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Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Aus der
DE 103 12 092 A1 ist ein Zweitaktmotor bekannt, der mit Spülvorlage arbeitet. Der Kolben des Zweitaktmotors besitzt eine Kolbentasche zur Verbindung des Luftkanals mit den Überströmkanälen. Oberhalb der Kolbentasche ist eine kleine Kavität zur Gewichtseinsparung vorgesehen.
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Es ist bekannt, bei Zweitaktmotoren, wie sie beispielsweise in handgeführten Arbeitsgeräten eingesetzt werden, den Gemischeinlass ins Kurbelgehäuse, die Überströmfenster und den Auslass vom Kolben zu steuern. Bei mit Spülvorlage arbeitenden Motoren wird zusätzlich die Verbindung des Lufteinlasses mit den Überströmfenstern über die Kolbentasche gesteuert. Dadurch münden an der Zylinderbohrung viele Öffnungen, die zu fest vorgegebenen Zeiten miteinander, mit dem Brennraum und/oder mit dem Kurbelgehäuse zu verbinden sind. Für den Einsatz in einem handgeführten Arbeitsgerät muss ein derartiger Zweitaktmotor ein möglichst hohes Leistungsgewicht besitzen. Um eine gute Leistung zu erreichen, ist eine hohe Vorverdichtung des Gemischs im Kurbelgehäuse wünschenswert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der ein hohes Leistungsgewicht besitzt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Zweitaktmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Vertiefung am Kolbenhemd zwischen den beiden zweiten Steuerflächen führt zu einer Verringerung des Gewichts des Kolbens. Da die Vertiefung in keiner Stellung des Kolbens mit den Überströmfenstern verbunden ist, werden die Steuerzeiten der Überströmfenster hierdurch nicht verändert. Durch die Anordnung einer Vertiefung am Kolbenhemd zwischen den beiden zweiten Steuerflächen kann das Gesamtgewicht des Zweitaktmotors verringert werden, ohne dass die Funktion beeinträchtigt wird. Der Zweitaktmotor kann so ausgebildet sein, dass jeder Überströmkanal mit genau einem Überströmfenster in den Brennraum mündet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich mindestens ein Überströmkanal in zwei oder mehr Äste aufteilt, die mit getrennten Überströmfenstern in den Brennraum münden. So kann ein Überströmkanal mit mehreren Überströmfenstern in den Brennraum münden.
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Vorteilhaft ist die erste Vertiefung in jeder Stellung des Kolbens über das Kolbenhemd von allen Öffnungen an der Zylinderbohrung getrennt. Um eine weitere Gewichtsreduzierung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung als zum Kurbelgehäuse hin offene Gewichtsreduzierungsöffnung ausgebildet ist. Dadurch, dass der Kolben an der Gewichtsreduzierungsöffnung vollständig ausgespart ist, wird das Gewicht des Kolbens weiter verringert. Die Stabilität des Kolbens bleibt insbesondere dann erhalten, wenn der Kolben zwischen der Gewichtsreduzierungsöffnung und der Kolbenunterkante einen Steg besitzt. Es kann vorgesehen sein, dass an dem Steg ein Abschnitt des Kolbenhemds ausgebildet ist, so dass der Kolben in diesem Bereich an der Zylinderbohrung geführt ist. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, dass der Steg von der Kolbenbohrung zurückgesetzt ausgebildet ist.
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Um eine erhöhte Vorverdichtung zu erreichen, kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die erste Vertiefung als Gewichtsreduzierungstasche ausgebildet ist, die zum Kurbelgehäuse geschlossen ist. Die erste Gewichtsreduzierungstasche erstreckt sich insbesondere in den Bereich der ersten Steuerfläche. Dadurch, dass die erste Gewichtsreduzierungstasche zum Überströmfenster und zum Kurbelgehäuse hin in jeder Stellung des Kolbens verschlossen ist , ändert eine Erstreckung in den Bereich der ersten Steuerfläche, die eine Verbindung der ersten Gewichtsreduzierungstasche mit dem Auslass bewirkt, nicht die Funktion des Zweitaktmotors. Dadurch, dass die erste Gewichtsreduzierungstasche zum Kurbelgehäuse hin verschlossen ist, wird das Volumen des Kurbelgehäuses verkleinert und dadurch die Vorverdichtung erhöht. Um ein möglichst geringes Gewicht des Kolbens und eine möglichst hohe Vorverdichtung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die erste Gewichtsreduzierungstasche sich über die gesamte in Umfangsrichtung gemessene Breite der ersten Steuerfläche erstreckt. Insbesondere ist vorgesehen, dass an der Zylinderbohrung mindestens zwei Überströmfenster an gegenüberliegenden Seiten der Zylinderbohrung, also an beiden Seiten des Auslasses, angeordnet sind. Der Kolben besitzt vorteilhaft zwei zweite Steuerflächen, wobei jede zweite Steuerfläche im Bereich mindestens eines Überströmfensters angeordnet ist und wobei die erste Gewichtsreduzierungstasche sich von der einen bis zur anderen zweiten Steuerfläche erstreckt. Die erste Gewichtsreduzierungstasche hält dabei zu den zweiten Steuerflächen den für eine ausreichende Abdichtung zu den Überströmfenstern benötigten Abstand ein. Aufgrund dieser Ausbildung kann die erste Gewichtsreduzierungstasche sehr groß ausgebildet werden.
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Vorteilhaft besitzt der Kolben eine Kolbenringnut und eine Unterkante. Die in Richtung der Kolbenlängsachse gemessene Höhe der ersten Gewichtsreduzierungstasche beträgt vorteilhaft an jeder Stelle mindestens 50% des Abstands der Kolbenunterkante von der Kolbenringnut an dieser Stelle. Ein vergleichsweise großer Abstand der Kolbenunterkante zur Kolbenringnut bedingt eine hohe Kippstabilität des Kolbens. Aufgrund der vergleichsweise großen Höhe der ersten Gewichtsreduzierungstasche wird das Volumen des Kurbelgehäuses durch die erste Gewichtsreduzierungstasche deutlich verringert.
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Es ist vorgesehen, dass die erste Gewichtsreduzierungstasche bis in den Bereich des Pleuels ragt. Insbesondere besitzt die erste Gewichtsreduzierungstasche einen Boden, der eine Erhebung für das Pleuel aufweist. Vorteilhaft erstreckt sich die erste Gewichtsreduzierungstasche bis in den Bereich benachbart zum Kolbenboden. Hierzu ist vorgesehen, dass das Dach der ersten Gewichtsreduzierungstasche mindestens eine Kolbenringnut hintergreift. Um eine ausreichende Stabilität des Kolbenbodens sicherzustellen, ist vorgesehen, dass am Dach der ersten Gewichtsreduzierungstasche mindestens eine Versteifungsrippe angeordnet ist. Eine Fertigung im Druckguss mit ziehbaren Kernen kann erreicht werden, wenn das Dach und der Boden der ersten Gewichtsreduzierungstasche etwa parallel zueinander verlaufen. Dabei kann auch ein geringer Öffnungswinkel von einigen Grad zwischen Dach und Boden vorgesehen sein, der ein Ziehen des Kerns erlaubt.
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Zweckmäßig besitzt der Kolben mindestens eine zweite Vertiefung am Kolbenhemd, die eine zweite Gewichtsreduzierungstasche bildet. An der Zylinderbohrung mündet ein Gemischeinlass, wobei der Kolben eine dritte Steuerfläche für den Gemischeinlass besitzt. Die zweite Gewichtsreduzierungstasche ist insbesondere in der dritten Steuerfläche angeordnet und während eines Kolbenhubs ausschließlich mit dem Gemischeinlass verbunden. In der zweiten Gewichtsreduzierungstasche kann Kraftstoff, der sich an der Zylinderbohrung sammelt, zwischengespeichert werden. Beim Schwenken des Zweitaktmotors, beispielsweise wenn der Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät angeordnet ist, kann sich im Ansaugtrakt Kraftstoff sammeln. Beim schlagartigen Übertritt ins Kurbelgehäuse können diese Kraftstoffansammlungen zu Laufstörungen führen. Dieser Kraftstoff kann in der zweiten Gewichtsreduzierungstasche zwischengespeichert werden. Dadurch können beim Schwenken auftretende Laufstörungen abgemildert oder vermieden werden. Die zweite Gewichtsreduzierungstasche dient demnach nicht nur zur Gewichtsreduzierung, sondern auch zur Vermeidung von Laufstörungen.
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Der Zweitaktmotor ist insbesondere ein mit Spülvorlage arbeitender Zweitaktmotor. Hierzu ist vorgesehen, dass der Zweitaktmotor einen Luftkanal besitzt, der mit mindestens einem Lufteinlass an der Zylinderbohrung mündet. Der Kolben besitzt insbesondere eine Kolbentasche zur Verbindung von Lufteinlass und Überströmfenster. Vorteilhaft ist mindestens eine dritte Gewichtsreduzierungstasche zwischen der Kolbentasche und dem Kolbenboden angeordnet. Um eine besonders große Gewichtsreduzierung und eine besonders gute Vorverdichtung des Zweitaktmotors zu erreichen, ist vorgesehen, dass die dritte Gewichtsreduzierungstasche sich über die gesamte Breite des Kolbens erstreckt und eine Seite des Kolbens oberhalb des Kolbenbolzens mit der gegenüberliegenden Seite verbindet. Dadurch kann die Vorverdichtung deutlich erhöht werden. Die dritte Gewichtsreduzierungstasche besitzt zur Trennung vom Kurbelgehäuse vorteilhaft einen Boden, der eine Erhebung für das Pleuel aufweist. Dadurch, dass sich der Boden bis in den Bereich des Pleuels erstreckt, wird die Vorverdichtung stark erhöht. Durch die Erhebung kann die Bewegung des Pleuels sichergestellt werden.
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Vorteilhaft weist die dritte Gewichtsreduzierungstasche mindestens eine Versteifungsrippe auf. Insbesondere ist die dritte Gewichtsreduzierungstasche während eines Kolbenhubs teilweise mit den Überströmfenstern verbunden und eine vierte Gewichtsreduzierungstasche zwischen der Kolbentasche und dem Kolbenboden angeordnet und während eines Kolbenhubs teilweise mit dem Lufteinlass verbunden. Zwischen der dritten und der vierten Gewichtsreduzierungstasche ist insbesondere ein Steg am Kolbenhemd gebildet. Dadurch ist sichergestellt, dass die Überströmfenster nicht über die dritte und die vierte Gewichtsreduzierungstasche mit dem Lufteinlass verbunden werden können, sondern ausschließlich über die Kolbentasche. Dadurch wird gewährleistet, dass die Gewichtsreduzierungstaschen die Steuerzeiten des Zweitaktmotors nicht verändern. Es ist vorgesehen, dass die Gewichtsreduzierungstaschen die jeweiligen zugeordneten Steuerflächen möglichst vollständig überdecken, so dass das Kolbenhemd im Wesentlichen durch die Stege gebildet wird, die die einzelnen Funktionsöffnungen während des Kolbenhubs voneinander trennen. Durch diese Blindtaschen kann das Gewicht des Kolbens verringert und gleichzeitig die Vorverdichtung des Zweitaktmotors aufgrund des verringerten Kurbelgehäusevolumens erhöht werden. Zusätzlich verbessern die Taschen den Wärmeübertrag vom Kolben an die Umgebung, wodurch geringere Kompressionshöhen und damit weitere Bauraum- und Gewichtsvorteile sowie höhere Vorverdichtungen realisiert werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Zweitaktmotors,
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2 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines Kolbens,
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3 eine Seitenansicht des Kolbens aus 2,
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4 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils IV in 3,
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5 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils V in 3,
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6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4,
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7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6,
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8 eine Abwicklung von Zylinder und Kolben im unteren Totpunkt des Kolbens,
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9 eine Abwicklung von Zylinder und Kolben im oberen Totpunkt des Kolbens,
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10 eine Abwicklung von Zylinder und einem Ausführungsbeispiel eines Kolbens vor dem Öffnen des Lufteinlasses,
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11 einen Schnitt durch den Kolben aus 10 auf der Höhe der Linie VII-VII in 6,
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12 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kolbens,
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13 und 14 perspektivische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Kolbens,
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15 eine Seitenansicht des Kolbens aus den 13 und 14,
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16 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils XVI in 15,
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17 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils XVII in 15,
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18 einen Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII in 16,
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19 einen Schnitt entlang der Linie XIX-XIX in 15,
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20 eine Abwicklung von Zylinder und Kolben im unteren Totpunkt des Kolbens,
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21 eine Abwicklung von Zylinder und Kolben im oberen Totpunkt des Kolbens.
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1 zeigt als Ausführungsbeispiel für einen Zweitaktmotor 1 einen mit Spülvorlage arbeitenden Einzylinder-Zweitaktmotor. Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 wird von einem in der Zylinderbohrung 60 des Zylinders 2 hin- und hergehend gelagerten Kolben 5 begrenzt. Der Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Der Kolben 5 ist über einen Kolbenbolzen 61 mit dem Pleuel 6 verbunden. An der Zylinderbohrung 60 mündet ein Gemischkanal 16 mit einem Gemischeinlass 8. An der Zylinderbohrung 60 mündet außerdem ein Luftkanal 14 mit mindestens einem Lufteinlass 15. Im Ausführungsbeispiel teilt sich der Luftkanal 14 auf zwei Äste auf, die mit jeweils einem Lufteinlass 15 an gegenüberliegenden Seiten der Zylinderbohrung 60 münden. Der zweite, in 1 nicht gezeigte Lufteinlass 15 ist dabei zur Schnittebene in 1 symmetrisch angeordnet.
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Im Bereich des in 1 gezeigten unteren Totpunkts des Kolbens 5 ist das Kurbelgehäuse 4 über zwei auslassnahe Überströmkanäle 10 und zwei einlassnahe Überströmkanäle 12 mit dem Brennraum 3 verbunden. Die auslassnahen Überströmkanäle 10 sind dabei benachbart zum Auslass 9 aus dem Brennraum 3 angeordnet. Die auslassnahen Überströmkanäle 10 münden mit Überströmfenstern 11 an der Zylinderbohrung 60 und die einlassnahen Überströmkanäle 12 mit Überströmfenstern 13. In 1 ist der Lufteinlass 15 schematisch gezeigt und unterhalb des Überströmfensters 13 angeordnet. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung des Kolbens 5 ergibt sich, wenn der Lufteinlass 15 in Umfangsrichtung versetzt neben dem Überströmfenster 13 angeordnet ist.
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Der Luftkanal 14 und der Gemischkanal 16 sind mit einem Luftfilter 18 verbunden, über den sie Verbrennungsluft ansaugen. Ein Abschnitt des Gemischkanals 16 ist in einem am Luftfilter 18 angeordneten Vergaser 17 geführt. Im Vergaser 17 sind eine Chokeklappe 20 und eine Drosselklappe 19 schwenkbar gelagert.
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Der Luftkanal 14 besitzt eine Luftklappe 21 zur Steuerung der zugeführten Luftmenge. Der Kolben 5 bewegt sich im Zylinder 2 in Richtung der Zylinderlängsachse 22. Zur Verbindung des Lufteinlasses 15 mit den Überströmfenstern 11 und 13 besitzt der Kolben 5 zwei gegenüberliegend zueinander angeordnete Kolbentaschen 23.
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Im Betrieb wird beim Aufwärtshub des Kolbens 5 Kraftstoff/Luft-Gemisch über den Gemischeinlass 8 ins Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Gleichzeitig wird in den Überströmkanälen 10 und 12 über den Lufteinlass 15 und die. Kolbentasche 23 weitgehend kraftstofffreie Luft aus dem Luftkanal 14 vorgelagert. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 wird das Gemisch im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald die Überströmkanäle 10 und 12 vom Kolben 5 geöffnet werden, strömt zunächst vorgelagerte Spülvorlagenluft in den Brennraum 3, die Abgase aus dem vorangegangenen Motorzyklus durch den Auslass 9 ausspült. Dann strömt Frischgemisch aus dem Kurbelgehäuse 4 über die Überströmkanäle 10 und 12 nach. Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 werden zunächst die Überströmfenster 11 und 13 und anschließend der Auslass 9 vom Kolben 5 verschlossen. Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 wird das Gemisch im Brennraum 3 von einer nicht gezeigten Zündkerze gezündet. Währenddessen wird bereits Gemisch für den nächsten Motorzyklus ins Kurbelgehäuse angesaugt und Spülvorlagenluft in den Überströmkanälen 10 und 12 vorgelagert. Durch die Verbrennung von Gemisch im Brennraum 3 wird der Kolben 5 zum Kurbelgehäuse 4 hin beschleunigt. Sobald der Auslass 9 öffnet, strömen die Abgase aus dem Brennraum 3 aus und werden von der über die Überströmfenster 11 und 13 einströmenden Spülvorlagenluft ausgespült.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Kolbens 5, der in 1 nur schematisch gezeigt ist. Wie 5 zeigt, besitzt der Kolben 5 ein Kolbenhemd 36, das die Öffnungen an der Zylinderbohrung 60 steuert. Zur Aufnahme des Kolbenbolzens 61 besitzt der Kolben 5 ein Kolbenbolzenauge 24, das in der Kolbentasche 23 angeordnet ist. An der dem Gemischeinlass 8 zugewandten Seite ist das Kolbenhemd 36 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 nach unten gezogen. In diesem Bereich sind am inneren Rand des Kolbens 5 Aussparungen 28 für die Kurbelwelle 7 vorgesehen, die eine Kollision des Kolbens 5 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 5 mit der Kurbelwelle 7 verhindern.
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Wie 2 zeigt, besitzt der Kolben 5 oberhalb der Kolbentasche 23 eine Gewichtsreduzierungstasche 25, in der eine Versteifungsrippe 42 angeordnet ist. Zwischen der Kolbentasche 23 und dem Bereich des Kolbenhemds 36, der dem Auslass 9 zugewandt ist, ist eine Gewichtsreduzierungsöffnung 29 vorgesehen, die die Außenseite des Kolbens 5 mit dem Kolbeninneren und mit dem Kurbelgehäuse 4 verbindet.
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Wie 3 zeigt, besitzt der Kolben 5 oberhalb der Kolbentasche 23 zwischen der Kolbentasche 23 und einer Kolbenringnut 54 eine weitere Gewichtsreduzierungstasche 26. Die Gewichtsreduzierungstaschen 25 und 26 sind über einen Steg 56 voneinander getrennt, an dem das Kolbenhemd 36 ausgebildet ist und in dessen Bereich der Kolben 5 bis an die Zylinderbohrung 60 ragt. Wie 3 zeigt, ist die dem Kurbelgehäuse 4 zugewandte Kolbenunterkante 30 unregelmäßig ausgebildet. Benachbart zur Gewichtsreduzierungsöffnung 29 besitzt die Kolbenunterkante 30 eine Einbuchtung 32, an der die Kolbenunterkante 30 in Richtung auf den Kolbenboden 43 versetzt ist und in dem der Abstand der Kolbenunterkante 30 zum Kolbenboden 43 verringert ist. Zwischen der Gewichtsreduzierungsöffnung 29 und der Einbuchtung 32 ist ein Steg 33 angeordnet, an dem ein Abschnitt des Kolbenhemds 36 ausgebildet ist.
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Das Kolbenhemd 36 des Kolbens 5 dient dazu, die an der Zylinderbohrung 60 mündenden Öffnungen, also den Gemischeinlass 8, den Auslass 9, die Überströmfenster 11 und 13 und den Lufteinlass 15 zu den vorgegebenen Steuerzeiten miteinander, mit dem Kurbelgehäuse 4 oder dem Brennraum 3 zu verbinden. Hierzu besitzt der Kolben 5 am Kolbenhemd 36 mehrere Steuerflächen, die in den 3 bis 5 und 8 gezeigt sind. Eine erste Steuerfläche 62 ist im Bereich des Auslasses 9 angeordnet. Die Steuerfläche 62 bezeichnet dabei den Bereich zwischen Kolbenboden 43 und Kolbenunterkante 30, der im Umfangsbereich des Auslasses 9 angeordnet ist, einschließlich schmaler seitlich über den Auslass 9 überstehender Bereiche, die den Auslass 9 in Kolbenumfangsrichtung abdichten. Die seitlichen Bereiche, die zur Abdichtung benötigt werden, können beispielsweise einige Millimeter breit sein.
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Zweite Steuerflächen 63 erstrecken sich in dem Bereich zwischen Kolbenboden 43 und Kolbenunterkante 30 und in dem Umfangsbereich, in dem die Überströmfenster 11 und 13 angeordnet sind. Die Begrenzungen der zweiten Steuerflächen 63 sind in 3 durch gestrichelte, parallel zur Kolbenlängsachse verlaufende Linien gekennzeichnet. In den Steuerflächen 63 sind mehrere Vertiefungen vorgesehen, die im Folgenden noch näher beschrieben werden. Zwischen den Steuerflächen 62 und 63 ist ein Abstand h (8) gebildet, der in Umfangsrichtung gemessen ist. Da der Kolben 5 zu der in den 4 und 5 gezeigten Mittelebene 31, die die Kolbenlängsachse 35 enthält, spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, sind jeweils zwei zweite Steuerflächen 63 und vierte Steuerflächen 65 vorgesehen. Die Mittelebene 31 des Kolbens 5 entspricht der Symmetrieebene des Zylinders 2. Die vierten Steuerflächen 65 sind in dem Bereich angeordnet, der den Lufteinlass 15 steuert. Wie 8 zeigt, erstrecken sich die Kolbentaschen 23 über die Steuerflächen 63 und 65 und verbinden so die Überströmfenster 11 und 13 mit dem Lufteinlass 15. Zwischen den beiden vierten Steuerflächen 65 ist eine dritte Steuerfläche 64 vorgesehen, die den Gemischeinlass 8 steuert. Wie die Figuren zeigen, erstreckt sich die Gewichtsreduzierungstasche 25 ausschließlich im Bereich der zweiten Steuerfläche 63, die Gewichtsreduzierungstasche 26 erstreckt sich ausschließlich im Bereich der Steuerfläche 65, und die Gewichtsreduzierungsöffnung 29 ist im Bereich zwischen der ersten Steuerfläche 62 und der zweiten Steuerfläche 63 angeordnet, die den Abstand h zueinander aufweisen.
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Wie die 4 bis 8 zeigen, kann im Bereich des Gemischeinlasses 8 in der dritten Steuerfläche 64 eine weitere Gewichtsreduzierungstasche 27 angeordnet sein, die in den Figuren gestrichelt eingezeichnet ist. Die Gewichtsreduzierungstasche 27 dient nicht nur zur Reduzierung des Gewichts des Kolbens 5, sondern auch dazu, im Betrieb Gemisch aus dem Gemischeinlass 8 zwischenzuspeichern. Wird der Zweitaktmotor 1 in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider, einem Trennschleifer oder dgl. verwendet, so kann es im Betrieb zu Kraftstoffansammlungen im Gemischkanal 16 kommen. Die Kraftstoffansammlungen können beispielsweise aus Druckschwingungen im Gemischkanal und/oder nicht optimalen Strömungsgeschwindigkeiten und damit nicht optimaler Gemischaufbereitung resultieren. Dieser Kraftstoff kann in der Gewichtsreduzierungstasche 27 zwischengespeichert werden. Dadurch kann eine Laufstörung im Leerlauf aufgrund von schwallartig ins Kurbelgehäuse 4 zugeführtem Gemisch vermieden werden. Bei Zweitaktmotoren 1, bei denen der Luftkanal 14 und der Gemischkanal 16 im Betrieb nicht vollständig voneinander getrennt sind, kann auch in den Gewichtsreduzierungstaschen 26 Gemisch zwischengespeichert werden. Wie insbesondere 8 zeigt, sind alle Gewichtsreduzierungstaschen 25, 26 und 27 und die Gewichtsreduzierungsöffnungen 29 jeweils von einem Abschnitt des Kolbenhemds 36 umgeben und so zueinander abgedichtet. Auch die Kolbentasche 23 ist von einem entsprechenden Abschnitt des Kolbenhemds 36 umgeben.
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Die 6 und 7 zeigen die Gestaltung der Gewichtsreduzierungstaschen 25, 26 und 27 und der Gewichtsreduzierungsöffnung 29 im Einzelnen. Die Gewichtsreduzierungsöffnungen 29 besitzen jeweils eine etwa trichterförmige Vertiefung 37, die sich in Richtung der Kolbenlängsachse 35 erstreckt und die über einen Schlitz 38 mit dem Kolbeninnenraum 57 verbunden ist. Die Kolbenlängsachse 35 fällt im Betrieb mit der Zylinderlängsachse 22 zusammen. Die Gewichtsreduzierungstaschen 25 und 26 sind so tief ausgebildet, dass sie jeweils nur ein Wandabschnitt vom Kolbeninnenraum 57 trennt. Die Innenkontur 34 des Kolbens 5 verläuft in Hochrichtung des Kolbens 5 gerade und etwa parallel zur Kolbenlängsachse 35. Um dies zu erreichen, entspricht die Tiefe der Gewichtsreduzierungstasche 26 etwa der Tiefe der Kolbentasche 23 im darunter liegenden Bereich.
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Die Gewichtsreduzierungstasche 25 besitzt eine erste Tiefe e, die etwa der Tiefe der Kolbentasche 23 im darunter liegenden Bereich entspricht. Oberhalb des Kolbenbolzenauges 24 besitzt die Gewichtsreduzierungstasche 25 eine Vertiefung 41, die eine Tiefe f besitzt. Die Tiefe f kann beispielsweise etwa doppelt so groß sein wie die Tiefe e. In der Vertiefung 41 ist mittig die Versteifungsrippe 42 angeordnet, die auch in 3 gezeigt ist und die etwa parallel zur Kolbenlängsachse 35 verläuft. Die Vertiefung 41 ragt bis zu einem Stützabschnitt 40, der das Kolbenbolzenauge 24 zum Kolbenboden 43 hin abstützt. Der Stützabschnitt 40 besitzt zum Kolbenhemd 36 einen Abstand g, der um die Kolbenwandstärke größer als die Tiefe f der Gewichtreduzierungstasche 25 in der Vertiefung 41 ist. Durch die sich ergebende gerade Innenkontur 34 kann der Kolben 5 in einem Druckgussverfahren mit einem in Richtung der Kolbenlängsachse 35 ziehbaren Kern hergestellt werden. Auch die Gewichtsreduzierungstaschen 25 und 26 und die Gewichtsreduzierungsöffnung 29 sind so angeordnet, dass sie mit senkrecht zur Mittelebene 31 gezogenen Kernen oder in dieser Richtung entformenden Formhälften geformt werden können. Lediglich die Gewichtsreduzierungstasche 27 muss über einen weiteren Kern oder in einem nachfolgenden spanenden Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Bei anderer Kolbengestaltung und Motorgestaltung können andere Entformungsrichtungen vorteilhaft sein.
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8 zeigt den Kolben 5 im unteren Totpunkt. In dieser Stellung sind der Auslass 9 und die Überströmfenster 11 und 13 zum Brennraum 3 geöffnet. Die Lufteinlässe 15 sind mit den Gewichtsreduzierungstaschen 26 verbunden. Der Gemischeinlass 8 ist geschlossen oder mit der Gewichtsreduzierungstasche 27 verbunden: Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 werden zunächst auch die Überströmfenster 11 und 13 mit den Gewichtsreduzierungstaschen 25 verbunden. Beim weiteren Abwärtshub des Kolbens öffnen zunächst die Überströmfenster 11 und 13 und anschließend die Lufteinlässe 15 zu den Kolbentaschen 23, so dass Spülvorlagenluft aus dem Luftkanal 14 in den Überströmkanälen 10 und 12 vorgelagert werden kann. Im Bereich des oberen Totpunkts öffnet auch der Gemischeinlass 8 zum Kurbelgehäuse 4. Diese Stellung ist in 9 gezeigt. Vor Erreichen des unteren Totpunkts ist die Gewichtsreduzierungstasche 27 bei der gezeigten Gestaltung über den Gemischeinlass 8 mit dem Kurbelgehäuse 4 verbunden.
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Ein Ausführungsbeispiel des Kolbens 5' ist in den 10 und 11 gezeigt. Der Kolben ist in 10 in einer Stellung beim Öffnen der Lufteinlässe 15 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei entsprechende Elemente wie in den vorangegangenen Figuren. Der Kolben 5' besitzt ein Kolbenhemd 36'. Am Zylinder 2 münden nur zwei Überströmkanäle 10' mit Überströmfenstern 11'. Die Überströmfenster 11' sind bei weiterem Aufwärtshub des Kolbens 5' mit dem Luftkanal 14 über die Kolbentasche 23 verbunden. Anstatt der Gewichtsreduzierungsöffnung 39 besitzt der Kolben 5' Gewichtsreduzierungsöffnungen 39. Diese sind in 11 im Einzelnen gezeigt. Die Gewichtsreduzierungsöffnungen 39 sind ebenfalls durch eine Vertiefung 37' gebildet, an die ein Schlitz 38' anschließt. Allerdings sind die Gewichtsreduzierungsöffnungen 39 nicht durch einen Steg 33 von der Kolbenunterkante 30 getrennt, sondern über Stege 33', die zum Außenumfang des Kolbens 5' einen Abstand aufweisen. Im Ausführungsbeispiel verlaufen die Stege 33' etwa parallel zur Mittelebene 31. Über die Kolbenunterkante 30 im Bereich der ersten Steuerfläche 62 ergibt sich eine ausreichende Führung des Kolbens 5' an der Zylinderbohrung 60. Die Stege 33' dienen lediglich der mechanischen Versteifung.
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12 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens, bei dem an den Vertiefungen 37 anstatt der zum Kurbelgehäuse 4 offenen Gewichtsreduzierungstasche 39 eine zum Kurbelgehäuse 4 verschlossene Gewichtsreduzierungstasche 67 vorgesehen ist. Die weitere Gestaltung des Kolbens entspricht der in den 6 bis 11 gezeigten Kolbengestaltung.
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Die 13 bis 19 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens 44. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei entsprechende Elemente wie in den vorangegangenen Figuren. Der Kolben 44 besitzt eine erste Gewichtsreduzierungstasche 45, die sich im Bereich des Auslasses 9 des Zweitaktmotors 1 erstreckt. Die Gewichtsreduzierungstasche 45 erstreckt sich dabei über die zweite Steuerfläche 63 und über den Bereich zwischen den Steuerflächen 62 bis an die Steuerflächen 63. Wie 17 zeigt, besitzt die zweite Steuerfläche 62 eine in Umfangsrichtung gemessene Breite a, die kleiner als die ebenfalls in Umfangsrichtung gemessene Breite i der Gewichtsreduzierungstasche 45 ist.
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Die Gestaltung der Gewichtsreduzierungstasche 45 ist insbesondere in 18 im Einzelnen gezeigt. Die Gewichtsreduzierungstasche 45 besitzt einen Boden 55, der eine Erhebung 51 für das Pleuel 6 besitzt. Die Erhebung 51 erstreckt sich dabei bogenförmig um die Längsmittelachse 58 des Kolbenbolzens 61. In Richtung auf den Kolbenboden 43 besitzt die Gewichtsreduzierungstasche 45 ein Dach 53, das zur Kolbenlängsachse 35 geneigt verläuft. Dabei verringert sich der Abstand des Dachs 53 zum Kolbenboden 43 in Richtung auf die Mitte des Kolbenbodens 43. Das Dach 53 hintergreift die Kolbenringnut 54 und bildet einen Hinterschnitt. Der Boden 55 ist entsprechend zum Dach 53 geneigt und verläuft zu diesem parallel, so dass die Gewichtsreduzierungstasche 45 mit einem parallel zum Dach 53 und zum Boden 55 ziehbaren Kern entformbar ist. Benachbart zum Dach 53 sind zwei Versteifungsrippen 52 vorgesehen, die auch in 17 gezeigt sind und die parallel zur Kolbenlängsachse 35 verlaufen.
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Wie 14 zeigt, besitzt der Kolben 44 zwischen der Kolbentasche 23 und dem Kolbenboden 43 eine Gewichtsreduzierungstasche 48, die einen dem Kolbenbolzenauge 24 zugewandten Boden 49 besitzt. Der Boden 49 besitzt eine Erhebung 50 für das Pleuel 6, die sich, wie 18 zeigt, an die Erhebung 51 anschließt und ebenfalls bogenförmig um die Längsmittelachse 58 des Kolbenbolzens 61 verläuft.
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Die Gewichtsreduzierungstasche 48 erstreckt sich über die gesamte, in 17 gezeigte Breite d des Kolbens 44 und verbindet die gegenüberliegenden Kolbenseiten miteinander. Dadurch kann das Gewicht des Kolbens 44 deutlich verringert werden. Dadurch, dass die Gewichtsreduzierungstasche 48 zum Kurbelgehäuse 4 hin verschlossen ist, wird das Volumen des Kurbelgehäuses 4 kleiner. Dadurch ergibt sich eine vergrößerte Vorverdichtung. Die Erstreckung der Gewichtsreduzierungstasche 48 über die gesamte Breite d des Kolbens 44 ist auch in 19 gezeigt. Wie 19 auch zeigt, sind die Gewichtsreduzierungstaschen 45 und 48 durch eine parallel zur Kolbenlängsachse 35 und senkrecht zur Mittelebene 31 verlaufende, im Wesentlichen eben ausgebildete Wand 59 verbunden. Lediglich im Bereich des Kolbenhemds 36 ist die Wand 59 etwas verbreitert ausgeführt, um eine gute Führung des Kolbens 44 zu gewährleisten.
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Wie die 13 bis 15 und 18 zeigen, besitzt die Gewichtsreduzierungstasche 48 ein Dach 66, das eben und parallel zum Kolbenboden 43 verläuft.
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Wie die 14 bis 16 zeigen, sind benachbart zur Gewichtsreduzierungstasche 48 jeweils oberhalb der Kolbentaschen 23 Gewichtsreduzierungstaschen 46 im Bereich der vierten Steuerflächen 65 (20) angeordnet. Die Gewichtsreduzierungstaschen 46 sind von den Gewichtsreduzierungstaschen 48 über Stege 56 getrennt. Zwischen den Gewichtsreduzierungstaschen 46 ist im Bereich der dritten Steuerfläche 46 eine Gewichtsreduzierungstasche 47 angeordnet, die im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 44 mit dem Gemischeinlass 8 verbunden ist, wie in 20 gezeigt. Im Ausführungsbeispiel ist die Unterkante der Gewichtsreduzierungstasche 47 etwa auf der Höhe der Oberkante der Kolbentasche 23 angeordnet. Dadurch ist der Gemischeinlass 8 entweder mit der Gewichtsreduzierungstasche 47 oder mit dem Kurbelgehäuse 4, jedoch nie gleichzeitig mit beiden verbunden. Zwischen allen Gewichtsreduzierungstaschen und am Außenumfang der Kolbentaschen 23 sind jeweils Stege angeordnet, an denen das Kolbenhemd 36 bis benachbart zur Zylinderbohrung 60 ragt und so die einzelnen Taschen und Vertiefungen am Kolben voneinander trennt.
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Wie 20 zeigt, ist die Gewichtsreduzierungstasche 45 ausschließlich mit dem Auslass 9 verbunden. Die Gewichtsreduzierungstasche 48 ist während eines Kolbenhubs ausschließlich mit den Überströmfenstern 11 und 13 verbunden. Die Gewichtsreduzierungstasche 46 ist ausschließlich mit dem Gemischeinlass 15 verbunden und die Gewichtsreduzierungstasche 47 ausschließlich mit dem Einlass 8. Wie die Figuren zeigen, ist das Kolbenhemd 36 fast über seine gesamte Fläche mit Vertiefungen zu den einzelnen Öffnungen bedeckt. Das Kolbenhemd 36 wird lediglich noch durch eine gitterartige Anordnung von Stegen gebildet, die die einzelnen Funktionsöffnungen voneinander trennen.
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Wie 21 zeigt, erstreckt sich die Gewichtsreduzierungstasche 45 im Wesentlichen über den gesamten Bereich zwischen den Steuerflächen 63, der Kolbenringnut 54 und der Kolbenunterkante 30. Die Gewichtsreduzierungstasche 45 ist zu den benachbarten Steuerflächen, zur Kolbenringnut 54 und zur Kolbenunterkante 30 lediglich durch schmale Dichtstege getrennt. Die Gewichtsreduzierungstasche 45 besitzt an jeder Stelle eine parallel zur Kolbenlängsachse 35 gemessene Höhe b, die mindestens 50% des Abstands c von Kolbenunterkante 30 und Kolbenringnut 54 an dieser Stelle beträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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