DE3233314A1 - Internal combustion engine - Google Patents

Abstract

The invention relates to an internal combustion engine with a piston which is guided in a cylinder and the reciprocating motion of which is transmitted via a connecting rod to a crankshaft, and with a gearwheel which is rotatably mounted on the crankshaft and engages in a fixed toothing of annular design surrounding the crankshaft, the gearwheel being mounted on the crankshaft eccentrically to the axis of rotation of the said crankshaft, and one end of the connecting rod being articulated on the gearwheel eccentrically to the axis of rotation of the latter. An internal combustion engine of this kind is the subject-matter of the main patent... (Patent Application P 3109005.2). The novel idea on which the invention is based consists, in an internal combustion engine of this kind, in the fact that the gearwheel has an effective diameter which is half as great as the effective diameter of the fixed toothing.

Description

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VerbrennungsmotorInternal combustion engine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem in einem Zylinder geführten Kolben, dessen hin- und hergehende Bewegung über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle übertragen wird, sowie mit wenigstens einem an der Kurbelwelle drehbar gelagerten Zahnrad, welches in eine, d:..e Kurbelwelle umgebende ortsfeste und kreisringförmige Verzahnung eingreift, wobei das Zahnrad exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle an dieser gelagert ist und die Pleuels ;ange mit ihrem einen Ende exzentrisch zur Drehachse des Zahnrades an diesem angelenkt ist.The invention relates to an internal combustion engine with at least one piston guided in a cylinder, its reciprocating motion is transmitted via a connecting rod to a crankshaft, as well as having at least one on the crankshaft rotatably mounted gear, which in a, d: .. e crankshaft surrounding stationary and annular Teeth engages, the gear wheel being mounted eccentrically to the axis of rotation of the crankshaft and the connecting rods ; ange is articulated with one end eccentric to the axis of rotation of the gear on this.

Verbrennungsmotoren sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. E.3 ist insbesondere auch bekannt, daß bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem vom Zylinder und Kolben gebildeten Arbeitsraum erfolgt, bevor der Kolben in der Verdichtungsphase seinen oberen Totpunkt erreicht hat, d.h. die Zündung des Gemisches erfolgt beispielsweise schon 4-8 mm vor dem oberen Totpunkt des Kolbens, so daß d3r bei Zündung entstehende relativ hohe Explosionsdruck zunächst auf die sich in ihrem oberen Totpunkt befindliche Kurbelwelle übertragen wird, ohne daß ein wesentliches Drehmoment auf die Kurbelwelle ausgeübt werden kann. Erst später erfolgt dann die Ausdehnung des gezündeten Gemisches im Arbeitsraum, wodurch der Kolben schnell nach unten bewegt wird.Internal combustion engines are known in numerous designs. E.3 is also known in particular that in conventional internal combustion engines the ignition of the air-fuel mixture takes place in the working space formed by the cylinder and piston, before the piston has reached its top dead center in the compression phase, i.e. the mixture is ignited, for example already 4-8 mm before the top dead center of the piston, so that the relatively high explosion pressure that occurs during ignition is initially is transmitted to the crankshaft located in its top dead center without significant torque can be exerted on the crankshaft. Only later does the ignited mixture expand in the work area, causing the piston to move down quickly.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor so auszubilden, daß die Kurbelwelle bzw. deren exzentrischer Teil, auf welchen die Pleuelstange einwirkt, ihren oberen Totpunkt bzw. ihre oberste Stellung bereits überschritten hat, wenn sich der Kolben zur Erzielung der maximalen Kompression des Gemisches noch nach oben bewegt, so daß schon der im Zeitpunkt der Zündung auftretende Druck voll als Drehmoment an der Kurbelwelle wirksam werden kann.The object of the invention is to design an internal combustion engine in such a way that that the crankshaft or its eccentric part on which the connecting rod acts, its top dead center or has already exceeded its uppermost position when the piston is to achieve maximum compression of the Mixture is still moved upwards, so that the pressure occurring at the time of ignition is fully applied as torque to the crankshaft can take effect.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verbrennungsmotor der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das wenigstens eine Zahnrad einen wirksamen Durchmesser besitzt, der halb so groß ist wie der wirksame Durchmesser der ortsfesten Verzahnung.To solve this problem, an internal combustion engine of the type mentioned is designed according to the invention so that at least a gear has an effective diameter that is half the effective diameter of the stationary toothing.

Bei dem Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung verzögert sich durch die exzentrische Lagerung der Pleuelstange am Zahnrad das Nach-Unten-Bewegen (vom Zylinderkopfdeckel weg) des Kolbens dadurch, daß sich zwar die Kurbelwelle bereits über ihren oberen Totpunkt bewegt hat, während die Pleuelstange mit dem Kolben noch nach oben gedruckt wird. Die Anordnung ist dabei vorzugsweise so getroffen, daß sich die Kurbelwelle über einen Winkelbereich von ca. 25 bis 30 über ihren oberen Totpunkt hinausbewegt hat, wenn der Kolben seine oberste Stellung erreicht. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Zündung des Gemisches bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor zwar ebenfalls kurz vor Erreichen der obersten Stellung des Kolbens, d.h. vor Erreichen des maximalen Kompressionsdruckes erfolgen kann, der im Augenblick der Zündung auftretende Explosionsdruck im Arbeitsraum jedoch bereits voll auf die Kurbelwelle als Drehmoment übertragen wird, da die Kurbelwelle zu diesem Zeitpunkt ihren oberen Totpunkt bereit beispielsweise um den angegebenen Winkelbetrag von ca. 25 bis 30° überschritten hat. Insgesamt wird somit bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ier durch die Zündung des Gemisches erfolgte Druck wesentlich besser auf die Kurbelwelle zur Erzeugung einer Drehleistung übertragen, als dies bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren der Fall ist.In the internal combustion engine according to the invention, the eccentric mounting of the connecting rod on the gear is delayed moving the piston down (away from the cylinder head cover) in that the crankshaft has already moved beyond its top dead center, while the connecting rod with the piston is still printing up. The arrangement is preferred taken so that the crankshaft moves over an angular range of about 25 to 30 above its top dead center when the piston reaches its uppermost position. This ensures that the ignition of the mixture in the case of the internal combustion engine according to the invention also shortly before reaching the uppermost position of the piston, i.e. before The maximum compression pressure can be reached, the explosion pressure occurring at the moment of ignition Working space, however, is already fully transferred to the crankshaft as torque, since the crankshaft is at this point in time has already exceeded its top dead center, for example, by the specified angular amount of approx. 25 to 30 °. All in all In the case of the internal combustion engine according to the invention, the pressure produced by the ignition of the mixture is thus much better transmit the crankshaft to generate a rotary power than is the case with conventional internal combustion engines.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor der wirksame Durchmesser des wenigstens einen Zahnrades halb so groß ist wie der wirksame Durchmesser der ortsfesten, kreisringförmigen und konzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle liegenden Verzahnung, wird weiterhin erreicht, daß sich das Zahnrad bei einem vollen Umlauf der Kurbelwelle insgesamt zweimal an der Verzahnung abwälzt, was einerseits bedeutet, daß das Zahnrad mit einer möglichst geringen Geschwindigkeit um seine Achse umläuft, umBecause in the internal combustion engine according to the invention the effective diameter of the at least one gearwheel is half as large is like the effective diameter of the stationary, circular toothing that is concentric to the axis of rotation of the crankshaft, it is also achieved that the gearwheel moves twice on the toothing for one full revolution of the crankshaft rolls, which on the one hand means that the gear rotates around its axis at the lowest possible speed

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so einen unnötig hohen Verschleiß zu vermeiden, andererseits jedoch auch bedeutet, daß der Kolben beim Aufbewegen bzw. beim Abbewegen keine zusätzlichen unnötigen Verzögerungen bzw. Beschleunigungen erfährt, die zu einem übermäßigen Verschleiß der Lagerung der Pleuelstange führen oder aber ein gleichmäßiges Arbeiten des Motors beeinträchtigen könnten.to avoid unnecessarily high wear, on the other hand However, this also means that the piston does not have any additional unnecessary delays or delays when it is stored or moved away. Experiences accelerations that lead to excessive wear of the bearing of the connecting rod or a uniform one Could affect the work of the engine.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, die in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors zeigt, näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the figure shown in FIG shows a schematic representation of an embodiment of the internal combustion engine according to the invention, explained in more detail.

In der Figur ist 1 ein Zylinder, der an seinem in der Figur 1 oberen Ende in üblicher Weise durch einen Zylinderkopf bzw. Zylinderkopf de ekel verschlossen ist und in welchem ein Kolben in bekannter Weise für eine hin- und hergehende Bewegung geführt ist. An dem Kolben 2 ist eine Pleuelstange 3 mit ihrem einen Ende angelenkt. Das andere Ende der Pleuelstange 3 ist an einem von einem kurzen Zapfen gebildeten Exzenter 4- gehalten bzw. gelagert, welcher (Exzenter) auf einem Zahnrad 5 befestigt ist. Dieses Zahnrad ist auf der Kurbelwelle 6 gelagert, und zwar exzentrisch zur Drehachse 7 dieser Kurbelwelle. Das Zahnrad 5 greift in einen äußeren, den Raum um die Kurbelwelle umschließenden und konzentrisch zur Drehachse 7 liegenden Zahnkranz 8 ein, der ortsfest angeordnet ist.Durch die hin- und hergehende Bewegung dieses Kolbens 2 wird die Kurbelwelle 6 in Richtung des Pfeiles A rotierend angetrieben. Die Ausbildung ist dabei insbesondere so getroffen,daß der wirksame Durchmesser des Zahnrades 5 gleich dem halben wirksamen Durchmesser des kreisringförmigen Zahnkranzes 8 ist, so daß sich das Zahnrad 5 "bei einem vollen Umlauf der Kurbelwelle 6 insgesamt zweimal auf dem Zahnkranz 8 abwälzt. Weiterhin ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß sich die Kurbelwelle 6 mit einem konzentrisch zur Drehachse 7 liegenden Teil beidendig, d.h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Figur von dem Kurbelabschnitt 6' wegerstreckt, an dem das Zahnrad 5 i*¹ der dargestellten WeiseIn the figure, 1 is a cylinder which is closed at its upper end in FIG. 1 in the usual way by a cylinder head or cylinder head de disgust and in which a piston is guided in a known manner for a reciprocating movement. A connecting rod 3 is hinged at one end to the piston 2. The other end of the connecting rod 3 is held or supported on an eccentric 4 formed by a short pin, which (eccentric) is attached to a gear 5. This gear is mounted on the crankshaft 6, eccentrically to the axis of rotation 7 of this crankshaft. The gear wheel 5 engages an outer ring gear 8 which surrounds the space around the crankshaft and is concentric to the axis of rotation 7 and which is arranged in a stationary manner. By the reciprocating movement of this piston 2, the crankshaft 6 is driven to rotate in the direction of arrow A. . The design is in particular such that the effective diameter of the gear 5 is equal to half the effective diameter of the annular gear rim 8, so that the gear 5 ″ rolls twice on the gear rim 8 with one full revolution of the crankshaft 6 the arrangement is preferably made so that the crankshaft 6 extends with a concentric to the axis of rotation 7 part at both ends, ie in the direction perpendicular to the plane of the figure from the crank portion 6 ', on which the gearwheel 5 i * ^{1 in} the manner shown

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exzentrisch zur Drehachse 7 gelagert ist.is mounted eccentrically to the axis of rotation 7.

Die Lagerung der Kurbelwelle 6 erfolgt in üblicher Weise in dem den Zahnkranz 8 aufweisenden bzw. bildenden Kurbelgehäuse 9» und zwar jweils an Bereichen der Kurbelwelle, die konzentrisch zur Di&achse 7 liegen.The crankshaft 6 is stored in the usual manner in the the crankcase 9 having or forming the ring gear 8 » and in each case in areas of the crankshaft that are concentric to axis 7.

Wie die J¹XgUr weiterhin zeigt, ist die Lage des Exzenters 4-auf dem Zahnrad 5, welches sich bei in Richtung des Pfeiles A rotierender Kurbelwelle 6 in Richtung des Pfeiles B dreht, bzw. zur Lagerachse dieses Zahnrades 5 so gewählt, daß dann, wenn sich der Kolben 2 in seiner obersten Stellung befindet, die Kurbelwelle 6 ihren oberen Totpunkt bereits überschritten hat, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform um einen Winkelbetrag von ca. 30°_? so daß bereits der volle Explosionsdruck im Zeitpunkt der Zündung als Drehmoment auf die Kurbelwelle 6 übertragen werden kann.As the J ¹ XgUr also shows, the position of the eccentric 4 on the gear 5, which rotates in the direction of the arrow B when the crankshaft 6 rotates in the direction of the arrow A, or to the bearing axis of this gear 5 is selected so that then when the piston 2 is in its uppermost position, the crankshaft 6 has already passed its top dead center, specifically in the illustrated embodiment by an angular amount of approximately 30 ° _? so that the full explosion pressure can be transmitted to the crankshaft 6 as torque at the time of ignition.

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Claims (3)

PatentansprücheClaims Verbrennungsmotor mit wenigstens einem in einem Zylinder geführten Kolben, dessen Mn- und hergehende Bewegung über die Pleuelstange auf eine Kurbelwelle übertragen wird, sowie mit wenigstens einem an der Kurbelwelle drehbar gelagerten Zahnrad, welches in eine ortsfeste, die Kurbelwelle omgebende und kreisringförmig ."ausgeführte Verzahnung eingreift, wobei das wenigstens eine Zahnrad exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle an dieser gelagert ist und die Pleuelstange mit ihrem einen Ende exzentrisch zur Drehachse des Zahnrades an diesem angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Zahnrad (5) einen wirksamen Durchmesser besitzt, der halb so groß ist wie der wirksame Durchmesser der ortsfesten Verzahnung (8).Internal combustion engine with at least one piston guided in a cylinder, whose Mn and forth movement over the connecting rod is transmitted to a crankshaft, as well as with at least one rotatably mounted on the crankshaft Gear, which engages in a stationary, the crankshaft omgebende and circular. "Executed toothing, wherein the at least one gear is mounted eccentrically to the axis of rotation of the crankshaft and the connecting rod is articulated with its one end eccentric to the axis of rotation of the gear on this, characterized in that the at least one gearwheel (5) has an effective diameter which is half the effective diameter the stationary toothing (8). 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung ein Zahnkranz (8) ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that the toothing is a ring gear (8). 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrische Anlenkung der Pleuelsbange3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that that the eccentric linkage of the connecting rod (3) an dem Zahnrad (5) so getroffen ist, daß bei der obersten Stellung des Kolbens (2) sich die Kurbelwelle (6) um ca. bis 30° über ihren oberen Totpunkt gedreht hat.(3) on the gear (5) is made in such a way that in the uppermost position of the piston (2) the crankshaft (6) moves by approx. has rotated up to 30 ° above its top dead center.