DE19616454C2 - Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einer Motorwelle und mit zumindest einem Kolben, der über eine erste Pleuelstange und über eine zwischen der ersten Pleuelstange und der Motorwelle angeordneten zweiten Pleuelstange auf die Motorwelle wirkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Motoren bestehen im wesentlichen aus zumindest einem Zylinder und einem darin axial beweglichen Kolben, der über eine Pleuelstange auf eine Motorwelle wirkt und dieser eine Drehbewegung erteilt. Solch ein Motor mit vier Kolben ist zum Beispiel aus der DE-OS 30 27 984 bekannt. Die axiale Bewegungsachse des Kolbens steht senkrecht auf der Drehachse der Motorweile. Das Verbrennungsgemisch innerhalb des Verbrennungsraumes wird dann gezündet, wenn das zur Verfügung stehende Volumen innerhalb des Verbrennungsraumes in etwa am geringsten und das Gemisch damit am höchsten verdichtet ist, nämlich dann, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt soeben überschritten und die Abwärtsbewegung des Kolbens eingesetzt hat. Das bedeutet, daß die Pleuelstange in etwa senkrecht auf der Motorwelle und der Hebel zur Bewegung der Motorwelle in etwa in der verlängerten Achse der Pleuelstange steht, so daß das an der Motorwelle angreifende Moment aufgrund der Winkelfunktion etwa gleich Null ist.

Aus der DE-OS 29 35 977 ist ein Motor mit zwei gelenkig verbundenen Pleuelstangenabschnitten bekannt, die mit den einander zugewandten Enden an einem neben dem Zylinder am Motorgehäuse gelagerten Schwenkhebel angreifen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, z. B. die Kolbengeschwindigkeit im oberen Totpunkt bei gleichbleibender Drehzahl zu verändern, wodurch eine Einflußnahme auf den Brennverlauf gegeben ist. Bei diesem Motor ist jedoch der Hub des Kolbens verlängert. Der am Motorblock befestigte Pleuelträger leitet hohe Kräfte in den Motorblock ein.

Aus der DD 33 188 ist ein Kurbelgetriebe bekannt, bei dem eine schwenkbar angeordnete Kulisse Verwendung findet. Das Kurbelgetriebe dient zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hubveränderliche hin- und hergehenden Bewegung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit verbessertem Drehmoment anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die zweite Pleuelstange in einer drehbar gelagerten Gleitführung gelagert. Die drehbar gelagerte Gleitführung definiert eine wippende Bewegung der zweiten Pleuelstangen und gewährleistet eine sichere Führung. Die beiden Pleuelstangen sind an ihren Enden gelenkig miteinander verbunden. Die beiden Pleuelstangen nehmen während der Bewegung des Kolbens einen Winkel zwischen 50° und 130° zueinander ein, also einen mittleren Winkel von 90°, der in einem Bereich von etwa 80° schwankt. Insbesondere schwankt der Winkel zwischen 65° und 115°. Die zweite Pleuelstange, im folgenden auch Trieb- oder Schubstange genannt, wirkt auf eine Motorwelle, wobei die Anordnung der beiden Pleuelstangen und der Motorwelle eine solche ist, daß die Kräfteverhältnisse an der Motorwelle größer als bei herkömmlichen Motoren ist. Insbesondere wird durch diese Anordnung eine ovalförmige Bewegung der Gelenke der ersten Pleuelstangen erzielt, so daß die durch die Kolben erteilte Kraft auf die Pleuelstangen besser genutzt und das Drehmoment gleichmäßiger verteilt wird. Die Verluste sind geringer als bei herkömmlichen Motoren. Es wird ein Energiegewinn von etwa 40% erzielt. Wie ein Hebel bildet die zusätzliche Pleuelstange ein vergrößertes Drehmoment für die Motorwelle, was im Endeffekt zu einer wesentlichen Verminderung des Kraftstoffverbrauches führt. Das Prinzip gilt für alle Motoren mit verschiedener Zylinderzahl.

In vorteilhafter Weise weist die Gleitführung Messingplatten auf. Die Messingplatten und der Stahl der Pleuelstangen reiben mit wenig Widerstand aneinander, so daß die Schubstange gut in der Führung gleitet.

Die Schubstange weist in vorteilhafter Weise einen rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei die größere Länge senkrecht zur Kolbenbewegung angeordnet ist, um die Kräfte aus der Kolbenbewegung aufnehmen zu können.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Motor mit einer zweiten Pleuelstange,

Fig. 2 eine Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange und

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Drehmomentverteilung.

Fig. 1 zeigt zwei Kolben 1 und 2 eines Motors, die sich in Richtungen 3 und 4 auf- und abwärts bewegen. An Kolbenlagern 5 und 6 sind erste Pleuelstangen 7 und 8 in seitliche Richtungen 9 und 10 schwenkbar angeordnet. An Enden 11 und 12 der Pleuelstangen 7 und 8 sind weitere Pleuelstangen 13 und 14 beweglich angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind durch Hülsen 15 und 16 geführt, die als Gleitführungen dienen. Die Hülsen 15 und 16 sind schwenkbar an Lagern 17 angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 greifen mit ihren Enden 18 und 19 an Hebeln 20 und 21 einer Motorwelle 22, im folgenden auch Kurbelwelle genannt, an und erteilen dieser eine Drehbewegung in eine Drehrichtung 23. Die Enden 11 und 12 der ersten Pleuelstangen 7 und 8 weisen Gelenke 24 und 25 auf, an denen Pleuelstangenenden 26 und 27 der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 angreifen, so daß jeweils eine der ersten Pleuelstangen 7 und 8 mit jeweils einer der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 gelenkig miteinander verbunden sind. Bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kolben 1 und 2 stoßen die ersten Pleuelstangen 7 und 8 die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 nieder und zur Seite und den Gelenken 24 und 25 wird eine ovalförmige Bewegung, im folgenden ellipsoidförmige Bewegung genannt, aufgezwungen. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind in den Hülsen 15 und 16 geführt und erfahren eine Schubbewegung in etwa in Richtungen 9 und 10 und eine Wippbewegung in etwa der Richtungen 3 und 4, zu in der Figur dargestelltem Zeitpunkt in Richtungen 9' und 10'.

Fig. 2 zeigt die Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange 13, wenn sich der Kolben 1 im oberen Totpunkt befindet. Die zweite Pleuelstange 13 weist dann zwei Abschnitte 28 und 29 auf, deren erster 28 sich von dem Gelenk­ punkt 24 bis zum Drehlager 17 mit einer Länge von 195 mm erstreckt und deren zweiter 29 sich von dem Drehlager 17 bis zu dem Hebel 20 mit einer Länge von 130 mm erstreckt. Insgesamt weist somit die zweite Pleuelstange 13 eine Länge von insgesamt 325 mm auf. Die Länge des Hebels 20 beträgt 50 mm, der Durchmesser des Kreises 30 somit 100 mm. Der Kolben 1 drückt mit einer Kraft 31 auf die zweite Pleuelstange 13, wobei sich die Kraft 31 in Teilkräfte 32 und 33 eines Kräfterechtecks 34 zerlegen läßt. Dieses Kräfte­ rechteck zeigt sich auch am anderen Ende 18 der Pleuelstange 13 mit entsprechenden Kräften 35-37. Aus der Kraft 36 wird die an dem Hebel 20 wirksame Kraft 38 abgeleitet und aus der Kraft 33 ergibt sich eine weitere Kraft 39, so daß an der Welle 22 insgesamt eine wirksame Gesamtkraft aus den beiden Kräften 38 und 39 angreift und das Drehmoment an der Welle 22 bestimmen. Das Drehmoment kurz nach dem Zündungszeitpunkt ist verbessert.

Fig. 3 zeigt ein Drehmomentenverlauf 40 für diese Art des Motores, bei dem der Verlauf gleichmäßiger ist und über die Zeit zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert schwankt, der gegenüber herkömmlichen Motoren geringer ausfällt. Auch beginnt der Drehmomentenverlauf 40 an der Welle mit einem Maximalwert, bei herkömmlichen Motoren mit einem Minimalwert. Der Momentenverlauf 40 ist für die an der Welle 22 angreifende Kraft dargestellt, wobei t0 den oberen Totpunkt des Kolbens charakterisiert und die Welle 22 parallel zur Bewegungsachse des Kolbens steht (wie in Fig. 2 gezeigt). Zum Zeitpunkt t1 hat die Motorwelle 22 1/3 ihrer Kreisbewegung, zum Zeitpunkt t2 2/3 ihrer Kreisbewegung durchgeführt. Im Zeitpunkt t3 ist der untere Totpunkt des Kolbens erreicht. Zum Vergleich ist der Momentenverlauf 41 an einer unterhalb der Motorachse gelegenen Motorwelle angegeben, wobei die Kolbenstellungen zu den angebenen Zeitpunkten übereinstimmen.

Bezugszeichenliste

1

Kolben

2

Kolben

3

Richtung aufwärts

4

Richtung abwärts

5

Kolbenlager

6

Kolbenlager

7

erste Pleuelstange

8

erste Pleuelstange

9

seitliche Richtung

9

'Richtung

10

seitliche Richtung

10

'Richtung

11

Pleuelstangenende

12

Pleuelstangenende

13

zweite Pleuelstange

14

zweite Pleuelstange

15

Hülse

16

Hülse

17

Hülsenlager

18

Pleuelstangenende

19

Pleuelstangenende

20

Hebel

21

Hebel

22

Motorwelle

23

Drehrichtung

24

Gelenk

25

Gelenk

26

Pleuelstangenende

27

Pleuelstangenende

28

Abschnitt

29

Abschnitt

30

Kreis

31

Kraft

32

Teilkraft

33

Teilkraft

34

Kräfterechteck

35

gespiegelte Kraft

36

gespiegelte Teilkraft

37

gespiegelte Teilkraft

38

wirksame Kraft

39

wirksame Kraft

40

Drehmomentenverlauf

41

Drehmomentenverlauf (herkömmlich)

Claims (3)

1. Motor mit einer Motorwelle (22) und zumindest einem Kolben (1, 2), der über eine erste Pleuelstange (7, 8) und über eine zwischen der ersten Pleuelstange (7, 8) und der Motorwelle angeordneten zweiten Pleuel­ stange (13, 14) auf die Motorwelle (22) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pleuelstange (13, 14) in einer drehbar gelagerten Gleitführung (15, 16) gelagert ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung (15, 16) Messingplatten aufweist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pleuelstange (13, 14) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.