DE19522094A1 - Kippkolbenmotor - Google Patents

Description

Es handelt sich um einen geschlossenen Verbrennungs­ motor, der nach dem Viertaktprinzip arbeitet. Im Un­ terschied zum Ottomotor wirkt der durch Verbrennung erzeugte Druck nicht auf einen Hub- sondern auf ei­ nen Kippkolben. Dieser gibt die kinetische Energie nicht über Pleuelstange und Kurbelwelle ab, sondern über eine besondere Transmission, die unmittelbar auf die Rotationsachse einwirkt.

Fig. Nr. 1

Der Kippkolben besteht aus einer kreisförmigen Scheibe, die über ihre Querachse kippbar gelagert ist, und sich in einem definierten Winkel vor- und zurückneigt. In Richtung der Querachse weist der Kippkolben eine Verbreiterung in Form eines Ellip­ soiden auf, die in die beiden seitlichen Lager aus­ läuft, und sphärisch ausgehöhlt ist. Der Kippkol­ ben weist eine durch das Zentrum der kreisförmigen Scheibe und des Ellipsoiden verlaufende Bohrung für die Antriebswelle des Motors auf.

Fig. Nr. 2

Der Hub- bzw. richtiger Kippraum wird seitlich be­ grenzt durch Anschlagflächen am jeweiligen Totpunkt der Kippbewegung. In die Anschlagflächen sind Brennräume eingelassen, die mit Ein- und Auslaß­ ventilen und Zündkerzen versehen sind. Nach außen schließt den Kippraum eine hohlsphärische Schale ab. Die seitlichen Anschlagflächen, die in ihrer Funktionsweise dem Zylinderkopf eines Ottomotors entsprechen, und die Außenschale, die den Zylinder­ laufbuchsen entspricht, sind miteinander verbunden und bilden gemeinsam den Motorblock. Diese Einheit trägt auch die Lager für die Antriebswelle, die durch ihr Zentrum verläuft.

Fig. Nr. 3

Die Kippbewegung des Kolbens wird über ein zweitei­ liges Lager als Rotation auf die Achse (1) übertra­ gen. Ein Teil des Lagers besteht aus einem Ring (2), der mit zwei zapfenförmigen, einander gegenüber­ liegenden Lagern drehbar in den Kolben eingesetzt ist. Der andere Teil wird durch eine sphärische Verbreiterung der Achse gebildet (3), in die eine umlaufende, um den Kippwinkel des Kolbens geneigte Nut eingelassen ist. Der Ring ist in dieser Nut mit seitlichen konischen Wälzlagern leicht drehbar ge­ lagert.

Der Ring wird über seine Lagerzapfen mit dem Kipp­ kolben um die Querachse des Kolbens gekippt. Dabei entsteht ein Druck auf die Führungsnut der in ku­ gelförmigen Verbreiterung der Antriebswelle. Diesem Druck kann nur dadurch nachgegeben werden, daß sich die Antriebswelle dreht, und zwar bei jeder Kippbe­ wegung von einen Totpunkt zum anderen um 180 Grad. Eine vollständige Kippbewegung des Kolbens vor und zurück bewirkt somit eine vollständige Umdrehung der Welle.

Durch die Anordnung des Kippkolbens im Motorblock entstehen insgesamt vier separate Kammern, die als Kompressionsräume genutzt werden. Wenn sich der Kippkolben von einem Totpunkt zum anderen neigt, öffnet er gleichzeitig zwei einander diametral ge­ genüberliegende Räume, während er gleichzeitig zwei andere, vor seiner Bewegungsrichtung liegende schließt. Eine entsprechend abgestimmte Steuerung der Ein- bzw. Auslaßventile und der Zündung sorgt dafür, daß die einzelnen Kammern nacheinander mit Verbrennungsgas beschickt werden, dieses nacheinan­ der verdichtet und gezündet wird, und schließlich in der gleichen Reihenfolge ausgestoßen wird. Der Motor entspricht also einem herkömmlichen Vierzy­ linderaggregat.

Aufbau des Kippkolbenmotors Fig. Nr. 4

Der Motor benötigt zusätzlich zu den beschriebenen Elementen (Kippkolben, Motorblock und Antriebswelle) eine geeignete Ventilsteuerung. Um das Viertaktprin­ zip zu verwirklichen, ist es erforderlich, daß Ein- und Auslaßventile bei jeder zweiten Umdrehung der Antriebswelle betätigt werden. Dies bewirken Zahn­ räder, die zu beiden Seiten des Motorblocks auf der Antriebsachse sitzen, und die die Rotation im Ver­ hältnis 2 : 1 auf insgesamt vier Stirnräder über­ tragen. Diese treiben - über konzentrisch angeord­ nete, über ein Segment des Stirnrades verlaufende Nocken - die Ventile.

Der Kippkolben wird gegen die Hohlkugel der Außen­ schale durch Ringsegmente abgedichtet, die in die seitlichen Ränder seines Umfanges eingelassen sind, und mit seinen Flanken bündig abschließen. Zwi­ schen ihnen und der Lauffläche der Außenschale entsteht ein flacher, um das Halbsegment des Kolbens umlaufender Hohlraum. Dieser wird dadurch zur Schmierung genutzt, daß Schmierstoff (Motoröl), welches im Zentrum des Motors bevorratet wird, durch radiale Bohrungen des Kolbens nach außen gebracht wird.

Der parallel zur Querachse der Kippkolbens verlau­ fende Ellipsoid wird gegen den Motorblock ebenfalls durch Dichtsegmente abgedichtet, die allerdings in die entsprechenden Kanten der seitlichen Anschlag­ flächen eingesetzt sind.

Gegenüber einem herkömmlichen Ottomotor weist der Kippkolbenmotor folgende Vorteile auf:

• - Geringeres Volumen durch Integration von vier Brennräumen in einer sphärischen Einheit.
• - Weniger Bauteile - anstelle von vier Kolben und Pleuelstangen nur jeweils ein Element.
• - Geringere innere Reibung, da die kinetische Ener­ gie nicht nach dem Kurbelprinzip übertragen wird.
• - Geringere Massenbewegung - statt vier auf- und ab­ bewegter Kolben eine vor- und zurückkippende Scheibe.
• - Problemlose Erweiterungsfähigkeit - durch Anein­ anderreihung mehrerer Einheiten auf einer Achse.
• - Erweiterungsfähigkeit auch durch parallele Anord­ nung: zwei nebeneinander liegende Einheiten wirken auf eine gemeinsame Achse (in diesem Fall wird die Transmission aus dem Zentrum des Motors nach au­ ßen verlagert).

Claims (1)

1. Kippkolbenmotor nach dem Prinzip des geschlossenen Verbrennungsmotors (Otto-Motor) mit vier getrennten Brennkammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungs- und Arbeitsprozesse anstelle von vier Kolben durch eine über eine Achse kippbar gelagerte Scheibe ausgeführt werden, und anstelle von Pleuelstangen und Kurbelwelle eine besondere Transmission die kinetische Energie auf die Antriebswelle weitergibt.