DE220416C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

in BEAULIEU, Doubs.

Es sind bereits Explosionskraftmaschinen bekannt; bei denen der Kolben bei seiner Hin- und Herbewegung gleichzeitig eine Drehung ausführt und infolge dieser Drehbewegung*.die Ein- und Auslaß Öffnung des Zylinders steuert. Es sind auch bereits Maschinen dieser Art bekannt, bei denen die Drehbewegung des Kolbens durch einen in einer wellenförmigen Kurvenschubnut des Zylinders gleitenden Kolbenfortsatz bewegt

ίο wird.

Es sind ferner Maschinen bekannt, bei denen der gegen Drehung gesicherte Kolben bei einem .Doppelhube zwei Umdrehungen des Schwungrades bewirkt.

Von den bekannten Maschinen unterscheidet sich die den Erfindungsgegenstand bildende neue Maschine dadurch, daß die Schwungradnabe und ein zwischen dem Zylinder und dem Umschlußgehäuse des Schwungrades festliegender Teil mit einer wellenlinienartig auf- und absteigenden Kurvenschubnut versehen sind, in welche am Kolben sitzende Schubränder derart eingreifen, daß bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Drehung des Schwungrades mit der doppelten Kolbendrehgeschwindigkeit erfolgt.

Hierdurch wird die Maschine leichter und läßt sich auf einen bedeutend geringeren Raum zusammendrängen als die bisher bekannten Maschinen, denn erstens braucht das Schwungrad weniger Masse zu haben, um eine bestimmte Gleichförmigkeit. zu. erzielen, als wenn es sich nur mit der Geschwindigkeit des Kolbens drehen würde, und zweitens fallen alle äußeren Steuerungsteile fort.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand, der sich besonders für Kraftwagen und Motorfahrräder eignet, in einem Ausführungsbeispiele dargestellt.

Fig. ι ist eine Ansicht der Maschine.

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch die Maschine, wobei der Kolben am Ende des Expansionshubes sich befindet.

Fig. 2 a zeigt die Kolbenstellung vor Beginn der Expansion.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den den Kolbenkörper umgebenden Mantel.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Kolbens.

Fig. 5 zeigt eine Abwicklung des Kolbenmantels mit der darin befindlichen Öffnung, die der Ladung Eingang in den Zylinder und den Verbrennungsgasen Austritt aus demselben gestattet.

Fig. 6 zeigt den Kolbenkörper in senkrechtem Schnitt.

Fig. 7 ist ein anderer Schnitt durch den Kolbenkörper nach Linie X-X von Fig. 6.

Fig. 8 zeigt den Kolben im Grundriß.

Fig. 9, 10 und 11 zeigen bezüglich einen Aufriß, eine Oberansicht und einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder.

Fig. 12 und 13 zeigen im Grundriß und Schnitt den Ring, der den Zylinder mit dem Umschlußgehäuse des Schwungrades, verbindet.

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Fig. 14 zeigt die Abwicklung der Zylinderwand und die gegenseitige Anordnung ■ der Zündöffnung, der Einlaßöffnung und der Auspufföffnung in derselben von innen gesehen. ■ Fig. 15, 16 und 17 zeigen bezüglich einen senkrechten Schnitt, im Grundriß und in Seitenansicht den zwischen dem Zylinder und dem Umschlußgehäuse des Schwungrades festliegenden, mit einer wellenförmigen Kurvenschubnut versehenen Teil.

Fig. 18 zeigt die Abwicklung der die Nuten tragenden zylindrischen Wand dieses Teiles (von innen gesehen).

Fig. 19,20 und 21 zeigen in senkrechtem Schnitt, im Grundriß und in Ansicht die mit Kurvenschubnuten versehene Schwungradnabe.

Fig. 22 zeigt die Abwicklung der die Nuten

tragenden zylindrischen Wand der Nabe (von außen gesehen).

'Fig. 23 zeigt in Ansicht und im Schnitt einen Teil, der den Kolben mit der senkrechten Maschinenwelle derart verbindet, daß Kolben und Welle zusammen sich drehen müssen, dem Kolben aber gleichzeitig Hin- und Herbewegung ermöglicht ist.

Fig. 24 zeigt im Längsschnitt und in Endansicht eine den oberen Teil der Maschinenwelle umgebende Hülse.
Fig. 25 und 28 zeigen schematisch die Stellung, welche die Schubränder des Kolbens gegenüber den Kurvenschubnuten in der Schwungradnabe und im feststehenden Teil bei Expansion, Auspuff, Ansaugen und Kompression einnehmen; die ausgezogenen Linien stellen hierbei die im feststehenden Teil befindlichen Nuten (entsprechend Fig. 18), die punktierten Linien die in der Schwungradnabe befindlichen Nuten dar.

Die Explosionskraftmaschine ist mit einem Zylinder α versehen, der mit dem Umschlußgehäuse b des Schwungrades m durch einen Schraubring c verbunden ist. Diese Verbindung könnte auch mittels Bolzen oder sonstwie, hergestellt werden. Mit d ist der Kolben bezeichnet, der eine mit einer Drehung verbundene Hin- und Herbewegung ausführt; mit dem Kolben ist die in der Achse des Zylinders angeordnete Welle e an ihrem oberen Ende gleitbar derart verbunden, daß auf die Welle nur die Drehbewegung des Kolbens übertragen wird.

' Der Kolben setzt sich aus zwei Teilen zusammen : einem Kolbenkörper d¹ (Fig. 6 und 7), der schwach kegelförmig zuläuft, und einem Außenmantel d² (Fig. 3 und 5), der genau in die Bohrung des Zylinders paßt und mit dem Kolbenkörper nur durch seinen unteren Rand verbunden ist, derart, daß zwischen d¹ und d² ein ringförmiger Raum d^s frei bleibt, der oben mit dem Zylinderinnern in freier Verbindung ist.

Dieser Außenmantel bildet das Abschlußorgan der Maschine, das mittels des Kolbens bewegt und mit einer Öffnung dⁱ versehen ist. Diese gelangt durch die Kolbenbewegung nacheinander auf die Einlaßöffnung g, die Zündöffnung h und die Auspuff öffnung i (Fig. 14), die in der Wand des Zylinders enthalten sind, und stellt in den nötigen Zeitpunkten eine Verbindung her zwischen dem Zylinderinnern und einem Einlaßrohr, einem elektrischen oder sonstigen Zünder und einem Auspuffrohr der Maschine.

Jede geeignete Vorkehrung kann zur Verbindung des Kolbens und des inneren Abschlußorgans mit der Welle und zur Lagerung der Welle am Gehäuse des Schwungrades mittels 75' Laufkugeln usw. getroffen sein.

Im dargestellten Beispiel hat die Welle β zwei Teile e¹ und e² von verschiedenem Durchmesser. Der untere Teil e¹ größeren Durchmessers ist in seiner Lagerbüchse e^z gelagert, die am unteren Teil des Umschlußgehäuses des Schwungrades sich befindet, und ist mit einem am unteren Ende der Lagerhülse anliegenden ■ Bund eⁱ versehen. Der obere Teil e² der Welle, der kleineren Durchmesser hat, trägt an seinem äußeren Ende einen Verbindungsteil e⁵ (Fig. 23). Dieser ist mit Ausschnitten e⁶ versehen, in denen die Leisten e⁷ an der Innenseite zweier Wände d^& geführt sind, die von der Decke des hohlen Kolbenkörpers weit genug nach unten vortreten, um bei gleichzeitiger Drehung der beiden Teile dem Kolben dabei gegenüber der Welle die nötigen Bewegungen auf- und abwärts zu ermöglichen.

Die nötige Stellung des Teiles e⁵ zur Welle e wird gesichert durch Eingriff der Zähne e^B (Fig. 2a) desselben in Zähne j^B am oberen Ende einer auf dem dünneren Teile e² der Welle angeordneten Hülse j (Fig. 24) mit am unteren Ende sitzenden Zähnen j⁶, die in entsprechende, um den Wellenabsatz ß⁹ (Fig. 2) angeordnete Zähne eingreifen. Der Eingriff dieser Zähne wird mittels einer Mutter e¹⁰ gesichert, die oben auf die Welle aufgeschraubt ist (Fig. 2). Übrigens könnte die Verbindung der Hülse / mit der Welle e auch auf andere Art erfolgen.

Der untere Teil der Hülse / ist mit einem Flansch j² versehen, der an beiden Seiten Spuren für Laufkugeln hat. Der einen dieser Spuren liegt eine Spur gegenüber, die in einer Pfanne e¹² (Fig. 2) enthalten ist, welche in einem Sitz des rohrförmigen Lagerteils des Bodens des Verschlußgehäuses des Schwungrades m liegt. Das Schwungrad ist auf Kugeln k gelagert, die in der oberen Spur des Flansches der Hülse j liegen, und auf Kugeln k¹, die die Hülse j und die Welle e stützen. Von diesen Kugeln werden die beim Gange der Maschine übertragenen Achsialschübe der Welle aufgenommen.

Die Auf- und 'Abwärtsbewegungen des Kolbens im Zylinder erfolgen in der gewöhnlichen

Weise unter der Wirkung der Explosionsdrucke. Durch diese Bewegungen wird gleichzeitig eine Drehbewegung auf die Welle und auf das Schwungrad m übertragen, dessen Drehungsebene unter rechtem Winkel zur Achse der Welle und des Zylinders liegt. Die Drehung wird vermittelt durch Schubränder der von der Decke des Kolbenkörpers herabreichenden beiden Wände d⁵, indem diese Schubränder

ίο auf Kurvennuten eines festliegenden Teiles ο ² und auf Kurvennuten der Schwungradnabe ft einwirken.

Die unteren Enden der Wände d⁵ des Kolbens sind zu Gleitblöcken ausgestaltet, die an ihrer Außen- und Innenseite mit Schubrändern η und η¹ versehen sind (Fig. 6 bis 8). Die Schubränder η wirken mit einer auf- und absteigenden Kurvennut 0 zusammen (Fig. 18), die im Innern eines rohrförmigen Teiles o¹ gebildet ist, der an einer zwischen dem Zylinder und dem Verschlußgehäuse des Schwungrades festliegenden Wand ο² sitzt. Die Schubränder η¹ wirken mit einer auf- und absteigenden Kurvennut ft zusammen, die außen in der Nabe des Schwungrades m sich befindet.

Der festliegende und der drehbare Teil, in denen diese Kurvennuten enthalten sind, sind zueinander und zur Welle e konzentrisch. Die wellenlinienartig verlaufende Kurvennut umfaßt zwei auf- und zwei absteigende Teile (Fig. 18) entsprechend den vier Auf- und Abwärtshüben des Kolbens, die derselbe bei jedem Zyklus von Vorgängen (Arbeiten im Viertakt) macht. Auf den Kolben wird die fortgesetzte Drehung übertragen mittels seiner äußeren Schubränder η unter der Wirkung der Schubnuten im festliegenden Teile o¹, während gleichzeitig seine inneren Schubränder η¹ auf die Schubnuten wirken, die an der Außenseite der Schwungradnabe sich befinden. Das Schwungrad dreht sich dabei mit der doppelten Geschwindigkeit des Kolbens und der Welle. Es kann dies dadurch erreicht werden, daß man die Schrägkanten der beiden konzentrischen Kurvenschubränder gegeneinander ein wenig versetzt anordnet oder derart, daß die Scheitel der Schrägkanten der Schwungradnabe etwas weiter hinaufragen als die der Kurvennut 0 des festliegenden rohrförmigen Teiles o¹ ; dies ist besonders aus Fig. 25 bis 28 ersichtlich.

Wie aus Fig. 25 zu ersehen ist, gleitet während Expansion der Schubrand η des Kolbens an der Kante o^a der Kurvenschübnut des feststehenden Teiles entlang abwärts, wobei der Schubrand η¹ an der Kante p_t der Kurvenschubnut der Schwungradnabe entlang gleitet, so daß sich das Schwungrad mit doppelter Geschwindigkeit wie der Kolben dreht.

Während des Auspuffs (Fig. 26) wird der mit den Schubräridern η und n¹ versehene Gleitblock zwischen den Kanten p_x und o₂ infolge der Drehung des Schwungrades emporgehoben.

Beim Ansaugen (Fig. 27) wird der Gleitblock zwischen den Kanten o\ und ft\ abwärts geschoben.

Während der Kompression (Fig. 28) wird der Gleitblock. zwischen den Kanten fi₃ und O₄ emporgehoben.

Was die Ausführung des Kolbens und die Art seiner Verbindung mit dem Außenmantel betrifft, so ist die auf der Zeichnung dargestellte vorzuziehen, denn sie ermöglicht sämtlichen Teilen, sich unter der Wirkung der heißen Gase des Zylinders gleichmäßig auszudehnen.

Statt auf die zentrale Welle der Maschine die Drehbewegung des Kolbens zu übertragen, könnte man auch die beschleunigte Drehbewegung des Schwungrades auf dieselbe übertragen. In diesem Falle wird die Schwungradnabe durch ein passendes Stück mit der Welle verbunden, und es wird ein Kammlager angewendet, um die Achsialschübe aufzunehmen, die von den Schubrändern übertragen werden, die dann auf den Kolben Drehung nur zu dem Zweck übertragen, um ihn bei jeder dieser Drehungen das abwechselnde Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßorgane der Maschine zu ermöglichen.

Bei der Verwendung der Erfindung bei einer Maschine, die durch Dampf 0. dgl. getrieben wird, der durch Expansion wirkt, werden entweder die Nuten der Schubränder so abgeändert, daß dem Kolben bei jedem Auf- und Abwärtshub eine volle Umdrehung erteilt wird, oder es können in den Zylinderwandungen zwei Öffnungen in einem Winkelabstande von 180 ° angeordnet werden, derart, daß der Dampf oder sonstige Treibmittel zweimal während jeder Kolbendrehung ein- und ausgelassen wird.

Die Stellungen der Schwungradnabe und des festliegenden rohrförmigen Teiles, in denen die Kurvenschubnuten gebildet sind, könnten auch umgekehrte sein. Es würde dann die eine Nut im Innern der mit dem Schwungrad sich drehenden Nabe sich befinden und die andere Nut würde an der Außenseite eines zentralen Lagers gebildet sein, das mit dem Zylinder oder dem Schwungrade fest verbunden ist. Dabei würde wie bei der beschriebenen Anordnung ein Spiel-' raum gelassen sein zwischen den beiden die Schubnuten enthaltenden Teilen, und durch diesen Spielraum würden die die Kurvenschubränder tragenden Wände des Kolbens hindurchreichen, um darin die nötige Auf- und Abbewegung und Drehbewegung gemeinsam mit dem Kolben ausführen zu können.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich nur die Drehbewegung des Kolbens selbst auf die zentrale Maschinenwelle übertragen. Statt die Wände für die Kurvenschubränder in der Ver-

Claims (1)

1. längerung des Kolbens anzubringen, und die Schubrandnuten im Innern des rohrförmigen festliegenden Teiles und außen an der Schwungradnabe, könnte es auch umgekehrt sein. Man könnte die Schubrandnuten an der Innen- und Außenseite einer in Form eines Mantels ausgeführten Verlängerung des Kolbens anordnen, so daß sie mit Schubrändern, die an der Innenseite des festen rohrförmigen Teiles und an der

   10' Außenseite der Schwungradnabe vortreten,^: zusammenwirken. In jedem Falle kann man ferner die vortretenden festliegenden Schubränder durch Rollen oder andere Organe ersetzen, die um Zapfen drehbar sind, und statt daß man den Kolben als Abschlußorgan benutzt, das die nötige öffnung für Ladungseinlaß freilegt, könnte der Kolben zunächst eine öffnung für Lufteinlaß freilegen und dann eine Öffnung für Kohlenwasserstoffe, die groß genüg ist, um die nötige Menge zur Bildung der Ladung zusammen mit der einzulassenden Luft vor Beginn der Kompression einzulassen.

   Pa τ ε ν τ - A ν s ρ r υ c η :

   Explosionskraftmaschine, deren Kolben bei seiner Hin- und Herbewegung eine Drehung ausführt, durch welche die Ein- und Auslaßöffnung des Zylinders gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungradnabe und ein zwischen dem Zylinder und dem Umschlußgehäuse des Schwungrades festliegender Teil mit wellenlinienartig auf- und absteigenden Kurvenschubnuten versehen sind, in welche am Kolben angeordnete Schubränder derart eingreifen, daß bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Drehung des Schwungrades mit der doppelten Kolbengeschwindigkeit erfolgt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.