DE4431726A1

DE4431726A1 - Kurbelgetriebe für Kolbenmotore

Info

Publication number: DE4431726A1
Application number: DE19944431726
Authority: DE
Inventors: Hans Gerhards
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-07

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die mechanische Umwandlung der geradlinigen Kolbenbewegung von Kraftstoffmotoren in eine Drehbewegung des Nutzabtriebes, mit dem Zweck, die nachfolgend aufgeführten Mängel derzeitiger Motoren zu vermeiden, bei welchen das Pleuel am unteren Ende auf der Kröpfung der Kurbelwelle eine Kreisbewegung vollführt.

So einfach und erfolgreich diese Lösung ist, hat sie folgende Nachteile:

1. Die Rotationsbahn des Schwerpunkts von Kolben plus Pleuel beschreibt eine Bahn, deren obere Totpunkthemisphäre nicht gleich der unteren ist. Die dadurch entstehende Unwucht ist weder mit rotierenden Massen, noch mit den gegenläufigen Kolben plus Pleuel ausgleichbar im Sinne vollständiger Unwuchtfreiheit.
2. Durch die zunehmende Schrägstellung des Pleuels ab dem oberen Totpunkt wird bei jeder Art der Nutzbelastung des Motors der Kolben bis vor 90° zunehmend, bis 180° wieder abnehmend, gegen die Zylinderwand gedrückt, wodurch Leistungsverlust, unrundwerdende Kolben plus Zylinder und unnötiger Kraftstoffverbrauch entsteht.

Die genannten Nachteile werden vermieden durch die erfindungsgemäße Konstruktion, siehe

Fig. 1 = Motorquerschnitt,

Fig. 2 = Motorlängsschnitt,

Fig. 3 = Boxerschema,

Fig. 4 = erfindungsgemäße Motor-Varianten.

Das Prinzip der Bewegungsumwandlung ist seit langer Zeit bekannt als Hypocycloide m=2, ist aber als Reihenmotor noch nie realisiert worden.

Als Stand der Technik sei das Patent DE-PS 8 75 110 diesbezüglich aufgeführt, bei welchem die Bewegungsumwandlung offensichtlich als Kompressor gedacht bzw. geeignet ist, jedoch nicht als Motor. Dies geht auch dadurch hervor, daß in der Patentüberschrift genau das Gegenteil steht als in den ersten fünf Zeilen der Beschreibung, jedoch ohne den Zusatz "oder umgekehrt".

Eine Verwirklichung nach obigem Patent als Reihenmotor würde auf Grund der Materialstärken u. a. an der Planetenradbefestigung scheitern, ebenso an der starren Pleuelbefestigung am Kolben.

Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Konstruktion gestattet, die Vorteile der Hypocycloide m=2, d. h. geradlinig senkrecht laufendes Pleuel, für den Otto-Motor zu realisieren, wodurch ein unwuchtfreier Motor entsteht, dessen Kolben keine Seitenkräfte erhalten.

Hierbei sitzt nach Fig. 1 und 2 das untere Pleuellager in bekannter Weise auf dem in einem Punkt des Teilkreises der Planetenräder angeordneten Kurbelzapfen 1 einer Planetenkurbel 2, deren Drehachse 3 erfindungsgemäß von einem Kurbelzapfen 3 auf der zentralen Kurbelscheibe 4 gebildet wird, wobei die einzelnen, zwischen den Pleueln rotierenden Kurbelscheiben 4 in ihrer Gesamtheit nach Fig. 2 die gewohnte "Kurbelwelle" bilden.

Damit die Drehmomente der einzelnen Zylindereinheiten nicht über alle dahinterliegenden Kurbelkröpfungen fließen wie bei einer normalen Kurbelwelle, sind die Kurbelscheiben 4 am Umfang verzahnt und treiben eine, oder zur Vermeidung zusätzlicher Radialmomente auf Kurbelscheibe 4, besser zwei Transmissionswellen 5 an, welche mit den daraufbefindlichen Zahnrädern 6 die von jedem Kurbeltrieb 4 kommenden Drehmomente hinter dem letzten Zylinder wieder zurückführen auf die im Motorzentrum liegende Kurbelwelle 7.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Planetenräder 9 je Zylinder unmittelbar und mit voller Stirnfläche an den beiden Außenwangen der Planetenkurbel 2 verdrehfest angeordnet ist, wobei im Zentrum der Planetenräder sich nicht der Achszapfen, sondern die Bohrung für den Achszapfen 3 befindet, welcher auf beiden Stirnseiten der Kurbeleinheiten 4 angeordnet ist für die Lagerung je einer Planetenkurbelhälfte der beiden Nachbarzylinder.

Die beiden Kugellager jeder Kurbeleinheit 4 sind erfindungsgemäß unmittelbar neben der Innenverzahnung der Reaktionsträger 10 in einer darin ebenfalls vorhandenen Ausdrehung gelagert, wobei je eine Kurbel 4 mit je zwei Reaktionsträger 10 eine Baueinheit bilden, welche unabhängig auf der Unterseite des Motorblocks 12 ausgerichtet und befestigt wird.

Die erfindungsgemäße Kurbeleinrichtung bietet bei Anwendung des Boxer-Prinzips neue Motorvarianten. Derzeitige Boxer sind in der Längsrichtung enger zusammengeschoben, da nur jeder 2. Zylinder auf derselben Seite liegt, wodurch zwei gleiche, etwas versetzte Zweizylinderblocks verwendet werden können (siehe Fig. 3).

Denkt man sich die vier Zylinder wieder auseinandergezogen (siehe Fig. 4) auf den Abstand des Reihenmotors, z. B. der des 4-Zylinders, dann können mit der erfindungsgemäßen Kurbelwelle drei Varianten gebaut werden, wie folgt:

1. Zylinder 1+2+3+4 ergibt 4-Zyl. in Reihe,
2. Zylinder 5+2+7+4 ergibt 4-Zyl. Boxer,
3. Zylinder 1 bis 8 ergibt 8-Zyl. Boxer (Doppel-4-Zyl.).

Bei der erfindungsgemäßen Boxer-Anordnung wird das jeweils zweite Pleuel einer Kröpfung ohne zusätzliches Lager an eine stummelartige Verlängerung des jeweiligen Primärpleuels auf der Gegenseite angegabelt (siehe Fig. 4) oder mit einem Federelement fest verschraubt.

Claims

1. Einrichtung zur Umwandlung der geradlinigen Kolbenbewegung bei Kolbenmotoren in eine Kreisbewegung des Nutzabtriebes bei Verwendung der bekannten Hypocycloide m=2 nach Fig. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden pro Zylindereinheit erforderlichen Planetenräder (9) unmittelbar und mit voller Stirnfläche an den äußeren Kröpfungswangen der Planetenkurbel (2) befestigt sind und im Zentrum der Planetenräder keine Achszapfen nach außen führen, sondern die Lagerbohrung für Achszapfen nach innen führt durch beide Kurbelwangen samt Planetenräder.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenradzapfen (1) auf einer zwischen je zwei Zylindern angeordneten Kurbeleinheit (4) befestigt sind, welche je einen Planetenradzapfen ihrer beiden Nachbarn tragen und in ihrer Gesamtheit die eigentliche Kurbelwelle bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager der Kurbeleinheiten (4) unmittelbar neben der Innenverzahnung der Reaktionsträger (10) in einer Ausdrehung derselben gelagert sind.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeleinheiten (4) einzeln an der Unterfläche des Zylinderblocks (12) ausgerichtet und befestigt sind.

5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeleinheit (4) in der Längsmitte an ihrem größten Durchmesser verzahnt ist zum Antrieb einer, oder zwei gegenüberliegender, Transmissionswellen (5), welche die Drehmomente direkt zum Nutzabtrieb (7) führen.

6. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, da das Pleuel rel. zum Kolben keine Bewegung ausführt, dieses geeignet ist, ohne zusätzliches Kröpfungslager ein zweites Pleuel in Boxeranordnung zu tragen, welches an einer stummelartigen Verlängerung des Primärpleuels in einfacher Weise angekoppelt werden kann (siehe Fig. 4).

7. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Reihen- und Boxermotoren, deren Zylinderzahl gerade und nicht kleiner als vier ist, unwuchtfrei gebaut werden können.

8. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Boxermotoren von mehr als vier Zylinder alle Zylinder der zweiten Reihe denselben oder einen anderen Hubraum haben als die Zylinder der ersten Reihe und nicht zum unmittelbaren Antrieb, sondern für

a) umweltschonende und/oder
b) leistungssteigernde und/oder
c) gemischsteigernde und/oder
d) fahrsicherheitssteigernde und/oder
e) komfortsteigernde

Zwecke verwendet werden.