Verbrennungsliraftmaschine. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem von zwei Zylindern begrenzten ringförmigen Arbeitsraum und zwei ringförmigen Kolben, bei welcher die Kolben den Arbeitsraum zwischen sich abschliessen und sich gegenein ander hin- und herbewegen und bei welcher in der Mitte des innern Zylinders ein Ring schlitz angebracht ist, der von einem in einem Hohlraum im innern Zylinder angeordneten Steuerorgan beherrscht wird, welches ab wechselnd die Verbindung des Arbeitsraumes mit dem Auspuff und dem Einlass herstellt und unterbricht.
Auf beiliegender Zeichnung sind zwei Aus führungsbeispiele veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein achsialer Längsschnitt durch eine Verbrennungskmftmaschine gemäss der Erfindung; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist eine Seitenansicht in kleinerem Massstab; Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch den in- pern Teil der Maschine in grösserem Massstab; Fig. 5 ist ein Längsschnitt des innern Teils der andern Ausführungsform der Ma schine;
Fig. 6 veranschaulicht eine Hälfte einer der beiden Kurvenbahnen der Maschine ab gewickelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 4 bildet das Gestell 1 die äussere Wand des ringförmigen Arbeitsraumes. Seine Innen wand wird von einem Zylinder 2 gebildet,. der an den Zylinderdeckeln 3 befestigt ist, die ihrerseits mit dem Gestell verbunden sind. In dem Arbeitsraum befinden sich zwei ringförmige Kolben 4 und 5, mit je zwei Kolbenstangen 6 und 7 bezw. 8 und 9, wel che diametral entgegengesetzt zueinander an geordnet sind. Je zwei einem Kolben ange hörende Kolbenstangen sind mit ihren äussern Enden an einen Querträger 10 bezw. 11 an geschlossen.
Diese Querträger besitzen Lauf rollen 13, die auf Rollenlagern 12 gelagert sind und auf Kurvenbahnen 14 bezw. 15 laufen, welche an den. auf der Maschinen welle 18 aufgesetzten Stirnscheiben 16 bezw. 17 befestigt sind. Die Maschinenwelle ist 7,entxisch angeordnet und wird von in den Zylinderdeckeln 3 angebrachten Kugellagern 19 getragen. Auf den Querstücken 10 und 11 sitzen auf Kugellagern angeordnete Führungs rollen 20, die in Führungen 21 hin- und her rollen, welche am Gestell befestigt sind. An dem Gestell ist ferner ein zylindrisches Ge häuse 22 für eine Druckfeder 23 vorgesehen, die auf die Querstücke 10 und 11 drückt.
Diametral entgegengesetzt zu dieser Feder einrichtung ist ein zylindrisches Gehäuse 24 angeordnet, das zwei Plungerkolben 25 und 26 enthält, die an die Querstücke 10 bezw. 11 angeschlossen sind. Diese Einrichtung wirkt für die letzteren als pneumatischer Puffer oder Dämpfer.
In dem innern Zylinder 2 ist ein Ring schlitz 27 vorgesehen (Fig. 1 und 4), der über den ganzen Umfang dieses Zylinders sich erstreckt, mit Ausnahme von vier Stellen, wo Zwischenstücke 28 (Fig. 2) die beiden Hälften des Zylinders verbinden.
Auf der Maschinenwelle 18 ist ein hülsen förmiger Ventilkörper 29 in achsialer Rich tung verschiebbar gelagert und mit einem Alittelflansch 30 ausgestattet, der in seiner Mittelstellung den Ringschlitz 27 im Zylinder 2 absperrt. Der Flansch 30 besitzt zwei konische Flächen 31 und 32, mit denen er sich gegen die Stirnflächen von zwei Hülsen 33 und 34 anlegt. Diese Hülsen gleiten in dem Zylinder 2 und bilden eine Führung für den Ventil körper 29.
Zwischen den Teilen 29 und 30 befindet sich ein ringförmiger Kanal 35, der mit Hilfe von Öffnungen 36 in der Hülse 33 mit einem Ringkanal 37 im Zylinder 2 in Verbindung steht, der mit einer Kammer 38 im linken Zylinderdeckel 3 verbunden ist.
Zu dieser Kammer führt ein Einlala'kanal 39 (Fig. 3) für die Zuführung des Gasluftgemisches. Zwi schen den Teilen 29 und 34 besteht ein ring förmiger Kanal 40, der vermittelst Öffnun gen 41 in der Hülse 34, eines ringförmigen Kanals 42 in der Wand des Zylinders 2 und einer Kammer 43 in dem Zylinderdeckel 3 mit einem Auslass 44 (Fig. 3) für das Ent weichen der Auspuffgase in Verbindung steht. Die Hülsen 33 und 34 bilden zusammen mit dem Flansch 30 des Ventilkörpers 29 das Steuerorgan für den Einlass des Gasluftgemi- sches in den Arbeitszylinder, und für den Auspuff.
Das linke Ende des Ventilkörpers 29 besitzt eine Nase 45 (Fig. 4), die, wenn das Ansaugen des Gasluftgemisches vor sich gehen soll, von einer Rolle 46 beeinflusst wird; diese Rolle wird von einem Ring 47 getragen, der auf der Maschinenwelle 18 befestigt ist. An ihrem rechten Ende besitzt die Hülse eine Nase 48, die, wenn der Auspuff vor sich gehen soll, von einer Rolle 49 beeinflusst wird, die auf einem auf der lllaschinenwelle 18 sitzenden Ring 50 befestigt ist. Zwischen der Stirnseite der Hülsen 33 und 34 und den Deckeln 3 sind Druckfedern 51 bezw. fit eingeschaltet.
Das Gestell 1 und der Zylin der sind mit einem Kühlmantel 53 bezw. 54 vorgesehen. Die Kolben 4 und 5 sind aussen durch in sie eingesetzte Kolbenringe 55 und innen durch in dem Zylinder 2 eingesetzte Dichtungsringe 56 abgedichtet.
Die beschriebene Verbrennungskraftma- schine arbeitet als Viertaktmaschine in fol gender Weise: Beim Beginn des Saughubes bewegt die Rolle. 46 die Nase 45 und den Ventilkörper 29 nach rechts, so dass der Flansch 30 die Hülse 33 verlässt und das Gasluftgemisch durch den Einlasskanal 39, die Kammer 38, die Kanäle 37 und 35 und schliesslich durch den Schlitz 27 in den Zylinder gelangen kann. Während dieser Bewegung des Ventilkörpers 29 wird die Hülse 33 durch einen Flansch 57 in Stel lung gehalten, der an einem Flansch 58 am innern Zylinder anliegt.
Anderseits wird die Hülse 34 nach rechts der Wirkung der Feder 52 entgegen bewegt. Sobald Rolle 46 die Nase 45 verlassen hat, so bewegt die Feder 52 den Ventilkörper 29 und die Hülse 34 nach links, so dass der Flansch 30 sich wieder an die Hülse 33 anlegt und die Ein strömung von Gasluftgemisch unterbrochen wird. Während der Einwärtsbewegung der Kolben wird das im Arbeitsraum befindliche Gasluftgemisch verdichtet und nachher zum Beispiel mit Hilfe einer elektrischen Zünd kerze entzündet. Während der darauffolgen- den Auswärtsbewegung der Kolben findet die Expansion statt.
Gegen Ende dieser Bewe gung wirkt die Rolle 49 auf dem Ring 50 auf die Hülse 29 ein und bewegt diese. nach links, wobei sich der Flanscli 30 von der Hülse 34 abhebt und eine Verbindung her stellt zwischen dem Arbeitsraum und dem Auslass 44 vermittelst des Schlitzes 27, den Ringkanälen 40 und 42 und der Kammer 43, so dass beim nächsten Einwärtshub der Kol ben die Auspuffgase hinausgedrückt werden. Die Hülse 34 wird in ihrer Stellung durch einen Flansch 59 gehalten, der sich gegen einen Flansch 58 am rechten Ende des innern Zylinders 2 anlegt. .
Da der Schlitzkanal 27 sich auf den gan zen Umfang des Zylinders 2 erstreckt und die Ringkanäle 35 und 40 sehr geräumig sind, kann das Einsaugen des Gasluftgemisches in den Zylinder und das Entfernen der Aus puffgase mit geringer Geschwindigkeit erfol gen, aus welchem Grunde eine wesentliche Verringerung des Druckes im Arbeitsraum während des Ansaugens oder eine Erhöhung des Gegendruckes beim Auspuff nicht auf treten werden; welcher Umstand für den Wir kungsgrad des Motors von Wichtigkeit ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Steuereinrichtung einfach und verlangt nur einen geringen Raum; auch der Ventilhub ist klein.
Die Kurvenbahnen 14 und 15, welche von der Masebinenwelle 18 getragen werden, sind in gleicher Weise ausgebildet und an geordnet. In Fig. 6 der Zeichnung ist eine Hälfte der Kurvenbahn 14 abgewickelt dar gestellt. Jede Kurvenbahn besitzt zwei Grup pen von Kurven, von denen jede eine Kurve für die Saugperiode, eine für die Kompres sionsperiode, eine für die Expansion und eine für die Ausströmungsperiode besitzt, so dass die Maschine bei jeder Umdrehung zwei Im pulse erhält.
Infolge dieser Anordnung sind die Impulse im Vergleich zu einer Viertakt maschine vervierfacht, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass die Schwungmasse kleiner und die Maschine so eingerichtet sein kann, dass sie nur geringen Raum beansprucht, wo- durch die Herstellungskosten wesentlich herab gesetzt werden. Die einzelnen Kurven der Kurvenbahnen sind mit 60, 61, 62 und 63 bezeichnet; Kurve 60 entspricht der Expan sion, Kurve 61 dem Auspuff, Kurve 62 dem Ansaugen und Kurve 63 der Kompression. Während der Auswärtsbewegung der Kolben, verursacht durch den Druck des entzündeten Gasluftgemisches, werden die auf den Quer stücken 10 und 11 befestigten Rollen 13 gegen die Kurven 60 gedrückt, wodurch ein seitlicher Druck auftritt, welcher die Kolben um ihre Achse zu drehen sucht.
Dies wird indessen durch die Rollen 20 verhindert, da diese in feststehenden Führungen 21 laufen und daher den seitlichen Druck aufnehmen. Der Druck der Kolben wird daher die Kurven bahnen 14, 15 und somit auch die Maschinen welle 18 drehen. Durch die Anordnung_wird ein Gegendruck zwischen den Kolben und den Wänden des Zylinders und ein Energie verlust infolge Reibung vermieden, was in jenen Maschinen der Fall ist, wo die Kraft vom Kolben auf die Maschinenwelle vermit telst einer Kurbel und einer Kurbelstange übertragen wird.
Infolge der lebendigen Kraft, welche während des Expansionshubes in den Kurvenbahnen angesammelt wird, die für die sen Zweck entsprechend gross gemacht wer den, werden diese Kurvenbahnen mit der Maschinenwelle fortfahren, während den näch sten Perioden, nämlich der Ausströmung, des Ansaugens und der Kompression, sich zu dre hen. Während der Expansion laufen die Rol len zu den tiefsten Punkten der Kurven 60, welche auch die tiefsten Punkte der ganzen Kurvenbahnen sind. Die Kolben werden dann nach einwärts gedrückt durch die Kurven 61, wobei die Rollen 13 auf die höchsten Punkte' der Kurvenbahnen 14 und 15 auflaufen und somit die Kolben gegeneinander bewegt wer den, so dass die Verbrennungsgase so voll ständig als möglich aus dem Zylinder heraus getrieben werden.
Die Kurve 62 für das An saugen der Gasladung ist so niedrig, damit nur so viel Gasluftgemisch angesaugt wird, dass durch die Kurve 63 volfständig oder beinahe vollständig am Ende des Expansions- Kolbenhubes auf den atmosphärischen Druck expandiert wird. Da die Auspuffgase beinahe vollständig aus dem Zylinder ausgetrieben werden und die nächste Ladung somit so rein als möglich ist und schliesslich nicht mehr Gasluftgemisch angesaugt wird, als bis auf den atmosphärischen Druck herabexpandiert werden kann, wird die indizierte Leistung der Maschine die grösstmöglichste sein.
Bei der Einwärtsbewegung der Kolben wirken Feder 23 und Plunger 25 bezw. 26 den hin- und hergehenden Teilen entgegen. Während der Umdrehung der Welle 18 und der Kurven bahnen 14 und 15 werden die Kolben durch die Kraft auseinanderbewegt, welche in der Feder 23 und den pneumatischen Puffern aufgespeichert ist, wobei die Rollen längs den Kurven 62 ablaufen.
Die Ausbildung der Maschine nach Fig. 5 weicht von der beschriebenen nur dadurch ab, dass ein Rundschieber 64 mit Doppel wand an Stelle der Hülsen 29, 33 und 34 vorgesehen ist. Dieser Schieber besitzt einen zentralen Teil 65, der in der durch Fig. 5 veranschaulichten Stellung den Schlitz 27 des innern Zylinders 2 überdeckt. Zu beiden Seiten des zentralen Teils 65 sind Öffnungen 66 und 67 vorgesehen, die mit den Ring kanälen zwischen den Wänden des Schiebers in Verbindung stehen.
Am linken Ende ist der Schieber mit Öffnungen 68 ausgestattet, durch welche der linke Ringkanal des Schie bers mit dem Ringkanal 37, der Kammer 38 und dem nicht gezeichneten Gaseinlass in Verbindung steht. Übereinstimmend hiermit sind am andern Ende Öffnungen 69 ange bracht, so dass der rechte Ringkanal des Schiebers mit dem Ringkanal 42, der Kam mer 43 und dem Auslass in Verbindung ge bracht ist. Der Schieber 64 wird durch Federn 70 und 71 beeinflusst.
Die von der Maschinen welle 18 getragenen Rollen 46 und 49 wir ken auf Nocken 72 resp. 73 ein, die an den Enden des Schiebers derart angeordnet sind, dass die Rolle 46 während der Umdrehung der Welle 18 den Schieber 64 beim Ansaugen entgegen dem Drucke der Feder 71 nach rechts drückt, so dass die Öffnungen 66 über den Kanal 27 zu liegen kommen und das Gas luftgemisch in den Arbeitsraum eingesaugt werden kann. Schieber 64 kehrt dann unter dem Einflusse der Feder 71 in seine Schluss- stellung zurück.
Während des Auspuffes wird der Schieber durch Einwirkung der Rolle 49 auf die Nocke 73 nach links gedrückt, so dass die Öffnungen 67 mit dem Kanal 27 in Verbindung kommen, worauf der Schieber durch die Feder 70 in seine Schlussstellung gebracht wird. Ein im Zylinder befestigter und in einer Nut 75 des Schiebers 64 glei tender Keil 74 hindert die Drehung des letzteren.
Wie aus den dargestellten Ausführungs beispielen hervorgeht, gleichen sich die Träg heitskräfte der Kolben durch deren gleich zeitige Bewegung von- und gegeneinander aus. Durch diese Anordnung werden die Drücke auf -die Kolben und infolgedessen auch die Kurvenbahnen einander gleich und der Achsial- druck auf die Maschinenwelle wird voll kommen ausgeglichen,