Zylinderblock zugewandten Seite eine in Betriebslage senkrecht zur Wellenachse
angeordnete Paßfläche aufweist und mit dieser innerhalb des Wellenquerschnitts mittels axial angeordneter,
zu der dem Zylinderblock abgewandten Seite der Nabe reichender, unabhängiger Befestigungsmittel (z. B.
Schrauben) gegen die Stirnseite der Welle angespreßt zu verbinden ist
Erfindungsgemäß wird dadurch bei Axialkolbenmaschinen eine wesentlich einfachere Montage der Kolben
ίο und ihrer Pleuelstangen in dem engen Raum zwischen
dem Zylinderblock einerseits und dem Taumrelring sowie der Taumelscheibe mit der Motorwelle andererseits
erreicht weil diese Teile zunächst wegen der verkürzten Welle weitgehend unabhängig von der
is Motorwelle bewegbar sind, und erst nach endgültiger
Anordnung an der Motorwelle fixiert werden. Ein entscheidender Vorteil liegt insbesondere darin, daß
kein zusätzlicher Montageraum zwischen dem Taumelscheibengetriebe und dem Zylinderblock notwendig ist
so daß die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine einerseits kompakter und mit vermindertem Konstruktionsgewicht
ausgebildet sein kann und andererseits eine deutlich kürzere Motorwelle besitzt, auf welche
sich die Zylinderraumkräfte nur mit kürzerem Hebelärm bzw. geringerem Biegemoment auswirken können,
so daß sämtliche mit einer auf die Motorwelle ausgeübten Biegebelastung zusammenhängenden Beanspruchungen,
insbesondere auch Schwingungsbelastungen, wesentlich reduziert bzw. vermieden werden und
die Geräuschbildung verringert wird. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit und die Drehzahl der
erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine erhöht und es werden günstigere Verschleißwerte sowie eine
längere Lebensdauer aufgrund des erschütterungsärmeren Laufs sowie schließlich auch eine einfachere
Einbaubefestigung der Maschine erzielt Aus Kostengründen kann die Motorwelle als einfacher Zylinder
hergestellt sein.
Um den Kraftabtrieb noch weniger durch Schwingungen der Motorwelle zu beeinträchtigen, kann beispielsweise innerhalb der Welle nahe der Anlage der Taumelscheibe eine Kraftabtriebs-Vorrichtung in der Nähe eines ihr benachbart liegenden Radiallagers angeordnet sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Motorwelle infolge ihrer verkürzten Länge lediglich in jeweils einem auf der Zylinderblockseite des jeweiligen Taumelscheibengetriebes angeordneten Radiallager gelagert ist
Ein einfaches Beispiel für eine solche Kraftabtriebs-Vorrichtung ist eine Steckwelle, welche in der mit einem eine Winkelbewegung zulassenden Spiel angeordnet ist Bei der bevorzugten Ausführung als Zweitakt-Brennkraftmaschine in 6-Zylinder-Gegenkolbenanordnung und den damit gegebenen insgesamt 12 Zylindern ergibt sich ein besonders schwingungsfreier Motorlauf, weil das resultierende Drehmoment stets positiv bleibt und auch geringeren Schwankungen unterliegt Die kompakte Anordnung ist auch im Kraftfahrwesen allgemein anwendbar.
Um den Kraftabtrieb noch weniger durch Schwingungen der Motorwelle zu beeinträchtigen, kann beispielsweise innerhalb der Welle nahe der Anlage der Taumelscheibe eine Kraftabtriebs-Vorrichtung in der Nähe eines ihr benachbart liegenden Radiallagers angeordnet sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Motorwelle infolge ihrer verkürzten Länge lediglich in jeweils einem auf der Zylinderblockseite des jeweiligen Taumelscheibengetriebes angeordneten Radiallager gelagert ist
Ein einfaches Beispiel für eine solche Kraftabtriebs-Vorrichtung ist eine Steckwelle, welche in der mit einem eine Winkelbewegung zulassenden Spiel angeordnet ist Bei der bevorzugten Ausführung als Zweitakt-Brennkraftmaschine in 6-Zylinder-Gegenkolbenanordnung und den damit gegebenen insgesamt 12 Zylindern ergibt sich ein besonders schwingungsfreier Motorlauf, weil das resultierende Drehmoment stets positiv bleibt und auch geringeren Schwankungen unterliegt Die kompakte Anordnung ist auch im Kraftfahrwesen allgemein anwendbar.
einzelnen und mit den jeweiligen Vorteilen beschrieben.
Es zeigt
durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine am Beispiel eines 6-Zylinder-Gegenkolbenmotors,
Fig.2 eine Ansicht eines im Taumeltriebwerk
eingelagerten Taumelrings mit einer Vorrichtung zur
drehfesten Halterung des Taumelrings mit Pleuelfußlagern,
wobei links und rechts der Schnittlinie A-A verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Taumelrings dargestellt sind,
Fig.3 eine erfindungsgemäß verwendbare Gegenkolbenanordnung
mit jeweils außenliegenden Taumeltriebwerken,
Fig.4 einen Längsschnitt durch einen gesamten
Kolbenmotor mit Taumelscheibengetriebe, dessen Taumelringe jeweils mittels Zahnkranzsätzen drehfest
gehalten sind.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kolbenmotor wird
dessen Zylinder 2 in einem Zylinderblock 3 achsparallel um eine Welle 1 kreisförmig angeordnet Diese
Anordnung der Zylinder 2 bietet den Vorteil geringen Raumbedarfs und einer weitgehenden Geräuschminderung
dadurch, daß eine Schwingungsanregung des Motorgehäuses insbesondere des Zylinderdeckels und
der sich bei herkömmlichen Motoren unter der Kurbelwelle befindlichen ölwanne vermieden wird. Das
gilt insbesondere für die Ausführung des Kolbenmotors als Zweitakt-Brennkraftmaschine in 6-Zylinder-Gegenkolbenanordnung,
d. h. mit insgesamt 12, Kolben.
Die Welle 1 ist hierzu zweifach und damit statisch bestimmt gelagert, und zwar in zentral zum Zylinderblock
3 liegenden Radiallagern 48, die auch innerhalb des Zylinderblocks 3 selbst angeordnet sein können. Die
Welle 1 ist zudem mit extrem großen Durchmessern ausgeführt, um die Biegeschwingungen der Welle 1 bzw.
Verklemmungen innerhalb ihrer Radiallager 48 infolge der Kolben- und Massenkräfte zu vermindern. In dieser
Gestaltung kann die Welle 1 für große Motorleistungen aus Leichtmetall, z. B. sogar einer Aluminium-, Beryllium-,
Magnesium- oder Titanlegierung bestehen, und zwar selbst dann, wenn sie als Hohlwelle mit
verhältnismäßig geringer Wandstärke ausgebildet ist
Bei Ausführung des Kolbenmotors in Gegenkolbenanordnung gemäß F i g. 3 geht die Welle 1 zentral durch
den Zylinderblock 3 hindurch und bildet mit den jeweils endseitig angebrachten Taumeltriebwerken rein in sich
geschlossenes Kräftesystem, wobei selbst bei vertikal stehendem Motor die Radiallager 48 nur von den sich
drehenden bzw. taumelnden Teilen belastet werden. Das bei horizontaler Lage des Motors vorliegende
Belastungsdiagramm der Welle 1 ist im oberen Teil der F i g. 3 schematisch dargestellt
An dem bzw. den aus dem Zylinderblock 3 herausragenden endseitigen Stutzen der Welle 1 ist
möglichst nahe am Zylinderblock 3 ein Taumeltriebwerk T starr befestigt Bei Ausführung als Gegenkol- so
benmotor ist der vorstehend beschriebene, extrem große Durchmesser der Welle 1 vor allem auch deshalb
besonders vorteilhaft weil sie beim Zusammenbau des Motors einfach durch den Zylinderblock 3 hindurchgesteckt
wird und das Taumeltriebwerk Tonne zusätzliche ss Flansche an einer Paßfläche der Welle 1 (an Stirnseite 5
dieser Welle 1) sicher befestigt werden kann. Dadurch kann auch das aus dem Zylinderblock 3 herausragende
Ende der Welle 1 und der das Biegemoment mitbestimmende Abstand zwischen einem der Radialla- eo
ger 48 und dem Zentrum des Taumeltriebwerks T extrem kurz gehalten werden. Bei Ausführung der Welle
1 als Hohlwelle wird das Taumeltriebwerk Γ mit seiner Taumelscheibe 4 mittels Schrauben 45 an einer an der
Stirnseite 5 versenkt befestigten Ringplatte 7 befestigt wobei eine Steckwelle 8 innerhalb der Hohlwelle in ein
dort angebrachtes Halterungselement 9 greift, die durch
die Rineolatte 7 und die Taumelscheibe 4 zentrisch mit
großem Spiel hindurchgeführt ist womit eventuell Biegeschwingungen des Wellenendes sich nicht auf die
Steckwelle 8 übertragen können.
Die Steckwelle 8, von der das Drehmoment des
Motors abgenommen wird, kann aber auch in der Nabe der Taumelscheibe 4 direkt angebracht sein, wobei die
Taumelscheibe 4 z.B. durch eine nicht dargestellte Anordnung von durchgehenden Spannschrauben auf
der Stirnseite der Welle 1 bzw. der Stirnfläche 9a des Halterungselementes 9 angebracht sein kann. Bei
Gegenkolbenausführung kann diese Befestigung auch über eine durch die Hohlwelle hindurchgehende
Schrauben-Anordnung in zusätzlich versteifend verspannter Form erfolgen. Die erleichterte Zentrierung
übernimmt eine Zentrierschulter 6 und/oder ein Paßstift
46, der zugleich auch die Einstellung der exakten Drehwinkelstellung der Taumelscheibe 4 auf der Welle
1 erleichtert Die Schrauben 45 können auch bis zum Halterungselement 9 hindurchgehen. Auf diese Weise
ist die Taumelscheibe 4 in festem Reibschluß mit der Stirnseite 5 der Welle 1 verbunden und auch die
Tatsache vorteilhaft genutzt, daß die Biegebeanspruchungen der Welle 1 bei Taumeltriebwerken dieser Art
mit der Taumelscheibe 4 zusammen umlaufen.
Innerhalb der Taumelscheibe 4 ist ein gegenüber den Zylindern 2 drehfest gehaltener Taumelring 10 angeordnet
der über ein Axialführungsgelenk 13 von einer Halterungsvorrichtung drehfest gehalten wird, die um
die Stirnseite 5 der Welie 1 angeordnet und relativ zu den Zylindern 2 drehfest abgestützt ist
Diese Halterungsvorrichtung ist an ihrem zur Taumelscheibe 4 hin liegenden, das Axialführungsgelenk
tragenden Ende zumindest begrenzt radial bewegbar, um eine zwangsfreie Halterung des Axialführungsgelenkes
13 zu gewährleisten, so daß das Axialfübrungsgelenk 13 eventuellen kleinen Gegenbewegungen
aus dem Kraftübertragungssystem zwischen dem Taumelring 10 und der Taumelscheibe 4 gegenüber
radial ausweichen kann. Das bedeutet erhöhte Lebensdauer und vereinfachte Herstellung.
Gemäß Fig.3 sind die Kräfte der zwischen den
Kolben stattfindenden Verbrennung symmetrisch nach beiden Seiten über die Taumelrotationsscheiben 4 und
über die in den Lagern 48 gelagerte starke Welle kurzgeschlossen. Da die Kolben parallel zur Welle
laufen, üben sie keine Drücke auf die Lagerung 48 aus. Das Motorgehäuse wird daher nicht mehr zur
Schallabstrahlung angeregt so daß der bisherige Hauptanteil des Verkehrslärms entfällt
Der die Pleuelfußpfanne 39 haltende Deckel, der ein einfacher Sprengring 36 sein kann, ist derart dimensioniert,
daß die lichte Weite seines oberen Rings 38 dem Außendurchmesser der Pleuelfußpfanne 39 entspricht
so daß diese bei der Montage ohne weiteres in den Deckel 36 senkrecht eingesetzt werden kann und nach
der Montage von dem Ring 38 durch ihren der Taumelbewegung des Taumelrings 10 entsprechenden
Arbeitskreis in ständigem Eingriff gehalten wird. Dafür kann der Außendurchmesser der Pfanne 39 jedenfalls so
viel kleiner sein als die lichte Weite des oberen Rings 38, daß bei dem von der Pfanne 39 im Betrieb bestrichene
Arbeitskreis die Pfanne 39 wenigstens noch teilweise vom Lagerring 37 übergriffen wird, wobei zu berücksichtigen
ist daß bei dem beschriebenen Taumeltriebwerk Zugkräfte auf das Pleuelfußlager 12 ohnehin kaum
auftreten und der Deckel 36 bzw. sein Lagerring 37 entsprechend schwach dimensioniert sein können.
nung, bei der die Antriebswelle im Zylinderblock gelagert ist, während sich die Taumeltriebwerke
beidseits außerhalb des Zylinderblocks 3 befinden, wurde ein außerordentlich gleichförmiges Drehmoment
festgestellt.
Es tritt bei relativ geringem Mehraufwand, der sich durch die Montage eines zweiten Taumeltriebwerkes
ergibt, eine nahezu zweifache Leistungssteigerung bei halbem Raumbedarf und unter Vermeidung von
doppelter Anbringung der Zubehöraggregate auf.
Die koaxial kreisförmige Anordnung der Zylinder des beschriebenen Kolbenmotors und die ebenfalls kreisförmige
Konfiguration des Taumeltriebwerkes lassen die Auslegung eines Gegenkolbenmotors zu, der in optimal
kompakter Bauweise mit entsprechend niedrigem gegenüber dem normalen, etwa halbem Leistungsgewicht
arbeitet
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Axialkolbenmaschine mit mehreren Kolben, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine in 6-Zy-Hnder-Gegenkolbenanordnung,
deren Kolben parallel zur Längsachse des Motors in einem feststehenden Zylinderblock geführt und niüt mindestens einem
die FuBlager der Pleuelstangen tragenden Taumelring verbunden sind, welcher über Wälzlagerelemente
in einer fest mit einer geraden, zentralen Welle verbundenen und eine Nabe aufweisenden
Taumelscheibe geführt ist, wobei der Taumelring von einer Vorrichtung relativ zum Zylinderblock
drehfest gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnfläche der Nabe (4a) der Taumelscheibe (4) auf ihrer dem Zylinderblock (3)
zugewandten Seite eine in Betriebslage senkrecht zur Wellenachse angeordnete Paßfläche aufweist
und mit dieser innerhalb des Wellenquerschnitts mittels axial angeordneter, zu der dem Zylinderblock
(3) abgewandten Seite der Nabe (4a) reichender, unabhängiger Befestigungsmittel (z.B. Schrauben
45) gegen die Stirnseite (5) der Welle (1) angespreßt zu verbinden ist
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Welle (1) eine
Kraftabtriebs-Vorrichtung in der Nähe eines ihr benachbart liegenden Radiallagers (48) angreift
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftabtriebs-Vorrichtung
eine Steckwelle (8) ist, welche in der Welle (1) mit einem eine Winkelbewegung zulassenden Spiel
angeordnet ist
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PAPST, GUENTER HELMUT PAPST, GEORG FRIEDRICH JUNG, |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |