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Umlaufende Brennkraftkolbenmaschine Im Kraftmaschinenbau ist bereits
der -Vorschlag für eine umlaufende Brennkraftkolbenmaschine gemacht worden, deren
Zylinder tangential zur Welle in einem Zylinderkörper angeordnet sind und mittels
an den Kolben vorgesehener Laufrollen auf einen exzentrisch zum Zylinderkörper angeordneten
Laufring arbeiten. Hierbei sollen die sich entspannenden Gase beim Arbeitshub ,einen
Stoß in tangentialer Richtung auf den Zylinderkörper ausüben -und ihn in Drehung
versetzen. Über diesen allgemeinen Gedanken hinaus enthält der Vorschlag jedoch
nichts für seine praktische Verwirklichung, insbesondere fehlen jegliche Angaben
darüber, wie die für das Arbeiten einer solchen Maschine unentbehrlichen 'Mittel,
nämlich die Gaszu- und -abführung, die Zündung, die Anlaßvorrichtung und die Schmierung,
gestaltet Einerden sollen. Maschinen der angegebenen Art sind daher bis jetzt in
der Industrie auch nicht bekanntgeworden oller in Anwendung bekommen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine praktische Lösung zur Verwirklichung der dem allgemeinen
Gedanken nach vorgeschlagenen umlaufenden Brennkraftkolbenmaschinen.
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Gemäß der Erfindung ist die Welle der Maschine in zwei den Laufring
zwischen sich haltenden Lagerschilden gelagert, die auf ihren Innenseiten, die Welle
umgebend, ringartige Gehäuse besitzen, in welche entsprechend geformte, zu den Zylindereinlaß-
und -auspuffkanälen führende Hohlteile des Zylinderkörpers lose, aber abgedichtet
eingreifen und mit - ihnen einerseits einen Verteilerring für das Bremistoffgemisch
und andererseits einen Sammelring für die verbrannten Gase bilden. Dabei ist auf
der Innenseite des einen Lagerschildes eine von einer Zündvorrichtung gespeiste
Strombrücke derart angebracht, daß die Zündkerzen sich dicht an ihr v orbeidrehen.
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DieKolbenlaufrollen greifen mit denEnden ihrer Lagerbolzen gleitend
in kreisbogenföriiiigt
Schlitze von zwei Führungsringen ein, die,
den 7,ylinclerlzörper umhebend, konzentrisch zum Laufring innerhalb desselben liegen
und durch Bolzen und Spreizhülsen starr 'miteinander verbunden und in Abstand gehalten
sind.
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Die Randteile der Lagerschilde und der von ihnen gehaltene Laufring
bilden niit dein zwischen ?hnen gleitenden Umfang des Zylinderkörpers eine durch
Dichtungen öl- und staubdicht geseliloss ene Schmierkammer für die Kolben und deren
Lattfrollven.
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Zweckmäßig besteht der Zvlinclerlcörl)er . aus mehreren konzentrisch
einander umgebenrlen, die Kühlrippen bildenden Ringen,. die in einem Stück init
den Zylindern und deren Eimal.- und Auspuffstutzen gegossen sind und durch diese
sowie zusätzliche Stege verbunden sind.
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Außen am unteren Teil des von den Lagerschilden gebildeten Ringgehäuses
ist eine c`)lwanne angebracht, in der eine Pumpe vorgesehen ist, deren Stempel durch
die Kolbenlaufrollen betätigt wird. und von der Clspritz-1--itungen in das Ringgehäuse
der Lagert' führen und t31 zur -Maschinenmitte hin über die Kolbenschäfte spritzen.
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Auf der Außenseite eines -der Lagerschilde ist konzentrisch zur ,'Motorwelle:
ein geteiltes, zylindrisches Gehäuse gebildet, welches zur Aufnahme einer mit der
Welle zu kuppelnden Zünd- und Anlaßvorrichtung .dient, von der ein für alle Zylinder
gemeinsames Zündkabel zu einer auf der Innenseite des Lagerschildes angebrachten
Strombrücke fier die Zündkerzen führt. Falls die -Maschine nach dein Zweitaktverfahren
arbeitet, werden innerhalb der hohlen Arbe'tskolben durch Arme an den äußeren Enden
der Zylinder befestigte Verdichterkolben vorgesehen, zwischen welchen und den Böden
derArbeitskolben die Vorverdichtungsräume gebildet sind, die durch ,entsprechende
Üffnungen und Kanäle mit der Gemischzuleitun- und den Verbrennungsräumen der Zylinder
in Verbindung gesetzt werden können.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine kommen die teure Kurbelwelle, die
Nockenwelle, ,lie Ventile, der Ventilator und die Wasserpumpe in Fortfall. Es sind
nur einige wenige Lager erforderlich. Der umlaufende Zylinderkörper an sich bietet
genügend Schwungmasse, so daß eine besondere Schwungmasse nicht erforderlich ist.
Durch die geringe- Zahl von Einzelteilen sind die Kosten für die Herstellung sowie
für die Wartung verhältnismäßig niedrig. Auch ist die Übersicht- selbst für den
Laien einfach. und die Maschine ist auch während des Betriebes leicht ztt warten.
Die Maschine läßt sich ohne Schwierigkeit zusaininenbauen und durch Lösen weniger
Sehrauf gen attseinandernehmen. 1);e von den Larcrschilden gebildeten Gehäusehälften
lassen :ich hießen oder pressen und zusammenschweißen, Die Zylinder lasen sich leicht
ausbohren. Ztifolge der geringen Anzahl von Lagern entsteht in der-Maschine wenig
Reibung, und sie hat einen leichten Lauf. Bei Verwendung a1 s Fahrzeugmotor wird
die :Maschine, mit ihrc°r Achse in der Fahrtrichtung liegend, auf dem Fahrzeug angebracht.
S'_e liegt daher wie e:1i Ventilator in dein entstehenden Luftstrom. der die den
Zylinderkörper bildenden Kühlringe durchstreicht und alle Teile, insbesor.-dere
die Zylinder und die zu und von diesen führenden Kanäle oder Leitungen, in wirksamster
Weise kühlt.
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Die Maschine kann nicht nur als Zweitakter. sondern auch als Viertakter
sowie ebenfalls als Dieselmaschine mit besonderer Einspritzpumpe gebaut werden.
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111 der Zeichnung ist -eine 7_weitäktbrennkraftkolbenniaschine
gemäß der Erfindung; in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt. Es zeigt Abb.
i einen Querschnitt und Abb. 2 einen axialen Schnitt durch die Maschine nach Linie
A-B der Abb. i : Abb. 3 ist ein Schnitt durch einen einzelnen Zylinder mit Draufsicht
eines Kolbenbodens.
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Der Zylinderblock oder -körper bestellt aus einer Anzahl von konentrisch
einander umgebenden Ringen i, welche mit den vier Zylindern 2 sowie mit den Geinischeinlaßstutzen
3 und den Auspuffstutzen d. in einem Stück gegossen sind. An einigen Stellen sind
zwischen Gien Rin-en noch- Verliindun-sste-e ; vor;rcsehen, Wie aus Abb. i ersichtlich,
liegen die vier Zylinder 2, gleichmäßig um die Achse des Zylinderkörpers verteilt,
in diesem tangential zu einem gemeinsamen Kreis, dessen -Mittelpunkt auf der Achse
des Zylinderkörpers liegt. Der Zylinderkörper, der. als Ganzes Scheibenform hat,
besitzt in der Mitte eine Nabe t-. welche einen konischen Teil aufweist, mittels
«-elchen der Zylinderkörper auf einem entsprechenden Konus S einer geraden Welle
9 i aufgezogen ist. Der Konus wird in die Nabe mittels einer Ringmutter io eingezogen.
und beideTeile werden gegen Drehung durch einen Keil i i gesichert. Die `Felle 9
-dreht' sich in Lagern i_2, welche in zwei Lagerschilden 1,3 sitzen.
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In den Zylindern a spielen die Arbeitskolben 14, die nach außen zu
Schäften 15 verlängert sind. An den äußeren Enden der Schäfte i#5 sind Laufrollen
16 angebracht. Diese Rollen 16 sind mittels geeigneter Rollenlager auf Bolzen 17
gelagert, welche in Lagerböckchen 18 ruhen, die an Flanschen i9 der Enden der Kolbenschäfte
15 angeflanscht sind. Die Laufrollen i6 bewegen sich auf der Innenfläche
eines- T-förinigen Ringes 20 aus _Stahl, der
zwischen den
Lagerschilden 13 exzentrisch zur Achse des Zyl:nderlcörpers i gehalten ist. An den
Sprossen 21 der Lagerschilde 13 sitzende symmetrische Randteile 22 bilden zusammen
mit dein Umfang .des Zylinderkörpers i ein als Schmierkammer dienendes Ringgehäuse
23, in welchem sich die Kolbenschäfte 15 mit ihren Laufrollen 16 bewegen. DerLaufr
ing 2o ist mittels Spannschrauben 24, welche die Lagerschilde starr miteinander
verbinden, zwischen den Randteilen 22 eingeklemmt. Auf dein Umfang -des Zylinderkörpers
i befestigte Ringflanschen 25_ liegen gleitend an .den Innenflächen der Randteile
22 an. Dichtungen 26
bilden einen öl- und luftdichten Verschlußzwisehen den
aneinandergleitenden Teilen 22, 2h.
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Auf den Enden der Lagerbolzen 17 der Laufrollen 16 sitzen.-Deckelringe
27, welche in kreisbogenförmige Schlitze 28 zweier Führungsringe 29 lose eingreifen,
die die Bolzen 17 in ihrer Lagesichern. Die- Ringe 29 Ifegen konzentrisch zum Laufring
2o frei innerhalb des Ringgehäuses 23. Sie sind durch Bolzen 30 und Spreizhülsen
31 starr miteinander verbunden und, in einem bestimmten Abstand gehalten. Beim Anlassen
der-Maschine bewirken diese Ringe die erforderlichen gegenseitigen Bewegungen zwischen
Kolben -und Zylindern. Die Schlitze 28 sind von gleicher Form und Größe und liegen
in genau gleichen Abständen auf den Ringen 29- verteilt. Zwischen den Schlitzen
28 befinden sich in-gleichen. Abständen entsprechende Schlitze 28', die an Stelle
.der ersteren in Benutzung genommen werden können, wenn diese-nach längerem Gebrauch
etwa ausgeschlissen sein sollten. Weitere Ausnehmungen 32 dienen dazu, das Gewicht
der Ringe 29 zu verringern.
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Auf einem Fahrzeug wird .die Maschine so angebracht, daß sie mit der
Achse in der Fahrtrichtung liegt, wobei das in Abb. 2 links befindliche Lagerschild
die Vorderseite der Maschine bildet. An den. Lagerschilden befinden sich drei Stützen
33, 34 und 35 zur Dreipunktaufhängung der Maschine.
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Auf der Innenseite des Mittelstückes des vorderenLagerschil.des 13
ist konzentrisch zur Welle 9 ein Ringgehäuse 36 befestigt, in welches ein vom Zylinderkörper
i gebildetes Ringhohlstück 37 eingreift" welches zusammen mit dem ersteren einen
Verteilerring 38 für das Brenustoffluftgemisch bildet. Das Ringgehäuse 36 ist gegen
die Nabe 6 und gegen :das Hohlstück 37 durch Si.mmerringe 39 abgedichtet. Der Verteiler
besitzt einen Ansaugstutzen 40, der mit demVergaser verbunden ist. Von dem Verteiler
führen innerhalb des Zylinderköpers i die einzelnen Leitungen oder Kanäle 3 zu den
Zylindern 2. An der Innenseite des :'Mittelstückes des -hinteren Lagerschildes 13
ist ein Ringgehäuse 4r befestigt,.. in welches ein Ringhohlstück42 -des Zylinderkörpers
eingreift, das mit dem Gehäuse 4.1 einen Sammelring 43 für die verbrannten Gase
bildet. An den Sammelring ist das Auspuffrohr 4.4 angeschlossen, und in denselben
münden. die Auspufistutzen d. der vier Zylinder 2. Zwischen den Teilen41 und q.2.sind
Dichtungen¢5 in Form von Asbestringen o. dgl. vorgesehen.
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In Gleiteingriff mit den hohlen Arbeitskolben 14 stehen Verdichterkolben
46, die mittels radialer, einander gegenüberliegender Arme 47 an; den äußeren Enden
der Zylinder i angeschraubt sind. Die Schäfte 15 der Arbeitskolben besitzen Längsschlitze48,
durch welche die Arme 4.7 hindurchgreifen. Die Kolben 4.6 haben zweckmäßig die aus
Abb. i ersichtliche Form, d. h. sie sind im wesentlichen ebenfalls hohl- und haben
-einen etwa in der Längsmitte liegenden Boden. Der Raum zwischen den Böden des Arbeitskolbens
14 und des zugehörigen Verdichterkolbens dient derVorverdichtung der Ladung. Die
Ladung wird aus den Kanälen 3 in die V or verdichtungsräume durch zur Überdeckung
kommende übereinstimmende Fenster. 4.9 der Zylinder und der Arbeitskolben eingesaugt.
Die vorverdichtete f.adung gelangt durch LTberströmkanäle 59 in die Verbrennungsräume
der Zylinder, wobei sie in bekannter Weise die verbrannten Gase durch die Ausströznöffnung
51 austreibt. Wie aus Abb. 3 ersichtlich, münden die Überströmkanäle 5o schräg .
gegeneinandergerichtet an einer Seite der Zylinder in die Verbrennun.gs< räume.
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Durch .auf der Stirnfläche des Kolbens 14. gebildete, in der Strömungsrichtung
der eintretenden Ladung ansteigende Furchen 52 werden die Gemischströme an der gegenüberliegenden
Zylinderseite zusammen und an dieser zum inneren Zylinderboden hochgeführt, an deren
konkaven Fläche sie umkehren und längs der anderen Zylinderseite zurückströmen,
die verbrannten Gase vor sich. her und durch die Offnung 5i austreibend. Es findet
also eine wirksame Spülung statt.
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53 sind die Zündkerzen der Zylinder. Der äußere . Teil der Verdichterkolben
ist mit Löchern 5.4 zum Durchtritt von Schmiermittel zu den Innenflächen der Arbeitskolben
14. versehen. Zur weiteren Führung .der Schäfte 15 .der Arbeitskolben 14. und zur
besseren Abstützung derselben an der Seite, an welcher der Rückdruck erfolgt, besitzen
die Zylinder über den Umfang des Zylinderkörpers hinausgehende Verlängerungen oder
Schürzen 55.
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Auf der Außenseite des vorderen Lagerschildes i ist konzentrisch zur
Welle-9 ein Gehäuse 56 vorgesehen, dessen oberer Teil abnehmbar ist. Dieses Gehäuse
dient zur Aufnahme der Zünd- und Anlaßvorrichtüng (Dynastarter), die durch den.
Deckel- im Gehause
gehalten wird. Laie Welle des Anlassers ist
mit der Maschinenwelle 9 gekuppelt. Von Hand aus kann die Maschine durch eine Kurbel
angeworfen werden, welche vorn in die Welle des Anlassers eingesetzt wird. Von der
Zündvorrichtung führt ein für alle Zylinder gemeinsames Zündkabel zti einer Strombrück-@;
, die auf der Innenseite des vorderen Lagerschildes 13 in solcher Lage angebracht
ist, daß bei umlaufender Maschine die Zündkerzen 53 der Zylinder nacheinander dicht
an der Brücke vorbeidrehen. Früh- und Spätzündunkann durch Fliehkraftregler e:ugestellt
werden.
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Unten ist auf dem von den Randteilen 2.2 der Lagerschilde gebildeten
Gehäuse -a3 eine ()Iwanne 5,9 unter Zwischenlegung von Dichtungen angeschraubt.
Die Wanne ist mit Kühlrippen 59 versehen. In der `'Wanne befindet sich eine Pumpe
6o. deren Stempel 61 unter der Wirkung einer Feder mit einem abgerundeten Kopf 62
durch eitle Unterbrechung des Laufringes 2o in die Bewegungsbahn der Kolbenlaüfröllen
16 hinein vorsteht. Von der Pumpe gehen zwei Ülspritzleitungen 63 aus, die vor und
hinter dem Stempel 62 in die von dem Ringgehäuse 23 gebildete Schmierkainmer münden.
Beim jedesina-ligen Niederdrücken des Pumpenstempels 61 durch Auftreffen einer der
Kolbenlaufrollen i6 auf .den Stempelkopf 62 wird durch .die Leitungen 63 0l über
die betreffende Laufrolle i6 und den zugehörigen Kolbenschaft 15 und in den die
Schmieröffnungen 5.Ientlialtendenäußeren Teil des Verdichterkolbens .16 gespritzt.
ES findet hierdurch eine wirksame Schmierung aller aafeinandergleitenden Kolbenflächen
sowie der Laufrollen und deren Lagerung und des Laufringes 2o statt. Überschüssiges
Öl kann aus der Kammer :=3 durch Löcher 6.1 (Abb. i) in die Wanne 58 zurückfließen,
wo es wieder gekühlt wird.
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In den in Abb. i gezeigten. Lagen I, 1I, 111 und IV der Zylinder und
Kolben spielen sich folgende Vorgänge ab- Vorerst sei bemerkt, daß die Strombrücke
5; nur der Deutlichkeit halber än der oberen senl;recliten Sprosse 21 chs vorderen
Lagerschildes dargestellt ist, daß sie sich aber in Wirklichkeit in entsprechenderLage
an .der waagerechten, in der Abb. 2 auf den Beschauer zu gerichteten, für diesen
in der Abbildung nicht sichtbaren Sprosse des betreffenden Lagerschildes befindet.
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In der Lage I ist die Verdichtung der La-Jung im Verbrennungsraum
des Zylinders be= endet. Eine neue Ladung ist in den Vorverdichtungsraum eingeströmt.
Im Verbrennungsraum erfolgt die Zündung, und es""beginnt die Ausdehnung der Gase,
d. h. der eigentliche Arbeitshub, bei dein, da der Kolben durch die Laufrolle 16
gegen den Laufring 2o abgestützt ist, (lern Zylinderkörper ei:i Drehnioinent in
Richtung des Pfeiles I erteilt wird, wobei alle Kolben mit den Laufrollen 16 ain
Laufring 2o abrollen.
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In der Lage 1I sind Zylinder und Kolben etwa in der Mitte des Arbeitshubes
und der Vorv erdichtung.
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In der Lage III sind der :'#rbeitsliub und die Vorverdichtung beendet.
Die vorverdichtete Ladung- strömt in den Verbrennungsraum -über und treibt die verbrannten
Gase aus. Es folgt die Verdichtung im Verbrennungsraum.
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In der Lage IV befinden sich Zylinder und Arbeitskolben in der Mitte
des Verdichtungshubes. Im Vorverdichtungsraum ist der dein Ansaugen der neuen Ladung
dienende C-nterdruck im Entstehen.
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Hiernach finden bei der Maschine mit vier Zylindern während einerUindrehung
vier aufe?nanderfolgende Arbeitshübe statt, die einen deichmäßigen stoßfreien Lauf
der Maschine sichern.
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Es können auch bei entsprechend gröl.ler@n Abmessungen mehr als vier
Zylinder um die Maschinenwelle angeordnet werden. Außerdem lassen sich mehrere Maschinen
in Grup-)en zusammenkuppeln.