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Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderträger Die Erfindung
betrifft eine Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderträger und mit zwei
unter einem Winkel zueinander stehenden Wellen, von denen eine zur Nutzkraftentnahme
dient und die Kolben trägt, während die zweite Welle den umlaufenden Zylinderträger
trägt.
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Bei diesen Brennkraftkolbenmaschinen ist keine Kurbelwelle erforderlich.
Die Anzahl von Brennkraftabläufen je Umdrehung kann gewählt werden, und die Anwendung
des Zweitaktverfahrens ist möglich. Jedoch haftet den bekanntgewordenen derartigen
Brennkraftkolbenmaschinen der Nachteil an, daß ihre Kolben in den zugehörigen Zylindern
und ihre Ventilteile in den zugehörigen Lagerstellen dem bei Drehzahlanstieg durch
Fliehkraft stark anwachsenden Reibungsdruck ihrer eigenen Massen ausgesetzt sind.
Ferner sind außerdem auch ihre Ventile und ihre Kolben während des Betriebes unerwünschten
Massenbeschleunigungen und -verzögerungen ausgesetzt.
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Mit der Erfindung sollen bei einfachem Aufbau einer derartigen Brennkraftkolbenmaschine
unter Vermeidung komplizierter Ventilteile vor allem hohe Drehzahlen ohne Auswirkungen
der durch die Fliehkraft entstehenden Reibungsarbeit erreicht werden.
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Zu diesem Zweck sind bei einer Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufendem
Zylinderträger und mit zwei unter einem Winkel zueinander stehenden Wellen, von
denen eine zur Nutzkraftentnahme dient und die Kolben trägt, während die zweite
Welle den umlaufenden Zylinder trägt, gemäß der Erfindung je zwei an sich bekannte,
im Querschnitt viereckige oder runde, als Doppelkolben ausgebildete Bogenkolben
mit der zur Nutzkraftentnahme dienenden Welle starr verbunden. Ferner sind in einer
drehbaren Mittelbuchse mit einer die Längsachse der zweiten Welle senkrecht schneidenden
Drehachse die Zylinder nahe beieinander und parallel zueinander in der Weise angeordnet,
daß sich von den Arbeitstakten der als Viertaktmaschine arbeitenden Brennkraftkolbenmaschine
je zwei Arbeitstakte mittels der als Drehschieber dienenden Mittelbuchse und mittels
eines außerhalb der Mittelbuchse liegenden Brennraums zunächst in einen Zylinderraum
des einen Doppelkolbens und dann im benachbarten Zy= linderraum des anderen Doppelkolbens
abspielen, wobei in an sich bekannter Weise der - in der Drehrichtung der Maschine
gesehen -vorlaufende Bogenkolben des einen Doppelkolbens als Ansaug- und Verdichterkolben
dient und der benachbarte - in der Drehrichtung der Maschine gesehen - nachlaufende
Bogenkolben des anderen Doppelkolbens als Arbeits- und Ausschubkolben dient.
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Diese Brennkraftkolbenmaschine ist in den Zeichnungen nur mit im Querschnitt
viereckigen Bogenkolben dargestellt; denn bei der in den Schnitten 0-P, Q-R und
S-T gezeigten Ausführungen sind nur im Querschnitt WX viereckige Kolben möglich.
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Die Fliehkraft kann an den starr ausgebildeten Kolben nur für die
Praxis unbedeutende Formänderungen hervorrufen. Sollte aber bei größeren Abmessungen
doch eine unzulässige Formveränderung auftreten, dann ist die in den A b b.11 und
12 (Schnitte 0-P, Q-R und S-T) gezeigten Bauart möglich, bei der die einzelnen Bogenkolben
mittels eines scheibenförmigen Ansatzes fest miteinander verbunden sind.
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Die A b b.1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Viertakt-Brennkraftkolbenmaschine,
dabei ist der Doppelkolbenrotor in Ansicht dargestellt.
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Die Bogenkolben können in den Bogenzylindern gemäß der A b b.1 bei
viereckigen Bogenkolben durch viereckige Dichtrahmen und bei runden Bogenkolben
durch normgemäße Kolbenringe abgedichtet werden.
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Die A b b. 2 und 3 zeigen die Dichtrahmen der im Querschnitt viereckigen
Kolben.
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Die A b b. 4 veranschaulicht eine vergrößerte Darstellung des in der
A b b.1 als Position 24 gezeigten Zündverteilers.
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Die A b b. 5 (Schnitt A-B der A b b.1), die A b b. 6 (Schnitt C-D
der A b b. 9), die A b b. 7 (Schnitt E-F der A b b.1) und die A b b. 8 (Schnitt
G-H) der A b b. 9) stellen jeweils eine Stellung des Doppelkolbenrotors zum Drehgehäuse
während der einzelnen Arbeitstakte dar.
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Die A b b. 9 (Schnitt 1-K der A b b.1) stellt den Zylinderträger
8 mit Mittelbolzen 7 im Querschnitt dar. Die danebenliegenden A b
b. 2 und 3 sind, wie
enden an der Stelle der vier zusammengelegten
Dichtrahmenhälften in vergrößerter Ausführung.
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Die A b b.10 (Schnitt L-M der A b b. 9) zeigt einerseits einen Längsschnitt
durch die Wellenlagerung und andererseits einen Längsschnitt durch einen Ansaugkanal
16, 17, einen Auspuffkanal 20 und durch einen Brennraum 18 im Zylinderträger
B.
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In den A b b. 11 bis 14 (Schnitt 0-P und Q-R der A b b. 12, Schnitt
S-T der A b b. 11, Schnitt U- V der A b b. 14 und Schnitt W-X der A b b.
12) ist eine Brennkraftkolbenmaschine der gleichen Bauart wie die der vorerwähnten
Maschine gezeigt. Die Anordnung der Ansaug- und Auspuffkanäle und der Brennräume
im Zylinderträger sind hier nicht dargestellt, doch ist deren Anordnung die gleiche
wie in der A b b. 10 (Schnitt L-M der A b b. 9).
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Nach den A b b.1 und 10 läuft der Abtriebsläufer
1 mit den beiden starr mit ihm verbundenen Doppelkolben 2 und
3 in einer Lagerstelle 4 des Lagerständers 5. In der A b b. 1 ist
gegenüber der A b b. 10 der Abtriebsläufer 1 mit seinen Bogendoppelkolben 2 und
3 um eine Vierteldrehung, also um 90°, in der Drehrichtung der Maschine gedreht
und teils im Schnitt dargestellt. Durch den Mittelpunkt 6 der beiden Bogendoppelkolben
2 und 3 und des Mittelbolzens 7 verläuft die strichpunktiert eingezeichnete Mittelachse
des Drehgehäuses 8 unter einem Winkel a. Der Zylinderträger 8 ist
in der Lagerstelle 11 des Lagerständers 5 gelagert.
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Der Mittelbolzen 7 ist von einer Buchse 9 mit Mittelsteg
10 fest ummantelt, und beide sind gemeinsam als Drehschieber dienend drehbeweglich
im Zylinderträger 8 gelagert. An jedem Ende des Drehschiebers sind noch Fenster
12 und 13 vorhanden.
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Während einer halben Umdrehung der Maschine, also von A b b. 5 (Schnitt
A-B der A b b.1) über A b b. 6 (Schnitt C-D der A b b. 9) bis A b b. 7 (Schnitt
E-F der A b b. 1) verbindet das Fenster 12
des Drehschiebers den Ansaug- und
Verdichtungsraum 14 mit dem Saugkanal 15 und damit mit dem Ansaugringraum
16 und dem Ansaugstutzen 17.
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Bei weiterer Drehung wird kurzzeitig das Gas-Luft-Gemisch in dem Ansaug-
und Verdichtungsraum 14 eingeschlossen und bei weiterer Drehung der Maschine gemäß
A b b. 8 (Schnitt G-H der A b b. 9) verdichtet an den Brennraum 18 abgegeben.
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In der Kolbenstellung nach der A b b. 5 (Schnitt A -B
der A
b b. 1) wird im Brennraum 18 das verdichtete Gas-Luft-Gemisch von der Zündkerze
19 gezündet, und es erfolgt die Leistungsabgabe des expandierenden Brenngases auf
den Brennkraft- und Ausschubkolben des Doppelkolbens 2 während einer halben
Umdrehung gemäß A b b. 6 (Schnitt C-D der A b b. 9) und A b b. 7 (Schnitt E-F der
A b b.1). Während dieser halben Leistungsumdrehung führt der Ansaugkolben des Doppelkolbens
3, wie vorstehend erläutert, den Ansaughub durch. Von A b b. 7 (Schnitt E-F der
A b b.1) über A b b. 8 (Schnitt G-H der A b b. 9) bis A b b. 5 (Schnitt
A -B der A b b.1) drückt der Brennkraft- und Ausschubkolben des Doppelkolbens
2 die verbrannten Gase zum Auspuffkanal 20
ins Freie. Während dieses Taktes
drückt der Ansaug-und Verdichterkolben des Doppelkolbens 3 das Gas-Luft-Gemisch
gemäß A b b. 8 (Schnitt G-H der A b b. 9) verdichtet in den Brennraum
18.
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Nach der Zündung erfolgt das Arbeitsspiel von neuem. Das gleiche Viertakt-Arbeitsverfahren
vollzieht sich auch auf der Gegenseite des Zylinderträgers B.
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Mit den Zündverteilerhälften 23 und 23' (A b b.1 und 4) ist je eine
der beiden Zündkerzen 19 und 22
über die Achsmitte durchdringenden
und isolierten Leitungen 24 und 24' verbunden. Der Zündstrom kommt
dabei vom feststehenden Pol 25.
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Die Dichtrahmen 26, 26', 27, 27' nach den A b b. 2 und 3 liegen, wie
es aus der A b b. 1 ersichtlich ist, mit kleinem Spiel in der Nut 28 aufeinander
und werden gemeinsam von einer Schraubenfeder 29
gegen die ebenen Wände 30
und 30' des Mittelbolzens 7 angedrückt. Die Dichtrahmen liegen entgegen dem Fliehkrafteinfluß
mit ihren Nocken 31,
31', 32, 32' an den Bogenkolben an. Mittels schräger
Schlitze 33, 33', 34, 35, 36, 36', 37, 37', 38, 38', 39,
39', 40, 40' sind
die äußeren und inneren Rahmenenden federnd elastisch ausgeführt und legen sich
an die Bogenflächen 41 und 42 abdichtend an. In die Schlitze
34, 34', 36, 36', 38, 38' 40, 40' sind mit kleinem Spiel und der Dichtrahmendicke
entsprechende Vierkant-Dichtstäbe 43 eingelegt, um Gasdurchtritt bei den
Spalten 44, 44' zu verhindern. Die breiter gehaltenen Federzungen
45, 45', 46, 46' decken die Schlitze 37, 37', 39, 39' beim Aufeinanderliegen
der beiden Dichtrahmen ab. Gleichfalls sind die Spalte 44 und 44'
gegeneinander versetzt, so daß die Brenngase nicht in der Achsrichtung durchtreten
können.
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Aus den A b b. 11 und 12 ist ersichtlich, wie eine nach dem gleichen
System arbeitende Brennkraftkolbenmaschine mit zwei durchgehenden Doppelkolben
46 ausgebildet ist. Die mit einem Mittelsteg 47 versehene Buchse
48 ist nach der A b b. 11 außer mit der Bohrung 49 auch noch mit sichelförmigen
Ausnehmungen 50 und 50' versehen, in welchen scheibenförmige Ansätze 51 und 51'
der beiden Doppelkolben im Lauf der Drehung hin- und herschwenken können.
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Der Brennraum 52 wird von dem Saugraum 53
durch in der A b b.14
gezeigte Dichtrahmen 54 und 54' und ineinandergenutete Dichtleisten
55 und 55'
getrennt. Die Dichtleiste 54 ist mit einem Hohlbolzen
56, die Dichtleiste 57 mit einem Hohlbolzen 58 fest verbunden, und sie werden
gemeinsam durch eine Schraubenfeder 59 gegen die Planflächen 60 und 60'
im
Mittelbolzen 61 angedrückt.
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Die sich gegen den scheibenförmigen Ansatz 51
abstützende Biegefeder
62 drückt einerseits die Dichtleisten 55 und 55' radial gegen die sichelförmigen
Ausnehmungen 50 und 50' und andererseits mit ihren Kopfenden 63 und 64 die Dichtleisten
55 und 55' auseinander gegen die Planflächen 60 und 60' im Mittelbolzen 61'
und damit gegen die abgeschrägten Außenspitzen der Dichtleisten 54 und 57. Zudem
dichten die Enden der Biegefedern 62 auch noch die Nuten 82 und
82' unter Federdruck ab.
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Dichtrahmen 65 und 73 dichten den Brennraum 52 gegen die freie Atmosphäre
ab, und deren innere Enden 66 und 66' sind mit je einem der Hohlbolzen 56 und 58
fest verbunden, so daß sie gleichfalls an die Planflächen 60 und 60' des Mittelbolzens
61' gedrückt werden.
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Drei in einem Langloch 70 untergebrachte und sich gegen den
Doppelkolben 46 abstützende, elastisch federnde Federringe 67 und
67' (A b b.14) drück die ineinandergenuteten Dichtrahmen 68 und
69'
gegen die Bogenwand 69.
Durch die elastisch federnden
Federringe 67' werden auch die Nuten 81 und 81' unter Federdruck
abgedichtet. Die elastischen Federringe 67 und 67' sind so dick wie
die Dichtrahmen und Dichtleisten. Die Dichtleisten 68 und 68' mit
den Federringen 67 und 67' sind allein den Fliehkrafteinflüssen frei
ausgesetzt.
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Damit der Verdichterkolben 74 das Gas-Luft-Gemisch fast restlos
an den Brennraum abgibt, ist an ihm ein Verlängerungsnocken 75 angeordnet,
der mit kleinem Spiel das Fenster 76 in der Buchse 48
ausfüllt. Ein
Verlängerungsnocken 77 am Brennkraftkolben 78, welcher im äußeren
Totpunkt das Fenster 79 ausfüllt, dient lediglich zum Massenausgleich am Doppelkolben
46.
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Die gleiche Anordnung von Verlängerungsnocken ist auch bei der erstbeschriebenen
Brennkraftkolbenmaschine nach den A b b. 1 bis 10 vorhanden.