DE3038345A1

DE3038345A1 - Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE3038345A1
Application number: DE19803038345
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 2801 Grasberg Michaelis
Original assignee: MICHAELIS KARL HEINZ
Current assignee: MICHAELIS KARL HEINZ
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1982-05-19

Description

BEZEICHNUNG:
Kolbenmaschine GEGENSTAND DER ERFINDUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmaschine mit hin-und her gehenden Kolben, insbesondere für Antriebe mit Verbrennungsmotor.
STAND DER TECHNIK Die herkömmlichen Kolbenmaschinen der eingangs bezeichneten Art arbeiten mit Kurbeltrieben, um aus der hin- und hergehenden Kolbenbewegung einer Abtriebswelle zu gelangen. Dabei besteht der Nachteil, daß das aus der Kolbenschubkraft über den Kurbeltrieb abgeleitete Drehmoment durch die Kreisbewegung der Kurbel zeitlichen Schwankungen nach einer Sinusfunktion mit Totpunkten in den Nulldurchgängen unterworfen werden, was eine wesentliche Minderung des Wirkungsgrades zur Folge hat.
Wegen der sich ergebenden Nachteile sind große Anstrenungen unternommen worden, anstelle von hin- und hergehenden rotierende Kolben zu verwenden; diesen Rotationskolbenmaschinen - nach ihrem Erfinder meist unter der Bezeichnung Wankelmotoren bekannt - zeichnen sich zwar grundsätzlich durch eine höheren Wirkungsgrad aus, sind aber mit so schwerwiegenden Problemen einwandfreier Abdichtung der Arbeitsräume und damit wiederum Wirkungsgradeinbußen durch Reibungsverluste konfrontiert, daß sie den Maschinen mit hin- und hergehenden Kolben trotz der diesen anhaftenden funktionellen Nachteile den Rang nicht haben ablaufen können.
AUFGABE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine zu schaffen, welche die genannten Nachteile der bisher bekannten Kolbenmaschinen beider Gattungen vermeidet.
LöSUNG DER AUFGABE Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die Kraftübertragung nur solchen Bereichen der Kreisfunktion überantwortet werden müßte, die ungeschmalert oder nahezu ungeschmälert gtLnstige Voraussetzungen für gute Drehmomentverhältnisse gewährleistet.
Ausgehend von diesen tberleguagen ist die Kolbenmaschine gemaß der Erfindung so ausgebildet, daß sie mit hin- und her gehenden Kolben arbeitet, dabei aber so ausgebildet ist, daß der Kolben an einer Schwinge mit einem Drehwinkelhub von weniger als 1800, vorzugsweise weniger als 700 in einem Winkelbereich mit optimalem Drehmoment angreift. Dadurch wird erreicht, daß sich einerseits kreisfunktionale Schwankungen des Drehmomentes nicht oder nur in unbedeutendem Maße auswirken und es wird gleichzeitig ermöglicht, die Vorteile der vielmillionenfach bewährten Geradschubkolben mit ihrer einfachen Bauweise und dem problemlosen Betrieb mit gleichbleibend zuverlässiger Arbeitsraumabdichtung nutzbar zu machen. Ein besonders hoher Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Kolbentriebes läßt sich dadurch erreichen, daß die Schwinge mit einem hydrostatischen Abtrieb verbunden wird. Für Kolbentriebe nach der Erfindung lassen sich sowohl solche mit Geradschub- als auch mit Kreisbogenschub verwenden. Für Hin- und Herbewegung der Schwinge können getrennte Kolbentriebe oder es kann ein Antrieb der Schwinge nur in einer Richtung und eine Rückführung durch ein Gewicht oder einen sonstigen Eraftspeicher vorgesehen sein.
BESCKREIB UN G VON AUSF2HRUNGSBEISPIELEN In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 und 2 Maschinen mit Geradschubkolben, und zwar Fig. 1 mit mechanischem und Fig. 2 mit hydrostatischem Getriebe, und Fig. 3 eine Maschine mit kreisbogenförmigem Kolbens chub.
Kolbentriebe a, in Fig. 1 und 2 Kolbentriebe mit Geradschubkolben 1 bis 4, in Fig. 3 Kolbentriebe mit Schwenkschubkolbenl.5 bis 8 , treiben über eine Schwinge 6 Abtriebe b an. Dabei ist zwischen Schwinge 6 und Abtriebe b kein Kurbeltrieb eingeschaltet, wie bei den bisherigen Kolbenantrieben mit hin- und hergehenden Kolben. Die Schwingen 6 führen einen Drehwinkelhub H von etwa 600 aus.
Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 greifen die Kolbentriebe - in der Zeichnung sind diese nur schematisch mit ihren Kolben 1.1 , 1.2 Zylindern 2.1 und 2.2 2, ihren Arbeitsräumen 3.1 und 3.2 sowie Kolbenstangen 4.1 und 4.2 veranschaulicht - über Schwenkarme 5. 1 und 5. 2 an einer Schwinge 6a an, die um eine Achse 7a schwenkbar gelagert ist. Die Kdbenstangen sind mit der Schwinge durch die Schwenkarme 5. 1, 5. 2 über Gelenke 8.1, 8.2 und 9.1, 9.2 verbunden.
Die Hubbegrenzung erfolgt durch Gelenkvierecke 7 - 10 - 11 - 12 mit Kurbelwelle 10, Koppelgelenken 11,12, Koppel 13 und Kurbel 14, wobei die Schwingarmachse 7a und die Kurbelwelle 10 durch das Maschinengestell 16 verbunden sind.
Als Abtrieb sind in den Beispielen der Fig. 1 und 2 Kolbenpumpen 17.1 bis 17.4 vorgesehen, deren Kolbenstangen 18.1 bis 18.4 über Gelenke 19.1 und 19.2 sowie Schwenkarme 20.1 und 20.2 mit der Schwinge 6a ###. verbunden sind. Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß als Schwinge ein Zahnrad 6b vorgesehen ist, auf welches die Kolbenstangen 4.3 und 4.4 über Zahnstangen 21.1 und 21.2 angreifen. Ebenso sind die Kolbenstangen 18.3 und 18.4 der hydraulischen Abtriebe 17.3 und 17.4 starr mit den Zahnstangen 21.1 und 21.2 verbunden.
Die hin- und hergehenden Kolbentriebe a5 bis a8 können auch, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, als Schwenkkolbentriebe ausgeführt sein, deren Kolben 1.5 bis 1.8 in einem Toxid 22 laufen. Im dargestellten Beispiel sind vier derartiger Kolbentriebe mit Arbeitsräumen 3. 5 bis 3. 8 Kolbenstangen 4. 5 bis 4. 8 vorgesehen, wobei in zwischen den beiden Doppelkolbentrieben liegenden Toroidkammern 24. 1 und 24.2 die Ventile 23.1 bis 23.8 mit ihrem Zubehör zur Steuerung untergebracht sein können.
Ebenso wie in den ersten Ausführungsbeispielen ist wiederum zur Hubbegrenzung ein Gelenkviereck 7c - 10 - 11 - 12 mit Koppel 13, Schwingenarm 14 und Kurbel 15 sowie Gestell 16 vorgesehen. Der Abtrieb - in Fig. 3 nicht mit dargestellt -kann ähnlich wie in Fig. 1 und 2 ausgebildet sein.
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. So läßt sich an hydraulische Abtriebe nach Fig. 1 und 2 in herkömmlicher Weise ein Hydrauliktrieb beliebiger Ausführung, beispielsweise auch mit umlaufender Welle, ankoppeln. Ferner ist es möglich, auch auf mechanischem Wege eine Welle über Schubstangen und Freilaufgetriebe so mit der Schwinge zu koppeln, daß die Schubstangen über die Freilaufgetriebe eine fortlaufende Drehung der Welle bewirken.
Es können Kolbenmaschinen verschiedenster Ausführungsform, insbesondere Zweitakt- oder, wie durch die Ventilanordnung nach Fig. 3 angeordnet, Viertaktmachinen eingesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE a1-8 Kolbentriebe b1-4 Abtriebe H Drehwinkelhub 11-4 Geradschubkolben 11-8 Schwenkschubkolben 21-4 Zylinder 31-8 Arbeitsräume 41-8 Kolbenstangen 5.1, 5.2 Schwenkarme 6a,b,c Schwingen 7a,b,c Achsen von 6a,b,c 8.1; 8.2 Gelenke zwischen 4.1,4.2 und 5.1,5.2 und 6a 8.1; 9.2 Gelenke zwischen 5.1, 5.2 und 6a 7;10,11,12 Gelenkvierecke 10 Kurbelwelle 11,12 Koppelgelenke 13 Koppel 14 Schwingenarm 15 Kurbel 16 Gestell 1 Kolbenpumpen 181-4 Kolbenstangen von 171-4 191,2 Gelenke 201,2 Schwenkarme 21 Zahnstangen 22 Toroid 231-8 Toroidkammern 24.1, 24.2 Ventile 25 Schlitz L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 9 Solbenmaschine mit hin und her gehenden Kolben, insbesondere für Antriebe mit Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kolbentriebe (a) an einer Schwinge (6) mit einem Drehwinkelhub (H) von weniger als 1800, vorzugsweise$ weniger als 900, mit optimalem Drehmoment angreifen.
2. Maschine nach Aspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (6) mit einem hydrostatischen Abtrieb (b) verbunden ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Geradschubkolben (1.1-1 .4).
4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Kolben (1.5-1.8) mit kreisbogenförmigem Hub (H).
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Hin- und Herbewegung der Schwinge (6) getrennte Kolbentriebe (a) vorgesehen sind.
6. Maschine nach einem der Anspräche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Antrieb der Schwinge (6) nur in einer Richtung und Rückführung durch ein Gewicht, eine Schwungmasse oder einen sonstigen Kraftspeicher.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Welle über Freilaufgetriebe an die Schwinge (6) angeschlossen ist.