Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches von der US-PS

2 271 766 aus.

Aus diesem Dokument ist eine Hubkoibenmaschine mit hypozykloidischem Kurbel¬ getriebe bekannt, das eine an beiden Enden mit Kolben in diametral angeordneten Zylindern verbundene Schubstange umfaßt. Diese Schubstange besteht aus einem auf einem Hub-Exzenter des hypozykloidischen Getriebes gelagerten Hauptpleuel für einen der Kolben und einem am Lagerdeckel des Hauptpleuels angelenkten, kürzeren Nebenpleuel für den anderen Kolben. Beide Kolben sind zudem mit dem jeweiligen Pleuel gelenkig verbunden, so daß diese bekannte Schubstange knickbar ist und damit insbesondere der Verringerung von aus Tole¬ ranzabweichungen bewegter Bauteile des Kurbeltriebes resultierenden Be¬ anspruchungen dient.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist insbesondere der durch die ungleich langen Pleuel bedingte unterschiedliche Kolbenverschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubstange mit kinematisch günstigerer Knickbarkeit aufzuzeigen.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst, der sich dadurch kennzeich¬ net, daß die Schubstange aus um die Achse der Lagerdurchbrechung (für den Hub-Exzenter) winkelbeweglich angeordneten Stangenabschnitten gebildet ist, wobei die Winkelbewegungen der Stangenabschnitte in Abhängigkeit zulässiger Kippbewegungen der mit den jeweiligen Stangenabschnitten fest verbundenen

Kolben elastisch begrenzt sind.

Mit dem erfindungsgemäß mittigen Knicken der Schubstange in Verbindung mit einem in Abhängigkeit der Kolbengeometrie festlegbaren Knickmaß ergibt sich in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger und wesentlich reduzierter Kolbenverschleiß.

Weiter ermöglicht die erfindungsgemäße Schubstange eine kinematisch sichere Abstützung des hypozykloidischen Kurbelgetriebes beim Durchgang durch die Mittenlage mit den Kolben in einer OT/UT-Lage dadurch, daß die Winkel¬ bewegungen der Stangenabschnitte der mittig knickbaren Schubstange vorzugs- weise in Abhängigkeit sich progressiv versteifender Elastizitäten begrenzt sind.

Weiter vorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäß gestalteten Knick- Schubstange bei einem hypozykloidischen Kurbelgetriebe mit Wattscher Geradfüh¬ rung. Bekanntlich bewegt sich die zur Achse der Lagerdurchbrechung der Schub- Stange koaxiale Mitte der Watt-Koppel anstelle längs einer idealen Geradführungs- linie entlang einer schwach schlangenförmigen Führungslinie, deren Ab¬ weichungen von der idealen Geradführungslinie mittels der Knick-Schubstange in ihren Auswirkungen vorteilhaft reduziert sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrie¬ ben. Die Ausgestaltung der Erfindung umfaßt eine aus drei Teilen gebaute Schub¬ stange mit zwei jeweils mit einem Kolben verbundenen Schub-Stangenabschnitten, deren einander zugewandte Endbereiche in einem die Lagerdurchbrechung für den Hub-Exzenter aufweisenden ringförmigen Mittelteil drehwinkelbeweglich ge- führt angeordnet sind. Am Mittelteil sind in vorteilhafter Weise die Schubstangen¬ abschnitte befestigbar, wodurch in jedem Zylinder der jeweilige Kolben mit dem Schub-Stangenabschnitt zylinderkopfseitig auf einfache Weise montierbar ist. Da hiermit das Durchschieben eines der an einer einstückigen Kolbenstange angeord¬ neten Doppelkolbens von einem Zylinder in den hierzu gegenüberliegenden Zylin- der entfällt, kann das Maschinengehäuse mit baulich integrierten, in Richtung der

erfindungsgemäßen Schubstange vorspringenden Lageraugen für eine Kurbelwel¬ lenlagerung ausgebildet werden. Damit erhöht sich die Steifigkeit des Maschinen¬ gehäuses.

Weiter können die erfindungsgemäßen Schub-Stangenabschnitte zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit unter Beachtung des Kolbendurchmessers größtmög¬ lich beabstandete Streben umfassen, die einerseits mit einem relativ kurzen Kol¬ ben und andererseits lagerseitig mit einem Führungsflächen für die Knickbewe¬ gung aufweisenden Anschlußbogen einstückig verbunden sind. Diese Ausgestal- tung vereinfacht wesentlich die Fertigung der jeweils als Gußteil vorzugsweise aus

Leichtmetall gestalteten Schub-Stangenabschnitte.

Da schließlich der in die Lagerdurchbrechung des ringförmigen Mittelteils eingrei¬ fende Hub-Exzenter ein Stahlteil ist, wird zur Erzielung optimaler Lagerspiele über den gesamten Bereich der Betriebstemperatur das Mittelteil vorteilhafterweise ebenfalls aus Stahl gefertigt.

Insbesondere ermöglicht schließlich das erfindungsgemäß gegen elastischen Wi¬ derstand gesteuert erzielte Ein- bzw. Ausknicken der Schubstange eine quer zur Bewegungsrichtung der Schubstange wirksame Elastizität, die relativ große Tole¬ ranzen und Verzüge im Kurbeltrieb selbst sowie zwischen Kurbeltrieb und Maschi¬ nengehäuse erlaubt. Vorteilhaft reduzieren sich damit die Fertigungskosten sowie die Reibleistung.

Vorzugsweise ist eine mit dem Maß der Knickung der Schubstange sich progressiv versteifende Elastizität gewählt, wobei mit dem anfänglich niedrigen elastischen Widerstand vorteilhaft geringe Kolbenseitenkräfte bei Winkelbewegungen der Stangenabschnitte im Bereich des halben Kolbenhubes erzielt sind, und der wei¬ tere stark progressiv ansteigende elastische Widerstand vorteilhaft einen eindeuti- gen Wechsel eines Geradführungselementes des hypozykloidischen Kurbelgetrie¬ bes von einer Führungsseite zur anderen bei einer Kolben-OT/UT-Lage der Schubstange bewirkt. Weiter kann der progressiv ansteigende Widerstand so ge¬ wählt bzw. eingestellt sein, daß sich bei einem vorbestimmten maximalen Wider¬ stands-Wert die Wirkung eines Anschlages ergibt. Eine besonders einfache Aus-

gestaltung dieser elastischen Winkelanschläge ist mittels durch koaxial durch¬ setzender Bolzen beaufschlagter Buchsen aus elastischem Material erreicht.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Aus- führungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Figur 1 eine erfindungsgemäße Schubstange in Vorder- und Rückansicht,

Figur 2 die Schubstange der Figur 1 in Explosionsdarstellung, und

Figur 3 eine Schubstange in Explosionsdarstellung mit einem abgewandeltenMit- telteil in Montageposition,

Figur 4 einen Kurvenverlauf progressiver elastischer Versteifung, über dem Knickmaß aufgetragen.

Eine Schubstange 1 ist an beiden Enden mit Kolben 2, 2' ausgerüstet für diametral angeordnete Zylinder einer mit einem hypozykloidischen Kurbelgetriebe ausgerü¬ steten, nicht gezeigten Hubkolbenmaschine. Die Schubstange 1 weist eine zur Kurbelwellen-Drehachse 3 parallel angeordnete Lagerdurchbrechung 4 zur dreh¬ beweglichen Aufnahme eines nicht gezeigten Hub-Exzenters des hypozykloidi¬ schen Kurbelgetriebes auf. Zur Verringerung insbesondere von aus Toleranz¬ abweichungen bewegter Bauteile des Kurbelgetriebes resultierenden Be¬ anspruchungen ist die Schubstange 1 quer zur Hubrichtung gemäß Pfeil "A" knick- bar ausgebildet.

Erfindungsgemäß ist die Schubstange 1 aus um die zur Kurbelwellen-Drehachse 3 parallele Achse 4' der Lagerdurchbrechung 4 winkelbeweglich angeordneten Stangenabschnitten 5, 5' gebildet, wobei die Winkelbewegungen der Stangen- abschnitte 5, 5' zum mittigen Ein- bzw. Ausknicken der Schubstange 1 in Ab¬ hängigkeit zulässiger Kippbewegungen der mit den jeweiligen Stangenabschnitten 5, 5' fest verbundenen Kolben 2, 2' mittels elastischer Anordnungen erzielt sind.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die Schubstange 1 erfindungsgemäß aus drei Teilen gebildet. Sie umfaßt neben den beiden Stangenabschnitten 5, 5' ein gesondertes,

die Lagerdurchbrechung 4 aufweisendes Mittelteil 6. Dieses Mittelteil 6 ist aus einem Bund-Lagerring 7 und einem im freien Außenumfangsbereich des Lager¬ ringes T zentrierten Ringflansch 8 gebildet, wobei die Stangenabschnitte 5, 5' über in Anschlußbögen 9, 9' angeordnete druckseitige Führungsflächen 10, 10' mit dem Außenumfang des Lagerringes 7' in Verbindung stehen. Weiter wirken am Bund 7" des Bund-Lagerringes 7 sowie am Ringflansch 8 zur Achse 4' der Lagerdurch¬ brechung 4 konzentrisch angeordnete Anschläge 11 mit an den Anschlußbögen 9, 9' der Stangenabschnitte 5, 5' angeordneten, zugseitigen Führungsf lachen 12 zusammen.

Ferner stehen Ringflansch 8 und Bund 7" unter Belassung der Winkelbeweglich¬ keit der Stangenabschnitte 5, 5' um die Achse der Lagerdurchbrechung 4 mit¬ einander derart in Verbindung, daß die Stangenabschnitte 5, 5' bzw. deren An¬ schlußbögen 9, 9' über Durchbrechungen 13 durchsetzende Schraubbolzen 14 in Ringflansch 8 und Bund 2" abgestützt angeordnet sind, wobei den Schraubbolzen

14 in den Durchbrechungen 13 als elastische Winkelanschläge dienende Buchsen

15 aus elastischem Material zugeordnet sind.

Diese von den Schraubbolzen 14 durchsetzten, elastischen Buchsen 15 begren- zen die Winkelbewegungen der Stangenabschnitte 5, 5' durch eine aus der Buch¬ senverformung resultierende progressive Versteifung, die gemäß Figur 4 bei einer vorbestimmten Knickung als Anschlag dient.

Weiter zeigt insbesondere die Figur 2, daß jeder der Führungsflächen 10, 12 bzw. 10' und 12 aufweisende Anschlußbogen 9, 9' mit zwei nahe der Außenkontur des jeweiligen Kolbens 2, 2" an dessen Unterseite 16, 16' einstückig anschließenden Streben 17, 17' in Verbindung steht, wobei jeder Anschlußbogen 9, 9' eine gegen¬ über dem Durchmesser des jeweiligen Kolbens 2, 2' geringes Sehnenmaß "h" auf¬ weist. Damit ist die Montage eines jeweiligen Kolbens 2, 2' mit entsprechendem Stangenabschnitt 5, 5' in einem Zylinder von der Zylinderkopfseite her sicher¬ gestellt.

Die Figur 3 zeigt ein Mittelteil 6, bei dem Bund-Lagerring 7 und Ringflansch 8 ein einstückig ausgeführtes oder ein mittels fester Verbindungen einteilig gestaltetes Montageteil 18 bilden, wobei die konzentrischen Anschläge 11 sich im wesentli-

chen über die Länge der zugseitigen Führungsflächen 12 an den Anschlußbögen 9, 9' erstrecken. Bund 7" und Ringflansch 8 sind in Umfangsrichtung zwischen den diametralen Anschlägen 11 entsprechend der Stärke bzw. Dicke der Anschlu߬ bögen 9, 9' in axialer Richtung beabstandet ausgebildet. Diese Ausgestaltung er- möglicht im Bezug auf das ringförmige Montageteil 18 eine radiale Zuführung der Kolben 2, 2' tragenden Stangenquerschnitte 5, 5' bis deren konzentrische, druck¬ seitige Führungsflächen 10, 10' am Außenumfang des Lagerringes T zwischen dem Bund 7" und dem Ringflansch 8 anschlagen. Eine Drehung des Montageteiles 18 auf dem nicht dargestellten, in die Lagerdurchbrechung 4 eingreifenden Hub- Exzenter um etwa 90° bringt die Anschläge 11 an Ringflansch 8 und Bund 7" mit den zugseitigen Führungsflächen 12 der Stangenabschnitte 5, 5' in Überdeckung. Die in Verbindung mit den elastischen Buchsen 15 in den Durchbrechungen 13 als Drehwinkelanschläge wirkenden Schrauben 14 bewirken weiter eine Lage¬ sicherung des Mittelteiles 6 bzw. des Montageteiles 18 relativ zu den Stangen- abschnitten 5, 5'.

Der erfindungsgemäße mehrteilige Aufbau der Schubstange 1 ermöglicht in vor¬ teilhafter Weise zur Erzielung eines geringen Lagerspiels in der Lagerdurch¬ brechung 4 das Mittelteil 6 aus Stahl zu fertigen, wogegen die Kolben 2, 2' mit den zugeordneten Stangenabschnitten 5, 5' zur Massenreduzierung aus Leichtmetall sind.

Vorteilhaft kann das Mittelteil 6 bzw. das Montageteil 18 als Blechpreßteil gefertigt sein, wobei Führungsflächen durch Schleifen bearbeitet sind.

Die erfindungsgemäß mittig gegen einen progressiv zunehmenden, elastischen Widerstand knickbeweglichen und an beiden Enden Kolben tragende Schub¬ stangen (Elasto-Kolben) sind wegen ihres Toleranzausgleiches in Kolben- Hubrichtung vorteilhaft einsetzbar in einer in der deutschen Patentanmeldung 195 09 155 vorgeschlagenen Hubkolbenmaschine, bei der ein hypozykloidisches

Kurbelgetriebe über zwei Schubstangen zwei Kolbenpaare in diametralen Zylindern gleichgerichtet antreibt. Für diese Hubkolbenmaschine ist ein Kurbelgetriebe mit einer u.a. aus baulichen Gründen einzigen, zwischen den beiden Schubstangen angeordneten Geradführung vorgeschlagen, vorzugsweise als ein Wattscher Len- ker. Da dieser bekanntlich anstelle einer idealen Geradführungslinie zwischen sei-

nen den beiden Kolben-OT/UT-Lagen entsprechenden Extremauslenkungen eine schwach schlangenförmige Führungslinie aufweist, sind deren Abweichungen von der idealen Geradführungslinie mittels der Knick-Schubstange in ihren Auswir¬ kungen vorteilhaft reduziert.

Im Rahmen der Erfindung kann auch eine einstückig gestaltete, beide Kolben 2, 2" verbindende Schubstange mit elastisch nachgiebig ausgebildeten Abschnitten zum mittigen Knicken vorgesehen sein.