DE852011C

DE852011C - Brennkraftmaschine mit hin und her gehendem und sich drehendem Kolben

Info

Publication number: DE852011C
Application number: DER5369A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Raible
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-02-13
Filing date: 1951-02-13
Publication date: 1952-10-09

Description

Brennkraftmaschine mit hin und her gehendem und sich drehendem Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkrafttnaschine mit hin und her gehendem Kolben und hat den Zweck, gegenüber den seither bekannten N1aschinen dieser Art eine im Aufbau und in der Verwendbarkeit neuartige Antriebseinrichtung für Vorrichtungen zu schaffen, die eine hin und her gehende Bewegung und/oder eine reine Drehbewegung verlangen.
Auf dem Gebiet der Bretinkraftmaschinen ist eine Vielzahl von Ausführungsformen und -arten bekannt, die alle (las eine gemeinsam haben, daß die die Kraft nach außen abgebende Welle eine Drehbewegung ausführt. da diese Bewegung bei den meisten kraftverbrauchenden Maschinen vorherrschend ist. Bei den bekanntesten Brennkraftmaschinen wird die Bewegung des hin und her gehenden Kolbens über die Pleuelstange auf die gekröpfte Kurbelwelle übertragen und so eine kontinuierlich gleichsinnige Drehbewegung erzeugt. Von dieser klassischen Maschine gibt es eine ganze Reihe von Abarten. So z. B. für mehrzylindrige Maschinen den Taumelscheihenmotor, bei dem die um eine Mittelachse angeordneten Zylinder über ihre Kolben auf eine Tauinelscheibe wirken und damit die mit dieser Taumelscheibe verbundene Mittelwelle in Drehbewegung versetzen. Weiter gibt es Drehkolbenbrennkraftmaschinen, bei denen die umlaufenden Kolben oder kolbenartigen Segmente Brennkamniern besitzen, in denen der Verbrennungsdruck sich im Sinn einer Drehbewegung auswirkt. Diese Maschinen bilden schon den Übergang zu den Brennkraftturbinen, wie sie für größere Leistungen immer mehr Verwendung finden.
Unter den Brennkraftmaschinen mit hin und her gehenden Kolben gibt es Ausführungen, bei denen dem Kolben bei seinem Hin- und Rückgang noch eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Diese zusätzliche Drehbewegung der Kolben oder des Kolbens wird meist nur deshalb angestrebt, um eine besonders günstige Steuerung der Brennkraftmaschine bzw. der Einlaß-, Auslaß- und Überströmkanäle zu erreichen. Die Mittel zur Erreichung dieses Ziels, nämlich der Drehbewegung des Kolbens bei seinem Hin- und Rückgang sind sehr verschieden. Vielfach werden Schlitz- und Kurvensteuerungen verwendet, die den entlanggehenden Kolben in Drehbewegung versetzen. Vielfach werden noch Zwischenzylinder eingebaut, die die Drehbewegung der Kolben mitmachen und diese Bewegung zur Kraftabnahme nach außen leiten, z. B. über Zahnräder.
Oder es werden durch die hin und her gehende Kolbenbewegung Kupplungen gesteuert, die entsprechende Mitnehmer mit dem Rechts- und Linksgang einer Steuerspindel einschalten, wodurch dem Kolben eine zusätzliche Drehbewegung erteilt wird. Schließlich sind Taumeltriebe für Brennkraftmaschinerr bekannt, bei- denen die Taumelbewegung des Haupttaumelringes nicht wie üblich nur als Hinundherbewegung, sondern über diese darübergelagert auch als Drehbewegung an die Kolben weitergeleitet wird. Dabei wird aber die überlagerte Drehbewegung der Kolben zu Steuerzwecken verwendet.
Alle diese bekannten Brennkraftmaschinen geben nach außen nur eine Drehbewegung an der Kraftwelle ab. Für eine reine oder zur Drehbewegung zusätzliche Hinundherbewegung der kraftabgebenden Welle sind sie nicht geeignet. Außerdem sind ihr Aufbau und ihre Wirkung vielfach so .verwickelt und von empfindlichen Steuerelementen abhängig, daß sie sich in der Praxis gar nicht oder nicht in größerem Umfang eingebürgert haben. Beim Taumeltrieb z. B. mit der über die Hinundherbewegung darübergelagerten Drehbewegung der Kolben wird der einwandfreie Gang der Brennkraftmaschine wegen des möglichen Totpunkts in der Bewegungseinrichtung in Frage gestellt sein, auch wenn mehrere Zylinder und Kolben vorhanden sind.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine vermeidet diese Nachteile und ist in ihrem Aufbau außerordentlich einfach und daher auch betriebssicher. Darüber hinaus ermöglicht sie wahlweise an der kraftabgebenden Welle die Abnahme einer rotierenden oder unmittelbar einer hin und her gehenden Bewegung.
Im einzelnen ist die neuartige Maschine so ausgebildet, daß die Kolbenstange starr mit dem .Arbeitskolben verbunden ist und daß dem Arbeitskolben durch einen auf der Z-förmig gekröpften Kolbenstange gelagerten Lenker, der sich seinerseits in einer um einen Festpunkt schwingenden Hülse bewegt, beim I lin- und Riickgang eine kontinuierlich gleichsinnige Drehbewegung aufgezwungen wird. Weiter wird über die vom Lenker bewegte schwingende Hülse ein gleichachsig mit dem Arbeitskolben angeordneter Ladekolben angetrieben, der gegenläufig zum Arbeitskolben hin und her geht und innerhalb der bewegten Teile der Brennkraftmaschine einen Massenausgleich schafft.
Durch die Drehbewegung des Arbeitskolbens und durch entsprechende Ausbildung der Steuerkanten dieses Arbeitskolbens kann dem Steuerdiagratnm der vorzugsweise im Zweitaktverfahren arbeitenden Maschine eine für den Füllungsgrad günstige Unisymmetrie gegeben werden.
Die Kraftabnahme von der Brennkraftmaschine nach außen erfolgt erfindungsgemäß unmittelbar über die mit dem Arbeitskolben starr verbundene Kolbenstange, die sowohl eine hin und her gehende Bewegung als auch eine kontinuierlich gleichsinnige Drehbewegung ausführt, wobei die Übertragung der Hubdrehbewegung auf reine Drehbewegung über in einem Korb angeordnete Rollen erfolgt, an denen vorbei das Nutenprofil der Kolbenstange gleitet. Die oszillierende Bewegung des auf der Z-förmig gekröpften Kolbenstange gelagerten Lenkers in der um einen Festpunkt schwingenden Hülse wird zum Pumpen, z. B. von Schmierstoff verwendet, wobei die Steuerung der Pumpenkanäle über die Kante des als Kolben ausgebildeten Lenkers erfolgt.
Die neuartige Brennkraftmaschine saugt reine Luft an, und der Kraftstoff wird in all sich bekannter Weise in den Brennraum oder in den Überströmkanal eingespritzt, wo er sich mit der Luft zu einem brennbaren Explosionsgemisch vermengt. Die Kühlung der Brennkraftmaschine erfolgt durch Frischluft, die von einem mit dem- Schwungradmagneten verbundenen Gebläse entlang den Kühlrippen des Zylinders gesaugt wird.

Die mit der erfindungsgemäßen neuartigen Brennkraftmaschine erreichbaren Vort°_ile sind außerordentlich vielseitig und vielgestaltig. Der Aufbau der Maschine ist besonders einfach und übersichtlich. Die starr mit dem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange dient gleichzeitig als kraftabgebende Welle, deren Kraftabgabe sowohl in einer kontimiierlich gleichsinnigen Drehbewegung als auch in einer hin und her gehenden Bewegung bestehen kann. Durch den Ladekolben, der vom Lenker der Kolbenstange und über die um einen Festpunkt schwingende Hülse angetrieben wird, schafft neben der Vorverdichtung der angesaugten Frischluft innerhalb der bewegten Teile der Brennkraftmaschine einen Massenausgleich, durch den der Gang der Maschine außerordentlich ruhig wird. Durch entsprechende Ausbildung der Steuerkanten des Arbeitskolbens in Verbindung mit der Hubdrehbewegung dieses Kolbens kann dem Steuerdiagramm der Maschine eine besonders günstige Unsvmmetrie gegeben werden, so daß der Wirkungsgrad außerordentlich hoch ist. Überdies ist im Gegensatz zu den bekannten Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei denen das Schmieröl dem Kraftstoff beigemischt wird und damit auch in den Brennraum gelangt und dort starke Ruß- und Kohlebildung verursacht,

durch den Ladekolben die Ölzuführung in genau

dosierter 11eiige tititer diesem Kolben möglich, so

daß keine unnötigen Ölteilchen mit hochgerissen

werden. N elfen der Einsparung an Schmieröl wer-

den auch sch:idliclie Ruß- und Kohlebildung im

Brennraum, auf dein Kolbenboden und im Auslaß-

kanal vermieden. Die Pumpe zur Förderung des

Schnlieriils tvird ;in..; dun Fleinenten des Lenkers und

der zu dieseln Lenker gehörenden schwingenden

Iliilsc gebildet.

In der Zc#iclintttig ist ein :\usfiihrtingsbeispiel der

l:rfilldtill" schematisch dargestellt, und zwar zeigt

A1>1>. t einen Schnitt durch die Brenlikraft-

tnaschine,

AMc.2 einen -7,cllilitt durch den Zylinder der

Brenlikraftinaschine nach der Linie A-13,

Abh. 3 eilfett Teil der Kolbenstange.

Die Brunnkraftmaschine besteht aus dem Zvlin-

der a mit den Kühlrippen r. In diesem Zylinder a

bewegt sich cler:\rl>eitskollten b, mit (lern die Kolben-

stange d starr verbunden ist. In diesem Zylinder a

bewegt sich weiter der Ladekolben c, durch den die

Kolberstange d hindurchgeht. So entsteht in dein

Zvlinder a über (lein =\rl)eitskolben b der Brenn-

1,2111111 a' 1111d zwischen dein Arbeitskolben b und dem

Ladekolben c der Vorverdichtungsraum a", von dem

aus der ITherstrüllkanal rt in den Raum ä fuhrt.

Wie aus .@bb.2 Hervorgeht, ist der Überström-

kattal 1a z@veckinül.iig in die beiden Kanäle n' und fit"

aufgeteilt. Weiter mündet in den Zylinder a der

Frischlufteintritt in. Der Kraftstoff wird entweder

in den Breitnratim a' oder in die Üb erströmleitung-n

eingespritzt. Die Verbrennungsprodukte werden

durch dcit :\tislaßkanal o ins Freie geführt.

Die Kolbenstange d ist unterhalb des Ladekol-

bens c Z-förmig gekröpft oder zweckmäßig mit

einem Konstruktionsteil d' gemäß Abb. 3 versehen,

das die Wirkung einer Z-förmigen Kröpfung auf-

weist und trotzdem eine glatte durchgehende Welle d

ermöglicht. :\n dieser Kröpfung d' greift der als

Kolben ausgebildet( Lenker e an, der sich seiner-

seits in der um den Festpunkt v schwingenden

Hülse f licl@egt. -Mit der Iiiilse f ist der Hebel f' ver-

bunden, der seinerseits an dein um den Festpunkt w

schwingciiden Winkelhebel angreift. Ein Doppel-

liebe] h vcrhindut den Winkelhehel ; ntit dem

Ladekolben c derart, daß sich der Arbeitskolben b

und der Ladekolben c gegenläufig in dem Zylinder a

bewegen und damit innerhalb der bewegten Teile

der 1',retnikraftinaschine einen Massenausgleich

schatten.

I)er @ch@@ ungradrnagnet k ist derart auf der Kol-

benstatige d befestigt. claß sein beweglicher Teil die

1>rulll>ut@ugntt@@ mitmacht, daß aber die L"bertragung

der I Iulidrulllcewegung dieser Kolbenstange d auf

reine I)rehlccl@ugung Tiber in einem Korb angeord-

nete Rollen erfolgt, an denen vorbei (las Nuten-

profil i( der Kolhetlstange d gleitet.

Mit dein `cfit@ ungradmagneten k ist ein l-,atig-

geltl@ise l verbunden, das über die Öffnungen s und t

Frischluft eiltlang den Kühlrippen -r des Zylinders a

sangt und damit die llrenllkraftinaschine kühlt. Zur

Luftführung ist ein Mantel _r titil die Rippen r ge-

legt. Zur Entzündung des Gas-Luft-Gemisches im oberen Totpunkt des Arbeitskolbens b ist in den Kopf des Zylinders a eine Zündkerze q eingeschraubt, die ihren Strom von dem Schwungradinagneten k zugeleitet bekommt.

Bei der Hübdrehbewegung des Arbeitskolbens b und der mit ihm starr verbundenen Kolbenstange d wird (lern auf der Z-förmigen Kröpfung d' gelagerten Lenkerkolben e eine oszillierende, d. h. eine Huhbewegung und eine vor- und rückwärts sch,#%-ingende Drehbewegung erteilt. Diese Bewegung des Kolbens c# in der Hülse f wird zum Pumpen von Schmieröl ausgenutzt, wobei die Steuerung der Pumpenkanäle durch die Kante des Lenkerkolbens e erfolgt. Für das Wesen und den Umfang der Erfindung spielt es keine Rolle, ob die neuartige Brennkraftniaschine als Vergaser- oder Einspritzmotor finit Fretnd- oder Eigenzündung ausgebildet ist.

Claims

PATE\TA\SPRCCHE: i. Brennkraftmaschine mit hin und her gehendem und sich drehendem Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (d) starr finit dein Arbeitskolben (b) verbunden ist und dalß dein Arbeitskolben (b) durch einen auf der Z-förmig gekröpften Kolbenstange (d) gelagerten Lenker (e), der sich seinerseits in einer um einen Festpunkt (v) schwingenden Hülse (f) bewegt. beim Hin- und Rückgang eine kontinuierlich gleichsinnige Drehbewegung aufgezwungen wird. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß über die vom Lenker (e) bewegte schwingende Hülse (f) ein gleichachsig mit dem Arbeitskolben (b) angeordneter Ladekolben (c) angetrieben wird, der gegenläufig zum Arbeitskolben (b) hin und her geht Lind innerhalb der bewegten Teile der Brennkraftmaschine einen Massenausgleich schafft. 3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i und ?, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehbewegung des Arbeitskolbens (b) und durch entsprechende Ausbildung der Steuerkanten dieses .\rheitskolbens (b) dem Steuerdiagramm der vot-ztigs"veise im Zweitaktverfahren arbeitenden Maschine eine für den Füllungsgrad günstige Unsytlmetrie gegeben wird. 4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftabnahme nach außen unmittelbar über die mit dein Arbeitskolben (b) starr verbundene Kolbenstange (d) erfolgt, die sowohl eine hin und her gehende Bewegung als auch eine kontinuierlich gleichsinnige Drehbewegung ausführt, wobei die L'bertragung der Hubdrehbewegung attt reine Drehbewegung über in einem Korb angeordnete Rollen erfolgt, an denen vorbei das Nutenprofil (u) der Kolbenstange (d) gleitet. ;. Ilrennkraftmaschine nach den Ansprüchen i bi', .I, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillierende Bewegung des auf der Z-förmig gekröpften Kolbenstange (d) gelagerten Lenkers (e) in der um einen Festpunkt (v) schwingenden Hülse (f) zum Pumpen, z. B. von Schmierstoff verwendet wird, wobei die Steuerung der Pumpenkanäle über die Kanten des als Kolben ausgebildeten Lenkers (e) erfolgt. 6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen. i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB der Kraftstoff in an sich bekannter Weise in den Brennraum (d) oder überströmkanal (n) eingespritzt wird. 7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch Frischluft erfolgt, die von einem mit dem Schwungradmagneten (k) verbundenen Gebläse (l) entlang den Kühlrippen (r) des Zylinders (a) gesaugt wird.