DE3627018A1 - Verbrennungsmotor mit mehrfach-kurbelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In heute üblichen Verbrennungsmotoren mit zwei oder mehr Zylindern wird eine gemeinsame Kurbelwelle verwendet, um die verschiedenen Kolben über ihre entsprechenden Kolbenstangen mit der Abtriebs- oder Ausgangswelle des Motors zu verbinden, weshalb diese Welle Kurbelwelle genannt wird. Typischerweise gibt es zwei Arten von Kurbelwellen. Eine davon ist die Reihen-Kurbelwelle mit einer mehrfachen Anzahl von Kurbellagern, die entlang der Längsachse angeordnet sind. Diese Kurbelwelle wirkt wie eine große Feder unter Belastung und erfordert häufig bei ihrer Verwendung Dämpfungsmechanismen. Die andere Art ist eine Hauptkurbelwelle, die typischerweise in radialen Flugzeugmotoren verwendet wird, bei der die einzelnen Pleuelstangen mit dem Umfang einer Hauptpleuelstange verbunden sind, die ihrerseits in dem einzigen Kurbelwellenlager der Kurbelwelle gelagert ist.

Bei Motoren mit hohem Drehmoment und niedriger Umdrehungszahl d. h. bei Flugzeugen, ist das Drallmoment der Kurbelwelle beträchtlich, welches große und schwere Querschnitte erfordert.

Wenn eines der zwei Kurbelwellensysteme verwendet wird, führt die hohe Kolbengeschwindigkeit, die für Hochleistungsmaschinen erforderlich ist, dazu, daß das gesamte Kurbelsystem mit hoher Geschwindigkeit dreht, wodurch eine beträchtliche Belastung und Vibration auf die Kurbelwelle übertragen wird. Die Vibration bei einer Reihenkurbelwelle erfordert häufig eine beträchtliche Dämpfung, um Störungen aufgrund harmonischer Vibrationen zu vermeiden. Weiter erfordert jede Verbrennungsmaschine, die mit einem üblichen Kurbelsystem aufgebaut ist, große und schwere Gestellananordnungen (Motorblock), um die Belastungen und Vibrationen aufzufangen.

In letzter Zeit haben die Automobilhersteller das Gewicht der schweren Motorblöcke durch Verwendung von leichteren Materialien, wie z. B. Aluminimum, reduziert, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Das Festhalten der Hersteller am üblichen Motordesign begrenzt jedoch den Wert an Verbesserung, der erreicht werden kann, im Leistungsgewichtverhältnis durch Ersatz leichterer Materialien.

Die Verwendung von leichteren Materialien betrifft jedoch nicht das zweifache Problem von Belastung und Vibration, das häufig den Ersatz durch leichtere Materialien in üblichen Anordnungen verhindert.

Bei Flugzeugen, insbesondere den Ultraleicht-Typen, haben Konstrukteure danach gesucht, das Leistungsgewicht der Leistungsanordnungen zu erhöhen. Durch Zweitakt-Motoren wurde eine Verbesserung im Leistungsgewicht gegenüber den Vierzylinder-Motoren erreicht, jedoch die höheren Motor-Drehzahlen, die zur Erhöhung der Leistung erforderlich sind, bewirken, daß derartige Zweitakt-Anlagen unzuverlässig sind und eine zu kurze Standzeit aufweisen.

Aus den US-PS 23 37 330 und 24 82 136 sind erfolglose Versuche zur Konstruktion kompakter Motoren bekannt, z. B. durch Verwendung eines Sperrgetriebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor anzugeben, der äußerst kompakt ist, geringe Belastungen und Vibrationen erzeugt und eine geringe Anzahl von Teilen erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Mit der verbesserten Konstruktion nach der Erfindung sind viele Probleme des Standes der Technik von Verbrennungsmotoren überwunden, weil jeder Kolben ein völlig unabhängiges, leichtgewichtiges Kurbelsystem antreibt, das seinerseits im Getriebeeingriff mit einer gemeinsamen Abtriebswelle über ein Reduziergetriebe steht, wodurch die Anzahl von schweren Drehteilen verringert ist, die normalerweise die Belastungen in üblichen Motoren bewirken. Die Konstruktion nach der Erfindung ermöglicht außerdem eine beträchtliche Reduzierung der Maschinengröße aufgrund der Verwendung von neuen Anordnungen, die es den Konstrukteuren ermöglicht, Gewichtsreduzierungen im Bereich von 50% im Vergleich zu heutigen Verbrennungsmotoren vergleichbarer Ausgangsleistung zu erreichen, so daß Leistungsgewicht- Verhältnisse von 450 g/PS erreichbar sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung, die einen kreisförmigen Block mit vier oder mehr Zylindern verwendet, gibt die Anordnung der Kurbelwellen eine gleichmäßige beständige Reihe von Leistungspulsen auf die Abtriebswelle ab, die mit der halben Drehzahl der einzelnen Kurbelwellen dreht. Wenn sechs Zylinder verwendet sind, wird ein Leistungspuls auf die Abtriebswelle für jeweils 60° der Drehung abgegeben, wodurch die schweren Schwungmassen eliminiert werden können, die normalerweise verwendet werden, um die Unregelmäßigkeiten im Takt der Kurbelwelle von üblichen Verbrennungsmotoren zu dämpfen.

Ein anderer Vorteil der verbesserten Konstruktion ist, daß die Ausgangswelle mit einer Drehzahl rotiert, die üblicherweise die Hälfte oder weniger der Drehzahl einer individuellen Kurbelwelle beträgt, worduch die Ausgangswelle direkt mit einem Propellertrieb oder Ähnlichem verbunden werden kann, ohne die Notwendigkeit zur Zwischenschaltung einer geschwindigkeitsverringernden Anordnung, die häufig in vielen täglichen Einsätzen üblicher Motoren erforderlich sind.

Wenn die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, können viele andere Innovationen verwendet werden, wie z. B. ein einziger Nockenbuckel für alle Motor-Einlaßventile und ein anderer für alle Auslaßventile aufgrund der Eindeutigkeit der Konstruktion.

Die neue Konstruktion verringert außerdem typischerweise die Zahl von Teilen, die erforderlich sind, um einen Verbrennungsmotor zu konstruieren, wodurch ein zusätzlicher ökonomischer Vorteil erreicht wird.

Es ist zu betonen, daß die Art, ein Getriebe herzustellen, sehr weit fortgeschritten ist. Es kann leicht ein gleichmäßiger Getriebeeingriff leicht erreicht werden, z. B. Automobil-Übertragung und Differential-Getriebe. Derartige Getriebe-Technologie kann auf die vorliegende Erfindung angewendet werden und diese üblichen Getriebe sind sehr viel aufwendiger, als für die Arbeitsbelastung der neuartigen Maschine erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung weist die verbesserte Verbrennungskraftmaschine, die wenigtens zwei Kolben aufweist, für jeden Kolben eine unabhängige Kurbelwelle auf, wobei die individuellen Kurbelwellen über eine Getriebeverbindung mit einem gemeinsamen Abtriebsgetriebe verbunden sind, an der die Ausgangswelle des Motors angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine kompakte Konstruktion mit verbesserter Leistungsfähigkeit. Die Steuerfunktionen für die Ventilbetätigungen können direkt von der Antriebswelle abgenommen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht durch eine kreisförmige Ausführungsform der neuartigen Maschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine vorzugsweise Ausbildung der Erfindung, bei der die Kopfanordnung entfernt ist, die eine Ausführung kreisförmig angeordneter Kolben nach Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 eine Perspektive einer Gestellanordnung, die zur Bildung des Getriebekastens und den strukturellen Aufbau des individuellen Getriebekastens dient.

Fig. 4 eine Endansicht des Bodens eines Motorblocks, die die einzelnen darin eingesetzten Kurbelwellen zeigt,

Fig. 5 eine Querschnittansicht durch eine der individuellen Kurbelwellen,

Fig. 6 eine auseinandergezogene Perspektive einer Kurbelwelle, die in Fig. 5 gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt den neuartigen Verbrennungsmotor 10 im Querschnitt. Es ist ist zu sehen, daß der Motor aus drei grundsätzlichen Komponenten besteht, einem Zylinderblock 11, einem zylindrischen Kurbelkasten 12 und einem Zylinderkopf 13. Eine kleinere Komponente, eine Ventilabdickung 14, schließt die Oberseite des Motors ab und deckt den Ventil- und Steuermechanismus ab, der hier beschrieben ist und trägt den Verteiler und das Kraftstoffsystem.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, weist der Zylinderblock 11 einen zylindrichen Kern 15 auf, der eine zentrale kreisförmige Öffnung oder einen Hohlraum 16 und eine Mehrzahl von umlaufenden, mit gleichem Abstand angeordnete Zylinderbohrungen 18 aufweist. Gemäß der Querschnittansicht von Fig. 1 ist zu sehen, daß der zentrale Bereich des Kerns ausgefräst ist, um einen ringförmigen Raum 17 zu erhalten, der ggf. einen Teil des Wassermantels zur Kühlung der einzelnen Zylinder bildet. In jedem der Zylinderbohrungen 18 ist eine Stahlzylinderbuchse 19 im Preßsitz eingesetzt, so daß jede Buchse fest im Kern verankert ist. Diese Stahlzylinder können nicht dargestellte Ringdichtungen aufweisen, mit denen diese am unteren und oberen Ende mit dem Kern in Verbindung stehen. Wie aus den Zeichnungen zu ersehen ist, kann der Kern 15 aus einem einzigen Gußstück ausgefräst sein, so daß das zylindrische Kurbelgehäuse 12 und der zylindriche Zylinderkopf 13 direkt mit dem Kern verschraubt werden können, um den Motor zu bilden. Ersichtlich sind auch andere Komponenten direkt mit dem Kern verschraubt, um den Zylinderblock der Maschine zu vervollständigen.

In der zentralen Öffnung oder dem Raum 16 des Zylinderkerns 15 ist eine Kurbelwellen-Stützanordnung 20 angeordnet. Diese Stütze enthält eine zylindrische Hülse 22, die mit einer größeren abgesetzten Nabe 23 verbunden ist, die in der bevorzugten Ausführungsform sechs umlaufend angeordnete ebene Flächen oder Facetten 24 aufweist (Fig. 3). In jedem Fall weist die Stütznabe die gleiche Anzahl von Flächen auf, wie der Kern Buchsen 19 enthält. Die zylindrische Hülse der Stützanordnung greift engpassend in die zentrale Öffnung 16 des Kerns 15 ein und enthält eine obere O-Ringdichtung 29 und eine untere O-Ringdichtung 30, die, wenn die Hülse 22 mit dem Kern zusammengesetzt ist, die ringförmige Vertiefung oder den Hohlraum 17 schließt, um den Wassermantel zur Kühlung der Zylinderbuchsen 19 zu vervollständigen. Normalerweise ist die Stpützanordnung mit dem Kern 11 durch Dübelstifte verbunden, so daß immer eine geeignete Deckung und Ausrichtung erreicht ist und beibehalten bleibt. Danach wird diese an Ort und Stelle durch abgesetzte Kopfbolzen 31 oder ähnliches festgelegt.

Jede Seite oder Facette 24 der Stütznabe weist eine Stutzenwelle 25 auf, die nach außen mit ihrer Längsachse normal zur Fläche oder Facette radial absteht. Diese verschiedenen Stutzen sind an der Unterkante der Nabenanordnung mit einem Befestigungsring 26 befestigt, der an der Nabe in geeigneter Weise mit einer Mehrzahl von Dübelbolzen 27 befestigt ist, um die Stützwellen in der Nabe der Stützanordnung festzuhalten. Diese Wellen können jedoch in der Nabe auch in andererer Weise befestigt sein, ohne daß der Kern der Erfindung verlassen wird.

Ein äußerer Kurbellager-Ring 21 ist gemäß Fig. 4 ähnlich an dem zylindrischen Kern 15 mit Befestigungsbolzen befestigt, nachdem dieser durch Führungsstifte zwischen diesen beiden Teilen ausgerichtet ist, s. Fig. 1 und 4. Dieser Ring umschließt die Nabe 23 der Stützanordnung 20 vollständig, wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist. Er enthält eine äußere zylindrische Form und eine Mehrzahl von Facetten oder flachen Phasen 32 an der inneren Oberfläche, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist. Diese Flächen am inneren Umfang des Lagerrings sind, wenn die Teile am Kern 15 zusammengesetzt sind, parallel zur entsprechenden flachen Facette 24 der Nabe der Stützanordnung ausgerichtet. Zwischen diesen Paaren von nebenerinanderliegenden parallelen flachen Flächen oder Facetten sind jeweils die individuellen Kurbelanordnungen eingesetzt. Jede Fläche oder Facette auf dem Tragering weist eine Bohrung 33 in axialer Ausrichtung mit einer Stützenwelle 25 der zugeordneten parallen Fläche der Nabenstütze 23 auf. Diese Bohrung ist durch einen entfernbaren Lagerdeckel 34 zugänglich, der durch Kopfschrauben 37 gehalten wird und normalerweise ein Lager 35 aufweist, das entweder ein Buchsen- oder ein Nadellager, wie gewünscht, sein kann.

Wie aus den Fig. 1 und 4 zu ersehen ist, sind die individuellen Kurbelanordnungen 40 für jeden Kolben zwischen die beschriebenen parallelen im Abstand zueinander angeordneten Flächen oder Facetten 24 und 32 angeordnet. Jede Anordnung enthält eine Gegengewichtplatte 41, die für eine Gegengewichtstruktur entsprechend gefräst ist, gemäß Fig. 6, sowie eine parallel angeordnete Getriebeplatte 44. Diese beiden Platten sind miteinander durch einen Kurbelbolzen 45, wie in Fig. 5 und 6 am besten zu sehen ist, nahe an ihrer Außenseite verbunden. An der Außenseite der Gegengewichtplatte ist ein Kurbelwellen-Stutzen 42 mit einer Bohrung 43 angeordnet. Diese Gegenbohrung enthält normalerweise eine Kerbverzahnung, so daß Wellen von Zubehörteilen, wie z. B. Pumpen, Generatoren oder ähnliches direkt durch eine individuelle Kurbel, wie später beschrieben, angetrieben werden können. Ebenfalls können Anlasser mit der Kurbel verbunden werden.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, enthält die Getriebeplatte 44 einer Kurbelanordnung 40 ein Kegelrad 46, das fest mit der Außenseite verbunden ist. Durch dieses Kegelradgetriebe wird die Kraft jeder Kurbelanordnung auf die gemeinsame Ausgangswelle für alle Kurbelanordnungen übertragen.

Auf der anderen Seite wird jede Kurbelanordnung 40 durch einen Kolben 51 gemäß Fig. 1 angetrieben, der in der dazugehörigen Zylinderbuchse 19 unmittelbar über der Kurbelanordnung über eine Kolbenstange 50, die an dem Kurbelbolzen 45 gelagert ist, eingesetzt. Ein Kolbenboltzen 52 verbindet jede entsprechende Kolbenstange mit dem einzelnen Kolben in üblicher Anordnung. Natürlich enthält jeder Kolben übliche Kolbenringe, wie in Fig. 1 zu sehen ist. Vorzugsweise ist jede Kolbenstange mit dem Kurbelbolzen 45 über ein geschlossenes Lager 50 A verbunden, das Nadellager zwischen dem Kurbelbolzen 45 und der Kolbenstange aufweist. Eine derartige Anordnung erfordert es, daß die Gegengewichtplatte 41 und die Getriebeplatte 44 über die Kurbelstange 45 verbunden werden, nachdem das Kolbenstangenlager 50 A auf dem Kurbelbolzen angeordnet wurde. Diese Anordnung verringert das Gewicht und ermöglicht eine dauerhafte Lagerung für jede der einzelnen Kurbelbolzen. Jedoch sind auch andere Konstruktionen möglich, wie z. B. entfernbare Lagerschalen. Wenn jeder Kolben 51 in die zugehörige Zylinderbuchse 19 eingesetzt ist, kann die zugehörige Kolbenanordnung 40 eingesetzt und zwischen einem der paarigen Facetten 24 und 32 befestigt werden. Dabei wird die Lagerkappe 34 entfertn, so daß die Stutzenwelle 42 der Kurbelanordnung 40 in der Lagerung 33 aufgenommen wird. Außerdem wird, bevor die Kurbelanordnung in die Maschine eingesetzt wird, der Befestigungsring 26 der Befestigungsnabe entfernt, so daß es möglich ist, die einzelnen Anordnungen in den Zylinderblock 11 einzuschieben. Die endgültige Stellung der Kurbelanordnungen ist in Fig. 1 dargestellt, die diese zwischen den Facetten 24 und 32 zeigt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Maschine gemäß den Fig. 1, 4 und 5 ist die Stutzenwelle 25 mit der Getriebeplatte 44 un dem Kegelrad 46 vormontiert, wie in Fig. 5 am besten gezeigt ist. Wie dort dargestellt ist, ist die Stutzenwelle durch eine Bohrung 45 in dem Kegelrad 46 der Kurbel geführt, wobei die Bohrung in einer größeren konischen Gegenbohrung 56 in der Getriebeplatte 44 der Kurbelanordnung endet. In der Bohrung des Kegelrades ist die Stutzenwelle durch ein Nadellager oder eine Buchse 57 gelagert. Ein konisches Axiallager 58 ist in der konischen Gegenbohrung aufgenommen und ist am Ende der Stutzenwelle durch einen Federring 59 gehalten, der das Axiallager am Ende der Stutzenwelle festlegt. Nachdem das äußere Ende 25 A der Stutzenwelle in der Nabe 23 der Stützanordnung 20 in der genannten Anordnung eingesetzt ist, ist es stationär in der Stütze befestigt. Normalerweise enthält die Welle einen Flansch 25 B, der in einer passenden Vertiefung der Nabe der Stützanordnung, wie in Fig. 8 dargestellt, eingesetzt ist. Wenn daher die einzelnen Stützwellen 25 durch den Nabenring 26 an ihrem Ort festgelegt sind, wird die Axiallast auf das Kegelrad 46 während der Kraftübertragung auf das Kegelrad der Ausgangswelle, wie hier beschrieben, durch das Axiallager 58 getragen, die eine mechanische Belastung entlang des Kurbelzapfens verhindert. Hier können ebenfalls andere Anordnungen verwendet werden, ohne daß der Kern der Erfindung verlassen wird.

Jede der einzelnen Kurbelanordnungen 40 ist mit der beschriebenen Anordnung identisch. Zusätzlich erlaubt die Konstruktion die Änderung einzelner Kurbelanordnungen unabhängig voneinander oder sogar verschieden voneinander in einer einzigen Maschine. Ferner hält der Eingriff der einzelnen Kegelräder mit dem gemeinsamen Antriebs-Kegelrad 60 alle Kurbelanordnungen in zeitlicher Beziehung zueinander.

Diese Kurbelanordnungen 40 sind zwischen zwei konzentrischen, ringförmigen Anordnungen, d. h. die Stütznabe 23 und den Trägerring 21, angeordnt, die eine kompakte Konstruktion ergeben. Ferner kann jede einzelne Komponente der Kurbelanordnung unabhängig voneinander ersetzt werden. Da diese Kurbelanordnungen identisch miteinander sind, ergibt die neue Konstruktion sowohl eine ökonomische Herstellung als auch Reparatur der Einheit.

Da die neue Maschine keine übliche Kurbelwelle verwendet, ist es möglich, jedes Kegelrad 46 der einzelnen Kurbelanordnung mit Scherstiften an der Getriebplatte 44 der Anordnung zu befestigen. Wenn daher eine Kurbelanordnung ausfällt, trennen die Scherstifte diese ab, wodurch die Maschine den Betrieb fortsetzt, ohne komplett auszufallen.

Aufgrund der einzigartigen Anordnung treten bei Verlust eines Zylinders keine zerstörerischen Vibrationen in der Maschine auf. Die Verwendung von Scherstiften in der obengenannten Konstruktion fügt daher dem neuen Motor einen zusätzlichen Vorteil zu, wenn dieser in Flugzeugen eingesetzt ist.

Der Kurbelkasten 12, der tassenförmig ausgebildet ist, ist, montiert auf dem Zylinderblock 11, in Fig. 1 dargestellt und wird durch Zylinderkopfschrauben 54 gehalten, die über Gewinde in dem Kern 15 aufgenommen sind, nachdem der Kasten auf Dübel oder Führungsstifte 53 geschoben ist, um die richtige Ausrichtung an dem Kern zu gewährleisten. Dieser Kurbelkasten ist gegen die Vorderfläche des Kerns mit einer Dichtung oder einem Dichtungszement abgedichtet. Im Boden des Kurbelkastens ist eine große zentrale Öffnung 59 vorgesehen, und das Kurbelgehäuse enthält eine Mehrzahl von radial nach außen gerichtete Bohrungen 74 am äußeren Umfang, wobei jede dieser Bohrungen axial mit der Achse einer der Stutzenwellen 42 jeder Kurbelanordnung 40 ausgerichtet ist, wenn der Kurbelkasten instaliert ist.

Die Ausgangswelle 60 wird in der großen zentralen Öffnung 12 a des Kurbelkastens 12 aufgenommen. Auf der Antriebswelle 60 ist ein großes Antriebskegelrad 61 permanent befestigt, dessen Ende durch den hohlen Mantel 22 der Stützbuchse 20 geführt ist, wenn die Antriebswelle in die Maschine eingegesetzt wird, und greift in jede der einzelnen Kurbel-Kegelräder 46, wie in Fig. 1 dargestellt, ein. Bei Verwendung eines vorzugsweisen 2:1-Verhältnisses des Kurbelkegelrades zum Antriebskegelrad und sechs Zylindern ist die erste Kurbel typischerweise in den oberen Totpunkt gesetzt. Nachfolgend im Uhrzeigersinn befindet sich die zweite Kurbelanordnung um 180° hinter dem Totpunkt. Die dritte Kurbel befindet sich um 240° hinter dem Totpunkt, die vierte Kurbel um 360°, die fünfte Kurbelanordnung um 480° und die sechste Kurbelanordnung um 600° hinter den Totpunkt zurückgesetzt. Wenn die Kurbelanordnungen in dieser ringförmigen Anordnung vorgesehen sind, wird ein gleichmäßiger Kraftfluß auf die Ausgangswelle gegeben. In einer Ausführungsform weist das Kegelrad 46 der Kurbel sechsunddreißig Zähne und das Antriebskegelrad 61 zweiundsiebzig Zähne auf. Jeder Zahn des Kurbelkegel-Getriebes bestimmt daher eine 10°-Drehung der Kurbelanordnung.

Mit der beschriebenen Beziehung für jeweils zwei Umdrehungen der einzelnen Kurbelanordnungen 40 macht die Antriebswelle 60 eine Umdrehung. In einer Viertakt-Anordnung der neuen Maschine wird jeweils ein Kraftimpuls auf die Antriebs- oder Ausgangswelle alle 60° der Drehung abgegeben, wodurch ein gleichmäßiges Ausgangs-Drehmoment erreicht wird und sehr viel kleinere Fliehgewichte bei dieser Maschinenkonstruktion verwendet werden können. In einigen Fällen, in denen die Antriebseinrichtung eine gewisse Trägheit aufweist, ist kein Fliehgewicht bei der neuen Maschine erforderlich.

Die große Öffnung 12 a, durch die die Antriebswelle 60 eingesetzt wird, wird durch eine kreisförmige Abdeckplatte 65 geschlossen, die einen axial abstehenden Flansch 65 A aufweist, der gegen den Boden des Kurbelgehäuses 12, wie in Fig. 1 zu sehen ist, gerichtet ist. Diese Abdeckplatte wird mit Bolzen 66 an dem Kurbelgehäuse befestigt und weist eine Öffnung 67 auf, durch die die Antriebswelle und dessen Kegelrad eingesetzt wird. Die innere zylindrische Oberfläche der Abdeckplatte enthält ein großes konisches Lager 69, das als Hauptwellen- und Axiallager für die Ausgangswelle 60 dient.

Das konische Lager ruht am Boden des Antriebskegelrades 61 und es können Abstandsscheiben verwendet werden, um einen geeigneten Eingriff zwischen den Zähnen und den verschiedenen Kegelrädern 46 zu erreichen, die an der Stütznabe 20, wie bereits beschrieben, gelagert sind. Das obere Ende der Antriebswelle 60 erstreckt sich in die Zylinderhülse 22 der Stützenanordnung 20, wobei dessen Ende durch eine interne Hauptlageranordnung 70 gelagert ist. Diese Anordnung enthält einen Kragen 71 und ein Lager 72, das in dem Kragen 71 befestigt ist und eine Bohrung aufweist zur Aufnahme des Endes der Antriebswelle, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Kragen kann eine mit Gewinde versehene, äußere Oberfläche 73 aufweisen, so daß er in das Ende der zylindrischen Hülse 22 geschraubt werden kann, die entsprechend mit einem Gewinde zu diesem Zweck versehen ist. Diese Anordnung ermöglicht es, daß das Lager in üblicher Weise befestigt werden kann und das obere Ende der Antriebswelle stabilisiert.

Wie bereits bemerkt, weist das Kurbelgehäuse 12 eine Vielzahl von Bohrungen 74 auf, wobei jeweils eine der Bohrungen mit jeder Stutzenwelle 42 der Kurbelanordnung ausgerichtet ist. Daher kann eine Hilfseinheit 75 auf dem Kurbelgehäuse befestigt werden, so daß dessen Eingangswelle durch den Kurbelkasten über die Bohrung 74 in die kerbverzahnte Bohrung 43 einer zugehörigen Stutzenwelle 42 einer der Kurbelanordnungen eingreift. Jede Hilfseinheit ist an dem Kurbelgehäuse verschraubt, so daß es nicht aufgrund des Antriebsdrehmomentes drehen kann. Derartig montierte Hilfseinheiten werden durch die Kurbelanordnung mit deren Drehzahl angetrieben.

Diese Hilfseinheiten 75 können eine Ölpumpe, wie dargestellt, eine Kraftstoffpumpe, eine Wasserpumpe, ein Generator und ein Starter sein. Dieses alles würde in ähnlicher Weise in einer Einheit vorhanden sein wie die dargestellte Einheit, und da diese Einheiten üblicher Art sind, werden sie nicht im Detail beschrieben. Wenn keine Hilfseinheit mit einer bestimmten Bohrung 74 verwendet wird, wird ein Verstutzstopfen in die Öffnung eingesetzt, um Ölverlust aus dem Kurbelgehäuse zu vermeiden.

Wenn die Maschine in der Weise angeordnet ist, daß die Zylinder vertikal stehen und der Kopf auf der Oberseite der Einheit aufgesetzt ist, bildet der Kurbelkasten 12 einen Ölsumpf und die Ölpumpe enthält eine Ansaugleitung, die in den Boden des Kurbelkastens reicht zur Ölspülung und Spritzschmierung. Es ist ebenfalls von Vorteil, daß Ölleitungen im Motor verwendet werden können, um Öl zu verschiedenen Geräten zu führen. Die Komponenten können ferner übliche innere Öldurchlässe im Motor selbst aufweisen, um Öl zu verschiedenen Getrieben, Lagern und Gleitflächen innerhalb der Maschine zu überführen.

Die genannte Beschreibung betrifft die gesamte Konstruktion der Hauptkomponenten des Motors mit der Ausnahme des Kopfes und der Nockenanordnung, die der Ventilbetätigung zugeordnet ist. Die Kopfanordnung 13 ist nahezu üblich in der Konstruktion, außer daß sie kreisförmig ist. Sie ist auf dem Kern 15 mit Zylinderkopfschrauben 91 gemäß Fig. 1 gehalten. Sie weist eine zentrale, ringförmige Öffnung 92 auf, durch die auf das obere Ende der Antriebswelle 60 zugegriffen werden kann, um die Nockenanordnungen anzubinden. In einer Ausführungsform kann der Kopf einen ringförmigen, nicht dargestellten Wassermantel 93 aufweisen, der durch Bearbeitung in dem Kopf hergestellt ist und mit dem ringförmigen Wassermantel im Motorblock in Verbindung steht.

Zur Vereinfachung der Darstellung der Kopfstruktur wird nur ein Zylinder in Verbindung mit dem Kopf beschrieben, da alle anderen Zylinder untereinander gleich sind. Gemäß Fig. 1 gehört zu jedem Zylinder eine Vertiefung im Kopf 13, die zwei Ventile 95 aufweist, eines für Einlaß und das andere für den Auslaß. Jedes Ventil enthält einen Ventilsitz 96, der in eine ausgebildete Vertiefung eingesetzt ist und durch eine Ventilführung 97 im oberen Teil des Kopfes gehalten wird.

Der Stößel jeden Ventils 95 führt durch den Ventilkanal 98, der im Kopf ausgebildet ist. Durch diesen Kanal steht das Ventil in Verbindung mit der gewölbten Ausnehmung 94, wenn das Ventil öffnet und gegen seinen Sitz schließt. Normalerweise wird jedes Ventil in seiner geschlossenen Position durch eine Ventilfeder 99 gehalten, die über dem Ventilstößel an der Oberseite des Kopfes angeordnet ist. Eine Halteplatte 100 am oberen Ende des Ventilstößels hält die Federkappe in ihrer Stellung, nachdem sie zusammengedrückt ist. Es sollte erwähnt sein, daß das Einlaßventil und das Auslaßventil jeweils verschiedene Ventilkanäle aufweisen, und daß das Auslaßventil aus höher hitzebeständigem Material besteht als das Einlaßventil, um eine erhöhte Lebensdauer des Motors zu erreichen.

Zur Betätigung der Ventile ist ein getrennter Kipphebel 101 für jedes Ventil 95 verwendet. Jeder Kipphebel ist drehbar an einem Kipphebel-Träger 102 gelagert, so daß sein Stößel 104 gegen das Ende des zugeordneten Ventils drückt. Das gegenüberliegende Ende des Kipphebels enthält eine Roll-Nockensteuerung 103, die in Eingriff mit einem Nockenbuckel steht, um den Arm zur Ventilbetätigung vor- und zurückzubewegen.

Die Nockenbetätigung wird durch eine kreisförmige Nockenplatte 105 erreicht, die mit dem Ende der Antriebswelle 60 verbunden ist. Die Nockenwelle 106 der Nockenplatte ist in das Ende der Antriebswelle eingesetzt. Mit einem 2:1-Antriebsverhältnis zwischen den Kurbelrädern 46 und dem Antriebs- Kegelrad 61, wie bereits beschrieben, ist ersichtlich, daß die Nockenplatte mit der richtigen Drehzahl dreht, um die Ventile 95 zu betätigen. Normalerweise, wie in Fig. 1 zu sehen ist, weisen die Kipphebel 101 für das Einlaßventil 95 und das Auslaßventil 95 verschiedene Längen auf, so daß ihre entsprechenden Rollnocken über verschiedene Radien der Oberfläche der Nockenplatte 105 streichen. Bei dieser Konstruktion kann eine Anstiegsnocke 102 auf der Oberfläche der Nockenplatte für die gesamte Gruppe von Einlaßventilen und eine andere Anstiegsnocke 108 für alle Auslaßventile verwendet werden. Aufgrund der neuartigen Struktur der Maschine können verschiedene sequentielle Anordnungen in der Zündfolge erreicht werden, wie z. B. eine Zündfolge 1-3-5-2-4-6. Wenn eine derartige Zündfolge verwendet ist, ist es notwendig, zwei Sätze von Nockenführungen und für die Zyliner 1, 3 und 5 verschiedene Kipphebel-Längen zu verwenden als für die Zylinder 2, 4 und 6, so daß diese entsprechenden Gruppen von Kipphebeln auf verschiedenen Radien für eine geeignete Ventilbetätigung laufen,

Aufgrund der einzigartigen Konstruktion der Maschine ist es möglich, daß das Getriebe zwischen dem Kegeltreibrad auf der Kurbelanordnung und dem Antriebskegelrad auf der Ausgangswelle 60 4 : 1 oder gar 8 : 1 sein kann. Solche Verhältnisse ergeben keine Probleme, außer daß zusätzliche Nockenführungen auf der Nockenplatte 105 erforderlich sind, so daß die geeignete Zündfolge erhalten werden kann. Wenn z. B. das Verhältnis 4 : 1 ist, werden zwei Radien verwendet, die jeweils 2 Steuerkurven aufweisen, wobei die zwei Steuerkurven um 180° voneinander entfernt sind, so daß für jede Umdrehung der Ausgangswelle die Steuerkurven die zugehörigen Einlaß- und Auslaßventile über die Nockenplatte 105 zweimal betätigen können.

Der Vorteil der Verwendung von höheren Verhältnissen erlaubt die Verwendung einer größeren Zahl von Zylindern ohne wesentliche Abweichung von der Maschinenkonstruktion und ermöglicht es natürlich, eine weitere Getriebereduzierung zwischen den einzelnen Kurbelgetrieben 46 und der Ausgangswelle 60 der Erfindung zu erreichen.

In der Ausführungsform von Fig. 1 sind die Treibstoffversorgung 110 und der Verteiler 120 auf der Ventilabdeckung 14 angeordnet. Diese Anordnungen werden durch die Ausgangswelle 60 entsprechend der Nockenplatte 105 über eine Treibwelle 111 angetrieben.

Insbesondere sind die Einlaß-Ventilkanäle 98 mit einzelnen Treibstoff-Einlässen 112 versehen, die unmittelbar mit der Treibstoff-Versorgung über Treibstoffleitungen 113 verbunden sind, und die außerdem elektrische Verbindungen umfassen können. Da die Einspritz-Anordnung direkt mit der Ausgangswelle verbunden ist, ist eine zeitliche Beziehung zwischen den Kolben erreicht und dies ist mehr oder weniger üblich. Es kann jedoch auch ein Pumpeneinspritzsystem sein, wie z. B. ein Diesel oder ein heute übliches Treibstoff-Einspritzsystem, durch das Treibstoff proportional kontinuierlich in die Einlaßleitung jeden Zylinders eingeführt wird.

Die Benzinausführung der neuen Maschine erfordert einen üblichen Zündstecker 121, der in dem Kopf, wie in Fig. 1 dargestellt, eingesetzt ist. Ein separates Zündkabel 122 verbindet jeden der Zündstecker mit dem Verteiler 120, wie dargestellt, und der Verteiler ist wiederum durch eine Verlängerung der Antriebswelle 60 angetrieben, wodurch eine richtige zeitliche Zuordnung gesichert ist. Ein übliches Vorzündungssystem, wie z. B. Fliehkraft-Gewichte und/oder nicht dargestellte Vakuumanordnungen, kann im Verteiler angeordnet sein. Die Zeitsteuerung wird durch eine Indexmarkierung an der Kante in der Nockenplatte in bezug auf eine Referenzmarke am Kopf erreicht, die durch eine Öffnung 123 in der Ventilabdeckung 14 zu sehen ist.

Die Luftzufuhr des Vergasers kann durch einen ringförmigen Verteiler, nicht dargestellt, oder durch ein Drosselklappenventil in jedem Einlaßkanal 98 erfolgen. Solche Ventile können durch eine gemeinsame Servoleitung, z. B. durch ein ringförmiges Band, das mit der Benzinzufuhr-Anordnung verbunden ist, gesteuert werden, so daß ein geeignetes Kraftstoff- zu-Luft-Verhältnis kontinuierlich einstellbar ist.

Die Ausbildungen der Kopfanordnung sind nicht begrenzt und verschiedene Vergasersysteme können verwendet werden. Die einzigartige Konstruktion der Maschine ermöglicht jedoch viele neue Erfindungen in diesem Teil der Maschine.

Diese neuartige Maschinenkonstruktion ermöglicht andererseits Erfindungen wie z. B. eine spezielle Ansaugung der Zylinder und eine Aufladung der einzelnen Zylinder an oder nahe dem unteren Totpunkt.

Die kreisförmige Anordnung des Motors z. B. bei einem Sechszylindermodell kann einen Hubraum von etwa 622 cbm (38 cubic inches) eine Abmessung von 25 cm im Durchmesser (10 inches) und nur etwa 30 cm in der Höhe (12 inches) aufweisen.

• Bezugszeichenliste:  10 Verbrennungsmotor
   11 Zylinderblock
   12 Kurbelgehäuse
   12 A Öffnung
   13 Zylinderkopf
   14 Ventilabdeckung
   15 Kern
   16 Hohlraum
   17 Hohlraum
   18 Zylinderbohrung
   19 Zylinderbuchse
   20 Stütze
   21 Kurbellagerring
   22 Mantel
   23 Nabe
   24 Facette
   25 Stützenwelle
   25 A Außenende
   25 B Flansch
   26 Befestigungsring
   29 O-Ring
   30 O-Ring
   31 Bolzen
   32 Facette
   33 Lagerung
   34 Lagerplatte
   35 Lager
   37 Schrauben
   40 Kurbelanordnung
   41 Platte
   43 Bohrung
   44 Getriebeplatte
   45 Kurbelbolzen
   46 Kegelrad
   50 Stange
   50 A Lager
   51 Kolben
   52 Kolbenbolzen
   53 Stifte
   54 Zylinderkopf-Schrauben
   55 Bohrung
   56 Bohrung
   57 Lager
   58 Axiallager
   59 Federring
   60 Antriebskegelrad
   65 Abdeckplatte
   65 A Flansch
   67 Öffnung
   69 Lager
   70 Lager
   71 Kragen
   74 Bohrung
   75 Hilfseinheit
   91 Zylinderschrauben
   93 Wassermantel
   94 Vertiefung
   95 Ventile
   96 Ventilsitz
   97 Ventilführung
   98 Ventil
   99 Ventilfeder
   101 Kipphebel
   102 Kipphebelträger
   104 Ventilstößel
   105 Nockenplatte
   106 Nockenwelle
   110 Treibstoffversorgung
   111 Treibwelle
   112 Treibstoffeinspritzer
   113 Treibstoffleitungen
   120 Verteiler
   121 Zündstecker
   123 Öffnung

Claims (6)

1. Verbrennungsmaschine mit einem Motorblock und wenigstens zwei Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Motorblock für jeden Zylinder eine getrennte und unabhängige Kurbelanordnung (40) vorgesehen ist, wobei jede Kurbel mit einer Kurbelstange (50) und einem Kolben (51) verbunden ist, daß jede unabhängige Kurbelwelle mit einem Kurbelgetriebe (46) versehen ist und daß eine Abtriebswelle (60) und ein Abtriebsgetriebe (61) vorgesehen sind, wobei die Abtriebswelle (60) in dem Motorblock derart angeordnet ist, daß dessen Abtriebsgetriebe (61) in Eingriff mit jedem unabhängigen Kurbelgetriebe (46) steht, wobei die Kraft jeder unabhängigen Kurbelwelle über die verschiedenen Getriebe zur Abtriebswelle übertragen wird.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor wenigstens vier getrennte und unabhängige Kurbelwellenanordnungen (40) aufweist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten und unabhängigen Kurbelwellen (40) kreisförmig angeordnet sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelgetriebe (46) und Abtriebsgetriebe (61) Stirnradgetriebe sind.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelgetriebe (46) und Abtriebsgetriebe (61) Kegelradgetriebe sind.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine gerade Zahl von getrennten und unabhängigen Kurbelwellen aufweist.