DE3001094A1

DE3001094A1 - Hubkolbenstangenantrieb mit gekoppelter teilkreisachse am planetenzahnrad

Info

Publication number: DE3001094A1
Application number: DE19803001094
Authority: DE
Inventors: Walter 7000 Stuttgart Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1981-07-16

Description

Hubkolbenstangenantrieb mit gekoppelter Teilkreisachse
am Planetenzahnrad! Der vorliegende Gegenstand ist ein Verbrennungsmotor mit gegenüber~ liegenden Kolbenpaar, die an kurzen Kolbenstangen mit einen gemein~ samen Lagerring in der Mitte fest verbunden sind, wodurch ein starres Trieb;erkstück gebildet wird, sodaß hier die hin und hergehende Massenbewegung auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Die Kolbenstangenhalften führen durch hemedrisch abgedichtete Expansionsraume im Zylinder und bilden dadurch vier Arbeitskammern gleichzeitig, die sich auf engsten Raum in einen Kleinen Motor unterbringen lassen.
Die Teilkreisachse des Planetenrades ist im Kolbenstangenring gelagert und führt das Kolbenpaar zwangsläufig geradlinig hin und her bzw. durch die Arbeitshubtakte wird von dem Explosionsdruckgefälle das Drehmoment über das Planetenrad zur Kurbelwelle nach außen als Drehkraft abgeleitet.
Die bisher bekannten Kolbentriebwerke haben den Nachteil, daß der Kolbenabstand mit der längeren Verbindungskolbenstange größer ist und die erzeugte hin und hergehende Massenträgheit wie Kurvenbahnen, Drehspiralen, Exzenter oder gelagerte l.aufrollensysteme aufwendiger, massiver u.schwerer sind, außerdem entsteht eine ungünstige Drehkraftableitung von schrägen Gleit und Abrollflächen, daß bei Verbrennungs motoren unwirtschaftlich ist.
Durch den weiten Kolbenabstand sind diese Motoren größer und schwerer, bei einer kleineren Motorausführung ist dann nur noch ein Arbeitsraum über dem Kolben möglich, sodaß beim Viertaktprinzip die Verdichtung und Explosionshubdrücke direkt über schrage Abrollgleitflächen und seitliche Kolbenreibungsdrücke ungünstig einwirken.
Außerdem wird beim Auspuff und Andaughub die Nassenträgheit von den Hubteilen mechanisch über Gleit und Lagerstellen leer hin und her beeyt, Ein shnlicher Vergleich bei einen konfusionellen Vierzylinder Viertaktmotor sei hier noch erwähnt, wo jeder olben nur eine Arbeit kammer hat, entstehen dann bei den Schraägstellungen der Pleulstangen während des Drehomentes über die Kurbelwelle, die bekannten seitlic.:en Reibungsdrücke von den Kolbenmänteln gegen die Zylinderwände Sämtliche Verdichtungs und Explosionsbelastungsdrücke müssen leber Pleul und Kurbelwellenlager voll aufgenommen werden.
Der neue Vorschlag, mit einen linialgeführtes Kolbenpaar, daß die Umkehrbewegung mit einen Planetenzahnrad 1 zu 2 im feststehenden Innenzahnkranz zu übertragen, entspricht hier einer idealen semetrischen Hubbewegung, daß gleichmäßig leicht umlaufende Planetenrad ist mit der Teilkreisachse an die Kolbenstange direkt gekuppelt Das Kolbenpaar mit seinen vier Arbeitskammern kann im Viertaktverfahren mit Ventile jeh eine Taktfase verschoben hinter einander gesteuert werden und schwimmt gewissermaßen bei jeden Arbeitstakt zwischen den Expiosions und Kompressionsdrücken hin und her, nur das ExploæionshubdruckgefSlle führt die eigentliche Arbeitskraft auf das Planetentriebwerk, daß die umgewandelte Drehkraft nach außen ableitet.
Als doppelwirkenden Zweitaktmotor lassen sich die Innenkolbenkammern im Zylinder mit den abgedichteten Kolbenstangen als absoluter Vorverdichtungsraum ausnützen. Die Innenkolbenseiten können das Vor; verdichtungsvolumen wie eine Ladepumpe die Zylinderspülung maximal durchblasen. Bei diesen Zweitakter wird das Kolbenpaar als Boxermotor zwischen den Explosionen in den Zylinderköpfen aufgefangen und hin und her getrieben.
Als Dieselausführung scheint dieser besonders geeignet, weil die hohen Verdichtungs-und Explosionsdrücke nicht über Gleit und Laberstellen aufgefangen werden, sondern mit der leichten starren kurzen Kolbenstange in sich gradlinig abgestützt, und das Planetentriebwerk wandelt die jeweilige Arbeitstaktbewegung als Drehkrafleistung auf eine mit Zahnräder untersetzte -Antriebswelle nach augen um. Auf dieser Antriebswelle sitzen mit entsprechenden Abstand festverbundene zwei große Zahnräder, wo jeweils von der Kurbelwelle das kleine Zahnrad eingreift, und so eine gleichmäßige Drehkraftubertragung von den Schwungmassen - Kurbelwangen das darin gelagerte Planetenrad dreht.
Die Fig. ( 1 und 2 ) zeigt, den Motorblok 1 worin das Kolbenpaar 2 .mit abgedichteten Kolbenstangen 3 eingepaßt ist, diese sind am Lagerring 4 fest verbunden. Die darin gelagerte Teilkreisachse 5 ist als Doppelplanetenritzel 6 aus einem Stück ausgebildet, und greift in die neben einander feststehenden Innenzahngrenze 8 + 8a ein, wo das Doppel planetenritzel in den ausgewuchteten Schwungmassen 7 + 7a gelagert ist. Die Kurbelwellenzahnräder 9 + 9a kämmen jeweils in die großen Getriebezahnräder 10 + 10a ein,die auf einer durchgehenden zentralen Antriebswelle 11 gemeinsam drehfest sitzen, und die Drehkraftableitung im untersetzten Gang nach außen führt.
Die Fig. ( 3 ) hat an der Kurbelwelle 12 mit einer ausgewuchteten Schwungsmässe 7 das einfache Planetenrad 6 gelagert, daß in den feststehenden Innenzahnkranz 8 eingreift, die Planetenradteilkreisachse 5 sitzt drehbeweglich im Lagerring 4 der mit den Kolbenstangen 3 fest verbunden ist. Die Kolbenköpfe 2 besitzen nach innen zugekehrt schmale Kolbenmäntelstege 13 die in ausgesparte verschachtelte Zylinder tasche 14 eintauchen und die Einlass-und Auspuffscilitze abdecken bzw. freigeben.
Dieser doppelwirkende Zweitakter besitzt nur drei bewegte Teile, wo die Drehkraft hier direkt von der Kurbelwelle abgenommen wird, und als leichten Kleinmotor besonders einfach hergestellt werden kann.
Die verschiedensten Kombinationen sind hier möglich, so?.e neheneinanderliegende Reihen Zylindergruppenanordnung, wo eine durchgehende zentrale Hauptwelle mit den Zahnräderpaaren die einzelne Motorblöck mit den nitzeln eingreifen und synchron im untersetzten Gang antreiben, bei einen Deffekt eines Motorblockes läßt sich dieser ein~ fach komplett rasch austauschen.
Als einfaches Planetentriebwerk mit nur einen Kolben und einer KolbenstanGe kann der dcppelwirkende Zylinder als Pressluft bzw.
Dampfmotor gebaut werden.
Ebenso läßt sich diese Möglichkeit eines Dampfmotores in verschiedene große gegenüberliegende Zylinderstufen für Hoch-und Niederdruck ausführen, oder als kombinierter Pressluftverdichter Mitauflader bz.
Pumpe zu betreiben.
Bei diesen Vorschlag, wird nur das Druckgefälle vom Betriebsmittel über die Antriebshubbewegung als Drehmoment zum Planetentriebwerk nach außen abgeleitet.
it den kurzen leichten Kolbenstangen und Kolben wird die hin und hergehenae Massenbewegung auf ein Minimum reduziert und ist durch aie gradlinige Hubbewegungsführung kaum Verschleißreibungen ausgesetzt, wodurch eine lange Lebensdauer und Brennstoffeinsparung bei großer Leistung möglich ist.
Die vier großen Expansionsräume können verhältismäßig in einen kompakten leichten Zylinderblock untergebracht werden Samtliche Motorteile lassen sich stabil einfach und in vorteilht,fter Zweckmäßigkeit wirtschaftlich herstellen.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Planetentriebwerk Tit gradliniger gefünrten hin und hergehenden Teilkreiszar'nradantrieb dadurch gekennzeichnet, daß an den Planetenrad (6) die Teilkreisachse (5) im Lagerring (4) sitzt und mit den Kolbenstangen (3) verbunden sind, die durch abgedichtete Arbeitskammern führen und mit den gegenüberliegenden Kolbenpaar (2) bei einem Verbrennungsmotor vier Expansionsräume gleichzeitig bildet.
2.) Nach Anspruch 1 dadurch geknnzeichnet, daß Fig. 1 und 2 das Doppelplanetrad (6) in die festen Innenzahnkrrnze (8 + 8a) eingreift und in den Kurbelschuungmassen (7 + 7a) gelagert ist, wo die Kurbelwellen (12 + 12a) mit den Ritzeln (9 + 9a) in die Zahnräder (10 + 10a) eingreifen, die drehfest mit der Antriebswelle (11) verbunden sind.
30) Nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fig. 3 ein Planetenrad (6) im festen Zahnkranz (8) eingreift und in der Schwungmassenkurbel (7) gelagert ist die mit der Kurbelwelle (12) nach außen führt.
4.) Nach Anspruch 1 - 3 dadurch geknennzeichnet, daß an den Kolbenköpfen (2) je nach innen.zugekehrte Mantelstege (13) sich befinden die in die Zylindertaschen (14) eintauchen und die Ein-und Auspuffschlitze steuern.
5.) Nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß am einfachen Planetentriebwerk eine Kolbenstange mit einen doppelwirkenden Zylinder als Dampf, oder Pressluftmotor arbeitet bzw. mit gegen überliegenden mehrstufigen großen Zylinderausführungen ausgerüstet ist.
6.) Nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein kombinierter Antrieb als Kompressor, Mitauflader, oder Pumpe betrieben wird und die einzelne Motorzylinderblöcke nebeneinander angeordnet sind, die mit einer durchgehenden Hauptantriebswelle mit den Zahnräderpaaren im Eingriff stehen.