DE102005024361A1

DE102005024361A1 - Drive unit for motor vehicle e.g. passenger motor vehicle has first and second internal combustion engine connected by clutch mechanism depending upon power required whereby internal combustion engine has hypocycloidic crank drive

Info

Publication number: DE102005024361A1
Application number: DE200510024361
Authority: DE
Inventors: Gert Fischer; Raymond Prof. Dr. Freymann; Erik Schäfer; Michael Bidlingmaier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-12-07

Abstract

The drive unit (1) has a first and second internal combustion (3,3') engine connected by a clutch mechanism (2) depending upon the power required. An internal combustion engine has a combustion chamber which is arranged around the driving shaft (4,4'). The internal combustion engine has a hypocycloidic crank drive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für Fahrzeuge mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a drive unit for vehicles with the features from the preamble of claim 1.

Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 40 945 A1 aus. In dieser ist ein Antriebsaggregat für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, beschrieben, das aus mehreren, mit Maschinenwellen über Kupplungseinrichtungen leistungsbedarfsabhängig verbindbare Brennkraftmaschinen besteht. Jede als modulares Antriebsaggregat dienende Brennkraftmaschine weist mehrere Arbeitsräume, d. h. Brennräume auf. Zur Erzielung einer kurzen Baulänge jeder als Modul dienenden Brennkraftmaschine und damit einer kurzen Gesamtbaulänge des Antriebsaggregates wird in der DE 39 40 945 A1 vorgeschlagen, dass die Arbeitsräume jeder Brennkraftmaschine um die jeweilige Maschinenwelle verteilt angeordnet sind. Bei hohem Leistungsniveau bietet sich hinsichtlich einer kurzen Baulänge die Gestaltung einer als Modul dienenden Brennkraftmaschine als X-Brennkraftmaschine an. Bezüglich baulicher Einzelheiten einer X-Brennkraftmaschine wird auf die US 4,512,291 und die EP-A-0187 930 verwiesen. Ferner werden in der DE 39 40 945 A1 als weitere einsetzbare Brennkraftmaschinen ein Sternmotor, ein V-Motor, ein Boxermotor, ein Zweitaktmotor, der insbesondere als Zweitakt-Otto-Motor ausgebildet ist, sowie ein Kreiskolbenmotor vorgeschlagen.It starts from the German publication DE 39 40 945 A1 out. In this a drive unit for vehicles, in particular passenger vehicles, is described which consists of several, with power-driven dependent on engine power via clutch devices internal combustion engines. Each internal combustion engine serving as a modular drive unit has a plurality of working spaces, ie combustion chambers. To achieve a short overall length of each serving as a module internal combustion engine and thus a short overall length of the drive unit is in the DE 39 40 945 A1 proposed that the working spaces of each internal combustion engine are arranged distributed around the respective machine shaft. At a high level of performance, the design of an internal combustion engine serving as a module as an X-type internal combustion engine offers itself with regard to a short overall length. Regarding structural details of an X-type internal combustion engine is on the US 4,512,291 and EP-A-0187 930. Furthermore, in the DE 39 40 945 A1 as a further usable internal combustion engines, a radial engine, a V-engine, a boxer engine, a two-stroke engine, which is designed in particular as a two-stroke Otto engine, and a rotary engine proposed.

Die im Stand der Technik vorgeschlagene Koppelung von konventionellen Brennkraftmaschinen, die freie, wenn auch teilweise geringe Kräfte und Momente aufweisen, wie z.B. Reihen-6-Zylinder-, Vierzylinder-, Boxermotor oder andere, sowie Kreiskolbenmotoren, führt im PKW zu höherem Bauaufwand und erscheint aus Packagegründen nicht sinnvoll durchführbar. Bei einer Triebwerksabschaltung mit Kreiskolbenmotoren, welche je nach Bauweise über fast keine freien Kräfte und Momente verfügen, bleiben zusätzlich deren prinzipiellen Nachteile, wie das schlechte Oberflächen-Volumenverhältnis des Brennraums, die Einschränkung in der Verdichtung und die problematische Abdichtung des Kreis- oder Drehkolbens erhalten. Der größte gravierende Nachteil, mit Ausnahme von Kreiskolbenmotoren, besteht jedoch wie bereits geschildert in den freien Massen, die beim Betrieb des Antriebsaggregates zu einer störenden Laufunruhe führen.The proposed in the prior art coupling of conventional Internal combustion engines, the free, although sometimes low forces and moments such as e.g. Inline 6-cylinder, four-cylinder, boxer engine or others, as well as rotary engines, leads in cars to higher construction costs and appears for package reasons not feasible. In an engine shutdown with rotary engines, which ever according to construction above almost no free powers and moments, stay additionally their principal disadvantages, such as the poor surface-volume ratio of the combustion chamber, the restriction in the compression and the problematic sealing of the circular or rotary piston. The biggest serious disadvantage, with Exception of rotary engines, but as already described in the free masses, which during operation of the drive unit to a disturbing one Cause uneven running.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Antriebsaggregat für Fahrzeuge mit einer wesentlich verbesserten Laufruhe bei gleichzeitig geringerem Bauraumbedarf aufzuzeigen.task The present invention is therefore, a generic drive unit for vehicles with a significantly improved smoothness and at the same time less Show space requirements.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschinen des Antriebsaggregats einen hypozykloidischen Kurbeltrieb aufweisen.These The object is achieved by the feature in the characterizing part of the claim 1 solved by that the internal combustion engines of the drive unit a hypocycloidal Have crank mechanism.

Bezüglich Aufbau, Vorteile und Funktionsweise von Brennkraftmaschinen mit hypozykloidischen Kurbeltrieb wird insbesondere auf die europäische Patentschrift EP 0 809 749 B1 hingewiesen. Weiter wird zur Optimierung der Laufruhe auf die europäische Patentschrift EP 0 847 481 B1 verwiesen. Zusätzlich zeichnen sich Brennkraftmaschinen mit hypozykloidischem Kurbeltrieb, insbesondere wie jene in dem Patent EP 0 809 749 B1 beschrieben, durch ihre kompakte Bauweise aus. Im Gegensatz zu konventionellen Boxermotoren können aufgrund der Kurbelwellengestaltung auch bei großen Hub-/Bohrungsverhältnissen Zylinderabstände wie bei Reihenmotoren realisiert werden. In Verbindung mit dem fehlenden Zylinderversatz bauen sie somit kürzer und auch schmaler, da die übliche Begrenzung der Pleuelgeige zu den Laufbuchsen entfällt.Regarding structure, advantages and operation of internal combustion engines with hypocycloidal crank mechanism is particularly to the European patent EP 0 809 749 B1 pointed. Next is to optimize the quietness of the European patent specification EP 0 847 481 B1 directed. In addition, internal combustion engines are characterized with hypocycloidal crank mechanism, in particular as those in the patent EP 0 809 749 B1 described, characterized by their compact design. In contrast to conventional boxer engines can be realized due to the crankshaft design, even with large stroke / bore ratios cylinder spacings as in inline engines. In conjunction with the missing cylinder offset they thus build shorter and narrower, since the usual limitation of the conrod to the liners deleted.

Darüber hinaus besitzen Brennkraftmaschinen mit einem hypozykloidischem Kurbeltrieb in vorteilhafter Weise einen vollkommenen Massen- und Momentenausgleich, der auch beim Abschalten einer Brennkraftmaschine eines Antriebsaggregats erhalten bleibt. Dies gilt ebenso für den gleichmäßigen Zündabstand, wenn man unter Verwendung des 4-Takt-Verfahrens als Basis ein 4-Zylinder-Modul wählt. Das Fehlen unterschiedlicher Beschleunigungen im OT/UT (unteren Totpunkt/oberer Totpunkt des Kolbens) ist ein weiterer Vorteil für die Koppeltechnik. Bei konventionellen Motoren treten dadurch sehr hohe Torsionsmomente innerhalb der ohnehin längeren Kurbelwelle auf. Sie erreichen bei den gängigen Maximaldrehzahlen etwa das 3- bis 4-fache des abgegebenen Nutzmomentes, die bereits ohne Gaskraft nur durch die unterschiedlichen Massenkräfte im OT/UT auftreten. Aus diesen Gründen eignen sich erfindungsgemäß Brennkraftmaschinen mit einem hypozykloidischem Kurbeltrieb am besten zur Lösung der o. g. Aufgabe.Furthermore have internal combustion engines with a hypocycloidal crank mechanism Advantageously, a perfect mass and moment compensation, also when switching off an internal combustion engine of a drive unit preserved. This also applies to the uniform firing interval, if one chooses a 4-cylinder module using the 4-stroke method as the basis. The Lack of different accelerations in OT / UT (bottom dead center / upper Dead center of the piston) is another advantage for the coupling technique. In conventional Engines thus experience very high torsional moments within the anyway longer Crankshaft on. They reach about the usual maximum speeds about 3 to 4 times the delivered payload, already without Gas power only by the different mass forces in the OT / UT occur. For these reasons According to the invention, internal combustion engines are suitable with a hypocycloidal crank drive best for solving the o. g. Task.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 stellt eine erste bevorzugte Ausgestaltungsvariante für das Antriebsaggregat für Fahrzeuge dar.The Embodiment according to claim Fig. 2 illustrates a first preferred embodiment of the power plant for vehicles represents.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 stellt eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltungsvariante dar.The Embodiment according to claim 3 illustrates another particularly preferred embodiment variant represents.

Gemäß Patentanspruch 4 verfügen die Antriebsaggregate gemäß der Patentansprüche 1 bis 3 über eine Kupplungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur phasenstarren Kopplung der Brennkraftmaschinen. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass nach dem Zuschalten einer weiteren Brennkraftmaschine bzw. Kurbeltriebs eine definierte Winkellage der beiden Abtriebs-, bzw. Kurbelwellen zueinander gewährleistet ist. Damit ist sichergestellt, dass die Brennkraftmaschinen mit einem gleichmäßigen Zündabstand, betrieben werden (z.B.: bei 8-Zylinder-Viertakt-Bauweise: 180° im 4-Zylinderbetrieb und 90° im 8-Zylinder-Betrieb). Diese Funktion kann beispielsweise von einem Rastbolzen übernommen werden.According to claim 4, the drive units according to the claims 1 to 3 have a coupling device with a device for phase-locked coupling of Brennkraftmaschi NEN. This configuration ensures that after the connection of another internal combustion engine or crank drive, a defined angular position of the two output shafts or crankshafts is guaranteed to one another. This ensures that the internal combustion engines are operated with a uniform ignition interval (eg: in 8-cylinder four-stroke design: 180 ° in 4-cylinder operation and 90 ° in 8-cylinder operation). This function can for example be taken over by a stop bolt.

Da der zeit- und/oder hubvariable Ventiltrieb hauptsächlich im unteren Teillastbereich Verbrauchsvorteile aufweist und in diesem Bereich gem. Patentanspruch 5 vorzugsweise nur ein Modul, d. h. eine Brennkraftmaschine betrieben wird, ist es aus Kostengründen besonders vorteilhaft, nur dieses entsprechende Modul damit auszustatten.There the time- and / or variable-stroke valve train mainly in lower part-load range has consumption advantages and in this Area acc. Claim 5 preferably only one module, d. H. an internal combustion engine is operated, it is particularly cost reasons advantageous to equip only this corresponding module with it.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen in drei Figuren näher erläutert.in the The invention is based on three preferred embodiments closer in three figures explained.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit zwei direkt koppelbaren 4-Zylinder-Brennkraftmaschinen; 1 shows an inventive drive unit with two directly coupled 4-cylinder internal combustion engines;

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit drei miteinander koppelbaren Brennkraftmaschinen; 2 shows an inventive drive unit with three mutually coupled internal combustion engines;

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit vier miteinander koppelbaren Brennkraftmaschinen; 3 shows an inventive drive unit with four mutually coupled internal combustion engines;

1 zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensionale Darstellung der hypozykloidischen Kurbeltriebe eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregates, bestehend aus einer ersten Brennkraftmaschine 3 und einer zweiten Brennkraftmaschine 3'. Die erste und die zweite Brennkraftmaschine 3, 3' sind Vierzylinder-Brennkraftmaschinen mit zueinander fluchtenden Abtriebswellen 4, 4', die mit einer Kupplungseinrichtung 2 kuppelbar sind. Um eine phasen starre Kopplung der Brennkraftmaschinen 3, 3' darzustellen, weist die Kupplungseinrichtung 2 eine Rasteinrichtung 6 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Verriegelungsstift ist. Jede Brennkraftmaschine weist somit vier Kolben 8, 8' auf, wobei jeweils zwei diametral zueinander angeordnete Kolben 3 bzw. 3' über ein gemeinsames Kolbenmittelteil 9 bzw. 9' miteinander in Wirkverbindung stehen. Zwischen den Kolben jeder Brennkraftmaschine 3, 3' ist jeweils eine Watt'sche Geradführung 7, 7' angeordnet, wobei jeweils nur die oberen, dem Betrachter zugewandten Anlenkhebel erkennbar sind. 1 shows the top view of a three-dimensional representation of the hypocycloidal crank mechanisms of a drive unit according to the invention, consisting of a first internal combustion engine 3 and a second internal combustion engine 3 ' , The first and the second internal combustion engine 3 . 3 ' are four-cylinder internal combustion engines with mutually aligned output shafts 4 . 4 ' that with a coupling device 2 are detachable. To a phase-rigid coupling of the internal combustion engine 3 . 3 ' show, has the coupling device 2 a latching device 6 on, which is a locking pin in the present embodiment. Each internal combustion engine thus has four pistons 8th . 8th' on, each with two diametrically opposed pistons 3 respectively. 3 ' via a common piston middle part 9 respectively. 9 ' interact with each other. Between the pistons of each internal combustion engine 3 . 3 ' is in each case a Watt's linear guide 7 . 7 ' arranged, in each case only the upper, the viewer facing the lever are visible.

Zum genauen Brennkraftmaschinenaufbau und zur Funktionsweise des hypozykloidischen Kurbeltriebs wird nochmals auf die Ausführungen in den europäischen Patentschriften EP 0 809 749 B1 und EP 0 847 481 B1 verwiesen.For exact engine construction and the operation of the hypocycloidal crank mechanism is again on the statements in the European patents EP 0 809 749 B1 and EP 0 847 481 B1 directed.

1 zeigt beispielhaft eine direkte Koppelung zweier Brennkraftmaschinen mit hypozykloidischen Kurbeltrieben über die schaltbare Kupplungseinrichtung 2. Hierbei ist zu beachten, dass nach dem Zuschalten des zweiten Kurbeltriebes der zweiten Brennkraftmaschine 3' eine definierte Winkellage der beiden Kurbelwellen zueinander gewährleistet sein muss. Hiermit wird sichergestellt, dass die zwei Brennkraftmaschinen 3, 3' mit gleichmäßigem Zündabstand betrieben werden (z.B. bei 8-Zylinder-Bauweise: 180° im Vierzylinderbetrieb und 90° im 8-Zylinderbetrieb). Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Funktion von der Rasteinrichtung 6 übernommen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante weist die erste Brennkraftmaschine 3 darüber hinaus einen, in keiner der 1 bis 3 dargestellten hub- und/oder zeitvariablen Ventiltrieb auf, um im niedrigen Drehzahl- und Teillastbetrieb ein möglichst großes Kraftstoffeinsparungspotential aufzuweisen. 1 shows by way of example a direct coupling of two internal combustion engines with hypocycloidal crank mechanisms via the switchable coupling device 2 , It should be noted that after the connection of the second crank mechanism of the second internal combustion engine 3 ' a defined angular position of the two crankshafts must be ensured to each other. This ensures that the two internal combustion engines 3 . 3 ' be operated with uniform ignition distance (eg in 8-cylinder design: 180 ° in four-cylinder operation and 90 ° in 8-cylinder operation). In the illustrated embodiment, this function of the locking device 6 accepted. In a further preferred embodiment variant, the first internal combustion engine 3 beyond that, in none of 1 to 3 illustrated lift and / or time-variable valve train to have the lowest possible fuel economy potential in low speed and part load operation.

Die Brennkraftmaschinen 3, 3' mit ihrem hypozykloidischen Kurbelgetriebe zeichnen sich, wie in den 1 bis 3 erkennbar, durch eine sehr kompakte Bauweise aus. Diese resultiert aus einer sehr geringen Baulänge bei einem gleichen Zylinderabstand wie bei Reihenbrennkraftmaschinen, dem fehlenden Zylinderversatz und aus einer extrem geringen Bauhöhe, da die Kolben 8, 8', bzw. Zylinder in einem Winkel von 180° zueinander angeordnet sind. Weiterhin weisen diese Hubkolben-Brennkraftmaschinen 3, 3' gegenüber Brennkraftmaschinen in Boxerbauweise eine geringere Baubreite auf, da die Kolbenhemden aufgrund der großen Abstützlänge extrem kurz ausgeführt werden können.The internal combustion engines 3 . 3 ' with their hypocycloidal crank mechanism stand out, as in the 1 to 3 recognizable, by a very compact design. This results from a very short length with the same cylinder spacing as in series internal combustion engines, the missing cylinder offset and from an extremely low height, since the piston 8th . 8th' , or cylinders are arranged at an angle of 180 ° to each other. Furthermore, these reciprocating internal combustion engines 3 . 3 ' compared to internal combustion engines in boxer design a smaller width, since the piston shirts can be made extremely short due to the large support length.

Am meisten ist die Eigenschaft hervorzuheben, dass Brennkraftmaschinen mit einem hypozykloidischen Kurbelgetriebe einen vollkommenen Massen- und Momentenausgleich aufweisen, der auch beim Abschalten einzelner Brennkraftmaschinen; z.B. 3' erhalten bleibt. Dies gilt ebenso für den gleichmäßigen Zündabstand. Aus diesen Gründen eignen sich Brennkraftmaschinen 3, 3' mit einem hypozykloidischen Kurbelgetriebe ganz besonders für ein gattungsgemäßes Antriebsaggregat 1 in Kraftfahrzeugen.The most noteworthy feature is that internal combustion engines with a hypocycloidal crank mechanism have a perfect balance of masses and moments, even when switching off individual internal combustion engines; eg 3 ' preserved. This also applies to the uniform ignition distance. For these reasons, internal combustion engines are suitable 3 . 3 ' with a hypocycloidal crank gear especially for a generic drive unit 1 in motor vehicles.

In 2 gelten für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in 1. 2 zeigt eine Aufsicht auf die hypozykloidischen Kurbeltriebe eines Antriebsaggregates 1 bestehend aus drei Brennkraftmaschinen 3, 3' und 3''. Während die erste und die zweite Brennkraftmaschine 3, 3' jeweils als 4-Zylinder-Aggregate ausgeführt sind, ist die dritte Brennkraftmaschine 3'' als 8-Zylinder-Brennkraftmaschine, d. h. aus zwei starr miteinander gekoppelten 4-Zylinder-Brennkraftmaschinen ausgeführt. Die Abtriebswellen 4, 4' und 4'' sind wiederum zueinander fluchtend. Der Hauptunterschied zwischen 1 und 2 liegt darin, dass die drei Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'' zusätzlich eine gemeinsame Abtriebswelle 5 aufweisen, die weitgehend parallel zu den brennkraftmaschineneigenen Abtriebswellen 4, 4', 4'' ausgerichtet ist. Die Abtriebswellen 4, 4', 4'' sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils über einen Zahnkettentrieb und eine Kupplungseinrichtung 2, 2', 2'' mit jeweils einer Rasteinrichtung 6, 6', 6'' mit der gemeinsamen Abtriebswelle 5 verbindbar. Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste Brenn kraftmaschine 3 vorzugsweise mit einem hub- und/oder zeitvariablen Ventiltrieb ausgestattet.In 2 the same reference numbers apply to the same components as in 1 , 2 shows a plan view of the hypocycloidal crank mechanisms of a drive unit 1 consisting of three internal combustion engines 3 . 3 ' and 3 '' , While the first and the second internal combustion engine 3 . 3 ' each as 4-cylin The aggregates are executed, is the third internal combustion engine 3 '' as an 8-cylinder internal combustion engine, ie executed from two rigidly coupled to each other 4-cylinder internal combustion engines. The output shafts 4 . 4 ' and 4 '' are in turn aligned with each other. The main difference between 1 and 2 lies in the fact that the three internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' in addition a common output shaft 5 have, which are largely parallel to the internal combustion engine output shafts 4 . 4 ' . 4 '' is aligned. The output shafts 4 . 4 ' . 4 '' are in the present embodiment each have a sprocket drive and a coupling device 2 . 2 ' . 2 '' each with a locking device 6 . 6 ' . 6 '' with the common output shaft 5 connectable. Also in this second embodiment, the first internal combustion engine 3 preferably equipped with a lift and / or time-variable valve train.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebswellen 4, 4', 4'' jeweils über einen Zahnkettentrieb in Verbindung mit den Kupplungseinrichtungen 2, 2', 2'' mit der gemeinsamen Abtriebswelle 5 verbindbar. An Stelle des Zahnkettentriebs ist auch ein Zahnriementrieb möglich. Das Zuschalten des Kurbeltriebs, bzw. der Abtriebswelle 4' der zweiten Brennkraftmaschine 3', deren Kurbelwelle aus o. g. Gründen ebenfalls vorzugsweise um 90° gedreht zur Abtriebswelle 4 der ersten Brennkraftmaschine 3 angeordnet ist, erfolgt über die Kupplungseinrichtung 2'. Das Zuschalten der dritten Abtriebswelle 4'' der dritten Brennkraftmaschine 3'' erfolgt über die Kupplungseinrichtung 2''. Die Kupplungseinrichtung 2, über welche die Abtriebswelle 4 der ersten Brennkraftmaschine 3 mit der gemeinsamen Abtriebswelle 5 verbindbar ist, wird nur benötigt, wenn die erste Brennkraftmaschine 3 im Betrieb aufgrund einer technischen Störung stillgelegt werden muss.At the in 2 Shown embodiment, the output shafts 4 . 4 ' . 4 '' each via a sprocket drive in conjunction with the coupling devices 2 . 2 ' . 2 '' with the common output shaft 5 connectable. Instead of the toothed chain drive, a toothed belt drive is also possible. The connection of the crank mechanism, or the output shaft 4 ' the second internal combustion engine 3 ' , the crankshaft of the above reasons also preferably rotated by 90 ° to the output shaft 4 the first internal combustion engine 3 is arranged, via the coupling device 2 ' , The connection of the third output shaft 4 '' the third internal combustion engine 3 '' takes place via the coupling device 2 '' , The coupling device 2 over which the output shaft 4 the first internal combustion engine 3 with the common output shaft 5 is connectable, only needed if the first internal combustion engine 3 must be shut down during operation due to a technical fault.

In einem weiteren nicht figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel kann die dritte Brennkraftmaschine 3'' ebenfalls durch zwei separate vierzylindrige Brennkraftmaschinen mit jeweils einem hypozykloidischen Kurbeltrieb dargestellt werden. In diesem Fall erfolgt das Zuschalten des dritten Kurbeltriebes vorzugsweise in Kombination mit dem vierten Kurbeltrieb, z.B. durch eine direkte Kopplung wie in 1, ebenfalls über die Kupplungseinrichtung 2''. In diesem Fall weist die Abtriebswelle 3'' der dritten Brennkraftmaschine 3'' eine um 45° und die Abtriebswelle des vierten Kurbeltriebes der vierten Brennkraftmaschine eine um 135° gedrehte Position zur Abtriebswelle 4 der ersten Brennkraftmaschine 3 auf. Dadurch werden folgende gleichmäßige Zündabstände gewährleistet:

– 180° im 4-Zylinderbetrieb,
– 90° im 8-Zylinderbetrieb und
– 45° im 16-Zylinderbetrieb.

In a further embodiment, not illustrated, the third internal combustion engine 3 '' also be represented by two separate four-cylinder internal combustion engines, each with a hypocycloidal crank mechanism. In this case, the connection of the third crank mechanism is preferably carried out in combination with the fourth crank mechanism, for example by a direct coupling as in 1 , also via the coupling device 2 '' , In this case, the output shaft 3 '' the third internal combustion engine 3 '' a 45 ° and the output shaft of the fourth crank mechanism of the fourth internal combustion engine rotated by 135 ° to the output shaft position 4 the first internal combustion engine 3 on. This ensures the following uniform ignition intervals:

- 180 ° in 4-cylinder operation,
- 90 ° in 8-cylinder operation and
- 45 ° in 16-cylinder operation.

Die Winkellagen der drei Abtriebswellen 4, 4', 4'' und der vierten Abtriebswelle sind wie im ersten Ausführungsbeispiel durch Rasteinrichtungen 6, 6', 6'' und in o. g. Fall über eine vierte Rasteinrichtung zu sichern.The angular positions of the three output shafts 4 . 4 ' . 4 '' and the fourth output shaft are as in the first embodiment by locking devices 6 . 6 ' . 6 '' and to secure in the above case via a fourth locking device.

Die Kraftübertragung der einzelnen Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'' auf die gemeinsame Antriebswelle 5 kann in weiteren Ausführungsbeispielen auch über Zahnradpaarungen, Rollenkettentriebe oder andere geeignete Mechanismen erfolgen.The power transmission of the individual internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' on the common drive shaft 5 can also be done in other embodiments via gear pairs, roller chain drives or other suitable mechanisms.

In 3, in der für gleiche Bauteile wiederum die gleichen Bezugsziffern wie in den 1 und 2 gelten, werden die Abtriebswellen 4, 4' und die Abtriebswellen 4'', 4''' von vier Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'', 3''' mit hypozykloidischen Kurbeltrieben über die schaltbaren Kupplungseinrichtungen 2, 2' direkt und über die dritte Kupplungseinrichtung 2'' wiederum mit der Abtriebswelle 5 verbunden. Auf diese Weise sind mit einer singulären Transmission zur Abtriebswelle 5 ebenfalls alle Motorbetriebsvarianten darstellbar (4-, 8-, 12-, 16-Zylinderbetrieb). Alle zuvor genannten Ausführungen zu den unterschiedlichen Kopplungsmöglichkeiten gelten auch für das Ausführungsbeispiel in 3.In 3 , in which the same reference numbers as for the same components in the same 1 and 2 apply, the output shafts are 4 . 4 ' and the output shafts 4 '' . 4 ''' of four internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' with hypocycloidal crank drives via the switchable coupling devices 2 . 2 ' directly and via the third coupling device 2 '' again with the output shaft 5 connected. In this way, with a singular transmission to the output shaft 5 also all engine operating variants can be displayed (4-, 8-, 12-, 16-cylinder operation). All of the aforementioned explanations regarding the different coupling possibilities also apply to the exemplary embodiment in FIG 3 ,

Aus kostenmäßiger und fertigungstechnischer Betrachtung sind baugleiche Module, bzw. Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'', 3''' erstrebenswert. Es kann jedoch sinnvoll sein, z.B. aus weiteren Verbrauchsgründen oder aus vertriebstechnischen Notwendigkeiten von Hubraumvariationen auch unterschiedliche Hubräume miteinander zu kombinieren.From a cost and manufacturing perspective are identical modules, or internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' desirable. However, it may be useful, for example, for further fuel consumption reasons or from sales-related needs of displacement variations to combine different displacements with each other.

Die Baugröße des Anlassers und die für den Kaltstart erforderliche Batteriekapazität können aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sehr gering gehalten werden, da grundsätzlich nur die erste Brennkraftmaschine 3 gestartet wird. Dabei wird zunächst nur eine geringe Ölmenge erwärmt, um möglichst schnell die Reibung zu reduzieren. Im warmen Betriebszustand hingegen sind alle Brennkraftmaschinen durch einen gemeinsamen Öl- und Wasserkreislauf verbunden, so dass sowohl im jeweiligen Teiltriebwerk (Brennkraftmaschine) die richtigen Temperaturen anliegen und auch für die temporär stillgelegten Brennkraftmaschinen 3', 3'', 3''' eine entsprechende Temperatur vorgehalten wird. Die Zu- und Abschaltung der einzelnen Brennkraftmaschinen 3', 3'', 3''' kann halb- oder vollautomatisch erfolgen. Entsprechende Schaltprogramme können beispielsweise auf Fahrerwunsch zwischen „Sport" oder „Eco" gewählt werden.The size of the starter and the battery capacity required for the cold start can be kept very low due to the inventive design, since in principle only the first internal combustion engine 3 is started. Initially, only a small amount of oil is heated in order to reduce friction as quickly as possible. In the warm operating condition, however, all internal combustion engines are connected by a common oil and water cycle, so that both the respective engine (internal combustion engine) abut the right temperatures and also for the temporarily shut down internal combustion engines 3 ' . 3 '' . 3 ''' a corresponding temperature is maintained. The connection and disconnection of the individual internal combustion engines 3 ' . 3 '' . 3 ''' can be semi-automatic or fully automatic. Corresponding switching programs can be selected, for example, at the driver's request between "Sport" or "Eco".

Die Zuschaltung einzelner Module (Brennkraftmaschinen 3', 3'', 3''') kann vorzugsweise auch durch Elektromotoren unterstützt werden, um z.B. für den kurzen Übergang ein höheres Moment zur Verfügung zu stellen. Bei Hybrid-Antrieben kann diese Funktion ohne Mehraufwand integriert werden. In Verbindung mit der Koppeltechnik könnte so durch zusätzliche Nutzung der Bremsenergie-Rückgewinnung im entsprechenden Zyklus (z.B. KV 01) die Brennstoffsverbrauchsreduzierung von 25 % auf ca. 35 % erhöht werden.The connection of individual modules (internal combustion engines 3 ' . 3 '' . 3 ''' ) can preferably also be supported by electric motors, for example, to provide a higher torque for the short transition. For hybrid drives this can Function can be integrated without additional effort. In conjunction with the coupling technology, the fuel consumption reduction could be increased from 25% to approx. 35% through additional use of braking energy recovery in the corresponding cycle (eg KV 01).

Insgesamt ergeben sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung folgende Vorteile:All in all The following advantages result from the embodiment according to the invention:

Packagefunktion:Package Function:

Die kompakte Bauform und der vollkommene Massen- und Momentenausgleich des hypozykloidischen Kurbeltriebes begünstigen ein modulares Triebwerkskonzept im Bauraum herkömmlicher Fahrzeuge. Die kompakte und kurze Bauweise eröffnet besondere Vorteile hinsichtlich Gewicht, Design, Crash und Fußgängeraufprallschutz. Der gleichmäßige Zündabstand sowohl der einzelnen Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'', 3'' wie auch des gesamten Antriebsaggregates 1 bleibt erhalten.The compact design and the perfect mass and torque compensation of the hypocycloidal crank drive favor a modular engine concept in the space of conventional vehicles. The compact and short design offers special advantages in terms of weight, design, crash and pedestrian impact protection. The uniform firing distance both of the individual internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' . 3 '' as well as the entire drive unit 1 remains.

Wirkungsgrad:efficiency:

Wie oben bereits beschrieben, können bei Komplettabschaltung einzelner Brennkraftmaschinen 3', 3'', 3''' die höchsten Wirkungsgradverbesserungen erzielt werden. Es sind Verbrauchspotentiale von etwa 25 % (z.B. im Zyklus KV01) zu erzielen, so weit es sich um die Stilllegung von einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine eines 8-Zylinder-Antriebsaggregates handelt. Bei mehr als 8-zylindrigen Antriebsaggregaten sind bei aktiven 4 Zylindern im Leerlauf und im unteren Teillastbereich die Verbrauchseinsparungen entsprechend höher.As already described above, in complete shutdown of individual internal combustion engines 3 ' . 3 '' . 3 ''' the highest efficiency improvements are achieved. There are consumption potentials of about 25% (eg in cycle KV01) to achieve, as far as it is the decommissioning of a four-cylinder internal combustion engine of an 8-cylinder power plant. With more than 8-cylinder drive units, the consumption savings are correspondingly higher with active 4 cylinders in idle and in the lower part-load range.

Schaltungsstrategie:Shifting strategy:

Gestartet wird jeweils nur eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine. Dadurch ist nur ein kleiner Anlasser mit geringem Gewicht und geringerer Batteriekapazität erforderlich. Dieser Vorteil ist bei tiefen Temperaturen besonders signifikant.started in each case only a 4-cylinder internal combustion engine. This is only a small starter with low weight and lower battery capacity required. This advantage is particularly significant at low temperatures.

Fertigung/Kosten:Production / Cost:

Es existieren für alle Antriebsaggregatskonfigurationen (4-, 8-, 12- und 16-Zylinder) bestenfalls nur eine oder eine geringe Anzahl von Grund-Brennkraftmaschinen und Zylinderkopfeinheiten. Daraus ergeben sich erhebliche Einsparungen aufgrund der geringen Variantenvielfalt im Bereich der Fertigung der einzelnen Brennkraftmaschinen 3, 3', 3'', 3''', bzw. der kompletten Antriebsaggregate 1.There are at best only one or a small number of basic internal combustion engines and cylinder head units for all drive unit configurations (4, 8, 12 and 16 cylinders). This results in considerable savings due to the small number of variants in the field of production of the individual internal combustion engines 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' , or the complete drive units 1 ,

Variabilitäten des Ventiltriebes, insbesondere Öffnungsdauer- und Hubvariabilitäten zur Reduzierung des Verbrauchs und der Emissionen sind hauptsächlich im unteren Teillastbereich wirksam und daher nur im ersten Teillastmodul, d. h. der ersten Brennkraftmaschine 3 erforderlich, wodurch nochmals die Kosten gesenkt werden können.Variabilities of the valve train, in particular opening duration and Hubvariabilitäten to reduce consumption and emissions are mainly effective in the lower part load range and therefore only in the first part-load module, ie the first internal combustion engine 3 required, which again can reduce costs.

1.1.: Antriebsaggregatpower unit
2, 2', 2''2, 2 ', 2' ': Kupplungseinrichtungcoupling device
3, 3', 3'', 3'''3, 3 ', 3' ', 3' '': BrennkraftmaschineInternal combustion engine
4, 4', 4'', 4'''4, 4 ', 4' ', 4' '': Abtriebswelleoutput shaft
5.5th: gemeinsame Abtriebswellecommon output shaft
6, 6', 6''6 6 ', 6' ': Rasteinrichtunglocking device
7, 7', 7'', 7'''7, 7 ', 7' ', 7' '': Watt'sche GeradführungWatt's straight line
8, 8', 8'',8'''8th, 8 ', 8' ', 8' '': Kolbenpiston
9, 9', 9'', 9'''9 9 ', 9' ', 9' '': KolbenmittelteilPiston middle part

Claims

Drive unit ( 1 ) for vehicles, in particular passenger vehicles, with at least a first and a second, via a coupling device ( 2 . 2 ' . 2 '' ) power-dependent connectable internal combustion engine ( 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' ), each internal combustion engine ( 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' ) has at least two combustion chambers arranged around an output shaft ( 4 . 4 ' . 4 '' . 4 ''' ) are arranged, characterized in that the internal combustion engines ( 3 . 3 ' . 3 '' . 3 ''' ) have a hypocycloidal crank mechanism.

Drive assembly according to claim 1, characterized in that the output shafts ( 4 . 4 ' . 4 '' . 4 ''' ) directly via the coupling device ( 2 . 2 ' . 2 '' ) are connectable.

Drive assembly according to claim 2, characterized in that one of the output shafts ( 4 . 4 ' . 4 '' . 4 ''' ) substantially parallel aligned, common output shaft ( 5 ) is provided and at least one output shaft ( 4 . 4 ' . 4 '' . 4 ''' ) via a coupling device ( 2 . 2 ' . 2 '' ) with the common output shaft ( 5 ) is connectable.

Drive unit according to one of the claims 1 to 3 , characterized in that the coupling device ( 2 . 2 ' . 2 '' ) via a latching device ( 6 . 6 ' . 6 '' ) has phase-locked coupling.

Drive unit according to one of the claims 1 to 3 , characterized in that at least the first internal combustion engine ( 3 ) has a time- and / or variable-stroke valve drive.

Drive unit according to one of the claims 1 to 5 , characterized in that the hypocycloidal crank drive with a Watt's linear guide ( 7 . 7 ' . 7 '' . 7 ''' ) Is provided.

Drive unit according to claim 6, wherein the internal combustion engine has a double piston characterized in that the Watt's linear guide ( 7 . 7 ' . 7 '' . 7 ''' ) is arranged between the two identically arranged double piston.