DE3619351A1 - Multi-split-motor fuer kraftfahrzeuge mit geteilter kurbelwelle und motor-querwelle fuer hilfsgeraete-antriebe - Google Patents
Multi-split-motor fuer kraftfahrzeuge mit geteilter kurbelwelle und motor-querwelle fuer hilfsgeraete-antriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die weitere Ausgestaltung des
Split-Motors für Kraftfahrzeuge nach der Hauptanmeldung
P 35 22 988.8.
Als Split-Motoren und Multi-Split-Motoren, im Sinne der
Erfindung, werden solche aus mehreren Teil-Brennkraftmaschinen
mit eigenen Teil-Kurbelwellen bestehenden Gesamt-Motoren bezeichnet,
deren Teil-Brennkraftmaschinen periodenweise miteinander
zusammengekuppelt und synchronisiert, oder auch voneinander
getrennt für den Antrieb des Kraftfahrzeuges genutzt
werden; wobei die Synchronisierung darin besteht, daß die Kurbeln
der zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen automatisch
in einen phasenfesten Gleichlauf gebracht werden. Darunter
sind solche relativ feste Stellungen aller Kurbeln der umlaufenden
Teil-Kurbelwellen zu verstehen, die mit oder ohne Hilfe
von Ausgleichswellen die freien Kräfte und freien Kippmomente
des zusammengekuppelten gesamten Multi-Split-Motors im optimal
möglichen Grade ausgleichen.
Der Split-Motor und Multi-Split-Motor hat den Vorteil,
daß er bei einer kleinen und bei einer großen Motor-Gesamtleistung
eine selektive Anpassung des Antriebes an die variierenden
Fahrzustände gestattet, womit optimale Abgas- und Verbrauchsverhältnisse
erzielt werden können.
Dabei wird die ausgestoßene Menge der Abgas-Emissionen
im Teillast-Bereich ohne und mit Katalysator weiter reduziert,
wobei der Split-Motor und Multi-Split-Motor auch dann noch zuverlässig
arbeitet, wenn der Katalysator wegen zu kleiner Temperatur,
Vergiftung oder Überhitzung nicht oder nicht mehr funktioniert.
Zusätzlich wird Kraftstoff eingespart, und für die jeweils
ganzen Teil-Brennkraftmaschinen innerhalb eines Multi-
Split-Motors als auch Split-Motors werden gleiche und unterschiedliche
Bauformen beansprucht, wobei die unterschiedlichen
Bauformen gekennzeichnet sind durch:
- verschiedene Verdichtungs-Grade in den Motor-Zylindern;
- verschiedene Anzahlen von Gaswechsel-Ventilen in den Motor-Zylindern;
- verschiedene Ventil-Steuerzeiten;
- verschiedene Turbulenzgrade der Verbrennung;
- verschiedene Brennraum-Formen;
- verschiedene Zündanlagen, wie z. B. konventionelle Zündanlagen und elektronische Kennfeld-Zündanlagen;
- verschiedene Anwendung von Abgas-Turboladern und anderen Ladern;
- verschiedene Grundkonzeptionen, wie: Otto- und Diesel-Motoren, Benzin- und Alkohol-Motoren, Hubkolben- und Kreiskolben-Motoren; u. s. w.,
wodurch die manigfaltigsten Kombinationen für Optimierungszwecke
möglich sind.
Die weiteren Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
betreffen:
- ┤ die Tertiär-Brennkraftmaschine;
- ┤ die selbst-synchronisierende Kupplung;
- ┤ weitere Split-Motor Formen.
Zu den bisherigen Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschinen
wird noch eine Tertiär-Brennkraftmaschine hinzugefügt, die in
ihrem Aufbau im wesentlichen der Sekundär-Brennkraftmaschine 2
entspricht, und nur für höhere bzw. sehr hohe Leistungs-Anforderungen,
z. B. für schnelle P.K.W.-Fahrten auf der Autobahn
oder für L.K.W.-Steigungs-Fahrten, automatisch gestartet und
automatisch an die Sekundär-Brennkraftmaschine angekuppelt wird, -
dagegen beim verminderten Leistungsbedarf wieder automatisch
abgekuppelt und automatisch gestoppt wird. Die Tertiär-Brennkraftmaschine
ist im Motor-Block vor der Sekundär-Brennkraftmaschine
angeordnet, und bei ihrer Hinzuschaltung wird das hintere
Ende der Teil-Kurbelwelle der Tertiär-Brennkraftmaschine
mit dem vorderen Ende der Teil-Kurbelwelle der Sekundär-Brennkraftmaschine
durch eine selbst-synchronisierende Kupplung
periodisch verbunden, die in ihrem Aufbau im wesentlichen der
selbst-synchronisierenden Kupplung zwischen der Primär- und
Sekundär-Brennkraftmaschine entspricht. Die selbst-synchronisierende
Kupplung dient dazu:
- die Tertiär-Brennkraftmaschine zu starten;
- die Kurbel-Stellungen der Teil-Kurbelwelle der Tertiär- Brennkraftmaschine und die Kurbel-Stellungen der Teil- Kurbelwellen der Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschinen automatisch in einen phasenfesten Gleichlauf zu bringen;
- die synchronisierten Teil-Kurbelwellen torsions-elastisch und torsions-gedämpft zusammenzukuppeln.
(In der Hauptanmeldung als "halbautomatische Kupplung" bezeichnet).
Alternativ zu der mechanischen Ausführung der selbst-
synchronisierenden Kupplung zwischen den Teil-Kurbelwellen der
Primär-, Sekundär- und Tertiär-Brennkraftmaschine, wird eine
hydraulisch-mechanische Ausführung der selbst-synchronisierenden
Kupplung bereitgestellt, bei der zwischen den Teil-Kurbelwellen
und an Stelle des bisherigen Reib-Kupplungsteiles ein viskohydraulischer
Kupplungsteil zur Anwendung kommt, der für den Einkupplungs-
Vorgang mit Motor-Öl gefüllt, und für den Auskupplungs-
Vorgang vom Öl wieder geleert wird.
Die hydraulisch-mechanische Ausführung der selbst-synchronisierenden
Kupplung arbeitet auch nach dem in der Hauptanmeldung
spezifizierten Prinzip der Zweirichtungs-Funktion, wobei der
viskohydraulische Kupplungsteil:
- mit Hilfe einer relativen Schlupf-Drehrichtung der beiden viskohydraulischen Kupplungs-Hälften die Sekundär- bzw. Tertiär-Brennkraftmaschine startet; und
- mit Hilfe der zweiten relativen Schlupf-Drehrichtung der beiden viskohydraulischen Kupplungs-Hälften die jeweils zusammenzukuppelnden zwei Teil-Kurbelwellen synchronisiert.
Der viskohydraulische Kupplungsteil übernimmt aber auch noch
eine dritte Funktion, der Dämpfung von Torsions-Schwingungen
zwischen den Teil-Kurbelwellen, was mit Hilfe beider hin und
her schwingender relativer Schlupf-Drehrichtungen der beiden
Kupplungs-Hälften bewerkstelligt wird. Das begünstigt die
ständige und drehfeste Verbindung der beiden viskohydraulischen
Kupplungs-Hälften mit jeweils einer und der anderen Teil-Kurbelwelle;
und die Tangential-Federn 178 der Sperr-Klinken 138 ermöglichen
Torsions-Ausschläge zwischen den zusammengekuppelten
Teil-Kurbelwellen, die direkt die Dämpfungs-Ausschläge des
viskohydraulischen Kupplungsteiles darstellen.
Eine zusätzliche Split-Motor Variante für einen
3 + 3 = 6-Zylinder Split-Motor wird hinzugefügt; und die
1 + 2 = 3-Zylinder Split-Motor Variante der Hauptanmeldung
wird ergänzt.
Die Erfindung wird anhand der beigelegten Zeichnungen
näher erläutert:
Fig. 1 zeigt einen 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder Multi-Split-Motor
mit teilweise aufgeschnittener Seitenwand und mit der
Betätigung und Steuerung des Multi-Split-Motors im
Kraftfahrzeug;
Fig. 2 zeigt das Kühlsystem des Multi-Split-Motors gemäß Fig. 1;
Fig. 3 zeigt den Längsschnitt durch die selbst-synchronisierende
Kupplung in hydraulisch-mechanischer Ausführung;
Fig. 4 zeigt den Querschnitt gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 3;
Fig. 5 zeigt den Querschnitt gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 3;
Fig. 6 zeigt den Querschnitt gemäß Schnittlinie C-C der Fig. 3;
Fig. 7 zeigt den Querschnitt gemäß Schnittlinie D-D der Fig. 3;
Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung die Split-Kurbelwelle
und Split-Ausgleichswelle eines 3 + 3 = 6-Zylinder
Split-Motors;
Fig. 9U zeigt einen 2 + 3 = 5-Zylinder Split-Motor;
Fig. 9W zeigt einen 3 + 3 = 6-Zylinder Split-Motor, der der
Fig. 8 entspricht.
In den Figuren bezeichnen gleiche Zahlen gleiche Teile.
Es bedeuten:
(1 bis 106, Teile der Hauptanmeldung, die für eine bessere
Übersicht hier wiederholt werden).
- 1. Primär-Brennkraftmaschine;
2. Sekundär-Brennkraftmaschine;
3. Teil-Kurbelwelle von 1;
4. Teil-Kurbelwelle von 2;
5. Schwungrad von 1;
6. Schwungrad von 2;
7. Zahnkranz am Schwungrad 5 für einen herkömmlichen Elektro-Starter;
8. Herkömmliche Fahr-Kupplung oder alternativ herkömmliches automatisches Getriebe;
9. Teil-Nockenwelle von 1, ausgelegt für eine mäßige Fahrgeschwindigkeit und eine niedrige Leerlauf-Drehzahl;
10. Teil-Nockenwelle von 2, optimiert für die Stadtfahrt und Schnellfahrt;
11. Rollenkettentrieb von 1;
12. Rollenkettentrieb von 2;
13. Ölpumpe von 1;
14. Ölpumpe von 2;
15. Ölfilter von 1;
16. Ölfilter von 2;
17. Schmieröl-Versorgung von 1;
18. Schmieröl-Versorgung von 2;
19. Zündverteiler für 1;
21. Wasserpumpe für 1;
22. Wasserpumpe für 2;
23. Motor-Querwelle für den Antrieb der Fahrzeug-Hilfsgeräte;
24. Schraubenräder-Paar für den Antrieb der Querwelle 23;
25. Drucköl-Schalter, elektromagnetisch betätigt;
26. Drucköl-Schalter Position für Auto-Stopp vor Verkehrs- Ampeln und für Auto-Schlangenfahrten, mit nur laufender Primär-Brennkraftmaschine 1;
27. Drucköl-Schalter Position für Schnellfahrt, mit laufender und hinzugeschalteter Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
28. Fahrpedal;
29. Einstellbarer Abstand für das Starten und Hinzuschalten, bzw. für das Abtrennen und Stoppen der Sekundär-Brennkraftmaschine 2.
Ein (dahinter liegender) analoger einstellbarer Abstand dient zum Starten und Hinzuschalten, bzw. zum Abtrennen und Stoppen der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
30. Einstellschraube(n) für Abstand(ände) 29;
31. Stromzuführung vom herkömmlichen Zündschalter;
32. Stromzuführung zur Zündung der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
33. Stromzuführung zur Zündung der Primär-Brennkraftmaschine 1;
34. Schlepp-Kontakt Geber für das Starten und Hinzuschalten, bzw. Abtrennen und Stoppen der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
35. Verzögerungsventil für das Lösen der selbst-synchronisierenden Kupplung 50, bei Getriebe-Gangwechsel;
37. Schalterposition für Auto-Schlangenfahrten, mit nur laufender Primär-Brennkraftmaschine 1. Auch das Starten der Primär-Brennkraftmaschine mittels des herkömmlichen Elektro-Startmotors erfolgt mit dieser Schalterposition;
38. Schalterposition für Normalfahrt mit Stopp- und Restart- Funktion vor Verkehrs-Ampeln und für die Schnellfahrt in der Stadt;
39. Seilzug vom Fahrpedal zum Vergaser oder zur Benzin- oder Diesel-Einspritzanlage von 1;
40. Seilzug vom Fahrpedal zum Vergaser oder zur Benzin- oder Diesel-Einspritzanlage von 2;
50. Selbst-synchronisierende Kupplung zwischen der Teil-Kurbelwelle 3 der Primär-Brennkraftmaschine 1 und der Teil- Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2; (In der Hauptanmeldung als "halbautomatische Kupplung" bezeichnet. Die neue Bezeichnung: "selbst-synchronisierende Kupplung" ist exakter);
58. Drucköl-Zuführungsleitungen, gebohrt in der Teil-Kurbelw. 4;
76. Drucköl-Leitung zur selbst-synchronisierender Kupplung 50;
77. Verzögerungsschalter für die Zündungs-Unterbrechung der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 bei Getriebe-Gangwechsel;
78. Trennflansch-Ebene des gemeinsamen Maschinen-Blocks zwischen 1 und 2;
79. Abtriebswelle zum Getriebe des Kraftfahrzeuges;
80. Twei-Ventil Thermostat herkömmlicher Bauart für 1;
81. Bypass-Leitung des Thermostates 80;
82. Fahrzeug-Innenheizung;
83. Zweiventil-Thermostat in der unteren Zulaufleitung der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
84. Rückfluß-Verhinderungs-Ventil für 2;
85. Fahrzeug-Kühler;
86. Lüfter;
87. Entlüftungsgefäß des Kühlsystems;
89. Kühlwasser-Mantel der Primär-Brennkraftmaschine 1;
90. Kühlwasser-Mantel der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
93. Teil-Ausgleichswelle erster Ordnung von 1;
94. Teil-Ausgleichswelle erster Ordnung von 2;
93 und 94 zusammen: Split-Ausgleichswelle;
95. Antriebsritzel von 93;
96. Antriebsritzel von 94;
97. Ketten-Mulde;
103. Hinteres Kurbelwellen-Hauptlager von 2;
106. Vorderes Kurbelwellen-Hauptlager von 1;
(120 bis 390, Teile der vorliegenden Zusatzanmeldung)
- 120 und 121. Gegenmassen an der Dreikurbel-Teil-Kurbelwelle 3,
Fig. 8, 180° zueinander versetzt, 150° zu den benachbarten
Kurbeln versetzt und an den äußeren Kurbel-Endwangen
befestigt, die zum Ausgleich der freien Kippmomente erster
Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen innerhalb
der Primär-Brennkraftmaschine 1 dienen;
122 und 123. Gegenmassen an der Dreikurbel-Teil-Kurbelwelle 4, Fig. 8, 180° zueinander versetzt, 150° zu den benachbarten Kurbeln versetzt und an den äußeren Kurbel-Endwangen befestigt, die zum Ausgleich der freien Kippmomente erster Ordnung . . . innerhalb der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 dienen;
124 und 125. Gegenmassen an der Teil-Ausgleichswelle 93, für die Primär-Brennkraftmaschine 1, Fig. 8, 180° zueinander versetzt und an den Enden der Teil-Ausgleichswelle befestigt, die zusammen mit 120 und 121 wirken;
126 und 127. Gegenmassen an der Teil-Ausgleichswelle 94, für die Sekundär-Brennkraftmaschine 2, Fig. 8, 180° zueinander versetzt und an den Enden der Teil-Ausgleichswelle befestigt, die zusammen mit 122 und 123 wirken;
130 und 131. Kugellager des viskohydraulischen Kupplungsteiles;
132 und 133. Sperrad-Halbringe mit je einer Zahnlücke für die Sperrklinken 138, 180° zueinander versetzt;
134. Überlappungs-Fuge(n) der Sperrad-Halbringe;
135. Zylinderkörper, scheibenförmig;
136. Umsteuer-Kolben für den Ölstrom;
137. Rückstell-Federn der Kolben 136;
138. Sperrklinken, zwei Stück, 180° zueinander versetzt;
139. Gegengewichte der Sperrklinken 138;
140. Drehzapfen für die Sperrklinken 138, am Gehäuse 150 des viskohydraulischen Kupplungsteils befestigt;
141. Rückstell-Federn der Sperrklinken 138;
142. Abhebe-Hebel für die Sperrklinken 138;
143. Elastischer Anschlag;
144. Drehzapfen für 142, am Gehäuse 150 befestigt;
145. Sphärisches Drehgelenk;
146. Zweiarmige Wippe zur Betätigung des Abhebe-Hebels 142;
147. Flachwelle zwischen 142 und 146;
148. Betätigungskolben für 146;
149. Rückstellfeder für 146;
150. Gehäuse des viskohydraulischen Kupplungsteils;
151. Lagerung der Wippe 146;
152. Seitlicher Vollsteg einer Zahnlücke in einem Sperrad- Halbring 132 (analog zu 68 in der Hauptanmeldung);
153. Seitlicher Vollsteg der zweiten Zahnlücke im zweiten Sperrad-Halbring 133 (analog zu 69 in der Hauptanmeldung); 152 und 153 sind wechselseitig angeordnet;
154. Axialer Spuren-Versatz der beiden Sperrklinken 138 (analog zu 70 in der Hauptanmeldung);
155. Keilförmige Halbring-Abstützungen der Rückstellfedern 137;
156. Drucköl-Zuführungsleitungen, gebohrt im Zylinderkörper 135;
157. Verbindungsschrauben zwischen 135 und 150;
160. Zwei äußere Visko-Halbscheiben-Gruppen,
161. Haltesegmente der Halbscheiben-Gruppen;
162. Stützleisten für die Halbscheiben-Gruppen 160, am Gehäuse 150 befestigt;
163. Abweiser, axial vorstehend, z. B. in geprägter Ausführung;
165. Innere Visko-Scheiben-Gruppe, mit der Nabe 166 und den Distanzringen 168 hart verlötet;
166. Nabe der inneren Visko-Scheiben-Gruppe;
167. Zwei 180° versetzte axiale Ent- und Belüftungs-Nuten in der Nabe 166;
168. Distanzringe;
169. Radiale Ent- und Belüftungsschlitze in 168;
170. Ent- und Belüftungs-Ring-Spalt des viskohydraulischen Kupplungsteils;
172. Ein Teil der Rotations-Gleitführung für die Sperrad-Halbringe 132/133, eingepresst in die Nabe 166;
173. Der zweite Teil der Rotations-Gleitführung für die Sperrad- Halbringe 132/133, mit Mitnehmerklauen 174;
174. Vier Mitnehmerklauen (an 173) der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, oder der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
175. Vier Mitnehmerklauen an der Teil-Kurbelwelle der (startenden) Primär-Brennkraftmaschine 1 oder der Sekundär- Brennkraftmaschine 2;
176. Kupplungs-Gleitkreuz, Stahl gehärtet, verbindet drehfest aber axial und radial flexibel 174 und 175;
177. Halteschraube für 176;
178. Tangential-Federn der Rotations-Gleitführung für die Sperrad-Halbringe 132/133;
179. Einlagen in "H"-Form, zur Fixierung der Federn 178;
180. Abdeckring des Kugellagers 130;
181. Öl-Zulauf-Bohrung(en) mit Drosselwirkung;
182. Öl-Ablauf-Bohrung(en);
300. Tertiär-Brennkraftmaschine;
303. Hinteres Kurbelwellen-Hauptlager von 300;
304. Teil-Kurbelwelle von 300;
306. Schwungrad von 300;
310. Teil-Nockenwelle oder Nockenwellen von 300, optimiert für die Schnellfahrt auf der Autobahn;
312. Rollenketten-Trieb von 300;
318. Schmieröl-Versorgung von 300, gespeist von 18;
320. Zündverteiler von 300;
322. Wasserpumpe von 300;
326. Drucköl-Schalter Position für Stadtfahrten, mit nur laufender Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschine;
327. Drucköl-Schalter Position für Schnellfahrt auf der Autobahn, mit laufender und hinzugeschalteter Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
333. Stromzuführung zur Zündung der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
334. Schleppkontakt-Geber für das Starten und Hinzuschalten, bzw. Abtrennen und Stoppen der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
335. Verzögerungsventil für das Lösen der selbst-synchronisierenden Kupplung 350, bei Getriebe-Gangwechsel auf der Autobahn;
336. Schalter am Armaturenbrett zum dauerhaften Ausschalten der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 und der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
338. Schalterposition für Normalfahrt mit Stopp- und Restart- Funktion vor Verkehrsampeln und für die Schnellfahrt in der Stadt und auf der Autobahn;
340. Seilzug vom Fahrpedal zum Vergaser oder zur Benzin- oder Diesel-Einspritzanlage von 300;
350. Selbst-synchronisierende Kupplung zwischen der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 und der Teil- Kurbelwelle 304 der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
358. Drucköl-Zuführungsleitungen, gebohrt in der Teil- Kurbelwelle 304;
376. Drucköl-Leitung zur selbst-synchronisierender Kupplung 350;
377. Verzögerungsschalter für die Zündungs-Unterbrechung der Tertiär-Brennkraftmaschine 300 bei Getriebegang-Wechsel;
378. Trennflansch-Ebene des gemeinsamen Maschinen-Blocks zwischen 2 und 300;
383. Zweiventil-Thermostat in der unteren Zulaufleitung der Tertiär-Brennkraftmaschine 300;
384. Rückfluß-Verhinderungs-Ventil für 300;
388. Verbindungsleitung der Schmieröl-Versorgung, des für die Sekundär- und Tertiär-Brennkraftmaschine gemeinsamen Schmieröl-Systems;
390. Kühlwasser-Mantel der Tertiär-Brennkraftmaschine 300.
Der Multi-Split-Motor wird anhand eines 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder
Reihenmotor-Ausführungs-Beispieles, Fig. 1, näher erläutert.
Bei dieser Ausführung umfasst jede Teil-Brennkraftmaschine zwei
Zylinder, und die Tertiär-Brennkraftmaschine 300 ist, wie bei
allen Multi-Split-Motoren, als Booster-Maschine konzipiert, die
ihre besondere Leistung bei P.K.W.-Verwendung z. B. bei hohen
Drehzahlen, und bei L.K.W.-Verwendung z. B. bei hohen Drehmomenten
entwickelt.
Für die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 ist zunächst keine
Motor-Querwelle vorgesehen. - Die Sekundär-Brennkraftmaschine
kann aber eine zweite Motor-Querwelle erhalten, die in ihrer
Ausführung dann im wesentlichen der ersten Motor-Querwelle 23
der Primär-Brennkraftmaschine entspricht, und bevorzugt zum Antrieb
der direkten Hilfsgeräte der Sekundär-Brennkraftmaschine 2,
wie Zündverteiler, Wasserpumpe u. s. w. dient.
Das Kühl-System des Multi-Split-Motors, Fig. 2, sieht für
die Tertiär-Brennkraftmaschine 300 eine Ausführung vor, die in
Funktion und den Kühl-System-Elementen im wesentlichen der Funktion
und den analogen Elementen der Sekundär-Brennkraftmaschine
entspricht. Es umfasst einen separaten Kühlwasser-Mantel 390,
ein Zweiventil-Thermostat 383, angeordnet in der unteren Zulaufleitung
der Tertiär-Brennkraftmaschine, wobei das thermisch reagierende
Element am Thermostat in das Innere des Kühlwasser-
Mantels 390 hineinragt, eine eigene Wasser-Pumpe 322 und ein
eigenes Rückfluß-Verhinderungs-Ventil 384.
Diese Bauelemente sind in das Gesamt-Kühl-System so eingefügt,
daß nach dem Starten der Primär-Brennkraftmaschine 1, sich
diese Teil-Brennkraftmaschine mit Hilfe ihres Thermostates 80
und Bypass-Leitung 81 schnell anwärmt. Danach die Primär-Brennkraftmaschine,
neben der Fahrzeug-Innenheizung 82, vorrangig die
nichtarbeitende Sekundär-Brennkraftmaschine 2 anwärmt und sie im
betriebswarmen Zustand hält (Wasserfluß-Richtung "a"). Danach
die Primär-Brennkraftmaschine vorrangig die nichtarbeitende
Tertiär-Brennkraftmaschine 300 anwärmt und sie im betriebswarmen
Zustand hält, wobei die zwischenzeitlich gestartete Sekundär-
Brennkraftmaschine 2 - wenn gestartet - bei der Anwärmung und
Warmhaltung der Tertiär-Brennkraftmaschine unterstützend mitwirkt
(Wasserfluß-Richtung "b"). Und erst danach der Kühlwasser-Strom
(Wasserfluß-Richtung "c") in den Fahrzeug-Kühler 85 geleitet wird.
Auf diese Weise wird jede folgende Teil-Brennkraftmaschine erst
dann gestartet, wenn sie bereits angewärmt ist. - Nichtsdestoweniger,
hat jede Teil-Brennkraftmaschine ihre eigene Schnellanwärm-
Bypass-Leitung: bei der Sekundär- bzw. Tertiär-Brennkraftmaschine
jeweils gebildet durch das geöffnete Rückfluß-Verhinderungs-
Ventil 84 bzw. 384, die Wasser-Pumpe 22 bzw. 322 und den
Zweiventil-Thermostat 83 bzw. 383; so daß jederzeit der s. g.
"Kavalierstart" mit schneller Eigenanwärmung der Teil-Brennkraftmaschinen
möglich ist.
Schließlich hat das dargestellte Kühl-System des gesamten
Split-Motors oder Multi-Split-Motors noch den Vorteil, daß bei
Zwischenaufenthalten und Auto-Schlangenfahrten ein überdimensionierter
Kühler zur Verfügung steht. Die dann nur arbeitende Primär-
Brennkraftmaschine nutzt den Kühler des gesamten Motors, was
eine Überhitzung auch im heißesten Sommer ausschließt.
Die Teil-Kurbelwelle 304 der Tertiär-Brennkraftmaschine 300
umfasst (bei dem näher erläuterten Ausführungs-Beispiel nach
Fig. 1) eine Kurbel-Gruppe, die aus zwei zueinander um 90° versetzten
Kurbeln besteht, und in ihrer Ausführung der Teil-Kurbelwelle
4 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, und auch den Teil-
Kurbelwellen 3 und 4 des 4-Zylinder Split-Motors (nach der Hauptanmeldung,
Fig. 25) entspricht. Die Teil-Kurbelwelle 304 hat
zwischen den Kurbeln zwei Gegenmassen von der summarischen Größe
0,7071 m h · r · l 2; die in der winkelhalbierenden Ebene zwischen
den beiden Kurbel-Ebenen, aber auf der entgegengesetzten Seite
der Kurbelwellen-Drehachse liegen.
Die Tertiär-Brennkraftmaschine (des Ausführungs-Beispieles)
erhält ferner eine zur Teil-Kurbelwelle gegenläufige Teil-Ausgleichswelle
erster Ordnung, die in ihrer Ausführung der Teil-
Ausgleichswelle der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, und auch den
Teil-Ausgleichswellen 93 und 94 des 4-Zylinder Split-Motors (nach
der Hauptanmeldung, Fig. 25) entspricht. Die Teil-Ausgleichswelle
hat in ihrem Mittelbereich eine Gegenmasse von der Größe
0,7071 m h · r · ω 2; die so gerichtet ist, daß wenn die Gegenmassen
der Teil-Kurbelwelle und der Teil-Ausgleichswelle parallel nach
unten weisen, die beiden Kurbeln der Kurbel-Gruppe, und auch die
beiden Teil-Brennkraftmaschinen-Kolben, beiderseitig und je 45°
von den oberen Totpunkt-Lagen der Teil-Brennkraftmaschine entfernt
sind. Außerdem erhalten die Teil-Kurbelwelle 304 und die Teil-Ausgleichswelle
an ihren Enden je zwei zusätzliche Gegenmassen, die
an jeder dieser Teil-Wellen 180° zueinander versetzt sind, zu den
oben genannten Gegenmassen zwischen den Kurbeln und zu der Gegenmasse
der Teil-Ausgleichswelle jeweils um 90° versetzt sind, zu
den benachbarten Kurbeln der Teil-Kurbelwelle 304 jeweils 135°
versetzt sind, und in ihrer Ausführung den zusätzlichen Gegenmassen
der Teil-Kurbelwelle 4 und der Teil-Ausgleichswelle der Sekundär-
Brennkraftmaschine, als auch den zusätzlichen Gegenmassen (110;
111; 112 und 113 des 4-Zylinder Split-Motors der Hauptanmeldung,
Fig. 25) entsprechen. Die zusätzlichen Gegenmassen erzeugen an
der Teil-Kurbelwelle und an der Teil-Ausgleichswelle jeweils
ein Gegen-Kippmoment erster Ordnung von der Größe
0,3535 m h · r · l 2 · a.
Schließlich ist die Kurbel-Gruppe der Teil-Kurbelwelle 304
der Tertiär-Brennkraftmaschine 300 zu den Kurbel-Gruppen der
Teil-Kurbelwellen 3 und 4 der Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschine
1 und 2 jeweils um 120° versetzt, was einen zusammengekuppelten
Kurbel-Stern und eine zusammengekuppelte Gegenmassen-
Anordnung des gesamten 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder Multi-Split-Motors
ergibt, die im wesentlichen dem Kurbel-Stern und der Gegenmassen-
Anordnung der (Fig. 26) der Hauptanmeldung P 35 22 988.8 entspricht.
Die selbst-synchronisierende Kupplung 350 zwischen der
Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine und der Teil-
Kurbelwelle 304 der Tertiär-Brennkraftmaschine wird im wesentlichen
auf gleiche Weise betätigt, wie die selbst-synchronisierende
Kupplung 50 zwischen den Teil-Kurbelwellen 3 und 4 der
Primär- und der Sekundär-Brennkraftmaschine, Fig. 1. Hierfür wird
ein Drucköl-Strom von einem zweiten Drucköl-Schalter 25 durch
die Drucköl-Leitung 376, das hintere Kurbelwellen-Hauptlager 303
und die Drucköl-Leitungen 358 in die selbst-synchronisierende
Kupplung 350 geleitet. Die Drucköl-Speisung des zweiten Drucköl-
Schalters erfolgt von der Schmieröl-Versorgung 18 der bereits
arbeitenden Sekundär-Brennkraftmaschine 2, und das Ein- und Ausschalt-
Signal für den zweiten Drucköl-Schalter wird von einem
zweiten Schleppkontakt-Geber 334 am Fahrpedal 28 geliefert.
Die Schmieröl-Versorgung 318 der Tertiär-Brennkraftmaschine
300 erfolgt entweder von der Schmieröl-Versorgung 18 der Sekundär-
Brennkraftmaschine 2 über die Verbindungsleitung 388, Fig. 1, -
oder die Tertiär-Brennkraftmaschine 300 erhält eine eigene Schmieröl-
Versorgung mit eigener Ölpumpe und Ölfilter, die in Ihrer Ausführung
der Schmieröl-Versorgung der Sekundär-Brennkraftmaschine
2 entspricht.
Das Multi-Split-Motor Prinzip begründet, analog zu der
Hauptanmeldung, eine ganze Motoren-Familie, die aus Reihen-Motoren,
V-Motoren und anderen Motoren-Bauarten besteht.
Davon ist die kleinste Multi-Split-Motor Ausführung ein
1 + 1 + 1 = 3-Zylinder Motor, z. B. in Reihen-Ausführung, mit je
einem Zylinder in jeder Teil-Brennkraftmaschine. Ein rationeller
größerer Multi-Split-Motor ist ein 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder Reihen-
Motor gemäß Fig. 1, dessen Aufbau in der Beschreibung eingehend
erläutert ist. Dieser Motor in V-Form ausgeführt, ergibt einen
2 V + 2 V + 2 V = 6 V-Zylinder Multi-Split-Motor, bei dem jede Teil-
Brennkraftmaschine zwei in V-Form angeordnete Zylinder umfasst.
Die zwei angeführten 6-Zylinder Motoren miteinander kombiniert,
ergeben einen attraktiven 4 V + 4 V + 4 V = 12 V-Zylinder Multi-
Split-Motor, bei dem jede Teil-Brennkraftmaschine vier in V-Form
angeordnete Zylinder, mit je zwei Zylindern in jeder Zylinder-
Bank, umfasst. Ein noch größerer Multi-Split-Motor, z. B. für
Lokomotiven, Schiffe u. s. w. dürfte ein 6 V + 6 V + 6 V = 18 V-Zylinder
Motor sein; wobei für weitere Vergrößerungen die Zahl der
Zylinder beliebig und nach oben unbegrenzt ist.
Die hydraulisch-mechanische Ausführung der selbst-synchronisierenden
Kupplung 50 bzw. 350 besteht außer aus dem oben angeführten
viskohydraulischen Kupplungsteil, (wie bei der mechanischen
Ausführung) auch noch aus einer Sperrklinken-Kupplung,
132; 133; 138 bis 141, wobei der viskohydraulische Kupplungsteil
und die Sperrklinken-Kupplung parallel geschaltet sind.
Der oben beschriebene Synchronisierungs-Vorgang dauert so
lange an, bis die Sperrklinken 138 in die Zahnlücken des Sperrades,
132/133, einrasten und die Rückübertragung des Arbeits-
Drehmomentes von der gestarteten Teil-Brennkraftmaschine, d. i.
die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 oder die Tertiär-Brennkraftmaschine
300, auf die startende Teil-Brennkraftmaschine, d. i.
die Primär-Brennkraftmaschine 1 oder die Sekundär-Brennkraftmaschine
2, übernehmen; was den Zusammenkupplungs-Vorgang der synchronisierten
Teil-Kurbelwellen, 3 und 4, bzw. 4 und 304, darstellt.
In diesem Zusammenhang gilt die Bezeichnung "Zweirichtungs-
Funktion" der Kupplung in doppelter Hinsicht, weil damit sowohl
die beiden relativen Drehrichtungen der Kupplungs-Hälften, als
auch der Drehmomenten-Übergang - hin und her - zwischen den
Kupplungs-Hälften gekennzeichnet sind. Hierbei wird zuerst das
kleinere Start-Drehmoment von der startenden auf die gestartete
Teil-Brennkraftmaschine (von z. B. 1 auf 2) übertragen; - während
nach dem Anspringen der gestarteten Teil-Brennkraftmaschine (2),
ihr größeres Arbeits-Drehmoment wieder, und insbesondere mit
Hilfe der Sperrklinken, auf die startende Teil-Brennkraftmaschine
(wieder von 2 auf 1) rück-übertragen wird; um durch die
startende Teil-Brennkraftmaschine (1) an das Getriebe und an den
Antrieb des Fahrzeuges zu gelangen.
Nach dem Zusammenkupplungs-Vorgang besteht zwischen den Teil-
Kurbelwellen eine torsions-elastische und torsions-gedämpfte
Verbindung.
Der viskohydraulische Kupplungsteil besteht aus einer inneren
Kupplungs-Hälfte und einer äußeren Kupplungs-Hälfte,
Fig. 3 und Fig. 5.
Die innere Kupplungs-Hälfte umfasst eine Gruppe kreisrunder
Visko-Scheiben 165, dazwischen angeordnete Distanzringe 168, mit
radialen Entlüftungs-Schlitzen 169, und eine Nabe 166, mit z. B.
zwei äußeren axialen Entlüftungs- und Belüftungs-Nuten 167, in die
die Endhaken der geschlitzten Distanzringe abwechselnd, d. h. in
jede Nut nur die Haken jedes zweiten Ringes und die Haken der
dazwischenliegenden Ringe in die entgegengesetzte Nut, einhaken,
Fig. 5. Dadurch entstehen Entlüftungs- und Belüftungs-Kanäle für
die Zwischenräume zwischen den Visko-Scheiben, mit jeweiliger
Entlüftung der Zwischenräume radial nach innen und axial durch
die Nuten, und Belüftung der Zwischenräume axial durch die Nuten
und radial nach außen. Und wobei die Bestandteile der inneren
Kupplungs-Hälfte z. B. hart verlötet sind.
Die äußere Kupplungs-Hälfte besteht aus zwei Gruppen von Halbscheiben
160 mit Haltesegmenten 161, Fig. 3 und Fig. 5, die gruppenweise z. B. hart verlötet sind.
Die Halbscheiben-Gruppen stützen sich mit ihren Endspitzen an
Stützleisten 162 des Gehäuses 150 des viskohydraulischen Kupplungsteiles
tangential ab, wobei die Stützleisten das Arbeits-
Drehmoment auf die Halbscheiben-Gruppen übertragen. Gleichzeitig
sind die Halbscheiben-Gruppen im Gehäuse 150 axial verschiebbar,
und werden durch axial vorstehende Abweiser 163 an den Halbscheiben-
Gruppen, Fig. 3, relativ zur Viskoscheiben-Gruppe der inneren
Kupplungs-Hälfte axial geführt. Die Abweiser verhindern das
"Kleben" der Halbscheiben-Gruppen an der inneren Viskoscheiben-
Gruppe nach Entleerung des Kupplungs-Gehäuses 150 von Öl, was
eine gänzliche Entkupplung ermöglicht. Das Gehäuse 150 des
viskohydraulischen Kupplungsteils ist am (scheibenförmigen)
Zylinderkörper 135 mit Hilfe von Schrauben 157 ringsherum befestigt.
Die Nabe 166 der inneren Viskoscheiben-Gruppe ist mit einem
Teil 172 der Rotations-Gleitführung für das Sperrad, z. B. durch
Einpressen, drehfest verbunden, Fig. 3. Das Sperrad kann wie
üblich einteilig sein oder aus zwei Sperrad-Halbringen 132 und
133 bestehen, wobei jeder Sperrad-Halbring je eine Sperrklinken-
Zahnlücke aufweist, Fig. 6. Jeder Sperrad-Halbring ist durch
zwei vorgespannte Tangential-Federn 178 gegenüber der zweiteiligen
Rotations-Gleitführung 172/173 tangential abgefedert
Fig. 3 und Fig. 6. Das zweiteilige Sperrad ergibt statisch bestimmte
Kontakt-Kräfte mit beiden Sperrklinken, wodurch die
Sperrklinken weitgehend gleiche Drehmomente übertragen. Die Vorspannung
der Tangential-Federn 178 dient zur teilweisen Aufnahme
der Zentrifugalkräfte der Sperrad-Halbringe. Die Sperrad-Halbringe
haben an ihren Enden gegenseitige Überlappungs-Fugen 134,
damit die rübergleitenden Sperrklinken dort nicht einhaken.
Die Sparrad-Zahnlücken sind um 180° zueinander versetzt, und
analog zu der Hauptanmeldung, wechselseitig mit seitlichen Vollstegen
152/153 versehen, wodurch die Zahnlücken axial versetzte
Laufspuren erhalten.
Die zwei Sperrklinken 138 der Sperrklinken-Kupplung sind auch
um 180° zueinander versetzt, haben einen den Zahnlücken entsprechenden
axialen Laufspuren-Versatz und sind auf Drehzapfen 140
gelagert, die am Gehäuse 150 des viskohydraulischen Kupplungsteils
befestigt sind. Dadurch können die Sperrklinken nur nach
jeder vollen Relativumdrehung des Sperrades, wie bei der Hauptanmeldung,
in die Zahnlücken, und nur in ihre eigenen Zahnlücken,
einrasten; und sind zusätzlich einzeln torsions-elastisch abgefedert,
Fig. 6.
Die Sperrklinken sind in Einrast-Richtung, d. i. in Richtung auf
die Drehachse der Kupplung, federbelastet 141, haben Gegengewichte
139 und an den Gegengewichten angebrachte Ausleger für
elastische Anschläge 143, Fig. 6. Für die Sperrklinken sind Abhebe-
Hebel 142 vorgesehen, die bei getrennter selbst-synchronisierender
Kupplung die Sperrklinken vom Sperrad abheben, um ein
auf- und ab-springen der Sperrklinken zu verhindern. Die Abhebe-
Hebel sind mit Hilfe von Flachwellen 147 mit zweiarmigen Wippen
146 (die am Zylinderkörper 135 angeordnet sind) verbunden, die
an jeweils einem Arm und in Abheberichtung der Sperrklinken
federbelastet 149 sind, Fig. 4. Die Federn werden bei Aktivierung
der selbst-synchronisierenden Kupplung durch öldruckbeaufschlagte
Betätigungskolben 148, die an jeweils dem zweiten Wippenarm angreifen,
gespannt, bei welcher Bewegung die Sperrklinken 138 auf
das Sperrad abgesenkt werden, Fig. 4 und Fig. 6. Dabei ergeben
die Flachwellen 147 eine vorteilhafte mechanische Verbindung
zwischen den Wippen 146 und den Abhebe-Hebeln 142, die ohne Vergrößerung
des Außendurchmessers der selbst-synchronisierenden
Kupplung untergebracht werden können.
Der scheibenförmige Zylinderkörper 135 ist mittels Schrauben
an der gestarteten Teil-Kurbelwelle, d. i. 4 oder 304, befestigt,
Fig. 3. Am Zylinderkörper sind die Wippen 146 gelagert 151,
und im Zylinderkörper sind in radialen Bohrungen und Zylinder-
Bohrungen die Rückstellfedern 149 und die Betätigungskolben 148
der Wippen angeordnet.
Im Zylinderkörper 135 sind außerdem mehrere Umsteuer-Kolben 136
mit Rückstellfedern 137 in radialen Zylinder-Bohrungen untergebracht,
die bei Aktivierung der selbst-synchronisierenden Kupplung
durch den vom Drucköl-Schalter 25 ankommenden Drucköl-Strom radial
nach außen bewegt werden, Fig. 3 und Fig. 4. Dadurch werden die
Öl-Ablaufbohrungen 182 im viskohydraulischen Kupplungsteil geschlossen,
die Öl-Zulaufbohrungen 181 freigegeben und der viskohydraulische
Kupplungsteil mit Motor-Öl gefüllt, wobei eine Entlüftung
des Kupplungs-Gehäuses 150 durch den Ringspalt 170 an
der Nabe erfolgt. Dabei sind die Öl-Zulaufbohrungen 181 so bemessen,
daß sie eine vorbestimmte drosselnde Wirkung auf den
Öl-Strom ausüben, womit der Druck im Schmieröl-Versorgungs-System
17 bzw. 18 aufrechterhalten, und die Schnelligkeit des
Start-Durchdrehens der gestarteten Sekundär- bzw. Tertiär-Brennkraftmaschine,
2 bzw. 300, gesteuert werden. Gleichzeitig betätigt
der Drucköl-Strom die Kolben 148, Fig. 4, wodurch die Sperrklinken
138 auf das Sperrad 132/133 abgesenkt werden, Fig. 6.
Nach erfolgter Zusammenkupplung der beiden Teil-Kurbelwellen
3 und 4, bzw. 4 und 304, wirkt der mit Öl gefüllte viskohydraulische
Kupplungsteil als Drehschwingungs-Dämpfer weiter.
Dabei strömt Motor-Öl weiter durch die Öl-Zuführungsbohrungen
181 zu, und durch den Entlüftungs-Ringspalt 170 ab, was einen
laufenden Öl-Austausch im viskohydraulischen Kupplungsteil ergibt
und eine übermäßige Erwärmung des Öls verhindert.
Die miteinander verbundene Nabe 166 und Rotations-Gleitführung
172/173 sind mit Hilfe von Kugellagern 130 und 131 auf
dem hinteren Ende der gestarteten Teil-Kurbelwelle, 4 bzw. 304,
gelagert, Fig. 3. Das gewährleistet einen konzentrischen und
axial geführten Lauf der inneren Kupplungs-Hälfte 165; 166 relativ
zum Gehäuse 150. Dabei erhält das Kugellager 130 auf der
zum Zylinderkörper 135 zugewandten Seite einen Abdeckring 180,
damit Motor-Öl nicht in großen Mengen durch die Kugellager strömt.
Außerdem erhält der Raum zwischen den Kugellagern 130 und 131
eine radiale Öl-Entleerungs-Bohrung.
Die Trennung der selbst-synchronisierenden Kupplung 50
bzw. 350 wird durch Unterbrechung des Drucköl-Stromes vom
Drucköl-Schalter 25 und Druck-Entlastung in der Öl-Zulaufleitung
76 bzw. 376, mittels Verbindung der Leitung mit der Motor-Ölwanne,
bewirkt. Danach bewegen die Rückstellfedern 137 die Umsteuer-
Kolben 136 radial nach innen, was die Öl-Ablauf-Bohrungen 182
der Kupplung öffnet. Der viskohydraulische Kupplungsteil wird
durch Zentrifugalkräfte von Öl geleert, mit Belüftung des Kupplungsraumes
durch den Ringspalt 170. Gleichzeitig werden die
Sperrklinken 138 vom Sperrad abgehoben, Fig. 1; Fig. 3; Fig. 4
und Fig. 6.
Eine Kreuz-Gleit-Kupplung verbindet die selbst-synchronisierende
Kupplung 50 bzw. 350 mit der Teil-Kurbelwelle 3 bzw. 4
der jeweils startenden Teil-Brennkraftmaschine, Fig. 3 und Fig. 7.
Die Kreuz-Gleit-Kupplung liegt in einer Ebene, und besteht aus
einem (z. B. Stahl-) Gleit-Kreuz 176, vier Mitnehmerklauen 174
an der Rotations-Gleitführung 173 und vier Mitnehmerklauen 175
an der Teil-Kurbelwelle der jeweils startenden Primär-Brennkraftmaschine
1 bzw. Sekundär-Brennkraftmaschine 2. Die Mitnehmerklauen
174 umfassen zwei gegenüberliegende Arme des Gleit-Kreuzes
176, und die Mitnehmerklauen 175 die zwei anderen gegenüberliegenden
Arme des Gleit-Kreuzes, so daß die Kreuz-Gleit-Kupplung
radiale und winkelige Achs-Verlagerungen zwischen den Teil-Kurbelwellen,
infolge elastischer Durchbiegungen und Bautoleranzen,
ausgleichen kann.
Die Kreuz-Gleit-Kupplung hat außerdem eine Nase an einer Mitnehmerklaue,
z. B. an 175, Fig. 7, sowie eine entsprechende Freiecke
an der daneben liegenden Mitnehmerklaue 174, damit der Zusammenbau
zweier Teil-Brennkraftmaschinen immer nur mit einer
relativen Verdrehlage ihrer Teil-Kurbelwellen erfolgen kann.
Und das Gleit-Kreuz 176 wird mittels einer Halteschraube 177
radial und axial begrenzt beweglich gehalten, damit es beim Zusammenbau
von zwei Teil-Brennkraftmaschinen nicht abfällt.
Zu den in der Hauptanmeldung offengelegten Split-Motor-
Ausführungsformen wird ein 3 + 3 = 6-Zylinder Split-Motor hinzugefügt,
der aus einem herkömmlichen 6-Zylinder Reihenmotor durch
Teilung entsteht. Dabei wird die ursprüngliche Kurbel-Reihenfolge
I + VI - 120° - II + V - 120° - III + IV - 120° - . . . beibehalten,
und die Kurbelwelle in der Mitte geteilt, was die beiden Teil-
Kurbelwellen 3 und 4 ergibt, Fig. 8 und Fig. 9W. Zwischen den so
entstandenen zwei Teil-Kurbelwellen ist die selbst-synchronisierende
Kupplung 50 angeordnet, die die Teil-Kurbelwellen gemäß
der Erfindung periodisch verbindet oder trennt. Der Split-Motor
erhält außerdem eine zu den Teil-Kurbelwellen gegenläufige Split-
Ausgleichswelle erster Ordnung, 93; 94, die, wie bei den anderen
Split-Motoren, den einzelnen Teil-Brennkraftmaschinen zugeordnet
sind. Zum Ausgleich von Kippmomenten erster Ordnung aus hin und
her gehenden Triebwerks-Massen der Teil-Brennkraftmaschinen, sind
Gegenmassen 120; 121; 124 und 125 an den vorderen und hinteren
Enden der Teil-Kurbelwelle 3 und der Teil-Ausgleichswelle 93 der
Primär-Brennkraftmaschine 1, sowie Gegenmassen 122; 123; 126 und
127 an den vorderen und hinteren Enden der Teil-Kurbelwelle 4 und
der Teil-Ausgleichswelle 94 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2
angeordnet, Fig. 8. Die Gegenmassen wirken paarweise zusammen,
und sie sind an jeder Teil-Kurbelwelle und Teil-Ausgleichswelle
jeweils 180° zueinander versetzt, und insbesondere so ausgerichtet,
daß wenn die Gegenmassen an den vorderen Enden der Teil-Kurbelwellen
und Teil-Ausgleichswellen, das ist 121 und 125, bzw. 123
und 127, jeweils parallel nach unten weisen, die Gegenmassen an
den hinteren Enden derselben Teil-Kurbelwellen und derselben
Teil-Ausgleichswellen, das ist 120 und 124, bzw. 122 und 126, jeweils
parallel nach oben weisen. Außerdem sind die Gegenmassen
zu den benachbarten Kurbeln der Teil-Kurbelwellen 3 und 4 jeweils
150° versetzt, Fig. 8. Die angeführten Gegenmassen erzeugen an
jeder Teil-Kurbelwelle und an jeder Teil-Ausgleichswelle Gegen-
Kippmomente erster Ordnung von 0,866 m h · r · ω 2 · a; was bei jeder
Teil-Brennkraftmaschine Gegen-Kippmomente erster Ordnung von
1,732 m h · r · ω 2 · a; ergibt.
Dabei verhält sich der zusammengekuppelte und synchronisierte
3 + 3 = 6-Zylinder Gesamt-Split-Motor, Fig. 8, schwingungsmäßig
wie ein herkömmlicher 6-Zylinder Reihenmotor; - er ist aber dadurch
gekennzeichnet, daß auch bei dessen alleinlaufender Primär-Brennkraftmaschine
1 die freien Kräfte und freien Kippmomente erster
und zweiter Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen
ausgeglichen sind.
Die bevorzugte Zündfolge und die Zündabstände des Gesamt-
Motors sind auch die Zündfolge und die Zündabstände des herkömmlichen
6-Zylinder Reihenmotors: I - 120° - V - 120° - III - 120° -
VI - 120° - II - 120° - IV - 120° - . . ., was einen der beiden
Zusammenkupplungs-Zustände des Split-Motors darstellt. - Dagegen
nach Trennung und wiederholter Zusammenkupplung der Teil-Kurbelwellen
3 und 4 mit einer vollen Relativ-Umdrehung, sich die
Zündfolge und die Zündabstände des Gesamt-Motors verändern, und
I + VI - 240° - III + IV - 240° - II + V - 240° - . . . betragen,
was den zweiten Zusammenkupplungs-Zustand des Split-Motors darstellt;
- bei dem die freien Kräfte und freien Kippmomente erster
und zweiter Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen
ebenfalls ausgeglichen sind.
Auf analoge Weise wird aus den offenbarten Teil-Kurbelwellen
mit zwei Kurbeln und drei Kurbeln, und den jeweils mitwirkenden
Teil-Ausgleichswellen, auch ein 2 + 3 = 5-Zylinder Split-Motor
nach Fig. 9U bereitgestellt.
Schließlich wird der 1 + 2 = 3-Zylinder Split-Motor nach
Fig. 17E der Hauptanmeldung durch eine detailiert festgelegte
Kurbel- und Ausgleichswelle ergänzt.
Die Primär-Brennkraftmaschine erhält eine Teil-Kurbelwelle mit
nur einer Kurbel, und die Sekundär-Brennkraftmaschine eine Teil-
Kurbelwelle mit zwei um 120° versetzten Kurbeln; wobei nach
Synchronisierung und Zusammenkupplung der beiden Teil-Kurbelwellen,
ihre drei Kurbeln jeweils 120° zueinander versetzt sind. Zwischen
beiden Teil-Kurbelwellen ist gemäß der Erfindung die selbst-synchronisierende
Kupplung 50 angeordnet, die die beiden Teil-Kurbelwellen
periodisch verbindet oder trennt. Der 1 + 2 = 3-Zylinder
Split-Motor erhält außerdem eine Split-Ausgleichswelle erster
Ordnung, von der eine Teil-Ausgleichswelle die Primär-Brennkraftmaschine
umfasst und antreibt, und die zweite Teil-Ausgleichswelle
die Sekundär-Brennkraftmaschine umfasst und antreibt.
Zum Ausgleich der Kippmomente erster Ordnung aus hin und her
gehenden Massen des Gesamtmotors sind jeweils zwei Gegenmassen
an den äußeren Enden der zusammengekuppelten Kurbelwelle und an
den äußeren Enden der Split-Ausgleichswelle angeordnet, die bei
synchronisierten Teil-Kurbelwellen 180° zueinander versetzt sind,
und bei den (im Synchronisierungs-Zustand der Teil-Kurbelwellen
ebenfalls synchron laufenden) Teil-Ausgleichswellen auch 180° zueinander
versetzt sind. Die Gegenmassen sind insbesondere so
ausgerichtet, daß wenn die Gegenmassen an den vorderen Enden der
Kurbelwelle und der Split-Ausgleichswelle parallel nach unten
weisen, die Gegenmassen an den hinteren Enden der Kurbelwelle und
der Split-Ausgleichswelle parallel nach oben weisen; und die
Gegenmassen außerdem zu den benachbarten Kurbeln der Teil-Kurbelwellen
jeweils 150° versetzt sind.
Hierbei entspricht die Anordnung der Kurbeln und Gegenmassen des
zusammengekuppelten Gesamt-Motors jeweils einem und auch dem anderen
Halb-Motor nach Fig. 8.
Claims (6)
1). Multi-Split-Motor für Kraftfahrzeuge mit geteilter
Kurbel-Welle und Motor-Querwelle für Hilfsgeräte-Antriebe,
der aus mehreren Teil-Brennkraftmaschinen mit eigenen Teilkurbelwellen
besteht und die Teil-Brennkraftmaschinen periodenweise
miteinander zusammengekuppelt und synchronisiert, oder
auch voneinander getrennt für den Antrieb des Kraftfahrzeuges
genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Split-Motor
nach der Hauptanmeldung P 35 22 988.8, der aus einer Primär-
Brennkraftmaschine (1) und einer Sekundär-Brennkraftmaschine
(2) besteht, beim Multi-Split-Motor noch eine zusätzliche
Tertiär-Brennkraftmaschine (300) erhält, die im wesentlichen
für höhere Leistungsanforderungen, z. B. für schnelle P.K.W.-
Fahrten auf der Autobahn oder z. B. für L.K.W.-Steigungsfahrten,
automatisch gestartet und automatisch an die Sekundär-Brennkraftmaschine
angekuppelt wird, - dagegen beim verminderten
Leistungsbedarf von der Sekundär-Brennkraftmaschine wieder
automatisch abgekuppelt und automatisch gestoppt wird;
wobei:
- (a) der Multi-Split-Motor zum Beispiel ein 2 + 2 + 2 = 6- Zylinder Reihen-Motor (Fig. 1) ist, bei dem jede Teil-Brennkraftmaschine jeweils zwei Zylinder umfasst; - der Multi- Split-Motor aber auch die V-Motor- und jede andere Motor- Ausführung haben kann;
- (b) die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) vor der Sekundär- Brennkraftmaschine (2) angeordnet ist, so daß im Motorblock die drei Teil-Brennkraftmaschinen in Reihe hintereinander angeordnet sind: hinten an der Abtriebswelle zum Getriebe des Fahrzeuges die Primär-Brennkraftmaschine (1), davor, das ist in der Mitte des Motorblocks, die Sekundär-Brennkraftmaschine (2), und wieder davor, am vorderen Ende des Motorblocks, die Tertiär-Brennkraftmaschine (300);
- (c) die Tertiär-Brennkraftmaschine ihre eigene Teil-Kurbelwelle (304) erhält, deren hinteres Ende mit dem vorderen Ende der Teil-Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) mit Hilfe einer selbst-synchronisierenden Kupplung (350) periodisch zu einer Gesamt-Kurbelwelle aller Teil-Brennkraftmaschinen zusammengekuppelt wird;
- (d) die selbst-synchronisierende Kupplung (350) in ihrer Ausführung
im wesentlichen der selbst-synchronisierenden Kupplung
(50) (in der Hauptanmeldung als "halbautomatische Kupplung" bezeichnet)
zwischen der Primär-und der Sekundär-Brennkraftmaschine
entspricht und dazu dient:
- die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) durch die arbeitenden Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschinen (1 und 2) zustarten;
- die relativen Kurbelstellungen der rotierenden Teil- Kurbelwelle (304) der Tertiär-Brennkraftmaschine und der Teil- Kurbelwellen (3 und 4) der Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschinen automatisch zu synchronisieren, das ist die Kurbeln der zusammenzukuppelnden Teil-Kurbelwellen automatisch in einen phasenfesten Gleichlauf zu bringen, so daß die daraus resultierende Gesamt-Kurbelwelle, mit oder ohne Hilfe von Ausgleichswellen, die freien Kräfte und die freien Kippmomente des gesamten Multi-Split-Motors im optimal möglichen Grade ausgleicht;
- die synchronisierten Teil-Kurbelwellen (3 ; 4 und 304) torsions-elastisch und torsions-gedämpft zusammenzukuppeln;
- (e) die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) in ihrer Ausführung im wesentlichen der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) entspricht;
- (f) die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) als Booster-Maschine konzipiert ist, die ihre besondere Leistung bei P.K.W.-Verwendung z. B. bei hohen Drehzahlen, und bei L.K.W.-Verwendung z. B. bei hohen Drehmomenten entwickelt;
- (g) für die Sekundär-Brennkraftmaschine (2) des Multi-Split- Motors zunächst keine Motor-Querwelle vorgesehen ist (Fig. 1); - die Sekundär-Brennkraftmaschine aber auch eine zweite Motor- Querwelle erhalten kann, die, wenn verwendet, in ihrer Ausführung im wesentlichen der ersten Motor-Querwelle (23) der Primär- Brennkraftmaschine (1) entspricht und bevorzugt zum Antrieb der Hilfsgeräte der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) dient;
- (h) das Kühl-System des Multi-Split-Motors (Fig. 2) für die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) eine Ausführung hat, die in Funktion und den Kühl-System-Elementen im wesentlichen der Funktion und den analogen Elementen der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) entspricht, und einen separaten Kühlwasser-Mantel (390), ein Zwei-Ventil-Thermostat (383), in der unteren Zulaufleitung der Tertiär-Brennkraftmaschine angeordnet, wobei das thermisch reagierende Element am Thermostat in das Innere des Kühlwasser-Mantels (390) hineinragt, eine eigene Wasser-Pumpe (322) und ein eigenes Rückfluß-Verhinderungs- Ventil (384) umfasst, die so in das Gesamt-Kühl-System des Multi-Split-Motors eingefügt sind, daß nach dem Start der Primär-Brennkraftmaschine (1) (mit Hilfe eines konventionellen Elektro-Starters) sich diese Teil-Brennkraftmaschine mittels ihres Thermostates (80) und Bypass-Leitung (81) erst schnell anwärmt; danach die Primär-Brennkraftmaschine, neben der Fahrzeug- Innenheizung (82), vorrangig die nichtarbeitende Sekundär- Brennkraftmaschine (2) anwärmt und sie im betriebswarmen Zustand hält (Wasserfluß-Richtung "a"); danach vorrangig die nichtarbeitende Tertiär-Brennkraftmaschine (300) anwärmt und sie im betriebswarmen Zustand hält, wobei die zwischenzeitlich gestartete Sekundär-Brennkraftmaschine (2) - wenn gestartet - bei der Anwärmung und Warmhaltung unterstützend mitwirkt (Wasserfluß-Richtung "b"), und erst danach der Kühlwasser- Strom (Wasserfluß-Richtung "c") in den Fahrzeug-Kühler (85) geleitet wird; und außerdem die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) eine eigene Schnellanwärm-Bypassleitung aufweist, die durch das geöffnete Rückfluß-Verhinderungs-Ventil (384), die Wasser-Pumpe (322) und den Zweiventil-Thermostat (383) gebildet wird;
- (j) die Teil-Kurbelwelle (304) der Tertiär-Brennkraftmaschine
(300), bei dem im Punkt (a) spezifizierten 2 + 2 + 2 = 6-
Zylinder Reihen Multi-Split-Motor (Fig. 1), eine Kurbel-Gruppe
umfasst, die aus zwei zueinander um 90° versetzten Kurbeln besteht
und in ihrer Ausführung im wesentlichen der Teil-Kurbelwelle
(4) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) und auch den
Teil-Kurbelwellen (3 und 4) des 4-Zylinder Split-Motors (nach
der Hauptanmeldung, Fig. 25) entspricht, die Teil-Kurbelwelle
(304) zwei Gegenmassen zwischen den Kurbeln aufweist, die in
der winkelhalbierenden Ebene zwischen den beiden Kurbel-Ebenen,
aber auf der entgegengesetzten Seite der Kurbelwellen-Drehachse
liegen und zusammen die Größe von 0,7071 m h · r · ω 2, haben;
die Tertiär-Brennkraftmaschine ferner eine zur Teil-Kurbelwelle (304) gegenläufige Teil-Ausgleichswelle erster Ordnung erhält, die in ihrer Ausführung im wesentlichen der Teil-Ausgleichswelle der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) und auch den Teil-Ausgleichswellen (93 und 94) des 4-Zylinder Split-Motors (nach der Hauptanmeldung, Fig. 25) entspricht, und in ihrem Mittelbereich eine Gegenmasse von der Größe 0,7071 m h · r · ω 2; -aufweist, die so gerichtet ist, daß wenn die Gegenmassen der Teil-Kurbelwelle und der Teil-Ausgleichswelle parallel nach unten weisen, die beiden Kurbeln der Kurbel-Gruppe beiderseitig und je 45° von den oberen Totpunkt-Lagen der Teil-Brennkraftmaschine entfernt sind; die Teil-Kurbelwelle (304) und die Teil-Ausgleichswelle außerdem an ihren Enden je zwei zusätzliche Gegenmassen erhalten, die an jeder dieser Teil-Wellen 180° zueinander versetzt sind, und in ihrer Ausführung im wesentlichen den zusätzlichen Gegenmassen der Teil-Kurbelwelle (4) und der Teil-Ausgleichswelle der Sekundär-Brennkraftmaschine (2), als auch den zusätzlichen Gegenmassen (110; 111; 112 und 113 des 4-Zylinder Split-Motors der Hauptanmeldung, Fig. 25) entsprechen; die zusätzlichen Gegenmassen an der Teil-Kurbelwelle und an der Teil-Ausgleichswelle jeweils ein Gegen-Kippmoment erster Ordnung von der Größe 0,3535 m h · r · ω 2 · a; erzeugen, zu den oben genannten Gegenmassen zwischen den Kurbeln und zu den Gegenmassen der Teil- Ausgleichswelle jeweils um 90° versetzt sind, und zu den benachbarten Kurbeln der Teil-Kurbelwelle jeweils um 135° versetzt sind; - (k) die Kurbel-Gruppe der Teil-Kurbelwelle (304) der Tertiär- Brennkraftmaschine (300) zu den Kurbel-Gruppen der Teil-Kurbelwellen (3 und 4) der Primär- und der Sekundär-Brennkraftmaschine (1 und 2) jeweils um 120° versetzt sind, was einen zusammengekuppelten Kurbel-Stern und eine Gegenmassen-Anordnung des gesamten 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder Multi-Split-Motors ergibt, die im wesentlichen dem zusammengekuppelten Kurbel-Stern und der Gegenmassen-Anordnung der (Fig. 26) der Hauptanmeldung (P 35 22 988.8) entspricht;
- (l) die selbst-synchronisierende Kupplung (350) zwischen der Teil-Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brennkraftmaschine und der Teil-Kurbelwelle (304) der Tertiär-Brennkraftmaschine, gemäß den oben angeführten Punkten (c) und (d), im wesentlichen auf gleiche Weise betätigt wird wie die selbst-synchronisierende Kupplung (50) zwischen den Teil-Kurbelwellen (3 und 4) der Primär- und der Sekundär-Brennkraftmaschine (Fig. 1), wobei ein Drucköl-Strom von einem zweiten Drucköl-Schalter (25) durch die Drucköl-Leitung (376), das hintere Kurbelwellen-Hauptlager (303) und die Drucköl-Leitungen (358) in die selbst-synchronisierende Kupplung (350) geleitet wird; die Drucköl-Speisung des zweiten Drucköl-Schalters (25) von der Schmieröl-Versorgung (18) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) erfolgt, und das Ein- und Ausschalt Signal für den zweiten Drucköl-Schalter von einem zweiten Schlepp-Kontakt-Geber (334) am Fahrpedal (28) geliefert wird;
- (m) die Schmieröl-Versorgung (318) der Tertiär-Brennkraftmaschine (300) entweder von der Schmieröl-Versorgung (18) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) über eine Verbindungsleitung (388) erfolgt (Fig. 1), oder die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) eine eigene Schmieröl-Versorgung mit eigener Öl-Pumpe und Öl-Filter erhält, die in ihrer Ausführung im wesentlichen der Schmieröl-Versorgung der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) entspricht;
- (n) das Multi-Split-Motor Prinzip eine ganze Motoren-Familie begründet (analog zu der Hauptanmeldung P 35 22 988.8), die aus Reihen-Motoren, V-Motoren und anderen Motoren-Bauarten besteht, von denen die kleinste Multi-Split-Motor Ausführung ein 1 + 1 + 1 = 3-Zylinder Motor ist, mit je einem Zylinder bei der Primär-, Sekundär- und Tertiär-Brennkraftmaschine; ein größerer Multi-Split-Motor ein Reihen 2 + 2 + 2 = 6-Zylinder Motor (Fig. 1) ist; dieser Motor in V-Form ausgeführt, einen 2 V + 2 V + 2 V = 6 V-Zylinder Multi-Split-Motor ergibt, bei dem jede Teil-Brennkraftmaschine zwei in V-Form angeordnete Zylinder umfasst; eine Kombination der zwei genannten 6-Zylinder Motoren einen 4 V + 4 V + 4 V = 12 V-Zylinder Multi-Split-Motor ergibt, deren Teil-Brennkraftmaschinen jeweils vier in V-Form angeordnete Zylinder, mit je zwei Zylindern in jeder Zylinder-Bank, umfassen; und bei noch größeren Multi-Split-Motoren die Anzahl der Zylinder beliebig und nach oben unbegrenzt ist;
- (p) für die jeweils ganzen Teil-Brennkraftmaschinen innerhalb
eines Multi-Split-Motors und für die jeweils ganzen Teil-Brennkraftmaschinen
innerhalb eines Split-Motors nach der Hauptanmeldung
(P 35 22 988.8) gleiche und unterschiedliche Bauformen
beansprucht werden, und wobei die unterschiedlichen Bauformen
gekennzeichnet sind durch:
- verschiedene Verdichtungs-Grade in den Motor-Zylindern;
- verschiedene Anzahlen von Gaswechsel-Ventilen in den Motor-Zylindern;
- verschiedene Ventil-Steuerzeiten;
- verschiedene Turbulenzgrade der Verbrennung;
- verschiedene Brennraum-Formen;
- verschiedene Zündanlagen, wie z. B. konventionelle Zündanlagen und elektronische Kennfeld-Zündanlagen;
- verschiedene Anwendung von Abgas-Turboladern und anderen Ladern;
- verschiedene Grundkonzeptionen, wie: Otto- und Diesel-Motoren, Benzin- und Alkohol-Motoren, Hubkolben- und Kreiskolben-Motoren u. s. w.
2). Multi-Split-Motor nach Anspruch 1 und Split-Motor nach
der Hauptanmeldung P 35 22 988.8 mit einer Kupplung (50), die
selbst-synchronisierend und angeordnet ist zwischen der Teil-
Kurbelwelle (3) der Primär-Brennkraftmaschine (1) und der Teil-
Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2), und die
vorgesehen ist für:
- das Starten der Sekundär-Brennkraftmaschine durch die arbeitende Primär-Brennkraftmaschine;
- die automatische Synchronisierung der relativen Kurbel- Stellungen der beiden rotierenden Teil-Kurbelwellen (3 und 4), so daß die daraus resultierende gemeinsame Kurbelwelle, mit oder ohne Hilfe von Ausgleichswellen, die freien Kräfte und die freien Kippmomente des gemeinsamen Motors im optimal möglichen Grade ausgleicht;
- das Zusammenkuppeln der synchronisierten Teil-Kurbelwellen (3 und 4); als auch
Multi-Split-Motor nach Anspruch 1 mit einer Kupplung (350),
die selbst-synchronisierend und angeordnet ist zwischen der
Teil-Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) und
der Teil-Kurbelwelle (304) der Tertiär-Brennkraftmaschine (300),
und die vorgesehen ist für:
- das Starten der Tertiär-Brennkraftmaschine durch die zusammengekuppelten und arbeitenden Primär- und Sekundär- Brennkraftmaschinen;
- die automatische Synchronisierung der relativen Kurbelstellungen der drei rotierenden Teil-Kurbelwellen (3; 4 und 304), so daß die daraus resultierende Gesamt-Kurbelwelle, mit oder ohne Hilfe von Ausgleichswellen, die freien Kräfte und die freien Kippmomente des gesamten Multi-Split-Motors im optimal möglichen Grade ausgleicht;
- das Zusammenkuppeln der synchronisierten Teil-Kurbelwellen (4 und 304),
dadurch gekennzeichnet, daß alternativ zu der mechanischen Ausführung
der selbst-synchronisierenden Kupplung (nach Fig. 6 der
Hauptanmeldung P 35 22 988.8), eine hydraulisch-mechanische Ausführung
der selbst-synchronisierenden Kupplung bereitgestellt
wird (Fig. 3; Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6 und Fig. 7),
bei der zwischen den Teil-Kurbelwellen, und an Stelle des
bisherigen Reib-Kupplungsteiles, ein viskohydraulischer
Kupplungsteil (160 bis 169) zur Anwendung kommt, der für den
Einkupplungs-Vorgang mit Motor-Öl gefüllt, und für den Auskupplungs-
Vorgang vom Öl wieder geleert wird;
wobei die hydraulisch-mechanische Kupplungs-Ausführung auch
nach dem in der Hauptanmeldung spezifizierten Prinzip der
Zweirichtungs-Funktion arbeitet: d. h. mit Hilfe einer relativen
Schlupf-Drehrichtung der beiden viskohydraulischen Kupplungs-
Hälften die Sekundär-Brennkraftmaschine (2) bzw. die
Tertiär-Brennkraftmaschine (300) startet, und mit Hilfe der
zweiten relativen Schlupf-Drehrichtung der beiden viskohydraulischen
Kupplungs-Hälften die automatische Synchronisierung
der relativen Kurbelstellungen der jeweils zusammenzukuppelnden
Teil-Kurbelwellen (3 und 4; bzw. 4 und 304) bewirkt, was die
Kurbeln dieser Teil-Kurbelwellen selbsttätig in einen phasenfesten
Gleichlauf bringt;
wobei die selbst-synchronisierende Kupplung außer aus dem
viskohydraulischen Kupplungsteil auch noch aus einer Sperrklinken-
Kupplung (132; 133; 138 bis 141) besteht, und der
viskohydraulische-Kupplungsteil und die Sperrklinken-Kupplung
parallel geschaltet sind;
der oben beschriebene Synchronisierungs-Vorgang so lange andauert,
bis die Sperrklinken (138) in die Zahnlücken des Sperrades
(132/133) einrasten und die Rück-Übertragung des Arbeits-Drehmomentes
von der gestarteten auf die startende Teil-Brennkraftmaschine
übernehmen; was den Zusammenkupplungs-Vorgang der
synchronisierten Teil-Kurbelwellen (3 und 4, bzw. 4 und 304)
darstellt; und wonach zwischen den zusammengekuppelten Teil-
Kurbelwellen eine torsions-elastische und torsions-gedämpfte
Verbindung besteht;
und wobei:
- (a) vom viskohydraulischen Kupplungsteil eine und z. B. die innere Kupplungs-Hälfte (165 bis 169) ständig und drehfest mit einer (der startenden) Teil-Kurbelwelle (3 bzw. 4) verbunden ist, während die andere und z. B. die äußere Kupplungs-Hälfte (160; 161) ständig und drehfest mit der anderen (der gestarteten) Teil-Kurbelwelle (4 bzw. 304) verbunden ist (Fig. 3), so daß die oszillierenden und durch besondere Federn (178) ermöglichten Torsions-Ausschläge zwischen den zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen, direkt die Torsions-Dämpfungs-Ausschläge des viskohydraulischen Kupplungs-Teils ergeben;
- (b) die viskohydraulische innere Kupplungs-Hälfte aus einer Gruppe kreisrunder Visko-Scheiben (165) besteht, zwischen denen Distanzringe (168) angeordnet sind, die Scheibengruppe eine Nabe (166) mit z. B. zwei äußeren axialen Entlüftungs- und Belüftungs- Nuten (167) hat, in die die Endhaken der geschlitzten Distanzringe abwechselnd, d. i. in jede Nut nur jeder zweite Ring und der dazwischenliegende Ring in die entgegengestzte Nut, einhaken (Fig. 5); und die Visko-Scheiben-Gruppe mit den Distanzringen und der Nabe z. B. hart verlötet sind (Fig. 3 und Fig. 5);
- (c) die viskohydraulische äußere Kupplungs-Hälfte aus zwei Gruppen von Halbscheiben (160) mit Haltesegmenten (161) besteht, die gruppenweise z. B. hart verlötet sind; die Halbscheiben- Gruppen an ihren Endspitzen durch Stütz-Leisten (162) des Gehäuses (150) des viskohydraulischen Kupplungsteils tangential abgestützt werden, wobei die Stütz-Leisten das Arbeits- Drehmoment auf die Halbscheiben-Gruppen übertragen; die Halbscheiben- Gruppen im Gehäuse (150) axial verschiebbar sind und durch axial vorstehende Abweiser (163), z. B. an den äußeren Halbscheiben vorgesehen (Fig. 3), relativ zur inneren Viskoscheiben- Gruppe axial geführt werden; und das Gehäuse (150) des viskohydraulischen Kupplungsteils am (scheibenförmigen) Zylinderkörper (135) mittels Schrauben (157) befestigt ist (Fig. 3 bis Fig. 5);
- (d) die Nabe (166) der inneren Viskoscheiben-Gruppe (165) mit einem Teil (172) der Rotations-Gleitführung für das Sperrad, z. B. durch Einpressen, drehfest verbunden ist (Fig. 3), das Sperrad einteilig sein kann oder aus zwei Sperrad-Halbringen (132 und 133) besteht; jeder Sperrad-Halbring je eine Sperrklinken-Zahnlücke aufweist und durch, z. B., zwei vorgespannte Tangential-Federn (178) gegenüber der zweiteiligen Rotations-Gleitführung (172/173) tangential abgefedert ist (Fig. 3 und Fig. 6); die Sperrad- Halbringe an ihren Enden gegenseitige Überlappungs-Fugen (134) haben (Fig. 6), die beiden Sperrad-Zahnlücken um 180° zueinander versetzt sind, und die Zahnlücken wechselseitig mit seitlichen Vollstegen (152/153) versehen sind, wodurch die Zahnlücken axial versetzte Laufspuren erhalten;
- (e) die zwei Sperrklinken (138) der Sperrklinken-Kupplung auch um 180° zueinander versetzt sind, einen den Zahnlücken entsprechenden axialen Laufspuren-Versatz haben, und auf Drehzapfen (140) gelagert sind, die am Gehäuse (150) des viskohydraulischen Kupplungsteiles befestigt sind; wodurch die Sperrklinken nur nach jeder vollen Relativumdrehung des Sperrades in die Zahnlücken einrasten können und einzeln torsions-elastisch abgefedert sind (Fig. 6);
- (f) die Sperrklinken (138) in Einrast-Richtung, d. i. in Richtung auf die Drehachse der Kupplung, federbelastet (141) sind, Gegengewichte (139) haben und an den Gegengewichten Ausleger für elastische Anschläge (143) aufweisen (Fig. 6); für die Sperrklinken außerdem Abhebe-Hebel (142) vorgesehen sind, die bei getrennter selbst-synchronisierender Kupplung die Sperrklinken vom Sperrad abheben; Die Abhebe-Hebel mit Hilfe von Flachwellen (147) mit zweiarmigen Wippen (146), die am Zylinderkörper (135) placiert sind, verbunden sind, die an jeweils einem Arm und in Abheberichtung der Sperrklinken federbelastet (149) sind (Fig. 4); die Federn bei Aktivierung der selbst- synchronisierenden Kupplung durch öldruckbeaufschlagte Betätigungs- Kolben (148), die an jeweils dem zweiten Wippenarm angreifen, gespannt werden, welche Bewegung die Sperrklinken (138) auf das Sperrad absenkt (Fig. 4 und Fig. 6);
- (g) der scheibenförmige Zylinderkörper (135) an der (gestarteten) Teil-Kurbelwelle (4 bzw. 304) mittels Schrauben befestigt ist (Fig. 3), am Zylinderkörper die Wippen (146) gelagert sind (151), im Zylinderkörper in radialen Bohrungen die Rückstellfedern (149), und in radialen Zylinder-Bohrungen die Betätigungs-Kolben (148) der Wippen angeordnet sind; und im Zylinderkörper (135) außerdem mehrere Umsteuer-Kolben (136) mit Rückstellfedern (137) in radialen Zylinderbohrungen angeordnet sind, die bei Aktivierung der selbst-synchronisierenden Kupplung durch den vom Drucköl-Schalter (25) ankommenden Drucköl-Strom radial nach außen bewegt werden (Fig. 3 und Fig. 4), wodurch die Öl-Ablaufbohrungen (182) im viskohydraulischen Kupplungsteil geschlossen, die Öl-Zulaufbohrungen (181) im viskohydraulischen Kupplungsteil freigegeben, und der viskohydraulische Kupplungsteil mit Motor-Öl gefüllt wird; wobei eine Entlüftung des Kupplungs-Gehäuses (150) radial nach innen und durch einen Ringspalt (170) an der Nabe erfolgt; dabei sind die Öl-Zulaufbohrungen (181) so bemessen, daß sie eine vorbestimmte drosselnde Wirkung auf den Öl-Strom ausüben, womit die Schnelligkeit des Start-Durchdrehens der gestarteten Sekundär- bzw. Tertiär-Brennkraftmaschine (2 bzw. 300) gesteuert wird; und gleichzeitig der Drucköl-Strom die Kolben (148) (Fig. 4) betätigt, wodurch die Sperrklinken (138) auf das Sperrad (132/133) abgesenkt werden (Fig. 6);
- (h) nach erfolgter Zusammenkupplung der beiden Teil-Kurbelwellen (3 und 4; bzw. 4 und 304), der mit Öl gefüllte viskohydraulische Kupplungsteil (160 bis 169) mittels beider hin-und hergehender relativer Schlupf-Drehrichtungen als Dreh-Schwingungs- Dämpfer weiter wirkt, wobei Motor-Öl weiter durch die Öl-Zulaufbohrungen (181) zuströmt und durch den Entlüftungs-Ringspalt (170) abströmt;
- (i) die miteinander verbundene Nabe (166) und Rotations- Gleitführung (172/173) mit Hilfe von, z. B., Kugellagern (130 und 131) auf dem hinteren Ende der (gestarteten) Teil-Kurbelwelle (4 bzw. 304) gelagert sind (Fig. 3), was einen konzentrischen und axial geführten Lauf relativ zum Gehäuse (150) ergibt; das Lager (130) auf der Seite des Zylinderkörpers (135) einen Abdeckring (180) erhält, und der Raum zwischen den beiden Lagern (130 und 131) eine radiale Öl-Entleerungsbohrung aufweist;
- (j) die Trennung der selbst-synchronisierenden Kupplung (50; 350) durch Unterbrechung des Drucköl-Stromes vom Drucköl- Schalter (25), und durch Druck-Entlastung in der Öl-Zulauf- Leitung (76 bzw. 376), mittels Verbindung der Leitung mit der Motor-Ölwanne, bewirkt wird; wonach die Rückstellfedern (137) die Umsteuer-Kolben (136) radial nach innen bewegen, die Öl- Ablauf-Bohrungen (182) geöffnet werden, der viskohydraulische Kupplungsteil vom Öl geleert wird. mit Belüftung des Kupplungsraumes durch den Ringspalt (170); und die Sperrklinken (138) gleichzeitig vom Sperrad abgehoben werden (Fig. 1; Fig. 3; Fig. 4 und Fig. 6);
- (k) eine Kreuz-Gleit-Kupplung die selbst-synchronisierende Kupplung (50 bzw. 350) mit der Teil-Kurbelwelle (3 bzw. 4) der jeweils startenden Teil-Brennkraftmaschine verbindet (Fig. 3 und Fig. 7); die Kreuz-Gleit-Kupplung in einer Ebene liegt, aus einem (z. B. Stahl-) Gleit-Kreuz (176), vier Mitnehmerklauen (174) an der Rotations-Gleitführung (173) und vier Mitnehmerklauen (175) an der Teil-Kurbelwelle der (jeweils startenden) Primär-Brennkraftmaschine (1) bzw. Sekundär-Brennkraftmaschine (2) besteht; die Mitnehmerklauen (174) zwei gegenüberliegende Arme des Gleit-Kreuzes (176), und die Mitnehmerklauen (175) die zwei anderen gegenüberliegenden Arme des Gleit-Kreuzes umfassen; die Kreuz-Gleit-Kupplung außerdem eine Nase an einer Mitnehmerklaue (z. B. an 175) (Fig. 7), sowie eine entsprechende Freiecke an der danebenliegenden Mitnehmerklaue (174) aufweist, und das Gleit-Kreuz (176) mittels einer Halteschraube (177) radial und axial begrenzt beweglich gehalten wird.
3). Split-Motor für Kraftfahrzeuge nach der Hauptanmeldung
P 35 22 988.8, dadurch gekennzeichnet, daß ein herkömmlicher
6-Zylinder Reihenmotor in einen 3 + 3 = 6-Zylinder Split-Motor
aufgeteilt wird (Fig. 8 und Fig. 9W), wobei die ursprüngliche
Kurbel-Reihenfolge I + VI - 120° - II + V - 120° - III + IV -
120° - . . . beibehalten, und die Kurbelwelle in der Mitte geteilt
wird, um die beiden Teil-Kurbelwellen (3 und 4) zu ergeben;
wobei zwischen den Teil-Kurbelwellen die selbst-synchronisierende
Kupplung (50) angeordnet ist, die die beiden Teil-Kurbelwellen
periodisch verbindet oder trennt; der Split-Motor außerdem
eine zu den Teil-Kurbelwellen gegenläufige Split-Ausgleichswelle
erster Ordnung (93; 94) erhält, von der die Primär-Brennkraftmaschine
(1) nur eine Teil-Ausgleichswelle (93) umfasst
und antreibt, und die Sekundär-Brennkraftmaschine (2) auch nur
eine Teil-Ausgleichswelle (94) umfasst und antreibt; wobei zum
Ausgleich von Kippmomenten erster Ordnung aus hin und her gehenden
Triebwerks-Massen der Teil-Brennkraftmaschinen Gegenmassen
(120; 121; 124 und 125) an den vorderen und hinteren
Enden der Teil-Kurbelwelle (3) und der Teil-Ausgleichswelle (93)
der Primär-Brennkraftmaschine (1), und Gegenmassen (122; 123;
126 und 127) an den vorderen und hinteren Enden der Teil-Kurbelwelle
(4) und der Teil-Ausgleichswelle (94) der Sekundär-Brennkraftmaschine
(2) angebracht sind (Fig. 8); wobei die Gegenmassen
paarweise zusammenwirken und an jeder Teil-Kurbelwelle
und Teil-Ausgleichswelle jeweils 180° zueinander versetzt sind,
und insbesondere so ausgerichtet sind, daß wenn die Gegenmassen
an den vorderen Enden der Teil-Kurbelwellen und Teil-Ausgleichswellen
(das ist: 121 und 125, oder 123 und 127) jeweils parallel
nach unten weisen, die Gegenmassen an den hinteren Enden derselben
Teil-Kurbelwellen und derselben Teil-Ausgleichswellen
(das ist: 120 und 124, oder 122 und 126) jeweils parallel nach
oben weisen; und die Gegenmassen außerdem zu den benachbarten
Kurbeln der Teil-Kurbelwellen (3 und 4) jeweils 150° versetzt
sind (Fig. 8), wobei für die Versatzwinkel der Gegenmassen auch
Versatzwinkel-Bereiche von ± 60° mitbeansprucht werden;
die angeführten Gegenmassen an jeder Teil-Kurbelwelle und an
jeder Teil-Ausgleichswelle Gegen-Kippmomente erster Ordnung
von 0,866 m h · r · ω 2 · a; erzeugen, was bei jeder Teil-Brennkraftmaschine
Gegen-Kippmomente erster Ordnung von 1,732 m h · r · ω 2 · a-;
ergibt; und wobei für die erzeugten Gegenkippmomente auch Gegenkippmoment-
Größenbereiche von ± 1,0 m h · r · ω 2 · a; mitbeansprucht
werden;
wobei der zusammengekuppelte und synchronisierte 3 + 3 = 6-Zylinder
Split-Motor (Fig. 8) sich als Gesamt-Motor schwingungsmäßig
wie ein herkömmlicher 6-Zylinder Reihenmotor verhält, -
dadurch aber gekennzeichnet ist, daß auch dessen allein laufende
Primär-Brennkraftmaschine (1) ausgeglichene freie Kräfte
und freie Kippmomente erster und zweiter Ordnung aus hin und
her gehenden Triebwerks-Massen hat;
wobei die bevorzugte Zündfolge und die Zündabstände des Gesamt-
Motors auch die Zündfolge und die Zündabstände des herkömmlichen
6-Zylinder Reihenmotors: I - 120° - V - 120° - III - 120° - VI
- 120° - II - 120° - IV - 120° - . . . sind, was einen der beiden
Zusammenkupplungs-Zustände des Split-Motors darstellt; -
dagegen nach Trennung und wiederholter Zusammenkupplung der
Teil-Kurbelwellen (3 und 4) mit einer vollen Relativ-Umdrehung,
sich die Zündfolge und die Zünd-Abstände des Gesamt-Motors verändern,
und: I + VI - 240° - III + IV - 240° - II + V - 240° - . . .
betragen, was den zweiten Zusammenkupplungs-Zustand des Split-
Motors darstellt; bei welchem die freien Kräfte und freien Kippmomente
erster und zweiter Ordnung aus hin und her gehenden
Triebwerks-Massen ebenfalls ausgeglichen sind;
und wobei auf analoge Weise aus den Teil-Kurbelwellen mit zwei
Kurbeln und drei Kurbeln, und den jeweils mitwirkenden Teil-
Ausgleichswellen, ein 2 + 3 = 5-Zylinder Split-Motor (Fig. 9U)
bereitgestellt wird.
4). 1 + 2 = 3-Zylinder Split-Motor für Kraftfahrzeuge nach
Fig. 17E der Hauptanmeldung P 35 22 988.8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Primär-Brennkraftmaschine eine Teil-Kurbelwelle
mit nur einer Kurbel, und die Sekundär-Brennkraftmaschine eine
Teil-Kurbelwelle mit zwei um 120° versetzten Kurbeln erhält,
und die drei Kurbeln der Teil-Kurbelwellen nach ihrer Synchronisierung
und Zusammenkupplung jeweils 120° zueinander versetzt
sind; zwischen den beiden Teil-Kurbelwellen die selbst-synchronisierende
Kupplung (50) angeordnet ist, die die beiden Teil-
Kurbelwellen gemäß der Erfindung periodisch verbindet oder
trennt; der Split-Motor außerdem eine Split-Ausgleichswelle
erster Ordnung erhält, von der eine Teil-Ausgleichswelle die
Primär-Brennkraftmaschine umfasst und antreibt, und die zweite
Teil-Ausgleichswelle die Sekundär-Brennkraftmaschine umfasst
und antreibt; wobei zum Ausgleich der Kippmomente erster Ordnung
aus hin und her gehenden Massen des Gesamt-Motors, jeweils zwei
Gegenmassen an den äußeren Enden der Gesamt-Kurbelwelle und
an den äußeren Enden der Split-Ausgleichswelle angeordnet sind,
die bei synchronisierten Teil-Kurbelwellen 180° zueinander
versetzt sind, und bei den im Synchronisierungs-Zustand der
Teil-Kurbelwellen ebenfalls synchron laufenden Teil-Ausgleichswellen
auch 180° zueinander versetzt sind, und insbesondere so
ausgerichtet sind, daß wenn die Gegenmassen an den vorderen
Enden der Kurbelwelle und der Split-Ausgleichswelle parallel
nach unten weisen, die Gegenmassen an den hinteren Enden der
Kurbelwelle und der Split-Ausgleichswelle parallel nach oben
weisen; und die Gegenmassen außerdem zu den benachbarten
Kurbeln der Teil-Kurbelwellen jeweils 150° versetzt sind;
und wobei die Anordnung der Kurbeln und Gegenmassen des zusammengekuppelten
Gesamt-Motors jeweils einem halben Motor nach
(Fig. 8) entspricht.
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