DE3000531A1

DE3000531A1 - Kolbenantriebsmaschien

Info

Publication number: DE3000531A1
Application number: DE19803000531
Authority: DE
Inventors: Erich 5421 Dachsenhausen Breitenbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1981-07-16

Description

PATENTANWÄLTE

DipWng. P. HEMTSCHEL - - ^:- Koblenz, 2. Jan. 1980

KurtUrstonstr. 53 - ToI. (0261) 343J3 P/ho

5400 KOBLENZ

Patent- und Gebrauchsmuster-Hilfsanmeldung

Erich Breitenbach, Hof Büchelborn, 5421 Dachsenhausen

Kolbenantriebsmaschine

Patentansprüche:

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Beschreibung :

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenantriebsniaschine, insbesondere auf einen Kolbenverbrermungsrnotor.

Verbrennungsmotore mit Kolbenantrieb weisen gewöhnlich eine Kurbelwelle auf, die mit einem oder mehreren /uitriebszylindern verbunden ist. Problematisch bei diesen bekannten Kolbenantriebsmaschinen ist der soy» Massenausgleich beim Betrieb der Maschine. Die sich bewegenden Massen der Maschine wie Kolbenmasse, Masse der Pleuelstangen, Kröpfungen sowie Ausgleichsmassen an der Kurbelwelle erzeugen Kräfte und Drehmomente, die nach Möglichkeit ausgeglichen werden müssen, um ^ciiwingungen und Vibrationen beim Betrieb der Maschine zu vermeiden.

Man hat dies bisher bei Maschinen mit einer Kurbelwelle dadurch auszugleichen versucht, daß an der Kurbelwelle Ausgleichsmassen vorgesehen waren, mit deren Hilfe die Kurbelwellen ausgewuchtet werden konnten» Desgleichen wurde eine gerade Anzahl von Antriebszylindern vorgesehen, so daß die Kräfte von sich gegenläufig zueinander bewegenden Zylindermassen sich neutralisierten.

Beim Betrieb der Antriebskolben treten aber auch Kippmomente auf, welche die Lauffläche der Kolben und Zy-

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linder mechanisch beansprucht und von Abnutzung bedroht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kolbenantriebsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, deren schwingende Massen weitgehend ausgeglichen sind, so daß ein ruhiger Lauf der Maschine gewährleistet ist und keine Vibrationen auftreten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwei parallel zueinander verlaufende, spiegelsymmetrisch zu einer durch die Kolbenlängsachse gedacht verlaufenden Ebene Kurbelwellen vorgesehen sind, welche jeweils über eine Pleuelstange mit einem Antriebskolben verbunden sind β

Auf diese Weise wird erreicht, daß ein ruhiger Lauf der Maschine eintritt. Die Massenkräfte der beiden Pleuel- '

bezogen

stangen eines Antriebskolbens heben sichVauf das Gesamtsystem der Antriebsmaschine, auf; der Antriebskolben weist durch die Lagerung an zwei symmetrisch zueinander angeordneten Pleuelstangen bessere mechanische Eigenschaften auf. Die Neigung zum Kippen des Antriebskolbens im Zylinder bei ungleichmäßiger Verbrennung verringert sich entscheidend, ferner werden infolge der Aufteilung der Verbrennungsdruckbelastung auf zwei Pleuelstangen die mechanische Belastung in den Pleuellagern und den Kurbelwellenlagern herabgesetzt.

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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung.der Erfindung sind die Pleuelstangen zwischen dem Kolben und den beiden Kurbelwellen von gleicher Beschaffenheit und jeweils spiegelsymmetrisch zueinander in Lagern am Kolbenboden des Antriebskolbens bzw. an der Kröpfung einer der beiden Kurbelwellen angeordnet.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß zwei oder mehr Antriebskolben vorgesehen sind, welche über symmetrisch angeordnete Pleuelstangen mit den beiden Kurbelwellen verbunden sind (Vielzylindermaschine).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Richtung der Kröpfung an beiden Kurbelwellen, die einem Antriebszylinder zugeordnet sind, gegenüber der Richtung der Kröpfung für benachbarte Antriebszylinder versetzt. Beim Betrieb ist die Anzahl der nach oben gehenden Antriebskolben gleich der Anzahl der nach unten gehenden Antriebszylinder, wodurch ein Massenausgleich erzielt wird.

Vorteilhafterweise ist das Verhältnis der Abmessungen von Kolbendurchmesser zu Kolbenlänge größer als 1.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der bzw. die Antriebskolben relativ kurzhubig sind.

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Die Erfindung eignet sich besonders .zur Anwendung in Form von Kraftfahrzeugmotoren, Schiffsantriebsmaschinen sowie als Antrieb für elektrische Generatoren oder Arbeitsmaschinen wie Verdichter, Flüssigkeitspumpen o.ä.m«,

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Auskoppelung der mechanischen Energie über ein Zahnradgetriebe, mit dem beide Kurbelwellen verbunden sind.

Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 - einen Querschnitt durch einen Antriebszylinder mit Antriebskolben, Pleuelstangen und Kurbelwelle und

Fig. 2 - eine Draufsicht auf die beiden Kurbelwellen mit ihren Kröpfungen, Pleuellagern und Kurbelwellenlager^

In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinder der Maschine bezeichnet, in dem ein Arbeitskolben 3 angeordnet ist. Symmetrisch zu der Symmetrielinie 12 durch Zylinder 1 und Arbeitskolben 3 sind am Kolbenboden Lager 11, 12 vorgesehen, an welchen Pleuelstangen 4, 5 befestigt sind ο Die andere Seite der Pleuelstangen 4, 5 ist in Pleuellagern 8, 9 gelagert, die an den Kröpfungen von zwei Kurbelwellen 6, 7 vorgesehen sind.

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Die Anordnung arbeitet wie folgt:

Wenn im Verbrennungsraum 2 an der Oberseite des Arbeitskolbens 3 das Kraftstoffgemisch entzündet wird, bewegt sich der Arbeitskolben 3 nach unten in Richtung auf die beiden Kurbelwellen 6, 7. Die durch den Verbrennungsdruck entstehende Leistung wird über die beiden Lager 10, 11 auf die beiden Pleuelstangen 4, übertragen und in ein Nutzmoment an den beiden Kurbelwellen 6, 7 umgewandelt, die sich gegenläufig drehen. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist am Ende der beiden Kurbelwellen 6, 7 jeweils ein schrägverzahntes Zahnrad 13, 14 vorgesehen, die ineinander eingreifen und dabei die relative Stellung beider Kurbelwellen zueinander konstant halten. Ferner wird über ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes weiteres Zahnrad, das mit einem

bzw.
der beiden Zahnrädern I3vl4 in Eingriff steht, die von dem Arbeitskolben 3 (Fig. l) gewonnene mechanische Nutzleistung abgenommen,,

In Fig. 1 ist nur ein Arbeitskolben gezeigt. Es besteht aber die Möglichkeit, weitere Arbeitszylinder und Arbeitskolben vorzusehen, die ebenfalls auf die beiden Kurbelwellen 6, 7 arbeiten.

Eine solche Möglichkeit ist mit der Ausbildung der Kurbel wellen nach Fig. 2 angedeutet; die beiden Kurbelwel-

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len weisen Kurbelwellenlager 6, 7 auf, ferner Kröpfungen, an denen Pleuellager 8, 9 vorgesehen sind* Auf jeweils zwei einander zugeordneten Pleuellagern 8, 9 arbeitet nun ein Antriebskolben 3 nach Fig_ö l. Es können auf diese Weise eine beliebige Anzahl von parallel laufenden Antriebskolben auf die beiden Kurbelwellen arbeiten.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel; sie ist anwendbar für alle Arten von Kolbenmaschinen wie Dieselmotoren und Ottomotoren nach dem Zwei- oder Viertakt-Betriebsverfahren, für Fahrzeugmotoren in Kraftfahrzeugen, Schiffen, Luftschiffen, Flugzeugen, aber auch für stationäre Antriebsmaschinen für Generatoren, Notstromaggregate, Werkzeugmaschinen u. a. m.

Infolge des ruhigen Laufs dieser Kolbenantriebsmaschine können z. B. im Kraftfahrzeugbau Schaltgetriebe mit wenigen Gängen verwendet '-'erden. Infolge der relativ niedrigen Drehzahl und der günstigen Drehmomentabgabe können auch automatische Schaltgetriebe verwendet werden.

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Durch die erfindungsgemäß auf die einzelnen Arbeits-Itolben des Motors einwirkenden doppelten Pleuelstangen entfällt die Seitendruckkomponente beim Kolbenhub, wodurch ein Verschleiß der Zylinder und Kolben auf ein Minimum reduziert, Antriebsenergie gewonnen und überdies Kraftstoff eingespart wird.

Zu dem annähernd reibungsfreien Lauf des Kolbens trägt auch die Anordnung der beiden Kurbelwellen bei, die den Kolben über die Pleuelstangen abstützen. Auch bei hoher Belastung und niedriger Drehzahl wird aufgrund der vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein ruckfreier ruhiger Lauf der "Maschine erzielt.

Dies hat weiterhin den Vorteil, daß man mit Getrieben von nur 2 Gängen auskommt. So kann jeweils eine Kupplungsscheibe am Ende der Kurbelwellen im Anschluß an die schrägverzahnten Zahnräder angeordnet sein. Von der einen bzw. der anderen Kupplungsscheibe wird dann je nach eingelegtem Gang die Drehbewegung in bekannter Weise abgenommen.

Dank der Erfindung kann der Kolben auch viel kurzer dimensioniert sein, weil keine Neigung zum Kippen desselben infolge der doppelten Abstützung mehr besteht. Auch kann die Hubhöhe verringert werden, da die besondere erfindungsgemäße Anordnung von zwei

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Pleuelstangen keine Keilwirkung zeitigt, die sich als Seitendruck: auswirkt, sondern der Hubkraft des Kolbens zugute kommt.

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Claims

Patentansprüche:

Kolbenantriebsmaschine, insbesondere Kolbenverbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel verlaufende, spiegelsymmetrisch zu einer durch die Kolbenlängsachse gedacht verlaufenden Ebene Kurbelwellen (6, 7) vorgesehen sind, welche jeweils über eine Pleuelstange (4 bzw. 5) mit einem Antriebskolben (3) verbunden sind.
2.) Kolbenantriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (4, 5) zwischen dem Kolben (3) und den beiden Kurbelwellen (6,7) von gleicher Beschaffenheit sind und jeweils spiegelsymmetrisch zueinander in Lagern am Kolbenboden des Antriebskolbens (3) bzw. an der Kröpfung einer der beiden Kurbelwellen (6 bzw. 7) angeordnet sind.
3.) Kolbenantriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Antriebskolben (3) vorgesehen sind, welche über symmetrisch angeordnete Pleuelstangen (4, 5) mit den beiden Kurbelwellen (6, 7) verbunden sind (Vielzylindermaschine).
4.) Kolbenantriebsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Kröpfung an beiden

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Kurbelwellen (6, 7), die einem Antriebszylinder zugeordnet sind, gegenüber der Richtung der Kröpfung für benachbarte Antriebszylinder versetzt ist, daß beim Betrieb die Anzahl der nach oben gehenden Antriebskolben (3) gleich der Anzahl der nach unten gehenden Antriebszylinder ist (Massenausgleich).
5.) Kolbenantriebsmaschine nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Abmessungen von Kolbendurchmesser zu Kolbenlänge größer als 1 ist.
6.) Kolberiantriebsmaschine nach einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Antriebskolben (3) relativ kurzhubig sind.
7.) Verwendung der Kolbenantriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Kraftfahrzeugmotor.
8.) Verwendung der Kolbei.antriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Schiffsantriebsmaschine.
9.) Verwendung der Kolbenantriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als stationären Antrieb für elektrische Generatoren oder Arbeitsmaschinen, wie Verdichter, Flüssigkeitspumpen o_oä.m.

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10.) Kolbenantriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskoppeluny der mechanischen Energie über ein Zahnradgetriebe erfolgt, mit dem beide Kurbelwellen (6, 7) verbunden sind,

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