DE937741C - 3-Zylinder-Motor mit gegenlaeufigen und je Gleichlaufsystem im starren Dreieck verbundenen Kolben - Google Patents

3-Zylinder-Motor mit gegenlaeufigen und je Gleichlaufsystem im starren Dreieck verbundenen Kolben

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DE937741C
DE937741C DEG11816A DEG0011816A DE937741C DE 937741 C DE937741 C DE 937741C DE G11816 A DEG11816 A DE G11816A DE G0011816 A DEG0011816 A DE G0011816A DE 937741 C DE937741 C DE 937741C
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DE
Germany
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pistons
cylinder
piston
rotating
cylinder engine
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Expired
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DEG11816A
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English (en)
Inventor
Karl Georg
Wilhelm Dr Holzapfel
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Individual
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/28Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • 3-Zylinder-Motor mit gegenläufigen und je 'Gleichlaufsystem im starren Dreieck verbundenen Kolben Es ist bekannt, wie man bei Kolbenmotoren durch Verwendung zweier nebeneinanderliegender Zylinder je mit zwei Gegenlaufkolben durch feste Verbindung der gleichläufigen - und entgegengesetzt liegenden Kolben den Vorteil des Trägheitskräfteausgleichs und der Gruppenanordnung vereinigen kann. Die gleichläufigen Kolben werden hierbei durch schräg zur Zylinderachse liegende Stangen verbunden. Diese Anordnung bedingt aber nicht nur Kippmomente auf die Welle, sondern vor allem durch die schrägen Verbindungsstangen je der beiden gleichläufigen Kolben seitlichen Kolbenandruck und damit erhöhte Kolbenreibung. Eine diese Nachteile vermeidende symmetrische Anordnung mit drei nebeneinanderliegenden Zylindern mit drei Paaren Gegenlaufkolben und einer Welle mit drei Kurbelwellenkröpfungen ist ebenfalls bekannt. Die eine Gruppe gleichläufiger Kolben arbeitet auf die Kurbelkröpfung in der Wellenmitte, die andere Kolbengruppe auf zwei beiderseits symmetrisch folgende Kurbelkröpfungen. Die Verbindung je der drei gleichläufigen Kolben wird hierbei mittels Kolbenstangen, Traversen und Umführungsstangen hergestellt. Diese Verbindungsweise und Anordnung mit den Traversen ist nicht nur im allgemeinen räumlich etwas lang, sondern vor allem sehr nachteilig wegen der starken Biegungsbeanspruchung der Traversen und der Beanspruchungen der langen Umführungsstangen. Entweder führt dies zu Überbeanspruchungen dieser Teile und Gefährdung ihrer Festigkeit oder zu sehr gewichtsschweren Bauteilen. - Dies ist bei dieser bisher bekannten Anordnung unvermeidbar und 'wiegt die anderen Vorteile auf.
  • Es muß deshalb eine Gewicht sparende und doch betriebssichere und vorteilhafte Anordnung angestrebt werden, die .dann auch die Verwendung bei leichteren Fahrzeugen zuläßt.
  • Nach dem Erfindungsgedanken werden die drei gleichläufigen Kolben j e einer Kolbengruppe - statt durch biegungsbeanspruchte Traversen und lange Umführungsstangen in der Zylinderaxialebene -beiderseits der Zylinderanordnung durch "starre Dreiecke, die an kurzen Jochen angreifen, direkt verbunden. Ein solches Dreieck wird z. B. dadurch gebildet, daß zwei schräg und symmetrisch liegende Verbindungsstangen, die die gleichläufigen Kolben der äußeren Zylinder und den zugehörigen Kolben des mittleren Zylinders direkt verbinden, durch nur auf . Zug oder Druck beanspruchte kürzere Querverbindungen oder Versteifungen zwischen den beiden symmetrisch liegenden Schrägverbindungen zu einem starren Bauteil ergänzt werden; oder es besteht statt dessen aus einem dreiecksfläohigeii, plattenförmigen Verbindungsstück, das sich zwischen den drei gleichläufigen Kolben entsprechend diesen beiden Schrägverbindungslinien und der Querversteifungen erstreckt. Dabei muß darauf geachtet werden, daß bei der Kraftübertragung von den in den äußeren Zylindern liegenden Kolben bzw. ihren Ansatzstücken (Jochen) auf das starre Dreieck nur Kräfte in Richtung der Zylinderachsen auftreten. Es dürfen zwecks Vermeidung zusätzlicher Kolben- oder Gleitreibungen keine Querkomponenten und keine Kolbenklemmungen entstehen. Dies kann man in bekannter Weise durch Befassung eines etwa erforderlichen kleinen Spiels in der Querrichtung an der die Kolbenkräfte abgebenden Stelle leicht erreichen.
  • In der Zeichnung ist das starre Dreieck schematisch durch je drei verbindende Stäbe wiedergegeben, was nur als Darstellung einer der verschieden möglichen Ausgestaltungsformen betrachtet werden darf. Es ist für den Erfindungsgedanken ganz unwesentlich, ob das Dreieck ein plattenförmiges Bauelement, flächig ausgefüllt oder mehr durchbrochen ist oder aus im Dreieck liegenden winkelversteiften Stangen besteht. Die zweckmäßige Ausgestaltung (etwa .die dreieckflächige plattenförmige Verbindung) und Dimensionierung kann ohne Behinderung der Übersicht bei der Zeichnung nicht leicht eingetragen werden.
  • Die vorgeschlagene Anordnung d'er Kolbenverbindungsweise ist - in ihrer Unterscheidung gegenüber der Bauweise mit zwei Zylindern und schräg ziehenden Stangen und andererseits gegenüber der Bauweise mit drei Zylindern und Traversenver@indung - als funktionell wichtig anzusehen und für die betrieblichen Vorteile bzw. Vermeidung der obengenannten Nachteile und die Anwendungsmöglichkeiten entscheidend.
  • Der erwähnte 2-Zylinder-Motor ist nicht nur wegen der Kippmomente gegenüber der 3-Zylinder-Anordnung unterlegen; er hat vor allem zufolge der schräg ziehenden Verbindungsstangen die eingangs genannten großen Nachteile, so daß etwa die nur konstruktive Übernahme der Verwendung von SChrägverbindungsstarigen auf den Motor mit drei Zylindern keine Lösung des klar gesonderten Problems der Schaffung eines reibungsannenMehrzylinder-Motors mit gegenläufigen Kolben und einfacher Bauweise darstellte. Aber auch gegenüber dem bisher bekannten 3-Zylinder-Motor mit gegenläufigen Kolben unterscheidet sich, wie man sieht, die vorgeschlagene Anordnung von Grund auf. Bei der Kennzeichnung jener bekannten 3-Zylinder-Motoren ist stets die Rede von der Verbindung durch Traversen und Kolben- und Umfü#hrungsstangen als dortiger Problemlösung. Sie liegen in der Axialebene der nebeneinander befindlichen drei Zylinder, während die jetzt vorgeschlagenen starren Dreiecke jedoch beiderseits seitlich außerhalb dieser Ebene liegen. Der Erfindungsgedanke knüpft nicht an biegungsbeanspruchte Traversen und Umführunggsstangen in der Axialebene an, sondern an.dieVorstellung des verbindenden starren Dreiecks, das seitlich liegt und an kurzen Jochen angreift. Diese funktionell vorteilhafte neue Verbindungsweise verwendet den Schrägzug dynamisch (nicht notwendig als Schrägstange) in Symmetrie und zugleich in wesentlicher Kombination mit der Abstandshaltung der Angriffspunkte in der Querrichtung, und zwar diese Kombination dynamisch durch das starre Dreieck als Bauelement. So ist in der Querrichtung die Abstandshaltung gesichert, und es kann keine Kraftkomponente in der Querrichtung die Kolben an die Zylinderwände andrücken. Auf diese Weise werden die sonst starken Reibungsverluste vermieden. Die konstruktive Ausgestaltung im- einzelnen ist mannigfach möglich.
  • Die bei jedem Kolbensystem Gewicht sparende Anordnung, mit ungefähr gleichen Massen je System, ermöglicht außerdem leichter denAusgleich der Trägheitskräfte und läßt größere Drehzahlen des Motors und eine günstige Massenabstimmung zu.
  • Der Motor arbeitet resultierend mit zwei Krafthüben je Wellenumdrehung (bzw. bei einem 4-Takt-Motor mit einem Krafthub), und so ist ein gewisser Ausgleich des abgegebenen Drehmoments an die Welle bereits vorhanden. Um hier einen weitergehenden Ausgleich zu erreichen, kann natürlich die Masse der bewegten Kolbensysteme in Abhängigkeit von der Drehzahl und Hublänge so dimensioniert werden, daß die Kolbenflächendruckkräfte nach Abzug der Trägheitskräfte auf die Welle ein Drehmoment von minimal schwankender Größe bedingen, .d. h. die Masse kann so, dimensioniert werden, daß die Schwankungen des. Drehmoments ein Minimum werden.
  • Die Übertragung der Kolbensystemkräfte auf die Kurbel kann z. B. mittels Pleuel geschehen. Aber es sind auch andere Ausgestaltungen möglich, z. B. die Übertragung mittels eines die Kurbelkröpfung führenden Schlitzes an einem mit dem Kolbensystem starr verbundenen entsprechenden Bauteil.
  • Selbstverständlich kann der nach dem Erfindungsgedanken gebaute Motor, wie er beschrieben wurde, in allen auch sonst möglichen Zusammenstellungen kombiniert werden, sei es in Reihe oder Stern- oder V- oder W- oder X-Form.
  • Die Zeichnung zeigt in beispielsweiser Ausgestaltung die symmetrische Zylinderanordnung mit im starren Dreieck verbundenen gleichläufigen Kolben ahne Pleuel, und zwar einmal bei Abb. i diese Anordnung in einer Ansicht mit aufgeschnittenen Zylindern mit Schnittebene durch die Zylinder- und die Wellenachse und dann in Abb.2 diese Anordnung in der Schnittansicht, wie sie sich beim Schnitt in der Mittelebene senkrecht zur Welle ergibt.
  • Die Darstellung ist zum Teil schematisch skizzierend und gibt nicht genau die gegenständliche Form der Bauteile, um das Wesentliche deutlicher hervortreten zu lassen. So sind z. B. auch etwaige Lagerungen auf der den Zylindern abgewandten Seite der Welle bei der Zeichnung weggelassen.
  • Es bezeichnet i die Kurbelwelle, 2 den in der Mitte liegenden Zylindermantel, 3 und 4 die je seitlich parallel liegenden Zylinder der gleichen Länge wie bei 2, aber je nur halb so großer Querschnittsfläche, 5 und 6 und 7 die gleichlaufenden Kolben des einen Kolbensystems, 8 und 9 und io die gleichlaufenden Kolben des zweiten Kolbensystems. Das erste System arbeitet auf die mittlere Kurbelkröpfung i i mit Übertragung durch den hier nur angedeuteten Bauteil 12; das zweiteSystem arbeitet auf die seitlichen Kurbelwellenkröpfungen 13 und 14 mit Übertragung durch die angedeuteten Bauteile 15 und 16. Die starre Verbindung der drei gleichlaufenden Kolben je System greift an den Jochen 17, 18, i9 bzw. 2o, 21, 22 an und wird gebildet etwa durch die stangenförmig gezeichneten schräg liegenden Bauteile 23 und 24 bzw. (beim zweiten System) 26 und 27 und die zugehörigen Querverbindungen 25 bzw. 28 oder ähnliche Versteifungen. Man kann auch statt dieses Stangendreiecks die erwähnten dreiecksflächigen plattenförmigen Verbindungsstücke mit der den Strecken 23, 24, a5 bzw. 26, 27, 28 entsprechenden Begrenzung verwenden. Die zweckmäßige Form und genaue Dimensionierung kann ohne Behinderung der Übersicht nicht eingetragen und an sich auch mannigfach variiert werden. Die genannten beiden Verbindungsdreiecke 23, 24, 25 und 26, 27, 28 können in zwei parallelen, etwa um den durch die Dicke der Bauteile bedingten Abstand versetzten Ebenen übereinanderliegen oder auch bei Verwendung von Durchdringungsstellen in einer Ebene arbeiten. Die genannten Verbindungssysteme haben noch je ihr Gegenstück auf der anderen Seite, am in Abb. i verdeckten anderen Ende der bezeichneten Joche. Sie sind in Abb.2 ersichtlich, soweit sie von den Jochen 17, 18, 2o und 21 ausgehen; die Verbindungen 29 und 3o entsprechen den Verbindungen 23 und 26.
  • Bei Abb.2 sind die Übertragungsteile für die Kolbenkräfte auf die Wellenkröpfungen in der beispielsweisen Ausgestaltung mit Führungsschlitzen zur Bewegungsübertragung auf die Kurbelwellenkröpfungen angedeutet. Der Führungsschlitz 31 überträgt die Kräfte des Kolbensystems 5, 6, 7 auf die Kröpfung i i ; der halbverdeckte Führungsschlitz 32 gehört zum anderen Kolbensystem und überträgt auf die Kröpfung 13.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Mehrzylinder - Kolbenmaschine, besonders :2-Takt-Verbrennungsmotor, mit je Zylindergruppe drei nebeneinanderliegenden Zylindern und gegenläufigen Kolben, die in zwei Gruppen j e gleichläufiger Kolben fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenverbindung je Kolbengruppe beiderseits der Zylindergruppe durch ein starres Dreieck als Bauteil erfolgt, wobei die drei Eckstellen den symmetrisch liegenden Kolben der beiden -äußeren Zylinder und dem gleichläufigen Kolben des mittleren Zylinders zugeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 335 789, 338 450.-295902.
DEG11816A 1953-05-23 1953-05-23 3-Zylinder-Motor mit gegenlaeufigen und je Gleichlaufsystem im starren Dreieck verbundenen Kolben Expired DE937741C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE295902C (de) *
DE335789C (de) * 1917-07-07 1921-04-19 Jng Ernst Tuckermann Dr Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben
DE338450C (de) * 1912-11-24 1921-06-18 E Tuckermann Dr Ing Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE295902C (de) *
DE338450C (de) * 1912-11-24 1921-06-18 E Tuckermann Dr Ing Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben
DE335789C (de) * 1917-07-07 1921-04-19 Jng Ernst Tuckermann Dr Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben

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