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Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine
mit einem, einen oder mehrere Kolben aufnehmenden Zylinder und einer oder mehreren
Steuerungsvorrichtungen für den Einlaß des'Treibstoffluftgemisches bzw. den Auslaß
der Abgase.
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Verbrennungskraftmaschinen werden normalerweise mit Zyli@@e@n ausgerüstet,
deren Kolben über Kolbenstangen die
als Kurbelwelle ausgebildete
Hauptantriebswelle drehen.
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Die Zylinder sind entweder parallel oder schräg zueinander angeordnet.
In jedem Fall verläuft die Hubrichtung der Kolben senkrecht zur Wellenachse. Die
Nachteile dieser Verbrennungskraftmaschine sind hinreichend bekannt, so daß sich
eine Aufzählung erübrigt.
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Es sind auch bereits Verbrennungskraftmaschinen bekannt geworden,
bei denen die Hubrichtung der Kolben in Richtung der Wellenachse liegt. Hierbei
ergeben sich jedoch große Schwierigkeiten in der Umsetzung der hin- und hergehenden
Bewegung der Welle in eine Drehbewegung. Die zu diesem Zweck vorgeschlagenen Getriebe
sind aufwendig und störanfällig. Die Erfindung geht von den zuletzt erwähnten Verbrennungskraftmaschinen
aus und vermeidet deren Nachteile dadurch, daß der oder die Kolben auf einer einzigen,
den Zylinder und die den Zylinder beidseitig verschließende Zylinderköpfe axial
durchdringenden Antriebswelle undrehbar aber verschiebbar gelagert sind, wobei in
die Umfangofläche des oder der Kolben schraubenförsige Nuten eingearbeitet sind,
in die Je ein im Zylinder vorgesehener Stift eingreift.
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Auf diese Weise versetzt der oder die hin- und hergehenden Kolben
die Hauptantriebswelle unmittelbar in Drehung, ohne daß weitere Getriebeteile erforderlich
wären.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Maschine dargestellt sind, näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine
Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinder und zwei Kolben im Längsschnitt Fig.
2 eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, von denen å jeder einen
Kolben enthält, im Längsschnitt, Fig. 3a und 3b eine der Steuerungsvorrichtungen
in zwei Stellungen in der Draufsicht und Fig. 3c und 3d die andere Steuerungsvorrichtung
in zwei Stellungen in der Draufsicht.
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Bei der in der Fig. 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 10 sind
in dem Zylinder 11 zwei Kolben 12a, 12b angeordnet, die auf der sich axial durch
den Zylinder 11 erstreckenden Antriebswelle 13 verschiebbar gelagert sind. Im Bereich
des Zylinders 11 weist die Antriebswelle einen mehrkantig, z.B. achtkantig ausgebildeten
Abschnitt 13' auf. Die axiale Bohrung in den Kolben 12a, 12b ist ebenso gestaltete
Die Kolben können somit zwar auf der Antriebswelle 13 gleiten, sich jedoch nur zusammen
mit der Antriebswelle drehen. In den Umfang jedes Kolbens 12a, 12b ist eine schraubenförmige
Nut 16a, 16b eingearbeitet, in die ein im Zylinder 11 befestigter
Stift
17a, 17b eingreift. Die Nuten 16a und 16b haben entgegengesetzt gerichtete Steigungen.
Auf diese Weise se werden die beiden Kolben 12a, 12b bei einer axialen, gegen- oder
auseinander gerichteten Verschiebung gedreht und nehmen die Antriebswelle 13 mit.
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In den Zylinderköpfen 14a, 14b, die den Zylinder 11 beidseitig dicht
abschließen, sind Lagerbuchsen 15a, 15b für die Antriebswelle 13 vorgesehen. Hinter
den Zylinderköpfen 14a, 14b befinden sich zwei Brennkamme@ 18a, 18b mit Treibstoffeinlässen
19a, 19b und Abgasauslässen 20a, 20b, sowie Zündkerzen 21a, 21b.
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Die Steuerung der Verbrennungskraftmaschine erfolgt gemäß den Fig.
3a bis 3d mittels Zahnradgetrieben 22a, 22b, die von der Antriebswelle betätigt
werden. Das Zahnradgetriebe 22a (Fig. 3a u. 3b) umfaßt ein auf der Antriebswelle
13 befestigtes Haupt zahnrad 23a, das mit zwei Zwischenzahnrädern 24a, 24a' lcämst,
die wiederum in eine innenverzahnte Scheibe 25a eingreifen. Während die Zwlschensahnräder
24a, 24a' sich um ihre Achaen 26a, 26a' drehen, dreht sich die Scheibe 25a in ihrem
Sitz 27a um die Antriebswelle 13. Das Durchmesserverhältnis zwischen dem Hauptzahnrad
23a und den Zwlschenrädern 24a, 24a' beträgt 2 : 1, so daß sich bei einer halben
Umdrehung des Hauptzahnrades 23a, die Zwschenräder
24a, 24a' einmal
drehen, was wiederum eine viertel Drehung der innenverzahnten Scheibe 25a bewirkt.
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Die innenverzahnte Scheibe 25a weist am Umfang einen freien Sektor
28a auf, der sich auf etwa 90° erstreckt. Hierdurch kann bei einer Drehung der Scheibe
25a der Einlaß 19a sowie der Auslaß 20a in Verbindung mit der Brennkammer 18a gebracht
werden.
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Das gegenüberliegende Zahnradgetriebe 22b ist gemäß den Fig. 3c und
3d in gleicher Weise mit Zahnrädern 23b, 24b, 24b', 25b versehen, wobei die innenverzahnte
Scheibe 25b ebenfalls einen freien Sektor 28b zum Abdecken bzw. Öffnen des Auslasses
20b und des Einlasses 19b aufweist. Das Durchmesser- und Umdrehungsverhältnis und
die Einstellung der innenverzahntenScheiben 25a, 25b sind so gewählt, daß bei einer
halben Drehung der Antriebswelle 13 Verdichtung und Zündung in der einen Brennkammer
18a und bei einer weiteren halben Drehung der Antriebswelle 13 Verdichtung und Zündung
in der zweiten Brennkammer 18b erfolgt, wodurch eine gleichmäßige Drehung der Antriebswelle
gewährleistet wird. Die Pfeile Ai, B1, B2 2 in Fig. 1 zeigen die Strömungsrichtungen
des Treibstoff-Luftgemisches und der Abgase in bzuO aus den Brennkammern 18a, 18b
an.
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Um eine Kompression bzw. Dekompression in dem Raum 29 zwischen
den
beiden Kolben 12a, 12b zu vermeiden, sind in diesem Bereich in dem Zylinder 11 Bohrungen
30 angeordnet.
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Bei der in der Fig. 2 dargestellten Verbrennungskraftma schine 110
ist in dem Zylinder 111 nur ein Kolben 112a vorgesehen, der auf der sich axial durch
den Zylinder 11 erstreckenden Antriebswelle 113 verschiebbar gelagert ist.
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Die Antriebswelle weist wiederum einen achteckigen Abschnitt 113'
auf, der eine ebensolche Bohrung im Kolben 112a durchdringt. In den Umfang des Kolbens
112a ist eine schraubenförmige Nut 116a eingearbeitet, in die ein im Zylinder 111
vorgesehener Stift 117a eingreift. Zwischen dem Kolben 112a und den Zylinderköpfen
114a, 114b befinden sich die Brennkammern mit den Treibstoffeinlässen 119a, 119a',
den Abgasauslässen 120a, 120b und den Zündkerzen 121a, 121b. Wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 sind zu beiden Seiten der Antriebswelle 113 Zahnradgetriebe 22a, 22b
vorgesehen, die zur Steuerung der Maschine dienen.
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Gemäß Fig. 2 durchdringt die Antriebswelle 113 den Zylinderkopf 114b
und erstreckt sich axial durch einen zweiten Zylinder 111', der nur teilweise gezeichnet
ist und ebenfalls einen auf der Antriebswelle verschiebbar gelagerten Kolben umschließt.
Der Treibstoffeinlaß 119a' steht über
zwei Seitenkanäle 119a", 119a'''
in dem Zylinderkopf 114b mit den beiden Brennkammern 118a', 118b in Verbindung,
während die Abgase über die Kanäle 120b', 120" zu dem Auslaß 120b gelangen.
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Die Steuerung der Verbrennungskraftmaschine erfolgt mittels der Zahnradgetriebe
22a, 22b dergestalt, daß bei einer Zündung und dem darauffolgenden Arbeitstakt in
der Brennkammer 118b in der gegenüberliegenden Brennkammer 118a die Abgase ausgestoßen
werden und das Treibstoffluftgemisch verdichtet kird. Bei der Hintereinanderschaltung
mehrerer Zylinder 111, 111' können die Steuerungen so eingestellt werden, daß alle
Zylinder im gleichen Takt oder versetzt arbeiten.