DE19523736C2 - Schwenkkolbenverbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkkolbenverbrennungsmotor mit einem rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle verlaufenden torusförmigen Zylinderraum und darin beweglichen Kolben gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Derartige Motore sind bekannt. So beschreibt bereits die DE-PS 125 020 eine Kraftübertragung für Maschinen mit schwingendem Kolben. Hierbei kommen Gesperre zum Einsatz, die Wechselnd direkt eine Wirkverbindung mit der Abtriebswelle herstellen und zwar immer dann, wenn sie in Rotationsrichtung der Abtriebswelle durch ein pendelndes Zahnrad gedreht werden. Es bedarf einer Kraftwirkung durch dieses Zahnrad, auf jeweils eins der beiden auf der Abtriebswelle befindlichen Zahnräder, um das Gesperre zur Wirkung zu bringen, die Verbindung mit der Abtriebswelle herzustellen und dann das Drehmoment des Motors zu übertragen. Die Drehmomentübertragung ist dabei einseitig. Drehmomente von außen z. B. durch ein Schwungrad oder einen Anlasser sind nicht in den Motor hinein übertragbar, da das das Gesperre auslösende Drehmoment fehlt. Dies ist ein erster wesentlicher Nachteil dieses Standes der Technik. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß alle dort eingesetzten Zahnräder ständig eine pendelnde Bewegung ausführen. Das hat einen hohen Verschleiß zur Folge.

Der in der FR 456 246 beschriebene Verbrennungsmotor weist einen rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle angeordneten torusförmigen Zylinderraum mit darin arbeitenden Kalben auf. Eine Kolbenverbindung ist drehbar auf der Abtriebswelle gelagert und über eine als Kurbelschwinge ausgebildete Getriebekombination derart mit der Abtriebswelle verbunden, daß die Schwenkbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Abtriebswelle umgeformt wird. Durch den Einsatz einer Kurbelschwinge ist eine kompakte Bauweise nicht zu erreichen. Das ist ein wesentlicher Nachteil.

Mit der DE 38 43 053 A1 wird ein Verbrennungskraftmotor vorgestellt, bei dem Kolben-Zylinder-Anordnungen in einem einen Rotor außen begrenzenden ringförmig umlaufenden Hohlraum gebildet werden. Die Kolbenbewegung wird über Pleuel, Exenter und Zahnräder auf den Rotor übertragen. Damit haftet dieser Lösung der Nachteil an, daß das übertragende Drehmomemt je nach Exenterstellung stark differiert.

Bei der bahngesteuerten Rotationskolbenmaschine nach der DE 41 15 289 C2 rotieren zwei mit Kolben ausgerüstete Räder um die gleiche Achse, wobei die Räder durch Zwischenelemente eines Getriebes derart miteinander gekoppelt sind, daß eine Stillstandsphase ständig mit einer Bewegungsphase wechselt. Die Kolben laufen in einem toruidförmigen Arbeitsraum um und folgen der Schrittbewegung der Räder. Dabei leistet der bewegbare Kolben infolge Expansion Arbeit, während der stillstehende Kolben als Sperrglied wirkt. Auch dieser Motor arbeitet steuerungstechnisch aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten und einfachen Schwenkkolben­ verbrennungsmotor vorzuschlagen, bei dem ständig eine zwar wechselnde, aber immer starre Verbindung zwischen Kolben und Abtriebswelle besteht, so daß eine zuverlässige und verlustarme Drehmomentenübertragung auf die Abtriebswelle gewährleistet wird und auch Drehmomente eines Schwungrades oder Anlassers in den Motor hinein übertragen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs. Indem bei einem Schwenkkolbenverbrennungsmotor mit einem rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle verlaufenden torusförmigen Zylinderraum und darin beweglichen Kolben, von denen jeweils zwei Kolben durch eine auf der Abtriebswelle drehbar gelagerte Kolbenverbindung miteinander verbunden sind, die Kolbenverbindung mit der Abtriebswelle über eine Kupplung/Getriebekombination erfolgt, die aus zwei auf der Abtriebswelle angeordneten Kegelzahnrädern besteht, von denen eines mit der Abtriebswelle fest verbunden ist und zwischen den Kegelzahnrädern mittels weiterer Kegelzahnräder eine Wirkverbindung hergestellt ist, und jeweils zwischen der Kolbenverbindung und den auf der Abtriebswelle angeordneten Kegelzahnrädern Kupplungen angeordnet sind, von denen jeweils eine in Eingriff mit dem zugehörigen Kegelzahnrad ist und ein Umschalten auf die andere Kupplung synchron mit dem Umschlagen der Schwenkbewegung der Kolben erfolgt, wird eine zuverlässige und verlustarme Drehmomentenübertragung auf die Abtriebswelle gewährleistet und sind auch Drehmomente eines Schwungrades oder Anlassers in den Motor hinein übertragbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau des Verbrennungsmotors mit vier Zylinderabschnitten und im Querschnitt

Fig. 2 die Arbeitstakte des Verbrennungsmotors

Fig. 3 die Kolben mit Kolbenverbindung

Fig. 4 Längsschnitt des Verbrennungsmotors

In Fig. 1 ist der Aufbau des Verbrennungsmotors mit vier separaten Zylinderabschnitten dargestellt, von denen jeweils zwei in einem Gehäuse befindliche Zylinderabschnitte mit ihren Zylinderköpfen zusammenstoßen. Die Kolbenverbindung 1 ist auf der Abtriebswelle 4 gelagert. Ebenso sind auf der Abtriebswelle 4 die Kegelzahnrädern 2 und 3 angeordnet, das Kegelzahnrad 2 lose und das Kegelzahnrad 3 mit der Abtriebswelle 4 fest verbunden. Zwischen den Kegelzahnrädern 2 und 3 besteht über die Kegelzahnräder 9 eine Wirkverbindung. Weiterhin sind die Kupplungen 5 und 6 dargestellt, die eine wechselnde Verbindung zwischen der Kolbenverbindung 1 und dem Kegelzahnrad 2 oder der Kolbenverbindung 1 und dem Kegelzahnrad 3 herstellen. Es ist jeweils nur eine Kupplung im Eingriff mit dem zugehörigen Kegelzahnrad und das Umschalten erfolgt synchron mit dem Umschlagen der Schwenkbewegung der Kolbenverbindung 1.

Die Arbeitstakte des Verbrennungsmotors zeigt Fig. 2, sie sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:

Die Kolben 7 und die Kolbenverbindung 1 zeigt schematisch die Fig. 3 und in Fig. 4 sind zwei separate Zylinder 8, die mit ihren Zylinderköpfen zusammenstoßen, dargestellt. Das vorteilhaft erreichbare Drehmoment berechnet sich als Produkt von Kraft P × Radius R, ist also im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen mit Kurbelwelle nur verbrennungskraftabhänig.

Claims (1)

1. Schwenkkolbenverbrennungsmotor mit einem rotationssymmetrisch um eine Abtriebswelle verlaufenden torusförmigen Zylinderraum und darin beweglichen Kolben, von denen jeweils zwei Kolben durch eine auf der Abtriebswelle drehbar gelagerte Kolbenverbindung miteinander verbunden sind, wobei die Kolbenverbindung über eine Kupplung/Getriebekombination derart mit der Abtriebswelle verbindbar ist, daß die Schwenkbewegung der Kolben in eine einheitliche Drehbewegung der Abtriebswelle umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung/Getriebekombination aus zwei auf der Abtriebswelle (4) angeordneten Kegelzahnrädern (2, 3) besteht, von denen eines mit der Abtriebswelle (4) fest verbunden ist und zwischen den Kegelzahnrädern (2, 3) mittels weiterer Kegelzahnräder (9) eine Wirkverbindung hergestellt ist, und daß jeweils zwischen der Kolbenverbindung (1) und den auf der Abtriebswelle (4) angeordneten Kegelzahnrädern (2, 3) Kupplungen (5, 6) angeordnet sind, von denen jeweils eine in Eingriff mit dem zugehörigen Kegelzahnrad ist und ein Umschalten auf die andere Kupplung synchron mit dem Umschlagen der Schwenkbewegung der Kolben erfolgt.