DE4416989C2 - Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ganz all­ gemein eine Vorrichtung zur Umwandlung einer kreis­ förmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt. Eine Anwendung dient zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung beispielsweise eines Kol­ bens eines Viertakt-Hubkolbenmotors in die Drehbe­ wegung einer Kurbelwelle.

Aus der FR 12 50 455 ist eine Vorrichtung zur Um­ wandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung bekannt, bei der an einem Motor ein Drehkörper befestigt ist, an dem ein Hebel­ glied mittels eines Kraftpunktes gekoppelt wird, wobei in einem Führungsglied ein weiterer Dreh­ punkt vorgesehen ist, der als beweglicher Hebel­ drehpunkt für den Hebel fungiert, während das an­ dere Ende des Hebelgliedes eine hin- und hergehen­ de Bewegung einer Zahnbürste ausführt. Die bekann­ te Vorrichtung dient lediglich der Umwandlung ei­ ner schwachen Drehbewegung in eine Vibration der Zahnbürste. Für die Umwandlung größerer Drehmomen­ te in eine hin- und hergehende Bewegung ist deren Vorrichtung nicht geeignet.

Die FR 605 474 offenbart ein Hebelglied mit einem Hebeldrehpunkt, der in einem Führungsglied gela­ gert ist, Wirkpunkte, die mit sich hin- und her­ bewegende Kolben verbunden sind, und einen Kraft­ punkt, der mit einem Drehkörper verbunden ist. Es fehlt jeglicher besonderer Führungsgliedaufbau, der das Übertragen größerer Kräfte ermöglicht.

In der DE-PS 3 30 887 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Schwenkbewegung eines Hebelgliedes aufgezeigt, bei der die Position des Hebeldrehpunktes verändert wird, um einen Bereich zu variieren, in dem der Wirkpunkt bei Schwenken des Hebelgliedes verscho­ ben werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich mithin be­ sonders auf eine Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewe­ gung und umgekehrt unter Verwendung eines Hebel­ gliedes mit einem Kraftpunkt, einem Hebeldrehpunkt und einem Wirkpunkt. Der Kraftpunkt ist drehbar an einem Punkt auf einer Linie angeordnet, die ein Drehzentrum mit einem Umfang eines Drehkörpers verbindet, wobei der Hebeldrehpunkt mit einem er­ sten Führungsglied versehen ist, so daß der Hebel­ drehpunkt als beweglicher Hebeldrehpunkt fungiert, und der Wirkpunkt mit einem sich hin- und herbewe­ genden Körper verbunden ist. Schließlich gehört zur Gattung der Erfindung, daß das erste Führungs­ glied Stützelemente aufweist, um den Hebeldreh­ punkt so zu lagern, daß er in Längsrichtung des Hebelgliedes bewegt werden kann.

Einer der Faktoren, die eine Steigerung der Aus­ gangsleistung eines Viertakt-Hubkolbenmotors verhin­ dern, ist bekanntlich das unvermeidliche seitliche Aus­ weichen eines Kolbens. Dieses seitliche Ausweichen läßt sich nicht vermeiden, da der Kolben und die Kur­ belwelle über eine Pleuelstange miteinander verbunden sind. Insbesondere verstärkt sich dieses seitliche Aus­ weichen, da die Hin- und Herbewegung des Kolbens nicht gleichmäßig an die Kurbelwelle übertragen wird, was sich in einem Energieverlust niederschlägt.

Auf diese Weise interveniert die Kurbelbewegung herkömmlicherweise bei der Umwandlung einer linea­ ren Bewegung in eine drehende Bewegung. Da jedoch der Kolben bei Bewegung der Kurbelwelle beispiels­ weise in einem Viertakt-Hubkolbenmotor vibriert, tre­ ten zwischen dem Kolben und dem Zylinder durch seitli­ ches Ausweichen bedingte Kräfte auf. Daher muß die Leerlaufdrehzahl des Motors auf ca. 1000 Umdrehun­ gen pro Minute erhöht werden, was auch zu einem Pro­ blem des Kraftstoffverbrauchs führt.

Das seitliche Ausweichen verursacht einen Energie­ verlust. Außerdem muß der Kolben aus einem schwe­ ren, festen Metall hergestellt sein, um eine Beschädi­ gung des Kolbens, z. B. Risse, Teilbrüche und derglei­ chen im Kolben, verursacht durch eine Kollision des Kolbens mit der Innenwand des Zylinders, zu verhin­ dern. Dann ist es nicht möglich, das Gewicht des Kol­ bens durch Herstellung dieses aus beispielsweise einem keramischen Werkstoff zu verringern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obigen Gattung zur Umwand­ lung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt mit einer besseren Führung zur Verfügung zu stellen.

Darüber hinaus soll ein bei der Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbens beispielsweise eines Viertakt-Hubkolbenmotors in die Drehbewegung der Kurbelwelle entstehender Energieverlust verringert und das Gewicht des Motors durch Herstellung des Kol­ bens aus einem keramischen Werkstoff reduziert wer­ den.

Die allgemeinen Lösungen der gestellten Aufgabe sind gemäß der vorliegenden Erfindung den Ansprü­ chen 1, 3, 4 und 7 zu entnehmen.

Gemäß dem Wesentlichen der vorliegenden Erfin­ dung wird ein Hebel mit einem Hebeldrehpunkt sowie einem Kraftpunkt und einem Wirkpunkt zur Verfügung gestellt, von denen einer drehbar und axial auf einer Linie angeordnet ist, die ein Drehzentrum mit einem Umfang eines Drehkörpers verbindet. Einer, der Kraft­ punkt oder der Wirkpunkt, ist mit einem ersten Füh­ rungsglied versehen. Der Hebeldrehpunkt ist dann mit einem zweiten Führungsglied versehen, so daß der He­ beldrehpunkt als beweglicher Hebeldrehpunkt dient. Das erste Führungsglied ist mit einem sich hin- und herbewegenden Körper gekoppelt, und das erste und das zweite Führungsglied ist mit Stützelementen zum derartigen Lagern entweder des Kraft- oder des Wirk­ punktes und des Hebeldrehpunktes versehen, daß er in eine Längsrichtung des Hebels bewegt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile erge­ ben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind und die der Erläuterung des Prinzips der Erfindung dienen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 2 eine Darstellung, die beispielhaft die geometri­ schen Orte der gemäß Fig. 1 dargestellten verbundenen, sich drehenden und sich hin- und herbewegenden Teile schematisch verdeutlicht,

Fig. 3 eine Darstellung, die anders beispielhaft die geometrischen Orte der gemäß Fig. 1 dargestellten ver­ bundenen, sich drehenden und sich hin- und herbewe­ genden Teile schematisch verdeutlicht,

Fig. 4 einen schematischen Aufriß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Perspektive einer noch wei­ teren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6A und 6B Kurvenzüge, die die Arbeitsabläufe der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verdeutlichen,

Fig. 7 eine Ansicht einer mehr konkreten Ausfüh­ rungsform der in Fig. 5 schematisch gezeigten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 7,

Fig. 9 eine Queransicht, teilweise im Schnitt, der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 10 einen Aufriß der Ausführungsform gemäß Fig. 7,

Fig. 11 einen schematischen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 einen schematischen Teilschnitt einer gegenüber Fig. 11 modifizierten Ausführungsform,

Fig. 13 einen schematischen Aufriß einer noch weitergehenden Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14A und 14B schematische Aufrisse von zwei Seiten einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 eine schematische Ansicht einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 einen schematischen Aufriß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 17 einen schematischen Aufriß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 einen schematischen Aufriß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 19 einen schematischen Aufriß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 20A und 20B schematische Seitenan- und Draufsichten einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21 einen schematischen Schnitt einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 22 einen schematischen Schnitt einer anderen Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Gesamtanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform hat einen Hebel 5, in dessen einem Ende über einen Stift 4 Kraft eingeleitet wird. Der Stift 4 befindet sich in der Nähe des Umfanges einer Scheibe 3, die auf einer sich drehenden Welle 2 eines Motors 1 befestigt ist.

Ein Hebeldrehpunkt 6a des Hebels 5 ist durch ein Hebeldreh­ punkt-Führungsglied 6 drehbar gelagert, so daß sich der Hebel­ drehpunkt 6a in einer Längsrichtung bewegen kann. Der Hebel­ drehpunkt 6a wird durch einen Stift im Hebel 5 derart reali­ siert, daß der Hebel 5 über den Stift 6a in einer am Hebel 5 drehbar angeordneten Rolle 6b gelagert ist. Das Führungsglied 6 besteht aus der Rolle 6b und die Rolle 6b oben und unten führende Platten 6c und 6d. Dadurch kann der Hebel 5 in Längsrichtung im Führungsglied 6 bewegt werden.

Am anderen Ende des Hebels 5 befindet sich ebenfalls ein ande­ res Führungselement 7. Das Führungselement 7 hat eine Rolle 7b, die über einen Stift 7a drehbar am anderen Ende des Hebels 5 befestigt ist, und oben und unten befindliche Führungs­ platten 7c und 7d zum Führen der Rolle 7b, so daß die Rolle 7b sowie die Achse des Stiftes 7a in Längsrichtung des Hebels 5 bewegt werden können.

Das Führungselement 7 ist im wesentlichen im Mittelabschnitt eines zylindrischen Kolbens 8 angeordnet, und der Kolben 8 befindet sich in einem Zylinder 9. (Nicht dargestellte) Kol­ benringe sind an Umfangsabschnitten in der Nähe beider Endab­ schnitte des Kolbens 8 vorgesehen, um einen Ringspalt zwischen dem Kolben 8 und der Innenwand des Zylinders 9 abzudichten.

Einlaß- und Auslaßrohre 10a und 10b sowie 10c und 10d sind paarweise an den beiden Stirnflächen des Zylinders 9 ange­ ordnet, und Öffnungs-/Schließventile 11a, 11b, 11c und 11d sind in den entsprechenden Rohren vorgesehen.

Bei dieser Anordnung wird, wenn der Motor 1 an eine Stromver­ sorgung angeschlossen ist und angetrieben wird, eine Scheibe 3 beispielsweise in der Richtung eines in Fig. 1 gezeigten Pfeils A bewegt und der Hebel 5 wiederholt bei jeder halben Drehung der Scheibe 3 entgegen den Uhrzeigersinn bzw. im Uhrzeigersinn gerichtete Schwenkbewegungen. Dementsprechend reagiert der durch den Stift 7a des Hebels 5 repräsentierte Stützpunkt in dem Führungselement 7 bei Drehung der Scheibe 3 mit einer Hin- und Herbewegung in Richtung senkrecht zu seiner Längserstreckung.

Die Hin- und Herbewegung des Stiftes 7a des Hebels 5 wird an das Führungselement 7 übertragen und dementsprechend führt der Kolben 8 eine lineare Hin- und Herbewegung im Zylinder 9 aus. Gleichzeitig wird die Rolle 7b so geführt, daß sie in der Längsrichtung des Hebels 5 entlang der Führungsplatten 7c und 7d des Führungselementes 7 bewegt werden kann.

In diesem Fall kann, wenn die Ventile 11a bis 11d bei Bewegung des Kolbens 8 als Reaktion auf die vertikale Bewegung des He­ bels 5 zu vorbestimmten Zeiten geöffnet und geschlossen wer­ den, eine Flüssigkeit aus den Rohren 10a und 10c in den Zy­ linder 9 übertragen werden und von den Rohren 10b bzw. 10d ausgestoßen werden.

Da das seitliche Ausweichen des Kolbens 8 in Richtung auf die Innenwand des Zylinders 9 nicht auf die Führungen 6 und 7 zurückzuführen sein scheint, und das seitliche Ausweichen des Hebels 5 auf die Führungsplatten 6c, 6d, 7c und 7d zu, was am beweglichen Hebeldrehpunkt 6a und einem Wirkpunkt des Stiftes 7a des Hebels 5 verursacht wird, als Drehung der Rollen 6b und 7b absorbiert wird, sind zu diesem Zeitpunkt mechanische Ver­ luste an diesen Abschnitten sehr gering.

Die Vorrichtung gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form ist eine reversible Vorrichtung. Wenn beispielsweise ein unter hohen Druck stehendes Medium wie eine Flüssigkeit oder Gas oder Luft wechselweise von den Rohren 10a und 10c zuge­ führt wird, um den Kolben 8 vertikal mit dem unter hohem Druck stehenden Medium zu bewegen, und die Hin- und Herbewegung des Kolbens 8 über den Hebel 5 an die Scheibe 3 übertragen wird, um die Scheibe 3 zu drehen, dann kann der Motor 1 umgekehrt als Kraftmaschine, beispielsweise als Stromgenerator, betrieben werden.

Auch in diesem Fall sind, da das seitliche Ausweichen des Kol­ bens 8 in Richtung auf die Innenwand des Zylinders 9 und das­ jenige des Hebels 5 in Richtung auf die Führungsplatten 6c, 6d, 7c und 7d, was am beweglichen Hebeldrehpunkt 6a und dem Kraftansatzpunkt 7a des Hebels 5 durch die Hin- und Herbewe­ gung des Kolbens 8 verursacht wird, als Drehung der Rollen 6b und 7b der Führungsglieder 6 und 7 absorbiert wird, die mecha­ nischen Verluste an diesen Abschnitten sehr gering.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die geometrischen Orte der Punkte 4, 6a und 7a während der Bewegung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Der Stift 4 führt eine vollständige kreis­ förmige Bewegung aus, der Hebeldrehpunkt 6a bewegt sich linear zwischen den Führungsplatten 6c und 6d in der Längsrichtung des Hebels 5, und der Stift 7a bewegt sich zwischen den Füh­ rungsplatten 7c und 7d als Reaktion auf die Hin- und Her­ bewegung des Kolbens 8, um einen geometrischen Ort zu bilden, wie er in Fig. 2 oder 3 dargestellt ist. Der Unterschied bezüglich des geometrischen Ortes des Stiftes 7a zwischen den Fig. 2 und 3 wird durch die unterschiedliche Stellung des Stiftes 6a des beweglichen Hebeldrehpunkts verursacht. Außerdem kann der Hub des Kolbens durch unterschiedliche Längen des Hebels 5 rechts und links vom Hebeldrehpunkt 6a variiert werden.

Die Fig. 4 ist ein Aufriß, in dem die schematische Anordnung einer Ausführungsform dargestellt ist, in welcher die vorlie­ gende Erfindung in Verbindung mit einem Viertaktmotor ange­ wendet wird. Ein Einlaßrohr 21, ein Auslaßrohr 22, ein Einlaß­ ventil 23 und ein Auslaßventil 24 sind am oberen Abschnitt eines Zylinders 20 des Viertaktmotors vorgesehen.

Ein Kolben 25 ist im Zylinder 20 vorgesehen und bewegt sich vertikal entlang der Innenwand des Zylinders 20. Obgleich dieser nicht dargestellt ist, ist zumindest ein Kolbenring an der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbens 25 angeordnet, um den Kolben 25 bezüglich der Innenwand des Zylinders 20 abzu­ dichten. Im Kolben 25 ist eine Führungsnut 25c zwischen einem Paar von Führungsplatten 25a und 25b ausgebildet, die in einem vorbestimmten Abstand und in einer Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Kolbens 25 sich gegenüberliegend die Nut 25c bilden.

Eine Rolle 26 mit einem Außendurchmesser von fast derselben Größe wie die Breite der Führungsnut 25c ist in der Führungs­ nut 25c eingesetzt. Die Rolle 26 ist an einem Ende oder Kraft­ punkt eines Hebels 28 über einen Stift 27 drehbar befestigt. Die Platten 25a, 25b und die Rolle 26 fungieren als Kraft­ punkt-Führungselement.

Der Hebel 28 ist in einem beweglichen Hebeldrehpunkt-Füh­ rungsglied 29 gelagert, dessen Anordnung identisch zu derjeni­ gen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist. Das an­ dere Ende des Hebels 28 ist über einen Stift 30 drehbar mit einem Kurbelwellenarm einer Kurbelwelle 32 oder dem Umfangsab­ schnitt einer drehbaren Scheibe 31 gekoppelt. Das Führungs­ glied 29 des beweglichen Hebeldrehpunkts wird von einem Stift 28a, einer Rolle 28b und Führungsplatten 28c und 28d gebildet. Die Führungsplatten 28c und 28d sind entlang der Richtung des Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 vorgesehen, und die Rolle 28b ist ebenfalls so gelagert, daß sie in der Richtung der Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 bewegt werden kann.

Wenn ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch eine Zündkerze 33 in der Nähe des oberen Totpunktes im Verdichtungshub des Kolbens 25 gezündet wird, dann wird in dieser Ausführungsform der Kol­ ben 25 durch die Explosion des Kraftstoff-Luft-Gemisches nach unten gestoßen. Dieser Druck wird durch die Rolle 26 und den Stift 27 an den Hebel 28 übertragen und dann vom Kurbelwellen­ arm- oder -scheibe 31 an die Mittelachse der Kurbelwelle 32 übertragen.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird der Kolben 25 durch den Explosionsdruck gegen die Innenwand des Zylinders 20 gedrängt. Da der Kolben 25 und der Hebel 28 durch das aus den Platten 25a und 25b bestehende Führungsglied und die als Kraftpunkt-Führungselement dienende Rolle und durch das Füh­ rungsglied 29, das als Führung des beweglichen Hebeldrehpunk­ tes dient, miteinander gekoppelt sind, wird die den Kolben 25 drängende Kraft vollständig an die Kurbelwelle 32 übertragen und empfängt keine Gegenwirkung vom Hebel 28, so daß das seit­ liche Ausweichen im Vergleich zu einem herkömmlichen Hub­ kolbenmotor erheblich verringert wird. Auf ähnliche Weise ist der Hebeldrehpunkt 28a des Hebels 28 durch das Führungsglied 29 des beweglichen Hebeldrehpunktes gelagert und dement­ sprechend wird die Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 unter nur geringem mechanischen Verlust in eine Drehbewegung umge­ wandelt.

Da in diesem Fall der Kolben 25 nicht durch eine große Kraft gegen die Innenwand des Zylinders 20 gedrückt wird, kann der Großteil des Kolbens 25 beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein. Da das seitliche Ausweichen ver­ ringert ist, verringert sich der Energieverlust, und die Leer­ laufdrehzahl kann auf beispielsweise 50 Umdrehungen pro Minute oder weniger verringert werden, was sich auch äußerst vorteil­ haft auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind zwei Zylinder und zwei Kolben, die jeweils identisch zu denjenigen der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 4 sind, der vereinfachten Anordnung halber koaxial miteinander gekoppelt, wodurch sich der Wir­ kungsgrad weiter verbessert. Dementsprechend tragen in Fig. 5 Abschnitte, die denjenigen in der Anordnung gemäß Fig. 4 ent­ sprechen, dieselben Bezugszeichen und eine detaillierte Be­ schreibung dieser entfällt oder ist vereinfacht gegeben.

In Fig. 5 sind Paare von Einlaßrohren 21a und 21b, Auslaß­ rohren 22a und 22b, und Zündkerzen 33a und 33b an den beiden Stirnseiten des Zylinders 20 angeordnet. Ein Kolben 25 ist im Zylinder 20 eingesetzt und ein Stift 27, der als Kraftabnahme­ punkt dient, und eine Rolle 26 und Führungsplatten 25a und 25b, die als Führungsglied des Kraftpunktes dienen, sind im Kolben 25 vorgesehen. Der Stift 27 ist an einem Ende eines Hebels 28 befestigt und das Hebel 28 ist über ein Führungs­ glied 29 des Hebeldrehpunktes 28a drehbar mit einem Kurbel­ wellenarm oder einem kraftempfangenden Abschnitt 30a einer Kurbelwelle 32 gekoppelt. Der kraftempfangende Abschnitt 30a entspricht dem Stift 30 der Kurbelscheibe 31 in der Ausführungsform gemäß Fig. 4.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 werden die Einlaßrohre 21a und 21b sowie die Auslaßrohre 22a und 22b durch (nicht darge­ stellte) Ventile zu vorbestimmten Zeiten geöffnet und ge­ schlossen. Diese Abschnitte können dieselbe Anordnung haben wie diejenige eines herkömmlichen Viertaktmotors und auf detaillierte Beschreibungen dieser wird daher verzichtet.

Es wird angenommen, daß die Kurbelwelle 32 von einem (nicht dargestellten) Anlassermotor gedreht wird, daß der Kolben 25 im Zylinder 20 bewegt wird. Hierbei nähert er sich beispiels­ weise dem linken Ende in Fig. 5 und das Kraftstoff-Luft- Gemisch wird zu diesem Zeitpunkt verdichtet. Bei Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die Zündkerze 33a wird der Kolben 25 in Fig. 5 nach rechts geschoben und der Hebel 28 über den Stift 27 sowie die Rolle 26 im Führungsglied des Kraftabnahmepunktes im Uhrzeigersinn gedreht. Bei einer Drehung des Hebels 28 im Uhrzeigersinn um den Stift 28a des Hebeldrehpunktes herum, wird die Kurbelwelle 32 in eine Drehung entgegen den Uhrzeigersinn versetzt. Als Ergebnis wird der Kolben 25 im Zylinder 20 so bewegt, daß er sich dem rech­ ten Ende in Fig. 5 nähert, und dann wird das Abgas aus dem Rohr 22b ausgestoßen. Wenn es vorgesehen ist, daß eine Explo­ sion im zweiten, rechten Zylinder stattfinden soll, dann wird die Kurbelwelle 32 kontinuierlich gedreht. Es kann beim Viertaktbetrieb der zweite Zylinder in nicht dargestellter Weise ein weiterer Zylinder 20 sein, der in gleicher Weise mit der Kurbelwelle über eine weitere Kränkung verbunden ist.

Wenn eine Explosion in diesem nicht dargestellten zweiten Zylinder erfolgt, dann wird der Kolben 25 in Fig. 5 nach links bewegt, um das Abgas durch das Rohr 22a auszulassen, und gleichzeitig wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Einlaß­ rohr 21b eingezogen. Erfolgt eine Explosion in einem weiteren, theoretisch dritten Zylinder, wenn sich der Kolben 25 dem linken Ende in Fig. 5 nähert, dann wird der Kolben 25 nach rechts bewegt, um das über das Einlaßrohr 21b eingezogene Kraftstoff-Luft-Gemisch zu verdichten. Der Kolben 25 wird im Zylinder 20 bewegt, so daß er sich dem rechten Ende in Fig. 5 nähert. Bei Zündung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die Zündkerze 33b zu diesem Zeitpunkt wird der Kolben 25 nach links gestoßen. Auf diese Weise wird die Kurbelwelle 32 kontinuierlich durch einen Gegentaktbetrieb, an dem zwei Dop­ pelzylinder auf eine Kurbelwelle wirken, in der durch einen Pfeil A angezeigten Richtung gedreht.

In Fig. 6a ist der Arbeitsgang eines Viertaktmotors darge­ stellt, bei dem zwei Zylinder mit der in Fig. 5 dargestellten Anordnung mit der Kurbelwelle 32 verbunden sind, und in Fig. 6B sind Arbeitsgänge weiterer zwei Zylinder des Viertaktmotors dargestellt, bei dem insgesamt vier Zylinder identisch zu demjenigen, welcher in Fig. 5 verwendet wird, so angeordnet sind, daß sie kontinuierlich einen Viertaktbetrieb bewirken. In diesem Fall erhöht sich, wenn die vier Zylinder so angeord­ net sind, daß eine Explosion stets durch Schub- und Zug- (oder Gegentakt-) Vorgänge den beiden Seiten des Hebels 28 gemäß Fig. 5 stattfindet, der Wirkungsgrad im Betrieb, wodurch ein ruhiger Motor mit geringer Vibration realisiert wird.

In dieser Ausführungsform ist der Kolben 25 gut ausgewuchtet auf den beiden Seiten des Stiftes 27 angeordnet und der Kolben 25 kontaktiert die Führungsplatten 25a und 25b des Hebels 28, welcher die herkömmliche Pleuelstange ersetzt, nur linear über die Rolle 26. Daher weicht während jeder Explosion der Kolben 25 nicht in stark seitlich auf die Innenwand des Zylinders 20 aus. Dementsprechend wird der durch das seitliche Ausweichen bedingte Energieverlust gering, so daß ein Hubkolbenmotor mit hohem Wirkungsgrad erzielt wird. Da während des seitlichen Ausweichens keine sehr hohe Kraft auf den Kolben 25 wirkt, kann der Kolben 25 aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein.

Wenn der Hubkolbenmotor unter Verwendung eines keramischen Werkstoffes hergestellt wird, dann kann die Innentemperatur des Zylinders 20 auf das zwei- bis dreifache derjenigen eines herkömmlichen Motors erhöht werden. Es ist bekannt, daß der Wärmewirkungsgrad des herkömmlichen Hubkolbenmotors 20% be­ trägt. In dieser Ausführungsform läßt sich auch der mechani­ sche Verlust erheblich verringern. Läßt sich beispielsweise ein mechanischer Verlust von 10% vermeiden und wenn angenommen wird, daß ein verbleibender Wärmeverlust von 70% auf 1/3 verringert werden kann, dann kann ein hoher Wirkungsgrad von (10 + 70/3 + 20)%, d. h. mehr als 50% erzielt werden.

Da der Gesamt-Reibungskoeffizient vom Kolben 25 zur Kurbel­ welle 32 sehr klein wird, läßt sich insgesamt eine sehr gleichförmige Bewegung erzielen und die Leerlaufdrehzahl läßt sich auf beispielsweise 50 Umdrehungen pro Minute oder weniger verringern.

In den Fig. 7 bis 10 ist eine Ausführungsform eines waag­ rechten koaxialen Viertaktmotors dargestellt, bei dem ein Zylinder mit der Anordnung der Ausführungsform gemäß Fig. 5 waagrecht angeordnet ist. In Fig. 7 ist eine Rolle 43a in einer Führungsnut 42a eingesetzt, die zwischen Führungsplatten 42b und 42c ausgebildet ist, welche wiederum in einem Kolben 41a ausgebildet sind, der in einem Zylinder 40a eingesetzt ist und durch einen Stift 44a mit einem Ende eines Hebels 45a verbunden ist.

Die Rolle 43a, die beiden Führungsplatten 42b und 42c bilden ein Kraftpunkt-Führungselement und der Stift 44a wirkt als Kraftpunkt des Hebels 45a.

Der Hebel 45a ist ferner mit einem Stift 48a gelagert, der als beweglicher Hebeldrehpunkt fungiert, und zwar in einem Hebel­ drehpunkt-Führungsglied das aus einer Rolle 47a besteht, die in einer Führungsnut 46a eingesetzt ist. Das andere Ende oder der Wirkpunkt des Hebels 45a ist mit einem Kurbelwellenarm 49a einer Kurbelwelle gekoppelt. Der Kurbelwellenarm 49a ist über einen Riemen 61 und Rollen 62a, 62b, 62c, 62d und 62e, die in Fig. 10 dargestellt sind und als Koppelglied dienen, mit Nockenwellen 50a und 50b gekoppelt und treibt die Nocken 51a und 51b an, die auf den Nockenwellen 50a und 50b sitzen. Die Nocken 51a und 51b steuern über Hebel 53a und 53b, welche Führungen 52a bzw. 52b mit beweglichen Hebeldrehpunkten haben, Ventile 54a und 54b.

Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, ist zusätzlich zum Ventil 54a ein weiteres Ventil 55a auf einer Seite des Zylinders 40a vorgesehen. Das Ventil 55a wird über einen Hebel 56a ähnlich dem Hebel 53a angetrieben. Wie aus Fig. 8 ferner hervorgeht, ist zusätzlich zum Ventil 54b ein weiteres Ventil 55b auf der anderen Seite des Zylinders 40a vorgesehen. Das Ventil 55b wird von einem Hebel 56b ähnlich dem Hebel 53b angetrieben. Gemäß Fig. 8 sind Paare von Zündkerzen 57a und 57b und 58a und 58b jeweils auf den beiden Seiten des Zylinders 40a vorge­ sehen.

Fig. 9 zeigt eine Queransicht, teilweise im Schnitt entlang dem Abschnitt des in Fig. 7 dargestellten Hebels 45a. Der Kur­ belwellenarm 49a, der mit dem unteren Ende des Hebels 45a gekoppelt ist, ist in Lager 60a und 60b gelagert.

Der in den Fig. 7 bis 10 dargestellte Motor ist im Grunde genommen derselbe wie der in Fig. 5 gezeigte und es wird daher auf eine Beschreibung seines Betriebes verzichtet. In diesem Motor wird jeweils ein Hebel, der identisch mit dem zwischen dem Kolben 25 und der Kurbelwelle 32 in Fig. 5 verwendeten Hebel 28 ist, im Antriebsmechanismus der Ventile 54a bis 55b verwendet, so daß der Motor mit höherer Geschwindigkeit drehen kann.

Beispiele eines Ventilöffnungs-/-schließmechanismus werden unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben. In Fig. 11 wird der Ventilöffnungs-/-schließmechanismus bei einem Stößelventil angewandt. Eine Führungsnut 71 eines Kraftpunkt- Führungsgliedes ist am abtreibenden Ende eines Stößels 70 in einer Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Stößels 70 ausgebildet, und eine Rolle 72 befindet sich in der Füh­ rungsnut 71. Die Rolle 72 ist über einen Stift 73 im Kraft­ einleitungspunkt eines Hebels 74 angeordnet. Ein Ventilschaft 75 ist am anderen Ende des Hebels 74 angelenkt. Ein bewegli­ cher Hebeldrehpunkt des Hebels 74 ist über einen Stift 76 in einer Rolle 77 gelagert. Die Rolle 77 wird durch eine Füh­ rungsnut 78 eines Hebeldrehpunkt-Führungsgliedes im Motor­ körper 79 gehalten, so daß sie sich in der Längsrichtung des Hebels 74 frei bewegen kann.

Ein Ventil 80 ist am anderen Ende des Ventilschafts 75 ausge­ bildet. Eine Widerlager-Scheibe 81 ist am Ventilschaft 75 befestigt. Das am anderen Ende des Ventilschaftes 75 ausge­ bildete Ventil 80 schließt unter der Wirkung einer Feder 82 ständig eine Einlaß- oder Auslaßöffnung 83. Die Feder 82 befindet sich zwischen der Scheibe 81 und dem Motorkörper 79. Der Stößel 70 wird dadurch eingestellt, daß der Motorkörper 79 als Eingangs-Führungsglied des beweglichen Krafteinleitungs­ punktes wirkt, und der Ventilschaft 75 wird dadurch einge­ stellt, daß der Motorkörper 79 als Ausgangs-Führungsglied der gelenkigen Verbindung zwischen Hebel 74 und Schaft 75 dient.

Ist der Ventilöffnungs-/-schließmechanismus auf diese Weise ausgebildet, dann wird die vertikale Bewegung des Stößels 70, die von dem Eingangs-Führungsglied des Kraftpunktes geführt wird, gleichmäßig an den Ventilschaft 75 übertragen, und die Bewegung des Ventilschaftes 75 wird durch das Ausgangs-Führungs­ glied des Wirkpunktes sowie durch eine Wand 71a auf der oberen Seite der Führungsnut 71, die im abtreibenden Ende des Stößels 70 ausgebildet ist, geführt. Somit folgt selbst bei einer Erhöhung der Motordrehzahl das Ventil 80 stets genau der vertikalen Bewegung des Stößels 70 ohne unerwünschte Auslen­ kungen. Daher kann die Motordrehzahl im Vergleich zum herkömm­ lichen Motor erheblich erhöht werden.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel, in dem der Ventilöffnungs-/-schließ­ mechanismus auf ein Ventil mit obenliegender Nocke (OHC-Ventil) angewandt ist. Fig. 12 unterscheidet sich von Fig. 11 nur darin, daß der Ventilöffnungs-/-schließmechanismus von einer obenliegenden Nocke 85 anstelle des Stößels 70 getrieben wird und daß eine Führungsnut 78 zwischen einer Führungsplatte 78a und einem Motorkörper 79 ausgebildet ist. Der Betrieb dieses Mechanismus ist im Grunde genommen derselbe wie der aus Fig. 11.

Alle der oben aufgeführten Ausführungsformen beziehen sich auf Vorrichtungen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine line­ are Hin- und Herbewegung und umgekehrt. Die folgenden Ausfüh­ rungsformen beziehen sich auf Vorrichtungen zur unmittelbaren Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung eines Hebels.

Fig. 13 zeigt eine grundlegende Stellgliedanordnung 111 einer derartigen Vorrichtung. In Fig. 13 ist ein Rotorarm 101A über eine sich drehende Welle 101 mit einem Motor 100 gekoppelt und wird von dieser angetrieben. Ein Hebel 103 ist mittels Stift 102 mit dem freien Ende des Rotorarmes 101A gekoppelt. Ein beweglicher Hebeldrehpunkt 104 des Hebels 103 ist drehbar in einer Rolle 105 zwischen einem Paar paralleler Führungsplatten 106 und 107 eines Hebeldrehpunkt-Führungsgliedes gelagert. Alle diese Bauteile sind in einem rechteckigen, bei 108 offe­ nen Gehäuse 109 untergebracht und insbesondere der Abschnitt um den Motor 100 ist mit einem dämpfenden Füllstoff 110 ausgestopft.

Wenn bei dieser Anordnung 111 Strom an den Motor 100 gelegt wird, um die Welle 101 zu drehen, wird bei Drehung des Motors 100 das freie Ende des Rotorarmes 101A oder der Stift 102 eine kreisförmige Bewegung ausführen, um eine Spur zu bilden, die von der Länge des Armes 101A abhängt. Dementsprechend wird die Rolle 105 linear zwischen den Führungsplatten 106 und 107 bewegt, und der Hebel 103 schwenkt in Hin- und Herbewegung um den beweglichen Hebeldrehpunkt 104 als Zentrum herum. Durch diese Anordnung wird eine Drehung des Dreharmes 101A gleich­ förmig in die Hin- und Herbewegung des Hebels 103 umgewandelt. Es ist zu bemerken, daß der Winkel der hin- und hergehenden Schwenkbewegung des Hebels 103 durch Veränderung des Verhältnisses der Abstände zwischen dem Hebeldrehpunkt 104, dem Kraftpunkt 102 und einem Wirkpunkt 112 verändert werden kann.

In den Fig. 14A und 14B werden die Rotorblätter 125a, 125b, 126a, 126b eines Luftfahrzeuges (oder einer Luftkraftmaschine) durch Verwendung zweier Sätze von Grundanordnungen 111 gebil­ det, von denen jeder identisch zu dem in Fig. 13 gezeigten ist. Fig. 14A zeigt eine Draufsicht und Fig. 14B eine Seiten­ ansicht. In den Fig. 14A und 14B sind Drehscheiben 121 und 122 mit den drehbaren Wellen von (nicht dargestellten) Motoren gekoppelt und werden von ihnen angetrieben. Die Drehbewegungen der Scheibe 121 werden an die Rotorblätter 125a, 125b bzw. diejenigen der Scheibe 122 an die Rotorblätter 126a, 126b übertragen. Am Umfang der Scheiben 121 und 122 sind Verzahnun­ gen ausgebildet, so daß die Scheiben 121 und 122 ineinander­ greifen, um die Rotorblätter 125a, 125b synchron zu den Rotor­ blättern 126a, 126b anzutreiben. Diese Rotorblätter dienen als Hebel über Führungsglieder 123 und 124 des beweglichen Hebel­ drehpunktes und werden in schlagende Bewegungen versetzt. Die Scheiben 121 und 122 können außer durch die Motoren auch durch einen von vorne angesetzten Gummimotor betrieben werden. In einem solchen Fall kann ein Ende eines verdrillten Gummirie­ mens am Haken 127 eingehängt werden.

Fig. 15 zeigt einen Aufbau, bei dem ein Ende eines Hebels 133 über einen Stift 132 mit dem Umfangsabschnitt eines Drehkör­ pers 131 gekoppelt ist. In diesem Fall wird der Hebel 133 unter Einsatz eines beweglichen Hebeldrehpunktes 135 als Arm eines Kranes verwendet. Ein Gegengewicht 134 ist am hinteren Ende des Hebels 133 so vorgesehen, daß der Hebel 133 sich ausbalanciert als Kran bewegen kann.

In einer Ausführungsform der Fig. 16 und 17 ist ein Wellen­ stumpf 143 über eine Winkelanbindung 142 schräg mit der Kurbel an einer sich drehenden Welle eines Motors 141 angeschlossen. Eine drehbare Rolle 145, die als sich bewegender Hebeldreh­ punkt fungiert, unterstützt den Wellenstumpf 143 und die Rolle 145 ist sandwichartig von zwei parallelen Führungsplatten 146 und 147 umgeben, die als Führungsglied des beweglichen Hebel­ drehpunktes fungieren. Bei dieser Anordnung beschreibt der Wellenstumpf 143 einen Kegelmantel, für den die Rolle 145 den Scheitel darstellt. Wenn daher eine dreieckige Platte 148 an diesem Wellenstumpf 143 angeordnet wird, dann kann die Platte 148 als Schiffsschraube betrieben werden.

Die Fig. 18 zeigt ein Beispiel, in dem ein humanoider (d. h. dem menschlichen Fuß nachempfundener) Fuß unter Verwendung dreier Sätze der Grundanordnungen 111A, 111B und 111C, die jeweils identisch mit der in Fig. 13 gezeigten sind, gebildet wird. Insbesondere ist das untere Ende eines Hebelgliedes 103A der Grundanordnung 111A an einem Gehäuse 109B der Grundanord­ nung 111B befestigt, und das untere Ende eines Hebels 103B der Grundanordnung 111B ist an einem Gehäuse 109C der Grund­ anordnung 111C befestigt. Wenn Scheiben 100A bis 100C der Grundanordnungen 111A bis 111C von (nicht dargestellten) Moto­ ren angetrieben werden, dann werden die entsprechenden Hebel 103A bis 103C geschwungen, um die Bewegung des humanoiden Fußes zu vollziehen, bei der das Hebelglied 103A als Femoralbereich (Oberschenkelbereich) dient, das Hebelglied 103B als Bein und das Hebelglied 103C als Fuß.

In Fig. 19 ist ein Beispiel dargestellt, in dem ein humanoider Arm unter Verwendung dreier Sätze der Grundanordnungen 111A, 111B und 111C gebildet wird, die jeweils identisch zu der in Fig. 13 gezeigt sind. Insbesondere ist das untere Ende eines Hebelgliedes 103A der Grundanordnung 111A an einem Gehäuse 109B einer Grundanordnung 111B befestigt, und das untere Ende eines Hebelgliedes 103B der Grundanordnung 111B ist an einem Gehäuse 109C einer Grundanordnung 111C befestigt. Wenn die Scheiben 100A bis 100C der Grundanordnungen 111A bis 111C von Motoren 100a, 100B und 100C angetrieben werden, dann werden die jeweiligen Hebelglieder 103A bis 103C geschwungen, um die Bewegung des humanoiden Armes durchzuführen, wobei das Hebel­ glied 103A als Oberarm fungiert, das Hebelglied 103B als Arm und das Hebelglied 103C als Hand.

Die Fig. 20A und 20B zeigen eine noch weitere Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung, die beispielsweise als Gleichgewichtsausbalancierung eines Roboters ausgebildet ist. Die Fig. 20A ist eine Seitenansicht und die Fig. 20B eine Draufsicht. Auch bei dieser Ausführungsform werden zwei Sätze der Grundanordnungen 111A und 111B verwendet, die beide identisch zu der in Fig. 13 gezeigten sind. Das untere Ende eines Hebels 103A der ersten Grundanordnung 111A ist an dem unteren Ende eines feststehenden Armes 151 befestigt, welcher sich vom hinteren Abschnitt eines Gehäuses 109B der zweiten Grundanordnung 111B weg erstreckt, und zwar in einem Winkel von 90°. Ein säulenartiges Gewicht 152 ist am entfernteren Ende eines Hebels 103B einer zweiten Grundanordnung 111B befestigt. Dementsprechend bilden die Schwenkrichtung des Hebels 103A der ersten Grundanordnung 111A und diejenige des Hebels 103B der zweiten Grundanordnung 111B einen Winkel von 90°. Wenn diese Gleichsgewichtsausbalancierung beispielsweise an einem Roboter befestigt ist, der sich auf zwei Beinen fortbewegt und die Hebel 103A und 103B der Grundanordnungen 111A und 111B gemäß den Ausgangsdaten des Lagesensors des Roboters geschwenkt werden, indem die Hebel 103A und 103B mittels der Motoren 100A bzw. 100B angetrieben werden, dann läßt sich als Ergebnis ein sehr genau abgestimmter Lagesteue­ rungsbetrieb durchführen.

In Fig. 21 ist ein Vierzylinder-Radialmotor gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darge­ stellt. In dieser Figur sind erste und zweite gemeinsame zylinderförmige Zylinder 161 und 162 so angeordnet, daß die Achsen der Zylinder 161 und 162 parallel zueinander sind. Beide Enden der Zylinder 161 und 162 sind durch Zylinderdeckel 163, 164, 165 und 166 verschlossen. Zwei Ventile 167a, 167b sind durch den Zylinderdeckel 163 hindurch angeordnet. Auf ähnliche Weise sind die Ventile 168a, 168b, 169a, 169b, 170a und 170b durch die Zylinderdeckel 164, 165 und 166 hindurch angeordnet.

Erste und zweite Kolben 171 und 172 sind im Zylinder 161 vorgesehen und über ein Verbindungsglied 173 miteinander verbunden. Zwei Führungsplatten 174 und 175 sind zwischen den Kolben 171 und 172 derart vorgesehen, daß eine Rolle 176 frei zwischen den Führungsplatten 174 und 175 senkrecht zu der Axialrichtung des Zylinders 161 bewegbar ist. Ausnehmungen 171a und 172a sind in den Kolben 171 und 172 ausgebildet, um deren Gewicht zu verringern, und die offenen Enden der Ausnehmungen 171a und 172a werden durch Kolbenplatten 177 und 178 verschlossen, so daß Brennkammern 179 und 180 zwischen den Zylinderdeckeln 163, 164 und den Kolbenplatten 174, 175 ausge­ bildet werden. Abdichtvorrichtungen oder Kolbenringe 181 sind zur Abdichtung der Brennkammern 179, 180 an den Ringspalten zwischen den Kolben 171, 172 und dem Zylinder 161 vorgesehen.

Auf ähnliche Weise sind erste und zweite Kolben 185 und 186 im Zylinder 162 vorgesehen und über eine Verbindungsvorrichtung 187 miteinander verbunden. Zwei Führungsplatten 188 und 189 sind zwischen den Kolben 185 und 186 vorgesehen, so daß eine Rolle 190 frei zwischen den Führungsplatten 188 und 189 senk­ recht zu der axialen Richtung des Zylinders 162 bewegbar ist. Ausnehmungen 191a und 192a sind in den Kolben 185 und 186 ausgebildet, um deren Gewicht zu verringern, und die offenen Enden der Ausnehmungen 185 und 186 werden von Kolbenplatten 192 und 193 verschlossen, so daß Brennkammern 194 und 195 zwischen Zylinderdeckeln 165, 166 und Kolbenplatten 192, 193 gebildet werden. Abdichtvorrichtungen 196 sind zum Abdichten der Brennkammern 194, 195 auf ähnliche Weise wie im Zylinder 161 vorgesehen.

Die Zylinder 161 und 162 sind an einem Rahmen 200 befestigt, so daß die Zylinder 161 und 162 parallel zueinander sind, und eine Mittelstange 201 einer Kurbelwelle 202 in einer Richtung senkrecht zu den Achsen der Zylinder 161 und 162 verläuft.

Die Rolle 176 ist über einen Stift 204 an einem Ende eines Hebels 203 drehbar gelagert. Der Hebel 203 ist in einem beweglichen Hebeldrehpunkt 204 gelagert, der von einer Stütz­ rolle 204a über einen Stift 204b zwischen Führungsplatten 204c, 204d gebildet wird, die als Führungsglied des beweg­ lichen Hebeldrehpunktes fungieren, um den Hebel 203 in dessen Längsrichtung beweglich zu lagern. Das andere Ende des Hebels 203 ist mit einem kraftaufnehmenden Abschnitt der Kurbelwelle 202 drehbar gekoppelt. Auf ähnliche Weise ist die Rolle 190 über einen Stift 206 drehbar an einem Ende eines Hebels 205 befestigt. Der Hebel 205 wird von einem beweglichen Hebeldreh­ punkt 207 getragen, der von einer Stützrolle 207a über einen Stift 207b zwischen Führungsplatten 207c, 207d eines Führungs­ gliedes des beweglichen Hebeldrehpunktes gebildet wird, um den Hebel 205 in dessen Längsrichtung drehbar zu lagern. Das andere Ende des Hebels 205 ist mit einem kraftaufnehmenden Abschnitt der Kurbelwelle 202 drehbar gekoppelt.

Wenn eine (nicht dargestellte) Zündkerze in der Brennkammer 179 unter Strom gesetzt wird, dann wird das beispielsweise über das Ventil 167a in die Kammer 179 eingeleitete Kraft­ stoff-Luft-Gemisch oder Verbrennungsgas gezündet und drückt die Kolben 171 und 172 in Richtung auf den Zylinderdeckel 164, um das beispielsweise durch das Einlaßventil 168a in die Kammer 180 eingeleitete Verbrennungsgas zu verdichten. Gleich­ zeitig wird Verbrennungsgas in die Kammer 194 eingeleitet und das Verbrennungsgas wird zum Beispiel über das Ablaßventil 170b aus der Kammer 195 abgelassen.

Wenn der Kolben 171 auf die Kammer 180 zu geschoben wird, wird die zwischen den Platten 174 und 175 geführte Rolle ebenfalls in dieselbe Richtung bewegt und der Hebel 203 entgegen den Uhrzeigersinn gerichtet um den Stift 204b der Rolle 204a herum geschwungen, während die Rolle 204a zwischen den Platten 204c und 204d in der Längsrichtung des Hebels 203 geführt wird, wodurch die Kurbelwelle 202 im Uhrzeigersinn um die Mittelstange 201 herum gedreht wird.

Als Ergebnis dieses Vorganges wandert der Kolben 171 zu seinem unteren Totpunkt und der Kolben 172 wandert zu seinem oberen Totpunkt, wo das eingeleitete Verbrennungsgas in der Kammer 180 komprimiert wird. Wird das verdichtete Verbrennungsgas in der Kammer 180 durch eine (nicht dargestellte) Zündkerze gezündet, dann wird der Kolben 172 in Richtung auf den Zylinderdeckel 163 zu geschoben, um den Hebel 203 im Uhrzei­ gersinn um den beweglichen Hebeldrehpunkt 204 herum zu drehen, um die Kurbelwelle 202 im Uhrzeigersinn weiter zu drehen, wie durch Pfeil A angedeutet.

Somit erfolgen die sogenannten Explosionsschritte in den Kam­ mern 179, 180, 194 und 195 in der erwähnten Reihenfolge und sogenannte Viertaktschritte, d. h. Einlaß-, Verdichtungs-, Explosions- und Auslaßschritte werden in jeder der Kammern 179, 180, 194 und 195 durchgeführt, um die Kurbelwelle 202 kontinuierlich zu drehen.

Gemäß der Ausführungsform von Fig. 21 ist es möglich, einen Vierzylindermotor unter Verwendung zweier Zylinder 161 und 162 zu bilden, wodurch eine Verringerung der Größe, des Gewichtes und des Volumens des Hubkolbenmotors ermöglicht wird.

Des weiteren, da die Kolbenbewegung unter Verwendung des Hebels 203 des Typs mit beweglichem Hebeldrehpunkt an die Kurbelwelle übertragen wird, tritt kein seitliches Ausweichen der Kolben 171, 172, 185 und 186 bezüglich der Innenwand der Zylinder 161 und 162 auf, wodurch die Bewegung der Kolben sehr reibungslos übertragen wird, um den Energieverlust zu verrin­ gern. Dementsprechend ist es möglich, die Leerlaufdrehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf beispielsweise 50 Umdrehungen pro Minute herabzusetzen. Des weiteren, da die Hebel 203 und 205 so ausgebildet werden können, daß sie dieselbe Länge miteinander haben, ist es möglich, den Abstand von der Achse des Zylinders 161 zum Zentrum der Kurbelwellenstange 201 so auszulegen, daß er gleich demjenigen zwischen der Achse des Zylinders 162 und dem Zentrum der Stange 201 ist, um die Vibration des Viertakt-Hubkolbenmotors zu verringern.

Da ferner kein seitliches Ausweichen der Kolben 171, 172, 185 und 186 bezüglich der Innenwand der Zylinder 161 und 162 auftritt, ist es möglich, die Kolben als keramische Kolben auszubilden, wodurch das Gewicht der Kolben sowie das Gesamt­ gewicht des Motors verringert wird.

In Fig. 22 ist ein Radialmotor mit 8 Zylindern dargestellt, der gemäß vorliegender Erfindung ausgeführt ist, bei dem zwei Sätze des Vierzylindermotors gemäß Fig. 21 kombiniert sind und den 8-Zylinder-Hubkolbenmotor bilden. Der 8-Zylinder-Motor gemäß Fig. 22 kann unter Verwendung von vier Zylindern 161, 162, 261 und 262 gebildet werden. Die Zylinder 161 und 162 haben denselben Aufbau wie diejenigen gemäß Fig. 21. Daher kann auf Erläuterungen des Aufbaus bezüglich der Zylinder 161 und 162 sowie bezüglich der Zylinder 261 und 262 hier verzich­ tet werden, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Hebel 203 und 205 mit einem Kurbelwellenarm 202a und die Hebel 403 und 405 mit einem weiteren Kurbelwellenarm 202b, der sich bezüglich des Zentrums der Kurbelwellenstange 201 um 180° vom Arm 202a entfernt befindet, verbunden sind.

Es werden nunmehr Betriebsabläufe des 8-Zylinder-Hubkolben­ motors beschrieben. In Fig. 22 befindet sich der Kolben 171 als Ergebnis des Explosionsschrittes in der Brennkammer 179 im Zylinder 161 an seinem unteren Totpunkt. In derselben Zeit befindet sich der Kolben 185 als Ergebnis des Explosions­ schrittes in der Brennkammer 194 im Zylinder 162 ebenfalls an seinem unteren Totpunkt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Kammern 180 und 195 im letzten Stadium des Verdichtungshubes, während die Kolben 271, 272, 285 und 286 sich in der Mittel­ position in jeweils den Zylindern 261 und 262 befinden.

Wird das verdichtete Kraftstoffgas in den Kammern 180 und 195 durch (nicht dargestellte) Zündkerzen gezündet, dann werden die Hebel 203 und 205 jeweils im Uhrzeigersinn bzw. entgegen den Uhrzeigersinn bewegt und drehen die Kurbelwellenstange 201 in der vom Pfeil A angedeuteten Richtung. Dementsprechend drehen sich die Hebel 403 und 405 jeweils im Uhrzeigersinn bzw. entgegen den Uhrzeigersinn und verdichten auf diese Weise das Kraftstoffgas in den Kammern 280 und 295 und das Kraft­ stoffgas wird jeweils in die Kammern 279 und 294 eingeleitet.

Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform von Fig. 22 kön­ nen alle Hebel 203, 205, 403 und 405 identisch hergestellt werden, so daß der Gesamtaufbau des 8-Zylinder-Motors bezüglich der Mittelstange 201 der Kurbelwelle symmetrisch geformt ist, wodurch ein Vibrieren des Motors weiter ver­ ringert wird.

Wie im obenstehenden im Detail beschrieben wurde, kann gemäß vorliegender Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umge­ kehrt zur Verfügung gestellt werden, die einen Energieverlust verringern kann, wenn sie die Hin- und Herbewegung von bei­ spielsweise dem Kolben eines Viertakt-Hubkolbenmotors in die Drehbewegung einer Kurbelwelle umsetzt, und die durch Verwen­ dung eines keramischen Werkstoffes als Material zur Herstel­ lung der Vorrichtung in ihrem Gewicht verringert werden kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt unter Verwendung eines Hebelgliedes mit einem Kraftpunkt, einem Hebeldreh­ punkt und einem Wirkpunkt,
bei der der Kraftpunkt drehbar an einem Punkt auf einer Linie angeordnet ist, die ein Drehzentrum mit einem Umfang eines Drehkörpers verbindet, wobei der Hebeldrehpunkt mit einem ersten Führungsglied versehen ist, so daß der Hebel­ drehpunkt als beweglicher Hebeldrehpunkt fungiert, und der Wirkpunkt mit einem sich hin- und herbewegenden Körper verbunden ist; und
bei der das erste Führungsglied Stützelemente aufweist, um den Hebeldrehpunkt so zu lagern, daß er in Längsrichtung des Hebelgliedes bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Führungsglied des Hebeldrehpunkts (6a) eine Rolle (6b) aufweist, die drehbar am Hebeldrehpunkt (6a) befestigt ist, sowie ein Paar Führungsplatten (6c, 6d) zum Führen der Rolle (6b) in einer zwischen den Führungsplatten (6c, 6d) ausgebildeten Nut;
daß der Wirkpunkt (7a) mit einem zweiten Führungsglied versehen ist, das mit dem sich hin- und herbewegenden Kör­ per (8) verbunden ist, wobei das zweite Führungsglied eine Rolle (7b) aufweist, die drehbar am Wirkpunkt (7a) befe­ stigt ist, und ein Paar Führungsplatten (7c, 7d), die an dem sich hin- und herbewegenden Körper (8) befestigt sind, um die Rolle (7b) in einer zwischen den Führungsplatten (7c, 7d) ausgebildeten Nut in Längsrichtung des Hebelglie­ des zu führen, und
daß bei Drehung des Drehkörpers (3) um seine Drehwelle (2) herum das Hebelglied (5) um den Hebeldrehpunkt (6a) herum schwingt, um den sich hin- und herbewegenden Körper (8) linear anzutreiben, während der Wirkpunkt (7a) eine ge­ krümmte Ortskurve beschreibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich hin- und herbewegende Körper einen Kolben (8) aufweist, der derart in einen Zylinder (9) eingesetzt ist, daß sich der Kolben (8) frei von einem Ende zum anderen Ende des Zylinders (9) bewegt, um Lücken zwischen dem Kol­ ben (8) und der Innenwand des Zylinders (9) zu bilden;
daß Rohre (10a, 10c) und Ventile (11a, 11c) vorgesehen sind, die ermöglichen, daß bei der Bewegung des Kolbens (8) von einem Ende zum anderen Ende des Zylinders (9) eine Flüssigkeit abwechselnd in die an beiden Enden des Zylin­ ders (9) ausgebildeten Lücken aufgenommen wird, und
daß Rohre (10b, 10d) und Ventile (11b, 11d) vorgesehen sind, die ermöglichen, daß bei der Bewegung des Kolbens (8) von einem Ende zum anderen Ende des Zylinders (9) die in die Lücken aufgenommene Flüssigkeit abwechselnd von den Lücken ausgestoßen wird.

3. Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt unter Verwendung eines Hebelgliedes mit einem Kraftpunkt, einem Hebeldreh­ punkt und einem Wirkpunkt;
bei der der Wirkpunkt drehbar an einem Punkt auf einer Linie angeordnet ist, die ein Drehzentrum mit einem Umfang eines Drehkörpers verbindet, wobei der Hebeldrehpunkt mit einem ersten Führungsglied versehen ist, so daß der Hebel­ drehpunkt als beweglicher Hebeldrehpunkt fungiert, und der Kraftpunkt mit einem sich hin- und herbewegenden Körper verbunden ist; und
das erste Führungsglied Stützelemente aufweist, um den Hebeldrehpunkt derart zu lagern, daß er in einer Längsrich­ tung des Hebelgliedes bewegbar ist; dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Führungsglied des Hebeldrehpunktes (28a) eine Rolle (28b) aufweist, die drehbar am Hebeldrehpunkt (28a) befestigt ist, und ein Paar Führungsplatten (28c, 28d) zum Führen der Rolle (28b) in einer zwischen den Führungsplat­ ten (28c, 28d) ausgebildeten Nut;
daß der Kraftpunkt (27) mit einem zweiten Führungsglied versehen ist, das an dem sich hin- und herbewegenden Körper (25) befestigt ist, wobei das zweite Führungsglied eine Rolle (26) aufweist, die drehbar am Kraftpunkt (27) befe­ stigt ist, sowie ein Paar Führungsplatten (25a, 25b), die mit dem sich hin- und herbewegenden Körper (25) verbunden sind, um die Rolle (26) in einer zwischen den Führungsplat­ ten (25a, 25b) ausgebildeten Nut zu führen, und
daß, wenn der sich hin- und herbewegende Körper (25) linear in einem Führungsglied (20) angetrieben wird, sich der Kraftpunkt (27) in der Nut (25c) in einer Längsrichtung des Hebelgliedes bewegt und eine geschlossene Ortskurve be­ schreibt, so daß der Drehkörper (31) derart angetrieben wird, daß er sich um seine Drehwelle (32) herum dreht (Fig. 5).

4. Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt unter Verwendung eines Hubkolbenmotors mit einem Kraftpunkt, einem Hebel­ drehpunkt und einem Wirkpunkt, wobei ein in einem Zylinder angeordneter hin- und herbewegbarer Kolben mit einer Kur­ belwelle durch einen Verbindungsmechanismus gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungsmechanismus ein Hebelglied (28) mit einem Kraftpunkt (27), einem Hebeldrehpunkt (28a) und einem Wirkpunkt aufweist;
daß der Wirkpunkt drehbar an der Kurbelwelle (32) befestigt ist, der Hebeldrehpunkt (28a) mit einem ersten Führungs­ glied (29) versehen ist, um den Hebeldrehpunkt (28a) als beweglichen Hebeldrehpunkt auszubilden, und der Kraftpunkt (27) mit dem Kolben (25) gekoppelt ist,
daß das erste Führungsglied (29) des Hebeldrehpunktes (28a) eine Rolle (28b) aufweist, die drehbar am Hebeldrehpunkt (28a) befestigt ist, sowie ein Paar Führungsplatten (28c, 28d) zum Führen der Rolle (28b) in einer zwischen den Füh­ rungsplatten (28c, 28d) ausgebildeten Nut;
daß der Kraftpunkt (27) mit einem zweiten Führungsglied versehen ist, das am Kolben (25) befestigt ist, wobei das zweite Führungsglied eine Rolle (26) aufweist, die drehbar am Kraftpunkt (27) befestigt ist, sowie ein Paar Führungs­ platten (25a, 25b), die am Kolben (25) befestigt sind, um die Rolle (26) in einer zwischen den Führungsplatten (25a, 25b) ausgebildeten Nut zu führen, und
daß, wenn der Kolben (25) im Zylinder (20) linear ange­ trieben wird, sich der Kraftpunkt (27) in der zwischen den Führungsplatten (25a, 25b) ausgebildeten Nut in einer Längsrichtung des Hebelgliedes bewegt, um eine geschlossen Ortskurve zu beschreiben, so daß der Kurbelwellenarm (30a) derart angetrieben wird, daß er sich um seine Drehwelle (32) herum dreht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (25) derart in den Zylinder (20) eingesetzt ist, daß der Kolben (25) sich frei von einem Ende zum ande­ ren Ende des Zylinders (20) bewegt, um Lücken zwischen dem Kolben (25) und der Innenwand des Zylinders (20) zu bilden;
daß Einlaßeinheiten (21a, 21b) vorgesehen sind, über die ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Lücken, die bei der Bewegung des Kolbens (25) von einem Ende des Zylinders (20) zum anderen abwechselnd an beiden Enden des Zylinders (20) gebildet werden, eingeführt wird;
daß Auslaßeinheiten (22a, 22b) vorgesehen sind, über die ein Verbrennungsgas, das in den Lücken entsteht, bei der Bewegung des Kolbens (25) von einem Ende des Zylinders (20) zum anderen abwechselnd aus den Lücken ausgestoßen wird; und
daß Vorrichtungen (33a, 33b) zum Zünden des in den an bei­ den Enden des Zylinders (20) abwechselnd gebildeten Lücken komprimierten Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und die Auslaßeinheiten (21a, 21b, 22a, 22b) Ventile (80) zum Öffnen/Schließen von Einlaß- und Auslaßöffnungen (83) des Zylinders (20) aufweisen, mit diesen Ventilen gekoppelte Betätigungsarme (74) sowie An­ triebseinheiten zum Treiben der Ventile mittels der Betäti­ gungsarme, wobei die Betätigungsarme mit den An­ triebseinheiten gekoppelte Führungsglieder (71a, 72) für den Kraftpunkt (73) aufweisen, mit den Ventilen gekoppelte Wirkpunkt-Führungsglieder, und Führungsglieder (77) für den beweglichen Hebeldrehpunkt, und die Führungsglieder für den Kraftpunkt und den beweglichen Hebeldrehpunkt Stützglieder aufweisen, die den Kraftpunkt und den beweglichen Hebel­ drehpunkt derart lagern, daß sie in einer Längsrichtung der Betätigungsarme beweglich sind.

7. Sternmotor mit einer Vielzahl Motor-Basiseinheiten, die radial um eine Auslaßachse herum befestigt sind, wobei jede der Motor-Basiseinheiten zum Umwandeln der Hin- und Herbe­ wegung in eine kreisförmige Bewegung der Auslaßachse und umgekehrt vorgesehen ist, wobei jede der Motor-Basiseinhei­ ten folgendes umfaßt:
einen mit der Auslaßachse verbundenen Drehkörper;
einen Hubkolbenmotor mit einem Zylinder mit Zylinderkopf, der Einlaß- und Auslaßeinheiten für ein Brennstoffgas und eine Zündungseinheit aufweist, und einen Kolbenkörper, der im Zylinder eingesetzt ist; und
einen Verbindungsmechanismus zum Verbinden des Kolbenkör­ pers mit dem Drehkörper, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens in die kreisförmige Bewegung des Drehkörpers und umgekehrt die Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umzuwandeln; dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder zwei Zylinderköpfe hat, von denen jeder mit Einlaß- und Auslaßeinheiten (167a, 167b, 168a, 168b, 169a, 169b, 170a, 170b) für das Brennstoffgas und einer Zündungseinheit versehen ist;
daß der Kolbenkörper zwei Kolbenglieder (171, 172, 185, 186, 271, 272, 285, 286) umfaßt, die dem ersten bzw. dem zweiten Endabschnitt zugewandt in den Zylinder (161, 162, 261, 262) eingesetzt sind;
daß der Verbindungsmechanismus ein Hebelglied (203, 205, 403, 405) mit einem Kraftpunkt, einem Hebeldrehpunkt und einem Wirkpunkt umfaßt;
daß der Wirkpunkt drehbar an einem Kurbelwellenarm (202a, 202b) der Kurbelwellenstange (201) befestigt ist, die als der Drehkörper fungiert;
daß der Hebeldrehpunkt (204b, 207b) mit einem ersten Füh­ rungsglied versehen ist, um den Hebeldrehpunkt als beweg­ lichen Hebeldrehpunkt auszubilden, und der Kraftpunkt (204, 206) mit den Kolbengliedern (171, 172, 185, 186, 271, 272, 285, 286) gekoppelt ist;
daß das erste Führungsglied Stützglieder (204c, 204d, 207c, 207d) aufweist, um den Hebeldrehpunkt derart zu lagern, daß er in einer Längsrichtung des Hebelgliedes (203, 205, 403, 405) beweglich ist;
daß das erste Führungsglied des Hebeldrehpunktes eine Rolle (204a, 207a) aufweist, die drehbar am Hebeldrehpunkt (204b, 207b) befestigt ist, sowie ein Paar Führungsplatten (204c, 204d, 207c, 207d), um die Rolle (204a, 207a) in einer zwi­ schen den Führungsplatten ausgebildeten Nut zu führen;
daß der Kraftpunkt (204, 206) mit einem zweiten Führungs­ glied versehen ist, das an den Kolbengliedern (171, 172, 185, 186, 271, 272, 285, 286) befestigt ist, wobei das zweite Führungsglied eine Rolle (176, 190) aufweist, die drehbar am Kraftpunkt (204, 206) befestigt ist, und ein Paar Führungsplatten (174, 175, 188, 189), die mit den Kolbengliedern (171, 172, 185, 186, 271, 272, 285, 286) verbunden sind, um die Rolle (176, 190) in einer zwischen den Führungsplatten ausgebildeten Nut (173, 187) zu führen; und
daß, wenn die Kolbenglieder (171, 172, 185, 186, 271, 272, 285, 286) linear in den Zylindern (161, 162, 261, 262) angetrieben werden, sich der Kraftpunkt (204, 206) in der Nut (173, 187) in einer Längsrichtung des Hebelgliedes (203, 205, 403, 405) bewegt, um eine geschlossene Ortskurve zu beschreiben, so daß die Kurbelwellenarme (202a, 202b) derart angetrieben werden, daß sie sich um die Kurbelwelle (201) herum drehen.

8. Verwendung der Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hin- und Herbewegung zum Vortrieb eines Fahrzeuges in einem Medium wie Luft oder Wasser verwendet wird (Fig. 14A, 14B, 16 und 17).

9. Verwendung der Vorrichtung zum Umwandeln einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hin- und Herbewegung von einem natürlich strömenden Medium wie Luft oder Wasser erregt wird.

10. Verwendung der Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die steuerbare Ausbalancierung einer Last (Fig. 15, 20A und 20B).

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umgesetzt wird, die der Bewegung menschlicher Gliedmaßen nachempfunden ist (Fig. 18 und 19).