AT213152B - Schrägkolbenmaschine - Google Patents

Schrägkolbenmaschine

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AT213152B
AT213152B AT123259A AT123259A AT213152B AT 213152 B AT213152 B AT 213152B AT 123259 A AT123259 A AT 123259A AT 123259 A AT123259 A AT 123259A AT 213152 B AT213152 B AT 213152B
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AT
Austria
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piston
cylinder
machine
support
pistons
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AT123259A
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English (en)
Inventor
Georg Ing Paule
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Georg Ing Paule
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Description


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    Schrägkolbenmaschine   
Im Stammpatent Nr. 207632 ist eine Schrägkolbenmaschine beschrieben, bei der innerhalb eines rotierbaren Zylinderblockes mitrotierende Kolben mit schräger Stützbasis und abgeschrägten Kolbenböden angeordnet sind, die sich auf einer stetig parallel oder fast parallel zu den Kolbenböden liegenden Drucklagerscheibe schräg und kippfrei verschiebbar abstützen, bei der sich weiters die Kolben innerhalb des Zylinders verdrehen und auf einer drehbaren oder feststehenden Drucklagerplatte kippfrei geführt werden, die eine planliegende Bahn bildet, oder aber die Kolben sich innerhalb des Zylinders selbst nicht verdrehen, wobei in diesem Falle die Stützbahn, um immer eine parallele Kolbenachsenhaltung und kippfreie Lagerung zu gewährleisten, eine feststehende, sich schraubenförmig im Raume windende Bahn ist,

   auf der sich die Kolben abstützen, so dass die in Drehrichtung vorne liegenden wirksamen Zylinderwandflächen bedeutend grösser sind als die in der Drehrichtung entgegengesetzten, und dass durch Expansionsdrücke, beispielsweise bei Kraftmaschinen, ständig vollwirkende tangentiale Drehkräfte gebildet werden, wobei die abgeschrägten Böden eine rasche und gute Verbrennung, gute Druckausbreitung und Verteilung der Arbeitsmedien ergeben. 



   In Ausweitung und zur Verbesserung des Erfindungsgegenstandes hat es sich nun als vorteilhaft erwiesen, die Kolben zu verlängern, um eine einfache elliptische und gegebenenfalls unverdrehbare Kolbenführung auf der Drucklagerbahn zu erzielen und das verlängerte, der Zylinderseite abgeneigt Ende der Kolben in einer Lagerung zu führen, die beispielsweise in einer Platte angeordnet wird, die mit dem Zylinderblock distanziert verbunden ist, wobei die Drucklagerbahn vorteilhaft in Form eines feststehenden Scheibenringes, der am äusseren Ringteil fixiert ist, eine schraubenlinienförmige Bahn im Raum bildet, wobei diese Drucklagerbahn zwischen dem Zylinderblock und der distanzierten Kolbenführungslagerplatte angeordnet wird. Weiters ist es von Vorteil, das Ansauggut von innen und die Abströmelemente nach aussen zu   führen.

   Eine Anordnung von schrägliegenden Kolbenringen, beispielwelse parallel zur Stützebene   bzw. 



  Stützbahn ist einfach möglich. Die Kolbenführung bzw. Lagerung erfolgt vorteilhaft beidseitig der Stützbahn diese umgreifend. Um die Füllung der Zylinder intensivieren zu können, kann es von Vorteil sein, einfach im rotierenden Teil der Ansaugöffnung in der   Triebwelle,   Luftschaufeln, Flügel oder schaufelartige Lamellen anzuordnen. 



   Da fast die gesamte Verbrennungsenergie direkt in Drehmomente umgesetzt   wird-Stauungen   der Expansionsdrücke, die bei Kurbelwellenmaschinen in und in der Nähe des Totpunktes besonders gross sind und in Wärme umgesetzt   werden, treten bei der erfindungsgemässenMaschine   praktisch nicht auf-braucht Wärme nur in geringem Masse   abgeführt   zu werden ; es kann somit auf Kühlrippen ganz oder zum grössten Teil verzichtet werden. Die Maschine wird noch leichter und billiger, die Rotationswiderstände des Zylinderblockes sind verringert und damit der Gesamtwirkungsgrad der Maschine erhöht. Dass die Ventile, wie bekannt, durch Drehschieber Schlitze usw. ersetzt werden können, ist verständlich. 



   Kombinationsmaschinen wie Motor-Pumpe, Motor-Kompressor usw. sind einfach in einem Block mit verlängerten Kolben als Förderteil zu gestalten. Das Maschinenaggregat wird hiedurch besonders klein, leicht und billig. 



   Die Leistung von Schrägkolbenmotoren mit einem Zylinderinhalt von 1192   cm',   und einer Drehzahl von 3400 Umdr/min im 4-Takt arbeitend beträgt zirka 70 PS ; bei im 2-Takt arbeitenden Maschinen gleicher Bauart und gleicher Abmessungen wurde eine Leistung von 115 PS errechnet. Der Brennstoff- *1. Zusatzpatent Nr. 212645. 

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 verbrauch beträgt weniger als die Hälfte herkömmlicher Kurbelwellenmaschinen, dies bedeutet eins Brennstoffeinsparung von zirka 57%. Grössen- und Gewichtsvergleiche haben evgeben, dass beispielsweise das Volumen und das Gewicht einer Schrägkolbenmaschine nur ein Drittel eines derzeit   gebräuchlichen   Kurbelwellenmotors bei gleichem Hubvolumen und Drehzahl ist. Weiters ist die Leistung der erfindungsgemässen Maschine zirka 2, 3 mal grösser.

   Bei gleicher   Maschinengrösse   und Gewicht resultiert somit eine 2, 3 x 3=7 fache Leistung, oder das Leistungsgewicht ist zirka 7 mal ldeiner. Für den Fiugbertrieb ist diese Maschine, nicht zuletzt auch durch den vibrationslosen Lauf, ihrer Einfachheit und Betriebssicherheit besonders gut geeignet. 



   Bei Zwillingsmaschinen kann die Drucldagerplatte in nur einmaliger Anordnung von den Kolben beider Zylinderblöcke benützt werden, so dass das Leistungsgewicht weiter verkleinert werden kann. 



   Zufolge des hohen Drehmomentes der Maschine ist diese   elastischer, das benötigte Getriebe einfacher   und man kann mit 2-3 Gängen im Pkw-Bau das Auslangen finden. Gegenüber Taumelscheibenmotoren ist der Leistungseffekt des Erfindungsgegenstandes zirka 5 mal so gross. 



   Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es   zeigen : Fig. 1   eine Maschine mit sternförmig angeordneten Zylindern, Fig. 2 und 2a eine Maschine mit parallel zueinander, im Kreis   an-   geordneten Zylindern, Fig. 3 eine Zwillingsmaschine, Fig. 4 ein. Indikatordiagramm, Fig. 5 ein Schau- 
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 triebes. 



   In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Zylinder 1 einen sternförmigen   ZylimdeE-   block 8 bilden und sich die Kolben 2 beispielsweise mittels Kugeln 3 auf einem innenliegenden   Stülszele-   ment 4, 6 bzw. 7 mit einer Bahn in Spiralform, Idppfrei und   momentfrei   verschieblich abstützen. Die Kolbenringe sind mit 5 und die Welle ist mit 9 bezeichnet. 



    Fig. 2 und 2a zeigt als ein Ausführungsbeispiel eines Schrägkolbenmotors eine 4-Taktmaschine mit einem Zylinderinhalt von 1192 cm. Zylinderdurchmesser 10 cm, Hub 3,3 cm, &alpha;= 3  43', die bei eine ?    Drehzahl von   3400Umdr/min eine Leistung   von 70 PS abgibt ; in dieserFigur bedeutet   l dieSchrägkolbsn.,   die in Zylinderbohrungen des rotierenden Zylinderblockes-bestehend aus den Zylinderbüchsen 2, den Zylinderköpfen 5 mit den Ventilen 6 und 6'und der Spannlagerplatte 8, 26 mit den Spannschrauben 9- 
 EMI2.2 
 rippen des Statorteiles 31, der zur   Ölkühlung   nach innen ragende Teile,   Rippsm 3S   besitzt, heranbringen.

   Die Kolben 1 besitzen einen Lager- und Führungstell 1a sowie bei la Laufrollen, zur lappfreien Abstiltzung auf der feststehenden   Stützlagerbahn   3, in   Schraublinienform ; die Kolbenenden Id werden im   Teil 26 parallel geführt und verhindern durch ihr gegebenes Profil eine Kolbenverdrebung innerhalb des Zylinders. Die Steuerung der   Ansaugkanäle - lwmmend   vom   Vergaser l3,   der Ringnut 24a die Saugschaufeln zur besseren Zylinderfüllung angeordnet haben kann, und der Bohrung   24 - erfolgt durch dass   der Drehachse näher liegende, d. h. innere Ventil 6', die Steuerung des Ausströmkanals 26 durch das äussere Ventil 6.

   Die Betätigung der Ventile geschieht durch verstellbare Noekenscheiben 11, die ihrerseits auf einer Nockenlagerscheibe 10, die vermittels des Zahnrades 12 mit halber Drehzahl angetrieben wird, lagern. 35 ist ein Drucklager. 21 ist die abtreibende Welle, 17 der Anlasser, 7 die Zündkerze mit den   Zuführungselektroden   15 und 16.20 ist ein festliegendes Hauptlager, 23 sind Ventilationsflügel, Teil 22 ein Schutzkorb mit Versteifungsrippen 18. Die Teile 20a sind Dichtungsnuten. 4 ist der Stator- 
 EMI2.3 
 
29, 30Schrägkolbenlagerung laufen auf einer Bahn mit den Begrenzungslinien 3, die hintere Rolle dagegen auf einer Bahn mit den Begrenzungslinien   3a,   die sich auf der Bahnebene 3 erhebt. Bei nicht kippfreier Lagerung genügt die Weiterführung einer Bahn 3 in der Rotationsebene der Kolben. 



   Fig. 3stelltalsweiteresAusführungsbeispieleine2-Takt-Schrägkolbenmaschine,u.zw.einenMotor dar. Die 4-Zylinder haben einen Zylinderinhalt von 1192 cm einen Zylinderdurchmesser 10 cm, einen Hub 3, 8 cm, ein   a   =   8  43'. Die Maschine gibt   bei einer Drehzahl von   3400     Umdr/min   eine   Leistung   von 115 PS ab. An Stelle von Gleitlagern können vorteilhaft Wälzlager usw. angeordnet werden, ebenso ist es unter Umständen besser, den Auspuff völlig dicht innerhalb der Welle zu führen.

   Die Zündkerzen sind nicht eingezeichnet und es können diese Arten von Motoren - ebenro wie die nach Fig.2 - auch nach dem Einspritzprinzip (Diesel usw. ) gebaut werden. 13 ist der Vergaserstutzen; das Brennstoffgemisch wird durch den nach rechts gehendenKolben Id mit Kolbenringen 1e durch das Vemil 2e - 2e ist lediglich eine 

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   Öffnungsbegrenzung - angesaugt.   4d sind Dichtungsnuten und 2g vorteilhaft als Saugflügel ausgebildete Flächen die für eine Intensivierung der Zylinderfüllung sorgen. Der Kolben   1d   bildet zusammen mit dem Kolben 1 ein starres Stück.

   Der Kolbenteil l mit den bekannten 2-Taktnasen   1f   bewegt sich ebenfalls nach rechts, verschliesst die   Überströmöffnung   des Kanals   2f und   den Auspuffkanal 5e, und komprimiert das vom Vortakt her eingepresste Brennstoffgemisch. Ganz rechts wird gezündet, der Kolben wird sich dadurch, dass sich der Zylinderblock vermittels durch der in Drehrichtung liegenden grösseren Zylinderwandfläche gebildeten grossen Tangentialkraft dreht, nach links bewegen.

   Das Ventil 2e schliesst, das angesaugte Gemisch wird zusammengepresst und nach Freigabe des Überströmkanals 2f durch den Kolben 1 in den   rechten Zylinderteil überströmen,   und die Verbrennungsgase durch den Auspuffkanal 5e und den Auspuffring 25 entweichen. 25a sind Kühlrippen, die das Volumen der Ausströmgase verkleinern sollen und damit die Auspuffgeräusche. 2 und 2a ist der rotierende Zylinderblock und 5 der Zylinderkopf. 4 bildet zusammen mit dem Statormittelteil 31, 35, 3 und dem Lager 20 den feststehenden Motorblock.

   Die Ringnut 4e dient zur   Ölzuführung   in den Maschineninnenteil.   2 l   und 2 k belüften in Form von Windflügel den Statormittelteil mit den Längskühlrippen 33, die nach innen und nach aussen ragen. 3 ist die Stützlagerbahn. 39 sind   Stromzuführungsteile   für die Zündkerzen, Schleifring, Bürsten usw. 35 bedeutet ein Drucklagerstück und 34 ist eine Ölablassschraube. 



   Um die Erhöhung des mittleren wirksamen Zylinderdruckes zu veranschaulichen, wird in Fig. 4 ein Indikator- und Hilfsdiagramm gezeigt. 



   Im Indikatordiagramm sind unten waagrecht die Kurbelstellungen in Graden aufgetragen, wobei die Senkrechten die jeweiligen   Kolbsndrucke   entsprechend den zugehörigen Kolbenstellungen geben. Die obere Gradeinteilung zeigt die zugehörigen Drücke bei Schrägkolbenmaschinen. In Fig. 5 ist der wirksame mittlere Kolbendruck ermittelt. Die aus Fig. 4 zu entnehmenden Kolbendrücke l',   2',   3'... sind im Kurbelkräftezug Fig. 6 jeweils in Verlängerung der Pleuelstange aufgetragen und in entsprechenden Kräftekomponenten zerlegt, ergeben sich die jeweiligen Tangentialkräfte zu den einzelnen Kurbelstellungen   1, 2, 3, 4...   Diese Tangentialkräfte in Fig. 5 bei den jeweiligen Kurbelwinkeln aufgetragen, ergeben die Linie K, und damit resultiert ein mittlerer Kolbendruck von 8 at.

   Bei Schrägkolbenmaschinen dagegen können die vollen Drücke 1",   2",   3"... direkt aus dem Indikatordiagramm Fig. 4 abgenommen und in Fig. 5 eingetragen werden. Es resultiert daraus die Kurve S, die in Auswertung einen mittleren wirksamen Druck von zirka 15 at ergibt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schrägkolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock, mit vorzugsweise auf Kreisbahnen angeordneten Zylindern und schräger Abstützbahn für die Kolben, bei der die beiden Kolbenenden,   u. zw.   der Kolbenboden und die   Kolbenstiltzfläche   vorzugsweise parallel zueinander liegend abgeschrägt sind, wobei die Kolben, dadurch, dass die Schwerpunktprojektion des Kolbenbodens auf die Drucklagerbahn innerhalb der Kolbenstützfläche fällt, kippfrei sind, und mit ihren schrägen Stützflächen mittels Gleit- oder 
 EMI3.1 
 gen Kolbenstützfläche   verlänge.

   d, Fia.   2) und zur Parallelhaltung derKolben (l) in einer Ausnehmung geführt ist, die   gegenüber   Zylinder in einer mitrotierenden, mit dem Zylinderblock distanziert verbundenen   Kolbenführungspla1.     (26)   angeordnet ist, und die Ausnehmungen beispielsweise zentrisch rund für verdrehbare Kolben oder ab segmentartig, eckig usw. für unverdrehbare Kolben sind.

Claims (1)

  1. 2. Schrägkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderblock (8, 2, 5) und Kolbenführungsplatte (26) die schräggelagerte Stützbahn (3) angeordnet ist.
    3. Schrägkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützlagerelement (3) ein-oder beidseitig Laufbahnen besitzt und vorzugsweise an ihrem Aussenrand direkt am Statorgehäuse (31, 4 in Fig. 2, 31, 35 in Fig. 3) befestigt ist.
    4. Schrägkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (1, Fig. 1) sternförmig angeordnet sind und die vorzugsweise kipp-und momentfreie Lagerung (3) der Kolben (2) auf einer exzentrisch bzw. spiralförmig liegenden Stützbahn (4) erfolgt und der Zylinderblock (8) ausserhalb (Fig. 1) oder innerhalb der Staubahn (4, 6, 7) gelagert ist.
    5. Schrägkolbenmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die EMI3.2 <Desc/Clms Page number 4> an sich bekannt,geordneten Kolben vorzugsweise zweistückig sind, jeder Kolbenteil mit der schrägen Stützlagerfläche sich auf der Stützbahn stutzt und das verlängerte verjüngte Kolbenende eines Kolbenteiles iminer Ausneh- EMI4.1 dergeschobenen Kolbenteile gebildet ist.
    6. Schrägkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei, einem gemeinsamen Zylinder zugeordnete Kolben ; wie an sich bekannt, schräg und kippfrei auf geneigten Stützbahnen lagern, die sich beidseits eines Zylinderblockes befinden.
AT123259A 1959-02-18 1959-02-18 Schrägkolbenmaschine AT213152B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749337A (en) * 1997-03-31 1998-05-12 Palatov; Dennis Barrel type internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749337A (en) * 1997-03-31 1998-05-12 Palatov; Dennis Barrel type internal combustion engine

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