DE60031463T2

DE60031463T2 - Viertakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60031463T2
Application number: DE2000631463
Authority: DE
Inventors: Nicolas Robert Pewaukee Hirsch; Mark Donald Waukesha Schaefer; Michael Paul Wauwatosa Braun; Peter Whitefish Bay Hotz; Darrell Albert Beach Park Wiatrowski; Ronald Lee Muskego Bartelt; Brian West Bend Hubbard
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: CN1560447A; DE60018905T2; CN1218118C; DE60017200T2; CN1338024A; CN1298974C; JP2006138326A; DE60018986T2; CN1560449A; CN100357577C; DK1267052T3; CN1654794A; JP2002535547A; CA2368207C; DE60031463D1; DK1267054T3; WO2000043655A1; JP2005320975A; DE60017200D1; CN1560446A

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDLUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 25. Januar 1999 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/117,215.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Viertakt-Verbrennungsmotoren, und im Spezielleren auf Viertakt-Verbrennungsmotoren, die in Kantenfräsen, Gebläsevorrichtungen, Saugvorrichtungen, Kettensägen, anderen handgeführten Leistungswerkzeugen, Schneeschleudern, Generatoren, Pflanzenschnittvorrichtungen wie Rasenmähern oder anderen Leistungsgeräten für den Außenbereich verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele handgeführte Leistungswerkzeuge oder andere Leistungsgeräte für den Außenbereich werden durch Elektromotoren oder Zweitakt-Verbrennungsmotoren angetrieben. Elektromotoren sind aufgrund der verfügbaren Leistung auf bestimmte Anwendungen für Produkte, die eine Anschlussschnur verwenden, und auf von Akkus gespeiste Produkte ohne Anschlussschnur eingeschränkt. Herkömmliche Zweitaktmotoren umfassen eine Schmiereinrichtung, in der das Schmiermittel mit dem Kraftstoff gemischt wird, die es dem Motor ermöglicht, in jeder beliebigen Stellung wie etwa aufrecht, geneigt, quer oder kopfüber betrieben werden zu können. Wenn beispielsweise eine Kettensäge verwendet wird, kann die Kettensäge typischerweise in einem aufrechten, schräg oder kopfüber stehenden Zustand verwendet werden. In den letzten Jahren wurde von verschiedenen amtlichen Stellen gefordert, die Emissionen zu senken, die mit allen kleinen Benzinmotoren, insbesondere herkömmlichen Zweitaktmotoren, zusammenhängen. Weil Viertaktmotoren kein Mischen von Schmier- und Kraftstoff brauchen, ist es somit wünschenswert, Viertaktmotoren anstelle herkömmlicher Zweitaktmotoren zu verwenden, da Viertaktmotoren im Vergleich zu der Menge an unerwünschten Emissionen, die von herkömmlichen Zweitaktmotoren freigesetzt werden, normalerweise weniger unerwünschte Emissionen freisetzen.
Früher war man jedoch der Ansicht, dass Viertakt-Verbrennungsmotoren sich nur für eingeschränkte Anwendungen einsetzen ließen, wie etwa Rasenmäher, Schneeschleudern, Generatoren oder andere fahrbare Fabrikate mit Rädern. Man ging davon aus, dass diese früheren Viertaktmotoren zu schwer und sperrig wären, um sich als von einem Benutzer getragene Leistungswerkzeuge verwenden zu lassen. Da es außerdem im Allgemeinen notwendig ist, das Öl separat vom Benzin zu lagern, so dass das Öl zum Schmieren verwendet werden kann, waren herkömmliche kostengünstige Viertaktmotoren nicht dazu ausgelegt, in irgendeiner anderen als einer im Wesentlichen aufrechtstehenden Haltung betrieben zu werden, weil andernfalls, wenn der Motor erheblich gekippt oder schräggestellt wird, das Schmiermittel den Motor verunreinigt. Erst in jüngster Zeit wurde in Erwägung gezogen, dass sich auch ein Viertaktmotor in einem handgeführten Leistungswerkzeug oder in anderen Anwendungen einsetzen lässt, bei denen der Motor in einem geneigten oder gekippten Zustand arbeiten kann.
Die EP-A-0779412 wird als der nächstkommende Stand der Technik erachtet. Dieses Dokument lehrt einen Verbrennungsmotor, der dem Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung entspricht. Im Gegensatz dazu sieht die vorliegende Erfindung jedoch eine Rührvorrichtung vor, die mit dem Schmieröl nicht in Kontakt kommt, wenn sich der Motor in einer aufrecht stehenden Ausrichtung befindet
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend besteht ein Bedarf nach einem Viertakt-Verbrennungsmotor, der in vielen unterschiedlichen Stellungen des Motors zu arbeiten in der Lage ist.
Dies wird durch den Motor nach Anspruch 1 gelöst. Hier umfasst ein Verbrennungsmotor: eine Kurbelwelle; ein Kurbelgehäuse, in dem die Kurbelwelle untergebracht ist; einen Ölbehälter, der angrenzend an das Kurbelgehäuse angeordnet ist und Schmiermittel enthält; eine Rührvorrichtung, die im Kurbelgehäuse enthalten ist; und mindestens einen Verbindungskanal zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ölbehälter. Sowohl der Verbindungskanal als auch die Rührvorrichtung befinden sich an Stellen, die über der Oberfläche des Schmiermittels liegen, wenn der Motor derart ausgerichtet ist, dass der Behälter vertikal unter dem Kurbelgehäuse und einem Motorzylinder liegt.
Das Kurbelgehäuse und der Ölbehälter sind durch eine Trennwand voneinander getrennt, und der mindestens eine Kanal umfasst eine in der Trennwand ausgebildete Öffnung, wobei das Kurbelgehäuse und der Ölbehälter durch die Öffnung immer miteinander in Verbindung stehen, wobei das Kurbelgehäuse und der Ölbehälter über den Kanal miteinander in Verbindung stehen, wodurch das Kurbelgehäuse während des Betriebs ordnungsgemäß geschmiert weiden kann, weil das Schmiermittel zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ölbehälter fließen kann. Druckpulsationen im Kurbelgehäuse bewirken einen Druckunterschied zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ölbehälter, wodurch eine Fluidströmung durch den Verbindungskanal vom Ölbehälter zum Kurbelgehäuse bewirkt wird, und wobei die Rührvorrichtung eine Einrichtung zum Rühren des Schmiermittels bereitstellt, das sich im Kurbelgehäuse befindet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich dem Fachmann bei der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen eröffnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach der vorliegenden Erfindung.
1A ist eine perspektivische Ansicht des Viertaktmotors von 1, die den Motor so darstellt, wie er zum Gebrauch beispielsweise in einer Kantenfräse zusammengebaut ist.
2 ist eine Querschnittsdraufsicht und eine Teilschemaansicht des Motors von 1 entlang der Linie 2-2 von 3.
3 ist eine Querschnittsseitenansicht des zusammengebauten Motors von 1.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 3 gezeigten Motors, die das Drehungsverhältnis zwischen einem Nockengetriebe und einem Kurbelgetriebe, einen Abschnitt eines Schmiermittelströmungswegs und einen Abschnitt eines Entlüftungssystems für den in 1 gezeigten Motor darstellt.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 3 gezeigten Motors, die einen Kolben in seiner unteren Totpunktstellung darstellt.
6 ist eine schematische Darstellung, die einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, der die Anbringung einer Pleuelstange an einem Kolben und einer Kurbelwelle betrifft.
7 ist eine perspektivische Ansicht entlang der Linie 7-7 von 9, die ein Gegengewicht darstellt, das angrenzend an ein Hauptlager der Kurbelwelle angeordnet ist.
7A ist eine Seitenansicht des Gegengewichts von 7.
7B ist eine andere perspektivische Ansicht des Gegengewichts von 7.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Rührvorrichtung darstellt, die mit einem Abstreifer zusammenwirkt, der sich an einer Wand in der Motorkammer befindet, um die Schmiermittelmenge zu regeln, die mit der Rührvorrichtung in Berührung kommt.
8A zeigt die Drehbewegung der Rührvorrichtung von 8 und wie der Abstreifer das Schmiermittel steuert, das mit der Rührvorrichtung in Berührung kommt.
9 ist eine schematische Darstellung eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung, welche die Positionierung einer Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse darstellt, das in einem Motorgehäuse vorgesehen ist.
10 ist eine Teilschemaansicht eines oberen Abschnitts des Motorgehäuses entlang der Linie 10-10 von 3 und stellt das räumliche Verhältnis zwischen einer Verbrennungskammer, einer Kolbenbohrung, einem Einlassventil und einem Auslassventil dar.
11 ist eine Teilschemaansicht eines Zylinderkopfs entlang der Linie 11-11 von 3 und zeigt das räumliche Verhältnis zwischen der Verbrennungskammer, der Kolbenbohrung, dem Einlassventil, dem Auslassventils und Abschnitten einer Zündkerze.
12 ist eine Schemaansicht, die den Weg eines Luft-/Kraftstoffgemischs durch ein Einlasssystem zur Verbrennungskammer und den Weg des Abgases aus der Verbrennungskammer heraus durch ein Auslasssystem in einem Motor nach der folgenden Erfindung darstellt.
13 ist eine Teilschemaansicht im Querschnitt eines Motors nach der vorliegenden Erfindung, die den Zustand des Schmiermittels im Kurbelgehäuse und einen Ölbehälter zeigt, wenn sich der Motor in einem kopfüber stehenden Zustand befindet.
14 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Anlassersystem zeigt, das auf der Rückseite des Viertakt-Verbrennungsmotors angebracht ist.
Die 15–18 sind schematische Darstellungen von zwei Motorgehäusen, die unter Verwendung eines Formwerkzeugs und einer Formgussmaschine hergestellt werden können.
19 ist eine Schemaansicht einer Leistungskantenfräse, bei der ein anderer Viertakt-Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines Schutzblechs, das einen Motor zumindest teilweise umgibt, wobei das Schutzblech dazu ausgelegt ist, die Gesamtmontagevorgänge für den Motor zu verbessern.
21 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Teilansicht des Viertaktmotors von 19.
22 ist eine andere in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Teilansicht des Viertaktmotors von 19.
23 ist eine perspektivische Ansicht eines Motorgehäuses mit einem daran angebrachten Auspufftopf.
24 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht von 23.
25 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schwungradende des Motorgehäuses von 23 darstellt.
26 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 26-26 von 23 und stellt eine Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und Auspufftopf von 23 dar.
27 ist eine alternative Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und Auspufftopf von 26.
28 ist eine perspektivische Ansicht des Motorgehäuses von 23 ohne den Auspufftopf.
29 ist eine Vorderansicht einer wie in 22 und 20 gezeigten Einlasstrennvorrichtung.
30 ist eine Querschnittsansicht der Einlasstrennvorrichtung von 29.
31 ist eine Teilseitenansicht im Querschnitt des zusammengebauten Motors der 21 und 22.
32 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 31 gezeigten Motors, die einen Kolben in seiner unteren Totpunktlage darstellt.
33 ist eine vergrößerte Ansicht des Verhältnisses zwischen dem Abdeckblech und dem Anlassersystem in Bezug auf den Rückhalt des Anlassersystems am Abdeckblech.
Die 34–38 stellen verschiedene Ansichten der in 33 gezeigten Anlasserriemenscheibe dar.
Die 39–40 sind schematische Darstellungen von zwei Motorgehäusen, die unter Verwendung eines Formwerkzeugs und einer Formgussmaschine hergestellt werden können.
Bevor die Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen erläutert werden, sollte klargestellt werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und Anordnungen der Bauteile beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen haben und auf verschiedene Weisen in die Tat umgesetzt werden oder ausgeführt sein. Auch sollte sie so verstanden werden, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zu Zwecken der Beschreibung verwendet wird und nicht als einschränkend angesehen werden sollte.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1A der Zeichnungen ist ein Viertakt-Verbrennungsmotor 20 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Motor 20 treibt eine herkömmliche Welle an, die typischerweise in einem Wellenrohr 22 untergebracht ist, das wiederum eine Vorrichtung mit einem Drehkopf, einem Schneidfaden oder einer Schneidklinge, ein Drehlaufrad oder dergleichen je nach der Art des in Gebrauch befindlichen Leistungswerkzeugs antreibt (siehe z.B. 19). Die in 1A (und 19) gezeigte Wellenanordnung, die typischerweise in Verbindung mit einer handgeführten Leistungskantenfräse verwendet wird, wird nur für illustrative Zwecke verwendet, und es sollte klar sein, dass auch andere Leistungswerkzeuge, wie etwa die hier vorstehend erwähnten, den Viertaktmotor der vorliegenden Erfindung nutzen können. Mit anderen Worten wird der Motor der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen vorzugsweise in einer Ausrichtung verwendet, in der die Vorrichtung oder das Arbeitswerkzeug eine Achse hat, die im Wesentlichen parallel zur Kurbelwellenachse ist. Der Motor nach der vorliegenden Erfindung kann auch mit der Kurbelwelle ausgerichtet sein, wenn sie horizontal oder vertikal ist. Der Motor nach der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders gut für diejenigen Anwendungen, bei denen hohe Umdrehungen pro Minute, z.B. 3.000 U/min bis zu 7.000– 8.000 U/min und darüber erforderlich sein können, und bei denen eine Leistung von unter 1 bis über 6 PS abgegeben werden kann. Wichtig ist, dass, welche Art von Leistungswerkzeug auch immer in Kombination mit dem Viertaktmotor nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der Motor zumindest vorübergehend in im Wesentlichen jeder Betriebsposition des Leistungswerkzeugs arbeiten kann.
In 1 der Zeichnungen ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht dargestellt, die verschiedene Bestandteile des Viertakt-Verbrennungsmotors 20 nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist ein Motor mit seitengesteuertem Ventil bzw. „L"-Kopf gezeigt, in dem die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung verwendet sind. Motoren mit seitengesteuertem Ventil werden manchmal aufgrund des Lageverhältnisses eines Einlassventils und eines Auslassventils im Hinblick auf eine Verbrennungskammer als „L"-Kopfmotoren bezeichnet. Wie nachstehend klar werden wird, steht „L" in Bezug auf den Weg, den ein Luft-/Kraftstoffgemisch und das Abgas durch jeweilige Ventile und Öffnungen nimmt, die im Motorblock anzutreffen sind. Wichtig ist auch, dass sich in einem „L"-Kopfmotor die Einlassventilöffnung und die Auslassventilöffnung im Motorgehäuse und nicht im Zylinderkopf befinden, wie es bei Motoren mit oben gesteuertem Ventil oder obenliegendem Nocken allgemein üblich ist.
Bevor die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben werden, werden die in 1 gezeigten Bestandteile der Klarheit halber ausgewiesen. Gezeigt sind eine Zündspulenschraube 24, die dazu verwendet wird, eine (nicht gezeigte) Zündspule am Motor 20 anzubringen; Abdeckblechschrauben 27 befestigen ein Abdeckblech 26 an einem Motorgehäuse 28; Abdeckungsschrauben 30 befestigen eine Ölwannenabdeckung 32 und eine Ölwannenabdeckungsdichtung 34 am Motorgehäuse 28, um ein Ende des Motorgehäuses 28 dicht zu verschließen; Zylinderkopfschrauben 36 befestigen einen Zylinderkopf 38 und eine Zylinderkopfdichtung 40 am Motorgehäuse 28 und bilden dabei zumindest teilweise eine Verbrennungskammer 39 (2); ein Vergaser 42 und eine Auspufftopf 44 sind ordnungsgemäß an den Motor 20 angeschlossen; der Vergaser 42 wirkt mit einer Einlassöffnung 41 und einem Luftreiniger oder Luftfilter 43 (2) zusammen; der Auspufftopf 44 wirkt mit einer Auslassöffnung 45 zusammen; ein Schwungrad 46, das ein (nicht gezeigtes) integrales Flügelrad umfasst, ist mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Schwungradkeilstifts zwischen dem Abdeckblech 26 und dem Motorgehäuse 28 angebracht, um den Motor 20 während des Betriebs zu kühlen; ein Kolben 48 ist in einer Kolbenbohrung 50 im Motorgehäuse 28 aufgenommen; ein Einlassventil 52 und ein Auslassventil 54 sind angrenzend an die Kolbenbohrung 50 im Motorgehäuse 28 angeordnet; ein Einlassventilsitz 56 und ein Auslassventilsitz 58 sind in das Gehäuse 28 eingesetzt, um mit den jeweiligen Köpfen der Ventile 52 und 54 zusammenzuwirken; Ventilfedern 60 sind in einer Ventilfederkammer untergebracht und in dieser durch Ventilfederteller 62 gehaltert; die Ventilfederkammer ist durch einen Ventildeckel 64 und eine Ventildeckeldichtung 66 dicht verschlossen; ein Kurbelwellenlager 68, ein Kurbelwellenlager 70, ein Schnecken- oder Spiralgetriebe 74, ein Gegengewicht 76, ein Kurbelzapfen 78 und eine Kurbelwelle 80 sind Teil eines Kurbelwellensystems 82; das Gegengewicht 76 umfasst eine Öffnung 77; eine Pleuelstange 84 umfasst Pleuelstangenlager 86 und 88; ein Ende der Pleuelstange 84 ist auf den Kurbelzapfen 78 aufgesteckt, und ein Kolbenbolzen 90 verbindet das andere Ende der Pleuelstange 84 mit dem Kolben 48, indem er in eine Öffnung 92 des Kolbens 48 eingeschoben ist; der Kolbenbolzen 90 wirkt beim Anbringen der Pleuelstange 84 am Kolben 48 mit Zugangsöffnungen 93 des Motorgehäuses 28 zusammen; eine Nockenwellenbuchse 94, eine Nockenwellenbuchse 96, eine Nockenwelle 98, Nockenhöcker 100 und 102 (2), und ein Schnecken- oder Spiralgetriebe 104 sind Teil eines Nockenwellensystems 106; eine Nockenabdeckung 108 und eine Nockenabdeckungsdichtung 110 sind mittels Nockenabdeckungsschrauben 111 am Motorgehäuse 28 angebracht, um das Nockenwellensystem 106 dicht zu verschließen; Ventilstößel 112 sind im Motor 20 entsprechend positioniert, um mit den Ventilen 52 und 54 zusammenzuwirken; eine Zündkerze 114 ist in eine Zündkerzenaufnahme im Zylinderkopf 38 eingesetzt; eine Trennwand 116 mit Schlitzen 118, 120 und 122 ist im Motorgehäuse 28 angeordnet und bildet zumindest teilweise ein Kurbelgehäuse 124 und einen Schmiermittel- oder Ölbehälter 126; und die Kolbenbohrung 50 umfasst eine Verlängerung 128, die sich zumindest teilweise in das Kurbelgehäuse 124 erstreckt.
Andere Bestandteile und Merkmale, die in 1 nicht klar gezeigt sind, werden nachstehend entsprechend den Merkmalen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt den Vergaser 42 und den Auspufftopf 44, die auf entgegengesetzten Seiten des Motorgehäuses 28 angebracht sind. Bei dem Vergaser 42 kann es sich um jede Art von Vergaser handeln, der kippbar ist, wie etwa ein standardmäßiger Venturi-Vergaser mit variablem Durchlass, der in kleinen Benzinmotoren anzutreffen ist, aber ein Drehventilvergaser, wie er beispielsweise von Walbro erhältlich ist, eignet sich besonders gut zur Verwendung in einem Motor nach der vorliegenden Erfindung. Der (in 2 schematisch gezeigte) Luftreiniger oder -filter 43 ist in einem oder in der Nähe eines Einlasskanals im Vergaser 42 angebracht. Ein (in 1 nicht gezeigter) Kraftstofftank ist typischerweise an einer Unterseite des Motorgehäuses 28 angebracht und wirkt mit dem Vergaser 42 so zusammen, dass der Einlassöffnung 41 (2) im Motorgehäuse Kraftstoff und Luft zugeführt werden kann.
Das Motorgehäuse 28 besteht typischerweise aus leichter Aluminiumgusslegierung mit einer darin ausgebildeten zylindrischen Bohrung oder Kolbenbohrung 50. Wie angemerkt, ist die Kolbenbohrung 50 so gestaltet, dass sie sich teilweise in das Kurbelgehäuse 124 erstreckt, das im Motorgehäuse 28 angeordnet ist. Der Bereich oder Raum 136 (13) zwischen der verlängerten Kolbenbohrung 50 und der Trennwand 166 nimmt Schmiermittel- oder Ölmengen während des Betriebs und der Lagerung auf, um zu verhindern, dass zuviel Schmiermittel oder Öl in die Kolbenbohrung 50 oder eine Ventilkammer 156 (2) eintritt. Der Kolben 48 ist vorzugsweise beschichtet, wie etwa mit einer Eisenbeschichtung, oder verchromt, damit keine Hülse wie etwa eine Eisenhülse in der Kolbenbohrung gebraucht wird. Alternativ kann die Kolbenbohrung 50 eine Zylinderbuchse aus Eisen umfassen.
Die Trennwand umfasst vorzugsweise einen unteren Schlitz 118, der sich direkt unter der Kolbenbohrung 50 befindet. Optionale Seitenschlitze 120 und 122 der Trennwand 116 können einander im Wesentlichen direkt quer gegenüberliegend in einem vorbestimmten Abstand vom Boden der Kolbenbohrung 50 angeordnet sein. Die Schlitze 118, 120 und 122 können durch ein Loch oder mehrere Löcher bzw. andere Öffnungen ersetzt werden. Wie angemerkt, ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht auf einen bestimmt bemessenen Motor beschränkt, sondern lässt sich bei jedem Verbrennungsmotor anwenden. Die Konstruktionsabwägungen, um die Größe oder Anordnung der Schlitze oder Löcher zu bestimmen, werden nachstehend klar. Die Schlitze oder Löcher sollten für unterschiedlich große Motoren unter Berücksichtigung der verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung gestaltet sein.
Die 8 und 8A zeigen eine andere Ansicht der Trennwand 116. Im Betrieb wird, wie gezeigt, ein Gegengewicht 76 dazu gebracht, sich in eine Richtung zu drehen, für gewöhnlich im Uhrzeigersinn. Der untere Schlitz 118 umfasst entgegengesetzte Seiten 130 und 132. Die zweite Seite 132 weist im Hinblick auf die Bewegungsrichtung des Gegengewichts 76 an dieses angrenzend einen Abstreifer 134 auf. Vorzugsweise ist der Abstreifer 134 innerhalb von 0,020 bis 0,060 Zoll vom Gegengewicht 76 angeordnet, wenn sich dieses dem Abstreifer 134 am nächsten befindet. Der Abstreifer 134 schränkt die Menge an Schmiermittel oder Öl (in unterbrochenen Linien gezeigt) ein bzw. dosiert sie, die in direkte Berührung mit dem Gegengewicht 76 kommt. Der Abstreifer 134 trägt dazu bei, die Menge an Schmiermittel oder Öl einzuschränken, die während des Betriebs in die Kolbenbohrung 50 eingezogen werden könnte, und senkt den Drehwiderstand, der durch überschüssiges Schmiermittel am Gegengewicht 76 entsteht. Es sollte angemerkt werden, dass der Abstreifer 134 auch anders gestaltet sein könnte. Beispielsweise könnte es sich bei dem unteren Schlitz 18 in der Trennwand 116 um einen diagonalen Schlitz handeln, so dass die zweite Seite des diagonalen Schlitzes als Abstreifer 134 wirkt, ist dann aber kein wie in den 8 und 8A gezeigter erhöhter Abstreifer. Alternativ könnte es sich bei dem unteren Schlitz 118 in der Trennwand 116 um einen geraden Schlitz ohne Abstreiferfunktion handeln.
Wie angemerkt zeigt 1 den im Motorgehäuse 28 angeordneten Ölbehälter 126, der durch die Trennwand 116 und das Motorgehäuse 28 gebildet ist. Der Ölbehälter 126 steht, vorzugsweise über die Schlitze 118, 120 und 122, in Flüssigkeitsströmungsverbindung mit dem Kurbelgehäuse 124. Wie gezeigt, sind der Ölbehälter 126 und die Trennwand 116 im Wesentlichen gekrümmt oder U-förmig. Die Trennwand 116 ist vorzugsweise gekrümmt, um Schmiermittel weg von der Kolbenbohrung 50 zu leiten, wenn der Motor gekippt oder umgedreht wird. Die Verbindung zwischen den beiden Kammern 124 und 126 sorgt dafür, dass das Kurbelgehäuse 124 während des Gebrauchs ordnungsgemäß geschmiert werden kann, weil das Schmiermittel während des Gebrauchs zwischen den beiden Kammern 124 und 126 fließen kann, und dass das Schmiermittel während der Lagerung zurück in den Ölbehälter 126 fließen kann, so dass keine überschüssige Menge an Schmiermittel gegenläufig in die Kolbenbohrung 50 fließen kann.
Mit Bezug auf die 1 und 3 ist die Kurbelwelle 80 im Kurbelgehäuse 124 angebracht. Das Schnecken- oder Spiralgetriebe 74 der Kurbelwelle treibt das Nockenwellensystem 106 an. Schnecken- oder Spiralgetriebe sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt und problemlos von einer beliebigen Anzahl von Antriebsherstellern und -lieferanten erhältlich. Die Kurbelwelle 80 und das Getriebe 74 können in einer beliebigen Anzahl von bekannten Weisen gefertigt sein. Jedoch käme es den Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung gut zupasse, wenn das Getriebe um ein Gussmetallstück herum spritzgegossen wäre. Bei dem Spritzgussmaterial kann es sich um ein thermoplastisches Material oder Nylonmaterial handeln, das den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Eine andere Alternative besteht darin, eine Metallkurbelwelle mit einem vergrößerten zylindrischen Metallstück an der Kurbel bereitzustellen, an der ein Schnecken- oder Spiralgetriebe angeordnet werden soll. Die Kurbelwelle wird dann einem Abwälzfräsverfahren unterzogen, bei dem das Getriebe an der Kurbelwelle maschinell bearbeitet wird.
Wieder mit Bezug auf die 1 und 3 sind die Lager 68 und 70 um die Kurbelwelle 80 herum positioniert, um die freitragende Kurbelwelle 80 abzustützen, wenn sie in das Kurbelgehäuse 124 eingesetzt wird. Die Lager 68 und 70 sind auf den entgegengesetzten Seiten des Schnecken- oder Spiralgetriebes 74 und auf derselben Seite wie die Kolbenbohrung 50 angeordnet. Das innere Lager 68 ist vom Durchmesser her kleiner als das äußere Lager 70. Die Lager 68 und 70 sind auf diese Weise so dimensioniert, dass die Lagertaschen, die im Kurbelgehäuse 124 anzutreffen sind, von einer Seite des Motorgehäuses 28 her unter Verwendung lediglich eines Werkzeugs bearbeitet werden. Wie der Fachmann auf Gebiet zu schätzen wissen wird, reduziert die Bearbeitung von Lagertaschen aus einer Richtung Geräte, Zeit und Aufwand, die für gewöhnlich damit zusammenhängen, dass Lagertaschen von verschiedenen Richtungen her ausgearbeitet werden müssen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Gegengewicht 76 an einem Ende der Kurbelwelle 80 angebracht. Die 7, 7A und 7B zeigen Form und Konturen des Gegengewichts 76 in größerem Detail. Wie allgemein klar ist, werden die Kräfte, die sich aus dem Funktionsablauf des Kolbens 48, der Pleuelstange 84 und der dazugehörigen Bauteile ergeben, durch das Gegengewicht 76 ausgeglichen. Je nach Größe des Motors kann mehr als ein Gegengewicht erforderlich sein. Das Gegengewicht 76 umfasst mit Rundbögen versehene aerodynamisch wirkende Flächen 138 und 140. Jede Rundbogenfläche umfasst eine Rückseite 142, die angrenzend an das Hauptlager 70 angeordnet ist, und eine der Rückseite 142 entgegengesetzte Vorderseite 144. Die Rundbogenflächen 138 und 140 haben profilierte Oberflächen, die sich von der Rückseite 140 zur Vorderseite 142 des Gegengewichts 76 erstrecken. Auf diese Weise trägt die aerodynamische Form des Gegengewichts 76, wie nachstehend noch deutlicher wird, dazu bei, den Luftwiederstand am Gegengewicht 76 zu senken, wodurch die richtige Luft- und Schmiermittelverwirbelung im inneren Hohlraum des Motor 20 entsteht und das Schmiermittel in den inneren Hohlraum des Motors 20 gelenkt wird.
Das Werkzeugzugangsloch oder die Werkzeugzugangsöffnung 77 des Gegengewichts 76 (7) wird zur Positionierung der Kurbelwelle 80 im Kurbelgehäuse 124 verwendet. Die 7 und 9 zeigen schematisch ein Werkzeug 146, das zur Positionierung des Außenlagers 70, des Gegengewichts 76 und der Kurbelwelle 80 im Kurbelgehäuse 124 verwendet wird. Das Lager 68 wird durch Presspassung in die Kurbelkammer 124 eingebaut und zur Aufnahme eines Endes der Kurbelwelle 80 angepasst. Sobald die Kurbelwelle 80 hergestellt ist, wird das Lager 70 durch Presspassung an der Kurbelwelle 80 angebracht. Dann wird das Gegengewicht 76 an der Kurbelwelle 80 angebracht. 7A stellt einen Schritt 141 dar, bei dem ein Spielraum von ca. 0,050 Zoll zwischen dem Gegengewicht 76 und dem Lager 70 hergestellt wird. Wie in 7 gezeigt ist, liegen nur Abschnitte 69 der Außenlaufbahn des Hauptlagers 70 bloß, nachdem das Gegengewicht 76 an der Kurbelwelle 80 angebracht wurde. Die Zugangsöffnung 77 ermöglicht, dass das Werkzeug 146 (9) die Außenlaufbahn des Hauptlagers 70 an drei Stellen berühren kann, wenn die Kurbelwelle 80 und zugehörige Bauteile des Kurbelwellensystems 82 in das Kurbelgehäuse 124 eingebaut werden. Ein vierter Schenkel des Werkzeugs (9) berührt das freitragende Ende der Kurbelwelle 80. Dieses System trägt dazu bei, sicherzustellen, dass das Hauptlager 70 bei der Montage nicht beschädigt und die Kurbelwelle 80 beim Einsetzen in das Kurbelgehäuse 124 richtig gelagert wird.
6 stellt schematisch dar, wie die Pleuelstange 84 an der Kurbelwelle 80 und am Kolben 48 befestigt wird. Eine (nicht gezeigte) handelsübliche Ansatzschraube kann verwendet werden, um die Pleuelstange 84 am Kurbelzapfen 78 festzumachen. Das gesamte Kurbelwellensystem 82 (1) wird in das Kurbelgehäuse 124 (3) eingebaut. Der Kolben 48 wird von der Oberseite des Motorgehäuses 28 her in die Kolbenbohrung 50 eingeschoben. Die Öffnung 92 im Kolben 48 wird mit der Zugangsöffnung 93 im Motorgehäuse 28 in eine Linie gebracht. Die Pleuelstange 84 wird mittels des Kurbelzapfens 78 am Kurbelwellensystem 82 angebracht und in einem Ausnehmungsabschnitt 148 des Kolbens 48 positioniert. Der Kolbenbolzen 90 wird durch die Zugangsöffnung 93 des Motorgehäuses 28 in die Zugangsöffnung 92 des Kolbens 48 und durch das Lager 86 der Pleuelstange 84 eingesteckt. Da die Öffnung 92 des Kolbens 48 nicht durch den ganzen Kolben 48 gebohrt ist, kommt ein Ende des Kolbenbolzens 90 an einem Innenabschnitt 150 des Kolbens 48 in Anlage. Der Kolbenbolzen 90 kann im Kolben 48 durch eine Zahnscheibe 151 an Ort und Stelle gehalten werden, die in das offene Ende der Öffnung 92 eingesetzt ist (siehe auch 5). Vorzugsweise sind der Kolbenbolzen 90 und der Kurbelzapfen 78 hohl, um das Gesamtgewicht der sich hin- und herbewegenden Masse zu senken, was wiederum bedeutet, dass ein kleineres, leichteres Gegengewicht benötigt wird, um die durch die Hubmasse erzeugten Kräfte auszugleichen. Die Senkung des Gesamtgewichts der Hubkomponenten verbessert das Schwingungsverhalten und macht den Motor für eine einfache Bedienung leichter.
Die Nockenwelle 98, die exzentrischen Nockenhöcker 100 und 102, und das Nockengetriebe 104 sind in 2 als separate Teile gezeigt. Es sollte festgehalten werden, dass diese Teile auch als einzelnes Bauteil spritzgegossen werden können, indem zum Beispiel ein thermoplastisches oder Nylonmaterial verwendet wird. Alternativ können manche Bauteile um ein Gussmetallstück herum spritzgegossen werden, um die fertige Baugruppe auf eine ähnliche Weise herzustellen wie für die Kurbelwelle 80 und das Schnecken- oder Spiralgetriebe 74 in Betracht gezogen wurde.
2 stellt dar, dass die Nockenwelle 98 einen Kanal 152 umfasst. Die 2, 3 und 4 zeigen, dass ein Teil des Nockenwellensystems 106 (1) angrenzend an das Schnecken- oder Spiralgetriebe 104 mindestens eine radiale Öffnung 154 umfasst, die zum Kanal 152 und Kurbelgehäuse 124 hin offen liegt. Der Kanal 152 und die Öffnung 154 können in die geeigneten Abschnitte des Nockenwellensystems 106 gebohrt oder darin ausgeformt sein. Im Wesentlichen wirken der Kanal 152, die Öffnung 154 und das Nockenwellensystem 106 zusammen, um eine Entlüftungsanordnung für den Verbrennungsmotor bereitzustellen, die nachstehend noch ausführlicher umrissen wird. Darüber hinaus kann sich die radiale Öffnung 154 in einer (nicht gezeigten) radialen Scheibe, die am Nockenwellensystem 106 in nächster Nähe zum Antrieb 103 angebracht ist, befinden, so dass sie mit dem Kanal 152 und dem Kurbelgehäuse 124 in Verbindung steht.
Wie gezeigt, ist die Nockenwelle 98 senkrecht zur Kurbelwelle 80 angeordnet. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar sein wird, sind bei typischen kleinen Benzinmotoren Nocken- und Kurbelwelle im Allgemeinen parallel und nicht senkrecht zueinander, wie gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Eine parallele Anordnung führt zu einem breiteren Motor, wohingegen die senkrechte Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zu einer längeren Motorenkonstruktion führt, wobei die Kurbelwellenachse im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Werkzeugs ist. Eine längere Einheit ist besonders wünschenswert bei den handgeführten Anwendungen wie etwa Leistungskantenfräsen, die für eine einfache Bedienung ein besseres Gleichgewicht benötigen. Ein breiterer Motor kann auch die Tendenz aufweisen, dass sich die Einheit in den Händen des Bedieners während des Gebrauchs drehen will.
2 zeigt, dass die Nockenwelle 98 in Buchsen 94 und 96 sitzt, die in jeweiligen Taschen innerhalb des Kurbelgehäuses 124 im Motorgehäuse 28 liegen. Die Schnecken- oder Spiralgetriebe 74 und 104 (2 und 3) sind vorzugsweise so ausgelegt, dass, wenn die Nockenwelle 98 allgemein senkrecht zur Kurbelwelle 80 eingesetzt ist, die Getriebe 74 und 104 so kämmen, dass das Drehverhältnis zwischen Kurbelwelle 80 und Nockenwelle 98 2 zu 1 beträgt.
Die Ventilstößel 112, das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 wirken mit der Nockenwelle 98 zusammen (2). Das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 sind im Motorgehäuse 28 angrenzend an den Kolben 48 und die Kolbenbohrung 50 angeordnet. Die Ventile 52 und 54 sind so positioniert, dass die Ventilköpfe im Vergleich zu den unteren Abschnitten der Ventile näher an der Mittellinie der Bohrung 50 liegen (3). Vorzugsweise sind die Ventile 52 und 54 mit einem Winkel von ca. null bis acht Grad von einer Linie angesetzt, die parallel zur Mittellinie der Bohrung ist. Der Einlassventilsitz 56 und der Auslassventilsitz 58 sind im Motorgehäuse 28 angeordnet und wirken mit den Köpfen des Ventils 52 bzw. 54 zusammen, um abwechselnd eine Abdichtung zur oder Öffnung in die Verbrennungskammer 39 im Hinblick auf die Öffnungen 41 und 45 zu schaffen. Die Ventilfederteller 62 und die Ventildruckfedern 60 sind in der Ventilkammer 156 positioniert (2). Jeder Ventilstößel 112 umfasst einen jeweiligen Kopf 158, der in funktionellem Kontakt mit den jeweiligen Nockenhöckern 100 und 102 ist. Wenn sich die Nockenwelle 98 kraft des Antriebsgetriebes 74 dreht, nehmen die Nockenhöcker 100 und 102 die Ventilstößel richtig in Eingriff, so dass sich die Ventile 52 und 54 nach oben und unten bewegen, wie dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein klar ist.
Mit Bezug auf die 2, 3 und 4 steht das Kurbelgehäuse 124 mit der Ventilkammer 156 über einen Durchgang oder eine Öffnung 160 in Verbindung. Zusätzlich steht die Ventilkammer 156 mit der Kolbenbohrung 50 über einen Durchgang oder eine Öffnung 162 in Verbindung. Die Durchgänge 160 und 162 ermöglichen es, dass die Ventilkammer 156 und die darin befindlichen Bauteile während des Betriebs des Motors 20 in im Wesentlichen jeder Stellung Schmiermittel erhalten können. Zusätzlich bleibt oder fließt mit Hilfe der Trennwand 116, der verlängerten Kolbenbohrung 50 und der Schlitze 118, 120 und 122 während der Lagerung keine große Menge an Schmiermittel in der bzw. in die Ventilkammer 156.
Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 ist die Zylinderkopfdichtung 40 zwischen den Zylinderkopf 38 und das Motorgehäuse 28 eingesetzt, um eine richtige Abdichtung zwischen diesen beiden bereitzustellen. Die Zündkerze 114 ragt in die umschlossene Verbrennungskammer 39 vor. Die Zündkerze 114 zündet zusammen mit der Zündspule und einem Magnetzünder (nicht gezeigt), um die notwendige Ladung bzw. das Hochspannungssignal bereitzustellen, um das Luft-/Kraftstoffgemisch in der Verbrennungskammer 39 zu zünden, wenn sich der Motor im betriebsbereiten Zustand befindet.
Die 10 und 11 zeigen zumindest zum Teil schematisch die Verbrennungskammer 39 im Hinblick auf das Einlassventil 52, das Auslassventil 54 und die Kolbenbohrung 50. Wie dargestellt, erstreckt sich die Verbrennungskammer 39 nur teilweise über die Kolbenbohrung 50 hinaus. Die Ausrichtung und Form der Verbrennungskammer 39 verbessert die Wirbelströmung in der Mischkammer 39, um ein besseres Luft-/Kraftstoffgemisch zum besseren Zünden des Gemischs bereitzustellen. Auch ist die Zündkerze 114 näher am Auslassventil 54 als am Einlassventil 52 positioniert. Eine Elektrode 164 ist ordnungsgemäß ausgerichtet, um einen Zündfunken zu liefern. Indem die Zündkerze 114 näher am Auslassventil 54 angeordnet wird, kann heißeres Luft-/Kraftstoffgemisch früher durch die durch den Funken entzündete Flammenfront verbrannt werden. Dies reduziert die Selbstzündungstendenz des heißeren Luft-/Kraftstoffgemischs an der Auslassseite der Verbrennungskammer 39. Würde die Zündkerze 114 näher am Einlassventil 52 angeordnet, bestünde die Gefahr, dass zwei Verbrennungen stattfinden, was zu einem Energieverlust führen würde.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Einlassöffnung 41 und die Auslassöffnung 45 um 180 Grad voneinander angeordnet. Die Lage der Ventile 52 und 54 ist ein Ergebnis der im Wesentlichen senkrechten Anordnung der Nockenwelle 98 und Kurbelwelle 80 und ermöglicht es, dass die Öffnungen 41 und 45 auf entgegengesetzten Seiten des Motorgehäuses 28 angesetzt werden können. Dies stellt ein zusätzliches Merkmal von Bedienersicherheit bereit. Wenn zum Beispiel eine Leistungskantenfräse verwendet wird, sind die Auslassöffnung 45 und der Auspufftopf 44 (1) während des Gebrauchs weiter weg vom Bediener. Ein weiterer Vorteil, die Öffnungen 41 und 45 so weit wie möglich voneinander entfernt anzusetzen, besteht darin, einen Wärmeübergang von der Auslassöffnung 45 zur Einlassöffnung 41 zu mindern, der, wenn er aufträte, zu einem Selbststart im Warmzustand oder Fehlzündungen oder zu Schwierigkeiten beim Abgleichen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses führen könnte.
12 zeigt, bei Bedarf mit Bezug auf die 2 und 10, eine schematische Darstellung des Wegs, den das Luft-/Kraftstoffgemisch und das Abgas durch den Motor 20 nimmt. Das Luft-/Kraftstoffgemisch tritt in die Einlassöffnung 41 ein, durchläuft das Einlassventil 52, und gelangt in die Verbrennungskammer 39. Der Motor 20 verbrennt das Luft-/Kraftstoffgemisch, um Energie zu erzeugen, und das zurückbleibende Abgas durchläuft das Auslassventil 54 und tritt aus der Auslassöffnung 45 aus. Die Anordnung der Nockenwelle 98 und der Kurbelwelle 80 ist auch gezeigt, um darzustellen, wie eine solche Anordnung zu dem Gesamtschema beiträgt, das mit den Luft-/Kraftstoff- und Abgaswegen durch den Motor 20 verbunden ist.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass der Viertaktmotor nach der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen in jeder Stellung verwendet werden kann. Ein Problem der herkömmlichen Viertaktmotoren ist, dass, wenn der Motor wesentlich schräggestellt wird, das Schmiermittel an unerwünschte Stellen fließt, wie etwa zum Vergaser, wodurch eine Fehlfunktion des Motors bewirkt wird oder er insgesamt gleich zu arbeiten aufhört. Der Viertaktmotor nach der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgelegt, dieses Problem und andere Probleme zu lösen, die typischerweise mit herkömmlichen Viertaktmotoren zusammenhängen.
Der Öl- oder Schmiermittelbehälter 126, das Kurbelgehäuse 124, die Kolbenbohrung 50 und die Ventilkammer 156 umfassen strategisch angebrachte Schlitze, Durchgänge oder Öffnungen, damit die verschiedenen Funktionsteile im Motor während des Gebrauchs praktisch jederzeit geschmiert werden können. Zusätzlich wurde das Gegengewicht 76 zusammen mit der Trennwand 116 so ausgelegt, dass nur eine angemessene Menge an Schmiermittel mit dem Gegengewicht 76 in Berührung kommt. Die Auslegung des Gegengewichts 76 ermöglicht es diesem auch, die Menge an Schmiermittel zu dosieren, die sich den Weg zum Hauptlager 70 sucht, um nicht den Teil der Kurbelkammer 124 zu überfluten, der die Antriebe 74 und 104 umschließt. Dies trägt auch dazu bei, zu verhindern, dass über den Durchgang 160 und 162 zuviel Schmiermittel in die Ventilkammer 156 eintritt. Darüber hinaus wurden die Kolbenbohrung 50 und Trennwand 116 dazu ausgelegt, sicherzustellen, dass das Schmiermittel immer eine Stelle hat, wo es hinfließen kann, ganz gleich, ob der Motor in Betrieb oder gelagert ist, um so die innenliegenden Bauteile des Motors nicht zu verunreinigen.
Die Kolbenbohrung 50, die Pleuelstange 84, das Kurbelwellensystem 82, das Nockenwellensystem 106, die Ventilkammer 156 und alle darin enthaltenen Bauteile bedürfen alle einer gewissen Schmierung. Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine minimale Menge an Schmiermittel oder Öl zum Schmieren des Motors zu verwenden. Dies wird auf mehrere Weisen bewerkstelligt. Erstens ist, wenn davon ausgegangen wird, dass sich der Motor in einer aufrechten (Zündkerze oben) Stellung befindet, das am weitesten oben liegende Teil, das einer Schmierung bedarf, die Ventilkammer 156. Zweitens brauchen die Wälzlager 86 und 88 für die Pleuelstange 84 im Vergleich zu einer massiven Welle mit Aluminiumbuchsen weniger Schmierung. Drittens tragen, da das Schmiermittel dem Weg des geringsten Widerstands folgt, die Trennwand 116, das Gegengewicht 76 und die verschiedenen, vorstehend erwähnten Schlitze, Öffnungen und Durchgänge dazu bei, das Schmiermittel je nach Haltung des Motors zu bestimmten Bereichen des Motors zu leiten.
In einer aufrechten Ruhezustandsstellung wird das Schmiermittel oder Öl im Öl- oder Schmiermittelbehälter 126 vorgehalten. In dieser Stellung und in diesem Zustand befindet sich der Füllstand des Schmiermittels vorzugsweise unter dem unteren Schlitz 118 in der Trennwand 116. Während des Betriebs erzeugt die oszillierende Bewegung des Kolbens 48 Druckimpulse im Innenhohlraum des Motors 20. Das Schmiermittel bewegt sich als Reaktion auf den Hub des Kolbens 48. Das Gegengewicht 76 bewegt das Schmiermittel oder Öl und das durchblasende Gas bzw. Blowby-Gas im Innenhohlraum des Motors 20. Wenn sich der Kolben 48 während der Einlass- und Leistungshübe nach unten bewegt, wird das Schmiermittel aufgrund der Druckzunahme im Motorhohlraum durch das Hauptlager 70 gedrückt, um die Lager 70 und 68, die Schnecken- oder Spiralgetriebe 72 und 104, die Kurbelwelle 80, die Nockenwelle 98 und die Buchsen 94 und 96 schmieren. Die Wirkung des Nockengetriebes 104 wird etwas Schmiermittel in die Öffnung 160 eintreten und in die Ventilkammer 156 gelangen lassen. Darüber hinaus könnte jegliches Öl, das in der Kolbenbohrung 50 vorhanden ist, in die Öffnung 162 gedrückt werden, um auch die Ventilkammer 156 zu schmieren. Bei Aufwärtshüben, d.h. den Kompressions- und Absaughüben, wird das Schmiermittel aufgrund eines Teilvakuums im Motorhohlraum über die gerade genannten Bereiche zurückgezogen, um die Bauteile weiter zu schmieren. Die oszillierende Bewegung des Kolbens 48 bewegt das Schmiermittel im Innenhohlraum des Motors 20 vor und zurück. Die Erfindung braucht kein Steuerventil, um die Bewegung des Schmiermittels zu steuern.
Es sind zumindest ein paar Gesichtspunkte zu beachten, wenn das Schmieren des Motors 20 erläutert wird. Zuerst geht Widerstand oder Energie verloren, wenn das Gegengewicht 76 das Schmiermittel und durchblasende Gas umrührt. Zweitens ist es unerwünscht, der Kolbenbohrung 50 und der Ventilkammer 156 zuviel Schmiermittel zuzuführen, was, falls dies aufträte, zu einer Schädigung des Motors 20 führen könnte.
Da sich, wie angemerkt, der statische Ölpegel in einem aufrechten Zustand vorzugsweise unter dem unteren Schlitz 118 befindet, taucht das Gegengewicht 76 vorzugsweise nicht direkt in das Schmiermittel ein, obwohl auch ein direktes Eintauchen verwendet werden könnte. Je mehr direkter Kontakt mit dem Schmiermittel entsteht, desto mehr geht Energie vom Motor 20 verloren. Also ist der geringste Betrag an Schmiermittelwiderstand gefragt. Wie erwähnt, ist das Gegengewicht 76 dazu ausgelegt, das Schmiermittel vom Hauptlager 70 weg und zur Ölwannenabdeckung 32 zu schleudern. Die Auslegung des Gegengewichts 76 schränkt auch die Menge an Schmiermittel ein, die in die Kolbenbohrung 50 geschleudert wird. Auf diese Weise sucht sich nur eine eingeschränkte Menge Öl seinen Weg zur Ventilkammer 156. Das Gegengewicht 76 ist dazu ausgelegt, den Betrag des Strömungswiderstands zu senken, den das Gegengewicht 76 aufweist, wenn es sich durch das Schmiermittel dreht und es aufwühlt. Zusätzlich reduziert die Auslegung des Gegengewichts 76 Luftwiderstandsverluste, wodurch ein leistungsfähigerer Motor geschaffen wird. Es wäre festzuhalten, dass, obwohl das Gegengewicht 76 als die Vorrichtung gezeigt und beschrieben ist, die das Schmiermittel und das durchblasende Gas im Innenhohlraum umwälzt, auch eine separate Rührvorrichtung vorgesehen werden könnte, um dieselben Ergebnisse zu erzielen. Bei einer solche Rührvorrichtung kann es sich um ein Prallblech oder eine Mischvorrichtung handeln, das bzw. die an der sich drehenden Kurbelwelle oder Pleuelstange befestigt ist oder auf eine beliebige Anzahl anderer Weisen in Drehung versetzt wird.
In einer wie in 13 gezeigten, auf dem Kopf stehenden Stellung (Zündkerze unten) stellen die verlängerte Kolbenbohrung 50, die Trennwand 116, die Schlitze 118, 120 und 122, und die Durchgänge 160 und 162 (2 und 3) sicher, dass der Motor zumindest eine eingeschränkte Zeit lang weiterhin ordnungsgemäß funktioniert oder in dieser Stellung gelagert werden kann, ohne den Motor zu verschmutzen. Während des Betriebs bewirken die sich verändernden Druckimpulse, das durchblasende Gas und die Rührvorrichtung 76, dass das Schmiermittel gemischt und im Hohlraum des Motors 20 bewegt wird. Obwohl etwas Öl in die Kolbenbohrung 50 geschleudert wird, gelangt doch keine erhebliche Menge dorthin. Es sollte auch angemerkt werden, dass der Zugangsdurchgang 162 so angeordnet ist, dass sich der Schmierring 166 im Kolben 48 nicht über den Durchgang 162 oder über diesen hinaus bewegt, wenn der Kolben 48 sich in der Kolbenbohrung 50 auf und ab bewegt (5). Andernfalls wäre es möglich, dass das in der Ventilkammer 156 befindliche Schmiermittel sich seinen Weg in die Verbrennungskammer 39 bahnen würde, wodurch das Schmiermittel verbrannt würde und übermäßige Emissionen entstünden.
Die Kurbelkammer 124 umfasst einen Bereich oder Raum 136 zwischen der verlängerten Kolbenbohrung 50 und der Trennwand 116, um Öl oder Schmiermittel aufzunehmen, wenn der Motor gekippt oder auf den Kopf gestellt ist, wie in 13 veranschaulichend dargestellt ist. Während der Lagerung ermöglichen es die Schlitze 118, 120 und 122, dass der Großteil des Öls im Ölbehälter 126 bleiben kann, und der Bereich 136 zwischen der Trennwand 116 und der Kolbenbohrung 50 dann den Großteil des übrigen Schmiermittels enthält. Es wird davon ausgegangen, dass jegliches während des Gebrauchs in der Ventilfederkammer 156 verbliebene Öl vernachlässigbar ist und sich auf den Betrieb des Motors nicht wesentlich auswirkt. Wichtig ist, dass in der auf den Kopf gestellten Lage aufgrund der Positionierung der Schlitze 120 und 122 über dem Öl die Ventilkammer 156 keine wesentliche Menge an Öl aufnehmen kann.
Um bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung noch weiter zu erklären, sollte der Ölbehälter 126 mit dem Kurbelgehäuse 124 in Verbindung stehen, um für die richtige Schmierung des Motors 20 in im Wesentlicher jeder Betriebsstellung zu sorgen. Die verschiedenen beschriebenen Schlitze, Durchgänge, Löcher und Öffnungen erfüllen mindestens zwei Aufgaben. Erstens, wenn der Motor 20 in einem zur Seite gerichteten Zustand arbeitet, lässt der Schlitz 120 oder 122 in der nach unten zum Boden hin gerichteten Trennwand 116 Öl in das Kurbelgehäuse 124 laufen, wobei die Druckimpulse ähnlich sind als wenn sich der Motor in einem aufrecht stehenden Zustand befände, bei dem Schmiermittel durch den unteren Schlitz 118 hindurchgeht. Zweitens, wenn aus welchem Grund auch immer eine wesentliche Menge an Schmiermittel während des Betriebs in das Kurbelgehäuse 124 gelangt und der Motor 20 abgeschaltet und zur Lagerung kopfüber oder seitlich gedreht wird, lassen die Seitenschlitze 120 und 122 Öl vom Kurbelgehäuse 124 in den Ölbehälter 126 übergehen, um zu verhindern, dass die Kobebohrung 50 und Ventilkammer 126 unerwünschter Weise eine wesentliche Menge an Schmiermittel abbekommen.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, durchblasendes Gas aus dem Kurbelgehäuse 124 ausleiten zu können, indem das durchblasende Gas aus dem Gemisch aus Schmiermittel und durchblasendem Gas abgeschieden wird. Wie beschrieben, ist die Nockenwelle 98 mit einem Hohlkanal 152 und richtig positionierten radialen Öffnungen 154 versehen. Mit Bezug auf 2 umfasst ein Ende der Nockenwellenabdeckung 108 einen Nippel 168, der an einem (schematisch gezeigten) flexiblen Schlauch 170 befestigt ist. Obwohl nicht gezeigt, kann eine Öldichtung zwischen der Nockenabdeckung 108 und dem Motorgehäuse 28 eingesetzt sein. Wenn die Druckimpulse das Gemisch aus Schmiermittel und durchblasendem Gas durch das Hauptlager 70 drücken, wird das durchblasende Gas in die radialen Öffnungen 154 und den Kanal 152 getrieben, während das Öl aufgrund der zentrifugalen Wirkung der arbeitenden Nockenwelle 98 daran gehindert wird, durch die Öffnungen 154 hindurchzutreten. Das durchblasende Gas strömt durch die Nockenabdeckung 108 und den an der Nockenabdeckung 108 befestigten Nippel 168, durch den flexiblen Schlauch 170 und zurück in den Einlassstutzen des Vergasers 42. Ein Rückschlagventil kann zwischen dem Ende der Nockenwelle 98 und dem Luft Einlasssystem angeordnet sein, um den im Motor entstandenen Unterdruck aufrechtzuerhalten.
14 zeigt eine Querschnittsansicht des Viertaktmotors nach der vorliegenden Erfindung mit einer Anlassereinrichtung 172, die an der Ölwannenabdeckplatte 32 mit Schrauben 30 befestigt ist. Ein Kurbelwellenanpassstück 174 ist an einen Kurbelzapfen 78 angeschlossen. Ein Kupplungslager 176 ist durch Presspassung um das Kurbelwellenanpassstück 174 angebracht. Eine Anlasserwelle 178 ist um das Kupplungslager 176 herum angeordnet und am Anlasser 180 angeschraubt oder angeformt. Eine Öldichtung oder ein O-Ring 181 ist um die Anlasserwelle 178 herum eingesetzt, um eine Dichtung zwischen der Anlassereinrichtung 172 und der Ölwannenabdeckung 32 bereitzustellen. Eine Auswuchtscheibe oder ein Drucklager 182 ist auf jeder Seite des Anlassers 180 eingesetzt. Bei dem Anlasser 180 handelt es sich vorzugsweise um einen Seilzuganlasser mit einer Zugschnur 184. Eine Anordnung der Anlassereinrichtung 172 oder der Ölwannenabdeckung 32 auf der Rückseite des Motors 20 ermöglicht es, dass der Bediener einen einfachen Zugang zur Zugschnur haben kann. Darüber hinaus reduziert die integrale Verbindung des Anlassers mit dem Kolben 48 über die Pleuelstange 84 und der Kurbelwelle 80 über den Kurbelzapfen 78 die Schnurzugkraft, die zum Starten des Motors 20 notwendig ist. Alternativ können andere Anlassersysteme verwendet werden.
Die 15 bis 18 stellen eine Auslegung für Gussformen dar, die zur Herstellung eines Motorgehäuses nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Motorgehäuse ist so konzipiert, dass zwei Motorgehäuse unter Verwendung eines Formwerkzeugs und einer Formgussmaschine hergestellt werden können. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, dass es Wände umfasst, die für die nötigen Freiwinkel mit bestimmten verschiedenen Ausrichtungen für jedes Motorgehäuse im Formwerkzeug sorgen. Die Freiwinkel ermöglichen es, dass das Motorgehäuse mühelos von der Form gelöst werden kann. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, dass es einen Zugang eines Schieberwerkzeugs (d.h. die Kolben- und Nockenwellenbohrungen) ermöglicht, wenn zwei Motorgehäuse aus einem Werkzeug gefertigt werden. In den 15 bis 18 sind die Formwerkzeuge so geformt, dass die Mittellinien der Motorzylinderbohrungen (die parallel zur Richtung C sind) zueinander parallel sind. Die Kästchen 194 und 196 stellen die Ränder des Werkzeugs dar. Indem die Formwerkzeuge auf diese Weise positioniert werden, werden die zur Ausbildung der Formen eingesetzten Einsätze nur entlang einiger weniger Richtungen eingesetzt, d.h. in Richtung A, B und C. Diese Formenauslegung reduziert den Gesamtraum, der zur Herstellung der Motorgehäuse notwendig ist, ermöglicht es aber immer noch, dass zwei Motorgehäuse gleichzeitig hergestellt werden können. Die beiden Formenhälften 188, 190 werden entlang einer Trennlinie 192 getrennt. Es wäre anzumerken, dass die Rückwand des Motorgehäuses nicht gezeigt ist und separat ausgebildet und dann am Motorgehäuse mit Schrauben oder anderen geeigneten Befestigungseinrichtungen befestigt wird. Es wäre jedoch auch möglich, die Rückwand gemäß den vorstehend dargelegten Grundgedanken integral mit dem Motorgehäuse auszubilden. Es wäre auch noch anzumerken, dass die Trennlinie 192 auch an eine andere Stelle verschoben werden könnte. Die Freiwinkel der Außenwände des Motorgehäuses würden sich dann dementsprechend verändern, um sich der neuen Stelle der Trennlinie anzupassen.
Die 39 bis 40 stellen eine andere Ausführungsform der Auslegung für die Form 529 dar, die zur Herstellung eines Motorgehäuses nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dieser Ausführungsform ist es immer noch möglich, zwei Motorgehäuse unter Verwendung eines Formwerkzeugs und einer Formgussmaschine herstellen zu können. Die Form 529 ist so ausgelegt, dass die Mittellinien der Kolbenbohrungen zwar parallel sind, aber in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Darüber hinaus sind die Hohlräume so ausgerichtet, dass die feststehenden Materialkörper die innenliegenden Merkmale des Ölbehälters, der Absperrwand und des inneren Kurbelgehäuses bilden. Das Motorgehäuse ist so ausgelegt, dass es Wände umfasst, die für Freiwinkeltrennliniensprünge benötigt werden, und Schieberabsperrungen für die jeweilige Ausrichtung in der Formenanordnung. Indem die Form auf eine derart vorbestimmte Weise ausgerichtet wird, werden die Einsätze für die Gussformteile nur entlang einiger weniger Richtungen eingesetzt, d.h. in der Richtung D, E, F und G. Diese Ausführungsform der Formenauslegung dient auch dazu, den Gesamtraum auf eine Mindestmaß zu reduzieren, der zur Herstellung der Zweimotorengehäuse aus einer einzigen Gussform benötigt werden.
Mit einer derartigen Formenauslegung werden die Zielrichtwerte oder Kernmerkmale für beide Hohlräume durch ein- und dasselbe Stück feststehenden Materials geschaffen. Indem diese Bezüge auf ein- und demselben Stück feststehenden Materials vorhanden sind, besteht weniger Varianz beim Gehäuse, die bei der Bearbeitung des fertigen Motorgehäuses ausgeglichen werden müsste. Dies drückt sich außerdem noch in weniger Varianz bei dem fertig bearbeiteten Motorgehäuse aus, auch wenn das Gehäuse von zwei separaten Hohlräumen abgeleitet wird.
Wie gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform auch die Schwungradmontageplatte in den Motorgehäuseguss integriert. Es ist darüber hinaus wünschenswert, einen Formanschnitt 531 des Gusses in der Oberseite des Zylinders durchzuführen und die Formanschnitte parallel zu den Richtungen F und G in die Hohlräume zu leiten.
Der in 1 gezeigte Motor 20 wurde so beschrieben, dass die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung ausgewiesen wurden. Jedoch lassen sich die Merkmale der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung auch in andere Auslegungen von Viertakt-Verbrennungsmotoren einbinden. Überdies lassen sich die vorstehend ausgewiesenen Merkmale leicht abändern, um sich verschiedenen Motorkonstruktionen anzupassen. Als solches stellen die 19 bis 40 einen anderen Viertakt-Verbrennungsmotor dar, bei dem sich die zuvor beschriebenen Merkmale einsetzen lassen, und in den zusätzliche erfinderische Merkmale eingebunden sind, die bislang noch nicht beschrieben wurden. Es wäre anzumerken, dass sich die speziell in Verbindung mit den 19 bis 40 beschriebenen Merkmale in dem in den 1 bis 18 beschriebenen Motor oder in andere Motoren aufnehmen lassen.
19 stellt einen Viertakt-Verbrennungsmotor 300 nach der vorliegenden Erfindung dar. Der Motor 300 ist als in einer Leistungskantenfräse verwendet gezeigt, kann aber auch in jedem der anderen zum Motor von 1 beschriebenen Geräte verwendet werden.
Wieder werden, bevor die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben werden, die in den 21 und 22 gezeigten Bauteile der Klarheit halber ausgewiesen. Viele der Bauteile sind auf dieselbe oder eine ähnliche Weise zusammengebaut wie mit Bezug auf 1 beschrieben wurde oder wie es dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein klar sein wird. Dementsprechend wird die Art und Weise des Zusammenbaus nachstehend nicht in allen Einzelheiten beschrieben, es sei denn, die Art und Weise des Zusammenbaus gehört zu speziellen Merkmalen der vorliegenden Erfindung. Derartige Merkmale werden, wenn nötig, eingehender mit Bezug auf die Zeichnungen bereitgestellt, die noch folgen. In 21 sind gezeigt: eine Zündkerze 302; Zylinderkopfschrauben 304; ein Zylinder 306; eine Zylinderkopfdichtung 308; Verdichtungsringe 310 und 312 und ein Schmierring 313, die angemessen in ringförmigen Schlitzen angeordnet sind, die sich in einem Kolben 314 befinden; eine Pleuelstange 316 und Pleuelstangenlager, vorzugsweise Nadelwälzlager 318 und 320; ein Auslassventil 322, ein Einlassventil 324, Ventilfedern 326 und Ventilfederteller 328; ein Motorgehäuse 330, ein Ventildeckel 332 und dazugehörige Schrauben 334; ein Schwungrad 336, ein Kurbelwellenanpassstück 338, eine Zündspule 340, Verdrahtungssysteme 342 und 346, und Schrauben 344, wovon alle zum Anlassersystem gehören; Auspufftopfmontageschrauben 350; ein Auspufftopf 352; und ein Gebläsegehäuse 348, welches Teil einer Gesamtschutzabdeckung ist, die nachstehend noch weiter beschrieben wird.
In 22 sind gezeigt: eine O-Ringdichtung 366 und ein Ölstab 367; eine Einlassdichtung 368, ein Einlasstrenner und Schrauben 370; eine Vergaserdichtung 372, ein Vergaser 374 und ein O-Ring 376; ein Luftfiltersystem 378, Schrauben 380 und eine Luftfilterabdeckung 382; ein Kolbenbolzen 384 und ein Zahnscheiben-Kolbenbolzenhalter 386; ein Öldichtungsring 388, Wälzlager 390, eine Kurbelwelle 392 und ein Gegengewicht 393; eine Ölwannenabdeckung 394 und Schrauben 396; ein Auspufftopfgehäuse 398, das Teil einer Gesamtschutzabdeckung ist, die nachstehend noch beschrieben wird, und Montageschrauben 400; Ventilstößel 402, eine Nockenwelle 404, eine Nockenwellenabdeckung 406; Schrauben 408 und ein Entlüftungsrohr 410; ein Rückschlagventil 411; ein Kraftstofftank 412 mit einer Kraftstoffleitung 414, entgegengesetzte Schultern 416; und Füllstoff 418, der um die Schultern 416 herum angeordnet ist, wie nachstehend noch beschrieben wird.
Weitere Bauteile und Merkmale, die in den 21 und 22 nicht klar gezeigt sind, werden nachstehend beschrieben. Außerdem wird die Bedeutung jedes der in den 21 und 22 gezeigten Bauteils bzw. deren Wechselwirkung in Zusammenhang mit den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung beschrieben.
23 zeigt das Motorgehäuse 330 mit dem durch Montageschrauben 350 daran angebrachten Auspufftopf 352 deutlicher. Das Motorgehäuse 330 umfasst ein Kurbelgehäuse 420 und einen Zylinder 422. Der Zylinderkopf 306 (21), der zumindest teilweise eine Verbrennungskammer bildet, ist angrenzend an den Zylinder 422 angeordnet. Eine Kurbelkammer 426 ist im Kurbelgehäuse 420 vorgesehen. Ein Ölbehälter 428 ist auch im Kurbelgehäuse 420 angeordnet und steht in Fluidverbindung mit der Kurbelkammer 426, und zwar vorzugsweise über einen Schlitz 430 und entgegengesetzte Öffnungen 432 (wovon nur eine gezeigt ist), die in einer Trennwand 433 vorgesehen sind. Die Trennwand 433 ist im Kurbelgehäuse 420 angeordnet und unterteilt zumindest teilweise die Kurbelkammer 426 und den Ölbehälter 428. Mehrere Öffnungen 434 sind so im Motorgehäuse 330 vorgesehen, dass die Ölwannenabdeckung 394 und die Ölwannenabdeckungsdichtung daran befestigt werden können. Das Motorgehäuse 330 umfasst auch einen überdimensionierten Kolbenbolzenvorsprung 436. Der Kolbenbolzenvorsprung 436 kann integral mit der Trennwand 433 ausgebildet sein. Die Funktion des Kolbenbolzenvorsprungs 436 wird nachstehend noch eingehender beschrieben. Das Motorgehäuse 330 umfasst auch eine Schwungradmontageplatte 438 mit mindestens einem Montagevorsprung 440, dessen Funktion nachstehend noch beschrieben wird.
24 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht von 23 und zeigt, wie der Auspufftopf 352 an das Motorgehäuse 330 angeschlossen wird. Der Zylinder 422 umfasst eine Auslassöffnung 442 und eine Einlassöffnung 444 (25). Vorzugsweise sind die Auslassöffnung 444 und die Einlassöffnung 442 von der Form her elliptisch, wodurch die Gesamthöhe des Motorgehäuses 330 reduziert werden kann. Dies senkt natürlich auch das Gesamtgewicht des Motorgehäuses, was bei handgeführten Leistungswerkzeugen ein besonders wichtiger Faktor ist. Die Wände der Öffnungen 442 und 444 sind mit ausreichend Material versehen, um das Gewicht des Motorgehäuses 330 und des darüber angeordneten Zylinderkopfs 306 zu tragen.
Der Auspufftopf 352 umfasst eine Erhebung 446, die vorzugsweise zylindrisch ist. Die Erhebung 446 erstreckt sich in die Auslassöffnung 442. Montageschrauben 350 erstrecken sich durch Öffnungen 448 im Auspufftopf 352 und in Öffnungen 450 hinein, die im Zylinder 422 ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Öffnungen 448 beabstandet und auf entgegengesetzten Seiten der Auslassöffnung 442 angeordnet, um die Stabilität des Auspufftopfs 352 im Hinblick auf seine Verbindung mit dem Zylinder 422 größtmöglich auszulegen.
Die 26 und 27 sind vergrößerte Teilquerschnittsansichten entlang der Linie 26-26 von 23 und zeigen bevorzugte alternative Montageverbindungen zwischen dem Auspufftopf 352 und Zylinder 422. 26 zeigt das Motorgehäuse 330 mit einer abgewinkelten Stufendichtungsfläche 452, die in der Auslassöffnung 442 des Zylinders 422 angeordnet ist. Das Ende 454 der Erhebung 446 kann sich der Auslassöffnungsdichtungsfläche 452 anpassen, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Abgas unerwünschter Weise in die Umwelt entweicht. Vorzugsweise ist eine Dichtung 456 zwischen dem Ende 454 der Erhebung 446 und der Dichtungsfläche 452 eingesetzt, um ein Entweichen von Abgas noch besser zu verhindern.
27 zeigt die Außenverkleidung der Erhebung 446 des Auspufftopfs 352, die von der Fläche 458 der Auslassöffnung 442 umgeben ist, wodurch ein Zwischenraum 460 dazwischen gebildet wird. Obwohl die Fläche 458 als abgewinkelte Fläche gezeigt ist, kann sie auch eine andere Gestaltung annehmen, solange nur ein Zwischenraum zwischen dem Auspufftopf 352 und der Auslassöffnung 442 besteht. Eine Dichtung 462 ist zwischen dem Auspufftopf 352 und dem Zylinder 422 oder dem Motorgehäuse 330 eingesetzt, um den Zwischenraum 460 abzudichten, wodurch verhindert wird, dass Abgas in die Atmosphäre entweicht. Vorzugsweise handelt es sich bei der Dichtung 462 um eine vergrößerte Dichtung, die zwischen dem Motorgehäuse 330 und dem Auspufftopf 352 auch als Hitzeschild dient.
Der Auspufftopf 352 (24) umfasst vorzugsweise ein Paar Außenschalen 464 und 466 mit jeweiligen Montageschraubenöffnungen 448 für die Montageschrauben 350. Eine (nicht gezeigte) Innenschale oder Ablenkplatte ist vorzugsweise zwischen den Außenschalen 464 und 466 angeordnet. Die Innenschale ist auch so ausgelegt, dass die Montageschrauben 350 durch sie hindurchtreten können. Die Ablenkplatte ist dazu ausgelegt, Schall zu mindern. Die Außenschale 464 umfasst eine Schulter 470, die sich um einen Rand der Außenschale 464 herum erstreckt. Die Außenschale 466 umfasst einen (nicht gezeigten) Flansch, der sich um einen Rand der Außenschale 466 herum erstreckt. Beim Zusammenbau nimmt die Schulter 470 den Flansch so auf, dass, wenn Abgas aus dem Auspufftopf 352 austritt, dieses vom Motor weg austritt. Obwohl nicht gezeigt, kann ein Ablenkblech über die Auslassöffnungen 372 (23) des Auspufftopfs gesetzt sein, um die Bedienperson davor zu schützen, einem direkten Abgasstrahl ausgesetzt zu werden.
Aufgrund der Beschaffenheit des Viertaktmotors nach den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, einen sparsamen Motor mit Merkmalen bereitzustellen, die es ermöglichen, den Motor mühelos zusammenbauen zu können. Ein Merkmal besteht darin, ein und dasselbe Motorgehäuse 330 für Motoren mit unterschiedlichen PS-Nennleistungen zu verwenden, indem einfach nur die Pleuelstange 316 (21) und damit die Länge des Kolbenhubs verändert wird. Um dieses Merkmal zu bewerkstelligen, ist der überdimensionierte Kolbenbolzenvorsprung 436 (23) vorgesehen. Der Kolbenbolzenvorsprung 436 kann an seinem oberen Ende 474 bearbeitet sein, um eine (nicht gezeigte) Zugangsöffnung im Kurbelgehäuse 420 für einen ersten Kolbenhub bereitzustellen, und kann an seinem unteren Ende 476 bearbeitet sein, um eine (nicht gezeigte) Zugangsöffnung im Kurbelgehäuse 420 für einen zweiten Kolbenhub bereitzustellen. Nachdem der Kolbenbolzenvorsprung 436 entsprechend bearbeitet wurde, wird der Kolbenbolzen 384 (22) durch die Kurbelgehäusezugangsöffnung und in die Kolbenzugangsöffnung eingesetzt, um den Kolben 314 (21) mit der Pleuelstange 316 (21) zu verbinden. Dementsprechend kann ein und dasselbe Gehäuse 330 für unterschiedlich große Motoren verwendet werden. 31 zeigt einen fertiggestellten Zusammenbau eines solchen Motors. 32 zeigt den Kolben 314 in seiner untersten Totpunktlage, so dass der Kolbenbolzen 384 richtig im Motor positioniert werden kann.
28 ist eine vergrößerte Ansicht des Motorgehäuses 330 von 24 ohne den Auspufftopf 352. Wie gezeigt ist, legt die Trennwand 433 eine Bahn 478 fest, die sich im Wesentlichen um die Trennwand 433 und über den Kolbenbolzenvorsprung 436 erstreckt. Die Bahn 478 lässt im Ölbehälter 428 befindliches Schmiermittel um einen wesentlichen Abschnitt der Trennwand 433 fließen, um die Schmier- und Lagerungsmerkmale nach den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung noch weiter zu verbessern. Die Bahn 478 ermöglicht es, dass sich die Menge an Schmiermittel, die sich auf beiden Seiten der Trennwand 433 befindet, ausgleicht, wenn der Motor auf den Kopf gestellt wird. Dies verhindert auch noch, dass eine wesentliche Menge des Schmiermittels in die Kurbelkammer 426 übergeht.
Ein weiteres Merkmal, das die Montagekosten des Motors und damit die Gesamtkosten des Motors senkt, hängt mit der Art und eine Weise der Anbringung einer Schutzabdeckung am Motorgehäuse zusammen. Wie mit Bezug auf 23 angemerkt wurde, ist die Schwungradmontageplatte 438 mit mindestens einem Montagevorsprung 440 versehen. 25 ist eine perspektivische Ansicht des Motorgehäuses 330 von 23, nur aus einer anderen Perspektive. Wie gezeigt ist, umfasst die andere Seite der Schwungradmontageplatte 438 auch mindestens einen Montagevorsprung 480. Beim Zusammenbau des Motors 300 wird eine (nicht gezeigte) Montagehalterung angelegt, um den Motor 300 zu halten. Jeder Montagevorsprung 440 und 480 nimmt einen (nicht gezeigten) separaten Stift der Montagehalterung auf, um das Motorgehäuse 330 an der Montagehalterung festzumachen. Eine Schutzabdeckung 482 (20) ist so vorgesehen, dass sie das Motorgehäuse 330 zumindest teilweise umgreift. Vorzugsweise schließt die Schutzabdeckung das Gebläsegehäuse 348 (siehe auch 21) und das Auspufftopfgehäuse 398 (siehe auch 22) ein. Die Schutzabdeckung 482 umfasst mindestens einen Schlitz 484. Jeder Schlitz 484 ist so ausgelegt, dass er einen jeweiligen Stift der Montagehalterung umgibt, der sich aus den Montagevorsprüngen 440 und 480 heraus erstreckt, wenn die Schutzabdeckung 482 um das Motorgehäuse 330 gelegt wird. Die Schutzabdeckung 482 kann am Motorgehäuse 330 befestigt werden, indem Schrauben 486 (20) in jeweilige Öffnungen wie die Öffnung 488 (25) des Motorgehäuses 330 eingedreht werden. Damit kann der gesamte Motor 300 im Wesentlichen zusammengebaut werden, während er gleichzeitig an einer einzelnen Montagehalterung befestigt bleibt.
Ein weiteres Merkmal der Schutzabdeckung 482 ist, dass das Auspufftopfgehäuse 398 vorzugsweise mehrere erhöhte Abschnitte 490 umfasst (31). Auf diese Weise kann der Motor 300, falls gewünscht, auf dem Boden abgestellt werden und liegt dann auf den erhöhten Abschnitten 490 auf. Es wäre festzuhalten, dass das Gebläsegehäuse 492' von 31 sich etwas von dem in 20 gezeigten Gebläsegehäuse unterscheidet. Dies soll zeigen, dass verschiedene geeignete Gestaltungen der Schutzabdeckung 482 möglich sind, ohne sich auf den Umfang der vorliegenden Erfindung auszuwirken.
Wie in 20 gezeigt ist, ist die Schutzabdeckung 482 mit einer Öffnung 494 versehen, welche die Einlassöffnung 444 umgibt (25). Ein Einlasstrenner 369 (22) mit einem sich dadurch erstreckenden Luft-/Kraftstoffkanal 496 (29 und 30) ist vorgesehen. Der Einlasstrenner 369 ist so am Motorgehäuse 330 angebracht, dass der Luft-/Kraftstoffkanal 496 mit der Einlassöffnung 444 fluchtet. Der Einlasstrenner 369 sitzt in der Öffnung 494 der Schutzabdeckung 482, um im Wesentlichen sicherzustellen, dass Kühlluft, die zwischen dem Motorgehäuse 330 und der Schutzabdeckung 482 zirkuliert, nicht durch die Öffnung 494 in der Schutzabdeckung 482 entweichen kann. Um dieses Merkmal zu bewerkstelligen, umfasst der Einlasstrenner 396 vorzugsweise eine integral ausgebildete Rückwand 498 und eine Seitenwand 500 (22).
Um die Herstellungskosten weiter zu senken, sind das Kurbelgehäuse 420, der Zylinder 422 und die Montageplatte 438 als ein einzelnes Bauteil gegossen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Motorgehäuse 330 noch mindestens eine integral daran angeformte Rippe 502 (28). Die Rippe 502 erstreckt sich zu Stabilitäts- und Kühlzwecken von der Montageplatte 438 und unter das Kurbelgehäuse 420.
Obwohl die Schutzabdeckung 482 von vielen verschiedenen Auslegungen sein kann, die mit den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, ist sie dazu ausgelegt, den Kraftstofftank 412 zu halten. Wie in 31 am besten zu sehen ist, ist die Schutzabdeckung 482 mit einem Paar entgegengesetzter Hohlkehlen 504 versehen (wovon nur eine gezeigt ist). Die sich nach außen erstreckenden Schultern 416 (siehe auch 22) sind von den jeweiligen Hohlkehlen 504 so aufgenommen, dass der Kraftstofftank 412 von der Schutzabdeckung 482 gehalten ist. Der Füllstoff 418 (siehe auch 22), bevorzugt ein geschlossenporiger, hoch temperatur- und benzinbeständiger Polyethylen-Schaumstoff hoher Dichte, ist zwischen jeder Hohlkehle 504 und der jeweiligen Schulter 416 vorgesehen, um einen engen Passsitz zwischen der Schutzabdeckung 482 und dem Kraftstofftank 412 bereitzustellen. Die Kraftstoffleitung 414 (22) umfasst einen Kraftstofffilter 506, der an dem im Kraftstofftank 412 befindlichen Ende der Kraftstoffleitung 414 angebracht ist. Es wäre festzuhalten, dass es sich bei der zusätzlichen in 22 gezeigten Leitung um eine Spülleitung handelt. Der Kraftstofffilter 506 wirkt derart als Gewicht, dass während des Betriebs des Motors, wenn dieser schräggestellt wird, die beschwerte Kraftstoffleitung 414 zum Boden des Kraftstofftanks 412 schwenkt, um sicherzustellen, dass von der Kraftstoffleitung 414 auch Kraftstoff aufgenommen wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das in 33 gezeigte Anlassersystem 507. Das Gebläsegehäuse 348 ist mit einer Nabe 508 mit einer nach innen gewandten Verlängerung 510 versehen. Die Nabe 508 ist dazu ausgelegt, auf die Kurbelwelle 392 (22) oder das Kurbelwellenanpassstück 338 (21) aufgesteckt zu werden. Das Anlassersystem 507, das eine Riemenscheibe 516, ein Seil 518 und eine Feder 520 umfasst, ist auf der Nabe 508 angeordnet. Eine Zahnscheibe 514 ist auf die Nabenverlängerung 510 gesetzt, um sich in das Verlängerungsmaterial einzugraben. Die Zahnscheibe 514 hält das Anlassersystem 507 im Hinblick auf das Gebläsegehäuse 348 an Ort und Stelle. Diese Anordnung schafft den Bedarf nach separaten Montagevorsprüngen und Befestigungseinrichtungen aus der Welt, die typischerweise gebraucht werden, um das Anlassersystem an Ort und Stelle zu halten. Solche Montagevorsprünge und Befestigungseinrichtungen blockieren im Allgemeinen den von einem Gebläse erzeugten Kühlluftstrom.
Die 34–38 zeigen verschiedene Ansichten der Riemenscheibe 516. Die Feder 520 (33) ist auf einer Seite 522 der Riemenscheibe 516 mit einer angemessen geformten ringförmigen Ausnehmung 524 angeordnet. Die andere Seite 526 der Riemenscheibe 516 umfasst mehrere Nasen 528 zum Eingriff mit einem Schwungrad, wie etwa dem in 21 gezeigten Schwungrad 336. Das Seil 518 umfasst einen Knoten 530 an einem seiner Enden, der in einer Kammer 532 gehalten ist, die in einer Nabe 534 der Riemenscheibe 516 unterhalb des Riemenscheibenseilabschnitts 536 ausgebildet ist. Das Seil 518 erstreckt sich durch eine Öffnung 538 im Riemenscheibenseilabschnitt 536 und ist um die Riemenscheibe 516 gewickelt. Das andere Ende des Seils 518 ist an einem Anlassergriff 540 befestigt (20).
Die vorstehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Erklärung wiedergegeben. Darüber hinaus soll die Beschreibung die Erfindung in der hier offenbarten Form nicht einschränken. Folglich liegen Varianten und Modifizierungen, die den vorstehenden Lehren in der Fachkenntnis oder dem Wissen des verwandten Stands der Technik ebenbürtig sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sollen die besten Arten und Weisen erklären, die zur praktischen Umsetzung der Erfindung bekannt sind, und sollen andere Fachleute auf dem Gebiet in die Lage versetzen, die Erfindung als solche, oder andere Ausführungsformen und mit verschiedenen Abwandlungen zu nutzen, die durch die bestimmten Anwendungen oder Gebrauchsfälle der vorliegenden Erfindung gefordert werden. Die beigefügten Ansprüche sollen so aufgefasst werden, dass sie in dem Maße alternative Ausführungsformen umfassen, als dies der Stand der Technik zulässt.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
Bezugszeichenliste

Claims

Verbrennungsmotor mit: einer Kurbelwelle (80); einem Kurbelgehäuse (124), in dem die Kurbelwelle (80) untergebracht ist; einem Ölbehälter (126), der angrenzend an das Kurbelgehäuse (124) angeordnet ist und Schmiermittel enthält; einer Rührvorrichtung (76), die im Kurbelgehäuse (124) enthalten ist; und mindestens einem Verbindungskanal (118) zwischen dem Kurbelgehäuse (124) und dem Ölbehälter (126), wobei sich sowohl der Verbindungskanal (118) als auch die Rührvorrichtung (76) an Stellen befinden, die über der Oberfläche des Schmiermittels liegen, wenn der Motor derart ausgerichtet ist, dass der Behälter vertikal unter dem Kurbelgehäuse (124) und einem Motorzylinder liegt; wobei das Kurbelgehäuse (124) und der Ölbehälter (126) durch eine Trennwand (116) voneinander getrennt sind, und der mindestens eine Kanal (118) eine in der Trennwand (116) ausgebildete Öffnung umfasst, das Kurbelgehäuse (124) und der Ölbehälter (126) durch die Öffnung immer in Verbindung stehen, wobei das Kurbelgehäuse (124) und der Ölbehälter (126) über den Kanal (118) miteinander in Verbindung stehen, wodurch das Kurbelgehäuse (124) während des Betriebs ordnungsgemäß geschmiert werden kann, weil das Schmiermittel zwischen dem Kurbelgehäuse (124) und dem Ölbehälter (126) fließen kann, wobei Druckpulsationen im Kurbelgehäuse (124) einen Druckunterschied zwischen dem Kurbelgehäuse (124) und dem Ölbehälter (126) bewirken, wodurch eine Fluidströmung durch den Verbindungskanal (118) vom Ölbehälter (126) zum Kurbelgehäuse (124) bewirkt wird, und wobei die Rührvorrichtung (76) eine Einrichtung zum Rühren des Schmiermittels bereitstellt, das sich im Kurbelgehäuse (124) befindet.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Kanal (118) mehrere in der Trennwand (116) vorgesehene Öffnungen umfasst.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (116) in der Richtung des Ölbehälters (126) gekrümmt ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (116) um eine Drehachse der Kurbelwelle (80) gekrümmt ist.