[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuartigen Verbrennungsmotor.
[0002] Bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ist es eines der Hauptziele, die durch
den eingesetzten Kraftstoff erhaltene Energie so effektiv wie möglich zu nutzen, d.h.
einen so hohen Wirkungsgrad wie möglich zu erzielen, um dadurch Kraftstoff einzusparen.
[0003] Im Stand der Technik bekannt sind Hubkolbenmotoren, in denen die durch die Ausdehnung
der durch die Kraftstoffverbrennung erzeugten Gase in einem Zylinder verrichtete Arbeit
an einem Kolben, und weiter durch eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle übertragen
wird, wobei die Pleuelstange jeweils eine Gelenkverbindung zum Kolben und zur Kurbelwelle
aufweist (Kurbeltrieb). So wird die oszillierende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung
umgesetzt, d.h. ein Drehmoment erzeugt.
[0004] Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Effizienz von herkömmlichen
Verbrennungsmotoren weiter zu steigern, um einen kraftsstoffsparenderen Betrieb ermöglichen
zu können.
[0005] Die vorliegende Erfindung stellt daher einen Verbrennungsmotor zur Verfügung, der
- einen ersten Zylinder zur Treibstoffverbrennung mit einem darin bewegbar angeordneten
ersten Triebkolben,
- einen zweiten Zylinder zur Treibstoffverbrennung mit einem darin bewegbar angeordneten
zweiten Triebkolben, und
- eine Welle, umfasst
wobei
- der Verbrennungsmotor so eingerichtet ist, dass sich die Triebkolben in den beiden
Zylindern gegensinnig hin- und her bewegen,
- der erste Triebkolben mit einem ersten Druckkolben mechanisch gekoppelt ist,
- der zweite Triebkolben mit einem zweiten Druckkolben mechanisch gekoppelt ist,
und wobei der Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet ist, dass
- die Triebkolben so miteinander gekoppelt sind, dass durch eine Vorhubbewegung des
ersten Triebkolbens im ersten Zylinder eine Rückhubbewegung des zweiten Triebkolbens
im zweiten Zylinder bewirkt wird,
- er weiterhin eine erste Hydraulikeinheit, in der der erste Druckkolben bewegbar angeordnet
ist, sowie ein in der ersten Hydraulikeinheit angeordnetes erstes Schaufelrad und,
davon getrennt, eine zweite Hydraulikeinheit, in der der zweite Druckkolben bewegbar
angeordnet ist, sowie ein in der zweiten Hydraulikeinheit angeordnetes zweites Schaufelrad
aufweist,
- wobei der Verbrennungsmotor weiterhin so eingerichtet ist, dass der erste und der
zweite Triebkolben so miteinander gekoppelt sind, dass durch eine Vorhubbewegung des
ersten Triebkolbens im ersten Zylinder eine Rückhubbewegung des ersten Druckkolbens
in der ersten Hydraulikeinheit, und durch eine Rückhubbewegung des zweiten Triebkolbens
im zweiten Zylinder eine Vorhubbewegung des zweiten Druckkolbens in der zweiten Hydraulikeinheit
bewirkt wird, so dass sich die beiden Druckkolben in ihren jeweiligen Hydraulikeinheiten
gegensinnig bewegen
- wobei das sich in der jeweiligen Hydraulikeinheit befindliche Hydraulikfluid, vorzugsweise
eine Flüssigkeit, durch die Bewegung der Druckkolben in Bewegung versetzt wird und
das sich bewegende Hydraulikfluid eine rotatorische Hin- und Herbewegung der Achse
des sich in der jeweiligen Hydraulikeinheit befindlichen Schaufelrads bewirkt,
- und die rotatorische Hin- und Herbewegung der Achsen der Schaufelräder mittels einer
Übertragungsvorrichtung in eine kontinuierliche Rotationsbewegung der Welle übertragen
werden.
[0006] Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann beliebige Größe haben von relativ kleinen
Ausführungen wie beispielsweise einem Motor für ein Kraftrad, über KFZ-, Boot- und
Flugzeugmotoren bis hin zu sehr großen Ausführungen wie beispielsweise Schiffmotoren.
Er ermöglicht durch seine kompakte Form platzsparende Einbaumöglichkeiten.
[0007] Das Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Motors gleicht dem von herkömmlichen Verbrennungsmotoren:
Die Kraft wird durch die explosionsartige Verbrennung eines Kraftstoffs in den Brennkammern
der Zylinder erzeugt und in ein Drehmoment einer Welle übertragen.
[0008] Dazu wird ein zündfähiges Kraftstoff-Sauerstoff-, normalerweise Kraftstoff-Luft-,
Gemisch in die Brennkammern der Zylinder eingeführt, dort komprimiert und dann nahe
der Kolben-Position mit minimaler Distanz zum Zylinderkopf (P
min) gezündet. Die dadurch entstehenden Gase dehnen sich explosionsartig aus und verursachen
jeweils die Bewegung des Kolben in Richtung der Position mit maximaler Distanz zum
Zylinderkopf P
max.
[0009] Die erfindungsgemäß vorgesehenen Hydraulikeinheiten ermöglichen zum einen die Übertragung
der auf die Druckkolben wirkenden Kraft mittels des sich in der Hydraulikeinheit befindlichen
Hydraulikfluids auf die sich in der jeweiligen Hydraulikeinheit befindenden Schaufelräder.
Zum anderen kann durch die Wahl der Verhältnisse der Querschnitte der Zylinder und
der Hydraulikeinheit der durch die Hin- und Her-Bewegung der Triebkolben erzeugte
Druck verstärken.
[0010] Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann und es wird eine hinsichtlich
Kraftstoffverbrauch bzw. Effizienz verbesserte Kolben-Schubbewegung ermöglicht. Dies
kann folglich eine Steigerung der Verbrennungseffizienz und damit des Wirkungsgrad
des Verbrennungsmotors ermöglichen.
[0011] Das Hydraulikfluid befindet in einem Innenraum der Hydraulikeinheiten.
[0012] Als Hydraulikfluid wird vorzugsweise eine Flüssigkeit, wie z.B. eine Flüssigkeit
auf Mineralöl- oder auf Wasserbasis eingesetzt.
[0013] Die Hydraulikeinheit ist üblicherweise im Bereich der Hubwege der Druckkolben so
ausgestaltet, dass die Druckkolben mit Innenwänden der Hydraulikeinheit abdichten.
[0014] Die Bewegung der Triebkolben im ersten Zylinder und im zweiten Zylinder ist im Verbrennungsmotor
gemäß der vorliegenden Erfindung gegensinnig, d.h. z.B. wenn sich der erste Triebkolben
im ersten Zylinder von einer Position P
min,1 zu P
max,1 bewegt, bewegt sich der zweite Triebkolben simultan im anderen Zylinder von der Position
P
max,2 zu P
min,2.
[0015] Durch das jeweils in den Hydraulikeinheiten vorhandene Schaufelrad ergibt sich konstruktiv
eine Turbine in der jeweiligen Hydraulikeinheit, die die durch die Bewegung des Hydraulikfluids
auf die Schaufeln der Schaufelräder übertragene Kraft in eine rotatorische Hin- und
Her-Bewegung der Schaufelradachsen überträgt.
[0016] Die Übertragung der durch die Schubbewegung der jeweiligen Triebkolben erzeugte Kraft
auf die Druckkolben, die weiter mittels des Hydraulikfluids auf die Schaufeln der
Schaufelräder übertragen wird, erfolgt vorzugsweise so, dass das Hydraulikfluid die
gebildeten Turbinen wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, tangential durchströmt.
[0017] Die Schaufeln der Schaufelräder werden dabei zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig,
senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung angeströmt.
[0018] Durch die Ausgestaltung der gebildeten Turbinen wird bewirkt, dass die Tangentialkräfte
möglichst immer, d.h. während des gesamten Arbeitsprozesses, im maximal möglichen
Sinuswinkel von 90 ° wirken bzw. übertragen werden. Somit bietet der erfindungsgemäße
Motor die Vorteile, dass sowohl ein möglichst hohes Drehmoment auch bei niedrigen
Drehzahlen, also auch ein möglichst konstantes Drehmoment bei verschiedenen Drehzahlen
erreicht werden kann. Dies ermöglicht eine gegenüber herkömmlich ausgestalteten Hubkolbenmotoren
höhere Effizienz des erfindungsgemäßen Motors und dadurch auch eine Einsparung von
Kraftstoff. Dies kann sich auch vorteilhaft auf die Umwelt schonend auswirken.
[0019] Vor- und Rücktriebsrichtung bzw. Vorhub und Rückhub werden auf die Bewegung eines
Kolbens in seiner jeweiligen Einheit (Zylinder oder Hydraulikeinheit) bezogen verstanden.
Dabei bezeichnet "Vortrieb" oder "Vorhub" eine Bewegung des Kolbens in Richtung aus
der Einheit heraus, und "Rücktrieb" oder "Rückhub" eine Bewegung des Kolbens in die
Einheit hinein.
[0020] Z.B. wird die Bewegung des Triebkolbens nach Zündung des Gasgemisches in Richtung
aus dem Zylinder heraus als "Vortrieb" oder "Vorhub" bezeichnet
[0021] Unter der "Vorderseite eines Kolbens" wird die der jeweiligen Einheit (z.B. dem Zylinder)
zugewandte Seite des Kolbens, und unter Rück- oder Unterseite eines Kolben die der
jeweiligen Einheit (z.B. Zylinder) abgewandte Seite des Kolbens verstanden.
[0022] Die gegensinnige Bewegung der Druckkolben in den Hydraulikeinheiten wird durch die
mechanische Kopplung der Druckkolben mit den jeweiligen Triebkolben in den Zylindern,
die gleichermaßen gegensinnig bewegbar angeordnet sind, und die Kopplung der Triebkolben
miteinander unterstützt.
[0023] Im erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor sind die Druckkolben mit den Triebkolben jeweils
mechanisch gekoppelt, d.h. der erste Triebkolben ist mit dem ersten Druckkolben mechanisch
gekoppelt und der zweite Triebkolben mit dem zweiten Druckkolben.
[0024] Vorzugsweise sind die Triebkolben in den Zylindern derart beweglich, dass, wenn sich
der erste Triebkolben des ersten Zylinders an einer Position mit minimaler Distanz
zu einem oberen Ende des ersten Zylinders befindet, sich der zweite Triebkolben im
zweiten Zylinder an einer Position mit maximaler Distanz zu einem oberen Ende des
zweiten Zylinders befindet, und/oder die Bewegungen der Druckkolben in ihrer jeweiligen
Hydraulikeinheit so sind, dass, wenn sich der erste Druckkolben an einer Position
mit minimaler Distanz zu einem oberen Ende der ersten Hydraulikeinheit befindet, sich
der zweite Druckkolben an einer Position mit maximaler Distanz zu einem oberen Ende
der Hydraulikeinheit befindet.
[0025] Weiter bevorzugt weist der erste Druckkolben eine kleinere effektive Oberfläche als
der erste Triebkolben und/oder der zweite Druckkolben eine kleinere effektive Oberfläche
als der zweite Triebkolben auf.
[0026] Als "effektive Oberfläche" wird die Fläche der Vorderseite eines Kolbens bezeichnet
die bei einer Projektion der tatsächlichen Oberfläche der Kolbenvorderseite auf eine
senkrecht zur Hubwegsrichtung stehenden Fläche erhalten wird.
[0027] In dieser Ausführungsform wird der auf das Hydraulikfluid wirkende Druck verstärkt.
[0028] Vorzugsweise laufen der erste Triebkolben und der erste Druckkolben in gleicher Längsrichtung
und somit synchron in eine Richtung und/oder laufen der zweite Triebkolben und der
zweite Druckkolben in gleicher Längsrichtung und somit synchron.
[0029] In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Rückseite des
ersten Triebkolbens mit der Rückseite des ersten Druckkolbens starr verbunden ist
und/oder die Rückseite des zweiten Triebkolbens mit der Rückseite des zweiten Druckkolbens
starr verbunden ist. Dadurch kann eine verbesserte Stabilität erreicht werden und
eine effiziente Kraftübertragung des jeweiligen Triebkolbens auf den jeweiligen Druckkolben
und umgekehrt.
[0030] Bevorzugt besteht die starre Verbindung zwischen den jeweiligen Triebkolben und den
jeweiligen Druckkolben durch eine starre, lineare Stange, beispielsweise eine Pleuelstange.
[0031] Vorzugsweise sind die Druckkolben an Stangen der Triebkolben angebracht, insbesondere
an Pleuelstangen der Triebkolben. Vorteilhaft kann so eine erhöhte Stabilität und
vereinfachte sowie kompakte Herstellung ermöglicht werden.
[0032] Vorgesehen werden kann insbesondere auch, dass der erste Triebkolben und der erste
Druckkolben über eine Stange, insbesondere Pleuelstange, als einstückige oder einteilige
erste Kolbeneinheit ausgestaltet ist. Diese erste Kolbeneinheit kann alternativ auch
mehrteilig ausgebildet sein. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der zweite Triebkolben
und der zweite Druckkolben über eine Stange als einstückige oder einteilige zweite
Kolbeneinheit ausgestaltet ist. Diese zweite Kolbeneinheit kann alternativ auch mehrteilig
ausgebildet sein.
[0033] Üblicherweise sind die Triebkolben in den Zylindern derart beweglich, dass, wenn
sich der erste Triebkolben des ersten Zylinders an einer Position mit minimaler Distanz
zu einem oberen Ende des ersten Zylinders befindet, sich der zweite Triebkolben im
zweiten Zylinder an einer Position mit maximaler Distanz zum oberen Ende des zweiten
Zylinders befindet.
[0034] Ergänzend dazu sind die Hydraulikeinheiten vorzugsweise so eingerichtet, dass sich
die Druckkolben so in ihrer jeweiligen Hydraulikeinheit bewegen, dass, wenn sich der
erste Druckkolben an einer Position mit minimaler Distanz zu einem oberen Ende der
Hydraulikeinheit befindet, sich der zweite Druckkolben in der Hydraulikeinheit an
einer Position mit maximaler Distanz zu einem oberen Ende der Hydraulikeinheit befindet.
[0035] Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite Hydraulikeinheit an dem Ende, das
dem durch den ersten bzw. zweiten Druckkolben definierten Ende gegenüberliegt, durch
einen ersten bzw. zweiten in der jeweiligen Hydraulikeinheit beweglichen Abschlusskolben
verschlossen.
[0036] Weiter bevorzugt umfasst die erste und/oder die zweite Hydraulikeinheit vom einen
zum anderen Ende einen ersten Bereich, definiert durch den Hubweg des jeweiligen Druckkolbens,
einen zweiten Bereich, definiert durch das Vorhandensein des jeweiligen Schaufelrads,
und einen dritten Bereich nach dem Schaufelrad bis zum jeweiligen Abschlusskolben.
[0037] Vorzugsweise ist der Querschnitt der ersten und/oder der zweiten Hydraulikeinheit
im ersten Bereich kleiner als im zweiten Bereich.
[0038] Vorzugsweise ist die Schaufelradachse in der ersten und/oder der zweiten gebildeten
Turbine senkrecht zur Bewegungsrichtung des ersten bzw. zweiten Triebkolben angeordnet.
[0039] Vorzugsweise ist die Schaufelradachse in der ersten und/oder der zweiten gebildeten
Turbine senkrecht zur Bewegungsrichtung des ersten bzw. zweiten Druckkolben angeordnet.
[0040] Weiter bevorzugt ist die Schaufelradachse in der ersten und/oder der zweiten gebildeten
Turbine senkrecht zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Hydraulikfluids angeordnet.
[0041] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erst und/oder die zweite Turbine so
ausgebildet, dass das Hydraulikfluid in derselben Richtung aus der Turbine herausströmt,
in der es in die Turbine hineinströmt, d.h. üblicherweise dass sich Turbinenein- und
-auslass um 180° gegenüberliegen.
[0042] Im Bereich des Schaufelrads der ersten und/oder der zweiten Hydraulikeinheit ist
vorzugsweise eine kreisbogenförmige Erweiterung der jeweiligen Hydraulikeinheitswand
vorhanden, die diese Turbine mitbildet und in der die Schaufeln des Schaufelrads bei
Bewegung des Hydraulikfluids umlaufen. Vorzugsweise ist diese kreisbogenförmige Erweiterung
der jeweiligen Hydraulikeinheitswand so ausgebildet, dass nahezu kein oder gar kein
Hydraulikfluid außen an den Schaufeln vorbeifließen kann.
[0043] Der Kreisbogen der Erweiterung umfasst vorzugsweise einen Winkelbereich von 180°.
[0044] Die Achse des Schaufelrads liegt vorzugsweise auf einer gedachten verlängerten Linie
der Hydraulikeinheitswand ohne die kreisbogenförmige Erweiterung.
[0045] Die Welle ist vorzugsweise senkrecht zu der Achse des ersten und/oder zweiten Schaufelrads
angeordnet.
[0046] Die Übertragungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen ersten Freilauf und einen
zweiten Freilauf.
[0047] Üblicherweise haben Freiläufe jeweils eine Außen- und eine Innenseite, die beispielsweise
als Außen- und Innenring ausgebildet sein können, die gegeneinander sperren (Mitnahmemodus)
oder freilaufen (Freilaufmodus) können. Üblicherweise sind die Freiläufe der Übertragungsvorrichtung
baugleich.
[0048] Vorzugsweise ist die Außenseite des ersten Freilaufs mit der Achse des ersten Schaufelrads
und/oder die Außenseite des zweiten Freilaufs mit der Achse des zweiten Schaufelrads
wirkverbunden, wobei die Wirkverbindung so beschaffen ist, dass die Hin- und Herbewegung
der Schaufelradachse(n) auf die Außenseite des Freilaufs/der Freiläufe übertragen
wird.
[0049] Die Innenseiten der Freiläufe sind dabei üblicherweise mit der Welle so verbunden,
dass die Freiläufe in derselben Richtung freilaufen bzw. sperren. Somit wird die Hin-
und Herbewegung des Hydraulikfluids in der jeweiligen Hydraulikeinheit in eine rotatorische
Hin- und Herbewegung der Außenseite des ersten Freilaufs und eine gegensinnige rotatorische
Hin- und Herbewegung des zweiten Freilaufs übertragen. Durch die Anordnung der Freiläufe
auf der Welle ermöglicht dies die kontinuierliche Rotation der Welle in eine Richtung.
[0050] Die Außenseiten der Freiläufe können miteinander so gekoppelt sein, dass sie eine
gegensinnige Bewegung der Außenseiten der beiden Freiläufe unterstützen.
[0051] Vorzugsweise erfolgt die Wirkverbindung der Achse des ersten und/oder zweiten Schaufelrads
mit den Außenseiten des ersten und/oder zweiten Freilaufs durch eine Zahnradverbindung,
wobei üblicherweise das sich an der Achse des ersten und/oder zweiten Schaufelrads
befindliche Zahnrad in an den seitlichen Außenflächen des ersten und/oder zweiten
Freilauf vorhandenen Verzahnungen eingreift.
[0052] Üblicherweise erfolgt die rotatorische Hin- und Herbewegung des ersten Schaufelrads
und/oder des zweiten Schaufelrads um einen Winkelbereich von mindestens 60°, vorzugsweise
von mindestens 90°, besonders bevorzugt von mindestens 120°, und ganz besonders bevorzugt
von mindestens 150°oder mehr.
[0053] Es kann vorgesehen sein, dass die rotatorische Hin- und Herbewegung des ersten Schaufelrads
und/oder des zweiten Schaufelrads um einen Winkelbereich zwischen 60° und 270°, vorzugsweise
zwischen 120° und 240°, besonders bevorzugt zwischen 150° und 210° erfolgt.
[0054] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die rotatorische Hin- und Herbewegung des
ersten Schaufelrads und/oder des zweiten Schaufelrads um einen Winkelbereich von 160°
bis 200°, vorzugsweise von 170° bis 190°, noch bevorzugter von 175° bis 185, ganz
besonders bevorzugt 180° erfolgt.
[0055] Weiterhin erfolgt üblicherweise die rotatorische Hin- und Herbewegung des ersten
Freilaufs und/oder des zweiten Freilaufs um einen Winkelbereich von mindestens 60°,
vorzugsweise von mindestens 90°, besonders bevorzugt von mindestens 120°, und ganz
besonders bevorzugt von mindestens 150°oder mehr.
[0056] Es kann vorgesehen sein, dass die rotatorische Hin- und Herbewegung des ersten Freilaufs
und/oder des zweiten Freilaufs um einen Winkelbereich zwischen 60° und 270°, vorzugsweise
zwischen 120° und 240°, besonders bevorzugt zwischen 150° und 210° erfolgt.
[0057] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die rotatorische Hin- und Herbewegung des
ersten Freilaufs und/oder des zweiten Freilaufs um einen Winkelbereich von 160° bis
200°, vorzugsweise von 170° bis 190°, noch bevorzugter von 175° bis 185, ganz besonders
bevorzugt 180° erfolgt.
[0058] Üblicherweise werden Zahnräder, Zahnstangen bzw. Zahnräder sowie etwaige Lager des
erfindungsgemäßen Motors in herkömmlicher Weise mit Schmierstoff versorgt.
[0059] Kolben, so wie Trieb- und Druckkolben, sind üblicherweise mit Kolbenringen versehen.
[0060] In einer Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor so ausgebildet,
dass die Gesamtheit aus erstem Zylinder und erster Hydraulikeinheit, inklusive sämtlicher
darin befindlicher weiterer Elemente, spiegelsymmetrisch zur Gesamtheit aus zweitem
Zylinder und zweiter Hydraulikeinheit, inklusive sämtlicher darin befindlicher weiterer
Elemente, angeordnet ist.
[0061] Die Kopplung der Bewegung des ersten und zweiten Triebkolbens erfolgt vorzugsweise
mittels einer über ein Zahnrad umgelenkten Kette.
[0062] Dabei befindet sich üblicherweise ein am Boden (Unterseite) des ersten und/oder zweiten
Triebkolbens eine starre Stange, deren Länge etwa der Länge des Hubwegs des ersten
bzw. zweiten Triebkolbens entspricht.
[0063] An den dem jeweiligen Triebkolben gegenüberliegenden Ende der starren Stangen ist
üblicherweise die umzulenkende Kette befestigt.
[0064] Die Kette ist dabei üblicherweise so gestaltet, dass die Zähne des Umlenkzahnrads
in Aussparungen der Kettenglieder eingreifen können.
[0065] Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor so eingerichtet, dass die
Bewegungsrichtung der beiden Triebkolben und/oder der beiden Druckkolben gegensinnig
parallel sind, wodurch diese platzsparend angeordnet werden können und zudem ein effizienter
Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglicht wird.
[0066] Weiter bevorzugt sind die Triebkolben und/oder die Druckkolben spiegelsymmetrisch
um eine Mittelebene in dem Verbrennungsmotor angeordnet.
[0067] In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste und/oder die zweite
Hydraulikeinheit zumindest eine Biegung, vorzugsweise zwei Biegungen, auf und können
entsprechend kompakt ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein,
dass die erste und/oder die zweite Hydraulikeinheit im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet
sind.
[0068] Vorteilhaft weist die erste und/oder zweite Hydraulikeinheit zwei in Längsrichtung
lineare Schenkel auf. Der ersten Schenkel weist ein oberes Ende und ein unteres Ende
auf. Der erste Druckkolben ist in dem ersten Schenkel bewegbar angeordnet. Der zweite
Schenkel weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf. Der zweite Druckkolben ist
bewegbar in dem zweiten Schenkel angeordnet. Die Schenkel können als Zylinderabschnitte
ausgestaltet sein.
[0069] Üblicherweise weist die erste und/oder die zweite Hydraulikeinheit zumindest eine
Öffnung zum Befüllen und/oder Entleeren von Fluid, vorzugsweise einer Flüssigkeit,
insbesondere einem Öl, auf, die in einem Verbindungsabschnitt der im Wesentlichen
U-förmig ausgebildeten Hydraulikeinheit, vorzugsweise verschließbar, angeordnet ist.
[0070] Im Regelfall haben die Zylinder und demgemäß auch die Triebkolben einen kreisförmigen
Querschnitt. Bevorzugt sind die jeweiligen Triebkolben baugleich.
[0071] Weiterhin haben im Regelfall haben die Abschnitte der ersten und/oder der zweiten
Hydraulikeinheit, in der sich die Druckkolben bewegen, und demgemäß auch die Druckkolben
einen kreisförmigen Querschnitt. Bevorzugt sind die jeweiligen Druckkolben baugleich.
[0072] In einer Ausführungsform des Verbrennungsmotors der Erfindung weisen die Vorderseiten
des Triebkolbens oder der Triebkolben eine größere effektive Oberfläche als die Vorderseite
des jeweilig mit dem Triebkolben verbundenen Druckkolben auf, weiter bevorzugt beträgt
die effektive Oberfläche der Vorderseiten des Druckkolben/der Druckkolben 75 % oder
weniger, weiter bevorzugt 50% oder weniger, und weiter bevorzugt 33% oder weniger
der effektiven Oberfläche der Vorderseite des jeweilig damit verbundenen Triebkolben.
[0073] In dieser Ausführungsform beträgt die effektive Oberfläche der Vorderseiten des Druckkolben/der
Druckkolben bevorzugt 10 % oder mehr, weiter bevorzugt 20 % oder mehr der effektive
Oberfläche der Vorderseite des jeweilig damit verbundenen Triebkolben.
[0074] Üblicherweise sind im erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor pro Zylinder wenigstens
ein Einlass- und ein Auslassventil vorhanden.
[0075] Üblicherweise ist pro Zylinder eine Zündkerze vorhanden.
[0076] Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann genau zwei Zylinder, aber auch mehr als
zwei Zylinder umfassen. Vorzugsweise sind im erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ein
Vielfaches von 2 Zylindern, also beispielsweise 2, 4, 6 Zylinder etc. vorhanden.
[0077] Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann beispielsweise als 2-Takt-Motor oder
auch als 4-Takt-Motor ausgeführt werden.
[0078] Bei der Ausführung als 2-Takt Motor kann die Spülung, d.h. der Ausstoß der Verbrennungsgase
und die Zuführung von Frischgas im Zylinder in bekannter Weise z.B. durch Querstromspülung,
Gleichstromspülung z.B. mit Tellerventil, oder Umkehrspülung erfolgen.
[0079] Bei der Ausführung als 4-Takt Motor sind üblicherweise dann mindestens vier Zylinder
vorhanden, vorzugsweise zwei Paare von einem ersten und einem zweiten Zylinder mit
zugehörigen Bauteilen, in einer der hier beschriebenen Ausführungsformen.
[0080] Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass pro zwei Zylinder jeweils zwei Hydraulikeinheiten
mit jeweils zwei Druckkolben gemäß vorstehenden Ausführungen vorgesehen ist. Bei einer
Ausgestaltung mit vier Zylindern sind demnach vier Hydraulikeinheiten mit insgesamt
vier Druckkolben vorgesehen.
[0081] Falls nicht bereits explizit vermerkt, gelten, wo anwendbar, sämtliche als "üblich",
"gewöhnlich" oder "vorzugsweise" beschriebenen Ausführungsformen, die sich auf einen
Zylinder und/oder dessen zugehörige oder zugeordnete Bauteile beziehen, auch für alle
anderen Zylinder des Verbrennungsmotors als "üblich", "gewöhnlich" oder "vorzugsweise".
Dies gilt auch für beschriebene Zylinderpaare. Dies gilt entsprechend für die Ausführungsformen,
die sich auf einen Kolben beziehen, wobei dies insbesondere für Triebkolben und Druckkolben,
sofern nicht ausschließend, gilt.
[0082] Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb eines
Verbrennungsmotors in einer der hier beschriebenen Ausführungsformen und auf die Verwendung
eines Verbrennungsmotors in einer der hier beschriebenen Ausführungsformen zum Antrieb
eines Kraftfahrzeugs, Flugzeugs oder Schiffs.
[0083] Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug, Flugzeug oder Schiff, umfassend zumindest
einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor.
Beispiel
[0084] Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung eine Vorderansicht
einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der Übertragungsvorrichtung 44 der Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.
Fig. 3 zeigt eine ausschnittsweise Detailansicht einer Hydraulikeinheit der Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.
[0085] Die in den Figuren gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors
weist, wie in Fig. 1 gezeigt, zwei baugleiche Zylinder 14, 15 auf, in denen jeweils
ein Triebkolben 8, 9 mit jeweils einer Pleuelstange 10, 11, vorhanden ist.
[0086] Der Verbrennungsmotor weist einen ersten Zylinder 14 zur Treibstoffverbrennung mit
einem darin bewegbar angeordneten ersten Triebkolben 8 und einen zweiten Zylinder
15 zur Treibstoffverbrennung mit einem darin bewegbar angeordnetem zweiten Triebkolben
9 auf.
[0087] Der erste Triebkolben 8 mit einem ersten Druckkolben 20 mechanisch gekoppelt. Der
zweite Triebkolben 9 ist mit einem zweiten Druckkolben 21 mechanisch gekoppelt.
[0088] Die Trieb- 8, 9 und Druckkolben 20, 21 sind jeweils mit Kolbenringen 24 versehen.
[0089] Der erste Triebkolben 8 und der zweite Triebkolben 9 sowie die Zylinder 14, und 15
sind baugleich und parallel zueinander angeordnet.
[0090] Der erste Druckkolben 20 und der zweite Druckkolben 21 sind baugleich. Die Druckkolben
20, 21 weisen eine geringere Größe als die Triebkolben 8, 9 auf und damit eine geringere
effektive Oberfläche.
[0091] Der erste Triebkolben 8 weist eine Pleuelstange 10 auf. Der zweite Triebkolben 9
weist eine Pleuelstange 11 auf.
[0092] Die Pleuelstange 10 des ersten Triebkolbens 8 ist an dem dem Triebkolben 8 abgewandten
Ende mit dem ersten Druckkolben 20 verbunden. Diese Verbindung ist vorzugsweise starr
ausgeführt.
[0093] Die Pleuelstange 11 des zweiten Triebkolbens 9 ist an dem dem Triebkolben 9 abgewandten
Ende mit dem zweiten Druckkolben 21 verbunden. Diese Verbindung ist vorzugsweise starr
ausgeführt.
[0094] Die erste Baueinheit, umfassend ersten Triebkolben 8, ersten Druckkolben 20 und Pleuelstange
10 ist bevorzugt starr ausgebildet. Eine zweite Baueinheit, umfassend zweiten Triebkolben
9, zweiten Druckkolben 21, und Pleuelstange 11 ist ebenfalls bevorzugt starr ausgebildet.
[0095] Erste und zweite Baueinheit sind insofern baugleich ausgebildet.
[0096] Die Triebkolben 8, 9 sind in den Zylindern 14 bzw. 15 derart beweglich, dass, wenn
sich der erste Triebkolben 8 des ersten Zylinders 14 an einer Position mit minimaler
Distanz zu einem oberen Ende des ersten Zylinders 14 befindet, sich der zweite Triebkolben
9 im zweiten Zylinder 15 an einer Position mit maximaler Distanz zum oberen Ende des
zweiten Zylinders 15 befindet.
[0097] Der Verbrennungsmotor weist weiterhin zwei voneinander getrennte Hydraulikeinheiten
27, 28 auf, in denen sich jeweils ein Druckkolben 20, 21 beweglich befindet. Die Hydraulikeinheiten
27, 28 sind so eingerichtet, dass sich die Druckkolben 20, 21 so in ihrer jeweiligen
Hydraulikeinheit 27, 28 bewegen, dass, wenn sich der erste Druckkolben 20 an einer
Position mit minimaler Distanz zu einem oberen Ende der Hydraulikeinheit 27 befindet,
sich der zweite Druckkolben 21 in der Hydraulikeinheit 28 an einer Position mit maximaler
Distanz zu einem oberen Ende der Hydraulikeinheit 28 befindet.
[0098] Die erste 27 und die zweite Hydraulikeinheit 28 sind an dem Ende, das dem durch den
ersten bzw. zweiten Druckkolben 20, 21 definierten Ende gegenüberliegt, durch einen
ersten 22 bzw. zweiten in der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28 beweglichen Abschlusskolben
23 verschlossen.
[0099] Die erste 27 und die zweite Hydraulikeinheit 28 weisen, vom einen zum anderen Ende
gesehen, einen ersten Bereich, definiert durch den Hubweg des jeweiligen Druckkolbens,
einen zweiten Bereich, definiert durch das Vorhandensein des jeweiligen Schaufelrads,
und einen dritten Bereich nach dem Schaufelrad bis zum jeweiligen Abschlusskolben
auf.
[0100] Der Querschnitt der ersten 27 und der zweiten Hydraulikeinheit 28 ist im ersten Bereich
kleiner als im zweiten Bereich.
[0101] Die erste 27 und die zweite Hydraulikeinheit 28 weisen zwei 90 ° Biegungen auf, die
sich zwischen dem zweiten und dem dritten Bereich der Hydraulikeinheiten 27, 28 befinden,
so dass der Endbereich des dritten Bereichs der Hydraulikeinheiten 27, 28 parallel
zum ersten Bereich der Hydraulikeinheit 27, 28 angeordnet ist.
[0102] Somit sind die erste und die zweite Hydraulikeinheit 27, 28 im Wesentlichen U-förmig
ausgestaltet und es ergeben sich zwei in Längsrichtung lineare Schenkel 25, 29 und
26, 30 pro Hydraulikeinheit.
[0103] Die linearen Schenkel 29 und 30 können auch als Vorratszylinder für die Hydraulikflüssigkeit
angesehen werden.
[0104] Die erste und die zweite Hydraulikeinheit 27, 28 weisen jeweils eine nicht in den
Figuren gezeigte verschließbare Öffnung zum Befüllen und/oder Entleeren von Hydraulikfluid
auf, die üblicherweise in dem Querabschnitt 56, 57 der jeweiligen Hydraulikeinheit
27, 28 angeordnet ist.
[0105] Im Regelfall haben die Zylinder 14, 15 und demgemäß auch die Triebkolben 8, 9 einen
kreisförmigen Querschnitt. Bevorzugt sind die jeweiligen Triebkolben 8,9 baugleich.
[0106] Weiterhin haben im Regelfall haben die Abschnitte der ersten und/oder der zweiten
Hydraulikeinheit 27, 28, in der sich die Druckkolben 20, 21 bewegen, und demgemäß
auch die Druckkolben 20, 21 einen kreisförmigen Querschnitt. Bevorzugt sind die jeweiligen
Druckkolben 20, 21 baugleich.
[0107] Wie in Fig. 3 gezeigt, ist im Bereich des Schaufelrads 39, 40 der ersten und der
zweiten Hydraulikeinheit 27, 28 jeweils eine kreisbogenförmige Erweiterung 55 der
jeweiligen Hydraulikeinheitswand vorhanden, in der die Schaufeln 54 bei Bewegung des
Hydraulikfluids umlaufen. Diese kreisbogenförmige Erweiterung 55 der jeweiligen Hydraulikeinheitswand
ist so ausgebildet, dass sie nahezu kein oder gar kein Hydraulikfluid außen an den
Schaufeln 54 vorbeifließen kann.
[0108] Durch das jeweils im zweiten Bereich der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28 vorhandene
Schaufelrad 39, 40 ergibt sich zusammen mit der kreisbogenförmigen Erweiterung 55
konstruktiv eine Turbine um das jeweilige Schaufelrad 39, 40, die die durch die Bewegung
des Hydraulikfluids auf die Schaufeln 54 der Schaufelräder 39, 40 übertragene Kraft
in eine rotatorische Hin- und Her-Bewegung der Schaufelradachsen 41, 42 überträgt.
[0109] Die Schaufelradachse 41, 42 in der ersten bzw. der zweiten gebildeten Turbine ist
dabei jeweils senkrecht zur Bewegungsrichtung des ersten bzw. zweiten Triebkolbens
8, 9 und damit auch der Bewegungsrichtung des ersten bzw. zweiten Druckkolbens 20,
21 angeordnet.
[0110] Die Schaufelradachse 41, 42 ist in der ersten und der zweiten gebildeten Turbine
ist senkrecht zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Hydraulikfluids angeordnet.
[0111] Weiterhin ist die erste und die zweite Turbine so ausgebildet, dass das Hydraulikfluid
in derselben Richtung aus der Turbine herausströmt, in der es in die Turbine hineinströmt,
d.h. dass sich Turbinenein- und -auslass um 180° gegenüberliegen.
[0112] Der Kreisbogen der Erweiterung umfasst vorzugsweise einen Winkelbereich von 180°.
[0113] Die Achsen 41, 42 der Schaufelräder 39, 40 liegen auf einer gedachten verlängerten
Linie der Hydraulikeinheitswand ohne die kreisbogenförmige Erweiterung.
[0114] Weiterhin lagern die Achsen 41, 42 der Schaufelräder 39, 40 in den jeweiligen Wandabschnitten
37, 38 der Hydraulikeinheit 27, 28.
[0115] Wie weiter in Fig. 3 gezeigt, hat der Triebkolben 8 eine effektive Oberfläche A
1 und der Kolben wird nach Zündung des im Zylinder 14 befindlichen Kraftstoff/Luft
Gemischs mit einem Druck p1 beaufschlagt. Der Druckkolben 20 hat eine effektive Oberfläche
A
2, welche kleiner ist als A
1, und es wird ein Druck p2, der größer ist als p1, erzeugt. A
3 bezeichnet die Oberfläche der Schaufeln der Schaufelräder.
[0116] Der Verbrennungsmotor weist ferner eine Welle 43 auf, an der eine Übertragungseinheit
44 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst das Übertragungselement 44 zwei
ringförmige Freiläufe 46, 47, die an ihren Außenringen jeweils an der Seite Verzahnungen
52, 53 aufweisen.
[0117] Durch die Übertragungsvorrichtung 44 wird die rotatorische Hin- und Her-Bewegung
der Schaufelradachsen 41, 42 in eine kontinuierliche Rotationsbewegung der Welle 43
übertragen, mit der beispielsweise eine Arbeitsmaschine verbunden ist.
[0118] Die Freiläufe 46, 47 haben jeweils eine Außen- und eine Innenseite, die als Außen-
und Innenring ausgebildet sind, die gegeneinander sperren (Mitnahmemodus) oder freilaufen
(Freilaufmodus) können. Die Freiläufe 46, 47 der Übertragungsvorrichtung 44 sind baugleich.
[0119] Die Außenseite des ersten Freilaufs 46 ist mit der Achse des ersten Schaufelrads
39 und die Außenseite des zweiten Freilaufs 47 mit der Achse des zweiten Schaufelrads
40 mittels einer Zahnradverbindung wirkverbunden, so dass die Hin- und Herbewegung
der Schaufelradachsen 41, 42 auf die Außenseite der Freiläufe 46, 47 übertragen wird.
[0120] Dazu befindet sich am Ende der Schaufelradachsen 41, 42 jeweils ein Zahnrad 50, 51,
das in an den seitlichen Außenflächen des ersten und zweiten Freilauf 46, 47 vorhandenen
Verzahnungen 52, 53 eingreift.
[0121] Die Innenseiten der Freiläufe 46, 47 sind mit der Welle 43 so verbunden, dass sie
in derselben Richtung freilaufen bzw. sperren, d.h. sie sitzen spiegelverkehrt auf
der Welle 43. Somit wird die Hin- und Herbewegung des Hydraulikfluids in der jeweiligen
Hydraulikeinheit 27, 28 in eine rotatorische Hin- und Herbewegung der Außenseite des
ersten Freilaufs 46 und eine gegensinnige rotatorische Hin- und Herbewegung des zweiten
Freilaufs 47 übertragen. Durch die Anordnung der Freiläufe 46, 47 auf der Welle 43
ermöglicht dies die kontinuierliche Rotation der Welle 43 in eine Richtung.
[0122] Die rotatorische Hin- und Herbewegung des ersten Schaufelrads 39 und des zweiten
Schaufelrads 40, und des ersten Freilaufs 46 und des zweiten Freilaufs 47 erfolgt
jeweils um einen Winkelbereich von 180°.
[0123] Zahnräder, sowie etwaige Lager des erfindungsgemäßen Motors werden in herkömmlicher
Weise mit Schmierstoff versorgt.
[0124] Wie in Fig. 1 zu sehen, ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor im Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, dass die Gesamtheit aus erstem Zylinder 14 und erster Hydraulikeinheit
27, inklusive sämtlicher darin befindlicher weiterer Elemente, spiegelsymmetrisch
zur Gesamtheit aus zweitem Zylinder 15 und zweiter Hydraulikeinheit 28, inklusive
sämtlicher darin befindlicher weiterer Elemente, angeordnet ist.
[0125] Die Bewegung des ersten 8 und des zweiten Triebkolbens 9 ist miteinander gekoppelt
und diese Kopplung erfolgt mittels einer über ein Zahnrad 34 umgelenkten Kette 33.
Die Kette 33 ist an ihren beiden Enden 32, 36 jeweils mit einer starren Stange 12,
13 verbunden, die jeweils am Boden (Unterseite) des ersten bzw. und zweiten Triebkolbens
8, 9 angebracht ist.
[0126] Die Kette 33 ist so gestaltet, dass die Zähne 35 des Umlenkzahnrads 34 in Aussparungen
der Kettenglieder eingreifen können.
[0127] Im Betrieb des Motors wird jeweils durch ein Einlassventil 1, 2 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch
in die Brennkammer 6, 7 der Zylinder 14, 15 eingespeist. Aus dem jeweiligen Zylinder
14, 15 abzuführende Verbrennungsgase werden durch je ein Auslassventil 5 aus den Zylindern
11, 12 herausgeführt.
[0128] Die Zündung des Kraftstoff-Luft Gemisches erfolgt mittels jeweils einer sich in der
Brennkammer 6, 7 des Zylinders 14, 15 befindlichen Zündkerze 3, 4.
[0129] Die entstandenen Abgase können über die Abgasöffnungen 18, 19 mit Ventilen 16, 17
abgeführt werden.
[0130] Beispielsweise erfolgt die Zündung im ersten Zylinder 14 des Motors bei einer Position
nahe P
min des ersten Triebkolbens 8. Dadurch bewegt sich der erste Triebkolben 8 im ersten
Zylinder 14 durch die durch den explosionsartigen Verbrennungsvorgang entstandene
Kraft in Richtung "aus dem Zylinder heraus", d.h. bewirkt einen Vorhub des Triebkolbens
8. Diese Vorhubbewegung induziert eine Rückhubbewegung des ersten Druckkolbens 20
in der ersten Hydraulikeinheit 27. Dadurch wird wiederum das Hydraulikfluid 31 in
Richtung Turbine gedrückt und das Schaufelrad 39 in Bewegung versetzt.
[0131] Die rotatorische Bewegung der Schaufelradachse 41 wird mittels der Übertragungsvorrichtung
44 durch die Zahnradverbindung aus Zahnrad 50 am Schaufelradachsenende auf die Außenseite
des ersten Freilaufs 46, der an dieser Außenseite eine Verzahnung 52 aufweist in die
das Zahnrad 50 eingreift, übertragen. Dieser Freilauf 46 befindet sich im Sperrmodus
und überträgt folglich die Rotationsbewegung mittels seines Innenrings auf die Welle
43.
[0132] Weiterhin wird durch die Kopplung der beiden Triebkolben 8, 9 über die Kettenverbindung
eine Rückhubbewegung des zweiten Triebkolbens 9 bewirkt, was wiederum eine Vorhubbewegung
des zweiten Druckkolbens 21 nach sich zieht und eine Bewegung des Hydraulikfluids
in der zweiten Hydraulikeinheit 28 dem Druckkolben folgend bewirkt.
[0133] Die dabei am zweiten Schaufelrad 40 entstehende Rotationsbewegung wird vom zweiten
Freilauf 47 der Übertragungsvorrichtung 44, der dann frei läuft, nicht an die Welle
43 übertragen.
[0134] Bei Zündung im zweiten Zylinder 15 werden die entsprechenden entgegengesetzten Bewegungen
in analoger Weise bewirkt.
[0135] Insgesamt wird damit die durch die jeweilige Verbrennung von Kraftstoff in den Zylindern
14, 15 erzeugte Kraft so auf die Welle 43 übertragen, dass diese in eine kontinuierliche
Rotationsbewegung immer in gleicher Richtung versetzt wird.
Bezugszeichenliste:
[0136]
- 1, 2
- Einlassventil
- 3, 4
- Zündkerze
- 5
- Auslassventil
- 6, 7
- Brennkammer
- 8, 9
- Triebkolben
- 10, 11
- Pleuelstange
- 12, 13
- starre Verbindungsstange
- 14, 15
- Zylinder
- 16, 17
- Auslassventile
- 18, 19
- Abgasöffnung
- 20, 21
- Druckkolben
- 22, 23
- Abschlusskolben
- 24
- Kolbenringe
- 25, 26
- Längsschenkel der Hydraulikeinheit
- 27, 28
- Hydraulikeinheit
- 29, 30
- Längsschenkel der Hydraulikeinheit
- 31, 58
- Hydraulikfluid
- 32, 36
- Kettenenden
- 33
- Kette
- 34
- Umlenkzahnrad
- 35
- Zähne des Umlenkzahnrads
- 37, 38
- Lager
- 39, 40
- Schaufelrad
- 41, 42
- Schaufelradachse
- 43
- Welle
- 44
- Übertragungsvorrichtung
- 46, 47
- Freilauf
- 50, 51
- Zahnräder
- 52, 53
- Verzahnung (Seitwärtszahnräder)
- 54
- Schaufel
- 55
- kreisbogenförmige Erweiterung
- 56, 57
- Querabschnitte der Hydraulikeinheit
1. Verbrennungsmotor, der
- einen ersten Zylinder 14 zur Treibstoffverbrennung mit einem darin bewegbar angeordneten
ersten Triebkolben 8,
- einen zweiten Zylinder 15 zur Treibstoffverbrennung mit einem darin bewegbar angeordneten
zweiten Triebkolben 9, und
- eine Welle 43, umfasst
wobei
- der Verbrennungsmotor so eingerichtet ist, dass sich die Triebkolben 8, 9 in den
beiden Zylindern 14, 15 gegensinnig hin- und her bewegen,
- der erste Triebkolben 8 mit einem ersten Druckkolben 20 mechanisch gekoppelt ist,
- der zweite Triebkolben 9 mit einem zweiten Druckkolben 21 mechanisch gekoppelt ist,
und wobei der Verbrennungsmotor
dadurch gekennzeichnet ist, dass
- die Triebkolben 8, 9 so miteinander gekoppelt sind, dass durch eine Vorhubbewegung
des ersten Triebkolbens 8 im ersten Zylinder 14 eine Rückhubbewegung des zweiten Triebkolbens
9 im zweiten Zylinder 15 bewirkt wird,
- er weiterhin eine erste Hydraulikeinheit 27, in der der erste Drucckolben 20 bewegbar
angeordnet ist, sowie ein in der ersten Hydraulikeinheit 27 angeordnetes erstes Schaufelrad
39 und, davon getrennt, eine zweite Hydraulikeinheit 28, in der der zweite Druckkolben
21 bewegbar angeordnet ist, sowie ein in der zweiten Hydraulikeinheit 28 angeordnetes
zweites Schaufelrad 40 aufweist,
- wobei der Verbrennungsmotor weiterhin so eingerichtet ist, dass der erste 8 und
der zweite Triebkolben 9 so miteinander gekoppelt sind, dass durch eine Vorhubbewegung
des ersten Triebkolbens 8 im ersten Zylinder 14 eine Rückhubbewegung des ersten Druckkolbens
20 in der ersten Hydraulikeinheit 27, und durch eine Rückhubbewegung des zweiten Triebkolbens
9 im zweiten Zylinder 15 eine Vorhubbewegung des zweiten Druckkolbens 21 in der zweiten
Hydraulikeinheit 28 bewirkt wird, so dass sich die beiden Druckkolben 20, 21 in ihren
jeweiligen Hydraulikeinheiten 27, 28 gegensinnig bewegen
- wobei das sich in der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28 befindliche Hydraulikfluid
31, 58, vorzugsweise eine Flüssigkeit, durch die Bewegung der Druckkolben 20, 21 in
Bewegung versetzt wird und das sich bewegende Hydraulikfluid 31, 58 eine rotatorische
Hin- und Herbewegung der Achse des sich in der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28
befindlichen Schaufelrads 39, 40 bewirkt,
- und die rotatorische Hin- und Herbewegung der Achsen 41, 42 der Schaufelräder 39,
40 mittels einer Übertragungsvorrichtung 44 in eine kontinuierliche Rotationsbewegung
der Welle 43 übertragen werden.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Triebkolben 8, 9 in den Zylindern 14, 15 derart beweglich sind, dass, wenn sich
der erste Triebkolben 8 des ersten Zylinders 14 an einer Position mit minimaler Distanz
zu einem oberen Ende des ersten Zylinders 14 befindet, sich der zweite Triebkolben
9 im zweiten Zylinder 15 an einer Position mit maximaler Distanz zu einem oberen Ende
des zweiten Zylinders 15 befindet
und/oder
- die Bewegungen der Druckkolben 20, 21 in ihrer jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28
so sind, dass, wenn sich der erste Druckkolben 20 an einer Position mit minimaler
Distanz zu einem oberen Ende der ersten Hydraulikeinheit 27 befindet, sich der zweite
Druckkolben 21 an einer Position mit maximaler Distanz zu einem oberen Ende der Hydraulikeinheit
28 befindet.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckkolben 20 eine kleinere effektive Oberfläche als der erste Triebkolben
8 und/oder der zweite Druckkolben 21 eine kleinere effektive Oberfläche als der zweite
Triebkolben 9 aufweist.
4. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste 27 und/oder die zweite Hydraulikeinheit 28 an dem Ende, das dem durch den
ersten bzw. zweiten Drucckolben definierten Ende gegenüberliegt, durch einen ersten
22 bzw. zweiten in der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28 beweglichen Abschlusskolben
23 verschlossen ist.
5. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste 27 und/oder die zweite Hydraulikeinheit 28 vom einen zum anderen Ende einen
ersten Bereich definiert durch den Hubweg des jeweiligen Druckkolbens, einen zweiten
Bereich definiert durch das Vorhandensein des jeweiligen Schaufelrads, und einen dritten
Bereich nach dem Schaufelrad bis zum jeweiligen Abschlusskolben umfasst, wobei vorzugsweise
der Querschnitt der ersten und/oder der zweiten Hydraulikeinheit 27, 28im ersten Bereich
kleiner als im zweiten Bereich ist.
6. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das jeweils in den Hydraulikeinheiten 27, 28 vorhandene Schaufelrad 39, 40
sich konstruktiv eine Turbine in der jeweiligen Hydraulikeinheit 27, 28 ergibt, die
die durch die Bewegung des Hydraulikfluids 31, 58 auf die Schaufeln 54 der Schaufelräder
39, 40 übertragene Kraft in eine rotatorische Hin- und Her-Bewegung der Schaufelradachsen
41, 42 überträgt, wobei das Hydraulikfluid 31, 58 die gebildeten Turbinen vorzugsweise
wenigstens teilweise tangential durchströmt.
7. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung 44 einen ersten Freilauf 46 und einen zweiten Freilauf
47 umfasst, wobei die Außenseite des ersten Freilaufs 46 mit der Achse 41 des ersten
Schaufelrads 39 und/oder die Außenseite des zweiten Freilaufs 47 mit der Achse 42
des zweiten Schaufelrads 40 wirkverbunden ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen der Außenseite des ersten Freilaufs 46 mit der Achse
41 des ersten Schaufelrads 39 und/oder die Wirkverbindung der Außenseite des zweiten
Freilaufs 47 mit der Achse 42 des zweiten Schaufelrads 40 mittels einer Zahnradverbindung
erfolgt.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten der Freiläufe 46, 47 jeweils mit der Welle 43 so verbunden sind,
dass sie in derselben Richtung freilaufen bzw. sperren, so dass durch eine rotatorische
Hin- und Herbewegung der Außenseiten der Freiläufe 46, 47 die Welle 43 in eine kontinuierliche
Rotation versetzt wird.
10. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit aus erstem Zylinder 14 und erster Hydraulikeinheit 27 spiegelsymmetrisch
zur Gesamtheit aus zweitem Zylinder 15 und zweiter Hydraulikeinheit 28 angeordnet
ist.
11. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Bewegung des ersten 8 und zweiten Triebkolbens 9 mittels einer über
ein Zahnrad 34 umgelenkten Kette 33 erfolgt.
12. Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebkolben 9, 10 und/oder die Druckkolben 23, 24 parallel zueinander angeordnet
sind.
13. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors nach einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Verwendung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Antrieb
eines Kraftfahrzeugs, Flugzeugs oder Schiffs.
15. Kraftfahrzeug, Flugzeug oder Schiff, umfassend zumindest einen Verbrennungsmotor nach
einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.