DE2746476A1

DE2746476A1 - Hubkolbenmotor, insbesondere brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2746476A1
Application number: DE19772746476
Authority: DE
Inventors: Franz Rohr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-15
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1979-04-19

Description

Hubkolbenmotor, insbesonders Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubkolbenmotor, insbesondere Brennkraftmaschine, in verschiedenen Ausführungen. Das Erfindungsprinzip ist in Fig. 1 - 6 dargestellt.
Bei den bekannten Hubkolbenmotoren werden bei der Verbrennung des Kraftstoffes im Zylinder bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens Seitendrücke vom Kolben auf die Zylinderwand ausgeübt. Dadurch entsteht eine hohe Reibung, eine abnorm schnelle und einseitige Abnützung bzw. Verschleiß des Zylinders, der Kolbenringe und Kolben. Ferner ist der Kolben bei der Ilin- und Herbewegung Kippbawegunoen unterworfen, was zu Geräuschen im Motor führt. Es entsteht im Zylinder eine Ovalität und somit eine Undichtheit zwischen Kolbenring und Zylindur. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Motors erheblich verschlechtert. Die unsymmetrische Anordnung vom Kolben übor ein Pleuel zu dem Kurbelzapfen beeinflußt die Wirkungsweise des Motors negativ. Dieser Motor hat noch keine vollendete Reife erlangt.
Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Konstruktion zu finden, bei der die negativen Erscheinungen ausgeschaltet sind.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei dem Motor Fiq. 1 zuei Kurbelwellen (1), die parallel zueinander angeordnet sind, verwendet werden. Der Kolben (3) hat zwei Pleuel (2). Durch diese Konstruktion ist der Kolben bei der Hin- und Herbewegung kein Seitendruck ausgesetzt, da er durch den Druck des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches stets in axialer Richtung wirkt. Die Kift der beiden Pleuel hebt sich am Kolben gegenseitig uf. Dadurch erhält weder der Kolbenring (5) bzw. der Kolben (5) noch der Zylinder (9) eine Ovalität. Der Wirkungsgrad des Motors wird dadurch wersentlich erhöht. Die zwei Pie@el bewegen sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit, da die Kurbellellen (1) stirnseitig durch je zwei Stirnzahnräder (4) kraftschlüssig miteinander verbunden sind und sich synchron entgegengesetzt zueinander drehen. Die Zahnräder (4) können gleichzeitig als Schuungscheiben dienen. Die Zahnräder bewegen sich in Pfeilrichtung (10, 11) oder in entgegengesetzter Richtung. Jedes Pleuel ist am Kolben (3) für sich gelagert (7), Schnitt C - D.
Wenn der größte Kolbendurchmesser in etwa in der Linie der Lagerungen (7) liegt, dann wird der <olben (3) vom Zylinder (9) exakt geführt. Der Kolben ist somit keinem Zuangslauf durch die zwei Kurbeluellon (1) und zwei Pleuel (2) unteruorfen, da er sich in den vier Lagerungen (7, 12) in vertikaler Richtung bewegen läßt und dabei eine kleine Schwenkbewegung macht. Eine Uberbestimmung ist im System nicht vorhanden.
Die Mitte der zwei Kurbeluellen (1) braucht somit nicht in der Achse des Zylinders (9) zu liegen. Die Fertigung wird dadurch erleichtert. Der Zylinder (9) ält das Kolbengewicht und einen Teil des Cewichtes der Pleuel (2). Der größte Durchmesser am Kolben darf nur entweder vor dem Kolbenring (5) oder zwischen dem Kolbenring (5) und dem Ölabstreifring (6) odr nach dem Ölabstreifring (6) sein. Sowohl der größte Kolbendurchmesser, Kolbenring (S) und dlabstreifring (6) müssen am Außendurchmesser abgerundet sein. Eine Kugelform wäre die beste Abrundung.
Durch die geringe Reibleistung im Zylinder (9) würde zusätzlich die Wärmebelastung verringert. Der größte Kolbendurchmesser kann ein kleines Spiel zur Zylinderwand haben. Ein einziger eingesetzter Kolbenring (5) in dem Kolben (3) würde zur Abdichtung und zum Abstreifen des Öles von der Zylinderlaufbahn ausreichen, denn eine Linienberührung zum Zylinder dichtet d: n Kolben (3) vollständig ab. Bei beiden Kolbenarten ürde sich die Zähigkeit des kalten Öles unwesentlich auf der Kaltstart auswirken. Eine schwächere Batterie würde somit ausreichEn, damit der Anlasser den Motor durchdreht, Jeder Kolben (3) könnte auch mehrere Kolbenringe (5) haben. Der Kolben (3) kann sehr kurze gehalten werden, da er sich bei der Hin- uno Herbewegung nicht verkanten kann. Da der kurze mit den Pleueln verbundene kolben (3) nur ein geringes Gewicht aufweist, sind die Massenkräfte weitaus geringer als bei den Üblichen Kolbenmotoren. Daher können Motoren mit weniger Zylindern ur@ größerem Hubraum gebaut werden, ohne daß der Motorlauf durch unangenehme Schwingungen beeinträchtigt wird. Der Kolbenring (5), der Kolben (3) und der Zylinder (9) würden eine unbegrenzte Lebensdauer erhalten. Der Zylinder kann ebenfalls kurz gehalten werden. Der Motorblock wird im Gewicht dadurch sehr leicht und kann gut gekühlt werden. Somit ist der Kolbenring (5), der Kolben (3) und der Zylinder (9) keiner Hüchsttemperatur ausgesetzt, sondern nur einer mittleren Temperatur. Dadurch bleibt das Spiel zwischen dem Kolben (3) und der Zylinderwand konstant.
Dieser Motor ist auch einer herkömmlichen Ausführung in der Thermodynamik überlegen.
Der Kraftstoff wird somit vollständig im Verbrennungsraurn (18) komprimiert und verbrannt. Es bilden sich dabei im Abgas keine unverbrannten oder teilverbrannten Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid oder kondensierte Produkte, die an die Umgebungsluft abgegeben werden. Somit wird der Wirkungsgrad des Motors erhöht.
Außer dieser Herabsetzung der Schadstoffe im Abgas bietet dieser Motor noch folgende Vorteile: Kein Schmierölverdünnung durch Benzin Größere Ölwechsel- und Inspektionsintervalle Geringere Rückstandsbildung im Zylinder infolge sauberer Verbrennung Geringere Instandhaltungskosten Eine hohe Motorleistung bei geringerem Motorgewicht und geringerem Kraftstoffverbrauch Fig. 2 zeigt einen Motor, bi dem zwei Kolben (3') mit einem Bügel fest miteinander verbunden sind. Die Pleuel (2) sind am Bügel drehbar gelagert (13).
Fig. 3 zeigt einen Motor, bei dem die Pleuel (2) mit dem Kolben (3") in einen Punkt (14) gelagert sind.
Fig. 4 zeigt einen Motor, bei dem zuei Kolben (3''') mit einer Achse fest miteinander verbunden sind. Jedor '< an (3''') vird in gegenüberliegenden Zy Zylindern (5) geführt. Die Pleuel (2) sind an einem Quersteg der Achse gelagert (13).
Fig. 5 zeigt einen Motor, bei dem 3 Kolben (3'''') an einem T-Stück (15) gelagert (20) sind. Das T-Stück (15) muß mit dem Zapfen in der Lagerung (17) gelagert sein. Dieser Motor wie auch der Motor Fig. 2 kann einen oder unendlich viele Kolben aufweisen. Ferner ist es auch möglich, zwei bis unendlich viele Kurbelwellen (1), die jeweils an den Stirnseiten ein Stirnzahnrad (4) haben, in Reihe anzuordnen. Jedes Zahnrad (4) einer Kurbelwelle (1) muß mit dem anderen Zahnrad der anderen Kurbelwelle (1) kraftschlüssig verbunden sein. Der Brennkraftstoff in den Zylindern (9) muß gleichzeitig gezündet werden. Die Pleuel (2) sind am T-Stück (15) gelagert (13).
Fig. 6 zeigt einen Boxer-Motor mit vier Kurbelwellen (1), vier Pleueln (2) und 5 Zahnrädern (4). Die Achse, die mit jedem Kolben (3'2 " ') verbunden ist, ist an je zwei Pleueln golagert (14). Dadurch haben die Kolben einen Zwangslauf. Das Zwischenzahnrad ist nicht unbedingt erforderlich.
Dadurch, daO diese Motoren Fig. 1 bis Fig. 6 auf die Dauer eine konstant gute Abdichtung zwischen den Kolbenringen und Zylindern haben, sind sie für alle Uerbrennungskraftstoffe hervorragend geeignet. Wie Fig. 1 - 5 zeigt, ist kein Kolben durch die Anhangung an zwei Pleuel und die Anordnung der zwei parallelen Kurbelwellen einem Zwangslauf unterworfen. Bei diesen Motor-Konstruktionen 1, 2, 4 und 5 läßt sich der Winkel von den Kolbenlagerungen zu den Pleueln und Kurbelzapfen (8) optimal bestimmen, um eine günstige Kraftübertragung vom Kolben zu den Kurbelwellen zu erhalten.
Bei jedem Motor wirkt bei der Kolbenbewegung nur die h21be Belastung auf die Lagerungen, Pleuel und Kurbelwellen ein. Die Motor ren Fig. 1, 2, 3 und 5 könnten auch als Boxer-Motor (19) gebaut uerden. Der Motor würde sehr ruhig laufen und es würden keine Reaktionen auftreten. Die Drehgeschwindigkeit der Kurbeluellen könnte bei diesen Motoren besser gesteuert und bestimmt werden.
Bei den Motoren Fig. 2 und 5 können auch die Brennkemmern (los) untereinander n;it einer Öffnung verbungen scin.
Durch die gute Abdictitung im Verbrennungsraum würden sich die notwendigen Verdichtungsdrücke und die Temperatur für die Selbstentzündung bei Dieselmotoren viel besser erzielen lassen.
Alle Motoren Fig. 1 bis Fig. 6 können sowohl als Viertakt-, Zweitakt- und Dieselmotor gebaut werden.
Das Arbeits- und Anordungsprinzip ist auch fiir Kompressoren und Pumpen analog anwendbar.
Anl n Fig. 1 bis Fig. 6 Patentansprüche 1 bis 30 L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Hubkolbenmotor, insbesondere Brenkraftmaschine, mit zwei Kurbelwellen, dio parallel zueinander angeordnet und an den Stirnseiten mit Zahnrädern kraftschlüssig verbunden sind, die sich synchron entgogengesetzt zueinander drehen und an deren Kurbelzapfen je ein Pleuel gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes Pleuel (2) am Kolbe (3, 3', 3'', 3''', 3'''', 3''''') drehbar gelagert ist, dieser Kolben, der einen Kolbenring (5) und einen Ölabstreifring (6) hat, uird in einem Zylinder (9, 9') geführt.
2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pleuel (2) getrennt am Kolben (3) drehbar gelagert (7) ist (Fig. 1).
3. Iiubkolbenriiotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Kolben (3) vor dem Kolbenring (5) den größten Kolbendurchmesser für die Zentrierung im Zylinder (9) aufweist,
4. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser vorn Kolben (3) auch zuischen dem Kolbenring (s) und zwischen dem Ölabstreifring (6) sein kann
5. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser am Kolben (3) auch nach dem Ölabstreifring (6) sein kann.
6. Hubkolbenmotor nach Anspruch 3, /1, 5, dadurch @ gekennzeichn daß das Spiel zwischen dem größten Kolbendurchmesser und der Zylinderwand sehr klein gehalten werden kann.
7. Hubkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein kleines Spiel vom Kolben (3) zur Zylinderwand der Brennkraftstoff-im Zylinder (9) gut komprimiert wird.
8. Hubkolbenmotor nach auspruch 3, @, @, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Kolbenaubendurchmesser ahgerundet ist und diese Abrundung auch eine Kugelform haben kann.
9. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (5) am Außendurchmesser abgerundet ist und diese Abrundung auch eine Kugelform haben kann.
10. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ÖlabstreiFring (6) am Außendurchmesser abgerundet ist und dieso Abrundung auch eine Kugelform haben kann.
11. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) auch ohne Ölabstreifring (6) sein kann.
12. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzoichnet, daß jedes Pleuel (2) getrennt an den Kolben (3') drehbar gelagert (13) ist (Fig. 2).
13. Hubkolbenmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (3') parallel zueinander angeordnet und mit einem Bügel fest verbunden sind.
14. Hubkolbenmotor nach Anspruch 3 - 11, dadurch gekenllzeichrlet, daß jeder Kolben (3') die gleiche Ausführung hat.
15. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (9') parallel zueinander angcordnet und mit einer Öffnung verbunden sein können.
16. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel (2) zusammen eine drehbare Lagerung (14) am Ansatz vom Kolben (3'') haben (Fig. 3).
17. Hubkolbenmotor nach Anspruch 3 - 11, dadurch gekennzeichnet 1 daB jeder Kolben (3'') die gleiche Ausführung hat.
18. Hulbkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel (2) getrennt an den Kolben (3''') drehbar golagert (13) sind (Fig. 4).
19. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1S, dadurch gekennzeichnet, das die Kolben (3''') mit einer Achse axial fest miteinander verbunden und si@ Pleuel (@) @m Quersteg der Achse drehbar gelagert (13) sind.
20. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (3''') die gleiche Ausführung hat.
21. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel (2) sn einem T-Stück (15) drehbar gelagert (13) sind (Fig. 5),
22. Hubkolbenmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kolben (3'''') an diesem T-Stück (15) drehbar gelagert (20) sind.
23. Hubkolbenmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, d2B das T-Stück (15) mit seinem Zapfen axial gelagert (17) ist und in der Lagerung (17) geführt wird.
24. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (3'''') die gleiche Ausführung hat.
25. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeictlnet, daß je zuci Pleuel (2) zwei drehbare Lagerungen (14) an der Achse der Kolben (3''''') haben (Fig. 6).
26. Hubkolbenmotor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kolben (3''''') mit einer Achse axial vcrbundnn sind.
27. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (3''''') die gleiche Ausführung hat.
28. Hubkolbenmotor nach Anspruch @, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren Fig. 1 - 3 und Fig. 5 als Boxer-Motor (19) gebaut werden können.
29. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, t, d; Arbeits- und Anordungsprinzip auch für Kompressoren anwendbar ist.
30. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits- und Anordungsprinzip auch für Pumpen anwendbar ist.