DE19523736A1

DE19523736A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19523736A1
Application number: DE1995123736
Authority: DE
Inventors: Alexander Mack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: DE19523736C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle umlaufenden Zylinderraum und darin arbeitenden Kolben.

Derartige Anordnungen für Verbrennungsmotore sind bekannt. So wird in der DE-OS 38 25 354 eine Drehkolbenmaschine mit einem Ringzylinder mit rundem Querschnitt beschrieben, in dem ein Umlaufkolben angeordnet ist. Der umlaufende Kolben ist mit der Abtriebswelle verbunden. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß ein hoher technischer Aufwand für die Dichtung betrieben werden muß.

Mit der DE-OS 38 43 053 wird ein Verbrennungskraftmotor vorgestellt, bei dem Kolben-Zylinder-Anordnungen in einem einen Rotor außen begrenzenden ringförmig umlaufenden Hohlraum gebildet werden. Die Kolbenbewegung wird über Pleuel, Exenter und Zahnräder auf den Rotor übertragen. Damit haftet dieser Lösung der Nachteil an, daß das übertragende Drehmoment je nach Exenterstellung stark differiert.

Bei der bahngesteuerten Rotationskolbenmaschine nach der DE-PS 41 15 289 rotieren zwei mit Kolben ausgerüstete Räder um die gleiche Achse, wobei die Räder durch Zwischenelemente eines Getriebes derart miteinander gekoppelt sind, daß eine Stillstandsphase ständig mit einer Bewegungsphase wechselt. Die Kolben laufen in einem toruidförmigen Arbeitsraum um und folgen der Schrittbewegung der Räder. Dabei leistet der bewegbare Kolben infolge Expansion Arbeit, während der stillstehende Kolben als Sperrglied wirkt. Auch dieser Motor arbeitet steuerungstechnisch aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor mit rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle umlaufenden Zylinderraum (Torus) und darin arbeitenden Kolben zu entwickeln, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, bekannte Optimierungsverfahren für eine schadstoffarme Verbrennung anwendbar macht und stets ein maximales Drehmoment abtriebswellenseitig anliegen läßt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den erfindungsgemäßen kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Indem der rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle umlaufende Zylinderraum (Torus) in 2n (n = ganzzahlig ≧ 1) separate Zylinderabschnitte mit je einem Arbeitskolben, Ein- und Auslaßschlitzen oder -ventilen und Zündeinrichtung aufgeteilt wird, jeweils 2n Arbeitskolben derart untereinander verbunden sind, daß bei der Lage von n Arbeitskolben im oberen Totpunkt sich n Arbeitskolben im unteren Totpunkt befinden, die Kolbenverbindung drehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist und über eine Kupplung/Getriebekombination derart mit der Abtriebswelle verbunden wird, daß die Pendelbewegung der Kolbenverbindung in eine einheitliche Drehbewegung der Abtriebswelle 4 umgeformt wird, entsteht ein leistungsstarkes und an den Nutzungsfall leicht anpaßbares Motorengrundmodell. Das betrifft sowohl die Anzahl der einsetzbaren separaten Zylinder als auch die Nutzung unterschiedlichster Verbrennungstechnologien.

Bei einer Vorzugsvariante des Motors besteht der umlaufende Zylinderraum aus vier separaten Zylinderabschnitten, von denen jeweils zwei so in einem Gehäuse untergebracht sind, daß ihre Zylinderköpfe zusammenstoßen.

Für die Umwandlung der Pendelbewegung der Kolbenverbindung in eine einheitliche Drehbewegung der Abtriebswelle sieht die Erfindung eine Kupplung/Getriebekombination vor. Diese besteht bei einer Ausführungsform aus zwei auf der Abtriebswelle angeordneten Kegelzahnrädern, von denen eins fest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und jedes im Wechsel mittels einer Kupplung mit der Kolbenverbindung verbunden werden kann. Zwischen den Kegelzahnrädern wird mittels eines weiteren Kegelzahnrades eine Wirkverbindung hergestellt. Die Übertragung der Bewegung der Kolbenverbindung erfolgt also einmal direkt über die Kupplung und ein Kegelrad auf die Abtriebswelle und nach Umkehrung der Bewegung der Kolbenverbindung über die zweite Kupplung und eine kinematische Kette aus drei Kegelzahnrädern.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, auf einer Abtriebswelle nacheinander mehrere der Verbrennungsmotore anzuordnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau des Verbrennungsmotors mit vier Zylinderabschnitten und im Querschnitt

Fig. 2 die Arbeitstakte des Verbrennungsmotors

Fig. 3 die Kolben mit Kolbenverbindung

Fig. 4 Längsschnitt des Verbrennungsmotors.

In Fig. 1 ist der Aufbau des Verbrennungsmotors mit vier separaten Zylinderabschnitten dargestellt, von denen jeweils zwei in einem Gehäuse befindliche Zylinderabschnitte mit ihren Zylinderköpfen zusammenstoßen. Die Kolbenverbindung 1 ist auf der Abtriebswelle 4 gelagert. Ebenso sind auf der Abtriebswelle 4 die Kegelzahnrädern 2 und 3 angeordnet, das Kegelzahnrad 2 lose und das Kegelzahnrad 3 mit der Abtriebswelle 4 fest verbunden. Zwischen den Kegelzahnrädern 2 und 3 besteht über die Kegelzahnräder 9 eine Wirkverbindung. Weiterhin sind die Kupplungen 5 und 6 dargestellt, die eine wechselnde Verbindung zwischen der Kolbenverbindung 1 und dem Kegelzahnrad 2 oder der Kolbenverbindung 1 und dem Kegelzahnrad 3 herstellen. Es ist jeweils nur eine Kupplung im Eingriff mit dem zugehörigen Kegelzahnrad und das Umschalten erfolgt synchron mit dem Umschlagen der Pendelbewegung der Kolbenverbindung 1.

Die Arbeitstakte des Verbrennungsmotors zeigt Fig. 2, sie sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:

Die Kolben 7 und die Kolbenverbindung 1 zeigt schematisch die Fig. 3 und in Fig. 4 sind zwei separate Zylinder 8, die mit ihren Zylinderköpfen zusammenstoßen, dargestellt. Das vorteilhaft erreichbare Drehmoment berechnet sich als Produkt von Kraft P × Radius R, ist also im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen mit Kurbelwelle nur verbrennungskraftabhängig.

Claims

1. Verbrennungsmotor mit rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle umlaufenden Zylinderraum (Torus) und darin arbeitenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Zylinderraum aus 2n (n = ganzzahlig ≧ 1) separaten Zylinderabschnitten (8) mit je einem Arbeits kolben (7), Ein- und Auslaßschlitzen oder -ventilen und Zündeinrichtung besteht, jeweils 2n Arbeitskolben derart untereinander verbunden sind, daß bei der Lage von n Arbeitskolben (7) im oberen Totpunkt sich n Arbeitskolben (7) im unteren Totpunkt befinden, die Kolbenverbindung (1) drehbar auf der Abtriebswelle (4) gelagert ist und über eine Kupplung/Getriebekombination derart mit der Abtriebswelle (4) verbunden wird, daß die Pendelbewegung der Kolben verbindung (1) in eine einheitliche Drehbewegung der Abtriebswelle (4) umgeformt wird.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Zylinderabschnitte (8) symmetrisch und mit einem Abstand (R) um die Abtriebswelle (4) angeordnet sind.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Zylinderraum aus vier separaten Zylinderabschnitten (8) besteht, von denen jeweils zwei in einem Gehäuse untergebracht sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei in einem Gehäuse befindlichen Zylinderabschnitte (8) mit ihren Zylinderköpfen zusammenstoßen.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenverbindung (1) zwischen zwei benachbarten Zylinderabschnitten (8) der Mittellinie des gedachten umlaufenden Zylinderraumes folgt.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung/Getriebekombination zur Übertragung der Pendelbewegung der Kolbenverbindung (1) in eine einheitliche Drehbewegung der Abtriebswelle (4) aus auf der Abtriebs welle (4) angeordneten Kegelzahnrädern (2, 3) besteht, das Kegelzahnrad (2) oder das Kegelzahnrad (3) mit der Abtriebswelle (4) fest verbunden ist und zwischen den Kegelzahnrädern (2, 3) mittels der Kegelzahnräder (9) eine Wirkverbindung hergestellt ist, zwischen der Kolbenver bindung (1) und dem Kegelzahnrad (2) und der Kolbenver bindung (1) und dem Kegelzahnrad (3) jeweils eine Kupplung (5, 6) angeordnet ist, von denen jeweils eine im Eingriff mit dem zugehörigen Kegelzahnrad ist und das Umschalten synchron mit dem Umschlagen der Pendelbewegung der Kolbenverbindung (1) erfolgt.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Abtriebswelle (4) nacheinander mehrere der Verbrennungsmotore nach den vorgenannten Ansprüchen angeordnet sind.