-
Explosionsmotor mit umlaufenden Kolben. Die Erfindung betrifft eine
Bauart von Verbrennungskraftinaschinen, bei denen insbesondere vier Kolben paarweise
in einem ringförmigen Zylinderrahm arbeiten. Die Kolbenpaare «-erden wechselweise
mit dem Stator und mit dein Rotor verbunden, und während des dadurch bedingten N
äherns und Entfernen:, der Kolbe ii findet (las Ansaugen, Komprimieren, Expandieren
und Auspuffen statt.
-
Bisher wurde nun die Kupplung der Kolben durch Bolzen bewirkt, welche
in exzentrischen Nuten liefen. Die letzferen bieten bei der hohen Umlaufszahl des
:Motors einen ganz erheblichen Reibungswiderstand, auch verteuern solche \ utenscheiben,
die ja sehr genau gearbeitet sein müssen, die Herstellungskosten der Maschine beträchtlich.
Außerdem nutzen sich die Bolzen infolge der hohen Beanspruchung schnell ab und erleiden
Formänderungen, die zu Betriebsstörungen führen.
-
Erfindungsgemäß wird nun die Kupplung durch den Druckunterschied vor
und hinter dem Kolben bewirkt. Zu diesem Zweck ist ini Innern jedes Kolbens ein
Steuerkolben angebracht, dessen Oberseite mit dem Raum hinter. dem Kolben und dessen
Unterseite finit dem Raum vor denn Kolben in Verbindung steht. An den Wechselstellen
besitzen Rotor und Stator Nuten, in welchen ein Kupplungsbolzen eingreifen kann.
Dieser Kupplungsbolzen wird durch die Kolbenstange des Steuerkolbens gebildet. Wirkt
z. B. hinter dem Kolben ein höherer Druck als vor dem Kolben, so wird der Steuerkolben
nach unten gedrückt, und die Kolbenstange kann in eine Nut des Rotors eingreifen,
wodurch der Kolben von dem Rotor mitgenornnien wird. Uni die (laben auftretenden
Verzögürtnigs- und Beschleunigungsdrücke abzu-.cliw.iclien, wird innerhalb der Nuten
eine Ptiff ervcr richteng angebracht, insbesondere kann diese aus Federn bestehen,
welche bei unbelasteter Länge innerhalb der Nut einen Rauin frei lassen, in welchen
die Kolbenstange paßt.
-
Da am Ausgang des letzten Taktes der Druckunterschied nicht genügend
groß sein würde, ein die Kupplung zu bewirken, so wird eine schwache Kompression
durch vorzeitiges Schließen der Auspufföffnung hervorgerufen. Derartige Zwischenkompressionen,
sind schon bei älteren Motoren bekannt, jedoch werden sie bei der neuen Bauart zum
ersten Male zur Kupplungsbedienung angewendet.
-
Die Zeichnung zeigt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel, und
zwar gibt Abb. r (las Druckvolumendiagramm für die vier Arbeitstakte wi@: der, Abb.2
bis 5 zeigen schematisch die Arbeitsweise des Motors, und Abb. < gibt einen Schnitt
durch den Kolben finit dem Kolbenventil wieder.
-
Uni die während eines Taktes in Abb. i wirkenden Drücke voneinander
zu unterscheiden, ist der Ansaugdruck, welcher unter der atmcspliärisclien Linie
liegt, mit p bezeichnet worden. Dementsprechend wird der Auspuffdruck
a - p, der Kompressionsdruck c - p und der Expansionsdruck
d - p. Wie aus der späteren Erklärung der Arbeitsweise noch ersichtlich,
wird am Ende des Auspufftaktes noch eine kleine Kompression eingeschaltet, deren
Druck mit b - p bezeichnet worden ist, wobei im allgemeinen rd> c-. b> Z
ist.
-
In Abb. 2 bis
5 laufen zwischen dem Stator io und dem Rotor 12 die Kolben i, 2, 3 und d. um. Diese
sind jeweilig durch die Kupplungsstifte r i mit Rotor oder Stator zu verbinden.
Das Ansaugen erfolgt durch den Ansaugstutzen 13, (las Auspuffen durch den unterhalb
des Ansaugventils liegenden Aus-
Puffstutzen 1d. Die Kupplungsbolzen
i i der Kolben laufen in Nuten 15 des Stators oder in Nuten 16 des Rotors, «-elche
Nuten mit in dieser schematischen Darstellung nicht angegebenen Federn versehen
sind. Die Drücke zwischen den einzelnen Kolben sind nach dem Diagranen in Abb. i
mit p und Vielfachem von p bezeichnet worden. Der Pfeil, welcher iili Rotorkörper
gezeichnet ist, gibt dessen Weg während der dargelegten Arbeitsperiode an.
-
In Abb. 2 saugt der Kolben i, welcher mit (lein Rotor verbunden ist,
das Gemisch durch den Stutzen 13 an und komprimiert das zwischen den Kolben i und
2 befindlich Geinisch. Zwischen Kolben 2 und 3 findet die Explosion statt, welche
durch die Zündkerze 2o eingeleitet wird. Zwischen Kolben 3 und 4. erfolgt das Auspuffen
durch den Auslaßrtutzen 14.
-
In Abb. 3 hat der Rotor bereits eine viertel Umdrehung gemacht. Die
Takte zwischen den Kolben sind noch dieselben wie in Abb. 2. In Abb. 4. stehen die
mit dem Rotor verbundenen Kolben i und 3 unmittelbar vor den feststehenden Kolben
2 und 4.. Da der Auslaßstutzen nicht unmittelbar bis an den feststehenden Kolben
.I heranreicht, so überdeckt ini letzten Stück seines Weges der Kolben 3 den Auslaß
und komprimiert das nunmehr noch zwischen Kolben 3 und .f befindliche Gemisch bis
zu einem gewissen Grade. Zwischen den Kolben i und 2 findet die Kompression statt.
Nun ist sowohl der Druck hinter dem Kolben 2 als auch hinter (lein Kolben 4. größer
als der vor diesen Kcll:en befindliche Druck. Dadurch wird der Kupplungsbolzen in
den Kolben 2 und .4 sowchl wie in Kolben i und 3 nach der jeweilig entgegengesetzten
Seite verschoben. Dieses ist dadurch möglich, daß die Nuten 15 und 16 ini Statcr
und Rotor eine gewisse Strecke über die Kolben herausragen. Nunmehr sind die Kolben
i und 3 fest mit dein Stator verbunden, während sich die Kolben 2 und mit dem Rotor
drehen.
-
Abb. 5 zeigt die Kolben nach dieser Vertauschung. Das -zwischen den
Kolben i und 4. befindliche Gemisch wird nunmehr komprimiert, während zwischen Kolben
3 und 4. erneut angesaugt wird. Zwischen - Kolben i und 2 findet eine zweite Explosion
statt, währenddem der Kolben 2 vor sich die Auspuffgare zum Auslaßstutzen 14. herausschiebt.
Damit ist zugleich wieder die Lage der Kolben wie in Abb.2 gegeben, lediglich mit
dem Unterschied, daß die Kolbengruppen ihre Kupplung vertauscht haben. Der Motor
arbeitet in der nächstfolgenden halben Umdrehung in derselben Weise, wie bisher
beschrieben.
-
In Abb. 6 ist ein zwischen dem Stator io und (lern Rotor i i befindlicher
Kolben dargestellt, welcher beispielsweise zwei Kolbenringe icg zur besseren Abdichtung
erhält. Iin Inneren desselben bewegt sich ein Steuerko1ben 21 finit der Kolbenstange
i i, welche ie nach dem auf den Steuerkolben wirkenden Druck nach oben oder unten
gedrückt wird. Der Steuerkolbenraum wird durch eine Verschraubung 18 abgeschlossen.
Iin vorliegenden Beispiel ist eben der Kupplungsbolzen i i in die Nut 16 des Stators
eingeschnappt und würde nun zunächst infolge des auftretenden Beschleunigungsdruckes
die Feder 22 bis zu einem gewissen Grade zusammendrücken, worauf er mit der vollen
Geschwindigkeit des Rotors umlaufen wird. Die Kupplung kann auch in mannigfaltiger
anderer Weise, z. B. durch Hebel oder Klinken, bewerkstelligt «-erden.- Ebenso können
mehr als vier Kolben Verwendung finden.
-
Vergaser und Zündung können genau wie bei jedem anderen Motor beschaffen
sein, ebenso läßt sich eine Wasserkühlung bequem anbringen.
-
Einlaß- und Auspuffventil werden durch einen nicht mit angegebenen
Nocken betätigt.