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Herr Octavio ROCHA, Ingenieur, Ave. Technologicc Sur#600, Monterrey,
N. L., Mexico, u n d Herr Serafin CANO, Via Asinariat315, Col. Fuentes del Valle,
Monterrey, N. L., Mexico.
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Kolbenkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbenkraftmaschine
mit innerer oder äußerer Verbrennung.
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Aufgabe der Erfindung ist ein hohes Drehmoment der in einer Kolbenkraftmaschine
mit innerer oder äußerer Verbrennung erzeugten Kraft zu erzielen, oder in einem
Luft-, Gas-.oder
hydraulischen Motor zu erhalten, und dabei diese
Kraft in einer hochwirksamen Weise auf eine Abtriebswelle zu übertragen.
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Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, die obere Aufgabe mittels
einer Masohine zu lUsen, welche drei mechanische Grundsysteme hat, wobei Jedes eine
elgene, besondere Funktion ausübt, und diese Systeme dabei miteinander verbunden
sind, um eine Einheit zu bilden, welche in einer besonders günstigen Weise arbeitet.
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Der Motor besteht aus den folgenden drei mechanischen Systemen: (a)
einem hochwirksamen Kraft und Drehmoment-Erzeugungssystems (b) einem sehr zuverlässigen
und genauen Synchronlsationse und Kraft-Verbindungssystem, (c) einem hochwirksamen
Kraft und Drehmoment-Ubertragungs system.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
mit einem Zylinder oder mit mehreren Zylindern zu schaffen, welche in betriebsbereiter
Beziehung um eime gemeinsame,
in der Mitte angeordnete Welle angebracht
sind, wobei jeder Zylinder kreisförmig ist, und entweder einen kreisförmigen, elliptischen,
rechteckigen oder sonstig geeigneten &uerschnitt hat, und die Kolben dabei @@prechend
geformt sind, um dadurch eng in den Zylinder bzt". in die sich Zylinder hineinzupassen,
so daß/die Kolben zwangläufig auf bogenförmigen Wegen bewegen, während der Motor
ein hohes Drehmoment erzeugt.
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Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Zylinder
zur Erreichung seiner Aufgabe zu schaffen, ohne daß dieser dabei Umfangsschlitze
und Dichtungsringe benötigt.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
der beschriebenen Art zu schaffen, in welcher doppeltwirkende, schwingende Kolben
in angemessener Weise im Gleichlauf sind, und deren Kraft dabei genau integriert
wird.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Elemente zur Befestigung
der Kolbengruppen zu schaffen, und zwar in der Weise, daß, während die Kolben einer
Gruppe eine bestimmte
Beziehung jederzeit zueinander haben; sich
jede Kolbengruppe in Beziehung zueinander- bewegen kann.
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Außerdem besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, Elemente
zu schaffen, damit sich die Kolben Jeder Gruppe, wenn sie betätigt werden, bewegen
können, und zwar von einem festen Punkt im Zylinder aus in entgegengesetzte Riehtungen,
bei gleichen Geschwindigkeiten und in angemessener Weise synchronisiert, wobei sich
jeder Kolben jeder Gruppe um den gleichen Abstand von dem festen Punkt verschiebt.
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Durch die in den vorhergehenden Absätzen angegebene Anordnung ist
praktisch ein erschütterungsfreier Motorbetrieb realisiert worden.
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Eine andere Aufgabe.der Erfindung besteht darin, Elernente zu schaffen,
welche die Drehschwingungsbewegung der Motorkolben in eine einseitig wirkende Drehbewegung
der Kraft abgabewelle umwandeln. Deshalb sind zwei neuartige Elemente konstruiert
worden» welche gleichzeitig zum Antrieb ihrer entsprechenden Kraftabgabewellen verwendet
werden können.
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Obwohl eine dieser Kraftabgabewellen, welche nachfolgend als "Hilfs-"
oder als " "Synchronisations-" Welle bezeicnnet wird, ist diese deshalb so ausgeführt,
weil sie nur zum Antrieb der Zubehöreinrichtung des Motors dient. Docn kann offenbar
diese zuletzt erwähnte Welle, falls erwünscht, als einzige Kraftabgabewelle des
Motors verwendet werden, in welchem Falle die andere Kraftabgabewelle und deren
Antriebsverbindungen zum Motor fortgelassen werden können.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer
Hilfswelle, welche sich durch die ergebende Kraft aus dem Synchronisations- und
Kraft-Verbindungssysten umdreht, und zum Antrieb des gesamten Zubehöres, wie Ventilator,
Wasserpumpe, ölpumpe, Kompressor und jeder gewünschen, weiteren Zusatzeinrichtung
verwendet werden kaim, und dabei ebenfalls als eine Hauptabgabewelle wirken kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maschine zu
schaffen, welche ein größeres Abgabedrehmoment hat und eine bei vernünftigen Geschwindigkeiten
erfclgende Kraft ergibt, und zwar mit einem hohen Leistungsgewicht und großer Wirksamkeit.
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Zusätzliche Aufgaben werden, während die Erfindung im Einzelnen beschrieben
wird, weiter verdeutlicht. In der Beschreibung wird nur auf eine Maschine hingewiesen,
welche mit einem kreisförmigen Zylinder, vier Kolben (= jeweils zwei pro Gruppe),
kreisförmig schwingenden, hin- und hergehenden, doppeltwirkenden Kolben Fremdzündung,
Zweitaktanordnung, einer nur mit Luft spülenden Purnpe und direkter Brennstoffeinspritzung
bei einem niedrigen Druck in den Arbeitskammern arbeitet. Der Motor kann jedoch,
wie vorher erwähnt5 eine Anzahl von kreisförmigen Zylindern aufweisen» welche mit
einem beigeordneten Kolben verbunden sind oder verbunden werden können, und zwar
in einer Reihenverbindung.
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Motore, welche diese Merkinale nach der Erfindung auSweisen, können
in verschiedenartigster Weise arbeiten, so kann beispielsweise die Durchspülung
rnit Hilfe eines Brenngemisches erfolgen, die Zündung durch Fremdzündung, durch
Dieselviertakt- oder Zweitaktanordnung und Dampf, Luft bzw. ein beliebiges Fluid
oder ein Gas unter Druck, welches in entsprechender Weise durch Klappen oder Röhren
geleitet wird, kann dabei verwendet erden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt bzw. zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung, in
@@@@@@ die durch den Verbrennungsdruck im ZylJ eires bekannten Motors bewirkte Kraft
ein @@@@@moment erzeugt, Fig. 2 eine schematische Darstellung, und zwar wie ein
Drehmoment in einem Motor nach der Erfindung erzeugt wird, Fig. 3,4 eine schematische
Darstellung, und zwar der Ab-und 5 lauffolgen in einem Motor nach der Erfindung,
welcher als Zweitakter, mit Luftspülung, direkter Brennstoffeinspritzung bei niedrigem
Druck und mit Fremdzündung arbeitet, Fig. 6 eine Seitenansicht eines vollständigen
Motors oder Kraftantriebes nach der Erfindung mit den Merkmalen der Erfindung, Fig.
7 eine Vorderansicht des gleichen Motores, Fig. 8 eine Rückansicht des Motores,
Fig. 9 einen Längsschnitt, entlang der Linie 9-9 der Fig. 6, Fig. 10 einen Querschnitt,
entlang der Linie 10-10 der Fig. 6, Fig. 11 einen Querschnitt, entlang der Linie
11-11 der Fig. 6, Fig. 12 einen Querschnitt, entlang der Linie 12-12 der Fig. 6,
Fig. 15 einen Querschnitt, entlang der Linie 13-13 der Fig.6, Fig. 14 einen Querschnitt,
entlang der Linie 14-14 der Fig. 6,
Fig. 15 eine perspektivische
Ansicht; und zwar der inneren, mechanischen Elemente, welche in Teilen der Fig.
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12 und 13 auStreten, und Fig. 16 eine perspektivische Ansicht, und
zwar der inneren, mechanischen Elemente, welche in den Fig. 1O wld 11 zu sehen sind.
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Die Fig. 1 und,2 sollen ganz allgemein darstellen, wie ein Motor nach
der Erfindung, ein höheres Drehmoment als ein bekannter Motor ähnlicher Grundabmessung
erzeugen kann.
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Fig. 1 stellt einen Zylinder 1 dar, in welchem sich ein Kolben 2*
während eines Krafthubes, nach unten bewegt.
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Dieser Kolben überträgt die Kraft, welche einen Teil der durch die
Verbrennungsgase erzeugten Kraft ist, und zwar über eine Pleuelstange 5 zur Kurbelwelle
4. In einer gegebenen Stellung, wie die dargestellte, ist das erzeugte Drehmoment
das äquivalent des Produktes des Kraftteiles F, entlang der Pleuelstange 5, durch
den Radius 5 von der Drehmitte 0.
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Innerhalb des kreisförmigen Zylinders E der Fig. 2 schwingen zwei
Kolbengruppen kreisförmig. Die diametral entgegengesetzten Kolben Al und A2 sind
fest mit dem Teil J befestigt. Die andere Kolbengruppe B1 und 132 ist fest mit
dem
Teil K befestigt. Aus Fig. 2 geht hervor, daß das Produkt aus F x R um ein Mehrfaches
das der Fig. 1 übersteigt, da F in beiden Fällen als gleich angenommen werden kann,
doch R physikRlisch in der Fig. 2 um ein Mehrfaches größer als in der Fig. 1 ist,
und zwar selbst dann, wenn die Durchmesser der Kolben die gleichen sind. Daraus
geht klar hervor, daß die bessere Fähigkeit einer Drehmoment-Erzeugung durch die
Anordnung mechanischer Elemente, wie in Fig. 2 dargestellt, erhalten wird.
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In den schematischen Zeichnungen der Fig. ),4 und 5 ist die Art und
Weise, wie ein Motor nach der Erfindung arbeitet, dargestellt.
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Wie Fig. 5 zeigt, ist ein kreisförmiger, rohrartiger Zylinder E mit
Eingangsöffnungen D1, D2, D3 und D4 dargestellt, ebenso wie Auspufföffnungen C1,
C2, C5 und C4.
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Brennstoffeinspritzdüsen sind bei I-1, I-2, 1-5 und 1-4 dargestellt,
Zündkerzen bei G1, G2, G), G4 und Schlitze bei H1, H2, H5 und H4. In dem Zylinder
befinden sich zwei Kolbengruppen, wobei jede Gruppe aus zwei Kolben besteht.
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Die eine Gruppe besteht aus den Kolben Al und A2, welche
starr
mit dem Teil J befestigt sind, und die andere Gruppe besteht aus den Kolben B1 und
B2,welche ihrerseits fest mit dem Teil K verbunden sind. Die Schwingungsmitte O
ist die Zylindermitte E,und die Teile J und K schwingen dabei um diese Mitte.
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Die Stellung dieser mechanischen Elemente, wie schematisch in der
Fig. 7 dargestellt, befindet sich zwischen den Kolben B2 und Al, zwischen den Kolben
B1 und A2 bzw. den ausgebildeten Kammern F1 und F3, wobei in jeder Kammer ein zündbereites
Brenngemisch durch eine Zündkerze, wie bei G1 und G3 dargestellt, entzündet werden
kann. Zwischen den Kolben Al, B1, A2 und B2 sind die Kammern F2 bzw. F4 gebildet,
in welchen eine Frischluftdurchflutung stattfindet.
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Diese Durchflutung wird mittels einer Spülpumpe einer zufriedenstellenden
Art unter Druckluft durchgeführt, wobei die Luft in den Zylinder durch die Eingangsöffnungen
D2 und D4 eintritt, und beim Austritt die restlichen Abgase durch die Auspufföffnungen
C2 und C4 herausstößt.- Wird einmal angenommen, daß in diesem Augenblick die Zündkerzen
G1 und G3 das komprimierte Brenngemisch in den Kammern F1 und F5 entzünden, dann
beginnen, auf Grund der Zündung der Gemische, wie bereits erklärt, sich die Gase
in
den Kammern F1 und F5 auszudehnen.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, werden die gleichen mechanischen Grundelemente
gezeigt, und zwar einen Augenblick später, nachdem die Zündung in den Kammern F1
und F5 stattgefunden hat. Auf Grund der sich durch die in den Kammern F1 und F5
ausdehfnenden Gase erzeugten Kraft, wird die Kolbengruppe B2 und B1 in eine Richtung
gegen den Uhrzeigersinn in eine Stellung, wie in Fig. 4 gezeigt, angetrieben. Unterdessen
wird gleichzeitig die Kolbengruppe Al und A2 durch eine gleiche Kraft in die entgegengesetzte
Richtung angetrieben, und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit und über-die gleiche
Entfernung, doch in die Richtung des Uhrzeigersinnes zu der in der Fig. 4 dargestellten
Stellung.
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In Fig. 4 findet in den Kammern F1 und F5 weiterhin eine Ausdehnung
der Gase statt, da die Auspufföffnungen C1 und C5 noch nicht durch die Kolben Al
bzw. A2 geöffnet worden sind. Somit erfolgt ein Kraftimpuls, und zwar durch die
Wirkung der Kraft, welche durch den Druck der Verbrennungsgase auf den Wirkungsbereich
der vier Kolben erzeugt worden ist. Nachfolgend wird das Element
beschrieben,
durch welches die Kraft dieser beiden Kolbengruppen kombiniert cder integriert wird.
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Außerdem erfolgt (Fig. 4) in den Kammern F2 und F4 eine Verdichtung
des Brenngemisches, da kurz nachdem die beiden Kolbengruppen in entgegengesetzte
Richtungen hervorgesprungen sind, nachdem die Zündung stattgefunden hat (Fig. 3),
die Kolben B1 und B2 die Eingangsöffnungen D2 bzw. D4 schließen. Kurz darauf verschließen
die Kolben Al und A2 die Auspufföffnungen C2 bzw. C4, wodurch sich die Kammern F2
und F4 bilden, welche in entsprechender Weise mit Frischluft, auf Grund der Durchflutung,
versorgt werden. Anschließend bringen die Brennstoffeinspritzdüsen I-2 und 1-4 bei
einem niedrigen Druck geeignet bemessene Brennstoffmengen in die Kammern F2 und
F4, und bilden in jedem Kammerinneren ein Brenngemisch, welches durch die Kolben
Al und B1 und durch die Kolben A2 und B2 verdiciltet wird, wie in der Fig. 4 dargestelltX
Fig. 5 zeigt schematisch einen Augenblick später die memechanischen Grundelemente.
Die Ausdehnung der Gase ist in den erstgenannten Kammern F1 und F3 abgeschlossen,
da die Kolben Al und A2 die Auspufföffnungen C1 bzw. C3 freigeleg;
haben,
wodurch die Abgase zu entweichen beginnen können Bemerkenswert dabei ist, daß kurz
nach der Freilegung der Auspufföffnungen C1 und C3, die Eingangsöffnungen D1 und
D3 ebenfalls durch die Kolben B1 bzw. 32 freigelegt werden, wodurch nun in diesen
Abschnitten, weltne vorher die Kammern F1 und F5 gewesen sind, eine Durchflutung
erfolgt. Die Fig. 5 zeigt weiter, daß das in den Kammern F2 und F4, wie in Zusammenhang
mit Fig.
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4 erlrutert, enthaltene Brenngemisch schon auf dessen größten Verdichtungsgrad
verdichtet worden ist, und somit durch die Zündkerzen G2 und G4 entzündet werden
kann.
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Zu diesem Zeitpunkt entzünden die Zündkerzen G2 und G4 das verdichtete
in den Kammern F2 und F4 enthaltene Brenngemisch, wodurch sich die Verbrennungsgase
innerhalb dieser Kammern ausdehnen. Die Ausdehnung der Gase bewirkt einen ähnlichen
Ablauf in den Kammern F2 und F4 durch die Kolbengruppe Al und A2, durch die Kolbengruppe
31 und B2, wie der bei der Beschreibung der Wirkensweise des Mctors unter Hinweis
auf Fig. 5 vorsichgehende
Ablauf, wenn die verdichteten Brenngemische
in den Kammern F1 und F3 entzündet worden sind, so daß die beiden Kolbengruppen
in entgegengesetzte Richtungen hervorspringen, die durch die Pfeile in Fig -5 dargestellt.
In der gleichen Weise findet der Ablauf in den erstgenannten Kammern F1 und F3 statt,
welcher dem Ablauf gleicht, der in Bezug zur Fig. 3 in den Teilen erfolgt, in welchen
Sekunden später die Kammern F2 und F4 gebildet werden.
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Aus den obigen Erklärungen ist ersichtlich, daß eine ununterbrochene
Folge von Vorgängen der zitierten Ordnung er-' folgt, so daß ein zweitaktiger, Luft
durchfluteter, mit direkter Brennstoffeinspritzung bei niedrigem Druck arbeitender
Motor sehr schnell zu arbeiten beginnt. Da die sich bewegenden Teile ausgeglichen
sind, wird eine Vibration des Motors zum großen Teil ausgeschaltet. Ein mit Luft
gekühler Zweitaktmotor der mit Luftspülung arbeitenden, an ter niedrigem Druck erfolgenden
direkten Brennstoffeinspritzungsart, kann ebenfalls sc ausgeführt sein, und hat
dabei das gleiche Betriebsprinzip.
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In den Zeichnungen des Motors ist auch ein Vergaser dargestellt, um
zu zeigen, daß die gleiche Ausführung ebenfalls
zufriedenstellend
entweder durch die Durchflutung der Zylinder mittels Einführung eines vom Vergaser
kommenden Gemisches, oder mit Hilfe einer Spülpumpe oder durch Luft von der Spülpumpe
und mit direkter Brennstoffeinspritzung arbeiten kann.
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In den Zeichnungen ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung nicht dargestellt,
da diese eine bekannte Zubehorvorrichtung ist, welche einfach in die Maschine-eingebaut
werden kann.
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Gleichermaßen läßt sich jedes beliebige Zündungssystem verwenden.
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Nun wird noch das Anlassen des Motors erklärt, anschließend wie dieser
in Betrieb zu halten ist, und endlich wie die entwickelte Leistung auf ein Antriebselement
übertragen wird.
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Wenn der Anlassmotor 29 (Fig. 6 und 7) betätigt wird, dann rückt dieser
den Schwungradzahnkranz 19 (Fig. 6, 9 und 14) ein und dreht diesen. Der Zahnkranz
seinerseits dreht seine Welle 25 (Fig. 6, 7, 9 und 14), welche ihrerseits die Antriebsscheibe
20 (Fig. 6, 9) dreht und über den Riemen 25 (Fig. 6, 7, 8) die Spülpumpe 26 (Fig.
6, 7, 8) antreibt.
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So bald die Spülpumpe 26 angelassen ist, führt diese unter Druck Luft
zu, welche durch eine Eingangssammelleitung 31
(Fig. 6, 8, 15)
zu den Zylinderkammern fließt.
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Die Welle 23 dreht ihrerseits das Zahnrad 78 (Fig. 14), welches wiederum
das an der Welle 57 (Fig. 9, 12, 15,14 und 15) starr befestigte Zahnrad 73 (Fig.
9 und 14) dreht.
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Die Welle 57 dreht das Zahnrad 58 (Fig. 9, 12 und 15), welches das
Synchroni-sations- und KraftUbertragungs-Kurbelwellengetriebe 59 (Fig. 9, 12 und
15,), und dadurch die Synchronisations- und Kraftübertragungs-Kurbelwelle 59 selbst
dreht. Ist der Motor erst einmal angelassen, dann bleibt die Welle 57 in Drehung,
wobei der Motor die geringe, erforderliche Leistungsmenge liefert. Die Drehung der
Welle 57 ihrerseits dreht die Welle 23, und zwar über die Zahnräder 73 und 78 (Fig.
14). Die Welle treibt dann das sämtliche benötigte Zubehör an, wie beispielsweise
Kühlgebläse, Spülpumpe, Lichtmaschine, Brennstoffeinspritzpumpe usw., ebenso wie
eine Pumpe und/oder ein Verteilergetriebe. Das Zahnrad 58 dreht über seine verlängerten
Verzahnungen ein Verteilerwellengetriebe 60 (Fig. 9 und 12), wodurch der Verteiler
betätigt wird.
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Da sich die Synchronisations- und Kraftübertragungs-Kurbelwelle 59
dreht, überträgt diese eine hin- und hergehende
Bewegung auf eine
Pleuelstange 61 (Fig. 9, 12 und 15), welche ihrerseits eine kreisförmige Schwingungsbewegung
auf einen Arm 62 (Fig. 9, 12 und 15) überträgt, der seinerseits starr an einer hohlen,
zylindrischen Welle 63 (Fig. 9, 13 und 15) befestigt ist, welche sich dadurch in
kreisförmigen Sehwingungen um eine feste Achse drehen inuß.
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Diese schwingende, hohle Welle 63 haltert, und zwar über ihre verlängerten
Arme, wie in Fig. 9, 13 und 15 dargestellt, welche in den kreisförmigen Zylinder
64 über die Schlitze 31 hineinreichen, eine aus zwei' Kolben bestehende Kolbengruppe
, welche um 180° von einander entfernt angeordnet sind (Fig. 9, 13 und 15). Sämtliche
Kolben sind bogenförmig ausgebildet und haben an Jedem Ende, und zwar in dem Abschnitt
am inneren Kolbenumfang, eine geringe Randverlängerung 83 (Fig. 15), um dadurch
eine Uberschneidung abzudichten.
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An der hohlen, zylindrischen Welle 63 ist starr der Teil J oder der
Verlängerungsarm (Fig. 15) befestigt, an welchem die Kolben Al und A2 oder die-Kolben
65- (Fig. 15) angebracht sind, und däs hohle Wellenteil 6g ist mit dem Teil K oder
dem Verlängerungsarm (Fig. 15) verbunden, an welchem
die Kolben
Bl und B2 oder die Kolben 7C (Fig. 15) befestigt sind. Die Wellen 65 und 69 sind
zur individuellen, relativen Drehbewegung um die Achse der Welle O oder 59 gehaltert,
Die Welle 65 ist um ihre Innenfläche mit zwei Reihen von Verzahnungen 63' versehen,
wobei eine Reihe in Fig. 15 dargestellt ist, welche zueinander diametral entgegengesetzt
(Fig. 13) angeordnet sind. Die hohle Welle 63 ist ebenfalls mit zwei zueinander
diametral entgegengesetzt angeordneten Verzahnungsreihen versehen, wobei eine Reihe
durch 69' (Fig. 15) dargestellt ist.
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Zwei Zahnradgruppen sind diesen Verzahnungsreihen beigeordnet, um
dadurch zu erreichen, daß die relativen Bewegungen der beiden hohlen Wellen o) und
69 und den ihnen beigeordneten Kolben sich gleichzeitig bewegen, Wenn der Motor
im Betrieb ist, und zwar über genau vorher Destirmate Drehwinkel, um zu gewährleisten,
daß die Kcloen Jederzeit die gewünschte, vorbestimmte Beziehung zu den Eingangs-
und Auspufföffnungen und den anderen Motorelementen naben.
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Jede Zahnradgruppe hat zwei in Eingriff miteinander be findliche Zahnräder
67 und 6S, wobei diese Gruppen eine Synchronisationsfunktion erfüllen. Die Zahnräder
b7 sind mit den auf der Innenseite der hohlen Welle 63 gebildetenVerzahnungen im
Eingriff, und die Zahnräder 68 mit denen an der Innenseite der hohlen Welle 69 und,
wie schon erklärt, sind die Zahnräder jeder Gruppe in ständigem Eingriff miteinandere
- -Daraus geht hervor, daß bei einer gegebenen Winkelverschiebung einer Kolbengruppe
in eine Richtung, die gleiche Winkelverschiebung der anderen Kolbengruppe in die
entgegengesetzte Richtung erfolgt. Die beiden Kolbengruppen befinden sich in völliger
Synchronisation, und zwar die eine in Beziehung zur anderen, und beide in Bezug
zu festen Punkten, welche in diesem Fall am kreisförmigen Zylinder angeordnete feste
Punkte sein können, wie z.B., die Zündkerzen, Eingangs- und Auspufföffnungen usw.
Der Hub und der Annäherungsgrad zwischen den beiden Kolbengruppen, welche das Verdichtungsverhältnis
bestimmen, ist abhängig von den in einer gegebenen Ausführung bestehenden Proportionen,
und zwar zwischen dem Schlag der Synchron-Kurbelwelle, der Lange des Schwingarmes
und des
Ubersetzungsverhältnisses der Synchrongetriebe.
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Seitdem es sich erwiesen hat, daß zwei sich innerhalb eines kreisförmigen
Zylinders bewegende Kolbengruppen kreisförmig hin- und hergehen können, und dabei
eine völlig vorbestimmte und synchrone Reihenfolge einhalten, ist es klar, daß ein
solcher Motor sofort anspringt, so bald die Zündung betätigt wird, da dieser starr
und zwangläufig eine Reihenfolge einhält, wie schon unter Hinweis auf Fig. 3, 4
und 5 bei der Beschreibung des Grundprinzipes erklärt worden ist.
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Somit erzeugt ein Motor im Betrieb eine Kraft, und zwar bei einem
sehr hohen Drehmoment auf einer kreisförmig schwingenden Welle, wobei diese Kraft
auf eine Abtriebswelle über einen Bewegungsgleichrichter übertragen wird, welcher
Drehbewegung mit einem sehr hohen Wirkungsgrad erzeugt.
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Die Art und Weise wie Kraft an eine anzutreibende Welle S geleitet
wird, und die dabei verwendete Vorrichtung wird noch beschrieben. Wie schon erklärt,
wird, wenn die Ausdehnung der Gase in einer beliebigen der beiden entgegengesetzten,
im
Innern des kreisförmigen Zylinders gebildeten Kammern liegt und zwischen den beiden
Kolbengruppen ein Arbeitshub beginnt, dann die Bewegung mit Hilfe des Druckes der
Gase zu den beiden Kolbengruppen übertragen.
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Wenn eine Ausdehnung stattfindet (immer in zwei entgegengesetzten
Kammern), dann übertragen die Kolben 65 (Fig. 15) Kraft in eine im Uhrzeigersinn
liegende Richtung, während die Kolbengruppe 70 (Fig. 15) Kraft in die Richtung gegen
den Uhrzeigersinn überträgt. Die Kraft der beiden Kolbengruppen wird mittels der
Zahnräder 67 und 68 (Fig. 15 und 1)) integriert und wird noch in kreisförmiger,
schwingender Bewegung zur hohlen Welle 63 (Fig. 15), wie schon erklärt, übertragen.
Die Welle 63 (Fig. 15) trägt einen starr befestigten Arm (Fig. 15), welcher dann
ebenfalls kreisförmig schwingt. Der Schwingarm 62 hat einen Zahnabschnitt, welcher
mit einem Ende der Welle 55 (Fig. 9, 12 und 15) im Eingriff ist, welche dann schwingt.
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An der anderen Seite der Welle 55 ist ein Zahnrad angebracht, welches
mit einem Zahnabschnitt 50 im Eingriff steht, und zwingt diesen ebenfalls dazu,
kreisförmig zu schwingen (Fig. 9 und 15). Dieser kreisförmig schwingende Abschnitt
50 ist unbeweglich mit einer Endscheibe 48
(Fig. 9 und 15) verbunden,
welche Teil des Gleichrichterkupplungsgehäuse ist.
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Das Gleichrichterkupplungsgehäuse hat eine Endplatte 48, eine zylindrische
Deckplatte 47, (Fig. 9, 11, 16), und am anderen Ende die Platte 46 (Fig. 9, wobei
diese Platte in Fig..16 zur Verdeutlichung fortgelassen ist). Da die Geh-äuseplatte
48 (Flg 9, 16) kreisförmig schwingen muß, und zwar durch den Abschnitt 50 (Fig.
9, 16), schwingt das gesamte Gehäuse ebenfalls kreisförmig.
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An und zwischen den Endplatten 46 und 48 befinden sich sechs starr
befestigte kleine Wellen 49 (Fig. 9, 11, 16), welche gleich weit entfernt, in Winkelabständen
um eine gemeinsame Achse angeordnet sind. Die sechs Wellen dienen dazu, um Gruppen
von Kupplungszahnrädern 52 und 55 drehend zu haltern, wobei jede Gruppe sechs Zahnräder
(F g; 9, 11, 16) aufweist. Jedes Kupplungszahnrad ist drehbar in eine Richtung,
doch nur mittels eines Kupplungsfederelementes 51, wobei die Zahnräder 52 gegen
Drehung gehaltert sind, wenn sich das aus den Endplatten 46 und 48 gebildete Gehäuse
in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn bewegt, und welche dann bei Umdrehung ausgerückt
sind, wenn sich das Gehäuse
in die entgegengesetzte Richtung dreht,
während die Zahnräder 53 in der umgekehrten Richtung arbeitenjauf Grund der Umkenrwirkung
der damit verbundenen Kupplungen.
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Jedes Zahnrad hat eine Verlängerung, und zwar eine integrierte Muffe,
deren Oberfläche leicht mit den kreisförmigen Elementen einer Spiralfeder mit rechteckigem
Querschnitt eingerückt ist. Ein Ende jeder Feder ist durch geeignete Befestigungselemente
an ihrer angrenzenden Endplatte angebracht.
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Eine kurze Erläuterung, wie diese Einwegkupplungen arbeiten, folgt.
Fig. 16 zeigt, daß die Zahnräder 55 drehbar an den festen Wellen 49 angebracht sind,
welche mit der Endplatte 48 verbunden sind. Muffenartige Achsenverlängerungen der
Zahnräder 55 sind von eng passenden, schrägverzahnten Federn 54 umgeben. Ein Ende
jeder Feder ist mit der angrenzenden Endplatte 48 befestigt. Wenn das Gehäuse und
überdies die Endplatte 48 in die durch einen Pfeil dargestellte Richtung schwingt,
dann spannen sich die Federn c54 an den Muffen der Zahnräder 55, wodurch diese Zahnräder
daran genindert werden, sich zu umdrehen. Dadurch bewegen die festen, sich nicht
drehenden Zahnräder das Zahnrad 44 in die gleiche Richtung, in welche sich die
Endplatte
48 bewegt, und zwar so lange, bis die Bewegung in diese Richtung verebbt.
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Wenn sich die Drehbewegung der Endplatte 48 umkehrt, dann entspannen
sich die Federn 54, wodurch die Muffen der Zannräder 53 frei gelangen, und sich
diese dann um die Wellenachsen 49 drehen können. Somit hat das Zahnrad 44 immer
eine in eine Richtung wirkende Drehbewegung.
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Während sich die Endplatte 48 im Rücklauf bewegt, gleiten die Zahnräder
55 im Leerlauf auf dem Zahnrad 44, und stehen in angemessener Weise miteinander
im Eingriff, da sie sich frei um die Wellen .49 drehen, weil die Kupplungsfedern
54 diese eingerückt halben. Dies geschieht, während die Endplatte 48 in die entgegengesetzte
Richtung als der durch die Pfeile auf der Platte dargestellten Richtung schwingt.
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Auf diese Art und Weise erreicht man eine nur in eine Richtung erfolgende
Bewegungswirkung. Anstatt der dargestellten Spiralfederkupplung können auch andere
Arten von geeigneten Einwegkupplungen verwendet werden. Eine zweite Reihe von Zahrädern
52 steht mit dem Zahnrad 39 im Eingriff, wobei die muffenartige Verlängerung jedes
Zahnrades drehbar auf einer kurzen, an der Endplatte 46 befestigten
Halterungswelle
49, angebracht sind. Kupplungselemente 51 sind an der Endplatte 46 befestigt und
umgeben die muffenartigen Verlängerungen der Zahnräder 52, wobei die Kupplungen
jedoch so angebracht sind, daß sie die Zahnradverlängerungen ein- und ausrücken
können, um welche herum sie angebracht sind, und zwar in umgekehrter Weise als jener,
in welcher die Kupplungen 54 wirken, d.h., sie ergreifen und halten die Zahnräder
52 gegen Drehung, wenn das Gehäuse 47 sich in eine Richtung dreht, welche entgegengesetzt
zu der Richtung ist, die durch einen Pfeil auf der Endplatte 4 angegeben ist.
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Es wird angenommen, daß die Art und Welse wie Kraft zur anzutreibenden
Welle S übertragen wird, durch die vorhergehende Beschreibung deutlich gemacht werden
konnte, doch wird dieser Vorgang noch einmal zusammengefaßt.
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Falls rad annimmt, daß in einem gegebenen Stadium sich das Gehäuse
in die auf der Endplatte 48 (Fig. 1O) angegebene Pfeilrichtung bewegt dann drehen
sich die Zahnräder 52 frei während sie mit dem Zahnrad 39 im Eingriff sind. Die
Zannräder 53 drehen sich nicnt, da sie durch die Kupplungselelnente 54 daran gehindert
werden, und bewirken während
eines solchen Kraftimpulses, daß sich.
das Zahnrad 44 in die dargestellte Pfeilrichtung bewegt. Das Zahnrad 44 überträgt
diese Bewegung und Leistung durch ihre Wellen verlängerung zum Zahnrad 38 (Fig.
9, 10, 16), an welches dies starr befestigt ist. Das Zahnrad 78 treibt das Doppelgetriebe
54 (Fig. 9, 10, 16) an, und zwar in die in Fig. 16 dargestellte Pfeilrichtung. Das
Zahnrad 34 treibt die Abtriebswelle S über das Zahnrad l der Abtriebswelle in die
auf dem Zahnrad 1 dargestellte Richtung des PMeiles an, wodurch die aus den beiden
Kolbengruppen über den Schwingungsarm 62 kommende Kraft ganz zur Abtriebswelle,
während eines solchen Kraftimpulses (Fig. 16), übertragen wird. Doch treibt das
Zahnrad 54 ebenfalls das Zahnrad 57 an (Fig. 9 - gestrichelte Linie, und Fig. 10,
16), und zwar in der in Fig. 16 dargestellten Richtung. Das Zahnrad 57 treibt das
Doppelgetriebe 45 an (Fig. 9 - gestrichelte Linie, und Fig. 1G, 16), und zwar in
der in Fig. 16 angegebenen Pfeilrichtung.
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A. Das Zahnrad 45 dreht dann das Zahnrad 4C in der in Fig.
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16 angegebenen Pfeilrichtung, welches seinerseits das Zahnrad 59 in
der in Fig. 16 angegebenen Pfeilrichtung dreht,
welches mit Hilfe
seiner Verlängerung die Zahnräder 52 umdreht, welche sich frei um die Wellen 49
in der Richtung drehen, in welcher sie von dem Zahnrad 39 angetrieben werden. Die
Zahnräder 52 werden entlang gezogen, und zwar selbst dann, wenn sie mit dem Zahnrad
39 im Eingriff sind, in der dargestellten Pfeilrichtung an der Endplatte 48,da die
Wellen 49 starr mit dieser Endplatte verbunden sind.
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So wird ein Leistungsimpuls zur Abtriebswelle geleitet, wenn sich
das Gehäuse in der auf der Endplatte 48 dargestellten Pfeilrichtung bewegt. Der
Leistungsimpuls wird über die Zahnräder 55, 44, 38, )4 und 1 übertragen, während
gleichzeitig ständig im Eingriff miteinander stehende Zahnräder 57, 43, 40, 39 und
52 zu Leerlaufrädern werden, auf Grund der Tatsache, daß die Zahnräder 52 in diesem
Stadium sich frei um die Wellen 49 drehen können.
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Wenn das Gehäuse sin in der auf der Endplatte dargestellten Pfeilrichtung
dreht, dann ninimt die Abtriebswelle 1 einen Leistungsimpuls auf, welcher bewirkt,
daß sich diese in der dargestellten Pfeilrichtung auf der Abtriebswelle 1 (Fig.
16) dreht. Wenn das Gehäuse zu schwingen aufhört, und somit ein Kraftimpuls endet,
und zwar in der auf
der Endplatte 48 dargestellten Pfeilrichtung
(Fig. 16), beginnt sich dieses dann in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.
Unter diesen Umständen laufen die Zahnräder 53 frei auf dem Zahnrad 44, wie vorher
erklärt.
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Jedoch sind die Zahnräder 52 (Fig. 9, 16) nicht drehbar an ihren Wellen
(Fig. 9, 16) durch die Wirkung der Kupplungsfedern 51 (Fig. 9, 16) befestigt, wodurch
sich das Zahnrad 59 zwangläufig dreht (Fig. 9, 10, 15),und zwar in der Pfeilrichtung
beim Abschnitt 47 der Gehäuseummantelung. Ein Pfeil gibt ebenfalls die Richtung
an, bei welcher das Zahnrad 39 (Fig. 16) durch die Reihe der Zahnradkupplungen 52
(Fig. 16) angetrieben wird. Die doppelte Zahnradverlängerung 39 treibt das Zahnrad
40 in der in Fig. 16 dargestellten Pfeilrichtung an, welches seinerseits das Zahnrad
57 in der durch den Pfeil in Fig. 16 dargestellten Richtung antreibt.
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Das Zahnrad 37 treibt das Zahnrad 34 in die dargestellte Pfeilrichtung
der Fig. 16 an, und das Zahnrad 54 treibt schließlich das Antriebszahnrad 1 der
Abtriebswelle S.in die gleiche Richtung wie sich durch den vorhergehenden
Kraftimpuis
des Gehäuses diese Welle umdrehen mußte, und zwar selbst dann, wenn der vorhergehende
Kraftimpuls des Gehäuses aus einer entgegengesetzten Schwingungsrichtung des Gehäuses
gekommen ist.
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B. Besonders erwähnenswert ist ebenfalls, daß,, während die Zahnräder
57, 43, 40, 39 und 52 bei dem vorhergehenden Kraftimpuls im Leerlauf sind, diese
zu Kraft Ubertragenden Zahnrädern werden, wie aus dem letzten Abschnitt deutlich
wird.
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Während Jedoch dieser Kraftimpuls stattfindet, sind die im ständigen
Eingriff miteinander stehenden Zahnräder 58, 44 und 53 im Leerlauf, und zwar auf
Grund der Tatsache, daß, während dieses Stadiums die Zahnräder 53 sich ungehindert
um ihre Wellen 49 bewegen können, selbst dann, wenn sie ständig mit dem Zahnrad
44 im Eingriff sind, und durch die Wellen 49 in die angezeigte Pfeilrichtung, wie
am Gehäuseende 47 dargestellt, getragen werden, un,d somit keine Beeinträchtigungen
bei der Kraftübertragung über die Zahnräder 52, 39, 40,43, 57 und 34 zum Abtriebswellengetriebe
1 erfolgt.
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AUS sämtlichen Erklärungen ergibt sich nun, daß, obwohl die Kraft
und das durch den Motor erzeugte Drehmoment anlänglich zu einer Welle geleitet wird,
welche kreisförmig schwingt, diese Bewegung dabei in eine in eine Richtung wirkende
Drehbewegung mit einem hohen Wirkungsgrad umgewandelt wird, und somit die sich drehende
Abtriebswelle eine hohe Kraft mit einem hohen Drehmoment hat.
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Außerdem fällt auf, daß die Bewegungsgleichrichter- und Kraftübertragungsanlage
sich besonders dazu eignet, die Drehrichtung der Abtriebswelle umzukehren Wenn das
Zahnrad 40 bewegt wird, um mit dem Zahnrad 38, an Stelle des Zahnrades 39 im Eingriff
zu sein, welches aber immernoch mit dem Zahnrad 43 in Eingriff steht, und dabei
gleichzeitig das Zahnrad 34 bewegt wird, um mit dem Zahnrad 39, an Stelle des Zahnrades
58, im Eingriff zu sein,, welches aber noch mit den Zahnrädern 1 und 37 im Eingriff
steht, wodurch eine Umkehrung der Drehung der Abtriebswelle erfolgt.
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Deshalb sollte das Zahnrad 34 einen Schlitz in der Mitte haben, welcher
so breit und tief ist, daß dieser nicht das Zahnrad 38 beeinträchtigt, wenn es bewegt
wird, um
mit dem Zahnrad 39 im Eingriff zu sein.
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Aus der Beschreibung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise geht hervor,
daß die gesamte Kraft des Motors entweder durch die Abtriebswelle S oder 59 ausgenutzt
und geleitet werden kann, wobei sich die andere Welle im Leerlauf umdrehen kann
oder, falls erwünscht, kann die Kraft gleichzeitig von beiden Wellen abgeleitet
werden, um Arbeit zu leisten. Darüberhinaus ist offensichtlich, daß die Welle 59,
falls erwünscht, die einzige Abtriebswelle des Motors sein kann, durch welche die
ganze Kraftleistung geleitet wird. Dabei könnte dann auf die Welle S, deren Antriebsverbindungen
mit dem Motor, ebenso wie auf die Gleichrichtereinrichtung verzichtet werden, wodurch
die Größe des Motors wesentlich verringert und dessen Aufbau vereinfach würde, was
zur Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Motors beitragen würde.