DE2725986A1

DE2725986A1 - Anordnung von teilen fuer eine brennkraftmaschine bzw. einen motor oder einen verdichter

Info

Publication number: DE2725986A1
Application number: DE19772725986
Authority: DE
Inventors: Eduardo Hector Taurozzi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1977-12-22
Also published as: PT66634B; BE855498A; IT1077201B; NL7706235A; BR7703685A; AU2588177A; ES458894A1; FR2354445A1; AR207194A1; PT66634A; HU175180B; JPS5325902A; SE7706596L; ZA773314B

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Dipl.-In₉. K. GUNSCHMANN Dr. r.γ. not. W. KÖRBER

Dipl.-Im. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 22 SteinsdorfstraßelO

'S* (089) '29 66 84

8. Juni 1977

Eduardo Hector Taurozzi

Junin 1715

Buenos Aires, Argentinien

Patentanmeldung

Anordnung von Teilen für eine Brennkraftmaschine

£>zw. einen Motor oder einen Verdichter

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Dipl. In₉. H. MITSCHERLICH Dipl.-In«. K. GUNSCHMANN

Dr. r.r. not. W. KÖRBER

Dipl.-I ηq. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstraße 10

'S» (089) * 29 66 84

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Bauteilen für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verdichter.

Der ortsfeste Teil der Brennkraftmaschine bzw. des Motors oder des Verdichters wird durch einen Block gebildet, in dem ein einen Zylinder bildender torusförmiger Hohlraum vorhanden ist.

Auf der Oberseite des Zylinderblocks ist ein Zylinderkopf angeordnet, durch den der torusförmige Hohlraum in zwei Abschnitte unterteilt wird.

In dem torusförmigen Zylinder arbeitet mindestens ein Kolben, der hin- und herschwenkbar mit Hilfe einer Achse unterstützt 1st, welche in einer Bohrung des Zylinderblocks hin- und herdrehbar gelagert ist, wobei die Achse der Bohrung mit der Mittelachse des torusförmigen Hohlraums zusammenfällt.

Der Kolben ist mit einer Pleuelstange gekuppelt, welche an ihrem anderen Ende mit einer Kurbelwelle gekuppelt ist, so daß die Hin- und Herbewegung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragen werden kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung die geradlinige Hin- und Herbewegung, mit der Motoren mit innerer oder äußerer Verbrennung xsowie Verdichter arbeiten, durch eine hin- und hergehende Schwenkbewegung lui eine Achse ersetzt ist.

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Der Zylinderkopf läßt sich in der verschiedensten Weise ausbilden, doch die vorteilhafteste Konstruktion ist die in der Zeichnung dargestellte mit obenliegenden Nockenwellen.

Kin wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, einen Motor oder Verdichter aus mehreren Baueinheiten aufzubauen, so daß man nach Bedarf mehrere Zylinderblöcke vereinigen kann, um Anordnungen mit zwei, vier, sechs, acht, zehn usw. Zylindern zu schaffen. Hierbei wird jeweils von einem zentral angeordneten Block mit zwei Zylindern ausgegangen, so daS es möglich ist, durch Hinzufügen weiterer Blöcke einen Motor oder Verdichter mit der genannten Zylinderzahl zu schaffen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, einige der Probleme zu lösen, die sich bei den bekannten Anordnungen für Motoren und Verdichter ergeben.

Zu den weiteren Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung gehören ein raumsparender Aufbau, ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen dem Baugewicht und der Leistung, die Verwendung doppeltwirkender Kolben, das Fehlen von Kolbenreibung sowie die geringe Anzahl der Bauteile.

Im Vergleich zu Motoren und Verdichtern mit geraden Zylindern bietet die Erfindung wesentliche weitere Vorteile.

Hierzu gehören niedrige Herstellungs- und Entwicklungskosten, hohe Leistung sowie ein niedriges Leistungsgewicht.

Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter sind zahlreiche Bauteile vorhanden, die denjenigen bekannter Motoren bzw. Verdichter ähneln, und bei denen sich daher keine besonderen Probleme ergeben.

Die niedrigen Herstellungskosten ergeben sich daraus, daß gemäß der Zeichnung die meisten Bauteile auf der Drehmaschine bearbeitet werden können.

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Wegen der raumsparenden Bauweise sind die zu zerspanenden Verkstoffmengen ja Zylindereinheit geringer als bei Anordnungen mit geradliniger Kolbenbewegung.

Wegen des günstigen Leistungsgewichts lassen sich erfindungsgemäße Motoren und Verdichter herstellen, für die sich Anwendungsmöglichkeiten ergeben, für welche die bis jetzt bekannten Motoren und Verdichter nicht in Frage kommen.

'•/egen des Fehlens von Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder, das zu einer Verbesserung des mechanischen ' irkungsgrades führt, läßt sich ein niedrigerer spezifischer Kraftstoffverbrauch bei Motoren erzielen.

Bei Motoren gehen durchschnittlich 10'. des Heizwerts des Kraftstoffs mit den Abgasen verloren, und ein Anteil von ?>Ύ\ wird vom Kühlwasser aufgenommen und über den Kühler an die Atmosphäre abgegeben.

Diese Verluste, die insgesamt etwa 7')V ausmachen, sind unvermeidbar.

Die Aufgabe, die Leistungsausbeute von Motoren zu steigern, ist sehr kompliziert, sie würde jahrelange Forschungsarbeiten erfordern, und auch unter Berücksichtigung der bei den Merkstoffen erzielten technischen Fortschritte würde sich nur ein kaum bemerkbarer Erfolg erzielen lassen; außerdem würde sich eine erhebliche Verkürzung der Lebensdauer ergeben.

Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter erhöht sich dagegen der thermische Wirkungsgrad, wegen des Fehlens der Kolbenreibung lassen sich höhere Drehzahlen erzielen, und wegen des reibungsfreien Betriebs ergibt sich ein höherer mechanischer Wirkungsgrad.

Insbesondere bei großen Motoren bekannter Art ergeben sich somit sehr hohe Reibungsverluste.

Die Verluste entsprechen etwa 20% der indizierten Leistung, d.h. ihnen kommt eine erheblich geringere Bedeutung zu als

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don Verlusten an thermischer Energie aus dem zugeführten Kraftstoff. Die Heibung wird in Wärme verwandelt. Der mechanische Wirkungsgrad ergibt sich aus einem Vergleich zwischen der indizierten Leistung und der Nutzleistung.

Bei Motoren bekannter Art sind die durch den Kolben hervorgerufenen ^eaktionskräfte, die in enger Beziehung zum ZylinderverschleiiJ stehen, eine direkte Folge der seitlichen Kräfte, die durch den Kolben auf die Zylinderwand während des Verbrennungs- und des Verdichtungshubes aufgebracht werden, sowie in einem geringeren Ausmaß während des Ansaughubes.

Diese Reaktionskräfte sind auf die Schrägstellung der Pleuelstangen zurückzufuhren.

Wenn man den auf die gesamte Kolbenfläche wirkenden Gasdruck betrachtet, wird ersichtlich, daß dann, wenn sich ein Kolben an der 7ylinderwand abstützt, um den seiner Bewegung entgegenwirkenden Widerstand zu überwinden, eine Reaktionskraft erzeugt wird, die bei kleinen Motoren mit einem Hub-

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raum von 1000 cm" etwa 500 bis 700 kg betragen kann.

Auch während des Verdichtungshubes tritt eine Reaktionskraft auf, die zwar erheblich kleiner ist, jedoch auch Folgen hat, und zwar in Form einer Abnutzung der Zylinder, die ihrerseits zu einer Verringerung der Verdichtung und des thermischen Wirkungsgrades führt.

Ein erfindungsgemäßer Motor oder Verdichter läßt sich mit Volleistung betreiben, ohne daß irgendeine Abnutzung der Zylinder eintritt.

Eine Motor- und Verdichtereinheit läßt sich unter Erzielung einer sehr hohen Kraftstoffersparnis betreiben und nimmt außerdem sehr wenig Raum in Anspruch.

Nach der Arbeit von Taylor sind nahezu 75% des mittleren Reibungsdrucks auf den Kolben zurückzuführen. Bei einem Motor von 100 PS gehen etwa 20 PS infolge mechanischer Reibung verloren.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 bis 5 zeigen in Schnittdarstellungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht sämtliche Hauptteile einer erfindungsgemäßen Anordnung. Hierzu gehören eine Kurbelwelle 9, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenkörper 10, Kolbenringe 12 und ein Lager 5 für die doppeltwirkende Kolbenanordnung.

Zu den weiteren Teilen der Anordnung gehören ein torusförmiger Zylinderblock 7, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenbolzen 20 sowie Ein- und Auslaßventile 10 und 11.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Puerschnitt einen erfindungsgemäßen Motor, bei dem auf der Oberseite des Zylinderblocks 7 Zylinderköpfe bekannter Art mit obenliegenden Nockenwellen 14 angeordnet sind.

Zu dieser Anordnung gehören die Nockenwellen 34, die Ventile 13, ein Kühlwassermantel 15, eine Ansaugleitung 16, Kühlwasserkanäle 4 im Zylinderblock, ein Kolbenkörper 10, eine Pleuelstange 8, eine torusförmige Zylinderbohrung 7, eine Lagerbuchse 5, in welcher ein Lagerzapfen des Kolbenkörpers hin- und herschwenkbar gelagert ist, sowie eine Kurbelwelle

Fig. 3 zeigt die Draufsicht eines Zylinderblocks eines Motors, der einem Vierzylindermotor bekannter Art entspricht. Bei 1 erkennt man ein Mittelstück, das benötigt wird, wenn Motoren mit mehr als einem torusförmigen Zylinder geschaffen werden sollen; zwischen benachbarten Teilen des Zylinderblocks sind gemäß Fig. 3 Dichtungen 6 angeordnet; zu jeder Baueinheit gehört eine torusförroige Zylinderfläche 7, und bei 4 ist die Anordnung der Dichtung am Umfang des Zylinders dargestellt.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Zylinder mit einem Lager 17 für den Lagerzapfen des nicht dargestellten Kolbenkörpers

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Leerseit

Claims

rp ,.λ ,_- ,j, <· ρ \..J Anordnung von Teilen für eine Hrcnnkm f t.nr: ^.~h i nc bzv. oinon Motor oder einen Verdichter, dadurch g ·■ k ο η η zeichnet , da?, ein oder mehrere ZyI inderblöeke (7) vorhanden sind, die jeweils einen torusförmigen Hohlraum aufweisen, welcher als Zylinder zur Wirkung kommt, dn?» in jedem 7vlinder ein doppeltwirkender Kolbenkörnor (1 M angeordnet ist, der gelenkig mit einer Pleuelstange (S) verbunden ist, welche ihrerseits gelenkig mit einem Kurbelzapfen einer i:n unteren Teil des torusförmigen Zylinders gelagerten Kurbelwelle (9) verbunden ist, daß der ein bewegliches Bauteil des Motors bzw. des Verdichters bildende Kolbenkörper Lagerzapfen (5) aufweist, die in zugehörigen Bohrungen jeder Zylinderblockhälfte gelagert sind, daft dip gemeinsame Achse dieser Bohrungen mit der Achse des torusförmigen Hohlraums zusammenfällt und daft vn mittleren Teil des Zylinders ein Hohlraum vorhanden ist, der so bemessen is!-, dnft genügend '!run für einen die beiden Kolben des Kolbenkörper? verbindenden Arm vorhanden ist. :. Anordnung nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderblockteil (7) vorhanden ist, dessen beide Stirnflächen jeweils mit einer torusförmigen Aussparung versehen sind, und daft sich Motoren oder Verdichter mit mehreren Kolbenkörpern aus mehreren solchen Zylinderblockteilen aufbauen lassen. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Zylinderblock (7) Bohrungen zum Aufnehmen zugehöriger Lagerzapfen (5) der Kolbenkörper aufweist. 709851/1024 BAD ORIGINAL 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Zylinderblocks (7), mo dieser seine größte Breite hat, durch eine oder mehrere Nockenwellen (14) betätigbare Ventile (13) bzw. 'feather valves" angeordnet sind. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsflächen jedes Kolbenkörpers (10) an dem Kolbenkörper ausgebildet sind. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Oberseite des Zylinderblocks (7) Lager (17) für die Lagerzapfen (5) der Kolbenkörper verschraubt sind. 7. Anordnung nnch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderblöcke (7) mit Hilfe einer durchgehenden Stange miteinander verbunden sind. S. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderblöcke (7) mit Hilfe von äußeren Kühlrippen oder von inneren Kanälen (1; 4), die von V/asser durchströmt werden, gekühlt werden. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung der arbeitenden Teile durch Spritzschmierung oder durch die Zufuhr von unter Druck stehendem Schmierstoff erfolgt. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Motor bzw. der Verdichter nur einen Zylinder aufweist, der Zylinderblock mit dem torusförmigen Hohlraum mit dem Kurbelgehäuse zusammenhängend ausgebildet ist. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderblöcke (7) bei einem Verdichter mit zwei Zylindern eine symmetrische Form haben. 709851/1024 12. Anordnung nach einem dor Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder jede Hälfto eines Zylinderblocks (7) eine Aussparung zum Aufnehmen einer Dichtung (6), eines Kupferdrahtes, von Aluminium oder anderen Materialien aufweist. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1?, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Achsen der Kurbelwelle (9), der Kurbelzapfen und der Lagerzapfen (5) der Kolbenkörper (10) verbindende Linie dann, wenn sich der Kolbenkörper in der Mitte seiner Hubstrecke befindet, einen rechten '.-.'!nkel mit der Achse des Kolbenkörpers bildet, und daß bei dieser Stellung eine die Achse des Kolbenbolzens (20) mit dem Mittelpunkt der Achse des Kolbenkörners verbindende Linie ebenfalls einen rechten Winkel mit einer die Achse der Kurbelwelle mit der Achse der Lagerzapfen (5) des Kolbenkörpers verbindenden Linie bildet. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1?., dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Kurbelzapfen der Kurbewelle (9) zwei oder mehr Pleuelstangen (8) gelagert sind und daß die zugehörigen torusförmigen Zylinder in "inkelnbständen um die Kurbelwelle (9) herum angeordnet sind. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn es sich um einen Verdichter handelt, dieser durch einen Elektromotor oder eine Brennkraftmaschine oder eine andere Kraftmaschine angetrieben wird, deren Antriebswelle gleichachsig mit dem Verdichter angeordnet ist. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter mittels eines Keil- oder Flachriemens oder über Zahnräder angetrieben v/ird. 17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem Verdichter mit zwei torusförmigen Zylindern die Zylinder bezüglich ihres Durchmessers unterscheiden. 709851/1024 ^725986

1.8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekonnzeichnet, daß alle Zylinder des Verdichters den gleichen Durchmesser haben.

1Π. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 1.8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (9) auf Kugellagern oder ähnlichen die Reibung verringernden Lagern gelagert ist.

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sowie mit einer Aussparung 18, die Hin- und Herbowecrungen des Kolbenkörpers ermöglicht.

Fig. 5 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Lagerzapfen 5 für zwei Kolbenkörper 30, einem Kurbelwellenlager und torusförmigen Zylinderflächen. Zu der Anordnung nach Fig. 5 gehören zwei in einer gemeinsamen Ebene liegende torusförmige Zylinder.

Mit dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 9 arbeiten zv.ei Pleuelstangen 8 zusammen, so daß sich eine Anordnung ergibt, die der Anordnung bei einem V-Motor bekannter Art ähnelt.

Die Anordnung nach Fig. 5 ist auf ideale V/eise für industrielle Verdichter zum Betreiben pneumatischer Werkzeuge geeignet, ferner für Spritzgießmaschinen, Autoreifen-'ieparaturverkstätten, Servicestationen, Sandstrahlgebläse und dergleichen.

Bei der Anordnung nach Fig. i> handelt es sich um einen Verdichter für industrielle Zv/ecke mit vier Zylindern, und zwar zwei Hochdruck- und zwei Niederdruckzylindern von unterschiedlichem Durchmesser.

Bei entsprechender Anordnung der torusförmigen Zylinder, der Pleuelstangen und der Kolbenkörper ist es möglich, die Kolben abwechselnd zur Wirkung zu bringen.

Schließlich ist es gemäß der Erfindung möglich, über den Umfang des Zylinderblocks mehr als zwei torusförmige Zylinder zu verteilen.

Der Patentanwalt:

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