DE19903915A1 - Hubkolbenmaschine sowie Verfahren zum Herstellen eines Pleuels - Google Patents

Abstract

Eine Hubkolbenmaschine mit einem Kolben (6), der in einem Zylinder (4) beweglich ist und über ein Pleuel (8) mit einer Kurbelwelle (10, 12) verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (10, 12) eine von einer Seite her frei zugängliche Kurbelwange (14) aufweist und daß das Pleuel (8) einteilig mit Zapfen (18, 24) ausgebildet ist, mittels derer es gelenkig mit dem Kolben (6) und der Kurbelwange (14) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit einem Kolben, der an einem Zylinder beweglich ist und über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Die Erfindung be­ trifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuels zur Verbindung eines Kolbens mit einer Kurbelwelle.

Hubkolbenmaschinen, beispielsweise Verbrennungsmotoren oder Kolbenpumpen, befinden sich in unterschiedlichsten Ausführungen im Einsatz. Im allgemeinen ist das oder sind die Pleuel von solchen Hubkolbenmaschinen mit den Kolben über Bolzen verbunden, die durch das Pleuel und durch Augen im Kolben gesteckt sind und sind kurbelwellenseitig geteilt ausgebildet, so daß sie einen gekröpften Teil der Kurbelwelle umschließen. Dies führt einerseits dazu, daß die Pleuel verhältnismäßig teuer sind, bedingt eine aufwendige Montage, die wiederum die Kosten erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine anzugeben, die in der Herstellung besonders kostengünstig ist. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuels für eine solche Hubkolbenmaschine anzugeben, das kostengünstig durchführbar ist.

Der die Hubkolbenmaschine betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine weist das Pleuel an seinen beiden Enden einteilig mit ihm ausgebildete Zapfen auf, die in dem Kolben und in der Kurbelwange ge­ lagert sind. Mit dieser Konstruktion wird eine einfache Montierbarkeit des Pleuels erreicht, indem die Zapfen des Pleuels beispielsweise lediglich in entsprechende Lageröffnungen eingesteckt werden.

Die auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche bilden die erfindungsgemäße Hub­ kolbenmaschine in vorteilhafter Weise weiter.

Der Anspruch 5 ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuels gerichtet, bei dem die Pleuel aus einer vorgefertigten Platte ausgeschritten werden. Dieses Verfahren läßt eine besonders kostengünstige Herstellung der Pleuel zu und wird mit den Merkmalen der auf den Anspruch 5 rückbezogene Ansprüche in vorteilhafter Weise weitergebildet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Doppelkurbelwellenmotors,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Doppelkurbelwellenmotors der Fig. 1, geschnitten in der Ebene II-II,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Platte, aus der Pleuel hergestellt werden können, und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kurbeltrieb einer abgeänderten Ausführungsform ei­ ner Hubkolbenmaschine.

Gemäß Fig. 1 weist ein Hubkolbenmotor ein Gehäuse 2 mit einem Zylinder 4 auf, in dem ein Kolben 6 arbeitet. Der Kolben 6 ist über je ein Pleuel 8 mit je einer von zwei Kurbel­ wellen 10 und 12 verbunden, die mit einander derart drehfest verbunden sind, daß sie ge­ gensinnig mit gleicher Drehzahl drehen. Die Funktion und der Aufbau eines solchen Dop­ pelkurbelmotors ist an sich bekannt und wird daher nicht weiter beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. 1 in der Ebene II-II der Fig. 1. Wie ersichtlich, ist die Kurbelwelle 10 in dem Gehäuse 2 gelagert und endet in einer von der gemäß Fig. 2 rechten Seite her zugänglichen Scheibe 14, die mit einer Lageröffnung 16 ausgebildet ist, in der ein Zapfen 18 aufgenommen ist, der einteilig mit dem Pleuel 8 ausgebildet ist. Die Scheibe 14 bildet eine Kurbelwange für die Lagerung des Pleuels 8 und ist längs ihres Umfangs beispielsweise ungleich dick oder mit Ausnehmungen ausgebil­ det, so daß sie einen Massenausgleich für das Pleuel 8 und den Kolben 6 bildet.

Der Kolben 6 weist einen Lageransatz 20 auf, der mit einer Lageröffnung 22 ausgebildet ist, in der ein weiterer einteilig mit dem Pleuel 8 ausgebildeter Zapfen 24 aufgenommen ist. Je nach Konstruktionsaufwand können die Zapfen 18 und 24 in den zugehörigen Lager­ öffnungen radial und axial gelagert sein. Zur Sicherung der Lagerung sind im dargestellten Beispiel Sicherungsringe 26 vorgesehen.

Die Montage des Pleuels 8 ist außerordentlich einfach, da das Pleuel 8 mit seinen Zapfen 18 und 24 lediglich in die Lageröffnungen 16 und 22 eingesteckt wird und anschließend mit den Sicherungsringen 26 gesichert wird.

An der Kurbelwelle 12 ist eine entsprechende Scheibe vorgesehen, wobei die beiden Schei­ ben an ihren Außenumfängen mit Verzahnungen versehen sein können und unmittelbar miteinander kämmen, so daß der drehfeste Eingriff zwischen den Kurbelwellen 10 und 12 über die Außenumfänge der Scheiben vermittelt ist. Es versteht sich, daß der drehfeste Eingriff auch an anderer Stelle erfolgen kann und die Scheiben 14 durch Wangen mit ent­ sprechenden Gegengewichten ersetzt sein können.

Die Lageröffnungen 16 und 22 können gebohrt sein; sie können auch durch mehrteilige Ausbildung des Lageransatzes 20 bzw. der Scheibe 14 im Bereich der Lageröffnungen aus­ gebildet sein.

Die Zapfen 18 und 24 müssen nicht notwendiger Weise auf der gleichen Seite des Pleuels 8 sein.

Die beschriebene Pleuelkonstruktion eignet sich nicht nur für Maschinen mit Doppelkurbel­ trieb sondern auch für Maschinen mit nur einer einem Kolben zugeordneten Kurbelwelle. Insgesamt wird mit der erfindungsgemäßen Konstruktion eine sehr kostengünstige Ma­ schine erreicht, die insbesondere als Einzylinder, als Pumpe oder als Verbrennungsmotor, kostengünstig in Großserie gefertigt werden kann. Der in Fig. 1 dargestellte Doppelkurbel­ trieb führt dazu, daß der Kolben seitenkraftfrei geführt wird und somit besonders reibungs­ arm arbeitet. Die Pleuel 8 können sehr leicht sein, da jedes Pleuel nur die Hälfte der Kol­ benkraft aufnimmt. Die Lagerung der Pleuel 8 am Kolben 6 muß nicht, wie dargestellt, in gegenseitigem Abstand erfolgen, sondern kann gleichachsig erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium oder einem anderen geeig­ neten Material hergestellte stranggepreßte Platte 30, die an ihrem oberen und ihrem unte­ ren Ende Verdickungen 32 und 34 aufweist, die vorteilhafterweise massiv ausgebildet sind, und in ihrem mittleren Körperbereich zwei Deckschichten 36 und 38 aufweist, zwischen denen Verstrebungen 40 laufen. Aus der stranggepreßten Platte 30 werden Pleuel herge­ stellt, indem die Platte in der Breite der Pleuel entsprechenden Abständen in Richtung der Pfeile 42 durchtrennt wird. Die einzelnen Pleuel werden dann in dem Bereich der Ver­ dickungen 32 und 34 mechanisch derart bearbeitet, daß die Zapfen 18 bzw. 24 gemäß Fig. 2 stehen bleiben. Mit dieser Konstruktion wird ein leichtgewichtiges und, wegen des Auf­ baus des Basisteils aus den Deckschichten 36 und 38 und den Verstrebungen 40 sehr biege­ steifes Pleuel geschaffen, das kostengünstig herstellbar ist.

Es versteht sich, daß für das erfindungsgemäße Pleuel auch Verbundplatten geeignet sind, die beispielsweise sandwichartig aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sind, wobei die Materialien entsprechend den mechanischen Belastungen angeordnet sind.

Die Pleuel können auch einzeln im Spritzgußverfahren usw. hergestellt werden. Die Her­ stellung durch Ausschneiden der Pleuel aus einer stranggepreßten Platte ist bei hohen Stückzahlen besonders kostengünstig und läßt durch entsprechende Ausbildung der Strang­ preßöffnung eine integrale, gewichtsoptimierte Herstellung der Pleuel zu.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Hubkolbenmotor mit zwei Zylindern.

Gemäß Fig. 4 ist außen im Motorgehäuse 2 eine erste Kurbelwelle 50 und eine zweite Kurbelwelle 52 gelagert. Die innerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Enden der Kurbelwel­ len 50 und 52 sind mit Scheiben 54 und 56 versehen, die an ihrem Außenumfang mit Ver­ zahnungen 58 und 60 versehen sind, die mit entsprechenden Verzahnungen von Scheiben 62 und 64 kämmen, die an den Enden einer innen im Gehäuse 2 gelagerten Welle 66 aus­ gebildet sind.

An den Scheiben sind ähnlich wie an der Scheibe 14 der Fig. 2 die Zapfen 68, 70, 72 und 74 von zugehörigen Pleueln gelagert, wobei die zu den Zapfen 72 und 74 gehörenden Pleuel an einem Kolben befestigt sind und die zu den Zapfen 68 und 70 gehörenden Pleuel an einem weiteren Kolben befestigt sind. Die Fig. 4 zeigt somit den grundsätzlichen Auf­ bau eines zweizylindrigen Doppelkurbelwellenmotors, der mit lediglich gesteckten Pleuels versehen ist.

Es versteht sich, daß die Konstruktion gemäß Fig. 4 in vielfältiger Weise abänderbar ist und daß auch mehrzylindrige Pumpen bzw. Motoren mit gesteckten Pleueln ausrüstbar sind, bei denen mit jedem Zylinder bzw. Kolben nur eine Kurbelwelle zusammenwirkt.

Claims (8)

1. Hubkolbenmaschine mit einem Kolben (6), der in einem Zylinder (4) beweglich ist und über ein Pleuel (8) mit einer Kurbelwelle (10, 12) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurbelwelle (10, 12) eine von einer Seite her frei zugängliche Kurbel­ wange (14) aufweist und daß das Pleuel (8) einteilig mit Zapfen (18, 24) ausgebildet ist, mittels derer es gelenkig mit dem Kolben (6) und der Kurbelwange (14) verbunden ist.

2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kolben­ seitige Zapfen (24) des Pleuels (8) in eine Lageröffnung (22) eines Lageransatzes (20) des Kolbens (6) gesteckt ist.

3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (10) axial in einer Kurbelwange (14) endet, die mit einer Lageröffnung (16) ausgebildet ist, in die der kurbelwellenseitige Zapfen (18) des Pleuels (8) gesteckt ist.

4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei gegensinnig mit gleicher Drehzahl drehende Kurbelwellen (10, 12; 50, 66; 52) vorgesehen ist, von denen jede über ein Pleuel mit dem Kolben verbunden ist.

5. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, über je ein Pleuel mit dem Kolben verbundenen Kurbelwangen (54, 62; 64, 56) an sich gegenüberliegenden Seiten in einem Motorgehäuse (2) gelagert sind.

6. Verfahren zum Herstellen eines Pleuels zur Verbindung eines Kolbens mit einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pleuel aus einer Platte (30) geschnitten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (30) durch Strangpressen hergestellt ist und im Bereich der späteren Zapfen mit Verdickungen ausge­ bildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (30) zwei Deckschichten (36, 38) mit dazwischen angeordnete Verstrebungen (40) aufweist.