DE4138210C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kurbelgleitzapfenan­ triebsgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs l.

Zur Umwandlung einer hin- und hergehenden, bzw. auf- und abgehenden Bewegung in eine Drehbewegung werden zumeist Kolben, verbunden an Gelenken bzw. Lagern mit Pleuelstange und Kurbelwelle angewandt. Bei solchen Schubkurbelgetrieben wird jedoch ein vglw. niedriger Wirkungsgrad erreicht, weil bei jeder Umdrehung zwei Totpunkte überwunden werden müssen. Stehen der an einem Ende am Pleuel angelenkte Kolbenbolzen, der wiederum am anderen Ende vom Pleuel angelenkte Kurbel­ zapfen und der Lagerzapfen der Kurbelwelle in einem Winkel von 180° d. h. in einer Gerade zu einander, dann ist der so­ genannte Tot- bzw. Nullpunkt erreicht. Ausgehend von dieser Konstellation in Ruhestellung und im Zylinder findet die Zündung statt, dann wird die durch die Zündung freigesetzte Energie von den Zylinderwänden, dem Kolben und über diesen auf die Pleuelstange und die Kurbelwelle absorbiert, gleich wie die Energie von einem Hammerschlag auf einen Amboß im Amboß absorbiert wird, der Wirkungsgrad war in dieser Version gleich Null, weil die Überwindung der Totpunkte nur erreicht wird, wenn die Anfangsbewegung von einer Dreh­ bewegung stammt.

Als Kurbeltrieb von Hubkolben - Brennkraftmaschinen sind auch gattungsgemäße Kreuzschubkurbelgetriebe bekannt, bei denen der Kurbelgleitzapfen in senkrecht oder auch schief­ winklig verlaufende Kanalführungen eingreift, vgl. z. B. US 39 06 908. Die schiefwinklige Kanalführung kann auch in Form einer gekrümmten Kurve verlaufen, beispielsweise gemäß DE-PS 5 84 082.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mechanismus zu schaffen, bei dem ein möglichst hoher Wirkungsgrad bei der Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die DE-AS 12 05 788 ist zwar schon eine in etwa parallelogrammförmige Kurbelkanalführung bei einer Hubkolben Brennkraftmaschine bekannt geworden; allerdings wiederum im Zusammenhang mit einem an einem Pleuel gelagerten Kolben.

Bei der Erfindung kann aufgrund der parallelogrammförmigen Ausbildung der Kurbelkanalführung der Hub der Brennkraft­ maschine speziellen Anforderungen angepaßt werden, d. h. bei der Anfangsbewegung kann ein langer Hub und bei der Endbe­ wegung ein kurzer Hub erreicht werden, wodurch ein vglw. hoher Wirkungsgrad erreicht werden soll.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen paral­ lelogrammförmigen Kurbelkanalführung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Vorteilhaft sind bei der Erfindung die Kolben keinen seitlichen Drücken ausgesetzt. Desweiteren ist eine vibrationsfreie be­ deutsame Laufruhe zu erwarten. Einsetz- und anwendbar ist das Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe in Mechanismen, in denen die Antriebskraft sowohl von einer hin- und hergehen­ den Bewegung (Kolbenhub) kommt und in eine Drehbewegung umgewandelt wird, als auch eine Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umwandelt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Figur I eine Seitenansicht auf das Kurbelgleitzapfenan­ triebsgetriebe mit einer parallelogrammförmigen Kanalführung.

Figur II eine Draufsicht längs der Linie A-A in Figur I ge­ schnitten.

Figur III eine Seitenansicht mit zwei Ausläufern der parallelo­ grammförmigen Kanalführung.

Figur IV einen vergrößerten Ausschnitt von Figur III.

Figur V eine weitere Einzelheit von Figur III.

Figur VI; Figur VII; Figur VIII und Figur IX weitere Varianten der Kurbelgleitzapfen-Kanalführung nach der Erfindung.

Figur I stellt das Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe am An­ fang der Hin- bzw. am Ende der Herbewegung dar. Bei dieser Darstellung beginnt die Rechtsbewegung der starr aneinander befestigten Kolben (7), Schubstangen (8) und der Kurbelkanal­ führungsplatte (6). Ausgelöst durch diese Rechtsbewegung gleitet der Kurbelgleitzapfen (3) an der schiefen Kanalfüh­ rung hoch. Dadurch, daß die Kanalführung (4) schief bzw. schräg, d. h. in einem spitzen Winkel zur Schubstangenrichtung angeordnet ist, gleitet der Kurbelgleitzapfen (3) in dieser Kanalführung (4) leichter hoch als wenn diese senkrecht d. h. in einem rechten Winkel angeordnet wäre. Dieser Effekt führt dazu, daß die Kraftübertragung auf die Welle (3), die bei diesem Vorgang die Bewegung der Kolben (7) in eine Drehbe­ wegung umwandelt, größer ist, somit ist auch der Wirkungsgrad größer. Bei der parallelogrammförmigen Anordnung der Kanal­ führung (4) hat nach ca. 2/3 gerader Wegstrecke bzw. Kolben­ hub der Hinbewegung der Kurbelgleitzapfen (3) den ersten halben Kreisweg vom oberen Halbkreis zurückgelegt und den Scheitelpunkt erreicht. Auf diesem Scheitelpunkt wird die aufwärts gehende Bewegung des Kurbelgleitzapfens (3) in die abwärts gehende umgesteuert. Bei dieser Umsteuerung könnte es vorkommen, daß der Kurbelgleitzapfen (3) wieder in die Kanalführung (4) zurückgelangt, wodurch die Kreisbewegung des Kurbelgleitzapfens (3) gehemmt würde. Damit der Kurbel­ gleitzapfen (3) in die funktionelle senkrecht abwärts gehende Kanalführung (4) geleitet wird, reicht der Kurbel­ hebel (2) so weit über den Kurbelgleitzapfen (3) hinaus, daß durch die an der Kurbelkanalführungsplatte (6) angeordneten Kurbelhebel-Mitnehmerzapfen (5) die Führung des Kurbelgleit­ zapfens (3) so lange übernommen wird, bis sich dieser wieder unausweichlich in der Kanalführung (4) bewegt. Bei dieser Abwärtsbewegung des Kurbelgleitzapfens (3) in der Kanal­ führung (4) legt dieser den zweiten halben Kreisweg vom oberen Halbkreis zurück, wobei die gerade Wegstrecke (Kolbenhub) nur noch 1/3 beträgt. Dies ist auf die Parallelogrammform der Kanalführung (4), zurückzuführen. Diese Funktion, herbeigeführt durch die Parallelogrammform der Kanalführung (4) ist dadurch günstig, daß die vom Kolben (7) abgegebene Energie zum Teil vom Schwungrad (9) Figur II aufgenommen und gespeichert wird und dann zur Verdichtung des Treibstoff-Luft-Gemischs für den nächsten Arbeitstakt abgegeben wird, außerdem ermöglicht das Schwungrad (9) einen gleichförmigen Rundlauf. Die Form der Kurbelgleitzapfenkanalführung (4) kann individuell gestaltet werden. Entscheidend ist, ob die Kraft bzw. Energie von der geradlinigen Hubbewegung, oder der Drehbe­ wegung kommt.

Vielfach ist es so, daß die Anfangskraft der Hin- und Herbe­ wegung (Hubbewegung) vom Kolben, also geradlinig kommt, und die Schlußbewegung vom Schwungrad und somit von der Drehbe­ wegung, was die Parallelogrammform der Kurbelgleitzapfen­ kanalführung (4) zur Führung des Kurbelgleitzapfens (3) be­ günstigt.

Als weiteres Beispiel ist in Figur III eine Parallelogramm­ kanalführung (4) mit zwei Ausläufern dargestellt, wodurch ein kürzerer Hub bezweckt wird. Bei dieser Variante ist es notwendig, daß der Kurbelhebel (2) über den Kurbelgleit­ zapfen (3) hinausragt und ein Profil aufweist, das der Form an den Kurbelhebel-Mitnehmerbacken (5a) entspricht. Die Anordnung der Kurbelhebel-Mitnehmerbacken (5a) bewirkt, daß sowohl bei der Umsteuerung von der Auf- in die Abwärtsbe­ wegung des Kurbelgleitzapfens (3) in der Kanalführung (4) als auch an deren Abzweigungen der Kurbelgleitzapfen (3) so geführt wird, daß die funktionsbedingte Kreisbewegung und Bewegungsrichtung erhalten bleibt.

Die Figur IV und Figur V zeigen die Stellung in der der Kurbelgleitzapfen (3) in der Abzweigung der Kurbelkanal­ führung (4) ausweichen würde, dies aber nicht möglich ist, weil die Führung des Kurbelgleitzapfens (3) während dieser Phase von den Kurbelhebel-Mitnehmerbacken (5a) und des dementsprechend geformten Kurbelhebels (2) übernommen wird.

In den Figuren VI; Figur VII; Figur VIII und Figur IX sind weitere Kurbelgleitzapfenkanalführungsformen dargestellt, die den jeweils individuellen Ansprüchen entsprechend ge­ wählt werden können. Die Lager (10) und das Schwungrad (9) das mit der rotierenden Welle (1) verbunden ist, sind innen angeordnet und die Kurbelwange- bzw. -wangen sind in Form des bzw. der Kurbelhebel (3) außerhalb der Lager (10) mit der Welle (1) verbunden, wobei außen am Kurbelhebel (3) in einem bestimmten Abstand zur rotierenden Welle (1) ein Kurbelgleit­ zapfen (3) angeordnet ist. Dieser Kurbelgleitzapfen (3) reicht in die schon erwähnte Kanalführung (4), welche in einer Platte, der so genannten Kurbelgleitzapfenkanal­ führungsplatte (6) eingelassen ist.

Die Kurbelgleitzapfenkanalführungsplatte (6) ist deshalb er­ forderlich, weil der Kurbelgleitzapfen (3) in einer Paral­ lelogrammform zwangsweise geführt ist, woraus eine günstige Kraftübertragung von der Hubbewegung der Kolben (7) auf die Drehbewegung resultiert. Das heißt, der Kurbelgleitzapfen (3) muß zwischen zwei Wänden, und das ist die Kanalführung (4) geführt werden. Um dies herzustellen, ist nur in einer Platte oder ähnlichem möglich, die wiederum nur außen an der Kurbelwelle mit dem in die Kanalführung (4) reichenden Kurbelgleitzapfen (3) angesetzt ist.

Die Kurbelgleitzapfenkanalführungsplatte (6), die Schubstan­ gen (8) und die Kolben (7) sind starr miteinander verbunden und bilden eine feste Einheit. Außer der Führung der Kolben im Zylinder kann diese feste Einheit gelagert und geführt werden, wie es konstruktiv am günstigsten ist. Ebenso kann diese feste Einheit einseitig oder beidseitig außen an der Kurbelwelle angesetzt sein.

Claims (8)

1. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung oder umgekehrt mit einer Kurbelkanalführungsplatte (6), die starr mit einer oder zwei einander gegenüberliegenden Schubstangen (8) und mit diesen fest verbundenen Kolben (7) verbunden ist, und mit einer Welle (1), die am einen Ende eines Kurbelhebels (2) befestigt ist, der am anderen Ende einen in die Kurbelkanalführung (6) eingreifenden Gleitzapfen (3) aufweist, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens (7) bzw. der beiden Kolben (7) in eine Drehbewegung umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelkanalführung (4) parallelogrammförmig ausgebildet ist.

2. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in einer Führung hin- und hergehende Kurbelkanalführungsplatten (6) parallel versetzt angeordnet sind.

3. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelkanalführung (4) an einander gegenüberliegenden Ecken des Parallelogramms Ausläufer aufweist.

4. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kurbelkanalführungsplatte (6) Kurbelhebelmitnehmerzapfen (5) und Kurbelhebelmitnehmerbacken (5a) angeordnet sind, die die gleichbleibende Kreisrichtung des Kurbelgleitzapfens (3) erhalten.

5. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Welle (1) befestigte Kurbelhebel (2) über den Kurbelgleitzapfen (3) hinausragt und derart profiliert bzw. geformt ist, daß er zur richtigen Führung des Kurbelgleitzapfens (3) an den Kurbelhebelmitnehmerzapfen (5) bzw. -mitnehmerbacken (5a) entlang gleitet.

6. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich um die eigene Achse drehende Welle (1) innen gelagert ist, der Kurbelhebel (2) außerhalb der Lagerung (10 in Fig. II) an der sich um die eigene Achse drehenden Welle (1) befestigt ist und der Kurbelgleitzapfen (3) sich außerhalb des Kurbelhebels (2) befindet und dabei in die Kanalführung (4) der Kanalführungsplatte (6) eingreift.

7. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelgleitzapfen (3) am Kurbelhebel (2) drehbar gelagert ist.

8. Kurbelgleitzapfenantriebsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelhebel (2) am Anfang der hin- und hergehenden Bewegung in der Schräge der Parallelogrammführung (4) hochgleitet.