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Vielzylindrige Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf vielzylindrige
Brennkraftmaschinen, insbesondere für hohe Leistungen.
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Bei den Brennkraftmaschinen dieser Art ist es bekannt, mehrere Zylinder
in divergierender Stellung, d. h. also etwa sternförmig, über einer diesen Zylindern
gemeinsamen Verbrennungskammer anzuordnen. Es ist ferner bekannt, die Kolben der
Zylinder auf Kurbelwellen wirken zu lassen, die am äußeren Ende der Zylinder angeordnet
sind und ihre Drehung auf ein Mittelrad übertragen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
mit. mehreren Zylindersternen, von denen jeder mit zwei Gruppen von wenigstens zwei
Zylindern ausgerüstet ist, deren geradzahlige Wellen derart angeordnet sind, daß
sie zur Hälfte in der einen, zur anderen Hälfte in der anderen Richtung umlaufen.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele von Brennkraftmaschinen nach
der Erfindung dargestellt.
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Fig. z zeigt in einem durch die Zylinderachse gehenden Schnitt eine
Maschine mit vier radialen Zylindern.
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Fig. a ist eine gleiche Darstellung einer Maschine mit acht radialen
Zylindern.
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Fig.3 zeigt schematisch die Lage der Mündungen der vier Zylinder einer
Gruppe in einer Verbrennungskammer.
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Fig. q. ist eine gleiche Darstellung einer etwas anderen Mündungsanordnung.
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Fig. 5 zeigt eine Maschine mit acht Zylindern, die in vier Gruppen
unterteilt sind, von4 denen jede eine Verbrennungskammer besitzt.
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Fig.6 zeigt eine andere Ausführung, bei welcher die Zylinder fächerförmig
angeordnet sind.
Fig. 7 ist ein Schnitt durch einen Stern mit sechs
Zylindern.
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Fig. 8 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Maschine
mit 36 Zylindern, die in sechs Sternen gemäß Fig.7 angeordnet sind.
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Fig.9 ist. eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer ähnlichen
Maschine mit anderer Steuerung.
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Fig. io zeigt schematisch im Schaubild die Übertragung von den Zylinderwellen
auf die Mittelwelle für Maschinen -nach den Fig. 8 und 9.
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Fig. i i ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Maschine
mit zwei gleichachsigen Wellen.
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Fig. 12 zeigt schematisch im Schaubild die Übertragung von den Zylinderwellen
auf die Mittelwellen.
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In Fig. i ist schematisch mit I das Gehäuse bezeichnet, in dem vier
Zylinder in zwei Gruppen angeordnet sind. Eine der Gruppen umfaßt die Zylinder 2
und 3, die unter kleinem Winkel von einer Basis q. ausgehen, in der eine Verbrennungskammer
5 vorgesehen ist. In den Zylindern 2 und 3 laufen die Kolben 6 und 7. deren Kolbenstangen
8 und 9 an Kurbelwellen io und I i angeschlossen sind, die in nicht dargestellten
Lagern laufen.
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Symmetrisch zur Ebene der Basis q. ist eine zweite Basis q.' mit einem
anderen Paar von Zylindern 2' und 3' vorgesehen, die diametral entgegengesetzt den
Zylindern 2 und 3 von der Basis q.' abgehen und in die gemeinsame Verbrennungskammer
5' münden. Die Kolben 6' und 7' der Zylinder 2' und 3' sind durch Kolbenstangen
8' und 9' an Kurbelwellen iö und i i' angeschlossen, die in nicht dargestellten
Lagern laufen.
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In den beiden Basisteilen q. und q.', in denen die Verbrennungskammern
5 und 5' untergebracht sind, ist ein Sitz für einen Drehschieber 12 angeordnet,
an dessen einem Ende ein Zahnrad 13 befestigt ist, welches mit dem Zahnrad 14. auf
einer Welle 15 in Eingriff steht. Diese Welle kann in beliebiger Weise in Drehung
versetzt werden. Der Drehschieber 12 besitzt zwei seitliche Öffnungen, die während
seiner Drehung abwechselnd zur Kammer 5 und zur Kammer 5' öffnen und diese Räume
dadurch mit einer Leitung 16, z. B. der- Ansaugleitung, und einer Leitung 17, z.
B. der Auspuffleitung, in Verbindung bringen. Der Drehschieber kann mit einer Geschwindigkeit
in Drehung versetzt werden, die einem Viertel oder der Hälfte der Geschwindigkeit
der Kurbelwellen entspricht, so daß sich in den beiden Kammern 5 und 5' eine Explosion
zu gleicher Zeit bei jeder zweitenUrndrehung ergibt oder die Explosionen sich in
den beiden Kammern abwechseln, und zwar so, daß bei jeder Umdrehung eine Explosion
erfolgt.
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Die vier Kurbelwellen i o, i i, i o', i i' können mit Hilfe eines
Zahnradgetriebes mit einer oder mehreren Mittelwellen verbunden sein, wie es noch
beschrieben werden wird.
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Während der Arbeit folgen die Explosionen des Viertaktmotors getrennt
in den beiden Kammern 5 und 5' aufeinander, von denen jeder mit -zwei Zylindern
in Verbindung steht. Demzufolge ruft eine Explosion in einer Kammer eine gleiche
und gleichsinnige Bewegung der beiden Kolben einer Gruppe hervor. Die Kraft wird
demzufolge auf zwei Serien mechanischer übertragungsteile verteilt.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß die beiden Kurbelwellen jeder
Gruppe entgegengesetzt umlaufen. Ferner erzeugt jedes aus Kolben, Kolbenstange,
Kurbel und `delle bestehende System in dem aus Zylinder und Traglager gebildeten
System Kräfte, die stets gleich und direkt entgegengesetzt sind den Kräften, die
von dem gleichen System erzeugt werden, welches in entgegengesetzter Richtung umläuft.
Demzufolge heben sich in dem Stern der Zylinder alle Kräfte gegenseitig auf, und
der Stern befindet sich im Gleichgewicht.
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Bei der Ausführung nach Fig.2 gehören zu jeder Verbrennungskammer
vier Zylinder. Von der Kammer 5 zweigen die Zylinder 2, 3, 3a, 2" ab und von der
Kammer 5, den obengenannten gegenüberliegend, die Zylinder 2', 3', 3'a, 2'a-
Alle sind gemeinsam in einem Gehäuse i angeordnet. Zwischen -den beiden Kammern
5 und 5' ist auch in diesem Fall der Sitz für einen Drehschieber 12 untergebracht,
welcher durch eine Welle 15 in der oben beschriebenen Weise in Drehung versetzt
werden kann.
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Bei dem betrachteten Beispiel ist die Anordnung so getroffen, daß
die durch die Kolbenstangen 8, 9, 9a, 8" der Kolben 6, 7, 7a, 6" getriebenen Wellen
io, i i, I ia, Ioa jeder Gruppe zu je zwei und zwei in entgegengesetzten Richtungen
umlaufen.
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Die Zylinder 2, 3, 1,7 2" jeder Gruppe können mit ihren Achsen
in ein und derselben Ebene liegen, wie es in den Fig. 2 und 3 angegeben ist. Wenn
man den Winkelbereich der Verbrennungskammer verringern will, kann man die Zylinder
auch gegeneinander versetzt anordnen, wie es in der Fig.4 angegeben ist.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Sternes mit acht Zylindern,
bei welcher die Zylinder nicht radial angeordnet sind, und demzufolge liegen die
Zylinder 2, 3, 3a, 2, der einen Gruppe nicht auf den gleichen Achsen
wie
die Zylinder 2', 3', 3'a, 2'a der anderen Gruppe. Ferner sind für jede Zylindergruppe
zwei Verbrennungskammern 5, 5a, 5', 5'a vorgesehen, von denen jede zu zwei Zylindern
gehört. Auch in diesem Fall münden die Kammern an dem Sitz eines Drehschiebers 12,
der durch die Welle 15 in Drehung versetzt wird. Auch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Einlaßleitung 16 zwischen den beiden Verbrennungskammern angeordnet, während
der Auspuff durch die axial im Drehschieber angeordnete Leitung 17 erfolgt. Durch
Wellen io und 11 der zur Verbrennungskammer 5 gehörenden Gruppe laufen beide in
der gleichen Richtung um, aber entgegengesetzt zu den Wellen iia und ioa der entgegengesetzten
Gruppe der Verbrennungskammer 5a. Ebenso liegen die Verhältnisse bei den gegenüberliegenden
Gruppen. Auf diese Weise befindet sich der ganze Stern im Gleichgewicht.
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Anstatt einander entgegengesetzte Gruppen zu verwenden, wie es bei
den bisherigen Beispielen angegeben ist, kann man auch eine einzige Zylindergruppe
verwenden, -die "an eine oder mehrere Verbrennungskammern angeschlossen sind, von
denen jede mindestens mit zwei Zylindern in Verbindung steht. Ein Beispiel für eine
solche fächerförmige Zylinderanordnung ist in Fig.6 gegeben, bei welcher die einzelnen
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Beispielen bezeichnet
sind. Auch hier ist ein Drehschieber angedeutet, jedoch könnten auch andere Steuerungsmittel
verwendet werden.
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In Fig. 7 ist eine andere Ausführung veranschaulicht, bei welcher
jede einer der Verbrennungskammern 5, 5' entsprechende Gruppe drei Zylinder 2, 3,
3a umfaßt, in denen sich die Kolben 6, 7, 7, bewegen, die mit Hilfe der Kolbenstangen
8, 9, 9" auf die Kurbelwellen 10, 11, 11" arbeiten. Die beiden Gruppen sind in einem
Gehäuse i angeordnet und mit einem Drehschieber 12 versehen, der in der bereits
beschriebenen Weise von einer Welle 15 getrieben wird. Die beiden.Zylindergruppen
müssen aber starr miteinander verbunden sein, etwa durch die Stangen i 8, um die
in dem Stern auftretenden Kräfte vollkommen auszugleichen.
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In allen Fällen kann der Motor aus mehreren Sternen oder Flächen bestehen,
die Seite . an Seite angeordnet sind und deren Zylinder entsprechend viele Reihen
bilden.
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In Fig. 8 ist als Beispiel ein Motor angegeben, der sechs Sterne gemäß
Fig. 7 besitzt, die mit je einem Drehschieber 12 versehen sind. Sämtliche Drehschieber
werden über Wellen 15 von einer Welle i9 (Fig. 7) bewegt, die an einem Flansch des
Motors sitzt. Der Schieber könnte auch in der Motorachse angeordnet sein, wie es
in Fig.9 angedeutet ist.
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Auch- bei der Ausführung nach Fig. 9 besitzt die Maschine sechs Sterne,
von denen jeder durch zwei Gruppen von drei Zylindern gemäß Fig.7 gebildet wird.
Durch die Gesamtheit der Sterne läuft eine Leitung 2o, in welcher ein hülsenförmiger
Drehschieber untergebracht ist, der von einer der Kurbelwellen her über ein Getriebe
22 in Drehung versetzt wird. Der Drehschieber 2i steht mit dem Einlaß in Verbindung
und ist an jedem Stern mit Öffnungen 23 versehen, die die Verbindung zu den Verbrennungskammern
herstellen, und mit weiteren Öffnungen, welche die Verbrennungskammern an die seitlichen
Auspuffleitungen 2q. anschließen.
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Zur Übertragung der vom Motor erzeugten Kraft haben alle Zylinder,
die einander in den verschiedenen Sternen entsprechen, eine gemeinsame Kurbelwelle,
an welche die Kolbenstangen der einzelnen Kolben derart angeschlossen sind, daß
jede Zylinderreihe "einen Motor mit in Linie liegenden Zylindern darstellt. @-jede
der Kurbelwellen ist mit einem Zahnrad 25, 25' (Fig. 8 und 9) versehen, um ihre
Drehung auf eine oder mehrere Wellen zu übertragen, welche die eigentlichen Motorwellen
bilden.
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Die Übertragung von den Rädern 25, 25' aus muß so erfolgen, daß die
verschiedenen -Kurbelwellen teils in der einen Richtung, teils in der entgegengesetzten
Richtung umlaufen. 'Wenn demzufolge, wie bei den Ausführungen nach den Fig.8 und
9, die Maschine eine einzige Hauptwelle 26 besitzt, dann trägt diese Welle ein Zahnrad
27, mit dem die Räder 25 der einen Gruppe in unmittelbarem Eingriff stehen, während
die Räder 25'_ der anderen Gruppe an das Rad 27 über ein Zwischengetriebe angeschlossen
sind.
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Eine solche Übertragung ist als Beispiel in Fig. io angegeben, in
welcher nur zwei Kurbelwellen i i a und i i', angedeutet sind, die in einander entgegengesetzter
Richtung umlaufen. Das mit der Welle i i'a verbundene Zahnrad 25' steht in unmittelbarem
Eingriff mit dem Mittelrad 27 auf der Welle 26, während das Rad 25 der anderen Welle
11" in ein gleich großes Rad 28 eingreift, welches mit einem ebenfalls gleich großen
Rad 29 starr verbunden ist, das seinerseits mit dem Rad 27 in Eingriff steht. Auf
diese Weise wirken alle Kurbelwellen auf die Motorwelle 26.
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Wenn jedoch zwei Hauptwellen getrieben werden sollen, die in entgegengesetzten
Richtungen umlaufen müssen, dann greifen die Zahnräder 25, 25' jeder Kurbelwellengruppe,
die in dem einen Sinne umlaufen, in ein Rad einer der Hauptwellen ein, und da die
Bewegung
der beiden entgegengesetzt umlaufenden Hauptwellen synchron
sein muB, sind die beiden mittleren Räder untereinander durch ein geeignetes Getriebe
verbunden.
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In Fig. i i ist eine Maschine mit zwei gleichachsigen Hauptwellen
26 und 26' dargestellt, die in entgegengesetzten Richtungen umlaufen und die die
Räder 27 bzw. 27-' tragen. Mit diesen stehen einerseits die Räder 25 in Eingriff,
die in der anderen Richtung drehen. Die synchrone Bewegung der beiden Wellen 26
und 26' kann durch ein Getriebe herbeigeführt werden, wie es in Fig. i2 angegeben
ist.
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In Fig. 12, sind zwei Zahnräder 25 und 25' angegeben, die zu den beiden
in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden Kurbelwellen 16" und 16" Q gehören.
Auf den Hauptwellen 26 und 26' sitzen die Zahnräder 27 und 27'. Das Rad 25' steht
mit dem Rad 27' in Verbindung, und das Rad 25 greift in das Rad 27 ein. Ferner ist
ein Paar von Rädern 30 und 31 vorgesehen, die miteinander fest verbunden
sind und gleichen Durchmesser wie .die Räder 25 und 25' haben. Das Rad 30 greift
in das Mittelrad 27' ein, während das Rad 31 in das Rad 25 eingreift.
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Es ist klar, daß auf diese Weise die Räder 25 und 25' untereinander
durch das Getriebe 27', 30, 31 derart verbunden sind, daß die beiden Wellen 26 und
26' gleiche Drehzahlen haben, aber entgegengesetzt umlaufen.
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Die beschriebenen Maschinen ergeben Vorteile in bezug auf Konstruktion,
Gewicht und Gewichtsausgleich bei hohen Kraftleistungen unter gleichzeitiger Verminderung
der Verteilungs- und Zündmittel. Ferner ist die Kühlung vereinfacht, und es ergeben
sich verschiedene Wege für die Kraftübertragung.