MULTIPLE CYLINDER INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Four-cylinder internal-combustion engine having two cylinders (1/2, 11/12) at a time arranged in pairs and coaxially opposite, the longitudinal axes (L1/L2, L11/L12) of the two cylinder pairs (1/2, 11/12) being arranged at an angle of 90 degrees to each other, having a transmission device to convert the translatory movement of the pistons (3/4, 13/14) which slide in the cylinders (1/2, 11/12) and their piston rods (5/6, 15/16) connected rigidly to them into a rotatory movement of an output shaft (21), comprising two frame parts (7, 17) arranged consecutively in the direction of the longitudinal axis (23) of the output shafty (21) and each associated with a cylinder pair (1/2, 11/12), to each of which two piston rods (5/6, 15/16) of a cylinder pair (1/2, 11/12) are fastened immovably by their ends remote from the pistons (3/4, 13/14) and which each exhibit a straight sliding block (8, 18) extending at right angles to the longitudinal axis (L1/L2, L11/l12) of the respective associated cylinder pair (1/2, 11/12), and an eccentric part of the output shaft (21) having a longitudinal axis (24) parallel to its longitudinal axis (24) parallel to its longitudinal axis (23), which slides in the sliding blocks (8, 18) of both frame parts (7, 17), and having at least one balance weight (22), characterized in that the output shaft (21) is constructed as a crankshaft (21) and the eccentric part (10) as a crank pin (10), that the two cylinder pairs (1/2, 11/12) are arranged consecutively in the direction of the longitudinal axis (23) of the crankshaft (21) and that balance weights (22) diametrically opposite the crank pin (10) are provided at both ends of the latter for a virtually total compensation of the reciprocating masses, the balance weights (22) corresponding to an effective radius of the mass, corresponding to the crank radius of one the two masses of one of the two cylinder pairs (1/2, 11/12) in translatory motion.

Description: Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Durch die DE-PS 241 538 ist eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bekanntgeworden, deren vier Zylinder in einer Ebene befindlich angeordnet sind, wobei die Arbeitskolben jeweils zweier nebeneinander liegender Zylinder durch jeweils einen Kurbelschleifenrahmen gekoppelt sind. Dabei sind die beiden Kurbelschleifenrahmen koaxial zueinanderliegend angeordnet und ihre Kulissen befinden sich in deckungsgleicher Anordnung, so dass die vier Arbeitskolben der paarweise gegenüberliegenden Zylinder sich stets in gleicher Richtung bewegen. Dieser Gleichlauf aller vier Arbeitskolben mit den Kurbelschleifenrahmen bedingt jedoch grosse bewegte Massen in einer Richtung, was wiederum grosse Ausgleichsmassen erfordert. Damit erhöht sich das Baugewicht der Maschinen mit allen nachteiligen Begleitumständen. Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, deren Kolben über übliche Pleuel auf die Kurbelwelle weisen, erfordert jeder Kolben einen eigenen Kurbelzapfen innerhalb der Kurbelwelle, so dass sich sehr schnell eine grosse Baulänge für die Kurbelwelle mit den daraus resultierenden Schwierigkeiten bei ihrer Lagerung ergibt. Ausserdem ist die Herstellung solcher vielfach gekröpfter Kurbelwellen teuer. Auch wird die Baulänge des gesamten Motors gross.rFerner sind zwei Zylinder-Brennkraftkolbenmaschinen mit achsgleich geoen- überliegend angeordneten Arbeitszylindern als sog. Boxermotore bekannt, deren hin- und hergehende Arbeitskolben über eine starre Kolbenstange mit dem mittig gelegenen Kurbelschleifentrieb kinematisch gekoppelt sind; vgl. DE-PS 409 919. Sie sind gegcnüber Mehrzylinder-Brennkraft kolbenmaschinen mit herkömmlichem Pleuel-Kurbeltrieb vorteilhaft. So werden durch die Kinematik des Kurbelschleifentriebes die Verweilzeiten im oberen und unteren Totpunkt verlängert, was sich günstig auf die Spül- und Ladungsvorgänge und den Verbrennungsablauf auswirkt. Ferner ermöglicht die geradlinige Bewegung der beiden Kolbenstangen eine wirkungsvolle Abdichtung des Zylinderraumes gegenüber dem Kurbelgehäuse durch Trennwände, die nur von den Kolbenstangen durchsetzt werden, deren Lagerungen relativ einfach abgedichtet werden können. Diese Trennwände bewirken ausserdem eine steife Bauart für das Motorgehäuse, und die am Kurbelschleifentrieb auftretenden dynamischen Kräfte können im Motorengehäuse problemlos aufgenommen werden. Auch werden die Reibungskräfte insgesamt dadurch verringert, dass der Kurbelschleifenrahmen selbst nicht gelagert zu werden braucht. Durch alle diese Massnahmen verkürzt sich die motorische Baulänge. Die wirksame Abdichtung des Innenraumes des Kurbelschleifentriebes gegen über den Zylinderräumen mit deren chemisch aggressivem Klima erhöht die Lebensdauer der Brennkraftmaschine. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, durch eine neue Bauform der genannten Boxermotorgattung weitere, konzeptionelle Verbesserungen zu erreichen, insbesondere unter Anwendung des Boxer-Prinzips Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen zu schaffen. deren über starre Kolbenstangen miteinander gekoppelten Kolben möglichst auf einen Kurbeiza,pfen wirken können. Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung durch die in den Patentansprüchen niedergelegten Merkmale gelöst. Durch die Erfindung wird also auf verblüffend einfache Weise eine kompakte Motorbauweise erreicht und werden eine Vielzahl von Lagerstellen eingespart, wodurch sich das Lei stungsgewicht verbessert und das Bauvolumen verkleinert, dabei insbesondere die Baulänge verkürzt. Ausserdem werden konstruktive Vereinfachungen in bezug auf den Kurbelabtrieb erzielt, was auch die Motorfertigung verbilligt, da nur eine Kurbelwellenkröpfung mit einem Kurbelzapfen für einen Vierzylindermotor erforderlich ist. Durch die bauliche bzw. kine- matische Trennung der beiden Kurbelschleifenrahmen für jedes gegenüberliegende Arbeitskolbenpaar und insbesondere die sternförmige Anordnung der beiden Arbeitszylinderpaare erfolgen bei einem Kurbelwellenumlauf bestimmte Gegenläufigkeiten der beiden senkrecht zueinander bewegten Massen, so dass ein teilweiser Massenausgleich zwischen diesen beiden Massensystemen auftritt. Die Ausgleichsmassen können verringert werden und die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert sich. Damit erhöht sich auch die Lebensdauer. Ferner ist auf einfache Weise das sog. Baukastenprinzip durchführbar, so dass mit gleichen Baueinheiten Motoren unterschiedlicher Leistungsbereiche realisierbar sind. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung anhand einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt, das nachfolgend beschrieben ist. Es zeigen Figur 1 die Brennkraftmaschine nach der Erfindung in einer Schnittebene durch das eine Paar der achsgleich gegenüberliegenden Zylinder, Figur 2 die Brennkraftmaschine nach Figur 1 in einer zur ersten Schnittebene parallelen Schnitt ebene durch das zweite Paar der achsgleich gegenüberliegenden Zylinder und Figur 3 in vergrösserter Darstellung einen Querschnitt durch den Kurbelwellenbereich der Brennkraft maschine nach Figur 1. Wie Figur 1 zeigt, besteht das erste Zylinderpaar aus den beiden Arbeitszylindern 1 und 2, die achsgleich gegenüberliegen. In ihnen laufen Arbeitskolben 3 und 4, an denen Kolbenstangen 5 und 6 starr befestigt sind. Diese sind andererseits mit einem Kurbelschleifenrahmen 7 fest verbunden, der eine geradlinige Kulisse 8 einschliesst, deren Längsachse L8 in einem Winkel von 900 quer zur Längsachse L1, 2 der beiden Arbeitszylinder 1 und 2 gerichtet ist. In der Kulisse 8 bewegt sich ein Gleitstein 9, der auf einem Kurbel zapfen 10 eines Kurbelabtriebes 20 mit seiner Kurbelwelle 21 drehbar gelagert ist , vgl. Figur 3. Das zweite Zylinderpaar besteht gemäss Figur 2 aus den beiden Arbeitszylindern 11 und 12, die ebenfalls achsgleich gegen überliegen. In ihnen laufen Arbeitskolben 13 und 14, an denen Kolbenstangen 15 und 16 starr befestigt sind. Diese sind andererseits mit einem Kurbelschleifenrahmen 17 fest verbunden, der eine geradlinige Kulisse 18 einschliesst, deren Längsachse L 18 in einem Winkel von 900 quer zur Längsachse L11, 12 der beiden Arbeitszylinder 11 und 12 gerichtet ist. In der Kulisse 18 bewegt sich ein Gleitstein 19, der ebenfalls auf dem Kurbelzapfen 10 des Kurbeltriebes 20 drehbar gelagert ist. Die beiden Längsachsen L8 und L18 der beiden Kulissen 8 und 18 kreuzen sich ebenfalls senkrecht. Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, liegen beide Kurbelschleifenrahmen 7 und 17 nebeneinander auf dem Kurbelzapfen 10 des Kurbelabtriebes 20. Die Lagerung der Kurbelwelle 21 ist, da nicht zur Erfindung gehörig, weder beschrieben noch näher dargestellt. Nimmt man die Drehrichtung R des Motors in Uhrzeigersinn an, so bewegen sich die beiden Arbeitskolben 13 und 14 nach rechts oben, während sich die beiden Arbeitskolben 3 und 4 nach rechts unten bewegen. Diese Bewegungen werden über die Kurbelschleifen 7 und 17 auf den Kurbelzapfen 10 der Kurbelwelle 21 übertragen, der dadurch eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Wie aus der vorstehenden Beschreibung der neuen Brennkraftmaschine sofort zu ersehen ist, hat der durch die gewählte Anordnung von zwei Kurbel schleifen auf einen Kurbelzapfen erzielte Gleichlauf aller vier Arbeitskolben den vorteil, dass die Ausgleichsmasse der der sich trans latorisch bewegenden Masse einer üblichen Zwei-Zylinder Einheit entspricht. Dadurch ist die Fliehkraft in jeder Kurbelwellenstellung genau so grosse wie die resultierende Masse von zwei Zwei-Zylinder-Einheiten. Es verbleibt lediglich eine Restmassenkraft, resultierend aus dem geringen Abstand der um 900 vesetzt angeordneten Kolbenstangen und der sich mit diesen translatorisch bewegenden Massen. Dieser Vorteil wird auch dann erzielt, wenn mehr als vier Zylinder, nämlich jeweils das geradzählige Vielfache von zwei, auf eine einzige Kurbelwelle in der beschriebenen Art und Weise wirken, die dann die entsprechende Anzahl von Kurbelzapfen aufweisen muss.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine, deren Arbeitszylinder jeweils paarweise und achsgleich gegenüberliegend angeordnet sind, mit Kurbelschleifentrieb zur Umwandlung der Translationsbewegung der Arbeitskolben und deren starr mit ihnen verbundenen Kolbenstangen in Rotationsbewegung des Kurbelabtriebes, wobei jeweils zwei Kolbenstangen mit ihren inneren Enden am Kurbelschleifenrahmen unbeweglich befestigt sind, in dessen geradliniger, senkrecht zur Längsachse des Arbeitszylinderpaares verlaufenden Kulisse der Kurbelzapfen des Kurbelabtriebes gleitet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass auf jedem Kurbelzapfen (10) die Kulissen (8 und 18) jeweils zweier Kurbelschleifenrahmen (7 und 17) laufen, die zur Verbindung jeweils zweier gegenüberliegender Arbeitskolben (3 und 4 sowie 13 und 14) von vier in Achsrichtung hintereinander angeordneten Arbeitszylindern (1 und 2 sowie 11 und 12) dienen, und dass die Längsachse der Kurbelwelle und damit auch des Kurbelzapfens (10) in Richtung der hintereinander angeordneten Zylinderpaare (1 und 2 sowie 11 und 12) verläuft, mit Hintereinanderanordnung auch der einem jeden Zylinderpaar mit achsgleich gegenüberliegenden Zylindern (1 und 2 sowie 11 und 12) zugeordneten Kurbelschleifenrahmen (7 und 17). 2. Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t , dass die Längsachsen (L1, 2 und Llf, 12) jeweils zweier gegenüberliegender Arbeitszylinderpaare (1 und 2 sowie 11 und 12) einen Winkel von 900 ein schliessen und sich kreuzen und die Längsachse (L8 und L18) der auf dem Kurbelzapfen (10) gleitenden Kulissen (8 und 18) der beiden hintereinander angeordneten Kurbelschleifenrahmen (7 und 17) senkrecht zueinander gerichtet sind und sich dabei kreuzen. 3. Mehrzylinder-Brennkraftkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere jeweils das geradzählige Vielfache von zwei bildende Arbeitszylinder-Einheiten (1/2, 11/12) einer Kurbelwelle (21) mit einer entsprechenden Anzahl von Kurbel zapfen (10) zugeordnet sind.

Inventors: FICHT, REINHOLD, LUTZ, HAMANN
Applicants: FICHT GMBH
Application year: 1985
Main classification: F02B75
IPC codes: F01B9, F02B75, F01B1