DE8717614U1

DE8717614U1 - Verbrennungsmotor

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Publication number: DE8717614U1
Application number: DE8717614U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1989-05-18
Also published as: WO1988008074A1; ATE68850T1; EP0357650B1; DE3712992A1; JPH02503103A; EP0357650A1; JP2575054B2; DE3865839D1

Description

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Anaelder:

Riesle, Gerhard Karl
Scbönwalterstraße 11
7000 Stuttgart 31

2329 009 15.03.1989 F/cd

(89/12) Titel: Verbrennungsmotor

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Verbrennungsmotor ist aus der DE 26 03 695 A bekannt geworden. Dort ist zwar in schematischer Weise die Anordnung von Kolben, Läufer und Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßöffnung dargestellt, es ist jedoch die Art der Bewegungsverbindung zwischen Kolben und Laufer und einer Abtriebswelle offengelassen.

Aus der DE-PS 266 905 ist es bei einen Propellerantrieb durch

einen Umlaufmotor bekannt, das Gehäuse mit den Zylindern nach der einen Eichtuner und die allen Kolben gemeinsame Kurbelwelle nach der entgegengesetzten Richtung umlaufen zu lassen. Dabei werden zwei auf derselben Gehäuseseite angeordnete Propeller durch den Läufer bzw. die Kurbelwelle gegensinnig angetrieben. Hierbei ist zwar eine Zahnradgetriebe-Bewegungsubertragung zwischen Kurbelwelle und einem Kurbelwellengehäuse, das &bgr; it den Zylindern für die Kolben bestückt ist, vorgesehen, jedoch werden dabei die Einlaß- und Auslaßöffnungen durch am Zylinder vorgesehene Ventile gesteuert, deren Steuerbewegung von einer umlaufenden Scheibe, die Teil einer Getriebelagerung ist, abgeleitet, ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht nur einen einfachen, sondern auch einen kompakten Aufbau, lasbesondere, was die Bewegungsverbindung und -übertragung zwischen Kurbelwelle und Laufer und Abtriebswelle anbetrifft, aufweist und der insbesondere auch flachbauend ist.

Zur Losung dieser Aufgabe sind bei einem Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Der erfindungsgem&ße Verbrennungsmotor besitzt eine sehr flache Bauweise, da das durch Zahnräder aufgebaute Getriebe in platzsparender Weise innerhalb des Läufers untergebracht und die Kurbelwelle in besonderer Weise in entsprechenden Seitenteilen

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de* Süli&uses gelagert werden kann. Ventile oder Schieber Bind nioht notwendig, da die Zufuhr des Luft-Brennstoff-Gemisches (im Falle eines Otto-Motors) bzw. von Luft (im Falle eines Diesel-Motors) und die Abfuhr der Abgase in einfachster Weise durch die Schlitze im Gehäuse erfolgen kann, an denen sich die Öffnung der Kolbenbohrung oder -bohrungen vorbeibewegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel;

Figur 2 einen weiteren Schnitt durch das Ausführungsbeispiel, entsprechend der Linie II-II in Figur 1;

Figur 2a eine schematische Darstellung der Kupplung der Bewegung des Läufers 10 mit der Bewegung der Kurbelwelle 30.

Das Gehäuse 1 wird durch eine zylindrische Wandung 2, eine obere flache Abdeckscheibe 3 und eine ebenfalls im wesentlichen runde untere Grundplatte 4 gebildet. Das Gehäuse 1 hat somit ia Prinzip die Fora einer runden Scheibe, deren Hohe gleich der Höhe der zylindrischen Wandung 2 ist. Dieses Gehäuse ist

stationär. In dem Gehäuse 1 läuft ein Lftufer 10 um. Dieser Läufer umfaßt die zwei Zylinder 11, 12 die Scheibe 35 und den Laufring 17. Die Zylinder 11, 12 sind mit zylindrischen Kolbenbohrungen 13 bnw. 14 versehen, in denen Kolben 15, 16 hin und her beweglich angeordnet sind. Die Zylinder 11, 12 sind mit dem innernen Laufring 17 fest verbunden. Die Stege 1&THgr;, 19 (in Figur 1 der Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet) dienen dazu, dem gesamten Lftufer 10 als Einheit eine hinreichende Starrheit zu verleihen. Der Laufring 17 ist an den Stellen, an denen die Kolbenbohrungen 13, 14 an ihn angrenzen, mit Offnungen 20, 21 versehen. An die Kolben 15, 16 sind mittels Kolbenbolzen 22, 23 Pleuel 24, 25 angelenkt. Die Pleuel sind in Pleuellagern 36, 37 an einer Kurbelwelle 30 gelagert. Die Kurbelwelle 30 ist mit ihrem unteren Lagerzapfen 31 in der Grundplatte 4 gelagert. Der obere Lagerzapfen 32 der Kurbelwelle 30 ist in einer Sacklochbohrung 33 drehbar gelagert, die in der Scheibe 35 vorgesehen ist. Die Scheibe 35 ist fester Bestandteil des L&ufers 10 und dreht sich mit diesem. Mit der Scheibe 35 ist ferner die Abtriebswelle 34 fest verbunden, die in der oberen Abdeckscheibe 3 des Gehäuses 1 gelagert ist. Kurbelwelle und Läufer sind also gegeneinander drehbar. Ferner ist die Kurbelwelle gegenüber dem Gehäuse drehbar.

Eine Kopplung der Drehbewegung des L&ufers 10 (enthaltend die Zylinder 11,12, Laufring 17, Stege 18,19, Scheibe 35, Abtriebswelle 34) mit der Drehbewegung der Kurbelwelle 30 erfolgt Ober ein Planetengetriebe. Dies wird durch einen

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inneren Zahnkranz (vgl. Figur 2) auf der Unterseite (in Figur 1) des Laufers 10, ein Zahnrad 41 auf der Kurbelwelle 30 und zwei weitere Zahnrader 42 und 43 gebildet. Die Zahnräder 42 und 43 sind in der Grundplatte 4 des Gehäuses 1 gelagert. Sie sind "zweistufig" ausgebildet, d.h., sie weisen erste Verzahnungen 421 bzw. 431 auf, die sich mit dem inneren Zahnkranz 40 am Laufer 10 im Eingriff befinden. Sie weisen ferner, mit etwas geringerem Druchmesser, zweite Verzahnungen 422 bzw. 432 auf, die sich im Eingriff mit dem Zahnrad 41. das Bestandteil der Kurbelwelle 30 ist bzw. mit diesem fest angeordnet ist, befinden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine durch die Hin- und Herbewegung der Kolben erzwungene Drehung des Läufers auch stets zu einer definierten Drehung des Läufers im Gehäuse führt, wobei die Drehrichtungen von Läufer 10 und Kurbelwelle 30 einander entgegengesetzt sind. Schematisch ist dies in Figur 2a dargestellt.

Die zylindrische Wandung 2 ist, wie aus Figur 2 zu ersehen, entlang des Umfangs mit einem Einlaßschlitz 50 und einem Auslaßschlitz 51 versehen. Der Einlaßschlitz 50 erstreckt sich etwa über einen Kreiswinkel von 70*. Er wird abgedeckt durch eine Einlaßkammer 52, deren Einlaßöffnung 53 z.B. mit sine« Vergaser (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Wenn nun die öffnungen 20 bzw. 21 in des Laufring 15 sich bei sich drehendes Läufer an den Schlitzen 5^,51 vorbeibewegen, bewegen sich entsprechend die radial auswärts der Kolben 15,18 gelegenen Bereiche der Zylinderbohrungen 13,14 an den Schlitzen 50,51

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vorbei und stehen mit diesen wahrend der Voibeibewegung in Verbindung.

Die relative Anordnung der Schlitze 50,51 zueinander ist wie folgt: Bei kreisförmigem Querschnitt des Läufers 10, dessen Bestandteil der innere Laufring 17 ist, liegen Einlaßschlitz und Auslaßschlitz 51 auf derselben Kreishälfte nebeneinander, und zwar derart, daß sich der Einlaßschlitz 50 Im Bereich zwischen 270' und 360', und der Auslaßschlitz 51 im Bereich zwischen 18L und 270* befindet.

Für die Erklärung des Bewegungsablaufs am Beispiel des gezeigten Zweizylinder-Motors im Vier-Takt-Betrieb sei nun mit der in Figur 2 gezeigten Stellung des Kolbens 16 begonnen. Dreht sich der Läufer 10 gegenüber der dort gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn, wie durch Pfeil 60 angedeutet, so überstreicht die öffnung 21 den Einlaßschlitz 50. Gleichzeitig dreht sich die Kurbelwelle 30 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch Pfeil 61 angedeutet. Dadurch wird der Kolben 16 rad:al nach innen bewegt. Durch den Einlaßschlitz 50 hindurch saugt der Kolben 16 Brennstoff/ &ldquor;uft-Gemisch (oder im Falle eines Dieselmotors: Fri^^Lluft) an. Seinen unteren Totpunkt hat er erreicht, wenn sich der Läufer 10 gegenüber der in Figur 2 ) gezeigten Stellung um 90* weitergedreht hat. Der Kolben 16 ; befindet sich dann in der gestrichelt angedeuteten Position ; 16*. Dann ist der Ansaujvorgang beendet. Die öffnung 21 ' ~,i

j Bereich, in dem sie sich ganz oder teilweise mit dem

S Einlaßschlitz 50 überschneidet, verlassen. Jetzt beginnt der Verdichtungsvsrgsns, in ds= Kolben 16 als Folge der

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Weiterbewegung von Kurbelwelle 30 und Läufer 10 in den
gezeigten Richtungen, radial nach außen gedrückt wird. Der
obere Totpunkt ist erreicht, wenn sich der Kolben 16 in der
Stellung befindet, die gegenüber der Ausgangsstellung (Figur 2) us 180* versetzt ist. Das ist die Position, in der in Figur 2
der Kolben 15 dargestellt ist. Hier erfolgt die Zündung mittels einer Zündkerze 71. Dann beginnt der Expansionsvorgang. Der
Kolben bewegt sich wieder radial nach innen. Dabei dreht sich
der Läufer 10 weiter in Richtung des Pfeiles 60, bis der zweite untere Totpunkt erreicht ist, bei der sich der Kolben 16
gegenüber der in Figur 2 gezeigten Ausgangslage um 270* gedreht hat. Der Kolben befindet sich dann in der gestrichelt
angedeuteten Position 16". Beim Weiterdrehen beginnt das
Ausstoßen der Abgase, indem Kolben 16 wieder radial nach außen
bewegt wird und gleichzeitig die öffnung 21 des Auslaßschlitzes 50 überstreicht, so daß er das Abgas ausstößt. Es wird also ein vollkommener Viertakt-Zyklus bei nur einer Umdrehung des
Laufers 10 erreicht. Das ist u.a. die Folge davon, daß Läufer
10 und die Kurbelwelle 30 sich entgegengesetzt drehen, so daß
bei nur einer Umdrehung des Laufers 10 bzw. nur einen Umdrehung der Kurbelwelle 30 der Kolben 16 zwei Hübe ausführt und während des ersten Hubs die Takte Ansaugen/Verdichten und im zweiten
Hub die Takte Expandieren/Ausstoßen erledigt.

Ebenso, wie dies im vorhergehenden für den Kolben 16
beschrieben ist, läuft der Zyklus für den Kolben 15 ab, jedoch
um «in· halb« Umdrehung des Läufers 10 versetzt. D.h.: Wenn der

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Kolben 16 ansaust, befindet sich der Kolben 15 in der Expansionsphase; wenn der Kolben 16 verdichtet, stoßt der Kolben 16 die Abgase aus. Wenn der Kolben 16 expandiert, saust der Kolben 15 an; wenn der Kolben 16 die Abgase ausstoßt, verdichtet der Kolben 15.

Die Schmierung erfolgt in an sich bekannter Weise in der Art, daß durch eine ölpumpe (nicht gezeigt) einer (gestrichelt eingezeichnete) Bohrung 75 in der Kurbelwelle 30 unter Druck stehendes öl zugeführt wird. Die Bohrung 75 steht mit Querbohrungen 76,77 in Verbindung, durch die einerseits die Pleuellager 36,37 geschmiert werden und anderseits auch öl frei in den Innenraum des Gehäuses gelangen kann, wo es infolge der Zentrifugalkraft radial auf die Unterseite der Kolben 15,16 und damit auch an die Zylinderbohrungen 13,14 geschleudert wird. Die Ableitung des Öls kann durch ölkanäle 80 oder 81 erfolgen. Der Transport des Öls erfolgt auch als Folge der Zentrifugalkraft, da sich die ölkanäle 80,81 ja in dem sich drehenden Läufer 10 befinden. Die ölkanäle öffnen sich im oberen Totpunkt der Kolben 15,16 kurz unterhalb der Unterseite der Kolben 15,16 befinden. Von dort gelangt das öl zurück in die ölwanne 90. Der ölkanal 80 ist dabei bis hin zum Laufring 17 in radialer Richtung geführt, und zwar in relativ geringem Abstand zur Wandung der Zylinderbohrung 13, so daß auf diese Weise eine Kühlung der Wand des Zylinders 13 erfolgen kann. Der ölkanal 80 erstreckt sich dann parallel zur Drehachse am Laufring 17 entlang, so daß dieser ebenfalls gekühlt wird.

Da schon bei einer Umdrehung des Laufers 10 ein voller Viertakt-Zyklus durchlaufen wird, und zwar von Jedem Kolben, kann der Motor schon bei niederen Drehzahlen hohe Leistung aufbringen und läuft im Verhältnis zu einen Motor mit stationärem Zylinder außerordentlich ruhig. Die Laufruhe wird dadurch noch verstärkt, daß sich Kurbelwelle und Läufer entgegengesetzt drehen, so daß sich bei entsprechender Dimensionierung ihrer Massen die von ihnen verursachten Vibrationen zum Teil ausgleichen und dämpfen. Außerdem entsteht dadurch, daß sich der Läufer an den Einlaß- und Auslaßschlitzen 50,51 vorbeibewegt, ein Motor ohne Ventile, d.h. von extrem einfacher und damit billiger Bauart. Die Abdichtungsprobleme lassen sich dadurch sehr leicht lösen, daß alle Dichtungen, die auf der Außenseite des Laufrings 17 vorgesehen sind und diesen gegenüber der zylindrischen Wandung 2 des Gehäuses 1 abdichten, bei Drehung des Läufers IG durch Zentrifugalkraft in Abdichtstellung gedrückt werden.

Auch die Kühlung läßt sich bei entsprechendem Öl-Durchsatz relativ einfach bewerkstelligen, da bei Austritt aus Olkanälen in der Kurbelwelle die Zentrifugalkraft dafür sorgt, daß das öl alle zu schmierenden bzw. zu kühlenden Stellen erreicht. Per Motor gewährleistet außerdem eine extrem kompakte Bauweise und damit auch ein vergleichsweise geringes Gewicht.

Claims

SchutzansprQche

1. Verbrennungsmotor mit mindestens einem sich in einer zylindrischen Kolbenborhung (13,14) hin- und herbewegenden Kolben (15.16), der über ein Pleuel (24.25) auf eine drehbar gelagerte Kurbelwelle (30) einwirkt, wobei die Kolbenbohrung (13,14) in einem Läufer (10) angeordnet ist, der in einem Gehäuse (1,2,3,4) drehbar gelagert ist, wobei Läufer (10,17) und Kurbelwelle (30) durch ein Getriebe (40,41,42,43) bewegungsmäßig derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in entgegengesetzte Drehrichtu.ngen (60 bzw. 61) umlaufen, wobei die im Läufer (10) angeordnete Kolbenbohrung (13,14) mit einer öffnung (20,21) in der Außenfläche des Läufers (10,17) in Verbindung steht, die sich bei der Drehung des Läufers (10) an einer Einlaßöffnung (50) und einer Auslaßöffnung (51) des Gehäuses vorbeibewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (30) mit ihrem einen Ende (31) in einer von zwei Platten (3,4) drehbar gelagert ist, welche den Deckel bzw. den Boden des Gehäuses (1,2,3,4) bilden, daß die Kurbelwelle (30) mit ihrem anderen Ende (32) in einer Scheibe (35) gelagert ist, die Teil des Läufers (10) ist, daß das Getriebe einen Zahnkranz (40) am Läufer, zwei damit im Eingriff befindliche am Gehäuse gelagerte Zahnräder (42,43) und ein mit den beiden letztgenannten Zahnrädern (42,43) sich im Eingriff befindliches Zahnrad (41) aufweist, welch letzteres mit der Kurbelwelle (30)

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verbunden ist, und daß eine Antriebswelle (34) mit den Laufer (10) fest verbunden ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem L&ufer (10), zwei um 180' gegeneinander versetzte Zylinderbohrungen (13, 14) angeordnet sind, deren Pleuel (24) an der Kurbelwelle (30) an zwei gegeneinander um 180* versetzten Pleuellagern (36, 37} angreifen.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer 10 einen zylindrischen Laufring (17) aufweist, der in dem Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar angeordnet ist, und daß die genannten Offnungen (20, 21) in dem Laufring (17) vorgesehen sind und radial nach innen mit den Kolbenbohrungen (13, 14) in Verbindung stehen, und daß die innerhalb des Laufrings (17) angeordneten Zylinder (11, 12) gegeneinander und gegenüber dem Laufring (17) durch Stege (18, 19) versteift sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnräder (42, 43) je zwei, übereinander liegende Verzahnungen (421, 422; 431, 432) ait unterschiedlicheB Durchmesser aufweisen, wobei jeweils die eine Verzahnung (421, 431) mit dem Zahnkranz (40) aa L&ufer (10) und die andere Verzahnung (422, 432) ait des Zahnrad (41) auf der Kurbelwelle (30) in Eingriff steht.

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5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß von den Zylinderbohrungen (13) ölabflußkanäle (8Oi abgehen, die sich zur Kühlung derselben radial nach außen parallel zur Zylinderbohrung (13) erstrecken, und daß die Stelle der Zylinderbohrung (13), von der die ölabfuhrkanale (80) in der Zylinderbohrung (13) abgehen, derart angeordnet ist, daß sie vom Kolben (15) im oberen Totpunkt freigegeben wird.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Olkanal (80) zur Kühlung desselben entlang des Laufringes (17) geführt ist.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung (50) in der zylindrischen Wandung (2) des Gehäuses (1, 2, 3, 4) über einen Winkel von ca. 70* erstreckt.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auslaßöffnung (51) in der zylindrischen Wandung (2) des Gehäuses (1, 2, 3, 4) über einen Winkel von ca. 70* erstreckt.

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9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, dadirch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (50) und die Auslaßöffnung (Sl) entlang der zylindrischen Wandung (2) des Gehäuses (1,2,3,4) derart angeordnet sind, daß sich die Auslaßöffnungen (51) im Winkelbereich von 180' bis 270' und die Einlaßöffnungen (50) im Winkelbereich von 270' bis 360*