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Doppelkolbenverbrennungsmotor.
Die bekannten Doppelkolbenverbrennungsmotoren mit zwei Kolben in einer Zylinderbüchse verwenden für den Abtrieb von den zwei Kolben den normalen Kurbeltrieb und werden als Einkurbelwellen-oder Doppelkurbelwellenmotor gebaut. Die Bahn der Kurbelzapfen ist ein Kreis.
Es ist ferner der Kurbeltrieb nach dem Zykloidensystem, dessen Kurbelzapfenbahn eine Hypozykloide ist, bekannt.
Fig. 1 zeigt schematisch die beispielsweise Ausführung eines Doppelkolbenmotors mit zwei Kurbelwellen, bei dem beide in einer gemeinsamen Zylinderbüchse arbeitenden Kolben je einen nach dem Zykloidensystem arbeitenden Kurbeltrieb, dessen Kurbelzapfenbahn eine Hypozykloide ist, antreiben.
In Fig. 1 bezeichnet Hk1 das Exzenter zum Abtrieb des unteren KolbeI} s, Hk2 das Exzenter zum Abtrieb des oberen Kolbens, z1 das Zahnrad (Erzeugender Kreis) mit Ek, fix verbunden, % das Zahnrad (erzeugender Kreis) mit Hk2 fix verbunden, Zi das Grundkreiszahnrad des unteren Zykloidenkurbeltriebes, Z2 das Grundkreiszahnrad des oberen Zykloidenkurbeltriebes, K1 die Kurbelwelle des unteren Zykloidenkurbeltriebes, K2 die Kurbelwelle des oberen Zykloidenkurbeltriebes, KZ den Kurbel-
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Zylinderachse abweichen.
Durch Drehen der Kurbelwelle K1 in der Pfeilrichtung wälzt sich das auf dem Kurbelzapfen Kz1 drehbar angeordnete erzeugende Kreiszahnrad z1 am Grundkreiszahnrad Z1 ab, wodurch der Mittelpunkt des Exzenters Hk1 das mit Zi fix verbunden ist, die Zykloide Cy!/i beschreibt, wodurch der mit dem Exzenter durch die Pleuelstange PI verbundene Kolben H01, bei gleichmässiger Geschwindigkeit der Kurbelwelle K1, die eingezeichnete Zeitwegkurve beschreibt. Da die obere Kurbelwelle K2 durch die Übertragungszahnräder Ü1, Ü2, Ü3 mit der unteren Kurbelwelle in Eingriff steht, beschreibt der obere Kolben Ko2, ähnlich wiederuntere Kolben KoI, dieihm zuehörige eingezeichnete Kolbenzeitweglinie.
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Kurbelwelle.
In Fig. 2 bezeichnet Hk2 das Exzenter zum Abtrieb des inneren Kolbens, Üg das Übersetzungsgetriebe zwischen dem Exzenter Hkl und dem Grundkreiszahnrad Zj. j ! das Übersetzungszahnrad, das fix mit Hk3 verbunden, drehbar um den zugehörigen Kurbelzapfen, mit Innenverzahnung in 2 eingreifend ist, 2 das Übersetzungszahnrad, das mit Zahnrad 3 fix verbunden, um den zugehörigen Kurbelzapfen drehbar ist, 3 das Zahnrad mit Innenverzahnung in das Grundkreiszahnrad Zi ein- greifend (Überstzungsverhaltnis###=1:3), P1 die Pleuelstange des inneren Kolbens, Ko1 den inneren Kolben, Cyi die Kurbelzapfenbahn des inneren Kurbeltriebes (Zykloide), Ks die Kurbelschleife für den Kreiskurbelabtrieb des äusseren Kolbens (Pleuelstangenlänge unendlich).
SI die Stossstangen zum Abtrieb vom äusseren Kolben Ko2, Ko2 den äusseren Kolben, k die Kurbelzapfenbahn des äusseren Kurbeltriebes (Kreis), C die gemeinsame Zylinderbüchse, A den Auspuffschlitz und S den Ansaugschlitz.
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Durch Drehen der Kurbelwelle wälzt sich das Zahnrad 3 auf dem Grundkreiszahnrad Z, das auf dem zugehörigen Kurbelzapfen drehbar ist, ab. Damit dreht sich das mit Zahnrad 3 fix verbundene Zahnrad 2, auf welchem Zahnrad 2 sich das Zahnrad 1 abwälzt, das fix mit dem Exzenter Hk, ver-
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der Stossstangen St und mittels eines Kreiskurbeltriebes mit unendlicher Pleuelstangenlänge (Kurbelschleife) die Kurbelwelle derart an, dass er die eingezeichnete Kolbenzeitweglinie beschreibt. Der Abtrieb des äusseren Kolbens K02 kann auch mittels zweier Kurbelkröpfungen und zweier Pleuelstangen mit endlicher Pleuelstangenlänge erfolgen.
Vorliegende Erfindung besteht darin, dass beim Einkurbelwellen-Doppelkolbenmotor der innere Kolben allein oder der innere und der äussere Kolben auf einen nach dem Zykloidensystem arbeitenden Kurbeltrieb, dessen Kurbelzapfenbahn eine Hypozykloide ist, wirkt.
Bei Doppelkolbemnotoren mit zwei Kurbelwellen kann das Hypozykloidenkurbelgetriebe zweckmässig bei einer Kurbelwelle allein, oder bei beiden Kurbelwellen oder wegen des günstigen Massenausgleiches bei mehreren Zylindern in Reihenanordnung, je Zylinder abwechselnd bei der einen oder der andern Kurbelwelle angeordnet werden.
Wegen besonderer Vorteile erscheint es manchmal zweckmässig, den Zykloidenkurbeltrieb geschränkt anzuordnen.
Eine Hypozykloide mit einem Verhältnis des Gründkreisradius R zum Radius r des erzeugenden Kreises 3 : 1, mit entsprechender Lage der Hypozykloide zur Zylinderbüchsenachse, als Kurbelzapfenbahn angewendet, ergibt bei einer Umdrehung der Kurbelwelle vier verschieden lange Kolbenhübe.
Siehe die Kolbenzeitweglinien des Kolbens K01 in Fig. 1 und Fig. 2.
Wendet man diesen Zykloidenkurbeltrieb bei einem Kolben des Doppelkolbemnotors mit einer Zylinderbüchse oder bei beiden Kolben sinngemäss an, so entsteht ein neuer bis jetzt unbekannter
Doppelkolbenmotortyp. Beachte die Kolbenzeitweglinien von K01 und K02 in Fig. 1 und Fig. 2.
Die Zeitwegkurven der Kolben dieses Doppelkolbemnotors ergeben das Bild eines Zweitaktmotors mit praktisch vollkommener Austreibung der verbrannten Gase ohne Spülpumpe und mit Innenkühlung des Zylinders durch einen Expansionstakt.
Das Ansaugvolumen ist kleiner als das Arbeitsexpansionsvolumen, wodurch die Arbeitsdrücke gut ausgenutzt werden, was besonders für Kompressormotoren von Bedeutung ist. Dieser neue Motortyp besitzt keine Steuerungsorgane, die Arbeitskolben überschleifen den Ansaug-bzw. den Auspuffschlitz, die an den Enden der Zylinderbüchse so angeordnet sind, dass der Motortyp nach dem Gleichstromprinzip arbeitet.
Die vorliegende Motortype kann als Vergaser-, Diesel-oder Halbdieselmotor auch mit Wassereinspritzung gebaut werden.
Wird das Grundkreiszahnrad des Hypozykloidenkurbeltriebes so angeordnet, dass es, um seine Achse schwingend, elastisch federnd nachgeben kann (Verwendung von elastisch dämpfenden Federn, Gummipuffern, Öldämpfern od. dgl. ), so ist es möglich, stossartig wirkende Kolbenkräfte, wie sie besonders bei raschlaufenden Dieselmotoren auftreten, gefedert auf die Kurbelwelle zu übertragen (Zj und Z2 in Fig. 1 und Fig. 2).
Wird dieses Grundkreiszahnrad so angeordnet, dass es sich willkürlich und feststellbar in der
Laufrichtung der Kurbelwelle oder entgegengesetzt um seine Achse verdrehen lässt, so kann auf diese
Weise das Kompressionsverhältnis des Doppelkolbenmotors während des Laufes oder bei Stillstand verändert, vergrössert oder verkleinert werden (Fig. 1, Winkel + a und + ss veränderlich). Bei geeigneter konstruktiver Ausführung des Motors und der Verdreh-und Feststellvorrichtung des Grund- kreiszahnrades, kann durch Verdrehen des Grundkreiszahnrades um seine Achse in der Laufrichtung des Motors entgegengesetztem Sinne der Motor auf Rückwärtslauf umgeschaltet werden (Fig.
1, Zi von-)-/ ! nach-jss und Z2 von + a nach-oc verdrehbar).
Aus Gründen eines möglichst günstigen Massenausgleiches ist es oft zweckmässig, den Zykloiden- kurbeltrieb oder den Kreiskurbeltrieb oder beide mit unendlich langer Pleuelstange auszuführen, da bei einem solchen Kurbeltrieb die höheren Harmonischen fortfallen (Fig. 2, Antrieb Ko2).
Um günstige Kolbenzeitwegkurven zu erreichen, ist es manchmal notwendig, das erzeugende
Kreiszahnrad des Zykloidenkurbeltriebes nicht direkt in das Grundkreiszahnrad eingreifen zu lassen, sondern eine Übersetzung zwischen beide einzuschalten (Fig. 2, Übersetzungsgetriebe I/).
Die im vorstehenden beschriebene Getriebeanordnung kann, sinngemäss konstruiert, auch bei
Kolbenantrieben von Pumpen angewendet werden.
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