DE596686C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
11. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 a¹⁰ GRUPPE 5 os

F 74358-1146a"

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Oktober 1932 ab

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen mit ruhenden, parallel zueinander angeordneten Zylindern und hin und her gehendem, doppelt wirkendem Kolben, die durch Rollen auf den Antrieb übertragende Nockenflächen eines Läufers wirken.

Es sind Maschinen dieser Art mit drehbaren Zylindern bekannt, bei denen die den Antrieb übermittelnden Rollen auf beide Seiten eines Nockens wirkten, der außerhalb einer ruhenden Trommel angeordnet war. Weiter ist eine Maschine mit einfach wirkenden Zylindern bekannt, bei der die Rollen auf die eine Seite von Nockenflächen an den Enden innerer und äußerer Zylinderteile eines Läufers einwirken. Bei diesen bekannten Anordnungen müssen die kraftübertragenden Rollen in einem Raum untergebracht werden, der nach den Kraftzylindern zu offen war.

Gemäß der Erfindung besteht der Läufer aus einem äußeren und einem inneren Hohlzylinder mit äußeren und inneren Nocken, welche beiderseitig von einem Satz von den Antrieb übertragenden Rollen beeinflußt werden, die auf den Kolbenstangen eines jeden Kolbensatzes angebracht sind, und die in einem Ringraum zwischen den beiden Zylindern untergebracht werden.

Vorzugsweise werden äußere und innere Nockenzylinder drehbar durch ein ruhendes Zwischenglied mit Führungen für Kreuzköpfe abgestützt, an denen die den Antrieb übertragenden Rollen angebracht sind. Bei der Kraftmaschine gemäß der Erfindung werden die Krafthübe jeder Kolbeneinheit in beiden Richtungen zu beiden Seiten jedes der beiden äußeren und inneren Nockenteile übertragen, mit dem Ergebnis, daß die Drücke gleichmäßig über die ganze Bewegungsfolge übertragen werden, und daß die Kolbeneinheiten keinen Seitenschub aus dem Kräfte- ■ spiel zwischen jeder Rolle und ihrem Nocken ausgesetzt werden.

Weiter wird dadurch, daß die Gesamtheit der die Kraft übertragenden Rollen zwischen den beiden Nockenzylindern angeordnet ist, ein Schutz für diese gegen die an den Kraftzylindern entwickelte Wärme gewährt.

In den Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung darstellenden Zeichnungen zeigen

Fig. ι und ia zusammen einen Schnitt nach Linie I-I in Fig. 2; sie zeigen beispielsweise einen gemäß der Erfindung gestalteten Motor mit Viertaktbetrieb, der mit verdampftem, zerstäubtem oder vergastem Brennstoff arbeitet, Hochspannungsfunkenzündung und Flüssigkeitskühlung besitzt.

Fig. 2 ist eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles X in. Fig. 1 bzw. in der rechten Hälfte ein Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles Y in Fig. ι; die Teile lila und IHb in Fig. 3 sind dabei im Schnitt nach den Linien IHa-IIIa bzw. IHb-IIIb in Fig. ia wiedergegeben.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Abwicklung der Innenfläche eines der den Antrieb übertragenden Nocken.

Fig. 5 und 5a zeigen zusammen einen den

ίο Fig. ι und ia entsprechenden Längsschnitt einer abgeänderten Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, gleichfalls mit Viertaktbetrieb, jedoch für unmittelbare Brennstoffeinspritzung in Verbrennungskammern; die Maschine arbeitet mit Kompressionszündung und Luftkühlung; die oberen und unteren Teile der Fig. 5 sind im Schnitt nach Linie V-V in Fig. 6 dargestellt.

Fig. 6 ist teils eine Stirnansicht in Richtu ng des Pfeiles W in Fig. 5a und teils ein Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5a.

Fig. 7 ist teils eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles Z in Fig. 5; die Teile VlIa und VIIb sind Schnitte nach den' Linien VIIa-VIIa und VIIb-VIIb in Fig. 5.

Fig. 8 ist ein Teilschnitt einer Brennstoffpumpe und -einspritzvorrichtung.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 bis 4 sind die Mittelachsen von sechs stationären Einheiten mit hin und her gehenden Teilen in Gestalt eines regelmäßigen Sechskantprismas angeordnet, die im gleichen Abstand parallel zur Achse einer mittleren gemeinsamen Ventilnockenwelle 11 liegen. Jede hin und her gehende Einheit besitzt zwei Kolben 30, die durch rohrförmige Kolbenstangen 1 verbunden sind, die ein Durchleiten von Kühlflüssigkeit gestatten und an einem Ende zu zwei nachgiebig gelagerten Kreuzköpfen 2 verlängert sind, die auf Wälzlagern 3 vier ■ Kegelstumpf rollenringe 4 tragen, deren Kegelscheitel in der Achse der mittleren Nockenwelle 11 liegen, damit Klemmungen infolge Veränderung der radialen Abstände von der Nockenachse an verschiedenen Oberflächenpunkten der Rollen vermieden werden. Diese vier Rollen wälzen sich frei in Berührung" mit entsprechend abgeschrägten und gestalteten Flächen ab, die für sie an zwei Rippen oder Flanschen 5 und 7 vorgesehen sind, welche den Antrieb übertragende Nocken bilden, die die hin und her gehende Bewegung der Kolbenstangenröhren 1 in eine Drehbewegung verwandeln. Der Nocken 5 bildet einen inneren wellenförmigen Teil eines äußeren umlaufenden Nockenzylinders 6, und der Nocken 7 bildet einen äußeren wellenförmigen Teil eines inneren, sich drehenden Nockenzylinders 8. Jeder Zylinder 6 und 8 ist auf zwei Kugellagerkränzen 9 gelagert.; der Zylinder 8 besitzt einen kegeligen Fortsatz 10 zur mittleren gemeinsamen Ventilantriebswelle 11, die fest damit verbunden ist. Die beiden konzentrischen Nockenzylinder sind durch eine ringförmige Stirnplatte 12 starr miteinander verbunden, so daß sie sich als einziger und einheitlicher Läufer drehen.

Zwischen den umlaufenden Nockenzylindern befindet sich ein ruhender Kreuzkopf führungszylinder 13, der an einem Ende an den Flanschen 14 mit den Gehäusen der hin und her gehenden Einheiten verbunden ist und sechs Paare von längs verlaufenden "["-Flanschen 36 trägt, die die Führungswände von sechs Schlitzen für die sechs Paare von Kreuzköpfen 2 bilden; von diesen trägt jeder (s. Fig. 3) an der Außenseite eine Rippe 36" (Fig. 3), die in je einen der Schlitze so eingreift, daß der radial einwärts gerichtete Schub aufgenommen wird, der durch die Kegel form der Rollenringe erzeugt wird.

Eine Feder 2", die einen Puffer bildet, ist zwischen jedem Kreuzkopf 2 und Muttern 2^b oder einem sonstigen Anschlag an der Kolbenstange ι vorgesehen.

Am anderen Ende des Zylinders 13 ist fest ein Kugelkranzschubring 15 angebracht, und durch Zwischenfügung von Dichtungsscheiben ist ein wasserdichter Anschluß der sechs Verbindungskanäle 16 geschaffen, die die Kühlflüssigkeit aus den sechs Kolbenstangenrohren ι durch sechs feste Röhren 17 aufnehmen, auf denen die Kolbenstangen 1 gleiten.

Die festen Röhren 17 sind etwas über die Enden der Kreuzkopf schlitze hinaus verlängert und an den inneren Enden mit Stopfbüchsen 18 ausgerüstet, die durch Rohrgcwindeschrauben 19 nach außen gedrückt werden.

Die Kurvengestaltung der Nockeuflächen 5 ' und 7 ist so, daß die hin und her gehenden Teile jeder Einheit bei einem Umlauf des Nockenflächenzylinders vier Hübe ausführen. Auf diese Weise erhält man ein die Geschwindigkeit im Verhältnis 2 : 1 herabsetzendes Getriebe gegenüber der üblichen Anordnung mit Kurbel und Kurbelstange und kann auf diese Weise die auf die Ventile wirkende Nockenwelle 11 unmittelbar antreiben.

An dieser Ventilnockenwelle ist somit ein Auslaß- und ein Einlaßnocken mit je einem anhebenden Vorsprung ausreichend zur Steuerung der Ventile eines Ringes von sechs Brennkraftmaschinenzyl inderköpfen, und demnach sind acht Nocken ausreichend für eine 24zylindrige oder zwölf doppelt wirkende Zylinderanordnungen.

Wenn man das Übersetzungsverhältnis noch weiter herabsetzen will, so kann man statt der Nockeuflächen 5 und 7 solche

596 68Ö

Nocken anwenden, die das Verhältnis 4:1, 6:1,8:1 usw. aufweisen, so daß dann acht, zwölf, sechzehn usw. Hübe der hin und her gellenden Kolben für jeden Umgang des Nockenzylinders erfolgen. Die auf die Ventile wirkende Nockenwelle wird immer noch unmittelbar angetrieben, muß dann aber mit zwei, drei, vier usw. NockenvorSprüngen ausgestattet sein.

Die acht auf die Ventile wirkenden Nocken 20 wirken unmittelbar auf die Enden von Stoßstangen 21, die radial auswärts durch Röhren zwischen den hin und her gehenden Einheiten hindurchgehen, und sie wirken durch Schwingarme22 auf schräg angeordnete Tellerventile 23. Diese Ventile schließen die Köpfe der Verbrennungsräume über Kanäle 24 an die Sammelleitung 25 an; an den beiden mittleren Ringen von Verbrennungsköpfen sind die Ventile ein wenig versetzt, damit ihre Stangen sich in den Durchlässen 24 kreuzen können.

In jedem Verbrennungskopf sind zwei Zündkerzen 26 vorgesehen, und ihre Hochspannungskabel können durch ein abgeflachtes Rohr 27 zu dem üblichen, nicht dargestellten Verteiler geleitet werden, damit eine Berührung der heißen Flächen vermieden wird.
Die zwölf doppelt wirkenden Zylinder können zweckmäßig in drei Gußkörpern aus Leichtlegierung gefertigt sein, die an den beiden geflanschten und mit Zwischenscheiben versehenen Stellen 28 verbunden sind. Die Zylinder selbst können Futter 29 aus Stahl

o. dgl. aufweisen.

Die Kolben 30 können gleichfalls aus Leichtmetall bestehende Gußstücke sein, die auf den Kolbenstangenrohren 1 befestigt sind und Kolbenringe 31 aus Gußeisen oder einem sonstigen Metall führen.

Die Zylinderkopf- und Stopfbüchsen 32 können aus einer eng gewundenen Schraube aus Phosphorbronze oder Gußeisen bestehen, die an beiden Enden kegelig gehalten ist und in die kegelförmige Mündung durch einen Mutterring gepreßt wird. Es wird Kühlflüssigkeit gleichzeitig zu den Zylindermänteln und Kolbenrohren durch feste Rohre 33 geleitet. Ein Teil der Flüssigkeit strömt durch die Kolbenstangen 1, die Kolben 30 und die festen Führungsröhren 17 und erreicht die Verbindungskanäle 16, von wo sie nach Durchlaufen der Röhren 34 (Fig. 3) längs des Kreuzkopfführungsflansches 36 im Zylinder 13 den Kühlflüssigkeitsauslaßraum 35 erreicht; beim Abfließen aus diesem vereinigt sie sich mit der Flüssigkeit, die aus den Zylindermänteln abströmt. Die -abfließende Kühlflüssigkeit kann zu Kühleinrichtungen geleitet werden.

Die Anordnung nach Fig. 5 bis 7 ist im allgemeinen ähnlich der vorbeschriebenen, und entsprechend sind auch gleichartige Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Folgende Abweichungen sind besonders hervorzuheben:

Es sind Mündungen 37 in den Stirnplatten 12 gebildet, und sie lassen einen Luftstrom eintreten, der durch an einer Platte befestigte Schaufeln 38 erzeugt wird. Dieser Kühlluftstrom tritt durch die kegeligen öffnungen in dem Kugellagerschubring 15 hindurch, der verlängert wird durch den ringförmigen Vorbau des Kreuzkopfführungszylinders 13 (die Kühlflüssigkeitskanäle 16 und die Rohrleitungen 34 der zuerst beschriebenen Anordnung sind hier weggelassen). Die Luft tritt nach Durchlaufen der Kolbenstangen 1 und der Kolben 30 durch die festen Rohre 33 aus.

An dem Stirnring der Verbrennungsköpfe sind die Kühlflüssigkeitsauslaßräume 35 ausgelassen, und die Zylinder der hin und her gehenden Kolben besitzen keine Kühlmantel, sondern an ihrer Stelle in Längsrichtung verlaufende Kühlrippen.

Die Ventile 23 liegen in den Zylinderköpfen waagerecht und haben eine Doppelfunktion. Sie dienen soAvohl als Auslaß- wie als Lufteinlaßventile. Wenn das Ventil als Lufteinlaß wirkt, so wird die Luft durch eine der verschiedenen öffnungen 39 in Zweigen der Auslaßsammelleitung 25 gegen eine Ablenkfläche 40 gesaugt, welche die Luft in den Zylinderkopf durch die entsprechende Öffnung 24 einleitet. Wirkt das Ventil aber als Auslaßventil, so prallen die ausgetriebenen Gase auf einen Ablenker 41 und werden dadurch in die Sammelleitung 25 geleitet.

Die mittleren axialen Teile des Motors werden durch einen hindurchgeblasenen Luftstrom kühl gehalten, den die Ventilatorflügel 42 erzeugen, die innerhalb des inneren Nockenzylinders angebracht sind.

Die Nockenwelle 11 hat kegelig verlaufende Nocken und liegt innerhalb einer leichten Röhre 43, in der sie frei in der Achsrichtung gleiten kann, und zwar nach Maßgabe der steilgängigen Schraube 44, die durch einen Arm 45 angetrieben wird. Die Gleitbewegung bringt verschiedene Ringzonen der Kegelnocken in Berührung mit den Stoßstangen 46 der Brennstoffpumpe und den Ventilstoßstangen 46", so daß gleichzeitig und gleichmäßig der Hub sämtlicher Brennstoffpumpen 48 allmählich bis auf Null vermindert wird und die Paare von Auslaß- und Lufteinlaßventilen veranlaßt werden können, sich an oder vor dem Ende des Auspuffhubes zu schließen und beim Saughub spät zu öffnen. Umgekehrt kann der Hub aller Brennstoffpumpen allmählich bis auf ein bestimmtes Maximum vergrößert, und die Ventilgruppen ·

können während beider Hübe weit offen gehalten werden.

Das Ziel der ersterwähnten Nockeneinstellung besteht in dem Zurückhalten eines Teiles der Auspuffgase in den Zylinderköpfen bei verringertem Brennstoffpumpenhub, so daß der Motor entsprechend langsam Öffnet. Das verhilft zum Vermeiden einer übermäßigen Luftzufuhr und gestattet, die Zylinderköpfe

ίο auf einer ausreichenden Temperatur zu halten, so daß auch bei diesen Geschwindigkeiten die Zündung regelmäßig erfolgt.

Zur Erzielung eines gedrungenen Aufbaues werden zur Rückführung der Ventile 23 auf ihre Sitze Flachfedern 47 verwendet (s. Fig. 5a, rechts unten).

Die beschriebene Erfindung ist besonders vorteilhaft in ihrer Anwendung auf Flugzeugbetrieb, ohne jedoch auf diese Anwendung beschränkt zu sein. Die Antriebsnocken 5 und 7 sind nach der Beschreibung wellenförmig; sie könnten aber auch elliptisch verlaufen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Brennkraftmaschine mit ruhenden, parallel zueinander angeordneten Zylindern und hin und her gehendem, doppelt wirkendem Kolben, die durch Rollen auf kraftübertragende Nocken an einem Läufer wirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer aus einem äußeren und einem inneren Hohlzylinder (6 bzw. 8) mit äußeren und inneren Nocken (5, 7) besteht, welche beiderseitig von einem Satz von den Antrieb übertragenden Rollen (4) beeinflußt werden, die auf den Kolbenstangen (1) eines jeden Kolbensatzes (30) angebracht sind und in dem Ringraum zwischen den beiden Zylindern (6, 8) untergebracht werden.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nockenzyliinder (6, 8) drehbar durch ein zwischen ihnen liegendes, ruhendes Rahmenglied (13) gestützt werden, das Führungen (36) für Kreuzköpfe (2) aufweist, an denen die kraftübertragenden Rollen angebracht sind.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebskraft übermittelnden Rollen (4) gegen ihre Nockenflächen (5, 7) durch Federpuffer (2°) getrieben werden, die auf die Kreuzköpfe (2) wirken.
4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (8) als eine Leitung (Fig. 5) zur Zufuhr von Kühlluft zu einem umschlossenen Raum ausgebildet ist, der teilweise die Motorzylinder umgibt.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen