Die Erfindung betrifft ein Stromaggregat gemäß dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Stromaggregat dieser Art ist die Welle des Rotors des Ringgenerators als Hohlzylinder ausgebildet und ist das Rotationskolben-Verdrängertriebwerk eines Mehrzylinder-Stirling-Heißgasmotors in den Innenraum der Rotorwelle ein-gefügt, wobei die Hubräume der Kolbenmaschine und die Brennkammer des Stirling-Heißgas otors sich in zur Ebene des Ringgenerators parallelen Ebenen befinden; vgl. DE 26 12 909 AI.

Es sind auch kleinbauende Stromaggregate als Stromerzeuger bekannt, die als Kolbenmaschine einen luftgekühlten Benzinmo¬ tor aufweisen und einen mit einem Achsstummel der Kurbelwelle direkt angetriebenen Wechselstromgenerator üblicher Bauweise sowie eine Schaltautomatik für das Ein- und Ausschalten sowie zur Konstanthaltung der Drehzahl umfassen; vgl. DE-PS 931 791.

Solche tragbaren Stromerzeuger dienen der netzunabhängigen Stromversorgung in der Landwirtschaft, im Handwerk, im Hoch- und Tiefbau und in ähnlichen Bereichen und ersetzen die ehemals benutzten, wenig leistungsstarken Batterien als

Stromquellen. Damit können die üblichen stromgespeisten Werkzeuge, Geräte, Lichtquellen u.a. auch in unerschlossenem Gelände eingesetzt werden.

Die Zahl der Verbraucher elektrischer Energie hat auch in Kraftfahrzeugen insbesondere im letzten Jahrzehnt sehr stark zugenommen. Die Vergrößerung des Handhabungskαmforts, wie elektrische Betät.igung der Sitze, der Fahrzeugscheiben, des Schiebedaches und anderer Bauteile, die Verbesserung der Sicherheit, wie leistungsstärkere Beleuchtung, Scheiben- und Spiegelbeheizung, elektronische Fehleraπzeige, ABS, ASR, die erhöhten Anforderungen an leistungsfähigere Heizungs- und Klimaanlagen und die Ausstattung sowohl ziviler als auch militärischer Sonderfahrzeuge mit leistungsstarken elektrischen Verbrauchern verlangen die Zurverfügungstellung großer elektrischer Energiemengen, zumal diese Verbraucher auch bei stehendem Fahrzeug betrieben werden müssen. Um die Batterie nicht zu überlasten oder gar leerzufahren, muß in der Regel der Antriebsmσtor des Kraftfahrzeuges betrieben werden, was über einen längeren Zeitraum hinweg weder aus Kosten- noch aus Umweltschutzgründen akzeptabel ist, zumal die Leistung der Antriebsmaschinen von Kraftfahrzeugen erheblich zugenommen hat.

Es besteht daher ein großer Bedarf an einer Verbesserung der Stromaggregate für die netzunabhängige Stromversorgung, insbesondere auch für die Stromversorgung von Fahrzeugen aller Art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Stromaggregate zu verbessern und insbesondere auch derart weiterzubilden und zu gestalten, daß sie als autonome Stromversorgungsaggregate durch leistungs- und bauraumbezo- gene Optimierung über das bisherige Einsatzspektrum hinaus vielseitig einsetzbar sind und daß aufgrund der neuen Ausbildung deren Anwendung in einfacher Weise auch innerhalb von Fahrzeugen wirtschaftlich möglich wird.

Ausgehend von einem Stromaggregat der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenmaschine mit ihrer Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Ringgenerators angeordnet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hubrätrme der Kolbenmaschine um die Drehachse des Rotors verteilt angeordnet.

Vorteilhafterweise sind die Drehachsen von Kolbenmaschine und Rotor fluchtend und wenigstens zwei Hubräume der Kolbenma¬ schine innerhalb des Ringraumes parallel zur Ebene des Ringgenerators angeordnet, wobei als Kolbenmaschine ein Sternmotor mit über zugeordnete Kurbelschleifen starr miteinander verbundenen, einander gegenüberliegenden Kolben¬ paaren verwendet ist.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung eines an einem Ende der Kolbenmaschine zentriert angeordneten Tragorgans mit im äußeren Randbereich vorgesehenen Aufnahmeelementen für den Stator des Ringgenerators, wobei der Rotor des Ringgenerators über eine Schwungmasse mit einer Abtriebswelle der Kolbenma¬ schine in Antriebsverbindung steht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist als Kolbenma¬ schine eine Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Schwungmasse ein schüsselartig gestaltetes Schwungrad ist, das an seinem freien Endbereich den Rotor des Ringgenerators trägt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter¬ ansprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Stromaggregates in der Weise, daß als Stromgenerator ein Ringgenerator verwendet ist, der mit seinem Rotor in starrer oder elastischer

Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraft¬ maschine steht und mit seinem Stator starr mit dem die V^rbrennungskraftmaschine als Gehäuseteil ausgebildeten Tragorgan derart verbunden ist, daß Rotor und Stator koaxial zur Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine außen umfassend angeordnet sind, entsteht ein kompaktes, wenig Raum ein¬ nehmendes Stromaggregat in Form einer Scheibe relativ geringer Höhe, das infolge der symmetrischen Anordnung seiner Bauteile gut ausgewuchtet ist. Ein solches Stromaggregat ist auch bei dessen Anwendung in einem Fahrzeug in der Lage, bei wesentlich geringerem Benzinverbrauch als die Antriebs¬ maschine des Fahrzeuges über lange Zeiträume den Energiebe¬ darf von elektrischen Aggregaten, die auch bei abgestellter Antriebsmaschine betrieben werden müssen, zu decken.

Durch die umschaltbare Ausbildung des Ringgenerators in einer ersten Ausführungsform der Erfindung als asynchroner Start¬ motor für die anzutreibende Brennkraftmaschine ist auch das Inbetriebnehmen des Stromaggregates bei Bedarf unverzüglich ohne großen Zeitverzug möglich, wobei hierbei als Energie¬ quelle der Stromgenerator der Antriebsmaschine oder aber eine Batterie, z. B. die des Fahrzeuges dient.

Entsprechendes gilt für eine weitere Ausführungsform mit einem gesonderten Anlasser, dessen Ritzel mit einem mit dem den Rotor tragenden Schwungrad starr verbundenen, innenlie¬ genden Zahnkranz in Eingriff steht.

Durch die Verwendung einer Breπnkraft aschine in Form eines Sternmotors mit über zugeordnete Kirrbelschleifen starr miteinander verbundenen, einander gegenüberliegenden Kolbenpaaren, bei denen also die Kolbenbewegungen über Kurbelschleifen in eine Drehbewegung umgeformt werden, wird eine besonders große Packungsdichte und nahezu vollständige Schwingungsfreiheit erreicht, insbesondere dann, wenn auch der Rotor elastisch mit der Kurbelwelle der Verbrennungs¬ kraftmaschine verbunden ist.

Bei der Ausführungsform mit elastischer Antriebsverbindung zwischen Rotor und Kurbelwelle wird trotz der Kurbelschleifen eine nahezu schwingungsfreie Lagerung des Rotors erreicht, zumal hier Kurbelgehäuse, Stator und Grundplatte in einem starren Verbund stehen, was sich schwingungstechnisch günstig auswirkt.

Die kompakte Bauweise wird darüber hinaus durch die Aus¬ bildung der Verbrennungskraftmaschine als Zweitaktmotor mit Luftkühlung und die Anordnung der Luftfördereinrichtungen am Schwungrad begünstigt.

Durch die Anordnung von zwei gesonderten Wicklungen am Ringgenerator zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Spannungen, von denen eine der Wicklungen zusätzlich als Motorwicklung (Startmotor) schaltbar ist, wird eine optimale Stromversorgung insbesondere von Fahrzeugen erreicht.

Aus der DE 29 43 759 A1 ist zwar ein Ringgenerator der hier in Frage stehenden Art bekannt, der mit seiner Innenmantel¬ fläche eine Gasturbine zumindest teilweise umfaßt.

Da dort jedoch eine stationäre Großanlage zur elektrischen Energiegewinnung aus Kohle dargestellt und beschrieben ist, kann diese Druckschrift keine Informationen zur Ausbildung eines Stromgenerators der hier in Frage stehenden Art geben, zumal die dort gezeigte in der Ebene eines Ringgenerators angeordnete Wärmekraftmaschine über ein Fundament des tragenden Teils mit dem Stator in Verbindung steht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand dreier in der Zeichnung mehr oder minder schematisch, teilweise im Schnitt darge¬ stellter Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem luftgekühlten Zweitaktmotor und starrer Kupplung von Rotor und Kurbelwelle,

Figur 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem wassergekühlten Zweitaktmotor mit getrenntem Anlasser, und

Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführung¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem luftgekühlten Zweitaktmotor und elastischer Kupplung von Rotor und Kurbelwelle.

Wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, sind eine insgesamt mit dem Bezugzeichen BKM bezeichnete, als Brennkraftmaschine ausgebildete Kolbenmaschine und ein insgesamt mit dem Bezugzeichen STG bezeichneter Stromgenerator in Form eines sogenannten Ringgenerators koaxial zueinander angeordnet, wobei der Rotor 2 bzw. 135 und der Stator 3 bzw. 103 des Ringgenerators die Kolbenmaschine außen umfassen.

Die Kolbenmaschine als Brennkraftmaschine ist ein Vierzylin¬ der-Sternmotor entweder in luftgekühlter oder in wasserge¬ kühlter Ausführung der. Zweitaktbauweise, bei der das erste, die Hubräume für die Arbeitskolben bildende Zylinderpaar, von dem in der Zeichnung lediglich ein Zylinder 5 bzw. 105 im Schnitt gezeigt ist, achsgleich gegenüberliegend angeordnet ist, während das zweite nicht dargestellte Zylinderpaar ebenfalls achsgleich gegenüberliegend um 90 Grad versetzt zur Zeichenebene angeordnet ist.

Die sich in den Hubräumen der Zylinder bewegenden Arbeitskol¬ ben, von denen ebenfalls lediglich der Arbeitskolben 6 gezeigt ist, sind auf Kolbenstangen starr befestigt, von denen ebenfalls nur die dem Arbeitskolben 6 zugeordnete Kolbenstange 7 gezeigt ist. Die Kolbenstangen sind jeweils paarweise mit benachbarten Kurbelschleifenrahmen 10 und 11 fest verbunden, die jeweils eine gradlinige Kulisse 12 und 13 einschließen, deren Längsachsen um 90 Grad gegeneinander versetzt sind. In jeder Kulisse befindet sich ein Gleitstein 15 , der auf einem Kurbelzapfen eines Kurbelabtriebs 17 mit seiner Kurbelwelle 18 drehbar gelagert ist. Hierzu dient das die Zylinderräume 21 gegenüber dem Kurbelschleifenraum 22 abdichtende Kurbelschleifengehäuse 23. Diese Bauweise ist beispielsweise in den DE-OS 34 47 663 und 36 04 137 näher beschrieben und dargestellt.

Das Kurbelschleifengehäuse 23 sitzt starr auf einem als Tragorgan dienenden schüsselartigen Gehäuseteil 25 bzw. 125, das z.B. mittels einer Schraubverbindung 26 als elastisches Abstütz- oder Verbindungsmittel mit einem Teil eines hier nicht dargestellten Fahrzeuges lösbar verbunden ist. über diese Verbindungsmittel kann das Tragorgan z. B. auch mit nicht dargestellten Füßen verbunden sein, um es auch außerhalb von Fahrzeugen verwenden zu können.

Nach der Ausführungsform gemäß Figur 1 trägt das als Tragorgan dienende schüsselartige Gehäuseteil 25 an der Innenseite seiner die Zylinderköpfe 8 der Brennkraftmaschine umfassenden Wandung 29 den Stator 3, hier ein Permanentmagnet des Ringgenerators, während die Außenwandung in einen Stützflansch 30 übergeht.

Auf dem dem Gehäuseteil 25 abgewandten Ende der Kurbelwelle 18 ist mittels eines Anschlußflansches 32 eine Schwungmasse in Form eines ebenfalls im Querschnitt schüsselartigen Gehäuseteils 35 befestigt, dessen koaxial zur Wandung 29 liegender freier Endbereich in Form einer Wandung 36 den dem

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Stator 3 zugeordneten, hier gewickelten Rotor 2 des Ringgenerators trägt. Der dem Rotor 2 benachbarte Bereich des Gehäuseteils 35 ist mit Luftfördereinrichtungen versehen, indem dieser Bereich als Gebläserad 38 ausgebildet ist, durch das die über die Lüftungsrippen 25a des Gehäuses 25 angesaugte und über die Zylinder 5 streichende Kühlluft radial nach außen gedrückt und dabei zwischen Stator 3 und der diesen tragenden Wandung 29 und einer Abdeckhaube 47 geführt wird, die aus schalldämmendem Material besteht.

Infolge des Überdruckes im Innenraum der Anordnung bedarf es keiner besonderen Abdichtung des Spaltes zwischen Rotor und Stator des Ringgenertors STG.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist die Kolbenmaschine BKR mit ihrer Drehachse A (vgl. Figur 1) im wesentlichen senkrecht zur Ebene E des Ringgenerators STG angeordnet und sind die Hubräume der Zylinder 5 bzw. 105 der Kolbenmaschine um die Drehachse des Rotors 2, die der Drehachse A ent¬ spricht, verteilt angeordnet. Hierbei fluchten die Drehachsen von Kolbenmaschine und Rotor des Ringgenerators und sind wenigstens zwei Zylinder der Kolbenmaschine innerhalb des Ringraumes und parallel zur Ebene des Ringgenerators angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist der Rotor 2 an der Innenmantelfläche des Stators 3 vorbeigeführt, während bei der Ausführungsform nach Figur 3 der Rotor 102 des Ringgenerators an der Außenmantelfläche des Stators 103 vorbeigeführt und an der Innenseite der Schwungmasse 135 angeordnet ist.

In der dargestellten Ausführung nach Figur 1 mit sogenannten Bürsten zwecks Kommutierung des erzeugten Wechselstromes sind in entsprechend geformten Taschen 39 Kontaktelemente 40 angeordnet, die bei einer bürstenlosen Ausbildung selbst¬ verständlich entfallen.

Lediglicr der Vollständigkeit halber seien die mit einer Ringleitung 42 kommunizierenden Ansaugkanäle 43 und die eben¬ falls mit einer nicht dargestellten Ringleitung kommunzie- renden Auslaßkanäle 44 sowie die der Zündung dienenden Zünd¬ kerzen 45 erwähnt. Als Zündung dient eine nicht dargestellte kontaktlose Magnetzündung in bekannter Bauart, die über einen Flansch am Kurbelschlaufengehäuse angeordnet ist. Schließlich sei erwähnt, daß das als Tragorgand dienende Gehäuseteil 25 an seiner Außenmantelfläche mit Kühlrippen 29 versehen sein kann. Der notwendige Vergaser ist, da nicht zur Erfindung gehörend, nicht dargestellt.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist ein getrennter Anlasser 57 vorgesehen, der im Zylinderstern der Brennkraftmaschine BKM zwischen zwei benachbarten Zylindern 5 parallel zur Kolbenmaschinen-Hauptachse (Drehachse A) gehäusefest angeordnet ist.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die mit der Bezugsziffer 135 bezeichnete Schwungmasse des Rotors des Ringgenerators STG dreiteilig ausgebildet und umfaßt die miteinander fest verbundenen Teile 135.1, 135.2 und 135.3. Die Schwungmasse 135 ist über ein beidseitig abgedichtetes Kugellager 60 auf einem Fortsatz 123 des Kurbelgehäuses 23 angeordnet und über eine elastische Kupplung 62 mit der Nabe 61 der Kurbelwelle 18 verbunden, wozu Nietverbindungen 64 und 65 dienen.

Ferner ist auch bei dieser Ausführungsform ein getrennter Anlasser 57 vorgesehen, der im Zylinderstern der Brennkraft¬ maschine BKM zwischen zwei benachbarten Zylindern 5 parallel zur Kolbenmaschinen-Hauptachse (Drehachse A) gehäusefest angeordnet ist. Der Anlasser 57 mit seinem Zahnritzel 58 greift in die Innenverzahnung eines Anlasser-Zahnkranzes 59 ein, der zwischen den Teilen 135.1 und 135.2 angeordnet ist.

Das Teil 135.3 trägt an seinem abgewandten Außenrand einen Zündmagneten 63, dem eine Zündspule 148 zugeordnet ist. Infolge der hohen Umfangsgeschwindigkeit des auf einer großen Kreisbahn umlaufenden Zündmagneten ist eine sichere Zündfunkenerzeugung gewährleistet.

Das Teil 135.1 der Schwungmasse 135 ist ebenfalls mit Luft¬ fördereinrichtungen versehen, also als Gebläserad ausgebil¬ det.

In der dritten Ausführungsform nach Figur 3 sind ferner die Zylinder 53 der Brennkraftmaschine BKM2 von einem Kühlmantel 150 umgeben, der einen als Ringkanal ausgebildeten Kühlmittelzulauf 151 mit einer Zuführung 54 an der tiefsten Stelle der Zylinder 50 und an der höchsten Stelle einen Kühlmittelabfluß 55 aufweist, der zu einem Ringkanal 56 führt. Da bei einer Ausbildung des Stromaggregates als Zusatzstromquelle für ein Fahrzeug der Kühlmittelzulauf an den Kühlkreislauf des Fahrzeugmotors angeschlossen werden kann, erübrigt sich hier eine besondere Kühlmittelpumpe.

Alle übrigen Bauteile - mit Ausnahme der bereits beschriebe¬ nen unterschiedlichen Anordnung von Stator und Rotor des Ringgenerators - entsprechen den vorstehend beschriebenen Bauteilen gemäß der Ausführungsform nach Figur 1.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, stellen die beschrie¬ benen Ausführungsformen jeweils ein Stromaggregat in Form einer leicht zu handhabenden Scheibe dar, deren Durchmesser etwa 322 mm und deren Höhe etwa 150 mm beträgt; dieses vollständige Stromaggregat weist einen Stromgenerator auf, der etwa 1 KW elektrische Leistung bei einer Motorleistung von etwa 2 KW abgibt. Eine solche Scheibe ist z.B. leicht mit einem Fahrzeug verbindbar. Mit der elektrischen Leistung dieses Stromaggregates können alle stromverbrauchenden Aggregate eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeu-

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ges unabhängig von dem mit der Antriebsmaschine gekoppelten Stromgenerator und der damit verbundenen Batterie über beliebig lange Betriebszeiten gespeist werden.

Bei der Anwendung des Stromaggregates als Zusatrstromquelle für ein Fahrzeug kann der Ringgenerator STG mit zwei gesonderten Wicklungen zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Spannungen versehen sein, von denen eine der Wicklungen zusätzlich als Motorwicklung (Startmotor) schaltbar ist. Hierbei ist die Anordnung so. getroffen, daß der Ringgenerator STG als elektrischer Startmotor für die Brennkraftmaschine BKM umschaltbar ausgebildet ist.