DE102006050252A1

DE102006050252A1 - Motor

Info

Publication number: DE102006050252A1
Application number: DE200610050252
Authority: DE
Inventors: Manfred Vonderlind
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-04-24
Also published as: DE102007008711A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Motor, umfassend einen Verbrennungsmotor mit zwei axial gegenüberliegenden, gegeneinander arbeitenden Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist; eine die Kolben (3) verbindende Verbindungsstange (5), die mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist; sowie eine bereichsweise um die Verbindungsstange (5) angeordnete Hohlwelle (9), in die mindestens eine umlaufende Führungsnut (11) eingebracht ist, in welche der Führungszapfen (7) eingreift, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Hohlwelle verläuft. Vorzugsweise besitzt der Verbrennungsmotor acht Zylinder (1), vier Verbindungsstangen (5) zum Verbinden von jeweils zwei Kolben (3), zwei Kopplungsstangen (47) zum Verbinden der Verbindungsstangen (5), eine parallel zu den Verbindungsstangen (5) angeordnete Abtriebswelle (49), die einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist, und eine parallel zur Abtriebswelle (49) angeordnete Führungsstange (51), welche mit den Kopplungsstangen (47) verbunden ist und eine umlaufende äußere Führungsnut (11) aufweist, in welche der Führungszapfen (7) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einem Verbrennungsmotor mit mindestens zwei gegeneinander arbeitenden, linear angeordneten Zylindern in denen jeweils ein beweglicher Kolben angeordnet ist. Der Motor lässt sich besonders vorteilhaft mit einem Elektromotor koppeln. Das hier verwendete Hybridprinzip des Motors kann aber auch durch eine Kopplung zwischen dem Verbrennungsmotor und einem mechanischen Getriebe zum Abtrieb der Abtriebskräfte umgesetzt werden.
Es sind viele Hybridkonzepte bekannt, die zumeist eine aufwendige Konstruktion zur Kopplung eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor benötigen.
In der DE 100 49 514 B4 ist ein Hybridmotor beschrieben, der eine solche Kopplung über ein zwei Kupplungen sowie eine Bremse beinhaltendes Planetengetriebe realisiert. Auch die DE 100 36 966 A1 beinhaltet eine aufwendige Getriebeverschaltung bestehend aus mehreren Zwischengliedern, Getrieben und Kupplungen. Die DE 10 2004 005 349 A1 beschreibt ebenfalls ein Kopplungskonzept über ein Planetengetriebe.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Motor zur Verfügung zu stellen, der sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet. Im Bedarfsfall sollte der Verbrennungsmotor auf einfache Art und Weise mit einer Abtriebsvorrichtung gekoppelt werden können.
Diese Aufgabe löst der erfindungsgemäße Motor mit einer die Kolben verbindenden Verbindungsstange, die mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen aufweist, einer bereichsweise um die Verbindungsstange ange ordneten Hohlwelle, in die mindestens eine umlaufende Führungsnut zum Eingriff des Führungszapfens eingebracht ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle mit einem Abtriebsmechanismus verbunden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Motors ist in der kompakten, Platz sparenden Bauweise zu sehen. Die Bewegungsübertragung von den Kolben auf den Abtriebsmechanismus lässt sich einfach realisieren. Hierzu wird in einer bevorzugten Ausführungsform lediglich die Verbindungsstange mit einem Führungszapfen versehen und in die Hohlwelle eine wendelförmig umlaufende, entsprechend ausgestaltete Führungsnut eingebracht.
Der Verbrennungsmotor kann als Viertaktmotor oder als Zweitaktmotor ausgelegt sein, wobei ein Viertaktmotor als Vorzugsvariante gilt. Die generelle Funktion von Viertakt- und Zweitaktverbrennungsmotor ist bekannt und muss hier nicht weiter erläutert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführung ist der Verbrennungsmotor mit vier Zylindern ausgestaltet, wobei jeweils zwei Zylinder axial gegenüberliegend angeordnet sind. Die beiden Verbindungsstangen der vier Zylinder sind in diesem Fall parallel zueinander angeordnet und miteinander gekoppelt. Eine andere, besonders bevorzugte Ausführungsform verwendet acht Zylinder, die jeweils paarweise linear gegenüberliegend angeordnet sind. Ebenso kann der Motor mit einer anderen Anzahl an Zylindern ausgelegt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform steht jeder Kolben über jeweils zwei Pleuelstangen mit einer Nockenwelle in Verbindung. Nach einer weitergebildeten Ausführungsform sind die Pleuelstangen jeweils über eine auf der Verbindungsstange befindliche Antriebsplatte mit den Kolben verbunden. Die Pleuelstangen sind dabei beweglich an der Antriebsplatte gelagert. Zweckmäßig ist es, wenn bei einer nochmals weitergebildeten Ausführungsform der mittlere Bereich der Antriebsplatte ein Lager zur Aufnahme der Verbindungsstange aufweist, und die gegenüberliegenden Enden der Antriebsplatte ebenfalls jeweils ein Lager aufweisen, über welches sie an einer Führung zur Unterstützung bei der durch den Kolben hervorgerufenen linearen Bewegung befestigt sind. Auf diese Weise wird die Bewegungsübertragung der Kolbenbewegung auf die Nockenwelle sichergestellt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Verbindungsstange drehbar in den Antriebsplatten zu lagern.
Nach einer vorteilhaften Ausführung wird als Abtriebsmechanismus ein Elektromotor verwendet, dessen Rotor auf der Hohlwelle angeordnet ist. Damit kann eine besonders einfache Integration des Abtriebs realisiert werden. Elektromotoren sind in Kombination mit Verbrennungsmotoren in Hybridantrieben bereits etabliert.
Der Abtriebsmechanismus kann nach weiteren zweckmäßigen Ausführungsformen auch über einen mechanischen Abgriff verfügen. Hierzu kann ein auf der Hohlwelle angeordnetes Zahnrad sowie ein mit dem Zahnrad über eine Kupplung verbundenes Getriebe dienen. Statt des Zahnrades kann auch ein Kegelrad verwendet werden. Über das Getriebe kann beispielsweise ein Elektromotor üblicher Bauweise angeschlossen werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das auf der Hohlwelle angeordnete Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad in Verbindung steht und eines der beiden Zahnräder dabei so ausgeführt ist, dass seine Breite mit der Länge des Verschiebewegs der Kolben addiert etwa der Breite des schmaleren Zahnrads entspricht. Bei der durch die Kolben hervorgerufenen linearen Bewegung können die Zähne der Zahnräder zueinander verschoben werden. Die Zähne der Zahnräder sollten bei dieser Ausführung vorzugsweise abgerundet sein, um eine bessere Verschiebung zu ermöglichen. Günstig hat es sich auch erwiesen, wenn die miteinander in Eingriff stehenden Flächen der Zahnräder möglichst glatt gearbeitet oder mit einer speziellen Gleitlagerfläche ausgestattet sind.
Eine Einschränkung auf die genannten Abtriebsmechanismen soll nicht erfolgen. Weitere Abtriebsmechanismen sind denkbar.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird die lineare Bewegung der Verbindungsstange über den Führungszapfen in eine Drehbewegung der Hohlwelle übertragen. Diese Drehbewegung kann beispielsweise zum Antreiben eines Generators dienen. Die dabei entstehende Energie kann zum Laden der Akkumulatoren eines Elektromotors oder zu dessen direkter Versorgung verwendet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Zylinder Stoppelemente mit Gleitlagern zum Begrenzen der Kolbenbewegung aufweisen. Die Gleitlager unterstützen die Drehbewegung der mit der Verbindungsstange verbundenen Kolben. Durch die Verwendung von Gleitlagern verringert sich die zwischen Kolben und Stoppelementen auftretende Reibung.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Zylinder jeweils eine Ventilanordnung mit einem Einlassventil, einem Auslassventil und einem mit einem Kompressor in Verbindung stehenden Frischluftventil aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einer weitergebildeten Ausführung die Steuerung der Ventile über das Zusammenwirken von Antriebsplatten, Pleuelstangen und Nockenwelle erfolgt. Auf diese Weise werden keine zusätzlichen Komponenten zur Ventilsteuerung benötigt. Alternativ kann die Steuerung allerdings auch über im Zylinder angeordnete Sensoren und eine Steuerungseinrichtung erfolgen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in jedem Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile angeordnet. Beim Spülvorgang sind alle vier Ventile geöffnet. Durch einen Kompressor wird über die Einlassventile Luft eingespült, welche anschließend über die Auslassventile wieder ausgespült wird. Durch die Verwendung von vier Ventilen kann eine besonders schnelle Spülung erreicht werden. Nach beendetem Spülvorgang werden die beiden Auslassventile geschlossen. Über die Einlassventile kann nun Kraftstoff-Luft-Gemisch eingespült werden.
Als günstig hat es sich erwiesen, wenn dem Verbrennungsmotor im Leerlauf eine geringe Menge Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Dieses so genannte Standgas sollte dabei so ausgelegt werden, dass die Kolben weiterhin mitbewegt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Verbrennungsmotor als Langhuber ausgelegt. Bei Langhubern ist der Hub länger als der Kolbendurchmesser ausgelegt. Auf diese Weise können hohe Drehmomente erreicht werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors;
2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
3 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
4 eine Prinzipdarstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
5 eine Prinzipdarstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
6 eine Prinzipdarstellung einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
7 eine Prinzipdarstellung einer siebenten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
8 eine perspektivische Detailansicht einer Abtriebswelle;
9 eine Prinzipdarstellung einer achten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors;
10 eine Draufsicht einer Antriebsplatte;
11 eine Draufsicht eines Stoppelements mit Gleitlager.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors. Der Motor umfasst einen Verbrennungsmotor mit zwei axial gegenüberliegenden, d. h. gegeneinander arbeitenden Zylindern 1. Es können die Arbeitsprinzipien von Viertakt- und Zweitaktmotoren verwendet werden. In jedem Zylinder 1 ist ein beweglicher Kolben 3 angeordnet. Die beiden Kolben 3 sind über eine Verbindungsstange 5 miteinander verbunden. Die Verbindungsstange 5 besitzt einen im mittleren Bereich angeordneten Führungszapfen 7, der sich in radialer Richtung erstreckt und mit der Verbindungsstange 5 fest verbunden ist. Für einen leichten Austausch des Führungszapfens 7, der aufgrund von Verschleißerscheinungen nötig werden kann, sollte dieser über eine lösbare Verbindung an die Verbindungsstange gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Führungszapfen in die Verbindungsstange eingeschraubt sein.
Um die Verbindungsstange 5 ist eine Hohlwelle 9 angeordnet. In die Hohlwelle 9 ist eine umlaufende Führungsnut 11 zum Eingriff des Führungszapfens 7 eingebracht. Die Führungsnut 11 ist dabei so ausgeführt, dass eine lineare Bewegung der mit den Führungszapfen 7 über die Verbindungsstange 5 verbundenen Kolben 3 in eine Drehbewegung der Hohlwelle 9 umgewandelt wird. Denkbar ist aber auch, dass die Verbindungsstange mehrere Führungszapfen aufweist, die jeweils in eine Führungsnut der Hohlwelle eingreifen. Mehrere Führungszapfen können sich zur Erhöhung der Stabilität bei der Bewegungsübertragung zwischen Hohlwelle und Führungszapfen als günstig erweisen. Eventuell vorhandenen Kreuzungspunkte der Führungsnut bzw. der Führungsnuten werden mechanisch oder elektrisch geschlossen, wenn der Führungszapfen diese Kreuzungen passiert.
Die Hohlwelle 9 kann auch zweiteilig ausgeführt und drehfest gelagert sein. Die Führungsnut 11 würde in diesem Fall als schräg zur Längsachse verlaufender Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der Hohlwelle 09 ausgebildet sein.
Die Führungsnut ist mit einem Gleitlager ausgerüstet, um den Führungszapfen reibungsarm führen zu können. Die Materialien von Führungszapfen und Führungsnut sind zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, dass der Führungszapfen als austauschbares Verschleißteil wirkt.
Je nach Ausführungsform kann bei einer verbrennungsbedingten Linearbewegung der Verbindungsstange nur eine Drehung der Hohlwelle 9 hervorgerufen werden, oder die Verbindungsstange und die daran angekoppelten Kolben 3 führen ebenfalls eine Drehung aus. Letzteres setzt die Reibung im Zylinder herab.
Als Abtriebsmechanismus des Motors dient bei der in 1 gezeigten Ausführung eine elektrische Maschine 13, 15. Diese ist vorzugsweise als permanenterregter Generator aufgebaut. Der Rotor 13 befindet sich auf der Hohlwelle 9, wobei die Hohlwelle 9 die Rotationsachse des Rotors 13 bildet. Der Stator 15 ist in herkömmlicher Weise mit elektrischen Wicklungen ausgerüstet.
Auf der Verbindungsstange 5 befinden sich Antriebsplatten 17 (siehe auch 10). Der mittlere Bereich der Antriebsplatten 17 ist mit einem Lager zur Aufnahme der Verbindungsstange 5 versehen, welches eine Drehbewegung der Verbindungsstange 5 ermöglicht. Jeder Kolben 3 ist über eine Antriebsplatte 17 mit zwei Pleuelstangen 19 mit einer Nockenwelle 21 verbunden. Die Pleuelstangen 19 sind beweglich an der Antriebsplatte 17 gelagert. Die gegenüberliegenden Enden der Antriebsplatte 17 weisen jeweils ein Lager auf. Über diese Lager sind die Antriebsplatten 17 in Führungen 23 zur Unterstützung bei der durch den Kolben 3 hervorgerufenen linearen Bewegung befestigt.
An die Nockenwelle 21 kann ein Anlasser angeschlossen werden, der die Nockenwelle 21 beim Startvorgang antreibt. Auf den Anlasser kann verzichtet werden, wenn die elektrische Maschine 13, 15 im Reverse-Betrieb diese Funktion übernimmt.
An den Zylindern 1 befinden sich Stoppelemente 25 (siehe 11), welche die lineare Bewegungsstrecke der Kolben 3 begrenzen. Zur Unterstützung einer Drehbewegung der mit der Verbindungsstange 5 verbundenen Kolben 3 sind zwischen Kolben 3 und Stoppelementen 25 Gleitlager 27 angeordnet.
Die Zylinder 1 stehen jeweils mit einer Ventilanordnung (nicht dargestellt) in Verbindung. Zur Ventilanordnung gehören ein Einlassventil zum Einbringen des Kraftstoff-Luft-Gemisches, ein Auslassventil zur Abgabe der Abgase und ein mit einem Kompressor (nicht dargestellt) in Verbindung stehendes Ventil zum Einspülen von Frischluft. Die Steuerung der Ventile kann über die Antriebsplatte 17, die Pleuelstangen 19 und die Nockenwelle 21 erfolgen. Eine alternative Ventilsteuerung könnte über im Zylinder 1 angeordnete Sensoren erfolgen, deren Sensorsignale über eine Steuerungseinrichtung ausgewertet werden.
Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Motors. Dabei wird vom laufenden Betrieb bei bereits angetriebener Nockenwelle 21 ausgegangen. Die beiden Kolben 3 bewegen sich gegenläufig, d. h. wenn sich der eine Kolben am unteren Totpunkt befindet, ist der andere Kolben gerade am oberen Totpunkt angelangt. Der Kolben 3 bewegt sich und bewirkt dabei auch eine Linearbewegung der Antriebsplatte 17. Mit Hilfe der Pleuelstangen 19 wird die Linearbewegung von der Nockenwelle 21 in eine Drehbewegung umgesetzt.
Im Verbrennungsmotorbetrieb bewegt sich der mit der Verbindungsstange 5 verbundene Führungszapfen 7 innerhalb der Führungsnut 11 in der Hohlwelle 9. Die Verbindungsstange 5 und die Kolben 3 drehen sich. Wird ein Generator als Abtriebsmechanismus angetrieben, wird durch die Bewegung des Führungszapfens 7 in der Führungsnut 11 eine Drehung der Hohlwelle 9 und damit des Rotors 13 bewirkt. Der Generator erzeugt in den Wicklungen des Stators 15 eine Spannung, die für den Antrieb mindestens eines z. B. an die Antriebsräder eines Fahrzeugs gekoppelten Elektromotors zur Verfügung steht. Die vom Generator gelieferte Spannung kann in Akkumulatoren gespeichert werden. Der gespeiste Elektromotor kann in anderen Anwendungsfällen natürlich auch beliebige andere Antriebsaufgaben übernehmen.
Im ebenso denkbaren Elektromotorbetrieb der elektrischen Maschine werden die Nockenwellen 21 über eine Drehbewegung der im Rotor 13 befindlichen Hohlwelle 9 angetrieben. Dabei wird der Führungszapfen 7 in der Führungsnut 11 geführt und sorgt für eine lineare Verschiebung der Verbindungsstange 5 und der damit verbundenen Antriebsplatten. Die Kolben werden bei dieser Betriebsart im Leerlauf in den Zylindern bewegt, ohne dass es zur Verbrennung von Kraftstoff kommt. Ein kombinierter Betrieb von Elektro- und Verbrennungsmotor ist gleichfalls möglich.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschrieben vor allem durch den verwendeten Abtriebsmechanismus. Der Abtriebsmechanismus umfasst hier ein auf der Hohlwelle 9 angeordnetes Zahnrad 29 sowie ein mit dem Zahnrad 29 über eine Kupplung 31 verbundenes Getriebe 33. Als Kupplung kann beispielsweise eine Einscheibentrockenkupplung oder eine im Ölbad laufende Mehrscheibenkupplung zum Einsatz kommen. An das Getriebe 33 kann ein Generator oder unmittelbar die Antriebswelle eines Fahrzeugs angeschlossen werden. Die Nockenwelle 21 ist mit dem Anlasser 35 verbunden.
Der Kompressor 37 steht mit den Frischluftventilen der Zylinder in Verbindung. Der Kompressor kann in herkömmlicher Weise angetrieben werden, beispielsweise mithilfe eines Zahnriemens (nicht gezeigt).
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Bei dieser Ausführung ist auf der Hohlwelle 09 ein Zahnrad 29 verschiebbar angeordnet. Das Zahnrad 29 steht innenliegend mit dem Führungszapfen 7 und an seiner Zahnfläche mit einem breiteren Zahnrad 45 in Eingriff. Durch die Kopplung an den Führungszapfen wird das Zahnrad 29 nicht nur gedreht sondern auch linear verschoben. Die Breite des breiteren Zahnrads 45 entspricht mindestens der Länge des Verschiebewegs der Kolben 3 addiert mit der Breite des schmaleren Zahnrads 29. Bei der durch die Kolben 3 hervorgerufenen linearen Bewegung werden die Zähne der Zahnräder 29, 45 zueinander verschoben. Zur Verbesserung der linearen Verschiebbarkeit der Zahnräder 29, 45 sollten die Zähne der Zahnräder 29, 45 vorzugsweise abgerundet sein. Weiterhin ist es günstig, wenn die miteinander in Eingriff stehenden Flächen der Zahnräder 29, 45 möglichst glatt ausgeführt sind.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Diese Ausführungsform wird als eine besonders bevorzugte Variante des Motors angesehen. Als Verbrennungsmotor kommt hier ein 4-Taktmotor mit 4 Zylindern zum Einsatz. Jeweils zwei Zylinder 1 sind axial einander gegenüberliegend angeordnet und über eine Verbindungsstange 5 miteinander verbunden. Die beiden Verbindungsstangen 5 sind miteinander gekoppelt. Der Abtriebsmechanismus ist analog dem in 3 beschriebenen gestaltet. Auf den beiden Hohlwellen 9 läuft jeweils ein Zahnrad 29. Diese Zahnräder 29 stehen mit dem breiteren Zahnrad 45 in Eingriff. Während der linearen Bewegung der Kolben 3 werden die Zahnräder 29 aufgrund ihrer festen Kopplung an den jeweiligen Führungszapfen auf dem breiteren Zahnrad 45 linear verschoben.
5 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Als Verbrennungsmotor wird ein 4-Taktmotor mit vier Zylindern 1 verwendet. Bei dieser Ausführung ist der Abtrieb direkt mit der Nockenwelle 21 verbunden. Eine Drehbewegung der mit der Verbindungsstange 5 verbundenen Kolben 3 wird durch das Zusammenwirken von Führungszapfen 7 und Führungsnut 11 unterstützt.
6 zeigt eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Der Verbrennungsmotor ist wiederum als 4-Taktmotor mit vier Zylindern 1 ausgeführt. Die Nockenwelle 21 kann mit einem Abtriebsmechanismus gekoppelt werden. Diese Ausführung verzichtet auf die Hohlwelle mit Führungsnut und damit natürlich auch auf den Führungszapfen.
7 zeigt eine siebente Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Diese Ausführungsform wird als eine besonders bevorzugte Variante des Motors angesehen. Der Verbrennungsmotor ist hier als 4-Taktmotor mit acht Zylindern 1 ausgeführt. Vorzugsweise sollten Zylinder mit kleinem Hubraum von beispielsweise 200 cm³ zum Einsatz kommen. Auf diese Weise wird eine zu große Dimensionierung des gesamten Motors verhindert.
Jeweils zwei Zylinder 1 sind axial einander gegenüberliegend angeordnet und über eine Verbindungsstange 5 miteinander verbunden. An den Zylindern 1 befinden sich Stoppelemente 25 (siehe 11), welche die lineare Bewegungsstrecke der Kolben 3 begrenzen.
Die vier Verbindungsstangen 5 sind über Kopplungsstangen 47 miteinander gekoppelt. Parallel zu den Verbindungsstangen 5 ist eine Abtriebswelle 49 mittig angeordnet, d. h. zwei Verbindungsstangen 5 befinden sich auf der einen Seite und zwei Verbindungsstangen 5 befinden sich auf der anderen Seite der Abtriebswelle 49. Die Abtriebswelle 49 ist in ihrem mittleren Bereich 50 verstärkt ausgeführt. In diesem verstärkten Bereich 50 ist bei dieser Ausführungsform eine umlaufende äußere Führungsnut 11 eingebracht (siehe auch 8). Die Führungsnut 11 verläuft in der bereits oben im Zusammenhang mit der Hohlwelle erläuterten Weise schraubenlinienförmig an der Abtriebswelle 49.
Parallel zur Abtriebswelle 49 ist eine Führungsstange 51 angeordnet, welche mit den Kopplungsstangen 47 verbunden ist. Die Führungsstange 51 weist einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen 7 auf. Der Führungszapfen 7 greift in die Führungsnut 11 der Abtriebswelle 49 ein.
Der Motor umfasst weiterhin zwei sich gegenüberliegende Nockenwellen 21. Die Kolben 3 stehen über die Kopplungsstangen 47 und eine Pleuelstange 19 mit den beiden Nockenwellen 21 in Verbindung. Im Bedarfsfall können natürlich auch mehr als eine Pleuelstange 19 verwendet werden. An die Abtriebswelle 49 kann ein Anlasser 35 angeschlossen werden, der die Abtriebswelle 49 beim Startvorgang antreibt.
Die Abtriebswelle 49 ist mit einem Abtriebsmechanismus verbunden. Der Abtriebsmechanismus kann beispielsweise ein auf der Abtriebswelle 49 angeordnetes Zahnrad oder Kegelrad sowie über eine Kupplung 31 verbundenes Getriebe umfassen. Außerdem sind Koppelstellen 52 vorgesehen, um die Nockenwellen 21 von der Abtriebswelle 49 antreiben zu lassen.
Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung der Arbeitsweise dieser besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Dabei wird vorn laufenden Betrieb bei bereits angetriebener Abtriebswelle 49 bzw. Nockenwelle 21 ausgegangen. Die jeweils gegenüberliegend angeordneten Kolben 3 bewegen sich gegenläufig, d. h. wenn sich der eine Kolben am unteren Totpunkt befindet, ist der andere Kolben gerade am oberen Totpunkt angelangt. In 7 ist die Zündreihenfolge der Zylinder 1 mit römischen Ziffern I bis IV angegeben.
Die Kolben 3 bewegen sich und bewirken dabei auch eine Linearbewegung der über die Kopplungsstangen 47 mit den Verbindungsstangen 5 verbundenen Führungsstange 51. Der Führungszapfen 7 der Führungstange 51 wird während dieser linearen Bewegung entlang der Führungsnut 11 geführt, wodurch die Abtriebswelle 49 in Rotation versetzt wird. Die Rotationsbewegung kann über ein auf der Abtriebswelle 49 angeordnetes Zahnrad oder Kegelrad über die Kupplung 31 an das Getriebe 33 übertragen werden. An das Getriebe 33 kann ein Generator oder unmittelbar die Antriebswelle eines Fahrzeugs angeschlossen werden.
Zum Anlassen des Motors im Stillstand dient der Anlasser 35, dessen Drehmoment über die Koppelstelle 52 eingespeist wird, um die Abtriebswelle 49 in Drehung zu versetzen. Dies bewirkt vermittelt über Führungsnut 11 und Zapfen die Linearbewegung der Kolben und damit das Starten des Motors.
Im Schubbetrieb kann der Motor die gewünschte Bremswirkung bereitstellen. Dazu ist eine der Nockenwellen 21 über eine Pleuelstange 19 an die Führungsstange 51 angekoppelt.
8 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Abtriebswelle. Dargestellt ist der mittlere, verstärkte Bereich 50 der Abtriebswelle 49. In diesen Bereich ist die Führungsnut 11 eingebracht, welche schraubenlinienförmig an der Abtriebswelle verläuft. Die Laufflächen in der Führungsnut 11 sind vorzugsweise mit Gleitlagern ausgerüstet. An den Umkehrpunkten der Führungsnut ist deren Verlauf so gestaltet, dass der darin laufende Führungszapfen 7 möglichst reibungsarm seine lineare Bewegungsrichtung wechseln kann.
9 zeigt eine siebente Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Abweichend zu der in der 7 beschriebenen Ausführung ist hier bereichsweise um die Abtriebwelle 49 eine Hohlwelle 9 angeordnet. In diese Hohlwelle 9 ist eine umlaufende Führungsnut 11 eingebracht, welche schraubenlinienförmig an der Hohlwelle 9 verläuft. Die Hohlwelle 9 ist über die Kopplungsstangen 47 mit den Verbindungsstangen 5 fest verbunden. Die Abtriebswelle 49 weist bei dieser Ausführung einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen 7 auf. Der Führungzapfen 7 greift in die Führungsnut 11 der Hohlwelle 9 ein. Bei der durch die Kolben 3 hervorgerufenen Linearbewegung der Verbindungsstangen 5 kommt es auch zu einer Linearbewegung der über die Kopplungsstangen 47 fest mit den Verbindungsstangen 5 verbundenen Hohlwelle 9. Der Führungszapfen 7 der Abtriebswelle 49 wird während dieser linearen Bewegung entlang der Führungsnut 11 der Hohlwelle 9 geführt, wodurch die Abtriebswelle 49 in Rotation versetzt wird. Die Rotationsbewegung kann über ein auf der Abtriebswelle 49 angeordnetes Zahnrad oder Kegelrad über die Kupplung 31 an das Getriebe 33 übertragen werden. An das Getriebe 33 kann ein Generator oder unmittelbar die Antriebswelle eines Fahrzeugs angeschlossen werden.
10 zeigt eine Antriebsplatte 17. Der mittlere Bereich der Antriebsplatte 17 weist ein Lager 39 zur Aufnahme der Verbindungsstange 5 auf. Die gegenüberliegenden Enden der Antriebsplatte 17, sind mit Lagern 41 zur Verbindung mit den Führungen 23 und Lagern 43 zur Aufnahme der Pleuelstangen 19 versehen.
11 zeigt eine Draufsicht des Stoppelements 25 mit den Gleitlagern 27.

1: Zylinder
3: Kolben
5: Verbindungsstange
7: Führungszapfen
9: Hohlwelle
11: Führungsnut
13: Rotor
15: Stator
17: Antriebsplatten
19: Pleuelstangen
21: Nockenwelle
23: Führung
25: Stoppelemente
27: Gleitlager
29: Zahnrad
31: Kupplung
33: Getriebe
35: Anlasser
37: Kompressor
39: Lager zur Aufnahme der Verbindungsstange
41: Lager zur Verbindung mit den Führungen
43: Lager zur Aufnahme der Pleuelstangen
45: breites Zahnrad
47: Kopplungsstange
49: Abtriebswelle
50: mittlerer Bereich der Abtriebswelle
51: Führungsstange
52: Koppelstelle

Claims

Motor umfassend: – einen Verbrennungsmotor mit zwei axial gegenüberliegenden, gegeneinander arbeitenden Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist; – eine die Kolben (3) verbindende Verbindungsstange (5), die mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist; sowie – eine bereichsweise um die Verbindungsstange (5) angeordnete Hohlwelle (9), in die mindestens eine umlaufende Führungsnut (11) eingebracht ist, in welche der Führungszapfen (7) eingreift, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Hohlwelle verläuft.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hohlwelle ein Abtriebsmechanismus verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor vier Zylinder (1) aufweist, wobei jeweils zwei Zylinder (1) axial gegenüberliegend angeordnet sind und die beiden Verbindungsstangen (5) der vier Zylinder (1) parallel zueinander angeordnet und miteinander gekoppelt sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (3) über Pleuelstangen (19) mit einer Nockenwelle (21) in Verbindung steht.
Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstangen (19) jeweils über eine auf der Verbindungsstange (5) befindliche Antriebsplatte (17) mit den Kolben (3) verbunden sind, wobei die Pleuelstangen an der Antriebsplatte beweglich gelagert sind.
Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich der Antriebsplatte (17) ein Lager zur Aufnahme der Verbindungsstange (5) aufweist, und dass die gegenüberliegenden Enden der Antriebsplatte jeweils ein Lager aufweisen, über welches sie an einer Führung zur Unterstützung bei der durch den Kolben hervorgerufenen inearen Bewegung befestigt sind.
Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (5) drehbar in den Antriebsplatten (17) gelagert ist.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (21) mit einem Abtriebsmechanismus verbunden ist.
Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsmechanismus ein Generator (13, 15) ist, dessen Rotor (13) auf der Hohlwelle (9) angeordnet ist.
Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsmechanismus ein auf der Hohlwelle (9) angeordnetes Zahnrad (29) sowie ein mit dem Zahnrad über eine Kupplung verbundenes Getriebe (33) umfasst.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hohlwelle (9) ein Zahnrad (29) axial verschiebbar angeordnet ist, welches mit dem Führungszapfen (7) fest verbunden ist und mit einem achsparallel liegenden zweiten Zahnrad (45) in Eingriff steht, wobei eines der Zahnräder (29, 45) mindestens eine Breite aufweist, die dem Verschiebeweg der Kolben (3) addiert mit der Breite des anderen Zahnrads entspricht, und dass bei der durch die Kolben (3) hervorgerufenen linearen Bewegung die Zähne der Zahnräder (29, 45) zueinander verschoben werden.
Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Zahnräder abgerundet sind, und dass die miteinander in Eingriff stehenden Flächen glatt ausgeführt sind.
Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsmechanismus ein auf der Hohlwelle (9) angeordnetes Kegelrad sowie ein mit dem Kegelrad über eine Kupplung verbundenes Getriebe umfasst.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Kolbenbewegung bewirkte lineare Bewegung des Führungszapfens (7) in eine Drehbewegung der Hohlwelle (9) umgewandelt wird.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (09) zweiteilig ausgeführt ist, wobei die Führungsnut (11) als Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden schräg zur Längsachse verlaufenden Enden der Teile der Hohlwelle (09) gestaltet ist, und wobei die Hohlwelle (09) drehfest gelagert ist.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (1) Stoppelemente (25) zum Begrenzen der Kolbenbewegung aufweisen, wobei an den Stoppelementen Gleitlager zur Unterstützung einer Drehbewegung der mit der Verbindungsstange (5) verbundenen Kolben (3) angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (1) jeweils eine Ventilanordnung aufweisen, welche mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil und mindestens ein mit einem Kompressor in Verbindung stehendes Frischluftventil umfasst.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (1) jeweils eine Ventilanordnung aufweisen, welche zwei Einlassventile und zwei Auslassventile umfasst.
Motor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Ventile über das Zusammenwirken von Antriebsplatten, Pleuelstangen und Nockenwelle erfolgt.
Motor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Ventile über im Zylinder angeordnete Sensoren und eine Steuerungseinrichtung erfolgt.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbrennungsmotor im Leerlauf eine geringe Menge Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, wobei die zugeführte Menge so ausgelegt ist, dass die Kolben (3) weiterhin mitbewegt werden.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor als Langhuber ausgeführt ist.
Motor umfassend – einen Verbrennungsmotor mit vier Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist, wobei jeweils zwei Zylinder (1) axial gegenüberliegend angeordnet sind und gegeneinander arbeiten; – zwei Verbindungsstangen (5) zum Verbinden von jeweils zwei Kolben (3), wobei die Verbindungsstangen parallel zueinander angeordnet sind und miteinander gekoppelt sind, sowie – einer Nockenwelle (21), die über Pleuelstangen (19) mit jedem Kolben (3) in Verbindung steht.
Motor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (21) mit einem Abtriebsmechanismus verbunden ist.
Motor umfassend: – einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei axial gegenüberliegenden, gegeneinander arbeitenden Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist; – mindestens eine die Kolben (3) verbindende Verbindungsstange (5), an welche mindestens ein sich in radialer Richtung erstreckender Führungszapfen (7) angekoppelt ist, – eine parallel zur Verbindungsstange (5) angeordnete Abtriebswelle (49), die in einem Bereich (50) mindestens eine umlaufende äußere Führungsnut (11) aufweist, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Abtriebswelle verläuft und der Führungszapfen (7) in diese Führungsnut eingreift, um bei linearer Bewegung der Verbindungsstange die Abtriebswelle (49) in Rotation zu versetzen.
Motor nach Anspruch 25, umfassend: – einen Verbrennungsmotor mit acht Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist, wobei jeweils zwei Zylinder (1) axial gegenüberliegend angeordnet sind und gegeneinander arbeiten; – vier Verbindungsstangen (5) zum Verbinden von jeweils zwei Kolben (3), wobei die Verbindungsstangen (5) parallel zueinander angeordnet sind; – zwei Kopplungsstangen (47) zum Verbinden der Verbindungsstangen (5); – eine parallel zu den Verbindungsstangen (5) angeordnete Abtriebswelle (49) die in einem Bereich (50) mindestens eine umlaufende äußere Führungsnut (11) aufweist, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Abtriebswelle verläu; – mindestens eine parallel zur Abtriebswelle (49) angeordneten Führungsstange (51), welche mit den Kopplungsstangen (47) verbunden ist und einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist, wobei der Führungszapfen (7) in die Führungsnut (11) der Abtriebswelle (49) eingreift sowie – zwei sich gegenüberliegende Nockenwellen (21), die über mindestens eine Pleuelstange (19) und die Kopplungsstangen (47) mit den Kolben (3) in Verbindung stehen.
Motor umfassend: – einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei axial gegenüberliegenden, gegeneinander arbeitenden Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist; – mindestens eine die Kolben (3) verbindende Verbindungsstange (5), – eine parallel zur Verbindungsstange (5) angeordnete Abtriebswelle (49), die mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist sowie – eine bereichsweise um die Abtriebswelle (49) angeordnete und mit der Verbindungsstange (5) gekoppelte Hohlwelle (9), in die mindestens eine umlaufende Führungsnut (11) eingebracht ist, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Hohlwelle (9) verläuft und der Führungszapfen (7) in diese Führungsnut (11) eingreift, um bei linearer Bewegung der Verbindungsstange (5) die Abtriebswelle (49) in Rotation zu versetzen.
Motor nach Anspruch 27, umfassend: – einen Verbrennungsmotor mit acht Zylindern (1), in denen jeweils ein beweglicher Kolben (3) angeordnet ist, wobei jeweils zwei Zylinder (1) axial gegenüberliegend angeordnet sind und gegeneinander arbeiten; – vier Verbindungsstangen (5) zum Verbinden von jeweils zwei Kolben (3), wobei die Verbindungsstangen (5) parallel zueinander angeordnet sind; – zwei Kopplungsstangen (47) zum Verbinden der Verbindungsstangen (5); – eine parallel zu den Verbindungsstangen (5) angeordnete Abtriebswelle (49), die mindestens einen sich in radialer Richtung erstreckenden Führungszapfen (7) aufweist; – eine bereichsweise um die Abtriebswelle (49) angeordnete und über die Kopplungsstangen (47) mit den Verbindungsstangen (5) verbundene Hohlwelle (9), in die mindestens eine umlaufende Führungsnut (11) eingebracht ist, wobei die Führungsnut (11) schraubenlinienförmig an der Hohlwelle (9) verläuft und der Führungszapfen (7) in diese Führungsnut (11) eingreift, um bei linearer Bewegung der Verbindungsstangen (5) die Abtriebswelle (49) in Rotation zu versetzen sowie – zwei sich gegenüberliegende Nockenwellen (21), die über mindestens eine Pleuelstange (19) und die Kopplungsstangen (47) mit den Kolben (3) in Verbindung stehen.