DE3832250A1

DE3832250A1 - Doppelkurbelwelle

Info

Publication number: DE3832250A1
Application number: DE19883832250
Authority: DE
Inventors: Eduard Prof Dr Ing Igenbergs
Original assignee: Igenwert GmbH
Current assignee: Igenwert GmbH
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1989-04-20

Description

1. Die Doppelkurbelwelle ist eine Kurbelwelle mit Ex zentern, auf denen Lager angebracht sind. Diese Lager werden bei herkömmlichen Kurbelwellen als Pleuellager verwendet. Bei der Doppelkurbelwelle wird in den Ex zentern eine weitere Kurbel gelagert. Die Drehung dieser Kurbel in den Exzentern ist jeweils mit der Drehung der Kurbelwelle gekoppelt.
In Abb. 1 ist das System dargestellt. Das feste Lager (1) und die Wandung der Zylinder (8) befinden sich in einer festen, unveränderlichen Relation, wie sie z. B. durch den Einbau in ein Gehäuse entsteht.
Um das Hauptlager (1) rotiert der Exzenter (2) mit der Länge r ₁, an dessen Ende befindet sich das Exzenterlager (3). Um dieses rotiert der Exzenter (4) mit der Länge r ₂. Das Ende dieses Exzenters (5) ist wieder als Lager ausgebildet für das Pleuel (6) mit der Länge r ₃, das die Verbindung zum Kolbenlager (7) herstellt. Die Winkelgeschwindigkeit des Kurbel wellenexzenters dΨ/dt (9) und des Exzenterlagers ist durch eine Vorrichtung fest gekoppelt. Vorzugs weise sind beide Umlauffrequenzen gleich und durch eine Phase N gegeneinander verschoben.
2. Die Kurbelwelle ist eine herkömmliche Kurbelwelle wie sie z. B. in Verbrennungsmotoren (Kolbenmotoren) Verwendung findet.
3. Die bei einer herkömmlichen Kurbelwelle als Pleuel lager bezeichneten Lager dienen als Kurbellager.
4. Die Kopplung der Drehung der Kurbeln in den Kurbel lagern mit der Drehung der Kurbelwelle erfolgt für jede Kurbel über eine feste Untersetzung. Diese Untersetzung wird vorzugsweise durch ein Zahnrad getriebe erzeugt.
5. Die Kopplung erfolgt stets so, daß bei der gleichen Phase der Vorgänge im Verbrennungsraum die gleiche Gesamtkonfiguration auftritt.
6. Wird an der Kurbel, die im Exzenter gelagert ist, ein Pleuellager angebracht, dann kann von diesem Lager aus über ein Pleuel die Bewegung eines Kolbens ge steuert werden, der in einem Zylinder beweglich ist und dessen vom Pleuel abgewandtes Ende der Verbrennungs raum ist.
7. Über die Bemessung der Exzentrizität des Exzenters der Kurbelwelle sowie über dessen Winkel im Verhältnis zu einem vorgegebenen Koordinatensystem, über die Länge der Kurbel sowie der Kopplung von deren Drehung mit der Drehung der Kurbelwelle sowie über die Länge des Pleuels, erfolgt jetzt eine neuartige Steuerung des Kolbenhubes als Funktion der Zeit. Hierdurch kann bei zweckmäßiger Wahl der genannten Parameter ein ver besserter Verbrennungsablauf und ein höheres Drehmoment erzielt werden.
Insbesondere kann erreicht werden, daß bei jedem zweiten Kolbenhub der Kolben wesentlich länger als beim voran gehenden in der Nähe des oberen Totpunktes verbleibt.
8. Die Kopplung der Bewegung der Kurbelwelle und des Ex zenterlagers kann durch ein Zahnradgetriebe erfolgen. Hierbei ist ein Zahnrad fest mit dem Kurbelwellenlager verbunden, hat also stets die gleiche Stellung zu dem Gehäuse, in dem das Kurbelwellenlager und der Zylinder eingebaut sind. Ein zweites Zahnrad, das in das erste eingreift, ist fest mit der Achse des Exzenterlagers verbunden. Hierdurch wird eine an die Drehung der Kurbelwelle gekoppelte Rotation des Exzenterlagers erreicht.

Die Abb. 1 zeigt die Anordnung. Der Kolbenhub h errechnet sich aus folgenden Anteilen
a: Anteil der Kurbelwellenkurbel.
b: Anteil der Exzenterkurbel.
c: Anteil des Pleuels.

Die Gleichungen, die diese Bewegung beschreiben, sind in der Abb. 1 zusammengestellt.

Der Fall Ψ = ±(ϕ + ν) bedeutet den gleichgerichteten Umlauf.

Der Fall Ψ = -(ϕ + ν) den entgegengerichteten Umlauf.

ν ist der Phasenwinkel zwischen den beiden Drehungen.

Abb. 2 zeigt Beispiele für die gleichgerichtete Drehung.

Abb. 3 zeigt Beispiele für die entgegengesetzt gerichtete Drehung.

Hier zeigt der Verlauf für ν = ±²/₃ Π einen wesentlichen Unterschied zwischen den aufeinanderfolgenden halben Umdrehungen. Insbesondere wird die Verweildauer in der Nähe der aufeinanderfolgenden Totpunkte sehr unterschiedlich.

In Abb. 4 ist dieses Verhalten in der Nähe des Falles ±ν = ²/₃ Π nun eingehend untersucht. Die Stellung des Kolbens der Kurbelwellenkurbel, der Ex zenterkurbel und des Pleuels ist für den Fall ν = ²/₃ Π in den Abb. 5, 6 und 7 in 12 Schritten schematisch dargestellt.

Claims

1. Kurbelwellenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Exzentern der Kurbelwelle Lager angebracht sind, in denen eine weitere Kurbel gelagert ist, wobei die Drehung dieser Kurbeln in den Exzentern jeweils mit der Drehung der Kurbelwelle gekoppelt ist.

2. Kurbelwellenanordnung nach einem oder mehreren der in der Beschreibung erläuterten Merkmale.