DE3447663A1 - Mehrzylinder-brennkraftkolbenmaschine - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE SPOTT UND PUSGHMANN
ο 4 4 / ο 6 3
Ficht GmbH 3 München, den 05.12.1984
Spannleitenberg 1 P1224/84
8011 Kirchseeon Pu/ho
Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Durch die DE-PS 241 538 ist eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
bekanntgeworden, deren vier Zylinder in einer Ebene befindlich angeordnet sind, wobei die Arbeitskolben jeweils zweier nebeneinander
liegender Zylinder durch jeweils einen Kurbelschleifenrahmen gekoppelt sind. Dabei sind die beiden Kurbelschleifenrahmen
koaxial zueinanderliegend angeordnet und ihre Kulissen befinden sich in deckungsgleicher Anordnung, so daß die vier
Arbeitskolben der paarweise gegenüberliegenden Zylinder sich stets in gleicher Richtung bewegen. Dieser Gleichlauf aller vier
Arbeitskolben mit den Kurbelschleifenrahmen bedingt jedoch große bewegte Massen in einer Richtung, was wiederum große Ausgleichsmassen erfordert. Damit erhöht sich das Baugewicht der Maschinen
mit allen nachteiligen Begleitumständen.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, deren Kolben über übliche Pleuel auf die Kurbelwelle weisen, erfordert jeder Kolben einen
eigenen Kurbelzapfen innerhalb der Kurbelwelle, so daß sich sehr schnell eine große Baulänge für die Kurbelwelle mit den daraus
resultierenden Schwierigkeiten bei ihrer Lagerung ergibt. Außerdem ist die Herstellung solcher vielfach gekröpfter Kurbelwellen
teuer. Auch wird die Baulänge des gesamten Motors qroß.J Ferner sind zwei Zylinder-Brennkraftkolbenmaschinen mit achsgleich qegen-
BAD ORIGINAL
überliegend angeordneten Arbeitszylindern als sog. Boxermotore
bekannt, deren hin- und hergehende Arbeitskolben über eine starre Kolbenstange mit dem mittig gelegenen
Kurbel schleifentrieb kinematisch gekoppelt sind; vgl. DE-PS 409 919. Sie sind gegenüber Mehrzy1inder-Brennkraftkolbenmaschinen
mit herkömmlichem Pleuel-Kurbeltrieb vorteilhaft. So werden durch die Kinematik des. Kurbelschleifentriebes
die Verweilzeiten im oberen und unteren Totpunkt verlängert,
was sich günstig auf die Spül- und Ladungsvorgänge und den Verbrennungsablauf auswirkt. Ferner ermöglicht die
geradlinige Bewegung der beiden Kolbenstangen eine wirkungsvolle Abdichtung des Zylinderraumes gegenüber dem Kurbelgehäuse
durch Trennwände, die nur von den Kolbenstangen durchsetzt werden, deren Lagerungen relativ einfach abgedichtet
werden können. Diese Trennwände bewirken außerdem eine steife Bauart für das Motorgehäuse, und die am Kurbelschleifentrieb
auftretenden dynamischen Kräfte können im Motorengehäuse problemlos aufgenommen werden. Auch werden die Reibungskräfte
insgesamt dadurch verringert, daß der Kurbelschleifenrahmen selbst nicht gelagert zu werden braucht. Durch alle diese
Maßnahmen verkürzt sich die motorische Baulänge. Die wirksame Abdichtung des Innenraumes des Kurbelschleifentriebes gegenüber
den Zylinderräumen mit deren chemisch aggressivem Klima erhöht die Lebensdauer der Brennkraftmaschine.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, durch eine neue Bauform der genannten Boxermotorgattung weitere, konzeptionelle
Verbesserungen zu erreichen, insbesondere unter Anwendung des Boxer-Prinzips Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen zu schaffen,
deren über starre Kolbenstangen miteinander gekoppelten Kolben möglichst auf einen Kurbelzapfen wirken können.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die in den Patentansprüchen
niedergelegten Merkmale gelöst.
Durch die Erfindung wird also auf verblüffend einfache Weise eine kompakte Motorbauweise erreicht und werden eine Vielzahl
von Lagerstellen eingespart, wodurch sich das Leistungsgewicht verbessert und das Bauvolumen verkleinert, dabei
insbesondere die Baulänge verkürzt. Außerdem werden konstruktive Vereinfachungen in bezug auf den Kurbelabtrieb
erzielt, was auch die Motorfertigung verbilligt, da nur eine Kurbelwellenkröpfung mit einem Kurbelzapfen für einen Vierzylindermotor
erforderlich ist. Durch die bauliche bzw. kinematische Trennung der beiden Kurbelschleifenrahmen für jedes
gegenüberliegende Arbeitskolbenpaar und insbesondere die sternförmige
Anordnung der beiden Arbeitszylinderpaare erfolgen bei einem Kurbelwellenumlauf bestimmte Gegenläufigkeiten der beiden
senkrecht zueinander bewegten Massen, so daß einteilweiser
Massenausgleich zwischen diesen beiden Massensystemen auftritt. Die Ausgleichsmassen können verringert werden und die Laufruhe
der Brennkraftmaschine verbessert sich. Damit erhöht sich auch die Lebensdauer. Ferner ist auf einfache Weise das sog. Baukastenprinzip
durchführbar, so daß mit gleichen Baueinheiten Motoren unterschiedlicher Leistungsbereiche realisierbar sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
anhand einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt, das nachfolgend beschrieben ist. Es zeigen
Figur 1 die Brennkraftmaschine nach der Erfindung in einer Schnittebene durch das eine Paar
der achsgleich gegenüberliegenden Zylinder,
Figur 2 die Brennkraftmaschine nach Figur 1 in einer zur ersten Schnittebene parallelen Schnittebene
durch das zweite Paar der achsgleich gegenüberliegenden Zylinder und
Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch den Kurbelwellenbereich der Brennkraftmaschine
nach Figur 1.
COPY
Wie Figur 1 zeigt, besteht das erste Zylinderpaar aus den beiden Arbeitszylindern 1 und 2, die achsgleich gegenüberliegen.
In ihnen laufen Arbeitskolben 3 und 4, an denen Kolbenstangen 5 und 6 starr befestigt sind. Diese sind
andererseits mit einem Kurbelschleifenrahmen 7 fest verbunden, der eine geradlinige Kulisse 8 einschließt, deren
Längsachse L8 in einem Winkel von 90° quer zur Längsachse LI, 2 der beiden Arbeitszylinder 1 und 2 gerichtet ist. In
der Kulisse 8 bewegt sich ein Gleitstein 9, der auf einem Kurbelzapfen 10 eines Kurbelabtriebes 20 mit seiner Kurbelwelle
21 drehbar gelagert ist , vgl. Figur 3.
Das zweite Zylinderpaar besteht gemäß Figur 2 aus den beiden Arbeitszylindern 11 und 12, die ebenfalls achsgleich gegenüberliegen.
In ihnen laufen Arbeitskolben 13 und 14, an denen Kolbenstangen 15 und 16 starr befestigt sind. Diese
sind andererseits mit einem Kurbelschleifenrahmen 17 fest verbunden, der eine geradlinige Kulisse 18 einschließt, deren
Längsachse L 18 in einem Winkel von 90° quer zur Längsachse L11, 12 der beiden Arbeitszylinder 11 und 12 gerichtet ist.
In der Kulisse 18 bewegt sich ein Gleitstein 19, der ebenfalls auf dem Kurbelzapfen 10 des Kurbeltriebes 20 drehbar
gelagert ist. Die beiden Längsachsen L8 und L18 der beiden Kulissen 8 und 18 kreuzen sich ebenfalls senkrecht.
Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, liegen beide Kurbelschleifenrahmen
7 und 17 nebeneinander auf dem Kurbelzapfen 10 des Kurbelabtriebes 20. Die Lagerung der Kurbelwelle 21 ist, da
nicht zur Erfindung gehörig, weder beschrieben noch näher dargestellt.
Nimmt man die Drehrichtung R des Motors in Uhrzeigersinn an, so bewegen sich die beiden Arbeitskolben 13 und 14 nach rechts
oben, während sich die beiden Arbeitskolben 3 und 4 nach rechts unten bewegen. Diese Bewegungen werden über die Kurbelschleifen
7 und 17 auf den Kurbelzapfen 10 der Kurbelwelle 21 übertragen, der dadurch eine Drehbewegung aufgezwungen wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung der neuen Brennkraftmaschine
sofort zu ersehen ist, hat der durch die gewählte Anordnung von zwei Kurbelschleifen auf einen
Kurbelzapfen erzielte Gleichlauf aller vier Arbeitskolben
den Vorteil, daß die Ausg!ηichsmasse der der sich translatorisch
bewegenden Masse einer üblichen Zwei-Zylinder-Einheit
entspricht. Dadurch ist die Fliehkraft in jedor Kurbelwellenstellung genau so große wie die resultierende
Masse von zwei Zwei-Zylinder-Einheiten. Es verbleibt lediglich eine Restmassenkraft, resultierend aus dem geringen
Abstand der um 90° vesetzt angeordneten Kolbenstangen un-l
der sich mit diesen translatorisch bewegenden Massen.
Dieser Vorteil wird auch dann erzielt, wenn mehr als vier Zylinder, nämlich jeweils das geradzahlige Vielfache von
zwei, auf eine einzige Kurbelwelle in der beschriebenen Art und Weise wirken, die dann die entsprechende Anzahl von
Kurbelzapfen aufweisen muß.
COPY
-S-
Leerseite -
Claims (3)
1.)Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine, deren Arbeitszy1 inder
jeweils paarweise und achsgleich gegenüberliegend angeordnet
sind, mit Kurbelschleifentrieb zur Umwandlung der Translationsbewegung der Arbeitskolben und deren starr mit ihnen verbundenen
Kolbenstangen in Rotationsbewegung des Kurbelabtriebes, wobei jeweils zwei Kolbenstangen mit ihren inneren Enden am Kurbelschleifenrahmen
unbeweglich befestigt sind, in dessen geradliniger, senkrecht zur Längsachse des Arbeitszylinderpaares verlaufenden
Kulisse der Kurbelzapfen des Kurbelabtriebes gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Kurbelzapfen (10) die-·
Kulissen (8 und 18) jeweils zweier Kurbelschleifenrahmen (7 und 17) laufen, die zur Verbindung jeweils zweier gegenüberliegender
Arbeitskolben (3 und 4 sowie 13 und 14) von vier in Achsrichtung hintereinander angeordneten Arbeitszylindern (1 und 2 sowie
11 und 12) dienen, und daß die Längsachse der Kurbelwelle und damit auch des Kurbelzapfens (10) in Richtung der hintereinander
angeordneten Zylinderpaare (1 und 2 sowie 11 und 12) verläuft,
mit Hintereinanderanordnung auch der einem jeden Zylinderpaar mit achsgleich gegenüberliegenden Zylindern (1 und 2 sowie 11
und 12) zugeordneten Kurbelschleifenrahmen (7 und 17).
2. Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen
(L1, 2 und L11, 12) jeweils zweier gegenüberliegender Arbeitszylinderpaare
(1 und 2 sowie 11 und 12) einen Winkel von 90° ein-
BAD ORIGSfSJAL
schließen und sich kreuzen und die Längsachse (L8 und L18) der auf dem Kurbelzapfen (10) gleitenden Kulissen
(8 und 18) der beiden hintereinander angeordneten Kurbelschleifenrahmen (7 und 17) senkrecht zueinander gerichtet
sind und sich dabei kreuzen.
3. Mehrzyl inder-Brennkraftkolbenmaschine nach Anspruch, 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere jeweils das geradzahlige Vielfache von zwei bildende Arbeitszylinder-Einheiten
(1/2, 11/12) einer Kurbelwelle (21) mit einer entsprechenden Anzahl von Kurbelzapfen (10) zugeordnet
sind.
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8181 | Inventor (new situation) |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |