WO1988008074A1

WO1988008074A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: WO1988008074A1
Application number: PCT/EP1988/000310
Authority: WO
Inventors: Gerhard Karl Kienle
Original assignee: Gerhard Karl Kienle
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1988-10-20
Also published as: DE8717614U1; ATE68850T1; JPH02503103A; EP0357650A1; DE3712992A1; DE3865839D1; EP0357650B1; JP2575054B2

Description

Titel : Verbrennungsmotor

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem sich in einer zylindrischen Kolbenbohrung hin und her bewegenden Kolben, der über ein Pleuel auf eine drehbar gelagerte Kurbelwelle einwirkt.

Ausgehend von diesen Grundmerkmalen jedes Hubkolbenmotors ist bereits vorgeschlagen worden, in einem sich in einem Gehäuse drehenden Rotor kreisbogenförmige Kolbenelemente anzuordnen, innerhalb des Rotors derart angelenkt und derart wie Klappen hin- und herbewegbar sind, daß sich zwischen ihnen und dem Umfang des Rotors. Arbeitskammern ausbilden, wobei sich die Kolbenelemente über Hebel an einer ortsfesten Achse abstützen,so daß bei einer Hin- und Herbewegung der Kolbenelemente durch

Verbrennnungsvorgänge in den Arbeitskammern eine Drehbewegung des Rotors erreicht wird (DE-PS 31 50 654). Dabei wird die

Zufuhr des Brennstoff/Luft-Gemisches bzw. der Auslaß des Abgases durch Schieber gesteuert, die jeder Arbeitskammer zugeordnet sind und in einer Kulisse des Rotors in Abhängigkeit von der

Drehbewegung gesteuert werden. Nachteilig dabei ist die relativ komplizierte Ausbildung der Schiebersteuerung, die auch gewisse

Abdichtungsprobleme mit sich bringt. Es ist ferner aus fertigungstechnischen und aus Kostengründen nachteilig, daß als

Kolbenelemente nicht übliche Hubkolben eingesetzt werden können

Nachteilig ist ferner, daß die Arbeitskammer nicht zylindrisch ist, da sich die zylindrische Form des Verbrennungsraums für eine gleichmäßige Ausbreitung des Verbrennungsvorgangs und damit für einen guten Wirkungsgrad und vollständige Verbrennung aller brennbarer Bestandteile besser eignet.

Es ist ferner ein Verbrennungsmotor bekannt geworden (DE-OS 25 52 797), bei dem in zwei miteinander kämmenden Lauferkolben jeweils zwei doppelt wirkende Kolben vorgesehen sind, die sich bei Drehung der Läuferkolben gegeneinander bewegen und mit einer Kulissenführung an exzentrisch zur Läuferachse angebrachten ortsfesten Drehpunkten geführt sind. Diese Kulissenführung ist jedoch außerordentlich bruchgefährdet; außerdem sind die Gemischzufuhr und die Abführung der Abgase nicht optimal lösbar. Es sind ferner Verbrennungsmotoren bekannt (DE-OSen 23 39 957 und 23 39 958), bei denen ein doppelt wirkender Arbeitskolbe in der Bohrung eines Läufers angeordnet ist, wobei sich der Läufer in einem Gehäuse dreht. Dabei erfolgt die Umsetzung der Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung einer Welle dadurch, daß ein im innern des Arbeitskolben angeordnetes Auge auf den Exzenter einer Welle wirkt. Der Aufbau dieses Motors ist außerordentlich kompliziert. Dies gilt vor allem für die Form des Kolbens.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei möglichst einfachem Aufbau schon bei niedrigen Drehzahlen eine hohe

Leistung bei besonders ruhigem Lauf erzielbar ist. Als

"einfacher Aufbau" wird dabei angesehen, daß jegliche Art von

Ventil- und/oder Schiebersteuerung wegfällt. Dabei sollen grundsätzlich die Vorteile der im Vorgehenden diskutierten

Verbrennungsmotoren mit der Anordnung von Kolben oder

Kolbenelementen in einem Rotor hinsichtlich der Laufruhe gewährleistet sein, jedoch ohne die dabei bisher erforderlichen. komplizierten Kolbenformen und/oder Steuerungen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kolbenbohrung in einem Läufer angeordnet ist, der in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, daß ferner Läufer und Kurbelwelle durch ein Getriebe bewegungsmäßig derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in entgegengesetzten Drehrichtungen umlaufen, und daß die im Läufer angeordnete Kolbenbohrung mit einer Öffnung in der Außenfläche des Läufers in Verbindung steht, die sich bei der Drehung des Läufers an einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung des Gehäuse vorbeibewegt.

Bei diesem Verbrennungsmotor, kann bei nur einer Umdrehung des Läufers ein ganzer Zyklus eines Viertakt-Verbrennungsvorganges durchlaufen werden. Dies hat zur Folge, daß der Motor schon bei niedrigen Drehzahlen durch hohe Leistungsabgabe und große Laufruhe gekennzeichnet ist. Ventile oder Schieber sind nicht nötig. Die Zufuhr des Luft/Brennstoff-Gemisches (im Falle eines Otto-Motors) bzw. Luft (im Falle eines Diesel-Motors) und die Abfuhr der Abgase erfolgt in einfachster Weise durch Schlitze im Gehäuse, an denen sich die Öffnungen der Kolbenbohrungen vorbeibewegen. Die Vorbeibewegung erfolgt im richtigen Zeitpunkt, d.h. während des Ansaugtaktes bzw. des Ausstoßtaktes.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 sind zwei unter einem Winkel von 180º einander gegenüberliegende und gegenläufige Kolben vorgesehen, was zu einem runden und ruhigen Lauf und zu einer einfachen Konstruktion führt.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 sind bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels die beiden Kolben bzw. Zylinder in Richtung der Achse der Kurbelwelle versetzt angeordnet. Gemäβ einer anderen Variante entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 ist eine gleichachsige Kolben- bzw. Zylinderanordnung vorgesehen, die zu einer noch flacheren und kompaktereren Bauwei ührt, woraus sich eine Gewichtsverminderung und ein noch ruhigerer Lauf herleiten läßt. Eine zweckmäßige Ausgestaltung dieser zweiten Variante ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 5 und/oder denen des Anspruchs 6.

Bevorzugte konstruktive Ausführungen von Läufer. Kurbelwelle und Getriebe bzw. deren Bewegungsverbindungen miteinander ergeben sich aus den Merkmalen einzelner oder mehrerer der Ansprüche 7 bis 11.

Um in einfacher Weise eine ausreichende Kühlung der Zylinder und weiterer Bauteile des Verbrennungsmotors zu erreichen, sind die

Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 12 bis 14 vorgesehen.

Zweckmäßig ist es dabei, in Verbindung mit dieser ölkühlung eine

Schmierung der verschiedenen Lager vorzusehen und dabei dieses

Schmieröl für die vorgenannte ölkühlung vorzusehen, wie es durch die Merkmale gemäß Anspruch 15 und/oder 16 verwirklicht ist. Dadurch ist in einfacher und vorteilhafter Weise nur ein ölzuführung- und -abführsystem vorzusehen.

Entsprechend den Merkmalen einer oder mehrerer der Ansprüche 17 bis 20 kann die Ventil- und/oder schieberlose Steuerung des Ansaugvorgangs und Ausstoßvorgangs durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Einlaß- und Auslaßöffnungen vorgesehen werden. Mit den Merkmalen des Anspruchs 21 ist eine kraftstoffsparende Betriebsweise bei Teillast des Verbrennungsmotors gegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen sind im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 einen Schnitt durch ein erstes

Ausführungsbeispiel;

Figur 2 einen weiteren Schnitt durch das erste

Ausführungsbeispiel entsprechend der Linie II-II in Figur 1;

Figur 2a eine schematische Darstellung der Kupplung der

Bewegung des Läufers mit der Bewegung der Kurbelwelle;

Figur 3 einen Schnitt ähnlich dem der Figur 1, jedoch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Figur 4 eine der Figur 2 entsprechende, jedoch schematisierte Darstellung gemäß einer Variante beider Ausführungsbeispiele;

Figur 5 in schematischer und abgewickelter

Seitenansicht einen Steuerschieber für Teillastbetrieb. Gemäß dem in den Figuren 1, 2 und 2a dargestellten

Ausführungsbei spiel vorliegender Erfindung wird bei diesem

Verbrennungsmotor das Gehäuse 1 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 im Prinzip die Form einer runden Scheibe, deren Höhe gleich der Höhe der zylindrischen Wandung 2 ist. Dieses Gehäuse ist stationär. In dem Gehäuse 1 läuft ein Läufer 10 um. Dieser

Läufer umfaßt zwei axial zueinander versetzte Zylinder 11, 12, eine Scheibe 35 und einen Laufring 17. Die Zylinder 11, 12 sind mit zylindrischen Kolbenbohrungen 13 bzw. 14 versehen, in denen

Kolben 15, 16 hin und her beweglich angeordnet sind. Die

Zylinder 11, 12 in Form von Einsätzen sind mit dem inneren

Laufring 17 fest verbunden. Stege 18, 19 (in Figur 1 der

Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet) dienen dazu, dem gesamten Läufer 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 Öffnungen 20, 21 versehen. An die Kolben 15, 16 sind mittels Kolbenbolzen 22, Pleuel 24, 25 angelenkt, die in in 180º zueinander versetzt angeordneten Pleuellagern 36, 37 an einer Kurbelwelle 30 gelagert sind, so daß die Kolben eine gleichzeitig gegenläufige Bewegung ausführen. 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 Läufers 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 30 und Läufer 10 sind also gegeneinander drehbar. Ferner ist die Kurbelwelle 30 gegenüber dem Gehäuse 1 drehbar.

Eine Kopplung der Drehbewegung des Läufers 10 (enthaltend die

Zylinder 11, 12. Laufring 17, Stege 18, 19, Scheibe 35,

Abtriebswelle 34) mit der Drehbewegung der Kurbelwelle 30 erfolgt über ein Planetengetriebe. Dies wird durch einen inneren

Zahnkranz 40 (vgl. Figur 2) auf der Unterseite (in Figur 1) des

Läufers 10, ein Zahnrad 41 auf der Kurbelwelle 30 und zwei weitere Zahnräder 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 Läufer 10 im Eingriff befinden. Sie weisen ferner, mit etwas geringererem Durchmesser, 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 10 auch stets zu einer definierten Drehung des Läufers 10 im Gehäuse 1 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 70º. Er wird abgedeckt durch eine Einlaßkammer 52, deren Einlaßöffnung 53 z.B. mit einem Vergaser (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Der Auslaßschlitz 51 erstreckt sich ebenfalls über ca. 70º. Er ist mit einer Auslaßkammer 54 verbunden, die über eine Auslaßöffnung 55 z.B mit einem Auspuffrohr (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Wenn nun die Öffnungen 20 bzw. 21 in dem Laufring 15 sich bei sich drehendem Läufer 10 an den Schlitzen 50, 51 vorbeibewegen, bewegen sich entsprechend die radial auswärts der Kolben 15, 16 gelegenen Bereiche der Kolbenbohrungen 13, 14 im Zylinder 11, 12 an den Schlitzen 50, 51 vorbei und stehen mit diesen während Vorbeibewegung 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 50 und Auslaßschlitz 51 auf derselben Kreishälfte nebeneinander, und zwar derart, daß sich der Einlaßschli tz 50 im Bereich zwischen 270º und 360º, und der Auslaßschlitz 51 im Bereich zwischen 180º und 270º 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

Kurbelwelle 30 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch Pfeil 61 angedeutet. Dadurch wird der Kolben 16 (ebenso wie der Kolben

15) radial nach innen bewegt. Durch den Einlaßschlitz 50 hindurch saugt der Kolben 16 Brennstoff/Luft-Gemisch (oder im

Falle eines Dieselmotors: Frischluft) an. Seinen unteren

Totpunkt hat er erreicht, wenn sich der Läufer 10 gegenüber der in Figur 2 gezeigten Stellung um 90º weitergedreht hat. Der

Kolben 16 befindet sich dann in der gestrichelt angedeuteten

Position 16'. Dann ist der Ansaugvorgang beendet. Die Öffnung 21 hat den Bereich, indem sie sich ganz oder teilweise mit dem

Einlaßschlitz 50 überschneidet, verlassen. Jetzt beginnt der

Verdichtungsvorgang, in dem der Kolben 16 als Folge der

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) um 180º 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 270º gedreht hat. Der Kolben befindet sich dann in der gestrichelt angedeuteten Position 16''. Beim Weiterdrehen beginnt das Ausstoßen der Abgase, indem der 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 Läufers 10 erreicht. Das ist u.a. die Folge davon, daß Läufer 10 und Kurbelwelle 30 sich entgegengesetzt drehen, so daß bei nur einer Umdrehung des Läufers 10 bzw. nur einer 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 eine halbe

Umdrehung des Läufers 10 versetzt. D.h.: Wenn der Kolben 16 ansaugt, befindet sich der Kolben 15 in der Expansionsphase; wenn der Kolben 16 verdichtet, stößt der Kolben 16 die Abgase aus. Wenn der Kolben 16 expandiert, saugt der Kolben 15 an; wenn der Kolben 16 die Abgase ausstößt, verdichtet der Kolben 15. Die Zündung hierfür erfolgt durch eine Zündkerze 70, die um den Versatz der Zylinderachsen über der Zündkerze 71 angeordnet ist. Die Schlitze 50, 51 sind beiden Kolben 15, 16 zugeordnet. Es auch möglich nur eine Zündkerze zu verwenden, die dazu in einer mittleren Ebene, also beiden Brennkammern gegenüberliegend angeordnet ist.

Die Schmierung erfolgt 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, 76', 78 und 77 in

Verbindung, durch die einerseits die Pleuellager 36, 37 bzw.

Lager 32, 33 geschmiert werden und andererseits auch öl frei in den Innenraum des Gehäuses 1 (Bohrung 77) gelangen kann, wo es in Folge der Zentrifugalkraft radial auf die Unterseite der

Kolben 15, 16 und damit auch an die Zylinder-Kolbenbohrungen 13,

14 geschleudert wird. Die Ableitung des Öls erfolgt durch ölkanäle 80, 81. Der Transport des Öls erfolgt auch als Folge der Zentrifugalkraft, da sich die ölkanäle 80, 81 in dem sich drehenden Läufer 10 befinden. Die Ölkanäle 80, 81 öffnen sich in die Zylinder-Kolbenbohrungen 13, 14 an Stellen, die 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 Zylinder-Kolbenbohrung 13, so daß auf diese Weise eine Kühlung der Wand des Zylinders 11 erfolgen kann. Der ölkanal 80 erstreckt sich dann parallel zur Drehachse am Laufring 17 entlang, so daß dieser ebenfalls gekühlt wird. Auch der ölkanal 81 kann entsprechend ausgebildet sein.

Da schon bei einer Umdrehung des Läufers 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 einem 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 10 durch Zentrifugalkraft in Abdichtstellung gedrückt werden. Dabei sind bei der Ausführung als Dieselmotor jeweils zusätzlich eine weitere Dichtung bzw Dichtleiste vorgesehen.

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

Bei dem in Figur 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten Verbrennungsmotor ist ebenfalls das Gehäuse 101 durch eine zylindrische Wandung 102, eine obere flache Abdeckscheibe 103 und eine ebenfalls im wesentliche runde untere Grundplatte 104 gebildet. In dem stationären Gehäuse 101 läuft ein Läufer 110 um. Dieser Läufer 110 umfaßt ebenfalls zwei

Zylinder 111 und 112, die jedoch im Gegensatz zum ersten

Ausführungsbeispiel gleichachsig angeordnet sind, deren

Längsachsen also in einer Flucht liegen. Die beiden Zylinder 111 und 112 sind als Einsätze ausgebildet und zwischen einer oberen und einer unteren Scheibe 135, 135' gehalten, die Bestandteile des Läufers 110 sind. Auch hier sind die Zylinder 111 und 112 mit zylindrischen Kolbenbohrungen 113 bzw. 114 versehen, in denen Kolben 115 bzw. 116 ebenfalls gegenläufig hin und her beweglich angeordnet sind. Die Zylinder 111, 112 sind mit den

Scheiben 135, 135' fest verbunden und besitzen gegenüber der

Wandung 102 ringförmige Dichtleisten 107, 108. Es versteht sich. daß auch bei dieser Ausführungsform vor dem Zylinder ein

Laufring vorgesehen sein kann, der dann die Dichtleisten enthält. An die Kolben 115, 116 sind mittels nur angedeuteter

Kolbenbolzen 122, 123 Pleuel 124, 125 angelenkt, deren

Längsachsen im oberen Totpunkt der Kolben in einer Flucht liegen .

Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Pleuel 124 und 125 unterschiedlich ausgebildet. Das Pleuel 124 ist im wesentlich U-förmig ausgebildet und besitzt am die beiden seitlichen Schenkel verbindenden Querschenkel des U-längsmittig einen Ansatz, der über den Kolbenbolzen 122 mit dem Kolben 115 schwenkbar verbunden ist. Die beiden freien Enden der parallelen, längs verlaufenden Schenkel des U-förmigen Pleuels

124 sind in gleichachsig angeordneten Pleuellagern 136, 136' gelagert, die in zwei einander gegenüberliegenden seitlichen

Kurbelscheiben 138, 139 einer Kurbelwelle 130 an einer Stelle von deren Umfang vorgesehen sind. Ebenfalls an diesen

Pleuellagern 136 und 136' sind an den den Kurbelscheiben 138,

139 jeweils abgewandten Innenseiten des U-förmigen Pleuels 124 zwei parallele stabförmige Zwischenglieder 126, 126' derart gehalten, daß sie zwar gegenüber dem Pleuel 124 schwenkbar, jedoch mit den beiden Kurbel Scheiben 138, 139 drehfest verbunden sind. Ihre hierzu abgewandten Enden sind mittels eines Lagers

137 mit dem anderen stabförmigen Pleuel 125 gelenkig bzw. schwenkbar verbunden. Dabei besitzen die Zwischenglieder 126,

126' eine Länge, die dem Durchmesser der Kurbel Scheibe 138, 139 entspricht. Das Pleuel 125 ist zwischen den beiden

Zwischengliedern 126, 126' angeordnet. Auf diese Weise ist der

Anlenkpunkt des Pleuels 125 über den Kolbenbolzen 123 im Kolben 116 gleichachsig mit dem Anlenkpunkt des U-förmigen Pleuels 124 über den Kolbenbolzen 122 im Kolben 115. Es versteht sich, daβ der lichte Abstand von den Pleuellagern 136, 136' zum Querschenkel des U-förmigen Pleuels 124 etwas größer als die Länge der Zwischenglieder 126, 126' ist, so daß bei der Rotationsbewegung der Kurbelwelle 130 die Zwischenglieder 126, 126' sich durch bzw. zwischen das U-förmige Pleuel 124 bewegen können.

Die Kurbelwelle 130 ist anders als die Kurbelwelle des ersten Ausführungsbeispieis, mit ihrem oberen Lagerzapfen 132, der Bohrungen 133, 133' in den Scheiben 135 und 103 durchdringt und in der letzteren gelagert ist, mit einer Abtriebswelle 134 drehfest verbunden. Auch hier sind Kurbelwelle 130 und Läufer 110 gegeneinander drehbar und die Kurbelwelle 130 gegenüber dem Gehäuse 101.

Die Kopplung der Drehbewegung des Läufers 110 mit der Drehbewegung der Kurbelwelle 130 erfolgt über ein Planetengetriebe, das in derselben Weise wie das in den Figuren 1, 2 und 2a dargestellte Planetengetriebe ausgebildet ist und wirkt. Insoweit wird hier dieses Planentengetriebe nicht weiter beschrieben. In Figur 3 sind deshalb dieselben Bezugsziffern wie in Figur 1, lediglich mit einer 1 davor, verwendet.

Die Schmierung und Kühlung des Verbrennungsmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Figur 3 erfolgt in konstruktiv ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Eine ölpumpe, die hier nicht dargestellt ist, drückt öl in eine axiale Bohrung 175 in der Kurbelwelle 130. Die Bohrung 175 is in den Kurbelscheiben 138, 139, den Lagern 136, 136', 137 und den Zwischengliedern 126, 126' fortgeführt und endet in einer Querbohrung 178 radial nach außen mündend in der Lagerbohrung 133'. Der Austritt dieser Bohrung 175 zum Innenraum der Zylinder-Kolbenbohrung 113, 114 ist in der Weise gelöst, daß im Bereich der Lager 136, 136', 137 hier nur angedeutete Nuten bzw. Rillen 177 in einer der einander gegenüberliegenden Oberflächen von Pleueln 124, 125 bzw. Zwischengliedern 126, 126' bzw. Kurbel Scheiben 138. 139 vorgesehen sind.

Auch hier wird infolge der Zentrifugalkraft das aus diesem Bohrungssystem 175, 177 austretende öl auf die Unterseite der Kolben 115, 116 und damit auch an die Innenflächen der Zylinder- Kolbenbohrung 113, 114 geschleudert. Die Ableitung des Öls erfolgt über längs des Innenumfangs der Kolbenbohrung 113, 114 in vorzugsweise gleichmäßigem Abstand vorgesehene ölkanäle 180. 180' die in eine breite Umfangsnut 181, 181' münden, die außenumfangsseitig am Zylinder 111, 112 vorgesehen ist. Die Nuten 181, 181' erstrecken sich längs eines wesentlichen Längenteils des Zylinders 111, 112, so daß sie als Kanal zur Kühlung des Zylinderbereichs geeignet sind. An einem den ölkanälen 180, 180' abgewandten Endbereich der Nuten 181, 181' ist in der Scheibe 135' ein Abzugskanal 182, 182' vorgesehen, demgegenüber eine schmale innere Ringnut 183 in der Grundplatte 104 angeordnet ist, die über bspw. zwei Bohrungen 184, 184' in die ölwanne 190 mündet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Einlaß- und Auslaßöf fnungen mit den zugehörigen Kammern wie beim ersten Ausführungsbeispiel in entsprechender Weise vorgesehen sein. Dies gilt in entsprechender Weise für die Zündkerze 170, die wegen der gleichachsigen Anordnung der Zylinder bzw. Kolben und damit der Verbrennungsräume gehäusemi ttig an einer Stelle des Außenumfangs des Gehäuses 101 angeordnet ist. Es ist aber sowohl beim ersten als auch beim zweiten

Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung auch möglich die einzelnen Phasen des Viertakt-Bewegungsablaufs entsprechend der schematischen Darstellung der Figur 4 ablaufen zu lassen. In dieser Darstellung bedeuten die Abkürzungen OT = oberer

Totpunkt, AS = Auslaß schließt, UT = unterer Totpunkt, ES =

Einlaß schließt, ZZ = Zündzeitpunkt, AO = Auslaß öffnet, EO =

Einlaß öffnet. Während des Zeitraums S wrird angesaugt, während des Zeitraums P wird verdichtet, während des Zeitraums C wird das Gemisch verbrannt und während des Zeitraums E werden die verbrannten Gase ausgeblasen. Wie dieser schematischen

Darstellung zu entnehmen ist, erfolgt ausgehend von der in ausgezogenen Linien dargestellten oberen Totpunktlage der beiden

Kolben mit der Drehung der Kurbelwelle 130 entgegen dem

Uhrzeigersinn entsprechend Pfeil 161 ein Drehen des Läufers 110 in entgegengesetzter Richtung, nämlich in Richtung des Pfeils

160. Da der Einlaßschlitz 150 und der Auslaßschlitz 151 durch jeweiliges sich Verjüngen sich einander überlappen, erfolgt mit dem restlichen Ausblasen des verbrannten Gemisches durch den Kolben 116 aus der Brennkammer bereits das Ansaugen von Frischluft. Die Überlappung von Einlaß- und Auslaßschlitz 150 151 ist vorzugsweise über einen Winkelbereich zwischen 5º und 15º vorgesehen. Diese Überlappung ist insoweit vorteilhaft, als mit dem Ausblasen des restlichen verbrannten Gemisches bereits ein Unterdruck entsteht, der für das dann gleichzeitig beginnende Ansaugen von Vorteil ist. Der Ansaugvorgang reicht bis über den unteren Totpunkt UT (gestrichelte Kolbenlage 116') und zwar über einen Winkelbereich zwischen 30' und 60º hinaus, wodurch der Massenträgheit Rechnung getragen wird. Daran anschließend im Zeitpunkt ES erfolgt das Verdichten, wobei kurz vor der oberen Totpunktlage OT (eingezeichnete Stellung des

Kolben 115) die Zündkerze 170 angeordnet ist. Das verdichtete

Gemisch zündet. Somit kann ab OT das Verbrennen des Gemisches d.h. der Expansionsvorgang vollzogen werden, der bis in einen

Winkelbereich von etwa 30º bis 60º vor der unteren Totpunktlage

UT (gestrichelte Kolbenlage 116'') reicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Aulaßschlitz 151 geöffnet bzw. kommt die Zylinderkammer mit diesem in Verbindung, so daß das Ausblasen des verbrannten

Gemisches beginnt, an dessen Ende sich dieser Ausstoß- bzw.

Ausblasvorgang wieder mit dem Ansaugvorgang überschneidet. Es versteht sich, daß dieser Ablauf in um 180º zeit- und lageversetzter Weise auch beim anderen Kolben 115 erfolgt. Dies bedeutet, daß sich die Auslaßöf fnung 151 in einem Winkelbereich von zwischen 120º und 150º bis zwischen 275º und 285º und die Einlaßöffnung 150 in einem Winkelbereich von zwischen 255º und 265º bis zwischen 390º und 420º erstreckt.

Figur 5 zeigt in abgewickelter Seitenansicht einen den Einlaßschlitz 150 beinhaltenden Bereich der zylindrischen Wandung 102. Bei dieser Ausführungsform, die auch in entsprechender Weise beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 und bei der Variante der Figur 4 Anwendung finden kann, ist dem Einlaßschlitz 150 und in nicht dargestellter jedoch in gleicher Weise auch dem Auslaßschlitz ein Schieber 192 vorgesehen, der dazu dient, den Einlaßschlitz 150 bei Teil lastbetrieb des Verbrennungsmotors teilweise zu überdecken. Dazu ist der Schieber 192 mit einer symmetrischen Aussparung 193 bestimmte Kurvenform und einem Ansteuermechanismus 194, dessen Hebel 195 zwischen den Stellungen V (Vollast) und T (Teillast) antreibbar bewegbar ist, wobei bei Vollast der Einlaßschl itz 150 im wesentlichen vollständig geöffnet ist. Der Schieber 192 ist umfangsseitig angeordnet und daher entsprechend der Wandung 102 gewölbt und von einer Seite her längs der Wandung 102 -bewegbar. Es versteht sich, daß statt dessen auch zwei gegenüberliegende und aufeinader zu bewegbare Schieber vorgesehen sein können.

Wenn auch bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen Anordnungen mit zwei gegenüberliegenden Kolben/Zylinder-Einheiten beschrieben sind, versteht es sich, daß auch Anordnungen mit mehr als zwei, bspw. vier, sechs oder acht Kolben/Zylinder-Einheiten möglich sind, wobei jeweils

2er-Einheiten entsprechend winklig und bzgl. des Gehäuses in axialer Richtung von weniger als den Zylinderaußendurchmesser versetzt sind.

Claims

Patentansprüche

1. Verbrennungsmotor mit mindestens einem sich in einer zylindrischen Kolbenbohrung (13, 14; 113, 114) hin und her bewegenden Kolben (15, 16; 115, 116), der über ein Pleuel

(24, 25; 124, 125) auf eine drehbar gelagerte Kurbelwelle

(30; 130) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die

Kolbenbohrung (13, 14; 113, 114) in einem Läufer (10; 100) angeordnet ist, der in einem Gehäuse (1; 101) drehbar gelagert ist, daß ferner Läufer (10. 17; 100, 117) und

Kurbelwelle (30; 130) durch ein Getriebe (40, 41, 42, 43;

140, 141, 142, 143) bewegungsmäßig derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in entgegengesetzten Drehrichtungen

(60; 160 bzw. 61; 161) umlaufen, und daß die im Läufer (10;

110) angeordnete Kolbenbohrung (13, 14; 113, 114) mit einer

Öffnung (20, 21) in der Außenfläche des Läufers (10, 17; 100,

117) in Verbindung steht, die sich bei der Drehung des Läufers (10; 100) an einer Einlaßöffnung (50) und einer Auslaßöffnung (51) des Gehäuse vorbeibewegt.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Läufer (10; 100), zwei um 180º gegeneinander versetzte Kolbenbohrungen (13, 14; 113, 114) angeordnet sind, und daß die Pleuel (24; 124. 125) an der Kurbelwelle (30; 130) an zwei gegeneinander um 180º versetzten Pleuellagern (36, 37; 136, 136', 137) angreifen.

3. Verbrennungsmotor an Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daβ die Längsachsen der beiden Kolbenbohrungen (13, 14) in Richtung der Achse der Kurbelwelle (30) zueinander versetzt angeordnet sind und daß die Pleuellager (36, 37) entsprechend im Abstand angeordnet sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Kolbenbohrungen (113, 114) miteinander in einer Flucht liegen und daß die Pleuellager (136, 136', 137) entsprechend symmetrisch zu diesen Längsachsen angeordnet sind.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beiden Pleuel (124, 125) im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und über ein schwenkbares Zwischenglied (126, 126') mit dem anderen Pleuel

(125, 124) gelenkig verbunden ist.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pleuel (124) U-förmig und der andere Pleuel (125) ein flacher Stab ist und daß an und zwischen beiden Pleueln (124, 125) zwei parallele stabförmige Zwischenelemente (126, 126') beidendig gelenkig angeordnet sind, die an der Kurbelwelle (130) starr angreifen.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (10) einen zylindrischen Laufring (17) aufweist, der in dem Gehäuse (1) drehbar angeordnet ist, daß die genannten Öffnungen (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.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, 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) bilden, daß die Kurbelwelle (30) mit ihrem anderen Ende

(32) in einer Scheibe (35) gelagert ist, die Teil des Läufers

(10) ist, und daß die Abtriebswelle (34) mit dem Läufer (10) fest verbunden ist.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (130) mit beiden Enden (131, 132) in einer Platte (103, 104) drehbar gelagert ist, welche den Deckel bzw. den Boden des Gehäuses (101 bilden und eine Scheibe (135) durchdringt, die Teil des Läufers (110) ist und daß die Kurbelwelle (130) mit ihrem einen Ende mit der Abtriebswelle (134) drehfest verbunden ist.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen Zahnkranz (40; 140) am Läufer (10; 110). zwei damit im Eingriff befindliche am Gehäuse gelagerte Zahnräder (42. 43; 142. 143) und ein mit den beiden letztgenannten Zahnräderen (4 43; 142, 143) sich im Eingriff befindliches Zahnrad (41: 141) aufweist, welch letzteres mit der Kurbelwelle (30; 130) verbunden ist.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet. daß die beiden Zahnräder (42, 43; 142, 143) je zwei übereinander liegende Verzahnungen (421. 422, 431, 432;

1421. 1422. 1431, 1432) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen, wobei jeweils die eine Verzahnung (421, 431;

1421, 1431) mit dem Zahnkranz (40: 140) am Läufer (10; 110) und die andere Verzahnung (422. 432: 1422, 1432) mit dem

Zahnrad (41; 141) auf der Kurbelwelle (30: 130) in Eingriff steht.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß von den Kolbenbohrungen (13; 113) Ölabf lußkanäle (80; 180) abgehen, die sich zur Kühlung derselben radial nach außen parallel zur Kol benbohruήg (13; 113) erstrecken, und daß die Stelle der Kolbenbohrung (13; 113). von der die ölabfuhrkanäle (80; 180) in der Kolbenbohrung (13; 113) abgehen, derart angeordnet ist, sie vom Kolben (15; 115) im oberen Totpunkt freigegeben

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet. daß der ölkanal (80; 180) zur Kühlung des Zylinders (11, 12; 111, 112) entlang desselben und ggf. des Laufringes (17) geführt ist.

14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die öl abf 1 ußkanä le (180) über den Innenumfang der Kolbenbohrungen (113, 114) verteilt angeordnet sind und zylinderaußenseitig in eine Außenumfangsnut (181) münden, die mit einer Abflußbohrung (184) in der Scheibe (135') des Läufers (110) in Verbindung ist.

15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (30; 130) von einem Ölleitungssystem (75; 175) durchzogen ist. das im Bereich der Pleuellager (36, 37; 136, 137) und/oder der Kurbelwellenlager (32; 132) und/oder der Kurbelwellenteile (138. 139) mit Austrittsöffnungen versehen ist.

16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet. daß die Austrittsöffnungen im Bereich der Pleuellager (136) durch axiale Nuten bzw. Rillen (177) an der Außenfläche der Kurbelwellenteile (138, 139) und/oder der Pleuel (124, 125) und/oder der Zwischenelemente (126, 126') gebildet sind.

17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung (50) und/oder die Auslaßöffnung (51) in der zylindrischen Wandung (2) des Gehäuses (1) über einen Winkel von ca. 70º erstreokt

18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung (150) und/oder die Auslaßöffnung (151) in der zylindrischen Wandung (102) des Gehäuses (101) über einen Winkel im Bereich von 125º bis 165º erstreckt.

19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (50; 150) und die Auslaßöffnung (51) entlang der zylindrischen Wandung (2: 102) des Gehäuses (1; 101) benachbart angeordnet sind.

20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (50: 150) und die Auslaßöffnung (51) entlang der zylindri schen Wandung (2 102) des Gehäuses (1; 101) benachbart angeordnet sind und einander überschneiden.

21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (50: 150) und/oder die Auslaßöffnung (51) von einer Schieberanordnung (192) teilweise abdeckbar ist bzw. sind.