EP0779421A1

EP0779421A1 - Kolbenkraftmaschine

Info

Publication number: EP0779421A1
Application number: EP96118951A
Authority: EP
Inventors: Heinz Winger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1997-06-18
Also published as: DE19546468A1

Abstract

Eine Kolbenkraftmaschine enthält mindenstens einen in einem Zylinder (1) geführten Kolben (2), der über eine vorzugsweise geradlinig bewegbare Kolbenstange (3) und je ein Pleuelgelenk (5, 5') mit zwei Pleuelstangen (6, 6') verbunden ist. Diese Pleuelstangen greifen jeweils an einem Kurbelwellenzapfen (7, 7') zweier Kurbelwellen (8, 8') an, welche durch ein Getriebe (10, 10', 11) zu synchroner Drehung in entgegengesetzten Richtungen verbunden sind. Eine derartige Kolbenkraftmaschine soll dahingehend ausgebildet werden, daß eine verbesserte Umsetzung des Druckverlaufs im Zylinder in dem Drehmomentenverlauf an der Kurbelwelle und damit insbesondere ein erhöhter Wirkungsgrad erzielt wird. Es wird vorgeschlagen, daß die Pleuelstangen (6, 6') derart kurz ausgeführt sind, daß der Weg der Pleuelgelenke (5, 5') durch eine Ebene (E) verläuft, welche eine gemeinsame Tangentialebene der Kreisbahnen der Kurbelwellenzapfen (7, 7') bildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenkraftmaschine gemäß den im Ober. begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 46 476 A1 ist ein Hubkolbenmotor bekannt, insbesondere eine Brennkraftmaschine, welche wenigstens einen Zylinder mit einem Kolben und eine geradlinig bewegenden Kolbenstange enthält. Mit der Kolbenstange ist ein Übertragungsglied verbunden, mit welchem jeweils über ein Pleuelgelenk wenigstens zwei Pleuelstangen verbunden sind. Die Pleuelstangen sind mit ihren anderen Enden jeweils über Kurbelzapfen mit Kurbelwellen gekoppelt, welche über Zahnräder zu synchroner Drehung in entgegengesetzten Drehrichtungen verbunden sind. Die Längen der Pleuelstangen sind vergleichsweise groß. Der Wirkungsgrad einer derartigen Kolbenkraftmaschine wird maßgeblich dadurch beeinflußt, daß der Druckverlauf im Zylinder, insbesondere bei Ausbildung als Brennkraftmaschinen, nicht in einen optimalen Drehmomentverlauf an der Kurbelwelle umgesetzt werden kann.
Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 31 29 028 A1 eine Brennkraftmaschine mit zwei entgegengesetzt rotierenden Kurbelwellen bekannt, welche über ein Getriebe gekoppelt sind. Innerhalb des Kolbens ist ein gemeinsames Pleuelgelenk für zwei Pleuelstangen vorgesehen, welche mit jeweils einer der beiden Kurbelwellen über Kurbelzapfen gekoppelt sind. Die Länge der Pleuelstangen ist konstruktionsbedingt größer als der Hub des im Zylinder linear verschiebbar angeordneten Kolbens.
Schließlich ist aus dem deutschen Patent 105 605 eine Antriebsvorrichtung für zwei durch einen Kolben in entgegengesetzter Richtung angetriebenen Wellen vorbekannt. Bei dieser Vorrichtung sind zwei Pleuel- oder Lenkerstangen einerseits mit dem Kolben und andererseits mit zwei Kurbelscheiben gekoppelt. Mittels eines Kegelradgetriebes erfolgt eine Kopplung der Kurbelscheiben, deren Wellen koaxial angeordnet sind. Die Pleuelgelenke der Pleuelstangen sind innerhalb des Kolbens angeordnet und die Pleuelstangen weisen eine erheblich größere Länge auf als der Durchmesser, auf welchem die Kurbelzapfen der Kurbelscheiben drehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kolbenkraftmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine günstigere Umsetzung des Druckverlaufs im Zylinder in den Drehmomentenverlauf an der Kurbelwelle und damit insbesondere ein erhöhter Wirkungsgrad erzielt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Kolbenkraftmaschine zeichnet sich aufgrund der kurzen Pleuelstangen durch eine optimierte Umsetzung des Druckverlaufs im Zylinder in den Drehmomentenverlauf der Kurbelwelle aus. Die wenigstens zwei Pleuelstangen sind derart kurz ausgeführt, daß der Weg der Pleuelgelenke durch eine Ebene führt, welche zumindest näherungsweise durch die oberen oder unteren Totpunkte der Kreisbahn der Kurbelwellenzapfen verläuft. Diese Ebene ist erfindungsgemäß die gemeinsame Tangentialebene an den Drehkreisen der Kurbelzapfen der beiden Kurbelwellen. Des weiteren liegt diese Ebene parallel zur Ebene K, welche durch die beiden Kurbelwellenachsen definiert ist. Aufgrund der erfindungsgemäß kurzen Ausbildung der wenigstens zwei Pleuelstangen wird der Schwenkwinkel der Pleuelstange im Vergleich mit vorbekannten Anordnungen im Arbeitshub vergrößert mit der Folge, daß von der potentiellen Energie des Kolbens ein vergrößerter Anteil in kinetische Energie der Kurbelwellenmasse umgesetzt wird. Der höhere Anteil kinetischer Energie des Kolbenhubes wird entsprechend dem jeweiligen Schwenkwinkel der Pleuelstange kraftverstärkend in die Kurbelwellenmasse übertragen und erhöht somit die kinetische Energie der Kurbelwellenmasse. Im Vergleich mit Kurbeltrieben, welche vergleichsweise geringe Schwenkwinkel der Pleuelstangen ermöglichen, wird eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades, und zwar insbesondere > 10 %, durch die erfindungsgemäße Kolbenkraftmaschine erreicht. Die Übertragung eines verhältnismäßig großen Kolbenhubs über verhältnismäßig kurze Pleuelstangen, die aus konstruktiven Gründen nur wenig länger als der halbe Kolbenhub sein müssen, führt zu einem sehr günstigen Drehmomentenverlauf an der Kurbelwelle und damit zu einem wesentlich erhöhten Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen vergleichbaren Kolbenkraftmaschinen.
Die Pleuelstangen sind erfindungsgemäß derart kurz ausgeführt, daß der geringste Abstand der Mitten der beiden Pleuellager zu derjenigen Ebene, in welcher die Kurbelwellenachsen liegen, geringer ist als der halbe Durchmesser bzw. als der Radius des Kreises, auf welchem sich die Mitten der Kurbelzapfen bewegen. Der Anschluß der Pleuelstangen an die mit dem Kolben, vorzugsweise über eine Kolbenstange oder ein anderes Übertragungsglied, verbundene Pleuelgelenke ermöglicht es, die Pleuelstangen so kurz auszuführen, wie dies für einen optimalen Drehmomentenverlauf der Kurbelwelle erwünscht ist. Im Gegensatz zu Kreuzkopfmaschinen, die nur als verhältnismäßig langsam laufende Kolbenkraftmaschinen ausgeführt werden und bei denen die am Kreuzkopf auftretenden Querkräfte aufgenommen werden müssen, kompensieren sich bei der erfindungsgemäßen Kolbenkraftmaschine mit jeweils zwei Pleuelstangen, die über die Pleuelgelenke miteinander verbunden sind, die dort auftretenden Querkraftkomponenten, so daß keine Kreuzkopfführung erforderlich ist.
In besonders zweckmäßiger Weise wird die erfindungsgemäße Kolbenkraftmaschine mit negativer Schränkung derart betrieben, daß ausgehend vom oberen Totpunkt beim Arbeitshub des Kolbens der Winkel zwischen den beiden Pleuelstangen sich vergrößert. Der Erfinder hat erkannt, daß bei gleicher potentieller Energie am Kolben bei Maschinen mit negativer Schränkung eine höhere kinetische Energie an der Kurbelwelle erzeugt wird, als im Falle von Maschinen mit positiver Schränkung, bei welchen zu Beginn des Arbeitshubes der Winkel zwischen den Pleuelstangen kleiner wird. Ferner kann mit zunehmendem Schwenkwinkel der Pleuelstange die kinetische Energie an der Kurbelwelle erhöht werden.
Die bisher bei der Auslegung von Kolbenkraftmaschinen berücksichtigte Bedingung, dergemäß der mittlere effektive Druck multipliziert mit dem Hubvolumen der effektiven Leistung entspricht, ist bei der erfindungsgemäßen Kolbenkraftmaschine nicht anwendbar. Diese Eigenschaft ist in der unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeit des Kolbens begründet. Mit zunehmendem Schwenkwinkel des Pleuels im Arbeitshub kann von der potentiellen Energie ein vergrößerter Anteil der kinetische Energie der Kurbelwelle zugeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Kurbelwellen mit fluchtenden Drehachsen angeordnet sind, daß die beiden Kurbelwellenzapfen einander stirnseitig zugekehrt sind und daß die Zylinderachse in einer die beiden Drehachsen der beiden Kurbelwellen enthaltenden Ebene liegt. Damit wird ein sehr kompakter Aufbau der Kolbenkraftmaschine erreicht.
Vorzugsweise sind die beiden Kurbelwellenzapfen an einander stirnseitig zugekehrten Kegelrädern angebracht, die mit einem gemeinsamen Kegelritzel in Eingriff stehen. Der Antrieb kann an einer der beiden Kurbelwellen oder am Kegelritzel erfolgen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Kurbelwellen achsparallel angeordnet sind und daß die Zylinderachse in der Symmetrieebene zwischen den beiden Kurbelwellen liegt. Dies ermöglicht mit verhältnismäßig geringem konstruktivem Aufwand den Aufbau von Mehrzylinder-Reihenmotoren, wobei für eine Zylinderreihe zwei gemeinsame, parallele Kurbelwellen herkömmlicher Bauweise verwendet werden.
Vorzugsweise sind die beiden Kurbelwellen über ein Zahnradgetriebe miteinander verbunden, das auf jeder der beiden Kurbelwellen ein Stirnrad aufweist, die miteinander in Eingriff stehen.
Anstelle der genannten Zahnräder können auch andere Getriebeglieder wie Kettengetriebe, Zahnriementriebe, Hydraulikgetriebe oder andere Getriebe verwendet werden, die einen Synchronlauf der beiden jedem Zylinder zugeordneten Kurbelwellen mit entgegengesetztem Drehsinn ermöglichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt jeweils in schematischer Darstellungsweise:

Fig. 1: eine Kolbenkraftmaschine mit einem Zylinder und zwei Kurbelwellen mit fluchtenden Drehachsen, die in der Zeichnungsebene liegen,
Fig. 2: eine Ansicht der Kolbenkraftmaschine nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II in der oberen Totpunktlage,
Fig. 3: die Kolbenkraftmaschine nach den Fig. 1 und 2 in einer Zwischenstellung des Kolbens,
Fig. 4: die Kolbenkraftmaschine nach den Fig. 1-3 in der unteren Totpunktlage,
Fig. 5: eine andere Ausführungsform einer Kolbenkraftmaschine mit zwei parallelen Kurbelwellen in der oberen Totpunktlage,
Fig. 6: die Kolbenkraftmaschine nach Fig. 5 in der unteren Totpunktlage,
Fig. 7: einen vereinfachten Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6 bei einer Kolbenkraftmaschine mit mehreren Zylindern,
Fig. 8, 9: eine Kolbenkraftmaschine ähnlich der Fig. 5, 6, jedoch mit einem Übertragungsglied zwischen der Kolbenstange und den beiden Pleuelstangen, welche in ihrer Funktion und Pleuelstangenlänge nach Fig. 1 bis 4 zu betrachten sind.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Kolbenkraftmaschine weist einen Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 längs einer Kolbenachse 1a bewegbar aufgenommen ist. Es handelt sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine. Mit dem Kolben 2 ist eine Kolbenstange 3 verbunden, die in einer Kolbenstangenführung 4 aus dem Zylinder 1 herausgeführt ist und sich geradlinig bewegt. Auf die gesonderte Kolbenstangenführung kann auch verzichtet werden.
Die Kolbenstange 3 ist an ihrem dem Boden des Kolbens 2 abgekehrten Ende mittels Pleuelgelenken 5 mit zwei Pleuelstangen 6, 6' gelenkig verbunden. Jede Pleuelstange 6 bzw. 6' greift an einem Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7' zweier Kurbeiwellen 8 bzw. 8' an. Anstelle der Kolbenstange 3 kann auch ein anderes Übertragungsglied verwendet werden, um die Kolbenkräfte über hiermit verbundene Pleuelgelenke und Pleuelstangen 6, 6' zu übertragen, beispielsweise ein Hebel.
Die Drehachsen 9 bzw. 9' der beiden Kurbelwellen 8 bzw. 8' fluchten miteinander. Die beiden Drehachsen 9 und 9' sowie die Zylinderachse 1a des Zylinders 1 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die der Zeichnungsebene der Fig. 1 entspricht. Die Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7' sind einander stirnseitig zugekehrt und sind an einander stirnseitig zugekehrten Kegelrädern 10 bzw. 10' angebracht. Die beiden als geradverzahnte, schrägverzahnte oder spiralverzahnte Zahnräder ausgeführten Kegelräder 10 und 10' stehen mit einem gemeinsamen Kegelritzel 11 in Eingriff, das auf einer Ritzelwelle 12 angebracht ist. Das zwischen die beiden Kegelräder 10 und 10' geschaltete Ritzel 11 bewirkt, daß die beiden Kurbelwellen 8 und 8' zu synchroner Drehung in entgegengesetzten Drehrichtungen verbunden sind. Der Abtrieb kann an einer der beiden Kurbelwellen 8 bzw. 8' oder an der Welle 12 des Kegelritzels 11 erfolgen.
Wie aus der schematischen Darstellung der oberen Totpunktlage gemäß Fig. 2 ersichtlich, ist die Länge L der Pleuelstangen 6 bzw. 6' nur geringfügig größer als der Drehkreisradius R der Mitte des Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7', der konstruktionsbedingt dem halben Kolbenhub entspricht. Fig. 4 zeigt die untere Totpunktlage der Kolbenkraftmaschine. In der oberen Totpunktlage befindet sich die Mitte der Kurbelwellenzapfen 7, 7' in einer Ebene E, welche parallel zu der Drehachse 9, 9' der Kurbelwellen bzw. orthogonal zur Zylinderachse 1a verläuft.
Die Länge L der Pleuelstangen, also der Abstand zwischen der Mitte des Pleuellagers 5 und der Mitte des Kurbelzapfenlagers 7 ist im Vergleich mit bekannten Konstruktionen kurz ausgebildet. Das Verhältnis des Radius R zur Länge L, welches Verhältnis auch als Schubstangenverhältnis bezeichnet wird, ist gemäß der Erfindung größer als 0,5. Wesentlich ist die Tatsache, daß während des Arbeitshubs die Mitte des Pleuelgelenks 5, 5' in den Bereich unterhalb der Ebene E bzw. auf die dein Kolben 1 abgewandte Seite bezüglich der Ebene E gelangt. Die Ebene E ist die gemeinsame Tangente an die Drehkreise der beiden Kurbelwellenzapfen 7 und 7' und sie ist im wesentlichen parallel zu der Ebene K angeordnet, in welcher die beiden Kurbelwellenachsen 9, 9' liegen.
Ausgehend von der oberen Totpunktlage, die in Fig. 2 dargestellt ist und bei der sich die beiden Pleuelstangen 6, 6' in Richtung der Kolbenstange 3 erstrecken, nehmen die beweglichen Teile der Kolbenkraftmaschine nach einem Anfangshub des Kolbens 2 die in Fig. 3 gezeigte Zwischenstellung ein. Die beiden Pleuelstangen 6 und 6' spreizen sich infolge der entgegengesetzten Drehbewegungen der Kurbelwellenzapfen 7 und 7'. Die von der Kolbenstange 3 in Richtung der Zylinderachse 1a ausgeübte Kraft wird in Richtung der beiden Pleuelstangen 6 und 6' nach einem Kräfteparallelogramm aufgeteilt, wobei sich die in den Pleuelgelenken 5 auftretenden Horizontalkraftkompenenten kompensieren. Die gerade bei kurzen Pleuelstangen besonders hohen Querkräfte der Pleuelstangen 6, 6' bezüglich der Längsachse 1a werden in besonders günstiger Weise in die Kurbelwellen eingeleitet. Aufgrund der erfindungsgemäß kurzen Pleuelstangen werden deren Schwenkwinkel im Arbeitshub größer und von der potentiellen Energie des Kolbens wird ein vergrößerter Anteil in kinetische Energie der Kurbelwellenmasse übergeführt. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung des Wirkungsgrades der Maschine.
In Fig. 4 ist ferner mit gestrichelten Linien die Lage der beiden Pleuelstangen für den Fall einer 90° Drehung der Kurbelwelle ab oberem Totpunkt dargestellt. Die Kurbelwellenzapfen befinden sich hierbei in der gemeinsamen Ebene der beiden Kurbelwellen. Es ist erfindungsgemäß von Bedeutung, daß in dieser Position der Winkel W, welcher zwischen der Pleuelstange und der Zylinderachse 1a eingenommen ist, mindestens 45 Winkelgrade beträgt. Zweckmäßig ist der Schwenkwinkel W bei Erreichen des halben Arbeitshubs mindestens 50 Winkelgrade groß.
Abweichend von dem in den Fig. 1 bis 4, 8 und 9 dargestellten Beispiel kann vorgesehen werden, daß sich die Kolbenstange über die Kurbelwellenachsen hinaus erstreckt und die Pleuelstangen auf Zug beansprucht werden. Hierdurch wird erfindungsgemäß erreicht, daß der Verbrennungsdruck im oberen Totpunktbereich über einen größeren Winkelbereich gehalten wird, so daß die Verbrennung im Zylinder vollständiger erfolgen kann und somit der Arbeitsdruck erhöht wird.
Es ist auch möglich, daß an den Kurbelwellenzapfen zwei Pleuelstangen zweier entgegengesetzt gerichteter Zylinder angreifen. Die zu mehreren Zylindern 1 gehörenden Kurbeiwellen 8, 8' können zur Bildung einer mehrzylindrischen Maschine durch Übertragungsglieder miteinander verbunden sein.
Anhand von Fig. 5 soll eine alternative Ausgestaltung der Erfindung noch erläutert werden. Hierbei ist gemäß den strichpunktierten Linien die Kolbenstange 3a über die gemeinsame Ebene K der beiden Kurbelwellenachsen hinausverlängert. Die Pleuellager liegen somit bezogen auf die Kurbelwellenachsenebene K auf der anderen Seite als der Zylinder 1 mit dem Kolben 2. Die Pleuelstangen 6a und 6'a weisen hierbei auch eine derart kleine Länge auf, daß der geringste Abstand der Mitten der Pleuelgelenke zur Ebene K kleiner ist als der Radius R des Kreises, auf welchem sich die Mitten der Kurbelzapfen bewegen. Die Pleuelgelenke 5a werden während des Arbeitshubs über die Ebene Ea bewegt, welche entsprechend der Ebene E eine gemeinsame Tangente an die Kreisbahnen der Kurbelwellenzapfen bildet. Es ist ersichtlich, daß während des Arbeitshubes die Pleuelstangen 6a und 6'a bei dieser besonderen Ausgestaltung auf Zug beansprucht werden. Hierbei setzt man in der ersten Arbeitshubhälfte ein noch günstigeres Drehmoment in die Kurbelwelle um.
Bei der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform einer Kolbenkraftmaschine, bei der für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 4 verwendet werden, sind die beiden Kurbelwellen 8 und 8' achsparallel und im Abstand zueinander angeordnet. Die Kolbenstange 3 jedes Zylinders 1 ist an ihren Pleuelgelenken 5, 5' über die beiden Pleuelstangen 6 bzw. 6' jeweils mit einem Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7' einer der beiden Kurbelwellen 8 bzw. 8' verbunden.
Fig. 6 zeigt die untere Totpunktlage der Kolbenkraftmaschine nach Fig. 5. In dieser unteren Totpunktlage erstrecken sich die Pleuelstangen 6 bzw. 6' ausgehend von den verbundenen Pleuelgelenken 5, 5' durch die Achsen der beiden Kurbelwellen 8 und 8' bis zu den Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7'. Konstruktionsbedingt muß hierbei die Länge der Pleuelstangen 6 bzw. 6' etwas größer als der Drehkreisdurchmesser der Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7' gewählt werden.
Wie man aus Fig. 7 erkennt, sind mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder 1 auf diese Weise mit den beiden parallelen Kurbelwellen 8 bzw. 8' verbunden. Die Kurbelwellenzapfen 7 bzw. 7' jeder Kurbelwelle 8 bzw. 8' sind in der bei Reihenmotoren üblichen Weise gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt, um einen gleichmäßigen Lauf der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen. Die Zylinderachsen 1a aller Zylinder 1 liegen in der Symmetrieebene 8a zwischen den beiden Kurbelwellen 8 und 8'. Die beiden Kurbelwellen 8 und 8' sind über ein Zahnradgetriebe miteinander verbunden, das auf jeder der beiden Kurbelwellen 8 bzw. 8' ein Stirnrad 13 bzw. 13' aufweist, die miteinander in eingriff stehen und die einen Synchronlauf der beiden Kurbelwellen 8 und 8' in entgegengesetzten Drehrichtungen bewirken. Der Abtrieb kann an einer der beiden Kurbelwellen 8 bzw. 8' erfolgen.
Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 5 und 6, wobei jedoch zwischen der Kolbenstange 3 und den Pleuelstangen 6 bzw. 6', welche so kurz wie in Fig. 1 bis 4 ausgelegt sind, ein Seitenkräfte kompensierendes Übertragungsglied 14 vorgesehen ist. Die Pleuelstangenlager 5 sind an diesem Übertragungsglied 14 angeordnet, welches mittels eines Bolzens 15 mit der Kolbenstange 3 gelenkig verbunden ist. In der oben Totlage gemäß Fig. 8 sind die Pleuelstangen 6, 6' parallel zur Zylinderachse 1a ausgerichtet. Fig. 9 zeigt, daß in der unteren Totpunktlage die Pleuelgelenke 5, 5' unterhalb der Ebene E sich befinden, welche auch als gemeinsame Tangente an die beiden Bewegungsbahnen der Kurbelwellenzapfen 7 und 7' definiert ist.
Eine alternative Ausführungsform ist in der unteren Hälfte der Fig. 8 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Hierbei ist bezüglich der Kurbelwellenebene K auf der anderen Seite als der erste Zylinder 1 ein weiterer Zylinder 1' angeordnet. Mit dessen Kolbenstange 3' ist ein weiteres Übertragungsglied 14' gekoppelt und über dieses sind zwei weitere Pleuelstangen mit den Kurbelwellenzapfen 7 und 7' verbunden. Es sind bei dieser Ausführungsform somit an jedem der beiden Kurbelwellenzapfen 7 und 7' zwei Pleuelstangen angelenkt.
Die nur schematisch dargestellten Kolbenkraftmaschinen können beispielsweise als Verbrennungskraftmaschinen in der Ausführung als Otto-Motore, Dieselmotore und in einer Zweitaktbauart oder Viertaktbauart ausgeführt sein. Ferner können im Rahmen dieser Erfindung die Kolbenkraftmaschinen auch Dampfmaschinen, Luftdruck- oder Gasdruckmaschinen sein.
Für eine Ausführung als Zweitakt-Verbrennungsmotore erweist sich die geradlinige Führung der Kolbenstange 6 als besonders vorteilhaft, weil der im Zylinder 1 unterhalb des Kolbens 2 befindliche Zylinderraum in einfacher Weise abgedichtet werden kann, um einen Ladezylinder für die Zweitaktspülung des über dem Kolben 2 befindlichen Verbrennungsraums zu bilden.

Claims

Kolbenkraftmaschine mit mindestens einem in einem Zylinder (1) geführten Kolben (2), der über eine vorzugsweise geradlinig bewegbare Kolbenstange (3) und je ein Pleuelgelenk (5, 5') mit zwei Pleuelstangen (6, 6') verbunden ist, die jeweils an einem Kurbelwellenzapfen (7, 7') zweier Kurbelwellen (8, 8') angreifen, wobei die beiden Kurbelwellen (8, 8') durch ein Getriebe (10, 10', 11; 13, 13') zu synchroner Drehung in entgegengesetzten Drehrichtungen verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (6, 6') derart kurz ausgeführt sind, daß der Weg der Pleuelgelenke (5, 5') durch eine Ebene (E) verläuft, welche eine gemeinsame Tangentialebene der Kreisbahnen der Kurbelwellenzapfen (7, 7') bildet.
Kolbenkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (6, 6') nur um einen kleinen vorgebbaren Betrag, vorzugsweise maximal 20 %, insbesondere maximal 10 %, länger sind als der halbe Kolbenhub.
Kolbenkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen (6, 6') derart kurz ausgeführt sind, daß der bei Bewegung des Kolbens (2) geringste Abstand der Mitten der Pleuelgelenke (5, 5') zur Ebene (K) der Kurbelwellenachsen (8, 8') geringer ist als der Radius (R) des Kreises, auf welchem die Mitten der Kurbelwellenzapfen (7, 7') bewegbar sind.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1,3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurbelwellen (8, 8') achsparallel angeordnet sind und daß die Zylinderachse (1a) in einer Symmetrieebene (8a) der beiden Kurbelwellen (8, 8') liegt.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit negativer Schränkung betrieben wird, wobei sich der Schwenkwinkel (W) der beiden Pleuelstangen (6, 6') zumindest zu Beginn des Arbeitshubes vergrößert.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel (W) der jeweiligen Pleuelstangen (6, 6') bei Erreichen der Mitte des Arbeitshubes mindestens 50° groß ist.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3a) über die Ebene (K) der beiden Kurbelwellen (8, 8') hinauserstreckt ist und daß die Pleuelstangen (6, 6') im Arbeitshub auf Zug beansprucht werden.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kurbelwellenzapfen (7, 7') zwei Pleuelstangen (6, 6') in entgegengesetzter Richtung zweier entgegengesetzt angeordneter Zylinder (1, 1') angreifen.
Kolbenkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu inehreren Zylindern (1) gehörenden Kurbelwellen (8, 8') zur Bildung einer mehrzylindrischen Maschine mittels Übertragungsgliedern miteinander verbunden sind.