DE3438727A1

DE3438727A1 - Drehkolbenmotor als verbrennungskraftmaschine fuer einzel- oder reihenantrieb

Info

Publication number: DE3438727A1
Application number: DE19843438727
Authority: DE
Inventors: Lothar 4175 Wachtendonk Kehne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-23
Filing date: 1984-10-23
Publication date: 1986-04-30
Also published as: AU5061685A; WO1986002699A1; EP0198068A1

Description

-H-

LOTHAR KEHNE, Zivilingenieur Dorfstraße I4o, 4173 Kerken 3

Drehkolbenmotor als Verbrennungskraftmaschine für Einzel-oder Reihenantrieb

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verbrennungskraftmaschinen beziehen ihre Energie aus der Explosion und der Ausdehung eines Brennstoff-Luft-Gemisches oder sonstigen explosionsfähigen flüssigen oder gasförmigen Medien in Zylindern mit Hubkolben, die die Energie über Pleuelstangen und Kurbelwelle in Drehbewegung umwandelt und ein Fahrzeug oder eine Maschine zu Lande, zu Wasser oder in der Luft antreibt. Bei den Ein- oder Mehrzylinder-Kolbenmotoren unterscheidet man Leichtöl-Vergaser- oder Einspritzmotoren oder Schweröl-Spritzmotoren, die beide als Zweitakt- und Viertaktmotore betrieben werden. Hierzu gehören auch die Kreis- und Schwenkkolbenmotore.

Es ist bekannt, daß die auf eine Kurbelwelle wirkenden Kolbenmotore zur Erreichung eines annähernd guten Massenausgleiches und somit einer guten Laufruhe immer mit einem erheblichen materiellen Aufwand betrieben werden müssen, ohne daß die vorhandenen Nachteile völlig beseitigt werden

konnten, da insbesondere bei Einzylinder-Motoren der Gleichförmigkeitsgrad sehr schlecht ist. Bei Mehrzylinder-Maschinen erreicht man durch Versatz der einzelnen Kröpfungen der Kurbelwelle einen gleichförmigeren Lauf. Aber auch hier ist der Wirkungsgrad relativ niedrig, da bei einem Vierzylindermotor während zwei Umläufen nur ein Arbeitshub erfolgt und dadurch auch der Ungleichförmigkeitsgrad ungünstig ist. Bei Schwenkkolben-Motoren ist der Ungleichförmigkeitsgrad ebenfalls sehr schlecht, da während eines Arbeitsspieles die Antriebswelle starken Drehbeschleunigungen und -Verzögerungen durch Richtungsänderung unterworfen ist.

Der Nachteil bei Kreiskolbenmotoren ist eine exzenterische Wirkung der Massenkräfte, die zwar zur Erzeugung des Drehmomentes erforderlich sind, aber durch die konzentrische Bewegung des Kreiskolbens auf die Dichtungen nachteilig einwirken. Von Nachteil ist auch, daß der thermodynamische Wirkungsgrad geringer ist als beim Hubkolben-Motor, da er sich nicht so hoch verdichten läßt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine als Drehkolbenmotor zu schaffen, der mit wesentlich weniger Drehzahlen bei gleicher Leistung auskommt und durch nahezu völligen Massenausgleich und hohe Laufruhe die Lebensdauer und den Wirkungsgrad wesentlich dadurch erhöht, indem er beipielsweise als doppelt wirkender Zylinder im Zweitakt bei jedem Umlauf

zwei Arbeitstakte leistet und ferner mehrere einfachwirkende Hub-Kolben im Viertaktverfahren arbeitend in einem sich um seine Längsachse drehenden Körper harmonisch angeordnet sind.

Eine wesentliche Aufgabe besteht auch darin, daß diese Drehkolbenmotore zu mehreren hintereinander auf eine gemeinsame Antriebsachse einwirkend eine Antriebseinheit bilden, wobei auch jeder einzelne Motor wahlweise separat eingeschaltet werden kann, um dadurch einen intermittierenden Betrieb und beträchtliche Kraftstoffersparnisse bei Langstreckenfahrten auf Autobahnen ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, daß die intermittierende Antriebseinheit aus mehreren, an sich bekannten Einzylinder-Zweitaktmotoren besteht,- wobei ebenfalls alle wahlweise einzeln oder paarweise oder alle zusammen schaltbar sind.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich in dem um seine Längsachse drehenden Zylinderkörper die oszillierenden Kolben befinden und den Zylinderkörper einschließlich sich selbst durch die Expansion der gezündeten Kraftstoffe in Drehung versetzen.

- Von besonderem Vorteil ist auch, daß durch eine harmonische Anordnung der einzelnen Kolben oder Kolbenpaare im Rotor ein nahezu völliger Massenausgleich herrscht. Vorteilhaft ist auch, daß der Zylinderkörper selbst als Schwungrad wirkt, was die Laufruhe in beträchtlichem Maße erhöht. Die oszillierenden Massenkräfte der Kolben werden hierdurch weitgehend ausgeglichen.

Ein beträchtlicher Vorteil besteht auch darin, daß mehrere Drehkolbenmotore hintereinander auf eine gemeinsame Antriebsachse wirkend angeordnet werden können und somit eine Antriebseinheit bilden, wobei aber jeder einzelne Motor separat und völlig unabhängig von den anderen Motoren schalt- und steuerbar ist. Dies kann automatisch last- und/oder geschwindigkeitsabhängig mittels an sich bekannten Drehmomenten und/oder Geschwindigkeitsmessern geschehen. Dies ist insbesondere bei größerem Zeitabschnitten und gleichmäßiger Geschwindigkeit, zum Beispiel PKW-Betrieb auf Autobahnen, von besonderem Vorteil. In diesem Fall braucht nur ein Drehkolbenmotor oder nur ein Einzylindermotor betrieben werden; sobald eine beispielsweise vorgewählte Geschwindigkeit unterschritten wird, kann ein Einzelmotor oder mehrere oder im Gefahrenmoment alle restlichen Einzelmotore zugeschaltet werden.

Anhand der Figuren werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Drehkolbenmotor im Längs- und Querschnitt.

Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht vier Drehkolbenmotore auf einer gemeinsamen Antriebsachse montiert mit zwischengeschalteten Kupplungen.

Fig. 3 zeigt in der Seitenansicht sechs an eine gemeinsame Kurbelwelle angeschlossene einfachwirkende Zweitaktzylinder.

Fig. 4 zeigt eine Elektromagnetkupplung mit Antriebsscheibe zwischen den Kolben und den fliegend gelagerten Bolzen mit Pleuelstangen im Längsschnitt des Zylinderkörpers.

Die in den Zylinderkörper 1 in beliebiger Anzahl eingelassenen einfach- und/oder doppeltwirkenden Kolben 4,4a nach dem Zwei- und/oder Viertaktverfahren, sertzen über Pleuelstangen 5>5a und Bolzen 6 den Zylinderkörper 1 in Drehbewegung. Die Stellung der Ein- und Auslässe 12,13 sowie der Zündung Io im Zylinderkörpergehäuse 3 wird jeweils nach Art und Größe des Motors festgelegt. Die Pleuelstangen 5>5a werden bei einfachwirkenden Kolben 4,4a jede für sich mit einem im Zylinderkörper 1 fliegend gelagerten Bolzen 6 versehen. Dadurch können bei mehreren Kolben 5,5a- beim Viertaktverfahren

die Bolzen 6 auf der Kreisbahn 7 optimal positioniert werden, um den Totpunkt und das sich bei oszillierenden Kolben ständig verändernde Drehmoment durch die rotierende Masse des Zylinderkörpers als Energiespeicher zu überwinden bzw. auszugleichen.

Für eine intermittierende Fahrweise beispielsweise eines Personenkraftfahrzeuges auf einer Autobahn, werden die Drehkolbenmotore I,II,III,IV nach Fig. 2 auf eine gemeinsame Antriebsachse 11 aufgebracht und sind durch Kupplungen 13 miteinander verbunden.

Werden im Zylinderkörper 1 beispielsweise 12 Kolben betrieben, dann können diese beispielsweise mittels Elektromagnetkupplung 17 von der treibenden Scheibe 17a wahlweise getrennt und.somit gleichzeitig außer Betrieb gesetzt werden.

Die gleichen Ersparnisse werden bei der Antriebsweise nach Fig. 3 erzielt. Hierbei überträgt eine Vielzahl einfachwirkender Einzylindermotore 14 im Zwei- und/oder Viertaktverfahren die Arbeitskraft auf eine Kurbelwelle 16, die durch entsprechende Kupplungen 15 eine Antriebseinheit bilden. Wie anhand des Beispiels nach Fig. 2 kann auch hier eine intermittierende Fahrweise betrieben werden. Dabei werden lastabhängig vollautomatisch oder von Hand die Motore einzeln zu- oder abgeschaltet und dabei in oder außer Betrieb gesetzt.

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Claims

LOTHAR KEHNE, Zivilingenieur Dorfstraße l4o, 4173 Kerken 3 Patentansprüche:

1. Verbrennungskraftmaschine als Drehkolbenmotor, dessen Zylinderkörper um seine Längsachse in seinem Gehäuse drehbar ist und für das Zwei- und/oder Viertaktsystem mit Leicht- und/oder Schweröl und/oder anderen explosionsfähigen Medien betreibbar ist, wobei die Zylinderkörperoberfläche eine Kugel- und/oder Zylinderform besitzt, in die zum Zylinderkörpermittelpunkt hin ausgerichteten Hubkolbenholräume für die oszillierenden Kolben in Zylinder- und/oder Rechteckform eingelassen sind und daß die Pleuelstangen der sich gegenüberliegenden Kolben auf einen im Zylinderkörper eingelassen Bolzen gemeinsam und/oder getrennt auf einen fliegend gelagerten Bolzen einwirken und dadurch eine Drehung des Zylinderkörpers verursacht und dadruch das Drehmoment auf eine an der Zylinderkörper-Stirnseite angeflanschte Antriebsachse überträgt und daß im Zylinderkörper in beliebiger Anzahl hintereinander parallel zur Zylinderkörper-Längsachse und/ oder radial zu ihr so viele Kolben eingelassen sind wie es einer geforderten Antriebsleistung entspricht und daß ferner auf der' Antriebsachse mehrere komplette Motor einheit en in Reihe hintereinander angeordnet sind, wobei die Antriebsachse zwischen den einzelnen Motoren durch Kupplungen trennbar ist und/oder die Kurbelwelle für mehrere an sich bekannte Einzylinder-Zwei-und/oder Viertaktmotore mittels Kupplungen trennbar ist, und die Motore einzeln und/oder

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paarweise und/oder in Gruppen und/oder zusammen gleichzeitig betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (1) mehrere, mindestens aber zwei gegenüberliegende Hohlräume (8,8a) besitzt, in denen die Kolben (4,4a) bei Expansion eines Kraftstoffes über Pleuelstange (5,5a) und Bolzen (6) den Zylinderkörper (1) in Drehung versetzt und daß mehrere Motore in Reihe hintereinander (I ,II,III,IV) auf eine gemeinsame Antriebsachse (11) wirkend angeordnet sind und durch Kupplungen (13) untereinander kraftschlüssig verbunden und nacheinander zu- oder abschaltbar sind.

2. Anlage nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsachse (11) mittels Schrauben (lla) im rechten Winkel zur Längsachse (2a) am Zylinderkörper (1) kraftschlüssig angeflanscht ist.

3. Anlage nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (5,5a) jede für sich durch einen fliegend gelagerten Bolzen den Zylinderkörper (1) in Drehung versetzt.

4. Anlage nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf eine gemeinsame Antriebsachse (11,16) wirkende Motore (I bis IV, 14) mit unterschiedlichem Hubvolumen ausrüstbar sind.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zylinderkörper (1) mehrere Kolben (4,4a) radial und stern-

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förmig nebeneinander und/oder achsial hintereinander angeordnet sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beispielsweise 12 Kolben mittels beispielsweise Elektro-Kupplungen 17 wahlweise betreibbar und zwischen den einzelnen Kolben auf der Längschase (2a) angeordnet sind und die Kupplungsscheibe (17a) fest mit dem Zylinderkörper (1) kraftschlüssig verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Antriebseinheit zusammengefaßten einzelnen Drehkolbenmotore alle einzeln lastabhängig automatisch und/oder von Hand schaltbar sind.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (16), die von mehreren Einzylindermotoren (14) angetrieben wird, durch Kupplungen (15) trennbar ist und die Motore (14) einzeln und/oder in beliebiger Anzahl betreibbar sind.