EP0136565A2

EP0136565A2 - Aggregat bestehend aus einer Hubkolbenmaschine und einem Getriebe

Info

Publication number: EP0136565A2
Application number: EP84110405A
Authority: EP
Inventors: Rabbe Dr.med. Nordström
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1985-04-10
Also published as: JPS60101354A; DE3331636C2; EP0136565A3; JPH0623600B2; DE3331636A1

Abstract

Das Aggregat umfaßt eine Hubkolbenmaschine und ein Getriebe mit einem Gehäuse (5), in dem ein erstes Getriebeteii (11) drehbar gelagert und ein zweites Getriebeteil (17) gleichachsig drehbar, jedoch linear verschiebbar gelagert ist. Das linear verschiebbare zweite Getriebeteil (17) ist drehfest mit dem ersten Getriebeteil (11) gekuppelt. Ein Kurvengetriebe (31, 37) kuppelt die beiden Getriebeteile (11, 17) derart miteinander, daß das zweite Getriebeteil (17) bei mit gleichbleibender Drehrichtung rotierendem ersten Getreibeteil (11) eine hin- und hergehende Verschiebebewegung ausführt. Das Kurvengetriebe weist hierzu eine feststehend am Gehäuse (5) angeordnete, die Drehachse (15) der Getriebeteile umschließende Kurvenbahn (31) mit in Richtung der Drehachse ansteigenden und abfallenden Schubflächenabschnitten auf. Es umfaßt ferner einen Kurvenfolger (37) der bezüglich der Drehachse (15) drehfest mit dem zweiten Getriebeteil (17) verbunden ist. Ein derartiges Getriebe hat kleine Abmessungen und keine Unwucht. Das Getriebe eignet sich bevorzugt zum Antrieb einer Kolbenpumpe (3) oder ais Abtriebsgetriebe einer Kolben-Brennkraftmaschine mit Hubkolben. Zur Steuerung von Ventilen der Kolbenpumpe bzw. der Brennkraftmaschine sind Drehschieber (51) geeignet, die mit dem sich drehenden zweiten Getriebeteil (17) gekuppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aggregat bestehend aus einer Hubkolbenmaschine und einem. Getriebe.
Aus der DE-PS 736 050 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zwei zu einer Einheit gleichachsig miteinander verbundenen Zylindern bekannt. Die Zylinder sind in einem Maschinengehäuse als Einheit drehbar gelagert. Die in den Zylindern in Richtung der Drehachse verschiebbaren Kolben werden durch ein zwischen den Kolben angeordnetes Getriebe gegenläufig zueinander zwangsgeführt. Von den Kolben stehen Kolbenstangen aufeinander zu ab, an deren kolbenfernen Ende jeweils in axialen Schlitzen der Zylindereinheit geführte Rollen sowie zwei in einer schlangenförmigen, in sich geschlossenen, gehäusefesten Kurvenbahn geführte Rollen gelagert sind. Die beiden Rollenpaare jedes Kolbens sorgen für eine drehfeste, aber axial verschiebbare Verbindung des Kolbens mit dem Zylinder und für eine hin- und hergehende Hubbewegung des Kolbens in dem axial feststehenden Zylinder. Der Abtrieb der Brennkraftmaschine erfolgt über ein an der rotierenden Zylindereinheit angeordnetes Zahnrad.
Bei diesem bekannten Getriebe-Brennkraftmaschinen-Aggregat ist die axiale Baulänge mindestens gleich dem dreifachen Hub des Kolbens. Darüber hinaus ist das Getriebe nur nach Zerlegen der Kolben-Zylinder-Anordnung zugänglich.
Die bekannte Brennkraftmaschine wird durch Schlitze am Umfang ihrer rotierenden Zylinder gesteuert. Da auch die Kraftabnahme an den rotierenden Zylindern erfolgt, ist die Abdichtung problematisch.
Schließlich ist aus dem US-Patent 3 264 949 ein Hydraulik-Stellantrieb bekannt, bei welchem ein in zwei Richtungen translatorisch antreibbarer Kolben einer Druckzylindereinheit über ein Schrägflächengetriebe eine Welle rotierend antreibt, so daß die Drehstellung der Welle der Hubposition des Kolbens entspricht. An dem Kolben sind hierzu Zapfen angeformt, die in gegenläufige Schrägflächen eingreifen. Eine der Schrägflächen ist fest mit der Welle verbunden, während die andere Schrägfläche fest mit der Druckzylindereinheit verbunden ist. Der Stellantrieb kann jedoch nur Schwenkbewegungen um weniger als 180° ausführen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das aus einer drehschiebergesteuerten Hubkolbenmaschine und einem Getriebe bestehende, bekannte Aggregat so zu verbessern, daß der axiale Platzbedarf des Zylinders der Hubkolbenmaschine unter Beibehaltung der Vorteile der Getriebekonstruktion verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Hubkolbenmaschine kann es sich sowohl um eine Kolbenpumpe als auch um eine Kolben-Brennkraftmaschine handeln. Zur Steuerung der Ventile der Maschine wird bevorzugt die Drehbewegung des zweiten Getriebeteils bzw. der Kolbenstange ausgenutzt. Die Drehschieber der Einlaß- und Auslaßventile rotieren außerhalb der feststehenden Zylinder. Das Getriebe ist seitlich an der Kolben-Zylinder-Anordnung angeflanscht, kann also problemlos abgenommen werden. Die Arbeitstakte in den beiden Arbeitsräumen sind zeitlich gegeneinander versetzt, was die Arbeitsleistung erhöht. Insbesondere bei Verwendung als Kolbenpumpe ergibt sich trotz geringer Abmessungen eine hohe Pumpleistung oder, bei ausgangsseitiger Verbindung der Arbeitsräume eine Verringerung der Pulsation des gepumpten Fluids. Das Aggregat läßt sich insbesondere bei Viertakt-Brennkraftmaschinen einsetzen. Es ist aber auch die Verwendung als Zweitakt-Brennkraftmaschine möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Getriebeteil als in dem Gehäuse drehbar aber axial fest gelagertes Zahnrad ausgebildet. Das zweite Getriebeteil umfaßt eine in Verschieberichtung langgestreckte Stange mit Polygonquerschnitt, vorzugsweise Dreiecksquerschnitt, die eine den Polygonquerschnitt formschlüssig angepaßte öffnung des Zahnrads verschiebbar durchsetzt. Die Stange kann in einem Gleitlager des Zahnrads gelagert sein. Vorzugsweise ist in der Öffnung des Zahnrads jedoch ein die Stange drehfest aber axial verschiebbar führendes Linearwälzlager angeordnet. Die Wälzkörper sind exzentrisch zur Symmetrielängsebene der Polygonflächen angeordnet, um das Drehmoment übertragen zu können. Bei den Wälzkörpern kann es sich um achsfrei in Käfigen, beispielsweise Käfi^gen für Endlos-Wälzkörperreihen, geführte Kugeln oder Zylinder handeln; die Wälzkörper können aber auch jeweils für sich an Achsen des Wälzlagers gelagert oder geführt sein.
Die Kurvenbahn weist zweckmäßigerweise wenigstens einen um die Drehachse herum sich erstreckenden, in Verschieberichtung ansteigenden Schubflächenabschnitt und wenigstens einen um die Drehachse herum sich erstreckenden, in Verschieberichtung abfallenden Schubflächenabschnitt auf. Die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte sind jeweils paarweise vorgesehen und wechseln sich in Umfangsrichtung ab. Die Zahl der Paare ansteigender und abfallender Schubflächenabschnitte bestimmt die Zahl der Hubbewegungen des Kurvenfolgers pro Umdrehung des sich drehenden Getriebeteils. Zweckmäßigerweise sind wenigstens zwei Paare ansteigender und abfallender Schubflächenabschnitte vorgesehen. Die ansteigenden und abfallenden Schubflächenabschnitte weisen bevorzugt in entgegengesetzte Richtungen, so daß sowohl die Hin- als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers kraftschlüssig von den Schubflächenabschnitten geführt wird. Die Form der Schubflächenabschnitte kann herkömmlich, insbesondere unter Berücksichtigung der Beschleunigungsverhältnisse des Kurvenfolgers, beispielsweise in Sinoidenform, gewählt sein.
Das Getriebe eignet sich insbesondere für die Umsetzung der Drehbewegung einer Antriebsmaschine in die Linearbewegung des Kolbens einer Kolbenpumpe oder aber für die Umsetzung der Linearbewegung des Kolbens einer Kolben-Brennkraftmaschine in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle. Der Kolben einer solchen Maschine verläuft hierbei zweckmäßigerweise in Richtung der Drehachse des drehbaren Getriebeteils, insbesondere gleichachsig mit ihr.
Derartige Kolbenpumpen oder Kolben-Brennkraftmaschinen umfassen Einlaßventile und Auslaßventile. Das zweite Getriebeteil führt nicht nur eine Verschiebebewegung aus, sondern rotiert auch zusammen mit dem ersten Getriebeteil.
Diese Drehbewegung läßt sich zur Steuerung von Drehschieberventilen ausnutzen, deren Drehschieber drehfest aber axial verschiebbar mit dem zweiten Getriebeteil gekuppelt sind. Die Drehschieber sind hierzu zweckmäßigerweise gleichachsig zur Drehachse des zweiten Getriebeteils angeordnet, beispielsweise an den Stirnseiten der ebenfalls gleichachsig zu dem zweiten Getriebeteil angeordneten Zylindern der Pumpe bzw. Brennkraftmaschine und werden bevorzugt so gesteuert, daß sowohl die Einlaßventile der beiden Arbeitsräume als auch die Auslaßventile der beiden Arbeitsräume wechselweise geöffnet oder geschlossen sind. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Kolbenpumpen von Vorteil, da hier sowohl der hingehende als auch der hergehende Kolbenhub als Pumphub ausgenutzt wird. Eine solche Kolbenpumpe hat eine hohe Pumpleistung trotz geringer Abmessungen. Darüber hinaus sind die Pulsationen des gepumpten Fluids gering, wenn beide Arbeitsräume ausgangsseitig miteinander verbunden sind. Die vorstehend erläuterte Kolben-Zylinder-Anordnung läßt sich insbesondere bei Viertakt-Brennkraftmaschinen einsetzen. Es ist aber auch die Verwendung als Zweitakt-Brennkraftmaschine möglich.
Eine andere Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine, die vorteilhaft in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Getriebe eingesetzt werden kann, ist aus der DE-OS 30 29 287 bekannt.
Diese Brennkraftmaschine ist als Zweitakt-Brennkraftmaschine ausgebildet und weist drei gleichachsig angeordnete, gegeneinander abgedichtete Zylinderkammern auf, in welchen je einer von drei über eine Kolbenstange in Verschieberichtung fest miteinander verbundenen Kolben verschiebbar angeordnet ist. Die mittlere Zylinderkammer ist durch den mittleren Kolben in zwei Räume unterteilt. Die Kolben steuern jeweils Ventilschlitze ihrer Zylinderkammern und, gegebenenfalls in Verbindung mit der Kolbenstange, Überströmkanäle zwischen benachbarten Zylinderkammern. Bei dieser Brennkraftmaschine bilden die beiden äußeren Zylinderkammern die Brennräume, während die mittlere Zylinderkammer durch den mittleren Kolben in zwei Vorverdichterräume unterteilt ist. Diese Anordnungsweise führt zu gewissen Schwierigkeiten bei der Kraftabnahme, da diese auf der Seite der "heißen" Brennräume erfolgt.
Um diesen Nachteil, insbesondere der Wärmeführung, zu vermeiden, ist bevorzugt vorgesehen, daß der mittlere Kolben die mittlere Zylinderkammer in zwei Brennräume unterteilt und wenigstens einen beiden Brennräumen gemeinsamen oder mehrere gesonderte Auslaßventilschlitze steuert und daß die beiden außenliegenden Zylinderkammern mit Einlaßventilschlitzen versehene Vorverdichterräume bilden, die die Brennräume wechselweise beschicken. Eine derartige Brennkraftmaschine kann auch mit einem anderen als dem vorerwähnten Getriebe betrieben werden. Sie kann auch direkt mit dem Kolben einer Kolbenpumpe oder sonstigen Arbeitsmaschine, die die hin- und hergehende Bewegung der drei Kolben ausnutzen kann, unmittelbar gekuppelt sein. Die Brennkraftmaschine ist hierbei bevorzugt fest mit der Arbeitsmaschine verbunden.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Getriebe für ein Getriebe-Hubkolbenmaschinen-Aggregat gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe der Fig. 1 gesehen entlang einer Linie II-II;
Fig. 3 eine Abwicklung des Innenmantels eines mit einer Kurvenbahn versehenen zylindrischen Gehäuseteils des Getriebes der Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Hubkolbenpumpe für ein Getriebe-Hubkolbenmaschinen-Aggregat gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Hubkolbenpumpe und
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung mit einem Getriebe der Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch ein Getriebe 1 für ein Getriebe-Hubkolbenmaschinen-Aggregat dargestellt. In einem Gehäuse 5 des Getriebes 1 ist drehbar eine Eingangswelle 7 gelagert, auf der drehfest ein Ritzel 9 sitzt. Das Ritzel 9 kämmt mit einem Zahnrad 11, welches axial beiderseits an Kugellagern 13 um eine Drehachse 15 drehbar in dem Gehäuse 5 gelagert ist. Eine langgestreckte Stange 17 mit dreieckförmigem Querschnitt und ebenflächigen Polygonflächen 19 durchsetzt, wie am besten Fig. 2 zeigt, eine zentrische öffnung 21 des Zahnrads 11. Wälzkörper 23 eines Linearwälzlagers führen die Stange 17 drehfest, aber axial verschiebbar in dem Zahnrad 11. Die Wälzkörper 23 sind hierzu exzentrisch zur Längssymmetrieebene jeder Polygonfläche 19 angeordnet, um die Drehmomentübertragung sicherzustellen. Bei dem Linear-Wälzlager kann es sich um ein Wälzlager nach Art einer Kugelbüchse mit endlosen Wälzkörperreihen handeln. Die Wälzkörper 23 können aber auch als achsgelagerte Rollen oder dergleichen ausgebildet sein. Die Stange 17 ist mit einem Kurvenfolger 25 eines Kurvengetriebes 27 drehfest verbunden. Der Kurvenfolger 25 verfolgt kraftschlüssig eine am Innenmantel eines hohlzylindrischen Gehäuseteils 29 als Nut vorgesehene Kurvenbahn 31. Die Kurvenbahn 31 umschließt gleichachsig die Drehachse 15 des Zahnrads 11 und damit der Stange 17 sowie des Kurvenfolgers 25. Wie am besten die Abwicklung des Innenmantels des Gehäuseteils 29 in Fig. 3 zeigt, besteht die Kurvenbahn 31 aus in Umfangsrichtung abwechselnd paarweise aufeinanderfolgenden, ansteigenden Schubflächenabschnitten 33 und abfallenden Schubflächenabschnitten 35. Die Anzahl der Schubflächenabschnittspaare bestimmt die Zahl der _Hin-und Herbewegungen des Kurvenfolgers 25 und damit der Stange 17 pro Umdrehung des Zahnrads 11. Die ansteigenden Schubflächenabschnitte 33 und die abfallenden Schubflächenabschnitte 35 weisen in Richtung der Drehachse 15 gegeneinander, so daß sowohl die Hinbewegung als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers 25 kraftschlüssig erfolgt. Die Kurvenbahn 31 kann beispielsweise Sinoidenform haben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Schubflächenabschnittspaare vorgesehen. Andere Paarzahlen sind möglich. Desgleichen weist der Kurvenfolger 25, wie Fig. 1 zeigt, zwei diametral gegenüberliegende Folgerarme 37 auf, die an ihren radial äußeren Enden um radiale Drehachsen drehbare, in die Kurvenbahn 31 eingreifende Rollen 39 tragen. Wenngleich ein einziger dieser Folgerarme 37 ausreicht, so sind doch zur besseren Kraftübertragung soviele Folgerarme vorgesehen, wie Schubflächenabschnittspaare vorhanden sind.
Fig. 5 zeigt eine Kolbenpumpe 101, die über das Getriebe 1 gemäß Fig. 1 angetrieben werden kann. Die Kolbenpumpe 101 umfaßt einen Zylinder 103, der durch einen Kolben 105 in zwei Arbeitsräume 107, 109 unterteilt ist. Die Arbeitsräume 107, 109 werden so gesteuert, daß sie wechselweise im Saugbetrieb oder wechselweise im Druckbetrieb arbeiten. Eine drehbar in dem Zylinder 103 und dem Kolben 105 gelagerte Kolbenstange 111 ist fest mit der Stange 17 des Getriebes 1 verbunden. Der Arbeitsraum 107 wird von einem Drehschieber 113 gesteuert, der drehbar aber axial fest vor der den Arbeitsraum 107 begrenzenden Stirnwand des Zylinders 103 gleichachsig zur Kolbenstange 111 angeordnet ist. Die Kolbenstange 111 trägt feststehende Schiebekeile 115, die in axialen Nuten 117 des Drehschiebers verschiebbar sitzen und die Kolbenstange 111 drehfest aber axial verschiebbar mit dem Drehschieber 113 kuppeln. Der Drehschieber 117 weist Einlaßschlitze 119 auf, die die Verbindung einer Einlaßöffnung 121 des Arbeitsraums 107 zu einem Einlaßkanal 123 steuern. Radial und winkelversetzt zu den Einlaßschlitzen 119 weist der Drehschieber 113 Auslaßschlitze 125 auf, die eine Auslaßöffnung 127 des Arbeitsraums 107 mit einem Auslaßkanal 129 verbinden.
Die Kolbenstange 111 durchsetzt den Kolben 105 und ragt durch den anderen Arbeitsraum 109 hindurch zur getriebefernen Seite des Zylinders 103. Auf dieser Seite sitzt spiegelbildlich ein weiterer Drehschieber 131, der über kolbenstangenfeste Schiebekeile 133, die in axialen Nuten 135 des Drehschiebers 131 geführt sind, drehfest aber axial verschiebbar mit dem Drehschieber 131 gekuppelt ist. Der Drehschieber 131 umfaßt Auslaßschlitze 137 zur Steuerung der Verbindung einer Auslaßöffnung 139 des Arbeitsraums 109 mit einem Auslaßkanal 141 und Einlaßschlitze 143 zur Steuerung der Verbindung einer Einlaßöffnung 145 mit einem Einlaßkanal 147. Die Schlitze der Drehschieber 113 und 131 sind relativ zueinander so angeordnet, daß sich die Druckphasen und Saugphasen in jedem der beiden Arbeitsräume 107, 109 abwechseln und zwar so, daß stets nur einer der beiden Arbeitsräume in seiner Saugphase und der jeweils andere in seiner Druckphase betrieben wird. Die Drehschieber 113, 131 sitzen drehbar, jedoch axial fest vor den Stirnseiten des Zylinders 103, wobei entsprechend der Anzahl an Schubflächenabschnittspaaren Einlaßschlitze 119 bzw. 143 und Auslaßschlitze 125 bzw. 137 vorgesehen sind, wie dies am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Einlaßschlitze 119 bzw. 143 und die Auslaßschlitze 125 bzw. 137 sind sowohl in Umfangsrichtung als auch radial gegeneinander versetzt, derart, daß die Einlaßöffnung 121 bzw. 145 und die Auslaßöffnung 127 bzw. 139 wechselweise geöffnet sind, bzw. geschlossen sind. Der Kolben 105 kann fest auf der Kolbenstange 45 sitzen, er kann aber auch drehbar an dieser gelagert sein.
Das Getriebe-Kolbenpumpen-Aggregat arbeitet wie folgt: Beim Drehantrieb der Eingangswelle 7 (Fig. 1) wird die Stange 17 über das Ritzel 9 und das Zahnrad 11 mit gleichbleibendem Drehsinn um die Drehachse 15 angetrieben. Der mit der Stange 15 axial fest verbundene Kolben 105 führt, gesteuert durch das Kurvengetriebe 27, hin- und hergehende Hubbewegungen aus und zwar entsprechend der Zahl der Schubflächenabschnittspaare zwei vollständige Hubbewegungen pro Umdrehung des Zahnrads 11. Der drehfest mit der Stange 17 gekuppelte Drehschieber 113 öffnet mit Beginn der in den Fig. 4 und 5 für den Arbeitsraum 107 dargestellten Saugphase die Einlaßöffnung 121, während die Auslaßöffnung 127 geschlossen ist. In der anderen Umkehrstellung des Kurvengetriebes 27, das heißt bei zwei Schubflächenabschnittspaaren nach einer Viertelumdrehung des Zahnrads 11, schließt der Drehschieber 113 die Einlaßöffnung 121 und öffnet die Auslaßöffnung 127.
Die grundsätzliche Konstruktion der in Fig. 5 dargestellten Kolbenpumpe kann für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Viertakt-Brennkraftmaschine ausgenutzt werden. Für einen Ottomotor sind bei 151 und 153 Zündkerzen angedeutet, die das über Einlaßkanäle 123 und 141 z.B. aus Vergasern zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch wechselweise zünden. Fig. 5 zeigt den Brennraum 107 in der Ansaugphase bei geöffneter Einlaßöffnung 121. Die Einlaßschlitze 119 und Auslaßschlitze 125 des Drehschiebers 113 sind so angeordnet, daß der Brennraum während der nachfolgenden Verdichtungsphase und der darauffolgenden Arbeitsphase geschlossen ist. Auf die Arbeitsphase folgt die Auspuffphase, in der die Auslaßöffnung 127 geöffnet ist. Die in gleicher Reihenfolge ablaufenden Phasen des Arbeitsraums 109 sind gegenüber den Phasen des Arbeitsraums 107 phasenverschoben. In der Stellung nach Fig. 5 befindet sich der Arbeitsraum 109 in der Auspuffphase, in der die Auslaßöffnung 139 geöffnet ist. An diese Phase schließen sich die Ansaugphase, die Verdichtungsphase und schließlich die Arbeitsphase an. Anstelle der in Fig. 5 dargestellten Auspuffphase des Arbeitsraums 109 kann durch geeignete Anordnung des Drehschiebers 131 der Ansaugphase des Arbeitsraums 107 auch die Verdichtungsphase des Arbeitsraums 109 zugeordnet werden. Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine 201, deren Kolbenhubbewegung vorzugsweise über ein Getriebe der in Fig. 1 dargestellten Art in die Drehbewegung einer Abtriebswelle umgesetzt wird. Die Kolbenhubbewegung der Brennkraftmaschine 201 kann aber auch durch andere Getriebekonstruktionen in eine Drehbewegung umgesetzt werden, oder aber direkt zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Kolbenpumpe eingesetzt werden.
Die Brennkraftmaschine 201 weist drei gleichachsig nebeneinander angeordnete Zylinderkammern 203, 205 und 207 auf, in denen je ein Kolben 209, 211 bzw. 213 abgedichtet verschiebbar ist. Die Zylinderkammern sind fest mit dem Gehäuse 5 des Getriebes 1 (Fig. 1) verbunden. Die Kolben 209, 211, 213 sind axial fest mit einer gemeinsamen, drehfest oder drehbar mit der Stange 17 des Getriebes 1 gekuppelten Kolbenstange 215 verbunden. Der mittlere Kolben 211 unterteilt die mittlere Zylinderkammer in zwei Brennräume 217, 219 und steuert eine, gegebenenfalls mehrere axial mittig angeordnete Auspufföffnungen 221. Die beiden äußeren Zylinderkammern 203, 207 umgrenzen zusammen mit den darin angeordneten Kolben 209, 213 einerseits und zur Kolbenstange 215 abgedichteten Zylinderkammer-Trennwänden 223 bzw. 225 jeweils Vorverdichterräume 227 bzw. 229. Die beiden äußeren Kolben 209, 213 steuern in die Zylinderkammern 203, 207 führende Einlaßschlitze 231, 233. In der Kolbenstange 215 sind darüber hinaus zwischen dem mittleren Kolben 211 und jedem der beiden äußeren Kolben 209 bzw. 213 Überströmkanäle 235 bzw. 237 vorgesehen, über die vorverdichtete Luft oder vorverdichtetes Gemisch aus den Vorverdichterräumen 227 bzw. 229 in die jeweils benachbarten Brennräume 217 bzw. 219 einströmen kann. Zur Zündung des Luft-KraftstoffGemisches in den Brennräumen 217, 219 sind Zündkerzen 239, 241 vorgesehen.
Die Brennräume 217, 219 werden wechselweise geladen und gespült und wechselweise gezündet. Fig. 6 zeigt den Brennraum 217 im Augenblick der Zündung. Der Einlaßschlitz 231 ist offen, so daß der Vorverdichterraum 227 mit Frischgemisch geladen wird. Der Arbeitstakt treibt die Kolben in Fig. 6 nach rechts, wobei der Einlaßschlitz 231 geschlossen und die Frischladung komprimiert wird. Der Vorverdichtungsdruck steigt solange an, bis der überströmkanal 235 unter der Zylinderkammer-Trennwand 223 hindurchgewandert ist und den Vorverdichterraum 227 zum Brennraum 217 öffnet. Dieser Zustand ist in Fig. 6 für den Überströmkanal 237 dargestellt. Das vorverdichtete Frischgemisch strömt aus dem Vorverdichterraum 229 über den überströmkanal 237 in den Brennraum 219, während die Abgase über den Auspuffschlitz 221 abströmen. Der Spülvorgang dauert an, bis die Umkehrbewegung des mittleren Kolbens 211 den Auspuffschlitz 221 schließt und die Frischladung erneut in dem Brennraum verdichtet. Die Brennräume 217, 219 werden.abwechselnd gezündet. Weiterhin wird während der Verdichtung der Frischladung in einem der Brennräume die Frischladung des jeweils anderen Brennraums im zugehörigen Vorverdichterraum vorverdichtet. Die Vorverdichterräume sind auf den Außenseiten der Brennräume angeordnet. Damit können den Brennräumen trotz Vorverdichtung relativ kühle Frischladungen zugeführt werden, selbst wenn die Arbeitstemperaturen der Brennräume zur Verbrennung schwer entzündlicher Kraftstoffe höher gewählt werden. Die Kraftabtriebselemente, hier die Kolbenstange 215, sind auf der "kühleren" Außenseite aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine 201 herausgeführt. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Otto-Prinzip oder Diesel-Prinzip arbeiten. Die Vorverdichtungsdrücke und Kompressionsdrücke können durch geeignete Durchmesserverhältnisse des mittleren Kolbens 211 zu den äußeren Kolben 209, 213 gewählt werden. Die Vorverdichtung kann sich auf die Frischluft allein beschränken, während der Kraftstoff direkt in die Brennräume 217, 219 eingespritzt wird; es kann aber auch Gemisch vorverdichtet werden.

Claims

1. Aggregat umfassend eine Hubkolbenmaschine (3; 101; 201), insbesondere eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung gebildeten Arbeitsräumen (107, 109; 217, 219) und ein Getriebe (1) mit einem Gehäuse (5), einem drehbar um eine zur Kolbenverschieberichtung parallele Drehachse (15) in dem Gehäuse (5) gelagerten ersten Getriebeteil (11) und einem sowohl linear verschiebbar als auch gleichachsig zum ersten Getriebeteil (11) drehbar in dem Gehäuse (5) gelagerten zweiten Getriebeteil (17), welches mit dem Kolben (43; 105) und drehfest aber in Richtung der Drehachse (15) verschiebbar mit dem ersten Getriebeteil (11) gekuppelt ist und mit einem Kurvengetriebe (27), dessen die Drehachse (15) des ersten Getriebeteils (11) umschließende Kurvenbahn (31) feststehend am Gehäuse (5) angeordnet ist und in Richtung der Drehachse (15) ansteigende bzw. abfallende Schubflächen (33, 35) hat und dessen Kurvenfolger (25) bezüglich der Drehachse (15) des zweiten Getriebeteils (17) drehfest mit diesem verbunden ist, derart, daß das zweite Getriebeteil (17) bei mit gleichbleibender Drehrichtung rotierendem ersten Getriebeteil (11) eine hin- und hergehende Verschiebebewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolben-Zylinder-Anordnung einen fest mit dem Gehäuse (5) des Getriebes (1) verbundenen Zylinder (103) aufweist, der von einem gemeinsamen Kolben (105; 211) in die beiden Arbeitsräume (107, 109; 217, 219) unterteilt ist und daß der Kolben (105; 211) über eine durch eine Stirnwand (223) des Zylinders (103) abgedichtet herausgeführte Kolbenstange (111; 215) mit dem zweiten Getriebeteil (17) verbunden ist.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getriebeteil als in dem Gehäuse drehbar aber axial fest gelagertes Zahnrad (11) ausgebildet ist, daß das zweite Getriebeteil eine in Verschieberichtung langgestreckte Stange (17) mit Polygonquerschnitt umfaßt, die eine dem Polygonquerschnitt formschlüssig angepaßte öffnung des Zahnrads (11) verschiebbar durchsetzt.

3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der öffnung des Zahnrads (11) ein die Stange (17) drehfest aber axial verschiebbar führendes Linearwälzlager (23) angeordnet ist.

4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kurvenbahn (31) wenigstens einen um die Drehachse herum sich erstreckenden in Verschieberichtung ansteigenden Schubflächenabschnitt (33) und wenigstens einen um die Drehachse (15) herum sich erstreckenden, in Verschieberichtung-abfallenden Schubflächenabschnitt (35) aufweist, daß die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte (33, 35) paarweise vorgesehen sind und sich in Umfangsrichtung abwechseln und daß die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte (33, 35) in entgegengesetzte Richtungen weisen.

5. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Paare ansteigender und abfallender Schubflächenabschnitte (33, 35) vorgesehen sind.

6. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Hubkolbenmaschine (3; 101, 151, 153) Drehschieber-Einlaßventile (53, 57; 119, 121, 143, 145) und Drehschieber-Auslaßventile (55, 61; 125, 127, 1 37, 1 39) für die beiden Arbeitsräume (107, 109) aufweist, deren vorzugsweise miteinander verbundene Drehschieber (51; 113, 131) gleichachsig zur Drehachse (15) des zweiten Getriebeteils (17) drehbar an den Stirnseiten des Zylinders (103) angeordnet sind und abhängig von der Drehung des zweiten Getriebeteils (17) sowohl die Einlaßventile (119, 121 bzw. 143, 145) der beiden Arbeitsräume (107, 109) als auch die Auslaßventile (125, 127 bzw. 137, 139) der beiden Arbeitsräume (107, 109) wechselweise öffnen oder schließen.

7. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Hubkolbenmaschine als Zweitakt-Brennkraftmaschine ausgebildet ist und drei gleichachsig angeordnete, gegeneinander abgedichtete Zylinderkammern (203, 205, 207) aufweist, in welchen je einer von drei über eine Kolbenstange (215) in Verschieberichtung fest miteinander verbundenen Kolben (209, 211, 213) verschiebbar angeordnet sind, daß die mittlere Zylinderkammer (205) durch den mittleren Kolben (211) in zwei Räume (217, 219) unterteilt ist, und die Kolben (209, 211, 213) jeweils Ventilschlitze (221, 231, 233) ihrer Zylinderkammern (203, 205, 207) und, gegebenenfalls in Verbindung mit der Kolbenstange (215) Überströmkanäle (235, 237) zwischen benachbarten Zylinderkammern (203, 205 bzw. 205, 207) steuern, daß der mittlere Kolben (211) die mittlere Zylinderkammer (205) in zwei Brennräume (217, 219) unterteilt und wenigstens einen beiden Brennräumen gemeinsamen Auslaßventilschlitz (221) oder mehrere gesonderte Auslaßventilschlitze steuert und daß die beiden außenliegenden Zylinderkammern (203, 207) mit Einlaßventilschlitzen (231, 233) versehene Vorverdichterräume (227, 229) bilden, die die Brennräume (217, 219) wechselweise beschicken.

8. Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Volumen der Vorverdichterräume (227, 229) jeweils größer ist als das maximale Volumen des jeweils axial benachbarten Brennraums (217, 219).