DE4039372A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzylindermaschine mit einem drehbaren Zylinder, dessen Kolben seine Schubkraft auf eine außerhalb des Zylinders befindlichen Kurbel überträgt.

Bereits seit Anfang dieses Jahrhunderts sind Brennkraft­ maschinen bekannt, die erstmals bewegliche, umlaufende Zylinder aufwiesen und die deshalb Umlaufmotoren genannt wurden.

Bei den bekannten Umlaufmotoren laufen im Gegensatz zu den klassischen Hubkolbenmotoren (Standmotoren), bei denen das Kurbelgehäuse und die Zylinder feststehen, die Zylinder auf einer Bahn um eine feststehende, außerhalb der Zylinder befindlichen Achse, die in der Regel die Kurbelwelle darstellt, um (s. Giger: Kolben-Flugmotoren, Motorbuch-Verlag, Stuttgart 1986).

Die Drehkraft an den umlaufenden Zylindern, hervorgerufen durch den Seitendruck der Kolben oder zusätzlich mit einer Kurbelwelle, deren Zahnradübersetzung den Zylinder­ umlauf unterstützt, fiel jedoch gering aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraft­ maschine zu entwickeln, die einen besseren Wirkungsgrad erzielt, bei einem relativ einfachen konstruktiven Aufbau.

Dieses Ziel wird erreicht, indem die Kolbenkraft auf einen Kurbelarm übertragen wird, der größer ist als dies normalerweise einem Kurbelarm eines stehenden gleich­ hubigen Hubkolbenmotores entspricht, und bei dem gleich­ zeitig im Bereich des oberen Verbrennungsdruckes ein größerer Kurbeldrehwinkel zustande kommt, mit dem ein größeres Drehmoment erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Zylinder durch beidseitig an dem Zylinder angeord­ neten Zylinderwellen, drehbar um eine Achse, gelagert ist, daß der im Zylinder bewegbare Kolben auf einem querstehenden Kolbenträger verankert ist, der durch einen oder mehrere Schlitze, in der unteren Zylinderhälfte, an dem Zylinder herausragt und in einer Gleitschiene geführt an einem Kurbelarm angelenkt ist, daß der Kurbelarm drehbar um eine Achse mit einem Kurbellager gelagert ist, das versetzt zu der Zylinderwelle auf einem Zylinder­ lagerbock angeordnet ist, daß ein Abtriebsrad fest auf dem Kurbellager aufsitzt und ein Vorgelegewellenrad mittreibt.

Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß an dem Kolben eine Kolbenstange befestigt ist, die durch ein verschlossenes Zylinderende geführt ist, aus diesem herausragt und daran der Kolbenträger verankert ist, der beidseitig am Zylinder hochgezogen, in verlängerten Gleitschienen am Zylinder geführt ist, und beidseitig mit einem Überbrückungsarm verbunden an dem Kurbelarm angelenkt ist.

Einzelne Zylindereinheiten sind in Reihe und/oder umfangsverteilt an einer Vorgelegewelle angeordnet und bilden somit eine mehrzylindrische Drehzylindermaschine.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Zufuhr des Kraftstoffes oder des Kraftstoff-Luftgemisches zu dem Zylinder und die Abfuhr der Verbrennungsgase aus dem Zylinder durch die sich drehenden hohlen Zylinderwellen erfolgt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß die Abfuhr der Verbrennungsgase aus dem Zylinder über Leitschaufeln erfolgt, die dadurch die Zylinderdrehung unterstützt.

Eine wirkungsvolle Versorgung des Zylinders mit Frischluft wird durch einen, mit dem Zylinderkopf mitschwenkenden, Lufttrichter erreicht.

Der Ventilsteuermechanismus und eine Kraftstoffpumpe kann, bei der Zylinderdrehung, durch Auflaufen an kreisbogenförmigen Laufschienen getätigt werden, dabei kann durch eine Verschiebung und Streckung der Lauf­ schienen eine Betriebsanpassung erfolgen, deren Ablauf durch eine Zwangssteuerung sichergestellt werden kann.

Durch die Art der Erfindung ist auch eine Ventil­ steuerung durch Auflaufen des Ventilsteuermechanismus auf einem stehenden Nocken größeren Durchmessers zu erreichen.

In einfacher Weise steuert eine Nockenwelle am Zylinder­ kopf die Ventile, indem deren Nockenwellenrad an einem Standrad abläuft.

Eine Isolierbuchse als Wärmebrücke auf der hohlen Auslaß-Zylinderwelle schützt das Lager vor Überhitzung.

Zur Stabilisierung der aufgeschlitzten Zylinderwände und als Zylinderausgleichgewicht trägt eine Zylindermutter bei.

Das einseitige Gewicht von Kolben und Kurbelarm am Kurbellager gleicht ein Gegengewicht aus.

Zur Verhinderung von Ölansammlung und Überhitzung im Kolbeninnenraum ist es zweckmäßig eine Trennwand mit Kühlrippen einzufügen.

Mit einer Labyrinthabdichtung wird die reibungsfreie Trennung der Schmierstellen von den Kühlflächen des Zylinders und der Auspuffableitung vollzogen.

Zu einer besseren Zylinderfüllung trägt ein steuerbarer Auspuff-Rückstau bei.

Durch eine Abstandsverstellung des Kurbellagers zur Zylinder-Achse, mit einem exzentrischen Lagerring, wird der Hub des Kolbens geändert.

Mit einer gesonderten Lagerung des Abtriebsrades und deren flexiblen Antrieb durch die Kurbel ist das Abtriebsrad unabhängig von einer gleichachsigen Lagerung mit dem Kurbellager.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine größere Wirtschaftlichkeit und ein ruhiger Lauf gegenüber einem klassischen Hubkolbenmotor gegeben ist.

In den folgenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von Drehzylindermaschinen dargestellt, die näher beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1 und 2 verschiedene schematische Schnitte durch eine erfindungsgemäße Drehzylindermaschine,

Fig. 3 bis 8 schematische Schnittdarstellungen durch eine Drehzylindermaschine in unterschied­ lichen Zylinderstellungen während einer Zylinderdrehung,

Fig. 9 bis 14 Kräfteparallelogramme eines klassischen Hubkolbenmotors und einer Drehzylinder­ maschine in vergleichender Darstellung,

Fig. 15 und 16 schematische Schnitte durch ein Ausführungsbeispiel für eine Zweitaktmaschine mit Kolbenstange,

Fig. 17 und 18 die schematische Anordnung von mehreren Zylindereinheiten, die umfangsverteilt und in Reihe an einer Vorgelegewelle angeordnet sind,

Fig. 19 und 20 schematische Schnitte durch ein Ausführungsbeispiel für eine Zweitaktmaschine,

Fig. 21 einen schematischen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 19,

Fig. 22 die Seitenansicht einer Ventilsteuerung an einem Laufschienenende mit Zwangssteuerung,

Fig. 23 einen schematischen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 22,

Fig. 24 die Draufsicht auf eine, in einem Schienenbett geführte, streckbare Laufschiene,

Fig. 25 und 26 schematische Schnitte durch ein Ausführungsbeispiel für eine Viertaktmaschine,

Fig. 27 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Zweitaktmaschine mit Auslaßschlitzen und einer Kolbenhub-Stelleinrichtung nach der Linie A-A der Fig. 28,

Fig. 28 einen schematischen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 27,

Fig. 29 die Auspuffrückstau-Vorrichtung nach der Linie C-C der Fig. 27 bei einer Zylinderdrehung von 139°,

Fig. 30 ein Ausführungsbeispiel eines flexiblen Antriebs für das Abtriebsrad nach der Linie D-D der Fig. 27,

Fig. 31 das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Kolbenhubveränderung nach der Linie E-E der Fig. 27,

Fig. 32 das Ausführungsbeispiel der Fig. 31 bei einer Drehung des exzentrischen Lagerringes um 90°.

Die schematischen Schnittdarstellungen der Fig. 1 und 2 zeigen eine Drehzylindermaschine gemäß der Erfindung in der Stellung des Zylinders 1, bei der der Kolben 3 sich im oberen Totpunkt befindet.

Der Zylinder 1 ist beidseitig mit den Zylinderwellen 2a, 2b drehbar um die Achse 2, in dem Zylinderlager a und dem Zylinderlagerbock b, gelagert.

Der Kolben 3 ist auf einem Kolbenträger 5 verankert, der die Schubkraft des Kolbens 3, durch einen Schlitz in der unteren Zylinderhälfte, an den Kurbelarm 8 überträgt.

Der Kolbenträger 5 ist mit Gleitflächen versehen und damit in den Gleitschienen 7 geführt, die längsseitig an der äußeren Zylinderwand angebracht sind, die auch als Rollenbahnen ausgebildet sein können. Die Gleitschienen 7 übernehmen den Druck für die Drehung des Zylinders 1 um seine Achse 2 sowie die Führung des Kolbens 3.

Der Kolbenträger 5 ist, in der Achse 6a, an dem Kurbelarm 8 angelenkt, der in einem Kurbellager 9 auf dem Zylinderlagerbock b drehbar, um die Achse 9a, gelagert ist, die exzentrisch oder versetzt zu der Achse 2 angeordnet ist, wie aus dem Schnitt A-A von Fig. 1 in Fig. 2 hervorgeht.

In der oberen Totpunktstellung liegen die Achsen 9a, 2 und 6a auf einer gemeinsamen Senkrechten (Fig. 2).

Der Abstand der Achse 9a bis zur Achse 2 ist mit r angegeben und entspricht dem Aktionsradius des Kolbens 3 (ist gleich dem halben Kolbenweg).

Der Abstand der Achsen 9a bis 6a ist mit h bezeichnet und entspricht der Länge des Kurbelarmes 8.

Mit dr ist der sich, bei der Drehung des Zylinders 1 und des Kurbelarmes 8, fortlaufend verändernde Abstand der Achsen 2 und 6a bezeichnet; dr ist am kleinsten, wenn der Kolben 3 sich im oberen Totpunkt befindet; dr ist am größten, wenn der Kolben 3 sich im unteren Totpunkt befindet, wie beispielsweise in Fig. 6 und 7 dargestellt ist und später noch besprochen wird.

Wie weiter aus Fig. 1 hervorgeht ist auf dem Kurbellager 9 ein Abtriebsrad 12 befestigt, das von dem Kurbelarm 8 mitgetrieben wird und beispielsweise als Zahn-oder Kettenrad ausgebildet ist. Das Abtriebsrad 12 überträgt die erzeugte Drehkraft auf ein Vorgelegewellenrad 13.

Eine feststehende Kraftstoffleitung 1 ist abgedichtet in der sich drehenden Zylinderwelle 2b eingelagert und führt, wie in Fig. 1 gezeigt, den Kraftstoff dem Zylinder 1 zu. Eine Kraftstoffpumpe versorgt zum Beispiel, eine Einspritzdüse mit dem nötigen Betriebsdruck (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Ein am Zylinderkopf mitdrehender Lufttrichter t versorgt den Zylinder 1 mit Frischluft.

Durch die Drehung des Kurbelarmes 8, der Kolbenbrücke 5 und des Kolbens 3 um die Achse 9a wird eine Unwucht an dieser hervorgerufen, die von einem Gegengewicht gw ausgeglichen wird.

Damit sich kein Motoröl, bei der Drehung des Kolbens 3 um die Achse 9a, im Kolbeninnenraum unter dem Kolbenboden ansammelt und dadurch eine zusätzliche Unwucht verursacht, ist der Kolbeninnenraum mit einer Trennwand tw, unterhalb der Achse 9a, versehen, so daß das Motoröl abgeschleudert wird. Zur Vermeidung von Überhitzung des Kolbenbodens ist dieser mit Kühlrippen versehen, die bis über die Trennwand tw reichen können.

Eine Unwucht des Zylinders 1 wird mit einer Zylinder­ mutter m als Ausgleichgewicht, die gleichzeitig zur Stabilisierung der aufgeschlitzten Zylinderwand dient, aufgehoben.

Die Steuerung der Ventile 10 sowie die Betätigung einer Kraftstoffpumpe wird durch Auflaufen an kreisbogen­ förmigen Laufschienen 11 erreicht.

Der Auslaß der Verbrennungsgase aus dem Zylinder 1 erfolgt, nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, durch die als Hohlwelle ausgebildete Zylinderwelle 2a, auf ihr ist eine Isolierbuchse als Wärmebrücke wb aufgesetzt, die das Zylinderlager a vor Überhitzung schützt.

Der Arbeitsvorgang kann der gleiche sein wie bei allen klassischen Hubkolbenmotoren; lediglich die Kraftüber­ tragung zwischen Kolben 3 und Kurbel 8 und deren Weitergabe ist anders.

Wird der Kurbelarm 8 gedreht, dann drückt dieser den Zylinder 1 mit einer Hebelwirkung, der dem Abstand dr entspricht, an der Gleitbahn 7 um die Achse 2.

Die bei der Drehung der Zylindermasse aufgewendete Energie wird, nach Beendigung der Expansionsarbeit zur weiteren Drehung des Kurbelarmes 8 zurückgegeben, der über die Kolbenbrücke 5 den Kolben 3 zur Verdichtungs­ arbeit drückt.

Während der Drehung des Zylinders 1 kommt dieser in unterschiedliche Winkelstellungen zum Kurbelarm 8, die auch von der Länge des Kurbelarmes 8 abhängig ist. Je kürzer dieser ist, aber immer länger als der Achsen­ abstand r, um so eher wird ein größerer Kurbeldrehwinkel nach dem oberen Totpunkt erreicht, bei einem kürzeren Expansionsweg, und somit höherem Verbrennungsdruck, mit dem der Kurbelarm 8 gedreht wird.

In den schematischen Schnittdarstellungen von Fig. 3 bis 8 sind Momentaufnahmen von Zylinder und Kurbelarm­ stellungen während einer vollständigen Drehung des Zylinders 1 um 360° gezeigt.

In Fig. 3 hat sich der Zylinder 1 aus der Ausgangsstellung um ca. 45°, der Kurbelarm 8 nur um 17° gedreht. Nach einer Drehung des Zylinders 1 um 90° (Fig. 4) beträgt der Drehwinkel des Kurbelarmes 8 ca. 48; bei 140° Zylinder­ drehung hat sich der Kurbelarm 8 um ca. 115° weiter gedreht (Fig. 5). Nach Erreichen des unteren Totpunktes gemäß Fig. 6 und 7 beträgt der Drehwinkel für Zylinder 1 und Kurbelarm 8 gleichermaßen 180°, die drei Achsen 6a, 2 und 9a befinden sich auf einer gemeinsamen Senkrechten und der Achsenabstand dr ist am größten. Außerdem ist in Fig. 6 und 7 zu erkennen, daß im unteren Totpunkt die Ventile 10, durch Auflaufen auf der Laufschiene 11, geöffnet sind, daß das Kraftstoff-Luftgemisch in den Zylinder 1 strömt und daß die Öffnung der Zylinderaus­ laßwelle 2a von dem Kolben 3 freigegeben ist.

Wie schließlich aus Fig. 8 hervorgeht, ist der Kurbelarm 8 bei einer Drehung des Zylinders 1 um 280°, bereits auf ca. 327° vorgeeilt. Zylinder 1 und Kurbelarm 8 erreichen nach 360° gemeinsam wieder ihre Ausgangsstellung.

Auf dem Weg zum unteren Umkehrpunkt eilt der Zylinder 1 dem Kurbelarm 8 voraus. Nach Überschreiten des unteren Umkehrpunktes kehren sich die Verhältnisse um.

Aus den Fig. 3 bis 8 läßt sich auch die Längenänderung des Hebelarmes dr, der durch den Abstand der Achsen 2 bis 6a bestimmt ist, mit fortschreitender Zylinderdrehung gut erkennen. Sein Abstand vergrößert sich von einem konstruk­ tiv vorgegebenen Minimalwert im oberen Totpunkt des Kolbens 3 bis auf einen Maximalwert im unteren Totpunkt des Kolbens 3 und geht dann mit weiterer Zylinderdrehung wieder auf seinen minimalen Ausgangswert zurück.

Infolge der sich ständig ändernden Winkelstellung des Kurbelarmes 8 gegen die schwerere Masse des Zylinders 1 führt das Kurbellager 9 bzw. Abtriebsrad 12, bei einer Zylindereinheit, eine ungleichmäßige Drehbewegung aus, die durch das Anbringen eines Übergewichtes auf der Abtriebsseite sich ins Gegenteil überführen läßt. Bei dem Eingriff von mehreren Zylindereinheiten an einer Vorgelegewelle 14 paßt sich ein Gleichlauf an.

In den Fig. 9 bis 14 sind in vergleichender Darstellung Kräfteparallelogramme eines klassischen Hubkolbenmotors mit einem Kurbel-Pleuelstangenverhältnis von 1 : 3 (Fig. 9 und 12) sowie einer erfindungsgemäßen Drehzylinder­ maschine mit einem kurzen Kurbelarm 8 (Fig. 10 und 13) und einer Drehzylindermaschine mit einem langen Kurbelarm 8 (Fig. 11 und 14) aufgeführt.

Der Kolbenweg ist in den Darstellungen Fig. 8, 10 und 11 der gleiche, und zeigt, daß in Fig. 10 ein größeres Kräfteparallelogramm, multipliziert mit dem etwas größeren Kurbelarm 8, ein um ca. 45% höheres Drehmoment als in Fig. 9 aufweist. In Fig. 11 entsteht ein viel kleineres Kräfteparallelogramm, jedoch multipliziert mit dem langen Kurbelarm 8 wird ein um ca. 10% höheres Drehmoment als in Fig. 8 erreicht.

In der Fig. 12 erreicht der klassische Hubkolbenmotor sein größtes Kräfteparallelogramm, und bei gleichen Kolben­ wegen fällt das Drehmoment in Fig. 13 schon etwas geringer aus als in Fig. 12, während in Fig. 14 das Drehmoment annähernd gleich dem in Fig. 12 ist.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Zweitaktmaschine mit Vorverdichtung im unteren Kolbenraum ist in Fig. 15 und 16 dargestellt. Darin ist der Kolben 3 mit einer Kolbenstange 4 versehen, die geführt und abgedichtet aus dem verschlossenen Zylinderende herausführt. Hier ist an der Kolbenstange 4 der Kolbenträger 5 befestigt, der beidseitig am Zylinder 1 hochgezogen, in verlängerten Gleitschienen 7 geführt ist und beidseitig mit einem Überbrückungsarm 5a verbunden an dem Kurbelarm 8 angelenkt ist. Der Kurbelarm 8 ist durch das Kurbellager 8 auf dem Zylinderlagerbock b, seitlich versetzt zur Zylinderwelle 2b, gelagert.

Durch die hohle Zylinderwelle 2a wird über selbst­ steuernde Lamellen la im unteren Zylinderraum das Kraft­ stoff-Luftgemisch angesaugt und im bekanntem Zweitakt­ verfahren dem Arbeitsprozeß zugeführt.

In relativ einfacher Weise kann dabei der Kolben 3 als Stufenkolben ausgebildet werden, der ein größeres Volumen vorverdichtet.

Einzelne Zylindereinheiten können umfangsverteilt, wie in Fig. 17 als Beispiel mit drei Zylindereinheiten gezeigt, angeordnet sein, die auch nebeneinander an einer Vorgelegewelle 14, im Baukastenverfahren, vermehrt einsetzbar sind. Die Fig. 18 zeigt die Anordnung einzelner Zylindereinheiten in Reihe an einer Vorgelegewelle 14.

In den Fig. 19 bis 21 ist als Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Drehzylindermaschine als Zweitakter dargestellt.

Der Kolben 3 ist mit einem zweiarmigen Kolbenträger 5 versehen (Fig. 20), der durch Schlitze zur Zylinderaußen­ wand führt und hier jeweils mit einer Führungsstange fs versehen ist, die in Gleitschienen 7 geführt sind, und die den Druck für die Drehung des Zylinders 1 übernehmen und dem Kolben 3 eine gradlinige Führung geben.

Einen Vorteil zeigt die Abführung der Verbrennungsgase aus dem Zylinderkopf, wo nach dem Öffnen der Ventile 10 die Verbrennungsgase beim Durchströmen von Leitschaufeln ls, zusätzlich begünstigt durch die Fliehkraft, die Zylinderdrehung unterstützt wie Fig. 21, nach der Linie A-A der Fig. 19, während des Auspuffvorganges veran­ schaulicht. An den Leitschaufeln ls sind beidseitig kreisrunde Scheiben da angebracht, die auch den Zylinder 1 seitlich einschließen und die mit Luftdurchlässen für die Zylinderkühlluft versehen sind. Eine Ummantelung zwischen den ersten beidseitigen Scheiben da ist an den Leitschaufeln ls, für den Auspuff durchbrochen.

Zwischen mehrschichtigen Scheiben da sind Scheibenringe db eingesetzt, die an der Gehäuseummantelung befestigt sind und so, während der Drehung, eine berührungsfreie Labyrinthabdichtung d bewirken. Bei Stillstand schließt eine Rückfallklappe rk (Fig. 21) das Auspuffrohr ar, damit ein Zurückströmen der Auspuffgase durch die Labyrinth­ abdichtung d verhindert wird.

Wie weiter aus Fig. 18 und 20 ersichtlich, ist die Kurbelseite der Drehzylindermaschine ebenfalls mit einer Labyrinthabdichtung d versehen. Sie soll verhindern, daß Spritzöl von den Kurbelteilen, des Kolbens 3 und des Ventilmechanismus an die auspuffseitige Labyrinthabdich­ tung d gelangt bzw. in den Kühlluftstrom des mit Kühl­ rippen kr versehenen Zylinders 1, der durch seine Drehung die Kühlluft ansaugt und zwischen den Kühlrippen kr nach außen schleudert, wie durch Pfeile kl angedeutet ist.

Durch eine schnelle Entleerung des Zylinders 1 über Nur- Auslaßventile 10 ist auch ein schnelles Einströmen durch Zylindereinlaßschlitze es, mit Spülluft und z. B. nachfol­ gendem Kraftstoff-Luftgemisch mit Gebläse-Unterstützung, durch die hohle Zylinderwelle 2a gewährleistet.

Die Betätigung des Ventilsteuermechanismus erfolgt in dem Ausführungsbeispiel dieses Zweitakters durch Auflaufen einer mit dem Zylinderkopf mitdrehenden Rolle ro oder einem Gleitstück an der Laufschiene 11. Dabei kann mit einer verhältnismäßig einfachen, automatisch abzustim­ menden Betriebsanpassung der Ventilsteuerzeiten eine verlängerte Zylinderspülung zur Zylinderinnenkühlung genutzt und gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel für die Betätigung des Ventil­ steuermechanismus, die den Betriebsbedingungen angepaßt werden kann, ist in Fig. 22 bis 24 aufgeführt. Dabei stellt Fig. 22 eine Seitenansicht dar, die Fig. 23 eine schematische Schnittdarstellung nach der Linie B-B der Fig. 22, die Fig. 24 eine Draufsicht auf die Laufschiene 11.

In der Fig. 22 ist ein Teil der Laufschiene 11 mit einer Zwangssteuerschiene 11a in der Stellung dargestellt, die ungefähr der Drehung des Zylinders 1 entspricht, bei der die Ventile 10 schließen. An einer am Zylinderkopf angebrachten Halterung ht ist ein Rollenführungsgelenk rg angebracht, an dem die Rolle ro und die Rolle rz drehbar eingesetzt sind. Das Rollenführungsgelenk rg ist in seiner Schwenkbarkeit durch zwei Anschläge a1 und a2 begrenzt. Anschlag a1 verhindert, daß das oder die Ventile 10, bei dem schnellen Auflaufen der Rolle ro auf die Laufschiene 11, zu weit durchschlagen. Anschlag a2 soll Zugkräfte an den Ventilschäften verhindern, die durch Fliehkräfte und das schnelle Zuschlagen, der mitdrehenden Ventilsteuermechanismen, entstehen würden. Am Ende der Ventilerhebungskurve läuft die Laufschiene 11 aus (Fig. 22). Das Auflaufen der Rolle ro wird unterbrochen, während die Rolle rz unter der Zwangslaufschiene 11a die Ventile 10 bzw. den Ventilsteuermechanismus nur bis zum Anschlag a2 schließt, ein verbleibendes Toleranzspiel an den Ventilen 10 kann von schwachen Federn geschlossen werden.

Die Laufschiene 11 ist mit der Zwangssteuerschiene 11a verbunden (nicht dargestellt) und in einem Schienenbett 11b verschiebbar. Durch die Längsverschiebung der Lauf­ schiene 11 ist eine Einstellmöglichkeit zum früheren oder späteren Betätigen der Ventile 10 gegeben, die bis zu einer Einstellung für einen Rückwärtslauf reichen kann.

Die Laufschiene 11 kann streckbar ausgeführt werden (Fig. 23 und 24), indem sie längsseitig in der Mitte gespalten und versetzt an jeder Seite getrennt wird. Dadurch ist sie auseinanderziehbar und auch die Länge der Ventilöffnungszeit kann eingestellt werden. Mit der Laufschiene 11, die in der Höhe verstellbar sein kann, lassen sich auch Pumpen und Zündeinrichtungen betätigen.

Anstelle der Laufschiene 11 kann auch ein übergroßer Nocken die Steuerung der Ventile 10 übernehmen (nicht dargestellt). Dabei kann ein oder zwei gegeneinander verdrehbare Nocken über einem Zylinderlagergehäuse, der Zylinderwellen 2a oder 2b, aufgesetzt werden. Ventilstößel, die am Zylinder 1 geführt sind, gleiten dann, während der Zylinderdrehung, über den Nocken und betätigen den Ventilmechanismus.

In den schematischen Schnittdarstellungen der Fig. 25 und 26 ist eine Drehzylindermaschine als Viertakter dargestellt. Die Ausführung liegt darin, daß eine am Zylinderkopf angebrachte Nockenwelle n von einem Nockenwellenrad nr gedreht wird, das bei der Drehung des Zylinders 1 auf einem Standrad sr abläuft. Das Nockenwellenrad nr ist bei einem Viertakter doppelt so groß als das Standrad sr (bei einem Zweitakter gleich groß) und als Zahn- oder Kettenrad ausgebildet. Das Standrad sr ist auf dem Zylinderlagergehäuse vom Zylinderlagerbock b aufgesetzt und kann vor- und zurück­ gestellt werden. Die Nockenwelle n betätigt nach bekannter Weise die Aus-und Einlaßventile 10.

Das Abführen der Verbrennungsgase, die Kühlung des Zylinders 1 und deren Abkapselung mit Labyrinthabdich­ tungen d erfolgt wie in Fig. 18 und 20. Lediglich die Zufuhr des Kraftstoff-Luftgemisches zu dem oder den Einlaßventilen 10 wird an der Zylinderwand zum Zylinderkopf hingeleitet.

In Fig. 27 bis 29 ist eine Drehzylindermaschine als Zweitaktmaschine dargestellt mit der Besonderheit, daß bei einem Abführen der Verbrennungsgase durch die hohle Zylinderwelle 2a in dieser ein Abgasrückstau, nach folgendem Verfahren, gesteuert wird.

Nachdem der Kolben 3 die Zylinderauslaßschlitze as frei­ gibt, strömen die Verbrennungsgase durch den Auspuffkanal ak und werden seitlich vom Zylinder 1 zu einer Auslaß­ öffnung im Auspuffkanal ak umgelenkt, der hier als Zylinderwelle 2a ausgeführt ist. Über den Auspuffkanal ak bzw. Zylinderwelle 2a ist ein feststehender, zylindrischer Auspuffaufsatz z berührungsfrei aufgesetzt und mit einer Öffnung versehen, an dem ein Auspuffrohr ar angeschlossen ist. Der Auspuffaufsatz z ist beidseitig abgedichtet, im Beispiel mit einer Labyrinthabdichtung d.

Während des Auspuffvorganges (Fig. 29, nach der Linie C-C der Fig. 27) passiert die Auslaßöffnung des Auspuffkanals ak die Öffnung des Auspuffaufsatzes z und die Verbrennungsgase können durch das Auspuffrohr ar entweichen. An dem Auspuffrohr ar ist ein Schieber s angebracht, der je nach Bedarf mehr oder weniger geschlossen werden kann und die darunter vorbei drehende Auslaßöffnung des Auspuffkanals ak früher oder später abschnürt, so daß es zu einem Rückstau der Verbrennungs­ gase bis in den Zylinder 1 kommt.

Der Auslaßöffnung des Auspuffkanals ak ist eine Entlastungsöffnung nachgeordnet, die erst dann die Öffnung des Auspuffaufsatzes z passiert, wenn der Kolben 3 die Auslaßschlitze as geschlossen hat. Der Rückstau kann sich dann hierdurch entspannen.

In den Fig. 27, 30 bis 32 ist weiterhin aufgeführt, daß sich die erfindungsgemäße Drehzylindermaschine in seinem Kolbenhub und damit in seinem Rauminhalt, während des Betriebes, verändern läßt.

Wie im voraus schon besprochen (Fig. 1 und 2) wird der Hub des Kolbens 3 von dem Achsenabstand r, ist gleich dem der Kurbel-Achse 8a bis zur Zylinder-Achse 2, bestimmt. Dieser Achsenabstand r kann verändert werden, indem auf dem Sitz des Kurbellagers 8 ein, verstellbarer, exzentrischer Lagerring x aufgesetzt wird, auf dem dann das Kurbellager 8 bzw. der Kurbelarm 8 umläuft. Der Lagerring x ist an seinem äußeren Rand mit einem Innenzahnkranz versehen, in den ein Zahnrad xz eingreift, das von einer, im Zylinderlagerbock b, gelagerten Welle xw gedreht werden kann. Wird das Zahnrad xz gedreht, dann dreht dieses den exzentrischen Lagerring x (Fig. 32). Der Mittelpunkt des äußeren Umfanges des Lagerringes x, auf dem das Kurbellager 8 sitzt, bekommt nun einen anderen Abstand zur Zylinder-Achse 2 und somit ändert sich auch der Aktionsradius des Kolbens 3.

Der Kolbenweg kann somit vergrößert oder verkleinert werden und damit auch das Verdichtungsverhältnis. Der Vorgang kann während des Betriebes erfolgen und ein Brennraumdruckindizierer könnte die Steuerung des Zahnrades xz übernehmen, so daß auch ein mit Kraftstoff- Luftgemisch beladener Zylinder 1 als selbstzündender Motor laufen könnte.

Je nach der exzentrischen Stärke und der Stellung des Lagerringes x verschiebt sich auch der Umkehrpunkt des Kolbens 3 im Zylinder 1 um ein paar Grad (Fig. 32). Die Ventilsteuerungseinrichtungen müssen entsprechend nachgeführt werden.

Dadurch, daß das Kurbellager 9 in seiner Lage verstellt werden kann, muß ein Abtriebszahnrad 12 einen eigenen Lagersitz erhalten. Wie in Fig. 30 nach der Linie D-D der Fig. 27 dargestellt ist, kann das Abtriebszahnrad 12 seitlich der Kurbeleinrichtung, angelehnt, auf dem Zylinderlagerbock b angeordnet werden. Über eine Klaue ka wird das Abtriebszahnrad 12 von einem Mitnehmerbolzen bo mitgedreht. Der ungleiche Lagersitz vom Abtriebszahnrad 12 und Kurbellager 9 kann dadurch überbrückt werden.

Bei einer zu starken Abbremsung oder Blockierung der Vorgelegewelle 14 kann unter Umständen der Schwung eines Zylinders 1 einer Überbelastung an der Anbindung des Kurbelarmes 8 zum Kolbenträger 5 nicht mehr standhalten, besonders dann, wenn der Kolben 3 sich beim oberen Umkehrpunkt befindet und die kurze Hebelwirkung dr eine Abscherung begünstigt. Dieses kann vermieden werden, wenn an der Vorgelegewelle 14 eine Überlastungskupplung eingesetzt wird.

Claims (16)

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinder und darin sich bewegenden Kolben, wobei der Zylinder drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzylindermaschine aus einem Zylinder (1) besteht, der beidseitig mit den Zylinderwellen (2a, 2b) drehbar um eine Achse (2) gelagert ist, daß der im Zylinder (1) bewegbare Kolben (3) auf einem querstehenden Kolbenträger (5) verankert ist, der durch einen oder mehrere Schlitze in der unteren Zylinderwand, außerhalb des Zylinders (1) mit Führungsstangen (fs) in Gleitschienen (7) geführt ist und an einem Kurbelarm (8) angelenkt ist und diesen antreibt, der wiederum über den Kolben­ träger (5) an den Gleitschienen (7) den Zylinder (1) mitdreht und diesen zu einer Winkelstellung zum Kurbelarm (8) bringt, der auf einem Zylinderlagerbock (b) mit einem Kurbellager (8) um die Achse (8a) drehbar gelagert ist, die versetzt zur Achse (2) angeordnet ist und daß ein mit dem Kurbellager (9) verbundenes Abtriebsrad (12) ein Vorgelegewellenrad (13) antreibt.

2. Drehzylindermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) mit einer Kolben­ stange (4) versehen ist, die durch ein abgeschlossenes Zylinderende hinausgeführt mit einem Kolbenträger (5) verankert ist, der beidseitig am Zylinder (1) hochge­ zogen in verlängerten Gleitschienen (7) geführt ist und mit einem Überbrückungsarm (5a) am Kurbelarm (8) angelenkt ist.

3. Drehzylindermaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Zylindereinheiten in Reihe und/oder umfangsverteilt an einer Vorgelege­ welle (14) angeordnet sind.

4. Drehzylindermaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Kraftstoffes oder Kraftstoff-Luftgemisches zu dem Zylinder (1) und die Abfuhr der Verbrennungsgase aus dem Zylinder (1) durch die sich drehenden hohlen Zylinderwellen (2a, 2b) erfolgt.

5. Drehzylindermaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhr der Verbrennungsgase aus dem Zylinder (1) durch eine als Leitschaufeln (ls) gestaltete Auspufföffnung in einer mitkreisenden auspuffseitigen Zylinderummantelung erfolgt.

6. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Zylinderkopf mitschwenkender Lufttrichter (t) den Zylinder (1) mit Frischluft versorgt.

7. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Ventile (10) und der Kraft­ stoffpumpe durch Auflaufen an einer Laufschiene (11) erfolgt, die den Betriebsbedingungen anpaßbar ist.

8. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Zylinderkopf angebrachte Nockenwelle (n) von einem Nockenwellenrad (nr) angetrieben wird, das auf einem Standrad (sr) abläuft.

9. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zylinderwelle (2a) eine Isolierbuchse als Wärmebrücke (wb) das Zylinderlager (a) vor Überhitzung schützt.

10. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zylindermutter (m) die Unwucht eines Zylinders (1) ausgleicht.

11. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegengewicht (gw) die Unwucht von Kolben (3) bis Kurbelarm (8) am Kurbellager (9) ausgleicht.

12. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ölansammlung im Kolbeninnenraum durch eine Trennwand (tw) verhindert wird.

13 Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Labyrinthabdichtungen (d) die Kühlflächen des Zylinders (1) von den Schmierstellen und dem Auspuff trennen.

14. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Schieber (s) in einem Auspuff­ aufsatz (z) die Spülung des Zylinders (1) unterbricht.

15. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verstellen eines exzentrischen Lagerringes (x) das Kurbellager (9) mit seiner Achse (9a) zur Achse (2) verändert wird.

16. Drehzylindermaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbellager (9) mit einer flexiblen Dreh­ kraftübertragung das Abtriebsrad (12) mitdreht.