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Die Erfindung betrifft einen Gleichraumverbrennungsmotor, insbesondere einen Hubkolbenmotor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb eines Gleichraumverbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11 und die Verwendung eines Gleichraumverbrennungsmotors gemäß den Ansprüchen 16 und 17.
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Hubkolbenmotoren sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
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So offenbart beispielsweise die Französische Patentanmeldung
FR 2 955 149 A1 einen Verbrennungsmotor, der zumindest eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, wobei der Kolben über zwei Kolbenstangen mit zwei Kurbelwellen bewegbar verbunden ist. Dabei treiben die beiden Kolbenstangen den zugehörigen Kolben gemeinsam an. Die beiden Kurbelwellen, welche einem Kolben zugeordnet sind, sind ihrerseits mit einem Zahnrad versehen, wobei die beiden Zahnräder der beiden Kurbelwellen eines Kolbens miteinander in Eingriff stehen und aneinander abwälzen. Durch die Anordnung der parallel ausgerichteten Kurbelwellen eines Kolbens wird der Entspannungshub, d. h. die Verlagerung des Kolbens vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt verlängert, nämlich von 180 Grad auf 220 bis 225 Grad, während der Verdichtungshub, d. h. die Verlagerung des Kolbens vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt von 180 Grad auf 135 Grad verkürzt wird.
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Die englische Patentanmeldung
GB 2 053 352 A offenbart einen Viertaktmotor, bei dem ebenfalls zwei Kurbelwellen zum Antrieb des Kolbens genutzt werden. Diese sind miteinander in der Weise gekoppelt, dass sie sich in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis von zwei zu eins relativ zueinander drehen. Die damit verbundenen Kurbelstangen sind jeweils mit einem Ende an einer schwimmenden Querverbindung befestigt und mit ihrem anderen Ende an der ersten bzw. zweiten Kurbelwelle. Auch bei dieser Lösungsvariante sind die beiden Kurbelwellen über dazwischen angeordnete Zahnräder, Kettenantriebe oder dgl. miteinander drehgekoppelt. Die Befestigungspunkte der Kolbenstangen an den jeweiligen Kurbelwellen sind derart gewählt, dass bei Beginn des Ansaugtaktes – zu diesem Zeitpunkt ist der Kolben des Zylinders in seiner obersten Position – die erste Kolbenstange ebenfalls in ihrer obersten Position ausgelenkt ist, während die zweite Kolbenstange in einer Position mit einem Phasenversatz von 90 Grad von der obersten Stellung steht. Die Bewegung der schwimmenden Verbindung wird über einen Arm geführt, sodass auf die Verbindungsstange eine überlagerte Bewegung der ersten und der zweiten Kurbelwelle übertragen werden kann.
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Die vorstehend beschriebenen Gestaltungsvarianten von Hubkolbenmotoren sind vergleichsweise aufwendig und benötigen dementsprechend mehr Bauraum, als übliche Hubkolbenmotoren mit nur einer Kurbelstange je Kolben. Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Vorteile der bekannten Hubkolbenmotoren zu erzielen und gleichzeitig einen vergleichsweise bauraumsparenden Aufbau bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gleichraumverbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß wird ein Gleichraumverbrennungsmotor, insbesondere ein Hubkolbenmotor zur Erzeugung mechanischer Energie durch Expansion eines Gases oder eines Heißgases aus der Verbrennung eines Gas- oder Gasbrennstoffgemischs, vorgeschlagen, mit wenigstens einer Kolben-/Zylindereinheit, deren Kolben mit einer Kolbenstange verbunden ist, wobei die Kolbenstange mit wenigstens zwei Kurbelwellen antreibend verbunden ist. Ferner ist erfindungsgemäß die erste Kurbelwelle exzentrisch drehbar auf der zweiten, hierzu parallel angeordneten Kurbelwelle gelagert und mit dieser drehgekoppelt.
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In üblicher Weise besteht zwischen der Kolbenstange und einer damit verbundenen Kurbelwelle ein Wechselspiel zwischen angetriebenen und antreibendem Zustand, d. h. die Kolbenstange und der damit verbundene Kolben, werden je nach Takt des Motors von der verbundenen Kurbelwelle angetrieben, wie beispielsweise beim Verdichtungstakt, oder treiben diese an, wie beispielsweise beim Arbeitstakt. Vorliegend ist die Kolbenstange mit wenigstens zwei Kurbelwellen antreibend verbunden, wobei die Verbindung dabei nicht unmittelbar mit beiden Kurbelwellen, sondern auch mit dazwischen geschalteten Elementen oder (unmittelbar oder mittelbar) mit nur einer der beiden Kurbelwellen umgesetzt sein kann, während die zweite Kurbelwelle mit der ersten drehgekoppelt und darüber mit der Kolbenstange antreibend verbunden ist. Entscheidend ist bei der antreibenden Verbindung der Kolbenstange und der wenigstens zwei Kurbelwellen, dass die Drehbewegungen der Kurbelwellen überlagert auf die Kolbenstange übertragen werden können bzw. umgekehrt die Bewegung der Kolbenstange auf die beiden Kurbelwellen übertragen wird.
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Unter ”drehgekoppelt” wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ein Zustand verstanden, in dem jede der beiden Kurbelwellen bedingt durch eine Drehbewegung der jeweils anderen Kurbelwelle eine Drehbewegung ausführt. Hierdurch entsteht eine überlagerte Drehbewegung, die auf die antreibend verbundene Kolbenstange und den damit verbundenen Kolben übertragen werden kann und es dadurch ermöglicht, eine nahezu konstante Stellung der Kolbenstange und des damit verbundenen Kolbens in der Kolben-/Zylindereinheit über einen definierten Winkelabschnitt der Gesamtbewegung zu erzeugen.
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Der Vorteil einer solchen nahezu konstanten Stellung der Kolbenstange ist darin zu sehen, dass der durch den Kolben begrenzte Brennraum der Kolben-/Zylindereinheit über den definierten Winkelabschnitt nahezu gleich groß gehalten wird, so dass beispielsweise während des Arbeits- bzw. Verbrennungstaktes des Motors im Vergleich mit konventionellen Hubkolbenmotoren eine höhere Druckerzeugung bei der Verbrennung des Brenngasgemisches erreicht wird. Im Idealfall kann der definierte Winkelabschnitt so gewählt sein, dass dieser nahezu den gesamten Verbrennungstakt abdeckt, so dass die gesamte Verbrennung in einem konstant großen Brennraum stattfinden kann (nachfolgend als Gleichraumprozess bezeichnet).
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Gleichzeitig ist bei der vorliegenden Erfindung jedoch der notwendige Bauraum des Gleichraumverbrennungsmotors gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich verringert. Dies wird durch die exzentrische Anordnung der ersten Kurbelwelle auf der zweiten Kurbelwelle erreicht.
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Ferner kann die Drehkopplung der ersten Kurbelwelle mit der zweiten Kurbelwelle wenigstens zwei Zahnräder umfassen. Dabei kann beispielsweise an jeder der beiden Kurbelwellen ein Zahnrad ausgebildet sein, z. B. in Form einer Stirnverzahnung, wobei die wenigstens zwei Zahnräder in Eingriff miteinander stehen und hierüber die Drehkopplung realisieren. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass hierdurch eine besonders kostengünstige und platzsparende Lösung geschaffen wird.
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Alternativ können separat ausgebildete Zahnräder an den Kurbelwellen angeordnet sein, die ebenfalls miteinander in Eingriff stehen. Auch bei einer solchen Ausfürhungsform kann durch die Anordnung des Zahnräder an den Kurbelwellen eine platzsparende Lösung bereitgestellt werden.
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Schließlich kann bei bestimmten Anwendungsfällen wenigstens eines der Zahnräder der Drehkopplung auch an einem anderen Bauteil des Gleichraumverbrennungsmotors angeordnet sein, beispielsweise an einem Gehäuse des Gleichraumverbrennungsmotors, wobei das zweite Zahnrad sich an diesem abzuwälzen vermag und die Drehkopplung über die beiden Zahnräder und die exzentrische Lagerung der ersten Kurbelwelle auf der zweiten Kurbelwelle erreicht wird.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Kurbelwelle sich gegenläufig zueinander bewegen. Je nach Ausgestaltung der Drehkopplung können sich die erste und die zweite Kurbelwelle auch gleichläufig miteinander bewegen.
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Die erste und die zweite Kurbelwelle können sich mit einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis relativ zueinander bewegen, wobei das Drehzahlverhältnis bevorzugt bei etwa eins zu zwei liegt. Abweichend von diesem Wert sind jedoch selbstverständlich auch andere Drehzahlverhältnisse ebenfalls denkbar, da das vorstehend genannte Drehzahlverhältnis nur eine mögliche Ausgestaltung beschreibt.
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Die erste und die zweite Kurbelwelle können eine sinusförmige Drehbewegung ausführen, wobei die Kurbelwellen derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Sinuskurven ihrer Drehbewegung einen Phasenversatz von bevorzugt etwa 90 Grad aufweisen.
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Grundsätzlich ist aus der Trigonometrie bekannt, dass man die Funktionswerte einer Sinusfunktion aus dem Einheitskreis in ein kartesisches Koordinatensystem projizieren kann, wobei eine Kreislinie um den Nullpunkt entsteht. Gleiches ist selbstverständlich auch umgekehrt möglich. Dementsprechend beschreiben die jeweiligen Kraftangriffspunkte, an denen die Drehbewegung der ersten oder der zweiten Kurbelwelle auf ein anderes Element übertragen werden, jeweils ebenfalls eine Sinuskurve (bezeichnet als sinusförmige Drehbewegung). Vergleicht man die beiden Sinuskurven der Drehbewegung der ersten und der zweiten Kurbelwelle, so können die Sinuskurven einen Phasenversatz von etwa 90 Grad aufweisen. Dieser Phasenversatz entspricht in der technischen Umsetzung einem Versatz der Kraftangriffspunkte um 90 Grad relativ zueinander.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Kolbenstange oder wenigstens ein zusätzliches Verbindungsteil mit einer ersten Exzentrizität drehbar auf der ersten Kurbelwelle gelagert ist und dass die erste Kurbelwelle mit einer zweiten Exzentrizität auf der zweiten Kurbelwelle gelagert ist, wobei die zweite Exzentrizität bevorzugt etwa viermal so groß ist wie die erste Exzentrizität.
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Dabei lässt sich die Exzentrizität über den Abstand der Drehachsen der jeweiligen Bauteile voneinander bestimmen. Bei der Kolbenstange, die keine Drehbewegung ausführt, sondern diese in eine translatorische Bewegung des Kolbens umwandelt, entspricht die Drehachse dem Mittelpunkt des Verbindungsabschnitts, an dem die Kolbenstange mit den Kurbelwellen verbunden ist.
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Weiterhin kann die zweite Kurbelwelle wenigstens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme und drehbaren Lagerung der ersten Kurbelwelle aufweisen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass das wenigstens eine zusätzliche Verbindungsteil eine Verbindungsstange und/oder einen Hebel umfassen kann. Durch das Vorsehen eines zusätzlichen Verbindungsteils kann insbesondere eine verbesserte Krafteinleitung durch Ausnutzung einer Hebelwirkung erreicht werden, wodurch die Lagerung der Bauteile des Gleichraumverbrennungsmotors geringeren Maximalkräften ausgesetzt ist.
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Die Drehkopplung der ersten Kurbelwelle mit der zweiten Kurbelwelle kann wenigstens eine Planetenradstufe mit zwei aneinander abwälzenden Stirnrädern umfassen, von denen jeweils eines einer der wenigstens zwei Kurbelwellen zugeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Drehkopplung der ersten Kurbelwelle mit der zweiten Kurbelwelle wenigstens eine Planetenradstufe mit wenigstens einem Stirnrad aufweisen, dass sich an wenigstens einem Hohlrad der Planetenradstufe abwälzt, wobei das Stirnrad oder das Hohlrad der wenigstens einen Planetenradstufe einer der Kurbelwellen und des jeweils andere Bauteil der Planetenradstufe der jeweils anderen Kurbelwelle zugeordnet ist. Durch eine solche Bauweise wird eine besonders platzsparende Anordnung der Drehkopplung der Kurbelwellen erreicht.
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Mit „Zuordnung” ist in diesem Zusammenhang nicht gemeint, dass das Bauteil der Planetenradstufe mit der zugeordneten Kurbelwelle verbunden sein muss oder an dieser angeordnet sein muss. Stattdessen ergibt sich hieraus nur, dass jeder der Kurbelwellen des Gleichraumverbrennungsmotors funktional wenigstens ein Bauteil einer Planetenradstufe zugeordnet sein kann. Eine integrale Ausbildung des Bauteils einer Planetenradstufe mit der zugeordneten Kurbelwelle oder eine Anordnung des Bauteils an der zugeordneten Kurbelwelle hat jedoch insbesondere den Vorteil einer besonders kostengünstigen und platzsparenden Lösung.
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Neben dem vorstehend beschriebenen Gleichraumverbrennungsmotor betrifft die Erfindung zudem auch ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 11, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drehbewegung der gekoppelten Kurbelwellen derartig überlagert werden, dass die resultierende Gesamtbewegung in mindestens einem definierten Winkelabschnitt eine im Wesentlichen konstante Stellung der Kolbenstange und des damit verbundenen Kolbens in der Kolben-/Zylindereinheit erzeugt. Dabei handelt es sich bei einer im Wesentlichen konstanten Stellung der Kolbenstange um eine nahezu konstante Stellung, die es ermöglicht, beispielsweise während des Arbeitstaktes einen nahezu unveränderten Brennraum in der Kolben-/Zylindereinheit bereitzustellen und damit eine höhere Effizienz des Gleichraumverbrennungsmotors zu gewährleisten.
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Weiterhin können die Kurbelwellen über wenigstens ein Verbindungsteil, beispielsweise eine Verbindungsstange und/oder eine Wippe, miteinander gekoppelt sein, wobei das Verbindungsteil die überlagerte Bewegung der Kurbelwellen auf die Kolbenstange zu übertragen vermag, und dass die miteinander gekoppelten Kurbelwellen sich gleichläufig und bevorzugt mit einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis von etwa eins zu zwei relativ zueinander drehen. Eine Abweichung von dem vorstehend genannten Drehzahlverhältnis ist selbstverständlich möglich.
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Die Drehbewegungen der Kurbelwellen können sinusförmig sein, wobei die Kurbelwellen derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Sinuskurven ihrer Drehbewegung einen Phasenversatz von bevorzugt etwa 90 Grad aufweisen.
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Zudem können die Sinuskurven der Drehbewegung der Kurbelwellen unterschiedliche Amplituden aufweisen, wobei die Amplitude der Sinuskurve der Drehbewegung der zweiten Kurbelwelle bevorzugt viermal so groß ist wie die Amplitude der Sinuskurve der Drehbewegung der ersten Kurbelwelle.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass der definierte Winkelabschnitt wenigstens teilweise dem Arbeits- bzw. Verbrennungstakt des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, d. h. demjenigen Takt, in dem das Brenngasgemisch entzündet wird und das Brenngas mechanische Arbeit am Kolben verrichtet.
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Neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines Gleichraumverbrennungsmotors gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben, wobei diese bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, bei denen die einzelnen Merkmale der Erfindung miteinander kombiniert sind. Der Fachmann wird diese jedoch selbstverständlich auch losgelöst voneinander betrachten und/oder zu anderen sinnvollen Kombinationen zusammenfassen können. Ferner kann der Fachmann der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie den Ansprüchen auch weitere Merkmale der Erfindung entnehmen, die vorstehend möglicherweise noch nicht beschrieben sind.
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Es zeigen schematisch
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1a–1c unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Gleichraumverbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2a–2c unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Gleichraumverbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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3a–3c unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Gleichraumverbrennungsmotors gemäß einer dritten Ausführungsform
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Die 1 bis 3 zeigen drei unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Gleichraumverbrennungsmotors. Dabei sind übereinstimmende Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei diesen bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 die Ziffer ”1” vorangestellt ist und bei der dritten Ausführungsform gemäß 3 die Ziffer ”2” vorangestellt ist. Weiterhin ist in der Figur „a” jeweils eine Schnittansicht des jeweiligen Gleichraumverbrennungsmotors gemäß der Schnittlinie A-A in der zugehörigen Figur „b” der selben Ausführungsform des Gleichraumverbrennungsmotors gezeigt. Die Figur „c” stellt jeweils den entsprechenden Gleichraumverbrennungsmotor in einer isometrischen teilgeschnittenen Ansicht dar.
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Der Gleichraumverbrennungsmotor gemäß 1a–c ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfasst innerhalb eines Gehäuses 12 eine Kolben-/Zylinderanordnung mit einem Kolben 14, der innerhalb eines zylinderförmigen Aufnahmeraums 16 für den Kolben verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben 14 kann dabei in an sich bekannter Art und Weise an seinem Außenumfang mit Dichtmitteln versehen sein, um einen möglichst dichten Arbeitsraum bzw. Brennraum innerhalb des zylinderförmigen Aufnahmeraums 16 zu begrenzen. Weiterhin ist der Kolben 14 über ein wellenförmiges Verbindungsteil 18 mit einer Kolbenstange 20 verbunden, indem die Welle 18 in einem entsprechenden Aufnahmeabschnitt 22 der Kolbenstange 20 drehbar aufgenommen ist.
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Die Kolbenstange 20 verfügt ferner über einen zweiten Aufnahmeabschnitt 24 zur drehbaren Verbindung mit einer ersten Kurbelwelle 40 sowie über einen Zwischensteg 26, der die Aufnahmeabschnitte 22 und 24 miteinander verbindet.
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Erfindungswesentlich ist das Kurbelwellensystem 28, welches eine erste Kurbelwelle 40 sowie eine zweite Kurbelwelle 30 umfasst. Beide Kurbelwellen 30, 40 weisen jeweils eine Mittellängsachse L1 bzw. L2 auf, um die sie sich drehen können. Die Mittellängsachsen L1 und L2 bilden somit zugleich die Drehachsen für die jeweilige Kurbelwelle. Die zweite Kurbelwelle 30 ist über an sich übliche Lagerstellen 32a und 32b drehbar innerhalb des Gehäuses 12 abgestützt. Sie verfügt über zwei exzentrisch angeordnete Aufnahmebereiche 34a und 34b, in denen die erste Kurbelwelle 40 relativ verdrehbar zu der zweiten Kurbelwelle 30 aufgenommen ist. Die exzentrischen Aufnahmebereiche 34a und 34b sind in Bezug auf die Längsachse 12 der zweiten Kurbelwelle 30 exzentrisch angeordnet und miteinander fluchtend ausgebildet. Je nach Gestaltung der ersten Kurbelwelle 40 können die Aufnahmebereiche 34a und 34b gleich groß oder unterschiedlich groß ausgebildet sein. Wie man in der 1a deutlich erkennen kann, sind die Kurbelwellen 30 und 40 parallel zueinander angeordnet.
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In der ersten Ausführungsform gemäß den 1a–c ist die zweite Kurbelwelle 30 ferner als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine Zwischenwelle 36 in ihrem Inneren angeordnet und drehfest mit dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Kurbelwelle 30 über zwei Lagerstellen 36a und 36b, die an dem Innenumfang des von der zweiten Kurbelwelle 30 definierten Hohlraums angeordnet sind, an der Zwischenwelle 36 ab. Die zweite Kurbelwelle 30 stützt sich somit über die äußeren Lagerstellen 32a und 32b nach außen an dem Gehäuse 16 und über die inneren Lagerstellen 36a und 36b an der gehäusefesten Zwischenwelle 36 ab.
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Weiterhin ist an der Zwischenwelle 36 in der Art eines Sonnenrads eine Stirnverzahnung 38 ausgebildet, die in Eingriff mit einem korrespondierenden Zahnrad 48 der ersten Kurbelwelle 40 steht. Das Zahnrad 48 ist in der dargestellten Ausführungsform auf die erste Kurbelwelle 40 aufgepresst, kann alternativ jedoch auch direkt an dieser ausgebildet sein oder anderweitig mit dieser drehfest verbunden sein.
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Die erste Kurbelwelle 40 ist in kreisförmigen, den Aufnahmebereich bildenden Aufnahmeausnehmungen 34a und 34b der zweiten Kurbelwelle 30 exzentrisch zu dieser aufgenommen und durch die Lagerstellen 42a und 42b relativ zu der zweiten Kurbelwelle 30 drehbar an dieser abgestützt. Die Exzentrizität ist durch den Abstand d2 zwischen den Mittellängsachsen L1 und L2 angegeben.
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Weiterhin verfügt die erste Kurbelwelle 40 über einen Wellenkopf 44, der drehbar innerhalb des Aufnahmeabschnitts 24 der Kolbenstange 20 aufgenommen ist. Der Wellenkopf 44 der Kurbelwelle 40 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt M des kreisförmigen Wellenkopfes 44 exzentrisch zu der Längsachse L1 und damit der Drehachse der ersten Kurbelwelle 40 angeordnet ist (der Abstand zwischen dem Mittelpunkt M und der Längsachse L1 ist mit d1 angegeben). Dementsprechend vollzieht der Wellenkopf 44 und somit auch der diesen umgebende Aufnahmeabschnitt 24 der Kolbenstange 20 eine relativ zu der Kurbelwelle 40 exzentrische Drehbewegung.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Gleichraumverbrennungsmotors 10 näher erläutert:
Die Kurbelwellenanordnung 28 verbindet gemäß der ersten Ausführungsform der 1a–c die zweite Kurbelwelle 30 über eine Planetenradstufe mit der ersten Kurbelwelle 40. Die Planetenradstufe umfasst bei dieser Ausführungsform zwei Stirnräder 38, 48, die miteinander in Eingriff stehen und bei einer Drehbewegung aneinander abwälzen. Somit wird die Bewegung der Kolbenstange 20 über den Wellenkopf 44 auf die erste Kurbelwelle 40 übertragen, die sich infolgedessen an dem Stirnrad 38 der gehäusefesten Zwischenwelle 36 abzuwälzen und so über die Aufnahmeausnehmungen 34a und 34b die zweite Kurbelwelle 30 in einer um die Zwischenwelle 36 umlaufenden Drehbewegung mitzunehmen vermag. Somit wird durch die Bewegung der Kolbenstange 20 und die Drehbewegung der ersten Kurbelwelle 40 um die Zwischenwelle 36 die zweite Kurbelwelle 30 angetrieben, da die erste Kurbelwelle 40 exzentrisch angeordnet in den Aufnahmeausnehmungen 34a und 34b der zweiten Kurbelwelle 30 angeordnet ist.
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Durch die spezifische exzentrische Anordnung der ersten und der zweiten Kurbelwelle relativ zueinander wird an dem Wellenkopf 44 eine überlagerte Gesamtdrehbewegung auf die Kolbenstange 20 und den damit verbundenen Kolben 14 übertragen, die gegenüber einer üblichen Bewegung des Kolbens im Arbeitshub, d. h. im oberen Totpunkt des Kolbens 14, verzögert ist. Gleichermaßen wird durch die die spezifische exzentrische Anordnung der ersten und der zweiten Kurbelwelle relativ zueinander erreicht, dass der Kolben 14 im Bereich seines unteren Totpunkts eine beschleunigte Bewegung vollzieht.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der Abstand d2 etwa viermal so groß ist wie der Abstand d2. Weiterhin kann der Phasenversatz der Drehbewegung der ersten Kurbelwelle 40 gegenüber der Drehbewegung der zweiten Kurbelwelle 30 etwa 90 Winkelgrad betragen. Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Drehzahlverhältnis der ersten Kurbelwelle zur zweiten Kurbelwelle bei etwa 1 zu 2 liegt, d. h. dass sich die erste Kurbelwelle 40 etwa doppelt so schnell dreht wie die zweite Kurbelwelle 30.
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Durch die exzentrische Anordnung der Kurbelwellenanordnung 28 und das Vorsehen einer Planetenradstufe wird vorliegend eine besonders bauraumsparende Anordnung geschaffen, die einen Gleichraumprozess, wie eingangs in der Beschreibung erläutert, ermöglicht.
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Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform, ist bei der zweiten Ausführungsform gemäß der 2a–c die erste Kurbelwelle 130 nicht als Hohlwelle ausgebildet. Anstelle einer gehäusefesten Zwischenwelle 36 (vergleiche 1a) ist bei der zweiten Ausführungsform eines Gleichraumverbrennungsmotors 110 ein Hohlrad 146 vorgesehen, dass ebenfalls gehäusefest innerhalb des Gehäuses 116 angeordnet ist und ein Abwälzen des Stirnrads 148 der zweiten Kurbelwelle 140 ermöglicht. Die übrige Funktionsweise entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, weshalb auf die hierzu gehörigen Ausführungen verwiesen wird.
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Schließlich ist in den 3a–c eine weitere Ausführungsvariante gezeigt, bei der eine zweiseitige Lagerung der zweiten Kurbelwelle 240 vorgesehen ist. Hierzu ist der Wellenkopf 244 der zweiten Kurbelwelle 240 zentral an dieser angeordnet und von zwei Wellenabschnitten 244a und 244b seitlich flankiert. Diese weisen, wie bereits die vorstehend beschriebenen Varianten der 1a–c und 2a–c, jeweils ein Stirnrad 248a, 248b auf, welches sich jeweils an einem gehäusefesten Hohlrad 246a, 246b abzuwälzen vermag. Ferner ist auch die zweite Kurbelwelle im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zweiteilig ausgebildet und umfasst die Kurbelwelle 230a und die Kurbelwelle 230b, die jeweils seitlich von dem Wellenkopf 244 der ersten Kurbelwelle 240 angeordnet sind. Die übrige Funktionsweise der dritten Ausführungsform entspricht weitestgehend der Funktionsweise der zweiten Ausführungsform gemäß der 2a–c, weshalb auf die hierzu gehörenden Ausführungen verwiesen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2955149 A1 [0004]
- DE 4013754 A1 [0005]
- DE 102009005447 A1 [0005]
- GB 2053352 A [0006]
