DE102007010571A1

DE102007010571A1 - Linearführung für Hubkolbenmotoren

Info

Publication number: DE102007010571A1
Application number: DE200710010571
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-28

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Linearführung für Hubkolbenmotoren, insbesondere vom Ericsson- und Stirling-Typ.

Description

Stand der Technik
Bei der Umwandlung der Linearbewegung von Hubkolben über Kurbeltriebe in eine Drehbewegung und beim umgekehrten Antrieb von Kolben treten Querkräfte auf, die die Kolbenlaufflächen und Kolbenstangendichtungen stark beanspruchen. Gegenwärtig werden diese Querkräfte über die Kolben selbst oder über wartungsintensive und reibungsbehaftete Linearführungen abgeleitet. Zu nennen sind beispielsweise Linearkugellager, Kreuzköpfe und Lineargleitführungen. Diese Systeme bereiten allesamt Schwierigkeiten insbesondere bei hohen Drehzahlen. Die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte von Motorenkolben sind für Linearkugellager ungeeignet. Trockenlaufende Kreuzköpfe und Lineargleitführungen z. B. aus PTFE verschleißen schnell und haben relativ hohe Reibwerte. Eine Ölschmierung ist gerade im Bereich von Heißgasmotoren oft unerwünscht und zieht Wartungsarbeiten wie Öl- und Dichtungswechsel nach sich.
Beschreibung
Die Erfindung beschreibt eine Linearführung für Hubkolbenmotoren nach 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere Paare von Schenkeln 3 und 4 ringförmig angeordnet sind und die Schenkel jeweils eine Anlenkstelle 2 und 6 besitzen, die mit der beweglichen Aufnahme 1 der Lineareinheit und der Befestigungsfläche 7 verbunden sind. Bei der Hubbewegung der Lineareinheit vollziehen alle Schenkelpaare den gleichen Bewegungsablauf. Die Schenkellängen 3 und 4 aller Schenkelpaare können gleich lang sein oder alle Schenkel 3 haben eine Länge und alle Schenkel 4 haben eine andere Länge. Die ringförmige Anordnung der Anlenkstellen 2 kann den gleichen oder einen anderen Durchmesser besitzen als die ringförmige Anordnung der Anlenkstellen 6. Dabei können die Schenkel je nach Befestigungsart nach innen (Kniebewegung) oder nach außen einschlagen.
Bei Einhaltung einer symmetrischen Befestigung besitzt die Befestigungsfläche 7 eine beliebige Form und ist in Linearrichtung feststehend oder beweglich.
Die Gelenke 5 können Wälzlager, Zylinderrollenlager, Lager aus Kugelkopf und Pfanne oder Gleitlager enthalten. Als besonders vorteilhaft für die Gelenkausführung sind Blattfedern gemäß 1a, 1b, 1c und 1d anzusehen. Sie sind annähernd reibungsfrei und sehr langlebig. Die Lebensdauer lässt sich über die Fläche einstellen.
Die Querschnittsform der Führungsschenkel kann rechteckig, kreisförmig, Doppel-T-förmig oder entsprechend den Kräften formoptimiert ausgeführt werden.
Die Linearführungen können zur Aufnahme einer oder mehrerer zu führender fluchtender Lineareinheiten hintereinander in Flucht angeordnet werden. Dabei können sich die Schenkelknie der verschiedenen Linearführungen aufeinander zu, voneinander weg oder parallel bewegen.
Als besonders vorteilhaft wegen der günstigen Platzverhältnisse und der geringen Reibung erweisen sich die Linearführungen im 4-Zyklen-Motor nach Offenlegungsschrift DE 10 2005 039 417 A1 . Hier sind die Kolbenstangen der zwei Doppelkolbeneinheiten linear zu führen und anstelle der beiden in der Offenlegungsschrift dargestellten Kugelführungen können die erfindungsgemäßen Linearführungen zum Einsatz kommen.
Der Motor nach Offenlegungsschrift DE 10 2005 039 417 A1 kann bei der gleichen innovativen hydraulischen Verbindung seiner Arbeitsgaszyklen auch mit einem Exzentergetriebe gemäß 2 gebaut werden. Dieses Getriebe lässt die Hubbewegung und Kraftübertragung der Kolben 8 auf die Kurbelwelle 15 in Form von kontinuierlich umlaufendem Abrollen beider Exzenterscheiben 12 und 14 gegeneinander zu, indem der Exzenteraufnahmeblockes 10 mit den Kolben 8 eine lineare Bewegung ausführen kann. Allerdings sollte für die Eliminierung der Seitenkräfte und für eine exakte Führung des Exzenteraufnahmeblockes 10 dieser über die Befestigungsflächen 9 mit zwei erfindungsgemäßen Linearführungen in Verbindung stehen, deren Anlenkstellen 6 mit dem Motorgehäuse verbunden sind. Es werden also mit 2 Paaren von fluchtenden Lineareinheiten die beiden Doppelkolbeneinheiten des Motors geführt.
Die beschriebene Linearführung kann auch für beliebige Apparate zum Einsatz kommen, die damit exakte Hubbewegungen ausführen können.
Vorteile
Die Vorteile zusammengefasst sind: Einfacher Aufbau, Reibungsarmut, durch genaue Linearführung Verzicht auf Kolbenringe von Hubkolbenmotoren, hohe Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte, Wartungsfreiheit, Langlebigkeit, große Auslegungsvarianz.

1: Bewegliche Aufnahme der Lineareinheit
2: Anlenkstelle an der beweglichen Aufnahme
3: Beweglicher Führungsschenkel zur Lineareinheit
4: Beweglicher Führungsschenkel zur Befestigungsfläche
5: Gelenk
6: Anlenkstelle an der Befestigungsfläche
7: Befestigungsfläche zum Abstützen der Lineareinheit
8: Hubkolben
9: Befestigungsfläche für die bewegliche Aufnahme einer Lineareinheit (1)
10: Exzenteraufnahmeblock
11: Lager zur Führung der äußeren Exzenterscheibe
12: Äußere Exzenterscheibe
13: Lager zur Führung der inneren Exzenterscheibe
14: Innere Exzenterscheibe
15: Kurbelwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005039417 A1 [0007, 0008]

Claims

Linearführung für Hubkolbenmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paare von Schenkeln 3 und 4 ringförmig angeordnet sind und die Schenkel jeweils eine Anlenkstelle 2 und 6 besitzen, die mit der beweglichen Aufnahme 1 der Lineareinheit und der Befestigungsfläche 7 verbunden sind.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Hubbewegung der Lineareinheit alle Schenkelpaare den gleichen Bewegungsablauf vollziehen.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkellängen 3 und 4 aller Schenkelpaare gleich lang sind.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schenkel 3 eine Länge haben und alle Schenkel 4 eine andere Länge haben.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anordnung der Anlenkstellen 2 den gleichen oder einen anderen Durchmesser besitzt als die ringförmige Anordnung der Anlenkstellen 6. Dabei können die Schenkel je nach Befestigungsart nach innen (Kniebewegung) oder nach außen einschlagen.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einhaltung einer symmetrischen Befestigungsmöglichkeit, die Befestigungsfläche 7 eine beliebige Form besitzt und feststehend oder in Linearrichtung beweglich ist.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke 5 Wälzlager, Zylinderrollenlager, Lager aus Kugelkopf und Pfanne, Gleitlager oder Blattfedern vergleichbar mit Anordnungen nach 1a, 1b, 1c und 1d enthalten.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Führungsschenkel rechteckig, kreisförmig, Doppel-T-förmig oder entsprechend den Kräften formoptimiert ist.
Linearführungen für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Aufnahme einer oder mehrerer zu führender fluchtender Lineareinheiten hintereinander in Flucht angeordnet sind. Dabei können sich die Schenkelknie der verschiedenen Linearführungen aufeinander zu, voneinander weg oder parallel bewegen.
Linearführungen für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Führung der beiden Doppelkolbeneinheiten eines 4-Zyklen-Motors nach Offenlegungsschrift DE 10 2005 039 417 A1 übernehmen.
Linearführungen für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Führung der beiden Doppelkolbeneinheiten eines 4-Zyklen-Motors nach Offenlegungsschrift DE 10 2005 039 417 A1 übernehmen bei dem das Kurbelgetriebe durch ein Exzentergetriebe gemäß 2 ersetzt wird.
Linearführungen für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Aufnahme 1 jeweils einer Lineareinheit, eine Befestigungsfläche 9 an der Doppelkolbeneinheit gemäß 2 fest umschließt, so dass mit 2 Paaren von fluchtenden Lineareinheiten die beiden Doppelkolbeneinheiten des Motors geführt werden können.
Linearführung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie für beliebige Apparate zum Einsatz kommt, die exakte Hubbewegungen ausführen können.