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Verbrennungsmotor mit veränderlichem Hub. Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren
mit veränderlichem Hub, bei denen die Kolbenstange auf einen Schwinghebel einwirkt,
von dem aus die Kurbelschubstange angetrieben wird. Gemäß -der Erfindung greift
die Kurbelschubstange an einem Arm veränderlicher Länge des Schwinghebels an, während
die Kolbenstange durch. eine Hilfsschubstange auf den Schwinghebel an einem einstellbaren
Punkt einwirkt. Derjenige Schwinghebelarm, an idem ;die Hilfsschubstange angreift,
besitzt,die Form eines Kreisbogens, dessen Radius etwa der Länge der Hilfsschubstange
entspricht.
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Durch die oben beschriebene Anordnung wird es möglich, einen unveränderlichen
Verdichtungsgrad bei beliebig großem Kolbenhub zu erreichen, weil der Kolben bei
großem Hub seinen Totpunkt in größerem Abstand von dem Zylinderboden erreicht als
bei kleinem Hub.
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Beiliegende Zeichnungen stellen zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise dar, und zwar zeigt Abb. i einen gemäß der Erfindung eingerichteten
Verbrennungsmotor mit nur einem Zylinder in Vorderansicht, Abb.2 denselben in Seitenansicht;
Abb. 3 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einen Vierzylindermotor; Abb.
q. zeigt diesen Motor in Vorderansicht; Abb. 5 veranschaulicht die Anordnung der
ölpumpe; A.bb.6 veranschaulicht die Steuerung, und Abb.7, 8, 9 und io veranschaulichen
die Arbeitsweise des Kolbens und die Reglung des Verbrennungsraumes.
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In Abb. i und 2 bezeichnet i den Motorzylinder, der in üblicher Weise
mit einem Mantel für den Umlauf des Kühlwassers versehen ist. Der Zylinderkolben
2 trägt eine hohle Kolbenstange 3. Bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens .2 dient
als Führung eine zweite Stange d., die in die hohle Kolbenstange 3 eintritt, infolgedessen
eine genaue Übereinstimmung zwischen Kolben und Zylinder erzielt und aufrechterhalten
wird, so daß ein Festklemmen nicht eintreten kann. Die Stange q. ist auf dem Boden
des Kurbelgehäuses 5 befestigt. Das untere Ende der Kolbenstange 3 trägt eine Kreuzkopfstange
8, an welche zwei Stangen 7 angreifen (Abb. 2). Die oberen Emden dieser Stangen
7 sind mit Gleitzapfen g verbunden (Abb. 2), die in Kulissen 61 von schwingbaren
Armen 6 .gleiten. Diese Arme 6 sind annähernd horizontal an dem Zylinderkopf angebracht,
mit welchem sie mittels ihrer Enden 15 drehbar verbunden sind (Abb. i und 2). Die
Arme 6 sind gekrümmt, und der Krümmungsmittelpunkt befindet sich auf der Mittellinie
des Zylinders i. In einer gewissen Entfernung von den Punkten, wo die Arme 6 mit
dem Zylinder verbunden sind, sind die Enden eines zweiten Systems von Stangen i
i angelenkt, deren untere Enden mit der Kurbel io verbunden sind. Die Motorwelle
ist, wie aus Abb. i ersichtlich, auf einer Seite des Motors angeordnet, und das
Schwungrad kanndirekt auf der Welle angebracht sein oder seine Umdrehung mittels
eines Zahngetriebes erhalten.
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Die Verschiebung und das Anhalten des Gleitzapfens 9 in,der .einen
oder anderen Lage dem .Arm 6 entlang -wird mittels ein:r Schraube 18 bewirkt, die
in einen seitlichen Ansatz des Gleitzapfens 9 eingeschraubt ist. Ein Ende der Schraube
18 trägt ein Schraubenrad 17, welches mit einer zweiten Schraube 16 in Eingriff
steht. Die Drehung der Schraube 16 veranlaßt eine Drehung der Schraube 18, die ihrerseits,
da sie fest mit dem Gleitzapfen g verbunden ist, letzteren in der Kulisse des Armes
6 verschiebt, um ihm irgendeine Stellung im Arme zuzuerteilen.
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Die Arbeitsweise des Motors ist folgende: Der Hub des Kolbens 2 kann
von einem Minimum f auf ein Maximum g erhöht werden, je nach der- Lage, welche der
Gleitzapfen 9 in der Kulisse des Armes 6 einnimmt, d. h. je nachdem er von der Stellung
a bis zur Stellung b verschoben wird. Die Stellungen a, ä und
b, b' geben in fortlaufenden Linien die Lagen der Stangen 7 an, wenn der
Kolben :2 seinen geringsten Hub bzw. seinen größten Hub, -welch letzterer durch
punktierte Linien angedeutet ist, ausführt.
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NTatürlich bleibt der Hub der Stangen i i stets derselbe, denn die
Köpfe der Stangen 1 2 und 13 sind an feste Punkte des Armes
6
angelenkt, während ihre anderen Enden mit der Kurbelwelle des
Motors verbunden sind. Der Kompressionsraum ändert sich bei jeder Änderung des Kolbenhubes.
Dies ist deutlich aus Abb. 7 bis io ersichtlich, von welchen die Abb. 7 und 8 den
Kompressionsraum und den entsprechenden Kolbenhub veranschaulichen, während Abb.
9 und io den Kompressionsraum für einen Maximalhub des Kolbens darstellen.
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Aus Abb. 7 bis io ist auch ersichtlich, daß, wenn die Stangen 7 sich
in der aus Abb. 7 und 8 ersichtlichen Lage befinden, d. h. wenn der Kolben seinen
geringsten Hub ausführt, die Arbeitsleistung an der Kurbelwelle io eine Funktion
der Entfernung dieses Mittelpunktes a von dem Schwingungsmittelpunkt o des Armes
6 ist, multipliziert mit dem Kolbenhub.
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Durch eine Verschiebung der Stange 7 von a nach b' erhält
man eine viel größere Arbeitsleistung als Folge des Wertes, der sich aus dem Produkt
Entfernung c-b # Kolbenhub ergibt. In dieser Stellung hat man aber eine verringerte
Geschwindigkeit der Kurbelwelle io, doch wird diese Geschwindigkeitsverringerung
durch eine größere Arbeitsleistung ausgeglichen. Befinden sich umgekehrt die Stangen
7 in der in Abb. 7 und 8 veranschaulichten Stellung, so wird die Geschwindigkeit
des Motors erhöht bei gleichzeitiger entsprechender Verringerung des Kolbenhubes,
doch ist für beide Fälle das Resultat eine konstante Kraftwirkung an der Kurbelwelle.
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Man erhält also an der Kurbelwelle eine konstante Kraftwirkung, ganz
gleich, wieviel Touren der Motor macht, da diese Kraftwirkung,durch die Stellung
der Stangen 7 bedingt wird.
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Abb. 3 und 4 veranschaulichen einen Vierzylindermotor, der sich bezüglich
der Einrichtung von dem Einzylindermotor gemäß Abb. i und 2 nur dadurch unterscheidet,
daß der Arm 6 nicht mehr mit seinem Ende an den Kopfzylinder angelenkt ist, sondern
an einem Punkte, der sich zwischen seinen Enden befindet. Die Stangen i i sind hier
mit dem freien Ende des kürzeren Teiles -des Armes 6 verbunden. Jede Stange i i
ist mit einem Zylinderpaar verbunden -und mit einer Kröpfung der Welle, die in diesem
Falle zwei um i8o° gegeneinander versetzte Kröpfungen besitzt.
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Abb.6 veranschaulicht, in welcher Weise die Lage der Stangen 7 verändert
werden kann, und wie sie in einer beliebigen Stellung am Arme 6 festgehalten werden
können. 2o ist ein Pedal, welches von einem Zahnsektor 2I gebildet wird, der mit
einem Zahnrade 22 in Eingriff steht. Eine mit dem Zahnrade 22 verbundene Scheibe
ist beispielsweise durch eine Kette 24 mit einem Zahnrade 25 verbunden, das in einem
Support 26, der fest am Fahrzeilig angebracht ist, montiert ist. Die Nabe des Zahnrades
25 ist mit Gewinde versehen, um in die Schraube 16 eingreifen zu können. Diese Schraube
16 greift in das Schraubenrad 17 am Ende der Schraube 18 ein. Infolge dieser Anordnung
erzielt man beim Niederdrücken des Pedals 2o eine Drehung der Schraube 18, was eine
Verschiebung d.-r Stangen 7 -den Arm 6 entlang zur Folge hat. Um eine sehr schnelle
Drehung der Schraube 18 zu erzielen, wird die Schraube 16 mit einer doppelten, entgegengesetztaerichteten
Windung versehen, wie aus Abb. 6 ersichtlich ist.
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@Abb. 5 veranschaulicht die für die Schmierung bestimmte Pumpe, die
für einen jeden Kolben vorgesehen ist. Infolge des sehr langen Hubes ist es erforderlich,
eine sehr wirksame Schmierung zu bewirken, was durch die in der Zeichnung veranschaulichte
Konstruktion ermöglicht wird. Die Stange .4 ist bei 28 hohl, und die Öffnung wird
durch ein kleines Ventil 29 verschlossen. Die hohle Stange 3 des Kolbens ist ebenfalls
mit einem Ventil 31 versehen und steht durch einen Kanal 32 mit der Oberfläche
des Kolbens :2 in Verbindung. Ein zweiter Kanal 30 steht mit der Kreuzkopfstange
8 in Verbindung. Infolge der Bewegung des Kolbens 2 und der Stange 3 mit Bezug auf
die Stange 4 wird Öl aus dem Kurbelkasten 5 angesaugt und zum Zylinder und zum Kreuzkopf
geschickt, was eine vollkommene Schmierung zur Folge hat.