EP0205516A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine

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EP0205516A1
EP0205516A1 EP19860900137 EP86900137A EP0205516A1 EP 0205516 A1 EP0205516 A1 EP 0205516A1 EP 19860900137 EP19860900137 EP 19860900137 EP 86900137 A EP86900137 A EP 86900137A EP 0205516 A1 EP0205516 A1 EP 0205516A1
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EP
European Patent Office
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axis
symmetry
internal combustion
combustion engine
cylinders
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19860900137
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Gail
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Individual
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Publication date
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Priority claimed from DE19853515682 external-priority patent/DE3515682A1/de
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    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/02—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis with wobble-plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0603—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an element being at the outer ends of the cylinders
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    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/061—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the outer ends of the cylinders
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    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
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    • F01B13/068—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with an actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08—Engines with star-shaped cylinder arrangements
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    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
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    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1816—Number of cylinders four

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a plurality of cylinders arranged rotationally symmetrically to an axis of symmetry.
  • the known internal combustion engines have, based on their performance, comparatively large dimensions. In addition, comparatively long inlet and outlet channels are required for the gas exchange.
  • the cylinder roofs of the cylinders arranged obliquely to the axis of symmetry are arranged on the side lying to the axis of symmetry.
  • the cylinder axes preferably run approximately perpendicular to the axis of symmetry, so that an inlet and / or outlet valve arrangement can be accommodated within the space radially enclosed by the cylinder roofs and controls inlet or outlet openings provided in the cylinder roofs.
  • the inlet openings or outlet openings are connected via the valve arrangement to channels for the inlet or outlet of the fuel gases which run essentially centrally in the region of the axis of symmetry.
  • the valve arrangement arranged radially within the area enclosed by the cylinder roofs can be an inlet valve arrangement or an exhaust valve arrangement.
  • the other valve arrangement is expediently formed by slots controlled by the piston in the area of the bottom dead center of the piston in the cylinder wall. In this way, the opening or Specify closing times of the valves without any problems, and longitudinal rinsing of the cylinders is achieved with little technical effort.
  • both the intake valves and the exhaust valves are preferably provided in the central area delimited by the cylinder roofs.
  • the central valve arrangement is preferably a rotary slide valve with a valve body rotating about the axis of symmetry.
  • the valve body expediently has the shape of a truncated cone and is resiliently pretensioned into a complementary, conical valve seat.
  • the coupling of the valve body to the output shaft takes place via an axial thrust arrangement which, when the valve body rotates relative to the output shaft, axially moves the valve body out of the valve seat against the force of the biasing springs due to the frictional resistance of the valve body in the valve seat and thereby reduces the frictional inhibition.
  • the valve arrangement arranged centrally between the cylinder roofs comprises a plurality of valve slides, which are displaceable along the axis of symmetry and which seal against valve seats formed by the cylinder roofs.
  • the valve slides are guided obliquely to the valve seats and are spring-biased in the closing direction in the manner of a wedge lock.
  • the inclined guides improve the seal with respect to the valve seats.
  • the valve slides are controlled against the force of the springs in the opening direction by an axial cam arrangement which is coaxial with the axis of symmetry.
  • the centrally arranged valve arrangement comprises poppet valves which are controlled by a radial camshaft which is coaxial with the axis of symmetry. All of the above-described configurations of the centrally arranged valve arrangement have in common that they can be controlled with little design effort and have short gas exchange paths to the inlet duct or outlet duct, which preferably runs coaxially in the region of the axis of symmetry.
  • the short exhaust duct paths resulting from the star-shaped arrangement of the cylinders permit low-flow loss operation of an exhaust gas utility turbine, which may be coupled to the output shaft via a freewheel and allows the flow energy of the exhaust gases to be recovered.
  • the utility turbine can be used not only in the case of a central outlet duct, but also in embodiments which have a central inlet duct but have outlet openings arranged at a radial distance therefrom, for example in the region of the lower piston dead center.
  • the turbine wheel of the exhaust gas turbine is expediently arranged coaxially with the axis of symmetry, its diameter being so large that the turbine blades rotate axially next to the outlet openings and are acted upon directly by the outflowing exhaust gases via the outlet openings.
  • the gearbox coupling the pistons to the output shaft is designed as a crank gearbox in a configuration particularly suitable for two-stroke operation, the crank of which can be rotated about the axis of symmetry in the direction of the axis of symmetry and is arranged on the side of the cylinder and on the connecting rods arranged laterally outside of the cylinder the side facing away from the axis of symmetry
  • Piston is connected.
  • the piston-side joint of the connecting rod is expediently guided so as to be linearly displaceable in the stroke direction of the piston.
  • a Parsons gear arranged laterally of the cylinders is provided for coupling the lifting cylinders to the output shaft.
  • the Parsons transmission comprises a second crank of the same length, which is rotatably arranged on a crank of the output shaft and is rotatably connected to a piston rod which is displaceably guided in the stroke direction of the pistons and connects the pistons of the cylinder pair to one another.
  • the second crank is expediently designed as a circular eccentric disc, on the periphery of which a bearing ring connected to the piston rod is mounted, the diameter of the eccentric disc being greater than the length of the first crank in order to be able to better transmit the crank forces. If several pairs of cylinders are provided, the stroke directions are angularly offset from one another, the eccentric disks being expediently firmly connected to one another.
  • Another object of the invention is to provide a reciprocating piston internal combustion engine, the output shaft of which makes one revolution for every two double strokes of the pistons.
  • a plurality of cylinders arranged rotationally symmetrically to the axis of symmetry are provided, the cylinder axes of which expediently run essentially perpendicular to the axis of symmetry in the manner of a radial engine.
  • this aspect of the invention is not restricted to cylinders, the cylinder roof of which is provided on the side of the cylinder lying on the axis of symmetry, as explained above.
  • the Zy- A linder roof can also be provided on the side remote from the axis of symmetry, wherein the gear unit connecting the pistons to the output shaft can also be arranged radially between the cylinders.
  • the gear unit coupling the pistons to the output shaft is designed as a wobble gear unit, for example as a wobble plate gear unit or as a swash plate gear unit or as a helical axis gear unit.
  • the pistons are controlled via thrust links depending on the radial thrust component of the wobble mechanism.
  • the thrust links articulated at one end to the wobble body of the wobble mechanism are connected at their other end directly or indirectly via a joint to the piston, the joint being in a cylinder-fixed, optionally housing-fixed guide substantially perpendicular to the symmetry axis is guided to be essentially linearly movable. Due to the radial thrust component of the wobble body, the movably guided joint of the thrust link and thus the piston perform two double strokes per revolution of the output shaft.
  • the thrust links can be connected in an articulated manner to angled piston rods guided in the stroke direction.
  • a double lever which can be pivoted about a cylinder-fixed axis is provided for coupling the thrust link to the piston and is articulated with one arm via a connecting rod to the piston and with the other arm is connected to the push rod.
  • the wobble body of the wobble mechanism tumbles around a Melyak, which is either located on the axis of symmetry, or runs through the radial offset of the output shaft axis to the axis of symmetry at a distance from the axis of symmetry. In the latter case, by displacing the wobble point in the direction of extension of the pistons, the pistons can be guided up to the cylinder roof, so that the combustion gases can be pushed out of the combustion chamber essentially completely.
  • Figure 1 is a schematic axial longitudinal section through a two-stroke internal combustion engine with four star-shaped cylinders.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of the internal combustion engine according to FIG. 1 in axial cross section
  • FIG. 3 shows a basic illustration of a * variant of the internal combustion engine according to FIG. 1 in axial longitudinal section
  • FIG. 4 shows a basic illustration of the internal combustion engine according to FIG. 3 in axial cross section
  • FIG. 5 to 7 schematic axial longitudinal sections through four-stroke internal combustion engines with a plurality of cylinders arranged in a star shape
  • 8 shows a schematic axial longitudinal section through a slide valve which can be used in the internal combustion engines of FIGS. 1 to 7
  • Fig. 9 shows a schematic axial cross section through the
  • FIG. 10 shows a schematic diagram of a four-stroke internal combustion engine with five cylinders arranged in a star shape and controlled by poppet valves
  • FIG. 11 shows a schematic axial longitudinal section through the poppet valve arrangement of the internal combustion engine
  • FIG. 1 and 2 show a two-stroke internal combustion engine with a housing 1 and a crankshaft 11, which is mounted in the housing 1 via bearings 5, 7 and is rotatable about an axis of rotation 9 and forms the output element of the internal combustion engine 11 arranged rotationally symmetrical to the axis of rotation 9.
  • the cylinder axes of the cylinders 15 indicated at 17 lie in a common plane perpendicular to the axis of rotation 9 and are angularly offset from one another by the same angular spacing, in the present exemplary embodiment with four cylinders 15 by 90.
  • the cylinders 15 are delimited on their side facing the axis of rotation 9 by cylinder roofs 19 which together with combustion chambers 23 in the cylinders 15 along the cylinder axis 17 along the displaceable reciprocating pistons 21 in the cylinders.
  • the pistons 21 carry on their side facing away from the axis of rotation 9 rigid piston rods 25 which are connected via joints 27 to Z-shaped cranked connecting rods 29.
  • the connecting rods 29 are pivotally mounted on a common bearing ring 35, which is rotatable about a crank axis 33 via bearings 31 on the crank pin 13.
  • each connecting rod 29 on the piston side in order to absorb oblique thrust forces on the connecting rods 29 and to relieve the seals on the piston 21, is guided in the region of the joint 27 on two sliding guides 39, 41 so as to be displaceable in a straight line in the stroke direction of the piston 21.
  • One of the two sliding guides 39 and 41 can optionally be omitted.
  • the four cylinders of the internal combustion engine pass through a two-stroke working cycle per revolution of the crankshaft 11 in a conventional manner.
  • the working cycles of neighboring cylinders are offset by 90 with respect to the rotation of the crankshaft 11.
  • the pistons 21 have outlet slots 43 in the walls of the cylinders 15 in the area of the bottom dead center, ie the dead center, which is distant from the cylinder roof 19.
  • the outlet slots 43 are each connected to an outlet channel 47 via ring channels 45.
  • the outlet slots 43 are controlled by the edge of the piston 21 on the combustion chamber side.
  • a rotary slide valve driven by the crankshaft 11, generally designated 49 connects a central inlet channel 51 in succession to inlet openings 53 provided in the cylinder roofs 19 of the cylinders 15.
  • the rotary slide valve 49 has a Axis of rotation 9 coaxial, frustoconical valve body 55 with a control channel 57.
  • the valve body 55 is slightly axially movable in a conical valve seat 57 formed by the cylinder roofs 19 and is axially sealed by several springs 59 in the direction of its tapered end System driven into the valve seat 57.
  • the valve body 55 is driven in rotation via an axial thrust arrangement 61 which, when the crankshaft 11 and the valve body 55 rotate relative to one another, against the latter
  • the Axial ⁇ pusher assembly 61 prevents the seizure of the sliding 'ER valve 49 as it moves these with increasing frictional impediment of the valve body 55 from the conical valve seat 57 and thus the frictional impediment counteracts.
  • the axial thrust arrangement 61 can, as shown in FIG. 1, be designed as a helical thread. Since the steep taper thread is only effective in a relative direction of rotation, pairs of axial thrust surfaces which are inclined in opposite directions can alternatively be provided in order to ensure that the valve body 55 can be pulled out of the valve seat 57 in any direction of rotation of the crankshaft 11.
  • the turbine wheel 63 is mounted coaxially with the axis of rotation 9 and is coupled to the crankshaft 9 in a manner not shown, possibly via a freewheel. Due to the star-shaped arrangement of the cylinders 15, the outlet channels 47 lie on a common arrangement circle and can the turbine Hit wheel 63 in the direction of the axis of rotation 9 in the shortest way.
  • the internal combustion engine explained above permits, by suitable dimensioning of the rotary slide valve 49, problem-free longitudinal purging of the cylinders 15 and, if appropriate, charging of the combustion chambers via a charge pump connected to the inlet duct 51.
  • the channels 47 can also be used as inlet channels, while the channel 51 forms the common outlet channel.
  • the slots 43 expediently run approximately tangentially, so that good swirling of the cylinder filling is achieved.
  • the internal combustion engine works on the Otto principle, with spark plugs 65 being provided to ignite the mixture. However, operation according to the diesel principle is alternatively possible.
  • the crankshaft 11 is designed in the manner of an eccentric shaft, the radius of the crank pin 13 being greater than the eccentricity, i.e. the distance of the crank axis 13 from the axis of rotation 9.
  • the bearing ring 35 is seated in an annular recess 65 surrounding the crank pin 13, which divides a counterweight 67 on the crankshaft 11 for balancing the crankshaft 11.
  • the exemplary embodiment shown comprises only a crank.
  • cranks can also be provided on both sides of the cylinders 15, both of which act symmetrically on the pistons via connecting rods.
  • 3 and 4 show a variant of the internal combustion engine of FIGS. 1 and 2, which essentially differs only in the design of the crank mechanism. Parts with the same effect are therefore provided with the same reference numbers and with the letter a to distinguish them. For a more detailed explanation, reference is made to the description of FIGS. 1 and 2.
  • 3 and 4 is constructed in the manner of a Parsons gear.
  • the internal combustion engine comprises, in pairs diametrically opposite to the axis of rotation 9a of the crankshaft 11a, opposed, coaxial cylinders 15a, here two pairs of cylinders.
  • a circular disk 71 is mounted eccentrically to the respective circular axis 73 on the crank pin 13a projecting from the crankshaft 11a coaxially with the axis of rotation 9a.
  • the eccentricity ie the distance of the circular axis 73 from the crank axis 33a, is equal to the distance of the crank axis 33a from the axis of rotation 9a of the crankshaft 11a.
  • the circular disk 71 forms a second crank, the crank arm length of which is equal to the length of the crank arm of the crankshaft 11a.
  • the diameter of the two circular disks 71 is greater than the crank arm length of the crankshaft 11a, and the two circular disks 71 are expediently firmly connected to one another.
  • a bearing ring 75 is rotatably mounted on each of the two circular disks 71, from which piston rods 77 project diametrically opposite in the stroke direction of the pistons 21a.
  • the piston rods 77 are guided displaceably in guides 41a fixed to the housing and are connected to them via piston rods 25a on the side of the pistons 21a facing away from the axis of rotation 9a. Because of the eccentricity dimensions of the circular disks 71, the connection points 79 of the bearing rings 75 and the piston rods 77 move in a straight line in the stroke direction of the pistons 21a on a path intersecting the axis of rotation 9a.
  • the circular disks 71 are rotated by 180 ° relative to one another when the cylinder pairs are offset from one another by 90 °.
  • a gearbox of this type works particularly vibration-free, since the piston rods 77 do not perform a pivoting movement.
  • FIG. 5 shows an internal combustion engine which preferably operates in four-cycle operation.
  • a housing 101 is in Bear 103, 105 an output shaft 107 rotatably about an axis of rotation 109 and axially loadable.
  • the output shaft 107 is connected to a piston 113 by means of a swashplate mechanism, generally designated 111, which can be displaced perpendicular to the axis of rotation 109 in a plurality of cylinders 115 arranged symmetrically about the axis of rotation 109 with the same angular spacing from one another.
  • the cylinders 115 are delimited towards the axis of rotation 109 by cylinder roofs 117 which, together with the pistons 113, enclose combustion chambers 119 in the cylinders 115.
  • the swash plate gear 111 comprises a wobble pin 121, the axis 123 of which intersects the axis of rotation 109 at a wobble point 125.
  • a swash ring 131 is rotatably and axially loadable mounted on the swash pin 121 via bearings 127, 129.
  • the wobble ring 131 has a conical toothing 135 which is coaxial with the wobble axis 123 and which rolls on a complementary conical toothing 137 ' which is coaxial with the axis of rotation 109 when the output shaft 107 rotates due to the wobbling movement of the wobble pin 121 and which rotates the wobble ring 131 Axis 123 rotates.
  • thrust links 139 are articulated at one end via joints 141.
  • the other ends of the thrust links 139 are each connected via joints 143 to an arm 145 of a double-armed lever, the other arm 147 of which is articulated to the piston 113 via connecting rods 149.
  • the double levers are pivotably mounted on swivel bearings 151 fixed to the housing and guide the piston-side joint 143 of the thrust links 139 on a path which is circular, but which is curved, essentially radially to the axis of rotation 109 in the direction of the cylinder axis of the associated piston 113.
  • the movement path runs essentially in a plane 153 containing the wobble point 125 and running perpendicular to the axis of rotation 109.
  • the joints 141 of the wobble ring 131 move on one at 155 indicated axial path back and forth, which has a greater distance from the axis of rotation 109 in the area of the plane 153 than in its two reversal points.
  • the piston-side joint 143 of each thrust link 139 and thus the associated piston 113 perform two complete double strokes per revolution of the output shaft 107 in accordance with the elliptical wobble movement.
  • a rotary slide valve 157 is provided in the area radially delimited by the cylinder roofs 117, the rotary slide valve 159, which is coaxial with the axis of rotation 109, is coupled in a rotationally fixed manner to the output shaft 107 via a stub shaft 161.
  • the rotary valve 159 contains an inlet control channel 163 which connects an inlet channel 165 in succession in accordance with the four-stroke sequence with openings 167 provided in the cylinder roofs 117. Via an additional outlet control channel 169 of the
  • Rotary slide 159 the openings 167 can be connected in succession to an outlet channel 171.
  • the inlet duct 165 and the outlet duct 171 run centrally to the axis of rotation 109.
  • the openings 167 are sealed in a conventional manner by sealing rings 173 to the rotary valve 159 in a resilient and / or gas-pressurized manner.
  • spark plugs are provided to ignite the mixture during the work cycle.
  • the rotary valve 159 is expediently made of ceramic material in order to withstand the thermal stress caused by the exhaust gases. The valve arrangement explained above allows the gas exchange control of the combustion chambers 119 in four-cycle operation in a confined space with little construction effort.
  • the exhaust gas path is the same and comparatively short for all cylinders 115.
  • An exhaust gas utility turbine is therefore preferably connected to the exhaust gas duct 171, as indicated at 177, which, optionally via a freewheel, utilizing the flow energy of the exhaust gases on the output shaft 107.
  • the axis of rotation 109 of the output shaft 107 coincides with the axis of symmetry of the cylinders 115.
  • the axis of rotation 109 can also be offset laterally against the axis of symmetry transversely to the plane of the drawing, as a result of which the extension dead center of the pistons 113 is displaced toward the cylinder roof 117 and the combustion gases of the combustion chamber 119 are pushed out further.
  • the stub shaft 161 must be designed as a cardan shaft.
  • the joints of the push rods 139 and the double levers 145, 147 must also allow the selected movement.
  • FIG. 6 shows a variant of an internal combustion engine operating in four-stroke mode, in which an output shaft 207 is mounted in a housing 201 via bearings 203, 205 and can be rotated about an axis of rotation 209 but is axially loadable.
  • a rotor 211 is also rotatably mounted in the housing 201 about an axis of rotation 213 running obliquely to the axis of rotation 209 via bearings 215, 217.
  • the axes of rotation 209, 213 intersect at an intersection 219, the output shaft 207 and the rotor 211 being coupled to one another in a rotationally fixed manner via bevel gears 221, 223 and rotating synchronously.
  • the rotor has a plurality of cylinders 225, the cylinder axes of which run radially to the axis of rotation 213 in a plane perpendicular to the latter and have the same angular distances from one another.
  • the cylinders 225 are delimited by cylinder roofs 227 to the axis of rotation 213 forming the axis of rotational symmetry of the rotor.
  • the pistons 229 work on the output shaft via a swash plate 233 rotating with the output shaft 207 207.
  • the swash plate 233 in conjunction with the rotor 211 rotating synchronously via the bevel gears 221, 223, forms an inclined axis gear which controls the stroke movement of the pistons 229.
  • a universal joint 235 is provided for each piston 229, via which a thrust link 237 has one end about a radial axis 239 running perpendicular to the axis of rotation 209 through the intersection 219 and a tangential axis 241 running tangentially in the radial axis plane is pivotally mounted.
  • the push lever 237 is articulated at its other end via a joint 243 to a first arm 245 of a double lever, the other arm 247 of which is articulated to the piston 229 via a connecting rod 249.
  • the double lever 245, 247 is pivotably mounted on the rotor 211 about a pivot axis 251.
  • Rotor 211 and the swash plate 233 co-rotating, overall elliptical path.
  • the arm 245 guides the joint 243 of the thrust link 237 on a curved path running essentially perpendicular to the axis of rotation 213 and performs two complete double strokes during each revolution of the output shaft 207 in accordance with the movement of the piston 229.
  • the parts 237 and 241 to 251 correspond in turn to the parts 139 to 151 of the internal combustion engine according to FIG. 5. For further explanation of the function and mode of operation, reference is made to the description of FIG. 5.
  • a rotary slide valve 253 with a cylindrical valve body fixed to the housing is provided, which is sealed with respect to a valve seat formed by the cylinder roofs 227 by means of resiliently pressed sealing rings 257.
  • the valve body 225 contains an inlet channel 259 in the region of the axis of rotation 213, which at the rotation of the rotor is successively connected to openings 261 in the cylinder roofs 227. According to the four-stroke cycle, the openings 261 of the cylinders 225 are successively connected to an outlet channel 263 of the valve body 255 in the course of the rotational movement of the rotor 211. In Fig. 6, only a single inlet channel 259 is shown.
  • valve body 255 expediently consists of ceramic material in order to withstand the thermal stress caused by the exhaust gases.
  • the cooling liquid is supplied to the rotor 211 via a channel 265 which is coaxial with the axis of rotation 213 and, using the centrifugal pump effect, flows via radial channels 267 into ring channels 269 which enclose the cylinders.
  • the ring channels are open to the interior of the housing for the return flow of the coolant.
  • Circumferential ribs 271 provided on the inner casing of the housing and axial ribs 273 provided on the outer casing of the housing ensure convection cooling.
  • the exhaust gases of the outlet channel 263 flow out via an exhaust gas utility turbine held on the housing 201, the turbine wheel 277 of which drives a countershaft 281 rotatably mounted on the housing 201 via a toothed belt transmission 279.
  • a pinion 285 sits on the countershaft 281 within the housing 201 with the interposition of a freewheel 283, which drives a gearwheel 287 which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 211.
  • the exhaust gas turbine 275 allows the exhaust gas flow energies to be recovered with comparatively good efficiency owing to the short exhaust gas paths.
  • the freewheel 283 allows the rotor 211 to overlap the countershaft 281 driven by the turbine in a rotationally fixed manner. get . ,
  • FIG. 7 shows a variant of an internal combustion engine which differs from the internal combustion engine of FIG. 6 essentially in that the pistons are controlled via a swashplate gear with a swashplate fixed to the housing for converting the lifting movement into a rotary movement. Parts having the same effect are provided in FIG. 7 with the reference numbers of FIG. 6 and to distinguish them with the letter b. For explanation, reference is made to the description of FIG. 6.
  • the axis of rotation 209b of the output shaft 207b runs in the same axis as the axis of symmetry of the rotor 211b, which is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 207b.
  • the swash plate 223b which is fixed in the housing 201b, rotatably supports an axially loadable bearing ring 291 about an axis of rotation which runs obliquely to the axis of rotation 209b and intersects the axis of rotation 209b at a wobble point 219b, to which the ends of the thrust links 237b remote from the piston are articulated via joints 293.
  • the piston-side joints 243b are movably guided in the stroke direction of the pistons 229b approximately perpendicular to the axis of rotation 209b and, using the radial thrust forces of the bearing ring 291, effect the stroke control of the pistons 229b in the course of the rotary movement of the rotor 221b.
  • the pistons 229b perform two complete double strokes per revolution of the rotor and thus of the output shaft 207b, which advantageously facilitates the gas exchange control of the four-stroke internal combustion engine.
  • valves 305 which can be displaced along the axis of symmetry 301 of the rotationally symmetrically arranged cylinders 303.
  • the valve slides 305 control and are corresponding openings 309 in the roof 311 of the cylinder with slide openings 307 For this purpose, it can be displaced along a valve segment 313 shaped like a cylinder segment on the cylinder roof 311, as shown in FIG. 9 in cross section.
  • the valve spools 305 connect a central channel 315, which is an inlet channel or an outlet channel, to the cylinders 303.
  • Each of the valve spools 305 is moved by a spring 317 into its position closing the openings 309 against a position from the output shaft Axial cam arrangement 319, which is driven to rotate about the axis of rotation 301 and which opens or closes the valve slide 305 in accordance with the working cycle of the internal combustion engine, is pressed in a manner not shown.
  • valve slide 305 In order to improve the sealing of the valve slide 305 against the valve seats 313, the valve slide 305 has
  • valve slides 305 are guided on inclined surfaces 321 which run inclined to the valve seat and which, during their closing movement, press the valve slides 305 radially away from the axis of symmetry 301 against the valve seats 313.
  • FIG. 10 and 11 show, using the example of a five-cylinder, four-stroke internal combustion engine, a poppet valve arrangement for controlling the gas exchange.
  • the cylinders 405 arranged in the rotationally symmetrical to an axis of rotation 401 of an output shaft 403 lead in a plane perpendicular to the axis of rotation 401 radially displaceable pistons 407, which via connecting rods 409 similar to the internal combustion engine of FIG. 1 onto a with the output shaft 403 connected crank mechanism 411 work.
  • the cylinders 405 have the cylinder roofs 413 facing the axis of rotation 401, in each of which an inlet plunger valve 415 and an outlet plate valve 417 controls the connection of an inlet duct 419 and an outlet duct 421 to the cylinder.
  • the poppet valves 415, 417 have shafts 423, 425 and 42 projecting radially to the axis of rotation 401 are biased into their closed position by springs in the usual way.
  • two interconnected radial cam disks 429, 431 are rotatably mounted which, depending on their cam shape, control the poppet valves 415, 417 according to a four-stroke cycle in the cylinder sequence 1 - 3 - 5 - 2 - 4.
  • the gear 433 comprises a stepped wheel 435 which is rotatably supported from a pin 437 coaxially with the crank axis 439 of the crank gear 411.
  • the pitch circle diameters of the stepped gear 435 behave as 2: 1, the larger-diameter gear meshing with a pinion 441 fixed on the axle 427 and the smaller-diameter gear meshing with a gear 443 connected to the cam disks 429, 431.
  • the gear 433 and the cam wheels 429, 431 are accommodated un ⁇ in the crankcase area, which s' I supply eliminates the need for additional Schmierölver-.

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Description

Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehre¬ ren rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse angeord¬ neten Zylindern.
Aus den US-Patenten 1 839 592, 1 891 453, 2 369 002 und 4 129 102 sowie dem deutschen Gebrauchsmuster 6 753 008 sind Brennkraftmaschinen mit mehreren rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse angeordneten Zylindern bekannt, deren Zylinderachsen entweder parallel zur Symmetrieachse oder in einem Schnittpunkt sich schneidend schräg zur Symmetrieachse verlaufen. Die in den Zylindern verschieb- baren Hubkolben arbeiten über ein Taumelgetriebe auf eine Abtriebswelle.
Die bekannten Brennkraftmaschinen haben, bezogen auf ihre Leistung, vergleichsweise große Abmessungen. Zudem sind für den Gaswechsel vergleichsweise lange Einlaß- und Aus¬ laßkanäle erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraf maschine an¬ zugeben, die bei vergleichsweise hoher Leistung kleine Ab- messungen hat und bei welcher der Gaswechsel durch kon¬ struktiv einfache Ventilanordnungen steuerbar ist.
Im Rahmen der Erfindung sind die Zylinderdächer der schräg zur Symmtrieachse sternförmig angeordneten Zylinder auf der zur Symmetrieachse gelegenen Seite angeordnet. Die Zylinderachsen verlaufen vorzugsweise etwa senkrecht zur Symmetrieachse, womit innerhalb des von den Zylinderdä¬ chern radial umschlossenen Raums eine Einlaß- und/oder Auslaßventilanordnung untergebracht werden kann, welche in den Zylinderdächern vorgesehene Einlaß- bzw. Auslaßöffnun¬ gen steuert. Die Einlaßöffnungen bzw. Auslaßöffnungen sind über die Ventilanordnung mit im Bereich der Symmetrieachse im wesentlichen zentrisch verlaufenden Kanälen für den Einlaß bzw. Auslaß der Brenngase verbunden.
Bei der radial innerhalb des von den Zylinderdächern um¬ schlossenen Bereichs angeordneten Ventilanordnung kann es sich um eine Einlaßventilanordnung oder eine Auslaßventil¬ anordnung handeln. Insbesondere bei Zweitaktmotoren wird die jeweils andere Ventilanordnung zweckmäßigerweise durch im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens in der Zylin¬ derwand vorgesehene, durch den Kolben gesteuerte Schlitze gebildet. Auf diese Weise lassen sich die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Ventile problemlos vorgeben, und es wird mit geringem technischen Aufwand eine Längsspülung der Zy¬ linder erreicht.
Bei Viertaktmotoren sind vorzugsweise sowohl die Einla߬ ventile als auch die Auslaßventile in dem von den Zylinderdächern umgrenzten zentralen Bereich vorgesehen.
Bei der zentralen Ventilanordnung handelt es sich bevor- zugt um ein Drehschieberventil mit einem um die Symmetrie¬ achse rotierenden Ventilkörper. Der Ventilkörper hat zweckmäßigerweise Kegelstumpfform und wird federnd in einen komplementären, konischen Ventilsitz hinein vorge¬ spannt. Die Kupplung des Ventilkörpers mit der Abtriebs- welle erfolgt über eine AxialSchubanordnung, die bei einer Drehung des Ventilkörpers relativ zur Abtriebswelle auf¬ grund der Reibhemmung des Ventilkörpers im Ventilsitz den Ventilkörper gegen die Kraft der Vorspannfedern axial aus dem Verftilsitz herausbewegt und hierdurch die Reibhemmung mindert. Ein solches Drehschieberventil dichtet aufgrund der Konusform sicher ab, ohne zum Festfressen zu neigen.
In einer Variante umfaßt die zentrisch zwischen den Zylin¬ derdächern angeordnete Ventilanordnung mehrere längs der Symmetrieachse verschiebbar geführte Ventilschieber, die gegen von den Zylinderdächern gebildete Ventilsitze ab¬ dichten. Die Ventilschieber sind schräg zu den Ventilsit¬ zen geführt und werden nach Art eines Keilverschlusses von Federn in Schließrichtung vorgespannt. Die Schrägführungen verbessern hierbei die Abdichtung gegenüber den Ventilsit¬ zen. Die Ventilschieber werden von einer zur Symmetrieach¬ se gleichachsigen Axialnockenanordnung gegen die Kraft der Federn in Öffnungsrichtung gesteuert.
In einer weiteren Variante umfaßt die zentrisch angeordne¬ te Ventilanordnung Tellerventile, die von einer zur Sym¬ metrieachse gleichachsigen Radialnockenwelle gesteuert werden. Sämtlichen vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der zentrisch angeordneten Ventilanordnung ist gemeinsam, daß sie mit geringem konstruktiven Aufwand steuerbar sind und kurze Gaswechselwege zu dem im Bereich der Symmetrieachse vorzugsweise gleichachsig verlaufenden Einlaßkanal oder Auslaßkanal haben. Die aufgrund der sternförmigen Anord¬ nungsweise der Zylinder sich ergebenden kurzen Ausla߬ kanalwege erlauben das strδmungsverlustarme Betreiben einer Abgas-Nutzturbine, die gegebenenfalls über einen Freilauf mit der Abtriebswelle gekuppelt ist und eine Rückgewinnung der Strömungsenergie der Abgase erlaubt. Die Nutzturbine ist nicht nur bei zentralem Auslaßkanal einsetzbar, sondern auch bei Ausführungsformen, die zwar einen zentralen Einlaßkanal, aber mit radialem Abstand da- von angeordnete Auslaßδffnungen etwa im Bereich des unte¬ ren Kolbentotpunkts haben. In diesem Fall ist das Turbi¬ nenrad der Abgasturbine zweckmäßigerweise gleichachsig zur Symmetrieachse angeordnet, wobei sein Durchmesser so groß bemessen ist, daß die Turbinenschaufeln axial neben den Auslaßöffnungen rotieren und unmittelbar über die Aus¬ laßöffnungen von den ausströmenden Abgasen beaufschlagt werden.
Das die Kolben mit der Abtriebswelle kuppelnde Getriebe ist in einer insbesondere für den Zweitaktbetrieb geeig¬ neten Ausgestaltung als Kurbelgetriebe ausgebildet, des¬ sen um die Symmetrieachse drehbare Kurbel in Richtung der Symmetrieachse seitlich der Zylinder angeordnet und über seitlich außerhalb der Zylinder angeordnete Pleuelstangen mit der von der Symmetrieachse abgewandten Seite der
Kolben verbunden ist. Das kolbenseitige Gelenk der Pleuel¬ stange ist, um Schrägkräfte vom Kolben fernzuhalten und die Zylinderabdichtungen zu entlasten, zweckmäßigerweise in Hubrichtung der Kolben geradlinig verschiebbar geführt. Auch kann es zweckmäßig sein, die Zylinder zwischen zwei Kurbeln anzuordnen und die Pleuelstangen axial symmetrisch hierzu auszubilden, um die auf den Kolben wirkenden Kräfte zu symmetrieren. Bei paarweise diametral und senkrecht zur Drechachse ange¬ ordneten Zylindern ist in einer bevorzugten Ausführungs¬ form ein seitlich der Zylinder angeordnetes Parsons-Ge- triebe zur Kupplung der Hubzylinder mit der Abtriebswelle vorgesehen. Das Parsons-Getriebe umfaßt für jedes Zylin¬ derpaar eine auf einer Kurbel der Abtriebswelle drehbar angeordnete zweite Kurbel gleicher Länge, die mit einer in Hubrichtung der Kolben verschiebbar geführten, die Kolben des Zylinderpaars miteinander verbindenden Kolbenstange drehbar verbunden ist. Die zweite Kurbel ist zweckmäßiger¬ weise als kreisförmige Exzenterscheibe ausgebildet, an de¬ ren Umfang ein mit der Kolbenstange verbundener Lagerring gelagert ist, wobei der Durchmesser der Exzenterscheibe größer als die Länge der ersten Kurbel ist, um die Kurbel- kräfte besser übertragen zu können. Wenn mehrere Zylinder¬ paare vorgesehen sind, sind die Hubrichtungen gegeneinan¬ der winkelversetzt, wobei die Exzenterscheiben zweckmäßi¬ gerweise fest miteinander verbunden sind.
Bei herkömmlichen, die Kolben mit der Abtriebswelle kup¬ pelnden Getrieben führen die Kolben pro Umdrehung der Ab¬ triebswelle einen einzigen Doppelhub, d.h. eine hin- und hergehende Hubbewegung aus. Bei Viertaktmotoren ist es je¬ doch wünschenswert, daß sämtliche vier Takte während einer einzigen Umdrehung der Abtriebswelle ausgeführt werden, da dies die Steuerung des Gaswechsels erleichtert. Ein weite¬ res Ziel der Erfindung ist es, eine Hubkolben-Brennkraft¬ maschine zu schaffen, deren Abtriebswelle für jeweils zwei Doppelhübe der Kolben eine Umdrehung ausführt.
Unter diesem Aspekt der Erfindung sind wiederum mehrere rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse angeordnete Zylin¬ der vorgesehen, deren Zylinderachsen zweckmäßigerweise nach Art eines Sternmotors im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse verlaufen. Dieser Aspekt der Erfindung ist jedoch nicht auf Zylinder beschränkt, deren Zylinderdach auf der zur Symmetrieachse gelegenen Seite der Zylinder vorgesehen ist, wie dies vorstehend erläutert ist. Das Zy- linderdach kann auch auf der von der Symmetrieachse ent¬ fernt gelegenen Seite vorgesehen sein, wobei das die Kol¬ ben mit der Abtriebswelle verbindende Getriebe auch radial zwischen den Zylindern angeordnet sein kann.
Das die Kolben mit der Abtriebswelle kuppelnde Getriebe ist als Taumelgetriebe, beispielsweise als Taumelseheiben- getriebe oder als Schrägscheibengetriebe oder als Schräg¬ achsengetriebe ausgebildet. Während jedoch bei herkömmli- chen Taumelgetrieben dieser Art die Axialbewegungskompo- nente ausgenutzt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kolben über Schublenker abhängig von der Radialschub¬ komponente des Taumelgetriebes gesteuert werden. Die mit ihrem einen Ende am Taumelkörper des Taumelgetriebes ange- lenkten Schublenker sind mit ihrem anderen Ende über ein Gelenk mit dem Kolben direkt oder indirekt verbunden, wo¬ bei das Gelenk in einer zylinderfesten, gegebenenfalls ge¬ häusefesten Führung im wesentlichen senkrecht zur Symmet¬ rieachse im wesentlichen geradlinig bewegbar geführt ist. Das bewegbar geführte Gelenk des Schublenkers und damit der Kolbenführt aufgrund der RadialSchubkomponente des Taumelkörpers zwei Doppelhübe pro Umdrehung der Abtriebs¬ welle aus.
Bei Ausgestaltungen der Brennkraftmaschine mit zur Symmet- trieachse weisendem Zylinderdach können die Schublenker gelenkig mit abgewinkelten, in Hubrichtung geführten Kol- benstangen verbunden sein. In einer bevorzugten Ausgestal¬ tung ist zur Kupplung des Schublenkers mit dem Kolben je- doch ein um-eine zylinderfeste Achse schwenkbarer Doppel¬ hebel vorgesehen, der mit seinem einen Arm über eine Pleu¬ elstange mit dem Kolben und mit seinem anderen Arm gelen¬ kig mit der Schubstange verbunden ist. Dies hat den Vor¬ teil, daß durch Wahl des Armlängenverhältnisses der Kol- benhub relativ zum Radialhub des Taumelgetriebes variiert werden kann.
Der Taumelkδrper des Taumelgetriebes taumelt um einen Tau- melpunkt, der entweder auf der Symmetrieachse gelegen ist, oder aber durch radialen Versatz der Abtriebswellenachse zur Symmetrieachse im Abstand von der Symmetrieachse ver¬ läuft. Im letztgenannten Fall kann durch Versatz des Tau- melpunkts in Ausschubrichtung der Kolben erreicht werden, daß die Kolben bis zum Zylinderdach geführt werden, wo¬ durch die Brenngase im wesentlichen vollständig aus dem Brennraum ausgeschoben werden können.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Axiallängsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vier sternförmig angeordneten Zylindern;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 im Axialquerschnitt;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer* Variante der Brenn- kraftmaschine nach Fig. 1 im Axiallängsschnitt; Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Brennkraftmaschine nach Fig. 3 im Axialguerschnitt; Fig. 5 bis 7 schematische Axiallängsschnitte durch Vier- takt-Brennkraftmaschinen mit mehreren, sternförmig angeordneten Zylindern; Fig. 8 einen schematischen Axiallängsschnitt durch ein bei den Brennkraftmaschinen der Fig. 1 bis 7 ver¬ wendbares Schieberventil; Fig. 9 einen schematischen Axialquerschnitt durch das
Schieberventil der Fig. 8, gesehen entlang einer Linie IX-IX;
Fig. 10 eine Prinzipdarstellung einer Viertakt-Brennkraf ¬ maschine mit fünf sternförmig angeordneten, durch Tellerventile gesteuerten Zylindern und Fig. 11 einen schematischen Axiallängsschnitt durch die Tellerventilanordnung der Brennkraftmaschine nach
Fig. 10.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse 1 und einer über Lager 5, 7 um eine Drehachse 9 drehbar in dem Gehäuse 1 gelagerten, das Ab¬ triebsorgan der Brennkraftmaschine bildenden Kurbelwelle 11. In Richtung der Drehachse 9 seitlich eines Kurbelzap- fens 13 der Kurbelwelle 11 sind mehrere Zylinder 15 rota¬ tionssymmetrisch zur Drehachse 9 angeordnet. Die bei 17 angedeuteten Zylinderachsen der Zylinder 15 liegen in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Drehachse 9 und sind um gleiche Winkelabstände, im vorliegenden Ausführungsbei- spiel bei vier Zylindern 15 um 90 , gegeneinander winkel¬ versetzt. Die Zylinder 15 sind auf ihrer der Drehachse 9 zugewandten Seite durch Zylinderdächer 19 begrenzt, die zusammen mit in den Zylindern 15 längs der Zylinderachse 17 längs der verschiebbaren Hubkolben 21 in den Zylindern 15 Brennräume 23 einschließen. Die Kolben 21 tragen auf ihrer der Drehachse 9 abgewandten Seite starre Kolben¬ stangen 25, die über Gelenke 27 mit Z-förmig gekröpften Winkel-Pleuelstangen 29 verbunden sind. Die Pleuelstangen 29 sind schwenkbar an einem gemeinsamen, über Lager 31 um eine Kurbelachse 33 drehbar an dem Kurbelzapfen 13 gela¬ gerten Lagerring 35 gelagert. Das kolbenseitige Ende jeder Pleuelstange 29 ist, um Schrägschubkräfte der Pleuelstan¬ ge 29 aufzunehmen und die Abdichtungen des Kolbens 21 zu entlasten, im Bereich des Gelenks 27 an zwei Gleitführun- gen 39, 41 in Hubrichtung des Kolbens 21 geradlinig ver¬ schiebbar geführt. Eine der beiden Gleitführungen 39 bzw. 41 kann gegebenenfalls entfallen.
Die vier Zylinder der Brennkraftmaschine durchlaufen in herkömmlicher Weise einen Zweitakt-Arbeitszyklus pro Um¬ drehung der Kurbelwelle 11. Bezogen auf die Drehung der Kurbelwelle 11 sind die Arbeitszyklen benachbarter Zylin¬ der um 90 versetzt. Für die Steuerung der Brennkraftma¬ schine sind im Bereich des unteren, d.h. dem Zylinderdach 19 entfernt gelegenen Totpunkts der Kolben 21 Ausla߬ schlitze 43 in den Wänden der Zylinder 15 vorgesehen. Die Auslaßschlitze 43 sind über Ringkanäle 45 jeweils mit einem Auslaßkanal 47 verbunden. Die Auslaßschlitze 43 wer- den von der brennraumseitigen Kante der Kolben 21 gesteu¬ ert. Ein von der Kurbelwelle 11 angetriebenes, allgemein mit 49 bezeichnetes Drehschieberventil verbindet einen zentrischen Einlaßkanal 51 nacheinander mit in den Zylin- derdächern 19 der Zylinder 15 vorgesehenen Einlaßöffnungen 53. Das Drehschieberventil 49 hat einen zur Drehachse 9 gleichachsigen, kegelstumpffδrmigen Ventilkörper 55 mit einem Steuerkanal 57. Der Ventilkδrper 55 sitzt gering¬ fügig axial beweglich in einem konischen, von den Zylin- derdächern 19 gebildeten Ventilsitz 57 und wird von meh¬ reren Federn 59 in Richtung seines verjüngten Endes axial in dichte Anlage in den Ventilsitz 57 hineingetrieben. Der Drehantrieb des Ventilkörpers 55 erfolgt über eine Axial¬ schubanordnung 61, die bei einer Relativdrehung der Kur- beiwelle 11 und des Ventilkδrpers 55 diesen gegen die
Kraft der Federn 59 aus dem Ventilsitz 57 heraus, also in Richtung zum erweiterten Ende zu ziehen sucht. Die Axial¬ schubanordnung 61 verhindert das Festfressen des Schieb'er- ventils 49, da sie bei wachsender Reibhemmung des Ventil- körpers 55 diesen aus dem konischen Ventilsitz 57 zieht und so der Reibhemmung entgegenwirkt. Die Axialschubanord- nung 61 kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, als Steilke¬ gelgewinde ausgebildet sein. Da das Steilkegelgewinde le¬ diglich in einer Relativdrehrichtung wirksam ist, können alternativ auch gegensinnig geneigte Axialschubflächenpaare vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß der Ventilkörper 55 in jeder Drehrichtung der Kurbelwelle 11 aus dem Ven¬ tilsitz 57 ziehbar ist.
Die Brennkraftmaschine der Fig. 1 und 2 hat vergleichs¬ weise kurze Auslaßwege und eignet sich speziell für den Antrieb einer Abgas-Nutzturbine, deren Turbinenrad bei 63 schematisch dargestellt ist. Das Turbinenrad 63 ist zur Drehachse 9 gleichachsig gelagert und in nicht näher dar- gestellter Weise, gegebenenfalls über einen Freilauf, mit der Kurbelwelle 9 gekuppelt. Aufgrund der sternförmigen Anordnung der Zylinder 15 liegen die Auslaßkanäle 47 auf einem gemeinsamen Anordnungskreis und können das Turbinen- rad 63 in Richtung der Drehachse 9 auf kürzestem Weg be¬ aufschlagen.
Die vorstehend erläuterte Brennkraftmaschine erlaubt durch geeignete Bemessung des Drehschieberventils 49 eine pro¬ blemlose Längsspülung der Zylinder 15 und gegebenenfalls eine Aufladung der Brennräume über eine an den Einlaßkanal 51 angeschlossene Ladepumpe. Alternativ zur vorstehend er¬ läuterten Ausführungsform können die Kanäle 47 auch als Einlaßkanäle ausgenutzt werden, während der Kanal 51 den gemeinsamen Auslaßkanal bildet. In diesem Fall verlaufen die Schlitze 43 zweckmäßigerweise etwa tangential, so daß eine gute Verwirbelung der Zylinderfüllung erreicht wird. Die Brennkraftmaschine arbeitet nach dem Otto-Prinzip, wo- bei zur Zündung des Gemischs Zündkerzen 65 vorgesehen sind. Der Betrieb nach dem Dieselprinzip ist jedoch alter¬ nativ möglich.
Die Kurbelwelle 11 ist nach Art einer Exzenterwelle ge- staltet, wobei der Radius des Kurbelzapfens 13 größer ist als die Exzentrizität, d.h. der Abstand der Kurbelachse 13 von der Drehachse 9. Der Lagerring 35 sitzt in einer den Kurbelzapfen 13 umgebenden, ringförmigen Aussparung 65, die an der Kurbelwelle 11 ein Gegengewicht 67 zur Auswuch- tung der Kurbelwelle 11 abteilt. Das dargestellte Ausfüh¬ rungsbeispiel umfaßt lediglich eine Kurbel. Alternativ können auch beiderseits der Zylinder 15 Kurbeln vorgesehen sein, die beide über Pleuelstangen symmetrisch auf die Kolben wirken.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante der Brennkraftma¬ schine der Fig. 1 und 2, die sich im wesentlichen nur durch die Gestaltung des Kurbelgetriebes unterscheidet. Gleichwirkende Teile sind deshalb mit gleichen Bezugs- zahlen und zur Unterscheidung mit dem Buchstaben a ver¬ sehen. Zur näheren Erläuterung wird auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das Kurbelgetriebe der Brennkraftmaschine der Fig. 3 und 4 ist nach Art eines Parsons-Getriebe aufgebaut. Die Brenn¬ kraftmaschine umfaßt paarweise diametral zur Drehachse 9a der Kurbelwelle 11a einander gegenüberliegende, gleichach- sige Zylinder 15a, hier zwei Zylinderpaare. Für jedes Zylinderpaar ist an dem von der Kurbelwelle 11a gleich¬ achsig zur Drehachse 9a abstehenden Kurbelzapfen 13a eine Kreisscheibe 71 exzentrisch zu der jeweiligen Kreisachse 73 gelagert. Die Exzentrizität, d.h. der Abstand der Kreisachse 73 von der Kurbelachse 33a, ist gleich dem Ab¬ stand der Kurbelachse 33a von der Drehachse 9a der Kurbel¬ welle 11a bemessen. Die Kreisscheibe 71 bildet eine zweite Kurbel, deren Kurbelarmlänge gleich der Länge des Kurbel¬ arms der Kurbelwelle 11a ist. Der Durchmesser der beiden Kreisscheiben 71 ist größer als die Kurbelarmlänge der Kurbelwelle 11a, und die beiden Kreisscheiben 71 sind zweckmäßigerweise fest miteinander verbunden. An jeder der beiden Kreisscheiben 71 ist ein Lagerring 75 drehbar gelagert, von dem diametral gegenüberliegend Kolbenstan- gen 77 in Hubrichtung der Kolben 21a abstehen. Die Kolben¬ stangen 77 sind in gehäusefesten Führungen 41a verschieb¬ bar geführt und über Kolbenstangen 25a auf der zur Dreh¬ achse 9a abgewandten Seite der Kolben 21a mit diesen ver¬ bunden. Aufgrund der Exzentrizitätsabmessungen der Kreis- Scheiben 71 bewegen sich die Verbindungspunkte 79 der La¬ gerringe 75 und der Kolbenstangen 77 in Hubrichtung der Kolben 21a geradlinig auf einer die Drehachse 9a schnei¬ denden Bahn. Die Kreisscheiben 71 sind bei um 90° gegen¬ einander versetzten Zylinderpaaren um 180° gegeneinander gedreht. Ein Getriebe dieser Art arbeitet besonders er¬ schütterungsarm, da die Kolbenstangen 77 keine Schwenk¬ bewegung ausführen. Durch Verdoppelung der Zylinderzahl und gegenläufigen Antrieb über Parsons-Getriebe lassen sich auch Unwuchtkräfte der hin- und hergehenden Kolben- paare beherrschen.
Fig. 5 zeigt eine vorzugsweise im Viertaktbetrieb arbei¬ tende Brennkraftmaschine. In einem Gehäuse 101 ist in Lagern 103, 105 eine Abtriebswelle 107 um eine Drehachse 109 drehbar und axial belastbar gelagert. Die Abtriebs¬ welle 107 ist über ein allgemein mit 111 bezeichnetes TaumelScheibengetriebe mit Kolben 113 verbunden, die in mehreren um die Drehachse 109 rotationssymmetrisch mit gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten Zylin¬ dern 115 senkrecht zur Drehachse 109 verschiebbar sind. Die Zylinder 115 sind zur Drehachse 109 hin durch Zylin¬ derdächer 117 begrenzt, die zusammen mit den Kolben 113 in den Zylindern 115 Brennräume 119 umschließen.
Das Taumelscheibengetriebe 111 umfaßt einen Taumelzapfen 121, dessen Achse 123 die Drehachse 109 in einem Taumel¬ punkt 125 schneidet. An dem Taumelzapfen 121 ist über Lager 127, 129 ein Taumelring 131 drehbar und axial be¬ lastbar gelagert. Der Taumelring 131 trägt eine zur Tau¬ melachse 123 gleichachsige KegelVerzahnung 135, die an einer komplementären, zur Drehachse 109 gleichachsigen, gehäusefesten Kegelverzahnung 137' bei der Rotation der Abtriebswelle 107 aufgrund der Taumelbewegung des Taumel¬ zapfens 121 abwälzt und den Taumelring 131 bezogen auf die Achse 123 drehfest führt.
Am Umfang des Taumelrings 131 sind Schublenker 139 über Gelenke 141 mit ihrem einen Ende angelenkt. Die anderen Enden der Schublenker 139 sind jeweils über Gelenke 143 mit einem Arm 145 eines doppelarmigen Hebels verbunden, dessen anderer Arm 147 über Pleuelstangen 149 an den Kol¬ ben 113 angelenkt ist. Die Doppelhebel sind an gehäusefe- sten Schwenklagern 151 schwenkbar gelagert und führen das kolbenseitige Gelenk 143 der Schublenker 139 auf einem im wesentlichen radial zur Drehachse 109 in Richtung der Zy¬ linderachse des zugehörigen Kolbens 113 verlaufenden, wenn auch kreisförmig gekrümmten Bahn. Die Bewegungsbahn ver- läuft im wesentlichen in einer den Taumelpunkt 125 enthal¬ tenden, senkrecht zur Drehachse 109 verlaufenden Ebene 153. Während der Drehbewegung der Abtriebswelle 107 wan¬ dern die Gelenke 141 des Taumelrings 131 auf einer bei 155 angedeuteten axialen Bahn hin und her, die im Bereich der Ebene 153 einen größeren Abstand von der Drehachse 109 hat, als in ihren beiden Umkehrpunkten. Das kolbenseitige Gelenk 143 jedes Schublenkers 139 und damit der zugehörige Kolben 113 führen entsprechend der elliptischen Taumelbe¬ wegung zwei vollständige Doppelhübe pro Umdrehung der Ab¬ triebswelle 107 aus.
Die Verdoppelung der Hubzahl der Kolben 113 pro Umdrehung der Abtriebswelle 107 erleichtert die GaswechselSteuerung der im Viertaktbetrieb arbeitenden Brennkraftmaschine. Für den Gaswechsel ist in dem von den Zylinderdächern 117 radial umgrenzten Bereich ein Drehschieberventil 157 vor¬ gesehen, dessen zur Drehachse 109 gleichachsiger Dreh- Schieber 159 über eine Steckwelle 161 drehfest mit der Ab¬ triebswelle 107 gekuppelt ist. Der Drehschieber 159 ent¬ hält einen Einlaßsteuerkanal 163, der einen Einlaßkanal 165 entsprechend der Viertaktfolge nacheinander mit in den Zylinderdächern 117 vorgesehenen Öffnungen 167 verbin- det. Über einen zusätzlichen Auslaßsteuerkanal 169 des
Drehschiebers 159 sind die Öffnungen 167 nacheinander mit einem Auslaßkanal 171 verbindbar. Der Einlaßkanal 165 und der Auslaßkanal 171 verlaufen zentrisch zur Drehachse 109. Die Öffnungen 167 sind in herkömmlicher Weise durch Dichtringe 173 zum Drehschieber 159 federnd und/oder gas¬ druckbelastet abgedichtet. Bei 175 sind Zündkerzen zur Zündung des Gemisches während des Arbeitstaktes vorgese¬ hen. Der Drehschieber 159 besteht zweckmäßigerweise aus Keramikmaterial, um der thermischen Belastung durch die Abgase standzuhalten. Die vorstehend erläuterte Ventilan¬ ordnung erlaubt auf engstem Raum bei geringem Konstruk¬ tionsaufwand die Gaswechselsteuerung der Brennräume 119 im Viertaktbetrieb.
Der Abgasweg ist für alle Zylinder 115 gleich und ver¬ gleichsweise kurz. An den Abgaskanal 171 ist deshalb be¬ vorzugt, wie bei 177 angedeutet, eine Abgas-Nutzturbine angeschlossen, die, gegebenenfalls über einen Freilauf, unter .Ausnutzung der Strömungsenergie der Abgase auf die Abtriebswelle 107 arbeitet.
Die Drehachse 109 der Abtriebswelle 107 fällt bei der Brennkraftmaschine der Fig. 5 mit der Symmetrieachse der Zylinder 115 zusammen. Die Drehachse 109 kann jedoch auch gegen die Symmetrieachse quer zur Zeichenebene seitlich versetzt sein, wodurch der Ausschubtotpunkt der Kolben 113 zum Zylinderdach 117 hin versetzt wird und die Brenngase des Brennraums 119 weitergehender ausgeschoben werden. Die Steckwelle 161 muß in diesem Fall als Gelenkwelle gestal¬ tet sein. Und auch die Gelenke der Schubstangen 139 bzw. der Doppelhebel 145, 147 müssen die gewählte Versetzbewe- gung zulassen.
Fig. 6 zeigt eine Variante einer im Viertaktbetrieb arbei¬ tenden Brennkraftmaschine, bei welcher in einem Gehäuse 201 über Lager 203, 205 eine Abtriebswelle 207 um eine Drehachse 209 drehbar, aber axial belastbar, gelagert ist. In dem Gehäuse 201 ist ferner ein Rotor 211 um eine schräg zur Drehachse 209 verlaufende Drehachse 213 über Lager 215, 217 drehbar gelagert. Die Drehachsen 209, 213 schneiden sich in einem Schnittpunkt 219, wobei die Ab¬ triebswelle 207 und der Rotor 211 über Kegelräder 221, 223 drehfest miteinander gekuppelt sind und synchron rotieren.
Der Rotor weist mehrere Zylinder 225 auf, deren Zylinder¬ achsen radial zur Drehachse 213 in einer Ebene senkrecht zu dieser verlaufen und gleiche Winkelabstände voneinander haben. Die Zylinder 225 sind durch Zylinderdächer 227 zu der die Rotationssymmetrieachse des Rotors bildenden Dreh¬ achse 213 hin begrenzt. Die Zylinderdächer 227 umschließen zusammen mit in den Zylindern 225 verschiebbaren Hubkol- ben 229 Brennräume 231 in den Zylindern 225.
Die Kolben 229 arbeiten über eine mit der Abtriebswelle 207 rotierende Schrägscheibe 233 auf die Abtriebswelle 207. D-ie Schrägscheibe 233 bildet in Verbindung mit dem über die Kegelräder 221, 223 synchron rotierenden Rotor 211 ein Schrägachsengetriebe, welches die Hubbewegung der Kolben 229 steuert.
Am Außenumfang der Schrägscheibe 233 ist für jeden Kolben 229 ein Kreuzgelenk 235 vorgesehen, über das ein Schub¬ lenker 237 mit seinem einen Ende um eine senkrecht zur Drehachse 209 durch den Schnittpunkt 219 verlaufende Ra- dialachse 239 und eine in der Radialachsenebene tangential verlaufende Tangentialachse 241 schwenkbar gelagert ist. Der Schubhebel 237 ist mit seinem anderen Ende über ein Gelenk 243 mit einem ersten Arm 245 eines Doppelhebels ge¬ lenkig verbunden, dessen anderer Arm 247 über eine Pleuel- stange 249 gelenkig mit dem Kolben 229 gekuppelt ist. Der Doppelhebel 245, 247 ist um eine Schwenkachse 251 schwenk¬ bar an dem Rotor 211 gelagert.
Bei der Rotation der Schrägscheibe 233 bewegt sich das Kreuzgelenk 235 auf einer bei 253 angedeuteten, mit dem
Rotor 211 und der Schrägscheibe 233 mitrotierenden, insge¬ samt elliptischen Bahn. Der Arm 245 führt das Gelenk 243 des Schublenkers 237 auf einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse 213 verlaufenden, gekrümmten Bahn und führt während jeder Umdrehung der Abtriebswelle 207 entsprechend der Bewegung des Kolbens 229 zwei vollständige Doppelhübe aus. Die Teile 237 und 241 bis 251 entsprechen der Reihe nach den Teilen 139 bis 151 der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 5. Zur weiteren Erläuterung der Funktion und Wir- kungsweise wird auf die Beschreibung der Fig. 5 Bezug ge¬ nommen.
Zur Steuerung des Gaswechsels ist ein Drehschieberventil 253 mit einem gehäusefesten zylindrischen Ventilkörper vorgesehen, der gegenüber einem durch die Zylinderdächer 227 gebildeten Ventilsitz durch federnd angedrückte Dicht¬ ringe 257 abgedichtet ist. Der Ventilkδrper 225 enthält im Bereich der Drehachse 213 einen Einlaßkanal 259, der bei der Rotation des Rotors aufeinanderfolgend mit Öffnungen 261 in den Zylinderdächern 227 verbunden ist. Entsprechend dem Viertakt-Zyklus werden im Verlauf der Rotationsbewe¬ gung des Rotors 211 aufeinanderfolgend die Öffnungen 261 der Zylinder 225 mit einem Auslaßkanal 263 des Ventilkör¬ pers 255 verbunden. In Fig. 6 ist lediglich ein einziger Einlaßkanal 259 dargestellt. Es können auch mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Einlaßkanäle vorge¬ sehen sein, über die für eine Schichtladung der Brennräu- me 231 den Brennräumen nacheinander Gemisch mit unter¬ schiedlichem Mischungsverhältnis zugeführt werden kann. Der Ventilkörper 255 besteht zweckmäßigerweise aus Kera¬ mikmaterial, um der thermischen Belastung durch die Abga¬ se standzuhalten.
Fig. 6 zeigt Einzelheiten des Kühlsystems der Brennkraft¬ maschine. Die Kühlflüssigkeit wird über einen zur Drehach¬ se 213 gleichachsigen Kanal 265 dem Rotor 211 zugeführt und strömt unter Ausnutzung des Zentrifugalpumpeffekts über Radialkanäle 267 in Ringkanäle 269, die die Zylinder umschließen. Die Ringkanäle sind zum Gehäuseinnenraum für den Rückfluß des Kühlmittels offen. Am Gehäuseinnenmantel vorgesehene Umfangsrippen 271 sowie am Gehäuseaußenmantel vorgesehene Axialrippen 273 sorgen für eine Konvektions- kühlung.
Die Abgase des Auslaßkanals 263 strömen über eine am Ge¬ häuse 201 gehaltene Abgas-Nutzturbine ab, deren Turbinen¬ rad 277 über ein Zahnriemengetriebe 279 eine drehbar an dem Gehäuse 201 gelagerte Vorgelegewelle 281 treibt. Auf der Vorgelegewelle 281 sitzt innerhalb des Gehäuses 201 unter Zwischenschaltung eines Freilaufs 283 ein Ritzel 285, welches ein mit dem Rotor 211 gleichachsig drehfest verbundenes Zahnrad 287 treibt. Die Abgasturbine 275 er- laubt aufgrund der kurzen Abgaswege die Rückgewinnung der Abgasstrδmungsenergien bei vergleichsweise gutem Wirkungs¬ grad. Der Freilauf 283 läßt zu, daß der Rotor 211 die von der Turbine drehfest angetriebene Vorgelegewelle 281 über- holt . .
Fig. 7 zeigt eine Variante einer Brennkraftmaschine, die sich von der Brennkraftmaschine der Fig. 6 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Kolben über ein Schräg¬ scheibengetriebe mit gehäusefester Schrägscheibe für die Umsetzung der Hubbewegung in eine Drehbewegung gesteuert werden. Gleichwirkende Teile sind in Fig. 7 mit den Be¬ zugszahlen der Fig. 6 und zur Unterscheidung mit dem Buch- staben b versehen. Zur Erläuterung wird auf die Beschrei¬ bung der Fig. 6 Bezug genommen.
Die Drehachse 209b der Abtriebswelle 207b verläuft gleich¬ achsig zur Symmetrieachse des Rotors 211b, der drehfest mit der Abtriebswelle 207b verbunden ist. Die feststehend in dem Gehäuse 201b gehaltene Schrägscheibe 223b trägt um eine schräg zur Drehachse 209b verlaufende und die Dreh¬ achse 209b in einem Taumelpunkt 219b schneidende Drehachse drehbar einen axial belastbaren Lagerring 291, an dem über Gelenke 293 die kolbenfernen Enden der Schublenker 237b angelenkt sind. Die kolbenseitigen Gelenke 243b sind in Hubrichtung der Kolben 229b etwa senkrecht zur Drehachse 209b beweglich geführt und bewirken unter Ausnutzung der Radialschubkräfte des Lagerrings 291 die Hubsteuerung der Kolben 229b im Verlauf der Drehbewegung des Rotors 221b. Die Kolben 229b führen zwei vollständige Doppelhübe pro Umdrehung des Rotors und damit der Abtriebswelle 207b aus, womit in vorteilhaf er Weise die Gaswechselsteuerung der Viertakt-Brennkraftmaschine erleichtert wird.
Im folgenden sollen Varianten von Ventilanordnungen be¬ schrieben werden, die bei den vorstehend erläuterten Brennkraftmaschinen verwendbar sind. Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Schieberventilanordnung mit längs der Sy met- rieachse 301 der rotationssymmetrisch angeordneten Zylin¬ der 303 verschiebbaren Ventilschiebern 305. Die Ventil¬ schieber 305 steuern mit Schieberöffnungen 307 entspre¬ chende Öffnungen 309 im Dach 311 des Zylinders und sind hierzu längs einem an dem Zylinderdach 311 angeformten, wie Fig. 9 im Querschnitt zeigt, zylindersegmentförmigen Ventilsitz 313 verschiebbar. Die Ventilschieber 305 ver¬ binden einen zentrischen Kanal 315, bei dem es sich um einen Einlaßkanal oder einen Auslaßkanal handelt, mit den Zylindern 303. Jeder der Ventilschieber 305 wird von einer Feder 317 in seine die Öffnungen 309 schließende Stellung gegen eine von der Abtriebswelle her in nicht näher dar¬ gestellter Weise um die Drehachse 301 rotierend angetrie- bene Axialnockenanordnung 319 gedrückt, die die Ventil¬ schieber 305 entsprechend dem Arbeitszyklus der Brenn¬ kraftmaschine öffnet bzw. schließt.
Um die Abdichtung der Ventilschieber 305 gegen die Ventil- sitze 313 zu verbessern, haben die Ventilschieber 305
Keilform, die sich zur Axialnockenanordnung 319 verjüngt. Dem Ventilsitz 313 gegenüberliegend sind die Ventilschie¬ ber 305 an zum Ventilsitz geneigt verlaufenden Schrägflä¬ chen 321 geführt, die die Ventilschieber 305 bei ihrer Schließbewegung von der Symmetrieachse 301 radial weg gegen die Ventilsitze 313 pressen.
Die Fig. 10 und 11 zeigen am Beispiel einer Fünf-Zylinder- Viertakt-Brennkraftmaschine eine Tellerventilanordnung zur Steuerung des Gaswechsels. Die in den rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 401 einer Abtriebswelle 403 angeordne¬ ten Zylinder 405 führen in einer Ebene senkrecht zur Dreh¬ achse 401 radial verschiebbare Kolben 407, die über Pleu¬ elstangen 409 ähnlich der Brennkraftmaschine der Fig. 1 auf ein mit der Abtriebswelle 403 verbundenes Kurbelge¬ triebe 411 arbeiten.
Die Zylinder 405 haben der Drehachse 401 zugewandte Zylin¬ derdächer 413, in welchen nebeneinander je ein Einlaßtel- lerventil 415 und ein Auslaßtellerventil 417 die Verbin¬ dung eines Einlaßkanals 419 bzw. eines Auslaßkanals 421 mit dem Zylinder steuert. Die Tellerventile 415, 417 haben radial zur Drehachse 401 vorstehende Schäfte 423, 425 und werden- von Federn in üblicher Weise in ihre Schließstel¬ lung vorgespannt. An einer gehäusefesten Achse 427 sind zwei miteinander verbundene Radialnockenscheiben 429, 431 drehbar gelagert, die abhängig von ihrer Nockenform die Tellerventile 415, 417 entsprechend einem Viertaktzyklus in der Zylinderreihenfolge 1 - 3 - 5 - 2 - 4 steuern. Die Nockenscheiben 429, 431 werden hierzu über ein die Dreh¬ zahl vierfach untersetzendes Getriebe 433 mit gegenüber der Drehrichtung der Abtriebswelle 403 umgekehrter Dreh- richtung angetrieben. Das Getriebe 433 umfaßt ein Stufen¬ rad 435, welches aus einem Zapfen 437 gleichachsig zur Kurbelchse 439 des Kurbelgetriebes 411 drehbar gelagert ist. Die Teilkreisdurchmesser des Stufenrads 435 verhalten sich wie 2:1, wobei das durchmessergrδßere Rad mit einem fest auf der Achse 427 sitzenden Ritzel 441 und das durch¬ messerkleinere Rad mit einem mit den Nockenscheiben 429, 431 verbundenen Zahnrad 443 kämmt. Das Getriebe 433 sowie die Nockenräder 429, 431 sind im Kurbelgehäusebereich un¬ tergebracht, wodurch s'ich eine zusätzliche Schmierölver- sorgung erübrigt.

Claims

10P a t e n t a n s p r ü c h e15
1. Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (1; 101; 201) und einer drehbar in dem Gehäuse (1; 101; 201) gelagerten Abtriebswelle (11; 107; 207) mit mehreren rotationssym¬ metrisch zu einer Symmetrieachse angeordneten, auf
2Q einer Seite durch ein Zylinderdach (19; 117; 227) be¬ grenzten Zylindern (15; 115; 225), deren Zylinderachsen (17) die Symmetrieachse etwa in einem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden, mit in den Zylindern (15; 115; 225) verschiebbaren Hubkolben (21; 113; 229), die g zusammen mit den Zylindern (15; 115; 225) zwischen sich und den Zylinderdächern (19; 117; 227) Brennräume begrenzen, mit einem die Hubbewegung der Kolben (21; 113; 229) in eine Drehbewegung der Abtriebswelle (11; 107; 207) umsetzenden Getriebe (13; 111; 221, 223, g 233; 223b) , welches in Richtung der Symmetrieachse gegen die Zylinder (15; 115; 225) versetzt in dem Gehäuse (1; 101; 201) angeordnet und über Schublenker (29; 139; 237) mit dem Kolben (21; 113; 229) gekuppelt ist und mit einer Einlaß- und Auslaßventilanordnung
35 (43, 49; 157; 253; 305, 319; 417, 419, 429, 431) für die Brennräume in den Zylindern (15; 115; 225), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zylinderdächer (19; 117; 227) auf der der Symmetrieach¬ se zugewandten Seite der Zylinder (15; 115; 225) vorge- sehen sind und von der Ventilanordnung (43, 49; 157;
253; 305, 319; 417, 419, 429, 431) gesteuerte Öffnungen (53; 167; 261; 309) haben, die zu einem gemeinsamen, im Bereich der Symmetrieachse verlaufenden Gaswechselkanal (51; 165, 171; 259, 263; 419, 421) führen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zylinderachsen (17) etwa senkrecht zur Symmetrieachse (9) , vorzugsweise in einer gemein¬ samen Ebene liegen.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Ventilanordnung als Drehschieber¬ ventilanordnung (49; 157; 253) ausgebildet ist, deren gleichachsig zur Symmetrieachse angeordneter Ventilkör- per (49; 159; 255) gegen einen an den Zylinderdächern (19; 117; 227) vorgesehenen Ventilsitz abgedichtet ist und wenigstens einen den gemeinsamen Gaswechselkanal nacheinander mit den Öffnungen (53; 167; 261) in den Zylinderdächern (19; 117; 227) verbindenden Steuerkanal (57; 163, 169; 259, 263) enthält.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Ventilsitz (57) Konusform hat, daß der Ventilkörper (55) Kegelstumpfform hat und in dem Ventilsitz (57) axial beweglich angeordnet und axial federnd in den Ventilsitz (57) hinein vorgespannt ist und daß der Ventilkörper (55) über eine Schrägflächen- Axialschubanordnung (61) mit der Abtriebswelle (11) ge¬ kuppelt ist, die den Ventilkδrper (55) bei Reibhemmung aus dem Ventilsitz (57) axial herausbewegt.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung mehrere längs der Symmetrieachse verschiebbar geführte Ventil¬ schieber (305) aufweist, die gegen an den Zylinder- dächem (311) vorgesehene Ventilsitze (313) abgedichtet sind und daß mit der Abtriebswelle eine zur Symmetrie- achse gleichachsige Axialnockenanordnung (319) gekup¬ pelt ist, die die Ventilschieber (305) steuert.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ventilschieber (305) jeweils schräg zum Ventilsitz (313) verschiebbar geführt und federnd auf die Axialnockenanordnung (319) zu vorgespannt sind.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung Teller- ventile (415, 417) aufweist, die gegen an den Zylinder¬ dächern (413) vorgesehene Ventilsitze abgedichtet sind und daß mit der Abtriebswelle (403) eine zur Symmetrie¬ achse gleichachsige Radialnockenwelle (429, 431) gekup¬ pelt ist, die die Tellerventile (415, 417) steuert.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Abtriebswelle (403) über ein die Drehrichtung der Nockenwelle (429, 431) bezogen auf die Drehrichtung der Abtriebswelle (403) umkehrendes, die Drehzahl minderndes Untersetzungsgetriebe (433) mit der Nockenwelle (429, 431) gekuppelt ist.
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderdächer (19; 311) entweder von wenigstens einem Ventilkörper (55; 305) gesteuerte Einlaßöffnungen oder von wenigstens einem Ventilkörper (55; 305) gesteuerte Auslaßöffnun¬ gen aufweisen und daß die Zylinder (15; 303) vom Kol¬ ben (21) im Bereich des unteren Totpunkts gesteuerte Schlitze (43) aufweisen.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie als Zweitaktmotor arbeitet.
11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kolben (21; 21a) mit der Abtriebswelle (11; 11a) kuppelnde Getriebe als Kurbelgetriebe ausgebildet ist, dessen um die Symme- trieachse drehbare Kurbel (13; 13a) in Richtung der Symmetrieachse seitlich der Zylinder (15; 15a) ange¬ ordnet und über seitlich außerhalb der Zylinder (15; 15a) angeordnete Pleuelstangen (29; 77) mit der von der Symmetrieachse abgewandten Seite der Kolben (21; 21a) verbunden ist.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das kolbenseitige Ende der Pleuelstangen (29; 71) in einer gehäusefesten Führung (41; 41a) in Hubrichtung der Kolben (21; 21a) linear verschiebbar geführt ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die kurbelseitigen Enden der Pleuelstan- gen (29) an einem gemeinsamen Lagerring (35) angelenkt sind, der drehbar auf einem von der Abtriebswelle (11) auf die Zylinder (15) zu abstehenden Kurbelzapfen (13) gelagert ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zylinder (15a) paarweise gleichach¬ sig gegenüberliegend angeordnet sind und über eine in Hubrichtung der Kolben geradlinig verschiebbaren Kol¬ benstange miteinander verbunden sind, daß auf der Kur- bei (13a) der Abtriebswelle (11a) für jedes Zylinder¬ paar eine zweite Kurbel (71) drehbar gelagert ist, die im Abstand von der Kurbelachse (33a) der ersten Kurbel (13a) achsparallel drehbar mit der die Kolben (21a) des Zylinderpaars verbindenden Kolbenstange (77) ver- bunden sind und daß die Kurbelarmlängen der beiden Kur¬ beln (13a, 71) gleich ist.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, daß die zweite Kurbel als kreisförmige Ex¬ zenterscheibe (71) ausgebildet ist, die mit radialem Abstand ihrer Kreisachse (73) von der Kurbelachse (33a) der ersten Kurbel (13a) achsparallel exzentrisch an dieser gelagert ist, wobei die Exzentrizität der Kreis¬ scheibe (71) gleich dem Abstand der Kurbelachse (33a) von Drehachse (9a) ist und daß an der Kreisscheibe (71) ein über die Kolbenstange (77) mit den in dem Zylinderpaar verschiebbaren Kolben (21a) verbundene.r Lagerring (75) um die Kreisachse (73) drehbar gelagert ist.
16. Brennkraf maschine nach Anspruch 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mehrere um die Symmetrieachse gegenein- ander winkelversetzte Zylinderpaare vorgesehen sind und daß der Durchmesser der Exzenterscheiben (71) größer ist als die Kurbelarmlänge der ersten Kurbel (13a) und daß die ExzenterscheJLben (71) fest miteinander verbunden sind.
17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kolben (113; 229) mit der Abtriebswelle (107; 207) kuppelnde Getriebe als Taumelgetriebe ausgebildet ist, dessen schräg zur Sym¬ metrieachse geneigter Taumelkδrper (121; 223) über Schublenker (139; 237) mit den Kolben (113; 229) ver¬ bunden ist, wobei die Schublenker (139; 237) mit ihrem einen Ende an dem Taumelkörper (121; 223) angelenkt sind und an ihrem anderen Ende ein Gelenk (143; 243; 293) tragen, das im wesentlichen senkrecht zur Symme¬ trieachse beweglich an einer zylinderfesten Führung (145; 245) geführt ist.
18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Taumelgetriebe als Taumelscheiben- getriebe ausgebildet ist, dessen um die Symmetrieachse rotierende Taumelscheibe (121) um einen in Richtung der 1 Symmetrieachse seitlich der Zylinder (115) sich befin¬ denden Taumelpunkt (125) taumelt, daß an der Taumel¬ scheibe (121) ein bezogen auf die Symmetrieachse dreh¬ fest an dem Gehäuse geführter Taumelring (131) relativ
5 zur Taumelscheibe (121) drehbar gelagert ist, und daß der Taumelring (131) über Schublenker (139) gelenkig mit der von der Symmetrieachse abgewandten Seite der Kolben (113) verbunden ist.
1019. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zylinder (225) in einem um die Sym¬ metrieachse relativ zu dem Gehäuse (201) drehbaren Rotor (211) angeordnet sind, daß das Taumelgetriebe als Schrägachsengetriebe ausgebildet ist, dessen mit
15 der Abtriebswelle (207) verbundene Schrägscheibe (233) um eine die Symmetrieachse in einem Taumelpunkt (219) seitlich der Zylinder (225) schneidende Drehachse (209) drehbar in dem Gehäuse (201) gelagert und über ein Kegelradgetriebe (221, 223) drehfest mit dem Rotor
20 (211) gekuppelt ist und daß die Schrägscheibe (233) über Schublenker (237) gelenkig mit der von der Sym¬ metrieachse abgewandten Seite der Kolben (229) ver¬ bunden ist.
2520. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zylinder (225b) in einem um die Sym¬ metrieachse relativ zu dem Gehäuse (201b) drehbaren Ro¬ tor (211b) angeordnet sind, daß das Taumelgetriebe als Schrägscheibengetriebe ausgebildet ist, dessen mit dem
30 Gehäuse (201b) fest verbundene, schräg zur Symmetrie¬ achse verlaufende Schrägscheibe (223b) einen drehfest mit dem Rotor (211b) verbundenen Taumelring (291) trägt, dessen Taumelpunkt (219b) in Richtung der Sym¬ metrieachse seitlich der Zylinder (225b) angeordnet ist
35 und daß der Taumelring (291) über Schublenker (237b) gelenkig mit der von der Symmetrieachse abgewandten Seite der Kolben (229b) verbunden ist. 1
21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kolben (113; 229) jeweils über Pleu¬ elstangen (149; 249) mit einem Arm (147; 247) eines schwenkbar an einem fest mit den Zylindern (115; 225)
5 verbundenen Teil gelagerten Doppelhebels verbunden sind und daß die Schublenker (139; 237) über ihre kolbensei- tigen Gelenke (143; 243) jeweils am anderen Arm (145; 237) des Doppelhebels geführt sind.
10 22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Bewegungsbahn der kolbenseitigen Ge¬ lenke (143; 243) der Schublenker (139; 237) im wesent¬ lichen in einer den Taumelpunkt (125; 219) enthaltenden Ebene senkrecht zur Symmetrieachse verläuft.
15
23. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelpunkt im Abstand von der Symmetrieachse angeordnet ist.
20 24. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Viertaktmotor ar¬ beitet.
25. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden An- 25 sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (1; 101; 201) eine mit dem Auslaßkanal (47; 171; 263) ver¬ bundene Abgasturbine gehalten ist, deren Turbinenrad (63; 77; 277) mit der Abtriebswelle (11; 107; 207) ge¬ kuppelt ist. 30
35
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4438865C2 (de) * 1994-10-10 1998-05-07 Stamm Helmut Motor HS-2000

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR376624A (fr) * 1907-04-12 1907-08-14 Stratton Rotating Engine Compa Moteur rotatif
GB140737A (en) * 1919-03-22 1920-05-27 Julien Poulle Improvements in internal combustion engines
DE674783C (de) * 1937-05-08 1939-04-22 Daimler Benz Akt Ges Pleuelstangenanordnung, insbesondere fuer Sternmotoren
DE1014279B (de) * 1952-01-29 1957-08-22 Guido Tacconi Steuerung fuer den Ein- und Auslass einer als Kompressor oder Motor verwendbaren Rotationseinheit
FR2097605A5 (de) * 1970-07-15 1972-03-03 Selam Gabriel
GB1533885A (en) * 1975-02-21 1978-11-29 Lely Nv C Van Der Engines and pumps

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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