DE19756477C1 - Hubkolbenmotor mit Getriebe - Google Patents

Description

Es sind viele Hubkolbenmotoren, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, bekannt, die mit mechanischen Schaltgetrieben verbunden sind.

Die Nachteile liegen jedoch insbesondere in einem relativ großen Bauvolumen und in einer relativ großen Masse durch die Trennung der Aggregate.

Durch die DE 88 08 726 U1 ist eine Hubkolbenmaschine bekannt geworden, mit einem Getriebe, wobei die Kurbelwelle als Antriebswelle des Getriebes eingesetzt wird, in dem die Kurbelwangen mit Zahnkränzen versehen sind, die in Zahnräder der Abtriebswelle eingreifen. Ziel dieser Anordnung ist es, Schwingungsprobleme der Kurbelwelle zu lösen. Eine Schaltung des Getriebes ist nicht vorgesehen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, das einem Hubkolbemotor nachgeordnete, mechanische Schaltgetriebe, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, in seinem Bauvolumen und seiner Masse zu reduzieren, um es zu einem kompakten Aggregat zu formen, sowie den dafür erforderlichen Material- und Fertigungsaufwand zu verringern.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Erfahrungen zeigen, daß Hubkolbenmotoren und die mit ihnen verbundenen mechanischen Schaltgetriebe sehr häufig gemeinsam störungsfrei, sehr lange, ähnliche Einsatzzeiten erreichen, so daß eine Trennung dieser Aggregate wegen eines Austausches aus Gründen sehr unterschiedlicher Laufzeiten, der Frühausfälle oder der Störungen, wie sie in früheren Zeiten noch häufiger zu verzeichnen waren, heute nicht mehr generell aufrecht erhalten werden muß.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, die Motorschwungscheibe zu reduzieren, zu vereinfachen, bzw. völlig entfallen zu lassen, denn die Funktion als Kupplungsteil, wie allgemein bei Kraftfahrzeugen üblich, ist nicht mehr erforderlich.

Die Verlagerung der Schwungmassen in den Motor wirkt sich durch die gleichmäßigere Verteilung positiv auf die Festigkeitsgestaltung der Kurbelwelle und ihrer Lagerung aus.

Ist die Schwungscheibe trotzdem noch erforderlich, kann sie in einfacher Form als auswuchtbares, einfaches Gußteil gefertigt werden.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 ermöglicht es dadurch, daß die Kupplung an der Abtriebswelle keine Schwungscheibenfunktion ausüben muß und deshalb auf große Durchmesser verzichten kann, sie mit kleinerem Durchmesser im Verhältnis zur Einscheibentrockenkupplung als Mehrscheiben- bzw. Lamellenkupplung auszuführen, wobei die große Kupplungsglocke am Gehäuse entfallen kann. Außerdem ist es möglich die Kupplung in das integrierte Getriebe mit einzubeziehen und durch die Ölkühlung vor thermischer Überlastung zu schützen, um die Lebensdauer zu verlängern.

Die Abtriebswelle kann unter der Kurbelantriebswelle oder davor bzw. dahinter angeordnet werden. Die Vorteile liegen in der jeweiligen Ausgestaltung des Einbauraumes für den Hubkolbenmotor mit integriertem Getriebe und vor allem in der Variation des Schwerpunktes.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Masse und das Bauvolumen des mit dem Hubkolbenmotor integrierten Getriebes reduziert, ein neues kompaktes Aggregat geschaffen und Material- sowie Fertigungsaufwand eingespart werden. Wie die Vorteile zu erreichen sind, wird im einzelnen dargestellt.

Die Kurbelwelle des Hubkolbenmotors übernimmt die Funktion der Hauptwelle des Getriebes mit, wodurch letztere entfällt. Das bildet die Voraussetzung für die Einsparung des Bauvolumens, eine kompakte Bauform, sowie die Reduzierung der Masse und des Fertigungsaufwandes.

Die Kurbelwangen werden mit entsprechenden Kraftübertragungselementen, insbesondere Zahnkränzen ausgestattet, die ihrerseits auf Zahnräder der Antriebswelle wirken. Durch die Anzahl der Kurbelwangen wird die Anzahl der möglichen Gänge bestimmt, z. B. ein 4-Zylinderreihenhub­ kolbenmotor mit 5-facher Kurbelwellenlagerung, wie er heute am meisten im PKW eingebaut wird, kann mit acht Gängen ausgestattet werden, ein 3-Zylinderreihenhubkolbenmotor mit sechs Gängen usw. Dadurch wird zur Realisierung einer kompakten Bauform mit ausreichenden Gängen beige­ tragen. Die Funktion zur Lagerung der Abtriebswelle wird durch das modifizierte Motorgehäuse mit übernommen und die Abdichtfunktionen können z. B. durch eine vergrößerte Motorölwanne erfolgen. Dadurch entfallen große Teile des Material- und Fertigungsaufwandes für das ursprüngliche Getriebegehäuse. Die restliche Getriebemontage kann in die Motormontage integriert werden. Beim Einsatz des Hubkolbenmotors mit dem integrierten Getriebe in Kraftfahrzeugen wird weniger Bauvolumen benötigt, was sich vorteilhaft auf die Gestaltung des Kfz bezüglich seiner äußeren Abmessungen, insbesondere der Längenmaße auswirken kann, wodurch eine weitere Massen­ reduzierung am Fahrzeug möglich ist und damit die Vorteile des geringeren Kraftstoffverbrauches und der höheren Beschleunigungswerte einhergehen.

Ein weiteres Einsatzgebiet können Antriebssysteme bei Wasserfahrzeugen, insbesondere bei Booten, darstellen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung stellt in Fig. 1 einen 4-Zylinderreihenhubkolbenmotor mit integriertem, mechanischem Schaltgetriebe dar.

Die Kurbelwelle 1 des Triebwerkes wird gleichzeitig zur Antriebswelle 1. Die Kurbelwangen 2 sind so gestaltet, daß sie die Zahnkränze 4 fest aufnehmen, die mit den losen Zahnrädern 5 der Abtriebswelle 3 permanent im Eingriff stehen. Damit werden fünf Gänge realisiert, d. h. z. B. vier Vorwärts- und ein Rückwärtsgang mit in der Zeichnung nicht sichtbarem Umkehrrad, für ein Kfz. Maximal wären für diesen Fall acht Gänge möglich.

Die Schaltung erfolgt über in Nuten axial beweglichen Klauenschiebemuffen 6 (wobei 6* nur auf den Rückwärtsgang wirkt) auf der Abtriebswelle 3. Letztere trägt die Kupplung 7 am Ausgang.

Claims (3)

1. Hubkolbenmotor mit einem Getriebe, wobei die Kurbelwelle (1) in Doppelfunktion auch als Antriebswelle (1) des Getriebes dient, in dem die Kurbelwangen (2) mit festen Kraftübertragungs­ elementen, insbesondere mit Zahnkränzen (4) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als mechanisches Schaltgetriebe ausgebildet und im Motorgehäuse integriert ist, wobei die Anzahl der realisierbaren Gänge durch die Anzahl der Kraftübertragungselemente bestimmt wird und die Kraftübertragung auf eine Abtriebswelle (3) erfolgt, welche an der Ausgangsseite eine Kupplung (7) trägt, wobei die Lagerkräfte der Abtriebswelle (3) in das Motorgehäuse eingeleitet werden.

2. Hubkolbenmotor mit einem Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen der Motorschwungscheibe in den Kurbelwangen (2) und Zahnkränze (4) integriert sind und damit die Motorschwungscheibe reduziert oder vereinfacht wird, bzw. entfallen kann.

3. Hubkolbenmotor mit einem Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) vom Motorgehäuse so integriert wird, daß sie vom Öl gekühlt wird und deshalb in kompakter Form mit geringerem Durchmesser im Verhältnis zur konventionellen Einscheiben­ trockenkupplung, insbesondere als Mehrscheiben- bzw. Lamellenkupplung ausgebildet werden kann.