DE19616454C2

DE19616454C2 - engine

Info

Publication number: DE19616454C2
Application number: DE19616454A
Authority: DE
Inventors: Illenseer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: DE19616454A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einer Motorwelle und mit zumindest einem Kolben, der über eine erste Pleuelstange und über eine zwischen der ersten Pleuelstange und der Motorwelle angeordneten zweiten Pleuelstange auf die Motorwelle wirkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a motor with a motor shaft and with at least a piston, which has a first connecting rod and a between the first connecting rod and the second connecting rod arranged on the engine shaft acts on the motor shaft according to the preamble of claim 1.

Motoren bestehen im wesentlichen aus zumindest einem Zylinder und einem darin axial beweglichen Kolben, der über eine Pleuelstange auf eine Motorwelle wirkt und dieser eine Drehbewegung erteilt. Solch ein Motor mit vier Kolben ist zum Beispiel aus der DE-OS 30 27 984 bekannt. Die axiale Bewegungsachse des Kolbens steht senkrecht auf der Drehachse der Motorweile. Das Verbrennungsgemisch innerhalb des Verbrennungsraumes wird dann gezündet, wenn das zur Verfügung stehende Volumen innerhalb des Verbrennungsraumes in etwa am geringsten und das Gemisch damit am höchsten verdichtet ist, nämlich dann, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt soeben überschritten und die Abwärtsbewegung des Kolbens eingesetzt hat. Das bedeutet, daß die Pleuelstange in etwa senkrecht auf der Motorwelle und der Hebel zur Bewegung der Motorwelle in etwa in der verlängerten Achse der Pleuelstange steht, so daß das an der Motorwelle angreifende Moment aufgrund der Winkelfunktion etwa gleich Null ist.Engines essentially consist of at least one cylinder and one therein axially movable piston, which is attached to a connecting rod Motor shaft acts and this gives a rotary movement. Such an engine with four pistons is known for example from DE-OS 30 27 984. The axial The axis of movement of the piston is perpendicular to the axis of rotation of the Now. The combustion mixture within the combustion chamber is ignited when the available volume is within of the combustion chamber is roughly the smallest and the mixture is therefore the least is highly compressed, namely when the piston is its upper Dead center just passed and the downward movement of the piston has started. This means that the connecting rod is approximately perpendicular the motor shaft and the lever for moving the motor shaft approximately in the extended axis of the connecting rod, so that on the engine shaft attacking moment is approximately zero due to the angular function.

Aus der DE-OS 29 35 977 ist ein Motor mit zwei gelenkig verbundenen Pleuelstangenabschnitten bekannt, die mit den einander zugewandten Enden an einem neben dem Zylinder am Motorgehäuse gelagerten Schwenkhebel angreifen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, z. B. die Kolbengeschwindigkeit im oberen Totpunkt bei gleichbleibender Drehzahl zu verändern, wodurch eine Einflußnahme auf den Brennverlauf gegeben ist. Bei diesem Motor ist jedoch der Hub des Kolbens verlängert. Der am Motorblock befestigte Pleuelträger leitet hohe Kräfte in den Motorblock ein.From DE-OS 29 35 977 an engine with two articulated Connecting rod sections known with the facing each other Ends on one mounted next to the cylinder on the engine housing Attack the swivel lever. This gives the possibility, for. B. the Piston speed at top dead center at constant speed change, so that there is an influence on the burning process. With this engine, however, the stroke of the piston is extended. The on Engine block attached to the connecting rod carrier introduces high forces into the engine block.

Aus der DD 33 188 ist ein Kurbelgetriebe bekannt, bei dem eine schwenkbar angeordnete Kulisse Verwendung findet. Das Kurbelgetriebe dient zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hubveränderliche hin- und hergehenden Bewegung.From DD 33 188 a crank mechanism is known in which one is pivotable arranged backdrop is used. The crank gear is used for Conversion of a rotary motion into a reciprocating stroke outgoing movement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit verbessertem Drehmoment anzugeben.The invention has for its object a motor with an improved Specify torque.

Diese Aufgabe wird gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die zweite Pleuelstange in einer drehbar gelagerten Gleitführung gelagert. Die drehbar gelagerte Gleitführung definiert eine wippende Bewegung der zweiten Pleuelstangen und gewährleistet eine sichere Führung. Die beiden Pleuelstangen sind an ihren Enden gelenkig miteinander verbunden. Die beiden Pleuelstangen nehmen während der Bewegung des Kolbens einen Winkel zwischen 50° und 130° zueinander ein, also einen mittleren Winkel von 90°, der in einem Bereich von etwa 80° schwankt. Insbesondere schwankt der Winkel zwischen 65° und 115°. Die zweite Pleuelstange, im folgenden auch Trieb- oder Schubstange genannt, wirkt auf eine Motorwelle, wobei die Anordnung der beiden Pleuelstangen und der Motorwelle eine solche ist, daß die Kräfteverhältnisse an der Motorwelle größer als bei herkömmlichen Motoren ist. Insbesondere wird durch diese Anordnung eine ovalförmige Bewegung der Gelenke der ersten Pleuelstangen erzielt, so daß die durch die Kolben erteilte Kraft auf die Pleuelstangen besser genutzt und das Drehmoment gleichmäßiger verteilt wird. Die Verluste sind geringer als bei herkömmlichen Motoren. Es wird ein Energiegewinn von etwa 40% erzielt. Wie ein Hebel bildet die zusätzliche Pleuelstange ein vergrößertes Drehmoment für die Motorwelle, was im Endeffekt zu einer wesentlichen Verminderung des Kraftstoffverbrauches führt. Das Prinzip gilt für alle Motoren mit verschiedener Zylinderzahl.This object is achieved in accordance with the features of claim 1. According to the second connecting rod is in a rotatably mounted Slideway mounted. The rotatable slide guide defines one rocking movement of the second connecting rods and ensures a safe guidance. The two connecting rods are articulated at their ends connected with each other. The two connecting rods take off during the Movement of the piston at an angle between 50 ° and 130 ° to each other a, i.e. an average angle of 90 °, which is in a range of about Fluctuates 80 °. In particular, the angle fluctuates between 65 ° and 115 °. The second connecting rod, also referred to below as the drive rod or push rod called, acts on a motor shaft, the arrangement of the two Connecting rods and the engine shaft is such that the balance of power on the motor shaft is larger than that of conventional motors. In particular is an oval movement of the joints of this arrangement first connecting rods, so that the force given by the pistons on the connecting rods are used better and the torque more evenly is distributed. The losses are less than with conventional motors. It an energy gain of around 40% is achieved. It forms a lever additional connecting rod an increased torque for the motor shaft, which ultimately results in a significant reduction in the Fuel consumption leads. The principle applies to all engines different number of cylinders.

In vorteilhafter Weise weist die Gleitführung Messingplatten auf. Die Messingplatten und der Stahl der Pleuelstangen reiben mit wenig Widerstand aneinander, so daß die Schubstange gut in der Führung gleitet.The slide guide advantageously has brass plates. The Brass plates and the steel of the connecting rods rub with little Resistance to each other so that the push rod slides well in the guide.

Die Schubstange weist in vorteilhafter Weise einen rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei die größere Länge senkrecht zur Kolbenbewegung angeordnet ist, um die Kräfte aus der Kolbenbewegung aufnehmen zu können. The push rod advantageously has a rectangular shape Cross section on, the greater length perpendicular to the piston movement is arranged to absorb the forces from the piston movement can.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.For a better understanding of the invention, the following is a Embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Motor mit einer zweiten Pleuelstange, Fig. 1 shows a motor with a second connecting rod,

Fig. 2 eine Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange und Fig. 2 shows a distribution of forces on the second connecting rod and

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Drehmomentverteilung. Fig. 3 is a diagram with a torque distribution.

Fig. 1 zeigt zwei Kolben 1 und 2 eines Motors, die sich in Richtungen 3 und 4 auf- und abwärts bewegen. An Kolbenlagern 5 und 6 sind erste Pleuelstangen 7 und 8 in seitliche Richtungen 9 und 10 schwenkbar angeordnet. An Enden 11 und 12 der Pleuelstangen 7 und 8 sind weitere Pleuelstangen 13 und 14 beweglich angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind durch Hülsen 15 und 16 geführt, die als Gleitführungen dienen. Die Hülsen 15 und 16 sind schwenkbar an Lagern 17 angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 greifen mit ihren Enden 18 und 19 an Hebeln 20 und 21 einer Motorwelle 22, im folgenden auch Kurbelwelle genannt, an und erteilen dieser eine Drehbewegung in eine Drehrichtung 23. Die Enden 11 und 12 der ersten Pleuelstangen 7 und 8 weisen Gelenke 24 und 25 auf, an denen Pleuelstangenenden 26 und 27 der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 angreifen, so daß jeweils eine der ersten Pleuelstangen 7 und 8 mit jeweils einer der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 gelenkig miteinander verbunden sind. Bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kolben 1 und 2 stoßen die ersten Pleuelstangen 7 und 8 die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 nieder und zur Seite und den Gelenken 24 und 25 wird eine ovalförmige Bewegung, im folgenden ellipsoidförmige Bewegung genannt, aufgezwungen. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind in den Hülsen 15 und 16 geführt und erfahren eine Schubbewegung in etwa in Richtungen 9 und 10 und eine Wippbewegung in etwa der Richtungen 3 und 4, zu in der Figur dargestelltem Zeitpunkt in Richtungen 9' und 10'. Fig. 1 shows two pistons 1 and 2 of an engine, which move in directions 3 and 4 up and down. First connecting rods 7 and 8 are arranged pivotably in lateral directions 9 and 10 on piston bearings 5 and 6 . At the ends 11 and 12 of the connecting rods 7 and 8 , further connecting rods 13 and 14 are movably arranged. The second connecting rods 13 and 14 are guided through sleeves 15 and 16 , which serve as sliding guides. The sleeves 15 and 16 are pivotally arranged on bearings 17 . The ends of the second connecting rods 13 and 14 engage levers 20 and 21 of a motor shaft 22 , hereinafter also called crankshaft, with their ends 18 and 19 and impart a rotary movement to the latter in a direction of rotation 23 . The ends 11 and 12 of the first connecting rods 7 and 8 have joints 24 and 25 , on which connecting rod ends 26 and 27 of the second connecting rods 13 and 14 engage, so that in each case one of the first connecting rods 7 and 8 with one of the second connecting rods 13 and 14 are hinged together. During the upward and downward movement of the pistons 1 and 2 , the first connecting rods 7 and 8 push the second connecting rods 13 and 14 down, and an oval-shaped movement, hereinafter referred to as ellipsoidal movement, is forced on the side and the joints 24 and 25 . The second connecting rods 13 and 14 are guided in the sleeves 15 and 16 and experience a pushing movement in approximately directions 9 and 10 and a rocking movement in approximately directions 3 and 4 , at the point in time shown in the figure in directions 9 'and 10 '.

Fig. 2 zeigt die Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange 13, wenn sich der Kolben 1 im oberen Totpunkt befindet. Die zweite Pleuelstange 13 weist dann zwei Abschnitte 28 und 29 auf, deren erster 28 sich von dem Gelenk punkt 24 bis zum Drehlager 17 mit einer Länge von 195 mm erstreckt und deren zweiter 29 sich von dem Drehlager 17 bis zu dem Hebel 20 mit einer Länge von 130 mm erstreckt. Insgesamt weist somit die zweite Pleuelstange 13 eine Länge von insgesamt 325 mm auf. Die Länge des Hebels 20 beträgt 50 mm, der Durchmesser des Kreises 30 somit 100 mm. Der Kolben 1 drückt mit einer Kraft 31 auf die zweite Pleuelstange 13, wobei sich die Kraft 31 in Teilkräfte 32 und 33 eines Kräfterechtecks 34 zerlegen läßt. Dieses Kräfte rechteck zeigt sich auch am anderen Ende 18 der Pleuelstange 13 mit entsprechenden Kräften 35-37. Aus der Kraft 36 wird die an dem Hebel 20 wirksame Kraft 38 abgeleitet und aus der Kraft 33 ergibt sich eine weitere Kraft 39, so daß an der Welle 22 insgesamt eine wirksame Gesamtkraft aus den beiden Kräften 38 und 39 angreift und das Drehmoment an der Welle 22 bestimmen. Das Drehmoment kurz nach dem Zündungszeitpunkt ist verbessert. Fig. 2 shows the distribution of forces on the second connecting rod 13 when the piston 1 is at top dead center. The second connecting rod 13 then has two sections 28 and 29 , the first 28 extends from the hinge point 24 to the pivot bearing 17 with a length of 195 mm and the second 29 extends from the pivot bearing 17 to the lever 20 with a length extends from 130 mm. Overall, the second connecting rod 13 thus has a total length of 325 mm. The length of the lever 20 is 50 mm, the diameter of the circle 30 is thus 100 mm. The piston 1 presses the second connecting rod 13 with a force 31 , the force 31 being able to be broken down into partial forces 32 and 33 of a force rectangle 34 . This rectangular force also shows up at the other end 18 of the connecting rod 13 with corresponding forces 35-37 . The force 38 acting on the lever 20 is derived from the force 36 and a further force 39 results from the force 33 , so that a total effective force from the two forces 38 and 39 acts on the shaft 22 and the torque on the shaft 22 determine. The torque shortly after the ignition point has improved.

Fig. 3 zeigt ein Drehmomentenverlauf 40 für diese Art des Motores, bei dem der Verlauf gleichmäßiger ist und über die Zeit zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert schwankt, der gegenüber herkömmlichen Motoren geringer ausfällt. Auch beginnt der Drehmomentenverlauf 40 an der Welle mit einem Maximalwert, bei herkömmlichen Motoren mit einem Minimalwert. Der Momentenverlauf 40 ist für die an der Welle 22 angreifende Kraft dargestellt, wobei t0 den oberen Totpunkt des Kolbens charakterisiert und die Welle 22 parallel zur Bewegungsachse des Kolbens steht (wie in Fig. 2 gezeigt). Zum Zeitpunkt t1 hat die Motorwelle 22 1/3 ihrer Kreisbewegung, zum Zeitpunkt t2 2/3 ihrer Kreisbewegung durchgeführt. Im Zeitpunkt t3 ist der untere Totpunkt des Kolbens erreicht. Zum Vergleich ist der Momentenverlauf 41 an einer unterhalb der Motorachse gelegenen Motorwelle angegeben, wobei die Kolbenstellungen zu den angebenen Zeitpunkten übereinstimmen. FIG. 3 shows a torque curve 40 for this type of motor, in which the curve is more uniform and fluctuates over time between a maximum and a minimum value, which is lower compared to conventional motors. The torque curve 40 on the shaft also begins with a maximum value, in conventional motors with a minimum value. The torque curve 40 is shown for the force acting on the shaft 22 , where t0 characterizes the top dead center of the piston and the shaft 22 is parallel to the axis of movement of the piston (as shown in FIG. 2). At time t1, the motor shaft 22 carried out 1/3 of its circular movement, at time t2 2/3 of its circular movement. The bottom dead center of the piston is reached at time t3. For comparison, the torque curve 41 is indicated on a motor shaft located below the motor axis, the piston positions being the same at the specified times.

Reference list

11

Kolben
piston

22nd

Kolben
piston

33rd

Richtung aufwärts
Upward direction

44th

Richtung abwärts
Direction down

55

Kolbenlager
Piston bearing

66

Kolbenlager
Piston bearing

77

erste Pleuelstange
first connecting rod

88th

erste Pleuelstange
first connecting rod

99

seitliche Richtung
lateral direction

99

'Richtung
'Direction

1010th

seitliche Richtung
lateral direction

1010th

'Richtung
'Direction

1111

Pleuelstangenende
Connecting rod end

1212th

Pleuelstangenende
Connecting rod end

1313

zweite Pleuelstange
second connecting rod

1414

zweite Pleuelstange
second connecting rod

1515

Hülse
Sleeve

1616

Hülse
Sleeve

1717th

Hülsenlager
Sleeve bearing

1818th

Pleuelstangenende
Connecting rod end

1919th

Pleuelstangenende
Connecting rod end

2020th

Hebel
lever

2121

Hebel
lever

2222

Motorwelle
Motor shaft

2323

Drehrichtung
Direction of rotation

2424th

Gelenk
joint

2525th

Gelenk
joint

2626

Pleuelstangenende
Connecting rod end

2727

Pleuelstangenende
Connecting rod end

2828

Abschnitt
section

2929

Abschnitt
section

3030th

Kreis
circle

3131

Kraft
force

3232

Teilkraft
Partial force

3333

Teilkraft
Partial force

3434

Kräfterechteck
Herbal Rectangle

3535

gespiegelte Kraft
mirrored power

3636

gespiegelte Teilkraft
mirrored partial force

3737

gespiegelte Teilkraft
mirrored partial force

3838

wirksame Kraft
effective force

3939

wirksame Kraft
effective force

4040

Drehmomentenverlauf
Torque curve

4141

Drehmomentenverlauf (herkömmlich)
Torque curve (conventional)

Claims

1. Engine with a motor shaft ( 22 ) and at least one piston ( 1 , 2 ), which has a first connecting rod ( 7 , 8 ) and a connecting rod arranged between the first connecting rod ( 7 , 8 ) and the motor shaft ( 13 , 14 ) acts on the motor shaft ( 22 ), characterized in that the second connecting rod ( 13 , 14 ) is mounted in a rotatably mounted slide guide ( 15 , 16 ).

2. Motor according to claim 1, characterized in that the sliding guide ( 15 , 16 ) has brass plates.

3. Engine according to claim 1, characterized in that the second connecting rod ( 13 , 14 ) has a rectangular cross section.