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Anmeldungsgegenstand:
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Nurkolben-Motor ohne direkten Kurbeltrieb, ausgestattet mit einem mehrfach wirkenden Kolben. Der obere als Verbrennungskolben ausgebildete Kolbenteil bildet durch seine weiteren Ausführungen als mehrfach wirkender Hydraulikkolben einen doppelten Kolbenendanschlag, sowie einen hydraulischen Pleuel.
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Zusammenfassung:
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Es sind verschieden technische Bauarten des Verbrennungsmotors erfunden, bzw. realisiert worden.
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Die bekannten Verbrennungsmotoren arbeiten in der Regel nach dem Zweitakt-, Viertakt-, sowie nach dem Dieselverfahren und besitzen je nach Arbeitsverfahren ein Einlass- und ein Auslassventil pro Zylinder die über Nockenwellen gesteuert werden.
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Ein Hubkolben-Motor verrichtet beispielhaft beim Viertaktprinzip pro Zündung pro Kolben einmal Arbeit, wozu zwei Umdrehungen der Kurbelwelle benötigt werden.
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Jedoch nimmt der Aufwand im Motorbau um ein Leistungsmerkmal zu steigern in einem ungünstigen wirtschaftlichen Entwicklungsverhältnis zu.
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Es sind Versuche mit dem Gegenkolben-Prinzip bekannt, wobei es sich theoretisch um zwei ohne Zylinderkopf gegeneinander gestülpte technisch bekannte Verbrennungsmotoren handelt.
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Ein auf das Gegenkolben-Prinzip basierender Motor ist mit seinen beiden gegenläufigen Kolben dem bekannten Verbrennungsmotor mit einmal Zündung = zweimal Arbeit im Vorteil.
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Dieser arbeitet aufgrund seines Aufbaus in der Regel mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Kurbeltrieben. Diese müssen über aufwendige Zahnradkombinationen etc. koordiniert werden, um einen brauchbaren Kraftanschluss zu erzielen.
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Aufhabe der Erfindung:
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor ohne Energie vernichtenden Kurbeltrieb zu schaffen.
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Dazu sollen die Vorteile verschiedener Motorgattungen technisch so vereint werden, dass ein kurbelwellenloses Triebwerk mit einer hydraulischen, sowie einer mechanischen Endanschlagsbegrenzung entsteht (Zwangsführung der Kolben).
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Die Erfindungsidee soll weiterhin das Motorkonzept kompatibel gestalten, so dass der verbrennungstechnische Motorteil, einerseits im Gegenkolben-Prinzip, andererseits mit der bekannten Motortechnik, jedoch ohne Kurbeltrieb, aber mit der neu entwickelten hydrostatischen Kraftübertragung, kombinierbar ist.
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Das neue Motorkonzept schafft Maßstäbe im Wirkungsgrad, sowie der Verbrauchseffizienz, innerhalb der Modulbauweise.
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Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor ist ohne große konstruktive Änderung, innerhalb der Fertigung, in den bekannten Zweitakt-, Viertakt-, Dieselverfahren zu betreiben. Vorteilhaft ist eine Aufladung durch Turbolader etc. angedacht.
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Es ist eine Anwendung bei Fahrzeugen aller Art, inklusive E-Mobil im Hybrid-Bereich, sowie eine Nutzung im stationären Arbeitsbereich angedacht. Innerhalb der Energiewandlung von Gas- in Stromenergie ist eine vorteilhafte Integration beinhaltet.
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Lösung der Aufgabe:
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche einen Nurkolben-Motor ohne Kurbeltrieb mit einem mehrfach wirkenden Kolben vorschlägt. Der obere als Verbrennungskolben ausgebildete Kolbenteil bildet durch seine weitere Ausführung als doppelt wirkender Hydraulikkolben einen Kolbenendanschlag, sowie einen hydraulischen Pleuel nach der Kennzeichnung des aufgeführten Anspruch 1.
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Weiterbildungen der Erfindung sind durch Kennzeichnungen in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Bei der bekannten Motortechnik ist der Verbrennungskolben über das Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden. Das Pleuel setzt die lineare Kolbenbewegung über zusätzliche Schwenkbewegungen zur Kurbelwelle in eine Drehbewegung um.
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Die Lösung der Aufgabe stattet den jeweiligen Verbrennungskolben mit einer Kolbenstange aus, welche am Ende als Hydraulikkolben ausgebildet ist. Zwischen den beiden Kolben ist ein weiterer Hydraulikkolben angeordnet, mit welchem der OT-, sowie der UT-Endanschlagspunkt der Kolben trotz fehlenden Kurbeltriebs gewährleistet ist.
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Die Erfindungsaufgabe soll einen Verbrennungsmotor schaffen, welcher weder einen Kurbeltrieb, noch ein Pleuel beinhaltet. Erfindungsgemäß soll ein in Mehrfachfunktion ausgelegter einteiliger Arbeitskolben, eine translatorische Bewegung, innerhalb des zugedachten Arbeitszylinders, ausführen.
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Ausführungsgemäß ist der Kolbenkorpus am rückseitigen Ende als Hydraulikkolben ausgeführt. Der Kolben bildet durch die übertragene Verbrennungskraft eine unter Druck gesetzte oszillierende Ölsäule. Diese arbeitet als „hydraulisches Pleuel”.
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Ziel der Entwicklung soll es sein, die Verbrennungskraft ohne wesentlichen Leistungsverlust in hydraulische Kraft zu übertragen. Dadurch kann die Arbeitskraft des Arbeitskolbens, innerhalb einer angestrebten Modulbauweise, in eine der Anwendung entsprechende Arbeitsleistung gewandelt werden.
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Die Lösung der Aufgabe stellt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor. Diese ermöglicht einen vom Motorblock abgetrennten eigenständig hydraulischen Kurbeltrieb zur Kraftabgabe.
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Das technische Konzept erlaubt eine Modulausführungsform als Mehrkolben-Motor. Dieser kann durch seine je nach Anspruch ausgelegte extrem langsam laufende Bauweise effizient die Wandlung von Energien durchführen.
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Weiterhin integriert die Technologie rundförmige serienmäßige Kolben. Diese ermöglichen eine sehr gute Abdichtung durch bekannte Technik.
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Es soll die Anwendung von serienmäßigen Ventilen, Kurbelwellen, Nockenwellen, sowie aller gängiger Neben-Aggregate ermöglicht werden. Diese können kostengünstig aus laufenden Produktionen integriert werden.
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Die Lösung der Aufgabe soll ein Motoraufbau, ohne zusätzliche Versteifungen, mit wenigen Bauteilen sein.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden anhand der Zeichnungen die dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung technisch näher erläutert.
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Beschreibung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nurkolben-Motor genannte Ausführung. Diese basiert auf einem neuartigen technischen Kolben-Funktionsprinzip, welches einen Verbrennungskolben (7) direkt mit einem hydraulischen Antrieb verbindet.
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Der Nurkolben-Motor, besitzt im Gegensatz zum bekannten Verbrennungsmotor, keinen direkten Kurbeltrieb mit den integrierten Pleueln. Diese übertragen in der Regel die Verbrennungskraft vom Kolben zur Kurbelwelle und verschlechtern durch ihre Reibungswerte das Leistungsgewicht, sowie den Wirkungsgrad erheblich.
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Die Beschreibung ist inhaltlich auf die Verbindung eines Verbrennungskolbens (7) mit direkter hydrostatischer Kraftübertragung (16) ausgebildet. Es ist nicht unbedingt Inhalt der Beschreibung bestimmte Ventil- oder Arbeitstakt-Moden genau zu beschreiben, oder neu zu erfinden.
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Vorteilhaft sind technisch ausgereifte Komponenten, wie Kolben, Ventile, Nockenwellen, etc. in der beschriebenen Modulbauweise anwendbar. Wobei die Nockenwelle nicht zwingend über technisch bekannte Antriebsmechanismen verfügen muss. Hier kann der Erfinder auf weitere anhängige Schutzrechte Bezug nehmen.
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Der Nurkolben-Motor ist durch den gesamten Zylinderkörper (14), gegenüber einer Integration eines beispielhaften technisch bekannten Zylinderkopfes (5a), kompatibel ausgelegt, 4.
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Der Unterschied der bekannten Motortechnik gegenüber dem innovativen Funktionsprinzip des Nurkolben-Motors besteht darin, dass beispielhaft jeweils zwei komplette Zylindereinheiten (14) zusammen integriert werden können. Dadurch können diese sich gegenseitig mit hydraulischer Energie versorgen, um einen integrierten hydraulischen Endanschlag der Kolben zu schaffen, 1–4.
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Die zusätzliche Integrierung eines Kurbeltriebes (11), innerhalb des hydraulischen Systems, mit verbundenem Schwungrad (12) schafft den erfindungsgemäßen Vorteil, das System alternativ mit einem oder mehreren untereinander unabhängigen Verbrennungszylinder zu betreiben. Das Schwungrad (12) baut bei dieser Anwendung über die Kurbelwelle ein sogenanntes Rück-Drehmoment auf, welches mittels der Pleuel (1) in eine oszillierende Hubbewegung gewandelt wird. Über den hydraulischen Kolben (15) wird ein sogenanntes hydraulisches Pleuel (16) aufgebaut. Dieses treibt über die flexiblen hydraulischen Leitungen (16) das System mit der benötigten pulsierenden Gegenströmung (25) in die Kompression, bzw. den integrierten Verbrennungskolben (7) in seinen OT. Die beiden unter 3 beispielhaften bildlichen Darstellungen zeigen, mit der Integrierung eines technisch bekannten Zylinderkopfes (5a), den jeweiligen Verbrennungskolben-Stand im OT, bzw. UT. Bei diesen Ausführungen sind die jeweiligen Überstrom-Verbindungen (19), welche über den Hydraulikkolben (15) den hydraulischen Endanschlag bilden, innerhalb des eigenen Systems integriert, 3.
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Bei einer paarweisen Anordnung ist in jedem Zylinder ein Verbrennungskolben (7) angeordnet, welche über den am Kolbenende integrierten Hydraulikkolben (15), mittels hydraulischer Ölsäule, mit dem hydraulischen Parallelzylinder (14) verbunden ist. Somit laufen die Kolben (7, 15) gegensätzlich parallel waageähnlich, 1–4.
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Sobald einer der beiden Kolben (7) seinen OT in der Kompression erlangt, ist dadurch sein theoretischer Endanschlag gegenüber dem beispielhaften Zylinderkopf (5a) erreicht. Dem gegenüber ist der parallel waageähnlich laufende Hydraulikkolben (15) in seinem Zylinder (14), innerhalb der Ölsäule (16), durch den hydraulischen Druck in seinem UT positioniert, 1–4.
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Um erfindungsgemäß einen zusätzlichen mechanischen Endkolbenanschlag zu bilden, sind zwei Schubstangen (24a) mit Führungsanschlägen an der Unterseite des Verbrennungskolbens (7) arretiert. Es sind konstruktionsgemäß Federanschläge (24a) angedacht, welche durch die Führungsanschläge (24a) den jeweiligen OT, bzw. UT des Kolbens (7, 15) zusätzlich begrenzen. Konstruktionsbedingt können diese Federweg-Begrenzer (24a) auch an anderen vorteilhaften Positionen angebracht werden, 1–4.
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Diese im Erfindungsgedanken beinhalteten Verfahren sind in der Lage einen hydraulischen, sowie mechanischen Endkolbenanschlag aufzubauen, 1–4.
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Damit wird erfindungsgemäß eine unkontrollierte Hubbewegung des jeweiligen Kolbenkörpers (6a) verhindert, 1–4.
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In seiner konstruktiven Ausführung besteht der Motor, in seiner hauptsächlichen Funktion, aus einem mehrfach wirkenden Kolbenkörper, sowie einem aus mehreren Funktionen bestehenden Zylinderkörper, welche die zwei nachfolgend beschriebenen Hauptkomponenten bilden.
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Es kann der Verbrennungskolben (7), über einen Kolbenbolzen, mit einem aus Gewichtsgründen hohlen, dem jeweiligen Kolbenhub, in der Länge entsprechenden rohrähnlichen Körper (6a) verbunden sein, 1–4.
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Zusätzlich wird eine seitenkraftfreie Kolbenführung, innerhalb des Motor-, bzw. Zylinderblocks, durch seine Lagerung (6b) erreicht. Da die Beschreibung nur Ausführungsbeispiele darstellt, können innerhalb der Erfindungsidee die Kolbenkörper (6a, 7, 15) alle technisch mögliche geometrische Formen beinhalten, 1–4.
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Erfindungsgemäß kann das Größenverhältnis von Verbrennungskolben (7) zur hydraulischen Ölkolbenfläche (15) vorteilhaft ausgelegt werden, so dass das Hubvolumen (14) des hydraulischen Kolbens (15) relativ klein ohne Leistungsverlust ausgebildet ist. Damit ist es möglich, das Leistungsgewicht, sowie die Baugröße, des Motors zu verbessern, 2–4.
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4 zeigt die extrem kleine Baugröße des gesamten Nurkolben-Zylinders im Größenverhältnis zu dem beispielhaften Zylinderkopf (5a) positiv auf. Im aufgezeichneten zusammengebauten Zustand befindet sich der Verbrennungskolben (7), innerhalb seines Zylinders (8), an seinem OT, 2–4.
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Der Gesamtkolben-Körper ist erfindungsgemäß in seiner konstruktiven Ausführung ein mehrfach wirkender Kolben. Dieser besteht an der Korpus Vorderseite aus einem Verbrennungskolben (7).
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Eine weitere mittige Ausbildung schafft einen zweifach wirkenden Hydraulikkolben (15), 1–4.
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Das rückwärtige Kolbenende (14) ist in seinem Volumen, dem Hub entsprechend, hohl ausgelegt. Sobald der gesamte Kolbenkörper (6a) eine oszillierende Hubbewegung ausführt, wirkt dieser Hohlzylinder (14) über das integrierte hydraulische System (16) in seiner Funktion als Druckkolben. Beispielhaft sind weitere Endausformungen als hydraulische Hubkolben (15) ausgelegt, 1–4.
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Eine weitere Konstruktionskomponente ist der doppelt ausgelegte Zylinderkörper (14), welcher einen Verbrennungs- (8), sowie einen hydraulischen Zylinderraum (14) ausgestattet mit einer oberen, bzw. unteren Überstromöffnung (21) zur Aufnahme des Kolbenkörpers (15) beinhaltet, 1–4.
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Die obere nach dem Verbrennungszylinder angeordnete Dichtplatte (23) mit einer weiteren Führungsöffnung (6b) für den Hydraulikkolben (15) bildet gleichzeitig die obere Druckabgrenzung des Hydraulikzylinders (14), 2–4.
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Eine weitere am unteren Ende des Hydraulikzylinders (14) liegende Dichtplatte (23) besitzt ebenfalls eine abgedichtete Durchgangsöffnung (6b), um damit einen geschlossenen hydraulischen Zylinderkörper (14) zu bilden, 2–4.
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In der Begrenzungsplatte (23) des Verbrennungszylinder-Raumes (8), oberhalb des hydraulischen Zylinders (14), befinden sich zwei Passführungen (6b) für die Schubstangen (24a), welche für einen präzisen und verdrehungsfreien Kolbenlauf des Verbrennungskolbens (7) sorgen, 2–4.
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Eine weitere Durchgangsöffnung (6b) ist für die Führung der zylinderförmigen Kolbenverbindung (6a) zwischen dem Verbrennungskolben (7) und dem mittig gelagerten Hydraulikkolben (15) vorgesehen, 2–4.
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Damit ist die Führung des gesamten Kolbenkörpers zum hydraulischen Druckaufbau gesichert, 2–4.
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Der gegensätzlich zum Verbrennungszylinder (8), in seinem Umfang geringere, als hydraulischer Zylinder (14) ausgebildete Körper, besitzt jeweils vor der oberen Abdichtungsplatte (23), sowie vor der unteren Abdichtungsplatte (23), je eine der Kolben, sowie der Durchflussgeschwindigkeit entsprechend ausgelegte Überstromöffnung (21), welche für hydraulische Anschlüsse (19) ausgelegt ist. Diese dienen dem gegenseitigen hydraulischen Kolbenendanschlag mit ihrer Verbindung (19) zum jeweiligen Parallelzylinder (14), 2–4.
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Zwischen diesen Öffnungen (21) ist innerhalb des Zylinders (14) der Hub mäßig beidseitig beaufschlagbare Hydraulikkolben (15) positioniert, 2–4.
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Einen theoretischen Motor-Arbeitsablauf zu Folge, wird das im Zylinderkopf (5a) verdichtete Verbrennungsgemisch gezündet. Dadurch bewegt sich der gesamte Kolbenkorpus (6a) innerhalb der jeweiligen Zylinder (8, 14) in einem Arbeitshub nach unten, um seinen durch die jeweiligen Endanschläge (21, 24a) begrenzten UT einzunehmen, 2–4.
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In Folge dieser Hubbewegung wird der im Kolbenkorpus (6a) integrierte mittlere doppelt wirkende Hydraulikkolben (15) in seinem Arbeitszylinder (14) ebenfalls synchron von seinem OT zum UT gedrückt, 2–4.
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Der im Hydraulikzylinder (14) durch den mittleren beaufschlagten Hydraulikkolben (15) aufgebaute Druck, wird über die untere angeschlossene Hydraulikleitung (19) in den parallel verbundenen unteren Teil des Hydraulikzylinders (14) gedrückt, um mit seiner beinhalteten Energie den waageähnlich parallel laufenden Hydraulikkolben-Körper (15) nach oben entgegengesetzt in die Kompression, Richtung OT, zu bringen, 2–4.
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Dadurch wirkt das obere Hydraulikkolben-Teil (15) des Parallel-Zylinders durch den aufgebauten Öldruck als zusätzlicher OT-Endanschlag, 2–4.
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Wie beispielhaft zeichnerisch aufgeführt, ist das System mit einer hydraulischen Ringleitung (19) vergleichbar. Dies bietet den konstruktiven Vorteil, bei einem berechneten Überfüllungsgrad mit Hydraulikflüssigkeit, innerhalb des Systems, einen sicherheitsrelevanten hydraulischen Kolbenendanschlag zum jeweiligen UT oder OT zu schaffen. Dieser besitzt den vergleichbaren Totpunkt des Verbrennungskolbens (7), 2–4.
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Der am Korpus ende (6a) integrierte innere Hohlkolben (14) gibt die übertragene Verbrennungsenergie, als sogenanntes hydraulisches Pleuel (16), in das angeschlossene integrierte hydraulische Arbeitssystem (16). Folglich wird ohne wesentliche Verluste Verbrennungsenergie in hydraulische Energie gewandelt, 2–4.
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Bei 4 ist dieser Vorgang mit der Integration von herkömmlichen Zylinderköpfen (5a) als Zweizylindermodell bildlich dargestellt. Der an seinem OT befindliche Kolbenkörper mit seinen integrierten Kolben (7, 15) wird wie beschrieben durch die Verbrennung Hub mäßig nach unten zum UT gedrückt.
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Die damit aufgebaute hydraulische Ölsäule (16) ist funktionsgemäß in der Lage, je nach Auslegung über die beispielhaft vorgeschlagenen hydraulischen Leitungen (16) mit Hilfe ihrer Pulsierungsströmung (25) Lineargeneratoren (26) oder doppelt wirkende Zylinder (16) zu beaufschlagen. Mit dieser Anwendung ist es möglich, über die beschriebene beispielhafte Kurbeltriebanbindung (1) eine bedarfsgerechte Energiewandlung zur Verfügung zu stellen.
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Die hydraulische Verbindungsleitung (16) zwischen den beiden innen liegenden hydraulischen Ausgangszylindern (14) zeigt mit der Strömungsrichtung (25), sobald der Verbrennungskolben (7) beaufschlagt wird, überträgt der hydraulische Kolben (15) in Folge den Druck an den Parallelzylindern mittels der Verbindungsleitung (16). Somit wird der Parallelkolben (7) über den Hydraulikkolben (15) von seinem UT in die Kompression zu seinem OT gedrückt.
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Nach einem erfolgten Zündungsvorgang in dem Verbrennungs-Zylinder (8) wird der gleiche Bewegungsablauf über die Kolben (7, 15) rückwärts durchgeführt, um damit einen Motorlauf zu vollziehen.
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Weiterer Bezug wird auf die beispielhafte Darstellung, 3 genommen, welche den Motor in einer Vier-Kolbenausführung darstellt. Bei dieser Zeichnung ist der hydraulische Endkolben (15) nicht als Hohlkolben ausgebildet, was in seiner Funktion jedoch nichts ändert.
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Der Hauptbezug der Zeichnung liegt in der Darstellung bei der Kurbeltrieb-Integration mit Kurbelzapfen (11, 11a), 1 + 3.
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Die aufgezeigten Kurbelzapfen (11) werden jeweils über den beschriebenen mehrfach wirkenden hydraulischen Kolben (15), mittels eines Pleuels (1), bedient, um eine drehende Kurbelwellenbewegung zur Energiewandlung zu bilden, 1 + 3.
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Durch die an den Hydraulikkolben (15) angeschlossenen flexiblen Schlauch- oder Rohrverbindungen (16), welche mit dem jeweiligen Zylinderkörper (14) verbunden sind, muss der verbundene Kurbeltrieb (11) nicht unmittelbar bei den Verbrennungszylindern (8) mit ihren Kolben (7), incl. Hydraulikkolben (15) positioniert sein. Er kann an jeder anderen vorteilhaften und effizienten Position installiert werden, 1 + 3.
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Es sind beispielhaft weitere Ausführungen unter 1 aufgezeigt, welche im Gegenkolben-Modus ermöglichen, die lineare oszillierende Arbeitskraft der jeweiligen zugeordneten über Hydraulikleitungen (16) verbundene Kolben in eine nutzbare Drehbewegung zu wandeln. Im Erfindungsgedanken ist in 1 gleichfalls der ausführlich beschriebene hydraulische Endanschlag in seiner Anwendung enthalten.
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Eine weitere konstruktive Anwendung, innerhalb des Gegenkolben-Prinzips, findet das beschriebene Nurkolben-Model mit einer Integrierung des Zylinderblocks (5), 1.
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Bei den dargestellten Gegenkolben-Moden bewegen sich jeweils zwei Verbrennungskolben (7), innerhalb eines Zylinderraumes (8), hub mäßig gegeneinander. Sie bilden einen gemeinsamen Verbrennungsraum (8) innerhalb des Zylinderblocks (5), 1 + 4.
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Die jeweiligen Verbrennungsräume (8) sind auf 1, 4, innerhalb des Zylinderblocks (5) aufgeführt. Dieser Zylinderblock (5) bildet den Mittelpunkt der angeordneten Arbeitszylinder (8) mit ihren Verbrennungsräumen, innerhalb des Gegenkolben-Prinzips, 1–4.
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Eine beispielhafte Ausführung zeigt die kompatible Nurkolben-Ausführung im Gegenkolben-Modus mit seitlich angebrachten technisch bekannten Zylinderköpfen (5a). Zusammen mit den hydraulischen Anschlagsystemen (19, 21) besteht, wie beschrieben, die Möglichkeit hydraulische Energie zu wandeln, jedoch mit dem großen Vorteil keinen Kurbeltrieb zu benötigen, 4.
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Damit ist die Voraussetzung für eine effiziente Energiewandlung von hydraulischer in elektrischer oder sonstige anwendungsgerechter Energie gegeben, 1–4.
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Die Beschreibung aller Ausführungsformen dient zu beispielhaften Darstellungszwecken. Die Zündfolge der Kolben, sowie die Maßstabsgrößen der Zeichnungen sind bildlich nicht real dargestellt.
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Das Nurkolben-Prinzip beinhaltet alle technisch möglichen Energiewandlungs-Möglichkeiten, innerhalb seiner Anwendung vom Verbrennungsmodus in direkter Verbindung, mit hydraulischer Kraftübertragung im Erfindungsgedanken.
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Der Nurkolben-Motor schafft durch seine kompatible Motorauslegung in Verbindung mit erprobter Motortechnik, einen kostengünstigen, leistungsfähigen, kompakten und einfach aufgebauten Antrieb.
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Zeichnungen:
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Ein jeweiliges Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auf den nachfolgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1
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Darstellung des erfindungsgemäßen Nurkolben-Motors zeigt einen Querschnitt, welcher den Zylinderblock (5) aufzeigt. Dieser besitzt beispielhaft vier zylinderförmige Brennräume (8), welche jeweils über ein Ein- und Auslassventil (10), mittels der aufgezeigten Nockenwellen (9) betätigt werden. Weiterhin ist auf 1 die Integrierung der Gegenkolben (7) mit ihren verbundenen Hydraulikkolben (15), innerhalb des Zylinderblocks (5), aufgezeigt. Die angeschlossenen hydraulischen Leitungen (16) sind mit einer beispielhaften hydraulischen Strömungsrichtung (25) im Rahmen der Kolbenstellung (7) dargestellt. Die hydraulische Schnellkupplung (17) ist beispielhaft ortsmäßig innerhalb der hydraulischen Leitungen (16) platziert. Die pulsierende hydraulische Strömung (25) ist bildlich mit Pfeilen in Verbindung mit den doppelt wirkenden hydraulischen Kolben (15), welche innerhalb des Systems als Energiewandler wirken, aufgezeigt. Die verbindende Kolbenzahnstange (6), zwischen den hydraulischen Kolben (15), innerhalb der hydraulischen Verbindungsleitungen (16) dient in der pulsierenden hydraulischen Strömung durch ihre oszillierende Bewegung zur mechanischen Kraftübertragung auf die beispielhaften Zahnräder (4). Diese bedienen das eingreifende Zahnpleuel (2), welches über das Kurbelpleuel (1) eine drehende Bewegung der Kurbelwelle (11) aufbaut. Diese drehende Bewegung kann innerhalb der Energiewandlung je nach Anspruch genutzt werden.
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Beispielhaft ist die Platzierung der Schwungscheibe (12) an der Kurbelwelle (11), sowie eines Anlassers (13) unter 1 beinhaltet.
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Um das System bei einer Leckage vor mechanischen Schäden zu schützen, ist ein hydraulischer Druckbehälter als Hydraulik-Ölreserve (18) mit seinen Ausgleichsleitungen (19) in dem System beinhaltet. Ein weiteres Energiewandlungsbeispiel ist mit der Integrierung eines Lineargenerators (26), innerhalb der pulsierenden Hydraulikströmung (25), aufgezeigt. Dieser dient ebenfalls als Energiewandler und ist in seiner Anzahl nur durch die zur Verfügung stehende hydraulische Energie begrenzt.
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Fig. 2
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Die Darstellung des Erfindungsgegenstandes zeigt in fünf Aufzeichnungen den mehrfach wirkenden Kolben, welcher ein Hauptbestandteil des beschriebenen Motors ist. Das vordere obere Teil der Kolbenstange (6a) ist als Verbrennungskolben (7) dargestellt. Die mittlere Ausführung der Kolbenstange ist als doppelt wirkender hydraulischer Kolben (15) ausgeführt. Das hintere Kolbenende ist mit einem innen liegenden Hydraulikkolben (15) ausgestattet, welcher beispielhaft innen liegend als Zylinder (14) ausgebildet ist. Die beiden Führungsstangen (24a) mit ihrem mechanischen Endanschlagsbegrenzer (24a) besitzen ihre Befestigungspunkte an der Unterseite des Verbrennungskolbens (7).
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Eine weitere Darstellung auf 2 zeigt das komplette Zylindergehäuse (14), als weiteres Hauptbestandteil, welches den Verbrennungszylinder (8), verbunden mit dem im Umfang kleineren Hydraulikzylinder (14), zeigt.
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Die Führungslager (6b) sind als Passführungen, sowohl für die Kolbenstange (6a), als auch für die Kolbenendanschlags-Begrenzungsstangen (24a) vorgesehen.
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Der hydraulische Zylinder bildet durch seine obere und untere Begrenzungsplatte (23) einen Abschluss. Die Überstromöffnungen (21) mit ihren hydraulischen Verbindungen (19) sind innerhalb der paarweisen Zylinderanordnungen integriert. Um die theoretische Funktion des Nurkolben-Motors mit zwei Hauptkomponenten vereinfacht zeichnerisch darzustellen ist der Kolben, innerhalb seiner Position, im Zylindergehäuse integriert. Es ist am unteren hydraulischen Zylinderausgang (14) der jeweilige hydraulische Leitungsanschluss (16) für die hydraulische Ölsäule, bezüglich der Energiewandlung angedacht.
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Der sogenannte hydraulische Endkolben-Anschlag ist in Verbindung mit dem Zweizylinder-Modell als Kolben-OT, bzw. parallel als Kolben-UT aufgeführt.
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Innerhalb der zeichnerischen Zweizylinder-Darstellung sind die beiden hydraulischen Öl-Ausgänge, bzw. Öl-Eingänge (21) mit ihren Verbindungsleitungen (19) am verbundenen Zylinderkörper (14) aufgezeichnet. Sobald sich einer der beiden Kolbenkörper mit seinem integrierten Hydraulikkolben (15) von seinem UT zum OT bewegt, drückt der Hydraulikkolben (15), gegenüber der oberen Deckplatte (23), das Hydrauliköl über die aufgeführte Hydraulikleitung (19) in den parallelen zeichnerisch angeordneten Hydraulikzylinder (14).
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Damit wird die beaufschlagte Hydraulikoberseite (15) zu ihrem UT gedrückt. In der Darstellung ist die pulsierende hydraulische Strömungsrichtung (16) nicht real aufgezeichnet. Diese ist von der jeweiligen wechselnden OT-, bzw. UT-Kolbenstellung abhängig. Die untere beaufschlagte Seite des Hydraulikkolbens (15) drückt beim abwärts Hub mit der beinhaltenden Energie über die Ausgleichsleitung (19) den parallelen von unten beaufschlagten Hydraulikkolben (15) in seinen aufwärts Hub Richtung OT.
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Fig. 3
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Darstellung zeigt den erfindungsgemäßen Nurkolben-Motor in einem weiteren Querschnitt ausführungsgemäß als beispielhaften Vierzylinder-, sowie Einzylinder-Motor, diesen unter Integrierung eines technisch bekannten Zylinderkopfes (5a). Der Einzylinder-Modus zeigt den Verbrennungskolben in seinem UT, sowie in seinem OT. Das hydraulische Endanschlagsystem ist in der Einzylinder-Ausführung, innerhalb des hydraulischen Zylinders (14) über den oberen, bzw. unteren Überstromkanal (19) integriert. Alle unter 3 beschriebene Ausführungen beinhalten einen Kurbeltrieb (11). Durch die konstruktive Auslegung der Hydraulikleitungen (16) muss der angeschlossene Kurbeltrieb nicht unbedingt bei den Energie erzeugenden Verbrennungskolben positioniert sein. Dieser Kurbeltrieb baut über den hydraulischen Kolben (15), welcher mit dem Pleuel (1) verbunden ist, eine pulsierende hydraulische Gegenströmung (25) auf. Es entsteht ein sogenanntes hydraulisches Pleuel, welches über die flexible Leitung (16) den jeweiligen mehrfach wirkenden Kolben in seinen OT, bzw. seine Kompression positioniert. Die innerhalb des Verbrennungs-, bzw. Hydraulikmodus wesentlichen Kolben-Arbeitshubmerkmale sind unter 2 beschrieben. Es sind die unteren am Kolbenkörper (6a) befindlichen Hydraulikkolben (15) für die hydraulische Ölsäule (16) nicht hohlkörpermäßig ausgelegt. Es gilt die Positionierung der sogenannten Federweg-Begrenzung im Endanschlag (24a) zu beachten.
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Die mit dem Kurbeltrieb (11) verbundenen Hydraulikkolben (15) sind jeweils mit einem Pleuel (1) verbunden, um die Kraft des sogenannten hydraulischen Pleuels über die Kurbelwelle (11) in eine Drehbewegung zu wandeln. Beispielhaft ist die Kurbelwelle (11) mit einem Zwischenlager (11a), sowie einem Schwungrad (12) mit dem integrierten Anlasser (13) ausgestattet.
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Fig. 4
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Zeigt in der Darstellung den Erfindungsgegenstand in seiner kompatiblen Ausführung innerhalb des beschriebenen gesamten Nurkolben-Systems mit hydraulischen, sowie mechanischen Endkolbenanschlag. Beispielhaft ist die Verbindung mit einem technisch bekannten Zylinderkopf (5a) in einer Zweizylinder-Ausführung aufgeführt. Diese ist ausführungsgemäß mit Nockenwellen (9), sowie einem Ein-, bzw. Auslassventil (10) ausgestattet. Eine Positionierung der sogenannten mechanischen Federweg-Begrenzung (24a) zum jeweiligen Endanschlag, innerhalb der Führungsstangen, ist dargestellt.
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Eine zusätzliche zeichnerische Ausführung zeigt das Nurkolben-System in einer Gegenkolben-Anwendung. Die Aufzeichnung zeigt vier Verbrennungskolben (7a), welche paarweise gegenläufig jeweils einen gemeinsamen Verbrennungsraum (8) bilden. Es ist zur Gaswechsel-Steuerung jeweils ein technisch bekannter Zylinderkopf (5a) dargestellt. Die weiteren hydraulischen Kolbenausführungen sind in ihrer technischen Funktion innerhalb der vorherigen 1–3 ausführlich aufgeführt.
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Es sind die Größenverhältnisse der einzelnen Komponenten 1 bis 4 nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Sie dienen einzig der technischen Darstellung des Erfindungsgedankens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pleuel
- 2
- Zahnpleuel-Bügel
- 3
- Tragewelle
- 4
- Zahnräder
- 5
- Zylinderblock
- 5a
- Zylinderkopf
- 6
- Kolbenzahnstange
- 6a
- Kolbenstange
- 6b
- Führungslager für Kolbenstangen-Endanschlag
- 7
- Gegenkolben doppeltwirkend – Fluidaverbrennung-Hydraulik
- 7a
- Verbrennungskolben
- 8
- Verbrennungsraum
- 9
- Nockenwelle
- 10
- Ein-Auslausventil
- 11
- Kurbelwelle
- 11a
- Kurbelwellenlager
- 12
- Schwungscheibe
- 13
- Anlasser
- 14
- Hydraulikzylinder
- 14a
- Zylindergehäuse
- 15
- Hydraulikkolben
- 16
- Hydraulikleitung
- 17
- Hydraulik-Schnellkupplung
- 18
- Druckbehälter für Hydraulikreserve
- 19
- Hydraulische Ausgleichsleitung
- 20
- Zahnsegment
- 21
- Hydraulischer Öl-Aus-Eingang für OT und UT
- 22
- Hydraulischer Doppelkolben für Endanschlag
- 23
- Druckflächenring für Endanschlag
- 24
- Federring für Endanschlag Kolbenschutz
- 24a
- Mechanische Endanschlagbegrenzung
- 25
- Hydraulische Strömungsrichtung
- 26
- Lineargenerator
