DE102015011354A1

DE102015011354A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102015011354A1
Application number: DE102015011354.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: DE102015011354B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem kurbelwellenlosen Triebwerk, bei dem Kolbenpaarungen von sich in einem Gehäuse gegenüberliegenden konzentrisch und koaxial um eine Abtriebswelle angeordneten und miteinander durch eine Kolbenstange verbundenen, sich in Zylinderbuchsen bewegenden Kolben angeordnet sind, wobei von den Kolbenstangen die oszillierende Kolbenbewegung auf einen mit der Abtriebswelle verbundenen zylinderförmigen Kurvenbahnträger mit einer sinusförmig umlaufenden Kurvenbahn übertragbar ist, indem in oder auf der Kurvenbahn Führungszapfen oder Führungsnute geführt sind, die mit jeweils einer Kolbenstange verbunden sind, so dass sich die Kurvenbahn unter den Kolbenkräften wegdreht, wobei mindestens auf einer Seite des Gehäuses (1) zwischen den Zylinderbuchsen (4) bzw. der Innenseite eines Zylinderbuchsengehäuses (1.3) der Zylinderbuchsen (4) und der Abtriebswelle (7) ein freier Ringraum (8) besteht, wobei in dem Ringraum (8) mindestens ein Zusatzaggregat angeordnet ist, wobei das Zusatzaggregat auf die Abtriebswelle (7) aufgesteckt und durch die Abtriebswelle (7) antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit kurbelwellenlosem Triebwerk bei dem konzentrisch-koaxial angeordnete Zylinder und eine Kurvenbahn einen kompakten Antrieb bilden.
Bekannt ist ein derartiger Kurvenbahnmotor als Herrmann-Motor, gebaut 1935 als Versuchsmotor für Flugzeuge in den USA. Zwei Zylinderblöcke mit je sechs konzentrisch-koaxial angeordneten Zylindern sind hier zu einer Einheit verschraubt. Je zwei sich gegenüberliegende Kolben sind miteinander verbunden und greifen mit Rollen an einer sinusförmigen Kurvenscheibe an. Diese dreht sich unter den Kolbenkräften weg und treibt die Antriebsrolle an (FH Friedberg. Prof. Stefan Zima, "Gescheiterte Motorkonzeptionen – Ungeeignete Konstruktionen oder der Wandel der Randbedingungen" in MTZ 11/1997 S. 660 ff und 20.9.2007 unter http//www.fh-friedberg.de/users/zima/konzept.html). Eine Scheibe, die die Kurvenbahn trägt, auf der die Rollen ablaufen, liegt dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung der oszillierenden Kolben auf der Antriebswelle angeordnet.
Ähnlich ist die Verbrennungskraftmaschine nach DE 879 624 C ausgebildet. Um zu verhindern, dass durch die fortdauernden Explosionsschläge, die von den Rollen auf die Kurvenbahn übertragen werden müssen, Deformierungen und ein unruhiger Lauf hervorgerufen werden, wird hier eine federnde Lagerung der Kurvenscheibe vorgeschlagen. Ferner soll die Kurvenscheibe axial verschiebbar sein, um Kompressionsverstellungen zu ermöglichen.
In der DE 2500608 A wird ein kurvenscheibenangetriebener und -gesteuerter 4-Takt-Hubkolbenmotor mit kontinuierlich einstellbarem Zylinderraum beschrieben. Die Kolbenstangen rollen hier auf zwei konzentrisch, gleichgeformten Kurvenscheiben ab.
Aus der GB 136 191 A ist ein Verbrennungsmotor mit einem kurbelwellenlosen Triebwerk bekannt, bei dem Kolbenpaarungen von sich gegenüberliegenden konzentrisch und koaxial um eine Antriebswelle angeordneten und miteinander durch eine Kolbenstange verbundenen Kolben angeordnet sind, wobei von den Kolbenstangen die oszillierende Kolbenbewegung auf einen auf der Antriebswelle angeordneten Kurvenbahnträger mit einer Kurvenbahn übertragbar ist. Die Antriebsbewegung entsteht, indem sich die Kurvenbahn unter den Kolbenkräften wegdreht, wobei der Kurvenbahnträger ein Zylinder ist, der auf der Antriebswelle gelagert ist, und die Kurvenbahn aus einer Nut im Zylindermantel des Zylinders des Kurvenbahnträgers besteht, wobei in der Nut Zapfen geführt sind, die mit jeweils einer Kolbenstange verbunden sind. Dabei besteht eine Zwangsführung über alle Arbeitstakte der Kolben-Zylinder-Einheiten, was die Motorflexibilität einschränkt.
Bei dem Verbrennungsmotor nach DE 10 2007 052 004 B4 wird die Verbindung zwischen der Kolbenstange und den Führungszapfen, die in einer nutförmigen sinusförmigen Kurvenbahn geführt sind, so dass die oszillierende Kolbenbewegung in eine rotatorische Abtriebsbewegung wandelbar ist, über einen auf oder an der Kolbenstange angeordneten Führungszapfenträger hergestellt ist, wobei der Führungszapfenträger auf der Kolbenstange verschiebbar und feststellbar angeordnet ist.
Bei diesem Verbrennungsmotor ist das Gehäuse dreigeteilt ausgebildet, nämlich zwei äußere Zylinderbuchsengehäuse und ein zwischen diesen angeordnetes Triebwerksgehäuse.
Nachteilig bei diesen Verbrennungsmotoren ist, dass notwendige weitere Aggregate zum Motorbetrieb, wie z. B. eine Oel- oder Wasserpumpe als Bauteile außen an den Motoren angeordnet werden und so die Kompaktheit des Kurvenbahnmotors verloren geht.
Aufgabe der Erfindung ist es, zum Motorbetrieb benötigte Aggregate in den eigentlichen Kurvenbahnmotor zu integrieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des 1. Anspruches, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verbrennungsmotor mit einem kurbelwellenlosen Triebwerk, bei dem Kolbenpaarungen von sich in einem Gehäuse gegenüberliegenden konzentrisch und koaxial um eine Abtriebswelle angeordneten und miteinander durch eine Kolbenstange verbundenen, sich in Zylinderbuchsen bewegenden Kolben angeordnet sind, wobei von den Kolbenstangen die oszillierende Kolbenbewegung auf einen mit der Abtriebswelle verbundenen zylinderförmigen Kurvenbahnträger mit einer sinusförmig umlaufenden Kurvenbahn übertragbar ist, indem in oder auf der Kurvenbahn Führungszapfen oder Führungsnute geführt sind, die mit jeweils einer Kolbenstange verbunden sind, so dass sich die Kurvenbahn unter den Kolbenkräften wegdreht, vorgeschlagen, dass mindestens auf einer Seite des Gehäuses zwischen den Zylinderbuchsen bzw. der Innenseite eines Zylinderbuchsengehäuses der Zylinderbuchsen und der Abtriebswelle ein freier Ringraum besteht, wobei in dem Ringraum mindestens ein Zusatzaggregat angeordnet ist, wobei das Zusatzaggregat auf die Abtriebswelle aufgesteckt und durch die Abtriebswelle antreibbar ist.
Bevorzugt sind als Zusatzaggregat angeordnet: eine Wasserpumpe und/oder eine Oelpumpe und/oder ein Kompressor und/oder ein Generator und/oder eine Vakuumpumpe.
Diese gewöhnlich beim Betrieb eines Verbrennungsmotor benutzten Zusatzaggregate sind so in den Verbrennungsmotor integriert. Er behält seine Kompaktheit.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Zusatzaggregate gestapelt angeordnet, wobei die Gehäuse der Zusatzaggregate untereinander durch Steckverbinder miteinander gekoppelt sind. Dabei ist mindestens ein Zusatzaggregat mit einem feststehenden Abschnitt des Gehäuses verbunden. Die Zusatzaggregate sind so im Gehäuse fixiert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle mit dem Kurvenbahnträger durch eine formschlüssige Steckverbindung verbunden ist, vorzugsweise durch eine Kerbverzahnung oder eine Keilwellenverbindung. Das ist vorteilhaft für die Montage sowohl der Zusatzaggregate als auch der Abtriebswelle selbst.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verbrennungsmotors ist der Kurvenbahnträger als Hohlzylinder ausgebildet zur Aufnahme von mindestens einem Zusatzbauteil, wobei das Zusatzbauteil über eine Kupplung mit dem Kurvenbahnträger oder mit der Abtriebswelle verbunden ist.
Bei diesem zuschaltbaren oder abschaltbaren Zusatzbauteil handelt es sich bevorzugt um ein Getriebe mit einer aus dem Gehäuse des Verbrennungsmotors herausgeführten Antriebswelle. Der so ausgeführte Verbrennungsmotor verfügt somit über zwei Ausgänge, die Abtriebswelle mit der Motordrehzahl drehend und die Antriebswelle mit durch das Getriebe einstellbaren Drehzahl/Drehzahlen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse dreigeteilt ausgebildet ist, zwei Zylinderbuchsengehäuse jeweils außen und ein zwischen diesen angeordnetes Triebwerksgehäuse für den Kurvenbahnträger mit der Kurvenbahn und den Führungszapfen bzw. Führungsnute.
Mit dem vorgeschlagenen Aufbau des Verbrennungsmotors wird ein kompakter vielseitig einsetzbarer und montagefreundlicher Motor vorgeschlagen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung erläutert werden.
In 1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem kurbelwellenlosen Triebwerk abgebildet. Das Gehäuse 1 ist dreigeteilt ausgebildet, zwei Zylinderbuchsengehäuse 1.1 und 1.3 jeweils außen und einem zwischen diesen angeordneten Triebwerksgehäuse 1.2. Die Gehäuseteile 1.1–1.3 sind untereinander verbunden, vorzugsweise durch Verschrauben.
Der Verbrennungsmotor ist mit Kolbenpaarungen von sich gegenüberliegenden konzentrisch und koaxial um die Abtriebswelle 7 angeordneten und miteinander durch eine Kolbenstange 3 verbundenen Kolben 2.1, 2.2 ausgestattet, wobei sich die Kolben 2.1, 2.2 in jeweils einer Zylinderbuchse 4 der Zylinderbuchsengehäuse 1.1 bzw. 1.3 bewegen.
Von den Kolbenstangen 3 wird die oszillierende Kolbenbewegung auf den mit der Abtriebswelle 7 verbundenen Kurvenbahnträger 5 mit der Kurvenbahn übertragen und die Abtriebsbewegung entsteht, indem sich die Kurvenbahn unter den Kolbenkräften wegdreht. Der Kurvenbahnträger 5 befindet sich im Triebwerksgehäuse 1.2.
Die dargestellte Kurvenbahn des Kurvenbahnträgers 5 besteht aus zwei parallel verlaufenden sinusförmig angeordneten Stegen, wobei auf den Stegen Führungsnute 6 geführt sind, die mit jeweils einer Kolbenstange 3 verbunden sind.
Aus der Darstellung ist auch ersichtlich, dass die Verbindung der Abtriebswelle 7 mit dem Kurvenbahnträger 5 durch eine formschlüssige Steckverbindung 12 gebildet ist, vorzugsweise mit einer Kerbverzahnung oder einer Keilwellenverbindung. Das kann direkt oder wie hier gezeigt über eine mit dem Kurvenbahnträger 5 verbundene Aufnahme erfolgen. Die Aufnahme kann dabei Bestandteil einer Kupplung 13 sein.
Zwischen der Innenseite des Zylinderbuchsengehäuses 1.3 mit den Zylinderbuchsen 4 und der Abtriebswelle 7 besteht ein freier Ringraum 8, wobei in dem Ringraum 8 Zusatzaggregate in Form einer Wasserpumpe 9, einer Oelpumpe 10 und eines Generators 11 angeordnet sind. Ein Zusatzaggregat ist nicht bezeichnet und soll andeuten, dass auch noch andere Zusatzaggregate angeordnet sein können, z. B. eine Vakuumpumpe.
Die Zusatzaggregate sind auf die Abtriebswelle 7 aufgesteckt und durch die Abtriebswelle 7 antreibbar. Die Abtriebswelle 7 besitzt dazu z. B. eine Längsverzahnung in die eine Innenverzahnung des Antriebsgliedes des Zusatzaggregates eingreift. Auch andere bekannte, insbesondere formschlüssige Verbindungen sind einsetzbar.
Weiter wird gezeigt, dass die Gehäuse der Zusatzaggregate untereinander durch Steckverbinder 16 verbunden sind. Die Steckverbinder 16 der Oelpumpe 10 greifen hier in einen feststehenden Abschnitt des Gehäuses 1 bzw. des Zylinderbuchsengehäuses 1.3 bzw. des Triebwerksgehäuse 1.2 ein. Die Gehäuse der Zusatzaggregate sind so fixiert. Natürlich wäre es auch möglich, die Fixierung der Gehäuse der Zusatzaggregate an der Innenwand des Zylinderbuchsengehäuses 1.3 vorzunehmen, was aber aufwendiger erscheint als das hier praktizierte Stapeln der Zusatzaggregate.
Aus der Darstellung ist weiter ersichtlich, dass der Kurvenbahnträger 5 als Hohlzylinder ausgebildet ist zur Aufnahme von mindestens einem Zusatzbauteil, wobei das Zusatzbauteil über die Kupplung 13 mit dem Kurvenbahnträger 5 bzw. mit der Abtriebswelle 7 verbunden ist. Als Zusatzbauteil ist hier ein Getriebe 14 angeordnet mit einer aus dem Gehäuse 1 herausgeführten Antriebswelle 15. Das Getriebe 14 ist mit seinem Getriebegehäuse an einem feststehenden Abschnitt des Gehäuses 1 des Verbrennungsmotors mittels der Verschraubungen 17 angeflanscht.
Das Getriebe 14 wird bei der dargestellten Ausführung von Unten montiert während die Zusatzaggregate, wie Wasserpumpe 9, Oelpumpe 10 und Generators 11 von Oben montiert werden.
Die äußeren Maße des Verbrennungsmotors verändern sich durch die Integration dieser Zusatzaggregate und des Zusatzbauteils nicht.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1.1: Zylinderbuchsengehäuse
1.2: Triebwerksgehäuse
1.3: Zylinderbuchsengehäuse
2: Kolbenpaarung
2.1: Kolben
2.2: Kolben
3: Kolbenstange
4: Zylinderbuchsen
5: Kurvenbahnträger
6: Führungsnut
7: Abtriebswelle
8: Ringraum
9: Wasserpumpe
10: Oelpumpe
11: Generator
12: Steckverbindung
13: Kupplung
14: Getriebe
15: Antriebswelle
16: Steckverbinder
17: Verschraubung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 879624 C [0003]
DE 2500608 A [0004]
GB 136191 A [0005]
DE 102007052004 B4 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

FH Friedberg. Prof. Stefan Zima, ”Gescheiterte Motorkonzeptionen – Ungeeignete Konstruktionen oder der Wandel der Randbedingungen” in MTZ 11/1997 S. 660 ff und 20.9.2007 unter http//www.fh-friedberg.de/users/zima/konzept.html [0002]

Claims

Verbrennungsmotor mit einem kurbelwellenlosen Triebwerk, bei dem Kolbenpaarungen von sich in einem Gehäuse gegenüberliegenden konzentrisch und koaxial um eine Abtriebswelle angeordneten und miteinander durch eine Kolbenstange verbundenen, sich in Zylinderbuchsen bewegenden Kolben angeordnet sind, wobei von den Kolbenstangen die oszillierende Kolbenbewegung auf einen mit der Abtriebswelle verbundenen zylinderförmigen Kurvenbahnträger mit einer sinusförmig umlaufenden Kurvenbahn übertragbar ist, indem in oder auf der Kurvenbahn Führungszapfen oder Führungsnute geführt sind, die mit jeweils einer Kolbenstange verbunden sind, so dass sich die Kurvenbahn unter den Kolbenkräften wegdreht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Seite des Gehäuses (1) zwischen den Zylinderbuchsen (4) bzw. der Innenseite eines Zylinderbuchsengehäuses (1.3) der Zylinderbuchsen (4) und der Abtriebswelle (7) ein freier Ringraum (8) besteht, wobei in dem Ringraum (8) mindestens ein Zusatzaggregat angeordnet ist, wobei das Zusatzaggregat auf die Abtriebswelle (7) aufgesteckt und durch die Abtriebswelle (7) antreibbar ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzaggregat angeordnet sind: eine Wasserpumpe (9) und/oder eine Oelpumpe (10) und/oder ein Kompressor und/oder ein Generator (11) und/oder eine Vakuumpumpe.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzaggregate gestapelt angeordnet sind, wobei die Gehäuse der Zusatzaggregate untereinander durch Steckverbinder (16) miteinander gekoppelt sind.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zusatzaggregat mit einem feststehenden Abschnitt des Gehäuses (1) verbunden ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (7) mit dem Kurvenbahnträger (5) durch eine formschlüssige Steckverbindung (12) verbunden ist, vorzugsweise durch eine Kerbverzahnung oder eine Keilwellenverbindung.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenbahnträger (5) als Hohlzylinder ausgebildet ist zur Aufnahme von mindestens einem Zusatzbauteil, wobei das Zusatzbauteil über eine Kupplung (13) mit dem Kurvenbahnträger (5) oder mit der Abtriebswelle (7) verbunden ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzbauteil ein Getriebe (14) angeordnet ist mit einer aus dem Gehäuse (1) herausgeführten Antriebswelle (15).
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) dreigeteilt ausgebildet ist, zwei Zylinderbuchsengehäuse (1.1, 1.3) jeweils außen und ein zwischen diesen angeordnetes Triebwerksgehäuse (1.2) für den Kurvenbahnträger (5) mit der Kurvenbahn und den Führungszapfen bzw. Führungsnute (6).