DE819936C

DE819936C - Kurbelwellenlose Waermekraftmaschine

Info

Publication number: DE819936C
Application number: DEP13304D
Authority: DE
Inventors: August Dr Wiedenhofen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-04-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-05

Description

Kurbelwellenlose Wärmekraftmasdiine hie Erfindung betrifft eine kurbelwellenlose Wärmekraftmascbine, bei welcher die durch die Expansion des Dampfes oder der Verbrennungsgase dem Kolben erteilte gradlinige Bewegung in eine umlaufende Bewegung der Triebwelle umgewandelt wird.
Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, in die zylindrische Außenfläche des Kolbens eine um diesen herumverlaufende Kurvennut einzuschneiden, in welche am Zylinder befestigte Führungszapfen eingreifen.
Die bekannten Maschinen dieser Art hatten jedoch den Nachteil, daß die aneinandergleitenden Teile infolge der ungünstigen Schmierungsverhältnisse einem sehr starken Verschleiß unterworfen sind. Ein weiterer Nachteil bestand auch darin, daß infolge der Anordnung der die Drehbewegung erzeugenden Teile im Verbrennungszylinder eine Vielzahl von Abdichtungen erforderlich war, die Ladeschwierigkeiten infolge Undichtigkeit mit sich brachten. Schließlich stieß auch die Wartung der empfindlichen Teile auf große Schwierigkeiten.
Mit der Erfindung werden alle diese Nachteile und Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Nutengleitbahn außerhalb des Verbrennungszylinders angeordnet ist und eine endlose im wesentlichen elliptische Form aufweist, in welche eine Rolle oder Kugel eingreift, die in einem zur Führung der Kolbenstange auf dem Zylinderdeckel angeordneten Bock bzw. einer auf dem Zylinderdeckel aufgesetzten Büchse frei gelagert ist.
Diese Ausführung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sämtliche zur Erzeugung einer Drehbewegung des Kolbens erforderlichen Mittel außerhalb des Verbrennungszylinders angeordnet sind, so daß sie leicht kontrolliert und gewartet werden -können.
Es ergibt sich weiterhin, der Vorteil einer ge--, drängten Bauart, durch welche es ermöglicht wird, die VVärinekraftrriaschine auf kleinstem Raum, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen unmittelbar unterdem Chassis unterzubringen. Auch werden an Gewicht, Herstellungs- und Betriebskosten wesentliche Einsparungen erzielt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher mehrere Ausführungsformen dargestellt sind, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Schnitt durch einen Zylinder mit in der Kolbenstange ausgesparten Nutengleitbalin, Fig. 2 den Gegenstand der Fig. r, jedoch bei entgegengesetzter Totläge des Kolbens, Fig. 3 eine Kolbenstange mit Nutengleitbahn gemäß Fig. i und 2 in Ansicht, jedoch um 9o° verdreht, Fig. 4 die Anordnung der Nutengleitbahn in der Kolbenstangenführungsbüchse bei einer Zweizylinderanordnung und Fig. 5 eine ähnliche Ausführung wie in Fig.4, jedoch mit Anordnung der Nutengleitbahn in einer Verlängerung der Kolbenstange.
In der Zeichnung ist mit i das Zylindergehäuse, mit 2 der Kolben und mit 3 die Kolbenstange bezeichnet, welche außerhalb des Zylinders in einem Boch 5 oder einer Führungsbüchse 8 geführt wird. In dem Führungsbock (s. Fig. i und 2) sitzt allseitig drehbar gelagert eine Kugel 6, die auch durch eine Rolle oder Stift ersetzt sein kann. Die Kugel 6 ist so angeordnet, daß sie in die auf dem Schaft der Kolbenstange 3 ausgesparte, endlose, im wesentlichen elliptische Nutengleitbahn 4 eingreift, und zwar derart, daß bei der Auf- und Abwärtsbewegung dem Kolben zwangsläufig eine gleichgerichtete Umlaufbewegung erteilt wird.
Die Nutengleitbahn 4 ist, wie Fig. 3 erkennen läßt, auf der Kolbenstange 3 so angeordnet, daß die Spitzen 7 der Ellipse am oberen und unteren Ende auf entgegengesetzten Seiten der Kolbenstange 3 in einer durch die Mittelachse der Kolbenstange gedachten senkrechten Ebene liegen, und zwar derart, daß die Kugel 6 beim Erreichen der Kolbentotlagen über den Totpunkt hinweggleitet. Diese Anordnung hat die Folge, daß beim Eintritt jeder Zündung die gegenläufige Bewegung des Kolbens sich stets auf derjenigen Seite der Nutengleitbahn vollzieht, die für die Rückführung des Kolbens in Frage kommt, so daß der reibungslose Gang der Maschine gesichert ist. Durch eine geeignete Formgebung der Nutenkurve kann in jedem Falle dafür gesorgt werden, daß stets eine völlig gleichmäßige Drehbewegung des Kolbens gewährleistet ist.
Fig.4 zeigt eine Zweizylinderausführung, bei welcher im Gegensatz zu Fig. i die Nutengleitbahnen 4 in der Innenwandung einer auf den Zylindern i aufgesetzten Führungsbüchse 8 ausgespart und die in die Nutengleitbahn eingreifende Kugel 6 am oberen Ende der Kolbenstange 3 befestigt ist. Durch diese Ausfiihrung wird ebenfalls hei jedem Kolbenhub dem Kolben zwangsläufig eine gleichgerichtete Drehbewegung erteilt, welche mittels der die Verlängerung der- Kolbenstaiiäeil 3 bildenden Vierkante g auf die am Ende der Führungsbüchsen 8 drehbar eingesetztenZalinritzel io übertragen wird, -wobei die Vierkante 9 in entsprechenden Bohrungen i i der Zahnritzel io gleitend geführt werden. Die Zalinritzel io stehen mit einem auf der Antriebs-,velle 12 aufgekeilten Zahnrad 13 im Eingriff, so daß die drehende ßewegung der Kolben unmittelbar auf die Antriebswelle 12 übertragen wird.
Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Zweizylinderviertaktmaschine besteht aus zwei, durch Querwände in vier Arbeitsräume unterteilten Zylindern i. In diesen Arbeitsräumen sind die _durch die gemeinsame Kolbenstange 3 miteinander verbundenen Kolben 14 untergebracht. Die Einrichtung ist so getroffen, daß bei jedem Kolbenhub abwechselnd in einem der vier Arbeitsräume eines jeden Zylinders eine Zündung erfolgt, so daß der ordnungsmäßige Gang der Maschine gesichert ist.
Bei einer Zweitaktmaschine gemäß der Erfindung würde man mit einem Doppelkolben und zwei Arbeitsräumen je Zylinder auskommen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Nutengleitbahnen4 in den Verlängerungen 16 der Kolbenstangen 3 ausgespart, die zu diesem Zweck einen etwas größeren Durchmesser als die Kolbenstau `en haben.
Die in die Nutengleitbahnen eingreifenden Kugeln 6 sind in einem Bock 1 7 ortsfest, aber allseitig drehbar eingebaut, der gleichzeitig zur Führung der Kolbenstangenverlängerungen 16 dient und in einem zylindrischen oder sonstwie gestalteten Zylinderaufbau 18 befestigt ist.
Auf den Verlängerungen i6 ist je ein Zahnritzel i9 aufgekeilt, welche in ein mittleres, auf der Triebwelle 12 befestigtes breites Zahnritzel 15 eingreifen und bei der Auf- und, ;11w<irtsbewegung der Kolbenstange kämmend an diesem entlang gleiten.
Die Erfindung ist nicht atif die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt. So könnte beispielsweise die auf den Zylinderdeckeln aufgesetzte Führungsbüchse auch drehbar eingerichtet sein, so daß durch die von den gegen eine Drehbewegung gesicherten Kolben ausgeführte lineare Bewegung eine Drehbewegung der Führungsbüchsen erzeugt wird, die dann in ähnlicher #,#'eise wie bei den beschriebenen Ausführungen unmittelbar auf die Triebwelle übertragen wird.
Die Erfindung könnte weiterhin so ausgeführt sein, daß die Kolbenstangen drehbar auf den an der Drehung nicht teilnehmenden Kolben angeordnet sind, wobei die rotierende Bewegung der Kolbenstangen durch die Nutengleitbahn 4 und die in derselben geführten Kugel 6 oder Stift zwangsläufig hervorgerufen wird.

Claims

PATEN TA NS PRLCHE: i. Kurbehvellenlose `Värmekraftmaschine, bei welcher außer der Hintindherbewegung des Kolbens durch die Anordnung einer kurvenförmigen Nutengleitbahn gleichzeitig noch eine relative Drehbewegung zwischen Kolben und Zylinder erzeugt wird, welche unmittelbar oder mittelbar auf die Triebwelle übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutengleitbahn (4) außerhalb des Verbrennungszylinders (i) angeordnet ist und eine endlose im wesentlichen elliptische Form aufweist, in welche eine Rolle oder Kugel (6) eingreift, die in einem zur Führung der Kolbenstange auf dem Zylinderdeckel angeordneten Bock (5) bzw. einer auf dem Zylinderdeckel aufgesetzten Büchse (8) frei gelagert ist.
2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutengleitbahn (4) in dem zylindrischen Schaft der Kolbenstange (3) oder deren Verlängerung (16) derart ausgespart ist, daß die Spitzen (7) der Ellipse an den entgegengesetzten Enden der Kolbenstange oder deren Verlängerung, und zwar um 18o° versetzt liegen.
3. Wärmekraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutengleitbahn (4) in der Innenfläche einer auf den Zylinderdeckel aufgesetzten Kolbenstangenführungsbiichse derart ausgespart ist, daß die Spitzen (7) der Ellipse an den entgegengesetzten Enden der Führungsbüchse und sich diametral gegenüberliegen, während die in die Nutengleitbahn eingreifende Rolle oder Kugel (6) am oberen Ende der Kolbenstange (3) befestigt ist.
4. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutengleitbahn (4) in der Innenfläche einer auf dem Zylinderdeckel drehbar gelagerten Führungsbüchse (8) ausgespart ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Drehbewegung des Kolbens (2) verhindern.
5. WärmekraftmaschinenachAnspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Nutengleitbahn (4) auf entgegengesetzten Seiten einer durch die Mittelachse der Kolbenstange (3) bzw. der Führungsbüchse (8) gelegten Ebene angeordnet sind, derart, daß die in die Nutengleitbahn eingreifende Rolle oder Kugel (6) beim Erreichen der Kolbentotlage über den Totpunkt hinweggleitet.
6. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (i) durch Querwände in mehrere Zylinderräume unterteilt ist, und daß die in diesen untergebrachten Kolben (2,i4) an einer gemeinsamen Kolbenstange (3) hintereinandergeschaltet sind, das Ganze derart, daß auf jeden Kolbenhub ein Arbeitshub entfällt.
7. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 2 und 6 mit zwei oder mehreren parallel zueinander angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende der Kolbenstange (3) oder deren Verlängerung (16) aufgekeilten Zahnräder (ig) mit einem gemeinsamen breiten Zahnritzel (15), an diesem entlang gleitend, kämmen. B. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 3 und 6, mit zwei oder mehreren parallel zueinander angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kolbenstange (3) oder deren Verlängerung (16) relativ verschiebbar befestigten Zahnräder (io) in den auf den Zylinderdeckeln aufgesetzten Führungsbüchsen (8) drehbar gelagert sind und mit einem gemeinsamen Zahnrad (13) im Eingriff stehen. g. Wärmekraftmaschine nachAnspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (3) drehbar mit den Kolben (2) verbunden sind, derart, daß die Kolben bei ihrem Hinundhergang nicht an der umlaufenden Drehbewegung teilnehmen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 640 481, 472 564.