DE812978C

DE812978C - Zweitakt-Brennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern

Info

Publication number: DE812978C
Application number: DE1949P0037835
Authority: DE
Inventors: Erich Immel
Original assignee: ERICH IMMEL BERGZABERN (PFALZ)
Current assignee: ERICH IMMEL BERGZABERN (PFALZ)
Priority date: 1949-03-26
Filing date: 1949-03-26
Publication date: 1951-09-06

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern Seit langem hat man versucht, Brennkraftmaschinen mit umlaufenden Arbeitszylindern zu entwickeln; dabei waren jedoch ursprünglich teil-«-eise recht verwickelte Triebwerks'konstruktionen vorgesehen, so da(3 eine solche Bauart sich wegen ihrer herstellungs- und betriebsmäßigen Nachteile in der Praxis nicht durchsetzen konnte. Erst in neuerer Zeit hat man erkannt, daß in diesem Zusammenhang eine zwangsläufige Kolbenbewegung und damit ein Triebwerk mit Schubstangen, Kurbeln, Zahnrädern u. dgl. ganz entbehrlich ist, wenn die Zylinder tangential zur Welle in einem mit dieser fest verbundenen Körper angeordnet werden und die Kolben sich nach außen gegen ein festes Widerlager in Form eines den Zylinderkörper @umgebenden, zur Welle exzentrischen Ringes abstützen. Dadurch erzeugen die sich entspannenden Verbrennungsgase über die Zylinder ein Drehmoment an dein Zylinderkörper und der Welle. Der Kolbenhub ist durch die Exzentrizität des Widerlagerringes gegeben.
Bei einer bekannten Ausführung dieser Art sind die Kolben an ihrem äußeren Ende mit Laufrollen versehen, deren Lagerbolzen auf beiden Seiten in kreisbogenförmige Schlitze von zwei in bestimmten gegenseitigem Abstand gehaltenen Ringen geführt sind, die innerhalb des feststehenden Widerlagerringes und konzentrisch zu diesem den Zylinderkörper freibeweglich umgeben. Innerhalb der hohlen, gegen Verdrehen gesicherten Arbeitskolben sind an den äußeren Zylinderenden befestigte Verdichterkolben vorgesehen. In den von diesen beiden Kolben begrenzten Räumen wird das bei gegenseitiger Überdeckung gleichartiger Fenster der Zylinder und der Arbeitskolben eintretende Brennstoff-Luft-Gemisch vorverdichtet, bevor es durch Überströmkanäle in die Verbrennungsräume gelangt und diese von den entspannten Verbrennungsgasen im Wege einer Umkehrspülung reinigt. Die am inneren geschlossenen Ende jedes Zylinders angeordneten Zündkerzen stehen über eine Strombrücke mit einer gemeinsamen. Zünd- und Anlaßvorrichtung in Verbindung. Der Zylinderkörper ist auf beiden Seiten gelagert und von einem ringförmigen, gegen seinen Umfang abgedichteten Gehäuse umgeben, das als Schmierraum für die Kolbenfahrwerke dient.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Maschine der zuletzt erwähnten Art weiter zu vereinfachen ,und verbessern. Sie geht dabei zunächst von der Überlegung aus, daß die Kolben auf den in der Drehebene des Zylinderkörpers liegenden Seiten am stärksten beansprucht werden. Um eine ungleichmäßige Abnutzung und das dadurch hervorgerufene Klappern der Kolben zu vermeiden, sollen diese erfindungsgemäß in ihren Zylindern frei drehbar sein und sich über an ihrem äußeren Ende gelagerte Rollkugeln gegen den festen Laufring abstützen, der zur Veränderung des Kolbenhubes und damit einerseits des Verdichtungsdruckes in den Arbeitszylindern, andererseits der Zeitquerschnitte der von den Kolben gesteuerten Zylinderöffnungen verstellbar ist. Eine solche Regelbarkeit bedingt jedoch, daß der Eintritt des Spül- und Lademittels sowie die gegebenenfalls vorgesehene Vorverdichtung desselben in anderer Weise erfolgt als bei der bekannten Maschine. Auf diese und weitere Einzelheiten der Erfindung wird im Zusammenhang mit der nachstehenden Erläuterung von zwei Ausführungsbeispielen eingegangen, die in der Zeichnung in den Fig. i bis 3 bzw. 4 bis 7 dargestellt sind.
Fig. i zeigt eine nach dem Otto-Vei-fahren arbeitende Zweitakt-Brenrikraftmaschine mit umlaufenden Arbeitszylindern im Schnitt quer zur Welle, Fig. 2 einen Axialschnitt und Fig. 3 einen einzelnen Arbeitskolben derselben Maschine.
Der Rotor besteht aus einem mit der Welle i fest verbundenen scheibenförmigen Körper 2, der acht an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, tangential zur Welle verlaufende Arbeitszylinder 3 enthält. Von diesen sind in Fig. i nur zwei gezeichnet, während die Lage der übrigen durch ihre gestrichelten Mittellinien angedeutet ist. In die Bohrungen der Arbeitszylinder sind von außen her Stahlbüchsen 4 als Laufflächen für die Arbeitskolben 5 eingezogen. Die Kolben sind flaschenartig ausgebildet, indem sie am inneren Ende des kegelstumpfförmigen Kolbenbodens mit einem zylindrischen Steuerkopf 6 von geringerem Durchmesser verbunden sind, der in einer Stahlbüchse 7 geführt ist; diese Büchsen sind in mit den Arbeitszylindern gleichachsige Bohrungen 8 eing:zogen. Der Übergangsteil zwischen den zylindrischen Bohrungen 3 und 8 verläuft parallel zum Kolbenboden.
Am äußeren Ende der Arbeitskolben befinden sich mit diesen fest verbundene Messing- oder Bronzebüchs:n 9 als Lager für Rollkugeln io, über %velche sich die Kolben gegen einen zur Welle und zum Zylinderkörper exzentrischen, feststehenden Laufring i i abstützen. Die Rollkugeln sind außer der Lagerung in der ihrer Oberfläche angepaßten Innenfläche der Büchsen 9 noch durch in den Figuren nicht dargestellte elastische Stahldrahtbügel gegen Herausfallen gesichert. Die Exzentrizität des Laufringes, der .durch mehrere Arme aus Profilstahl von der Lagerseite aus gehalten wird, ist in bestimmten Grenzen einstellbar, wodurch der Kolbenhub verändert wird, was sich sowohl auf den Verdichtungsdruck als auch auf die Zeitquerschnitte der kolbengesteuerten Zylinderöffnungen auswirkt.
In der Drehachse des fliegend gelagerten Zylinderkörpers befindet sich auf der dem Wellenlager 12 entgegengesetzten Seite ein mit dem Zylinderkörper umlaufender düsenförmiger Kanal 13, der als Vergaser ausgebildet ist und dessen Lufteintrittsquerschnitt durch Verschieben eines mit der Brennstoffleitung 14 verbundenen, die Brennstoffzerstiiauberdüse enthaltenden Stromlinienkörpers 15 verstellbar ist. Auf der Austrittsseite ist der Vergaser mit den gekrümmten Kanälen 16 eines in den Zylinderkörper eingebauten Schleuderrades 17 verbunden, in denen das Gemisch vorverdichtet wird, bevor es über die Bohrungen 8 in die Arbeitszylinder 3 gelangt. Der Austritt der Verbrennungsgase aus den Zylindern erfolgt durch zwei einander gegenüberliegende, mit dem Kolbenboden gleichgerichtete Auslaßschlitze 18 in die anschließenden Expansionskanäle i9. Diese sind so' gekrümmt, daß die Gase entgegen der in Fig. i durch einen Pfeil A gekennzeichneten Drehrichtung des Zylinderkörpers tangential austreten und durch den entstehenden Rückstoß zur Verstärkung des Drehmomentes der Welle beitragen. Gleichzeitig entsteht durch das schnelle Abströmen der Verbrennungsgase in den Zylindern eine Sogwirkung, die in Verbindung mit der Axialschleuderspülung eine besonders gute Reinigung der Arbeitszylinder und eine erhöhte Ladung mit frischem Gemisch ermÖglicht, so daß auch eine entsprechend hohe Motorleistung erreicht wird.
Von dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4 wieder einen Schnitt quer zur Welle und Fig.5 einen Axialschnitt durch die ganze Maschine, während in _ Fig. 6 ein Arbeitskolben und in Fig. 7 ein anderer Bauteil dargestellt ist.
In diesem Fall enthält der mit der Welle 2o fest verbundene Scheibenkörper 21 drei tangential zur Welle angeordnete Arbeitszylinder 22, deren Laufbüchsen 23 über den Umfang des Scheibenkörpers hinausragen. Die Arbeitskolbü.n 24 haben keinen Steuerkopf, sondern entsprechend der inneren Zylinderbegrenzung einen spitz auslaufenden kegelförmigen Boden. An ihrem äußeren Ende sind wie bei der ersten Ausführung in besonderen Büchsen 25 gelagerte Rollkugeln 26 angeordnet, über welche die Kolben sich gegen den exzentrischen Laufring 27 abstützen.

Das Gemisch wird den Arbeitszylindern auch hier an ihrem inneren Ende, jedoch ohne Vorverdichtung, durch einen gemeinsamen Eintrittskanal 28

zugeführt, der sich als :Aussparung am Umfang

eines feststehenden Zapfens 29 befindet. Dieser

Zapfen, dür auf der dem Wellenlager 3o entgegen-

gesttzten Seite in den Zylinderkörper hineinragt,

dient außerdem zum Anbau des Vergasers 31 und

zum Einbau einer Glühkerze 32, die beim Anlassen

von einem kleinen Akkumulator gespeist wird. Die

Arbeitszylinder werden durch Kanäle 33, die von

ihrem inneren Ende zu der den Zapfen 29 aufneh-

menden Axialbohrung des Zylinderkörpers führen

und nach dessen Atil3enseite durch Blindschrauben

34 verschlossen sind, taktmäßig mit dem Eintritts-

kanal 28 und einem von der Glühkerze ausgehen-

den Ziüidkanal33 verbunden. Eine in den Zylin-

derkörl@er fest eingezogene Bronzebuchse 36, in der

sickt mit den Zy11n(lereinlaßkailälen 33 fluchtende

Bohrungen 37 befinden, dient zur Lagerung und

Abdichtung des Zapfens 29, durch dessen Drehung

in der einen od;r anderen Richtung um einen be-

stimmten Winkel die Zeitpunkte für den Gemisch-

einlaß in die Arbeitszylinder und für die Zündung

geregelt werden. Die Zeitquerschnitte der von den

Kolben gesteuerten =luslaßschlitze 38 und der Ver-

dichtungsdruck werden wie bei der ersten Ausfüh-

rung durch Einsttllung des exzentrischen Lauf-

ringes geregelt.

Zur Verstärkung der durch die freistehenden

Zvlinderbüchsen ohnehin gtften Luftkühlung sind

im Zylinderkörper axiale Bohrungen 39 angeord-

net. L)ie Schmierurig der Kolbenlaufflächen er-

folgt durch Verwendung eines entsprechenden

Brennstoffgemisches.

Die wesentlichen Vorteile einer nach der vor-

liegendcn l-rfindtilig ausgeführten Brennkraft-

maschine lie.stelien in ihrem einfachen Aufbau bei

hoher etfcktiver Leitung und niedrigem Leistungs-

gewicht. Letzteres wird durch Beschränkung auf

wenige, leicht herzustellende Bauteile, sowie durch

weitgehende Verwendung von Leichtmetall, z. B.

für dun @ylinderklirper, die Arbeitskolben und das

Schleuderrad, erreicht. lfin weiterer Vorteil ist

durch die Regelbarken des Motors gegeben, der

insbesondere in der zweiten Ausführungsform auch

als 1)ieseltnotor gebaut w,irden kann. An Stelle

d:s Vergaser; und der Gliilikerze wird dann eine

llrennstottpumpe lilit einer für alle Zylinder ge-

ineinsamen 1?iiisliritzdiise vorgesehen, die infolge

ihrer taktmül.iigen Absperrung von den Arbeits-

zylindern keinen Rückdruck wie bei andern Die-

selmotoren auszuhalten hat.

Die ii,ue Maschine kann stationär oder zum

Antrieb eines Fahrzeuges verwendet werden. Im

letzteren halle wird sie bei zweispurigen Fahr-

zeugen wie Kraftwagen, Omnibussen oder Schie-

lientrieliwageii finit s:nkreciit stehender Welle ein-

gebaut. Die zweite Ausführung ist besonders für

kleinere Leistungen gedacht und eignet sich für

Motorräder oder als Hilfsantrieb für Fahrräder.

Bei solchen einspurigen Fahrzeugen liegt die Welle

quer zur Fahrtrichtung. Infolge der durch die

günstige Gasstromfiihrung ermöglichten sehr hohen

Drehzahlen einer solchen Maschine wird eine

Kreiselstabilisierung bewirkt, die beim Einbau in

ein Fahrzeug zur besseren Straßen- bzw. Schienenlage dienen und ein seitliches Überkippen in scharfen Kurven verhindern soll.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit umlaufenden Arbeitszylindern, die tangential zur `'Felle in einem mit dieser fest verbundenen Körper angeordnet sind und deren Arbeitskolben sich nach außen gegen einen zur Welle und zum Zylinderkörper exzentrischen, feststehenden Laufring abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihren Zylindern (4, 23) frei drehbaren Kolben (5, 24) an ihrem äußeren Ende mit Rollkugeln (io, 26) versehen sind, deren Laufring (I1, 27) zur Veränderung des Kolbenhubes und damit einerseits des Verdichtungsdruckes in den Arbeitszylindern, andererseits der Zeitquerschnitte der von den Kolben gesteuerten Zylinderöffnungen (8, 18, 38) verstellbar ist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper fliegend gelagert ist und auf der dem Wellenlager (12, 30) entgegengesetzten Seite einen gemeinsamen Eintrittskanal (13, 28) für das Spül-und Lademittel hat, das den einzelnen Zylindern an ihrem inneren Ende zugeführt wird, während die Verbrennungsgase durch am äußeren Hubende von den Arbeitskolben gesteuerte Auslaßschlitze (18, 38) abströmen. 3. Brennkraftmaschine. nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßschlitze (18) in Expansionskanäle (i9) übergelten, welche die Abgase entgegen der Drehrichtung des Zylinderkörpers tangential austreten lassen. 4. Brennkraftmaschinen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieArbeitskolben flaschenartig ausgebildet sind und anschließend an ihren k:gelstumpfförmigen Boden einen zylindrischen Steuerkopf (6) von kleinerem Durchmesser haben, der zur Steuerung der Einlaßöffnung (8) dient. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spül- und Lademittel in einem in den Zylinderkörper eingebauten Schleuderrad (17) vorverdichtet wird, dessen gekrümmte Kanäle (16) in die Einlaßöffnung je eines Zylinders einmünden. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt des vorzugsweise düsenförmig ausgebildeten, als Vergaser dienenden Eintrittskanals (13) durch Verschieben eines mit der Brennstoffleitung (14) verbundenen und die Brünnstoifzerstäuberdüseenthaltenden, vorzugsweise stromlinienförmigen Körpers (15) geregelt wird. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Eintrittskanal (28) für das Spül- und Lademittel sich in einem feststehenden Zapfen (29) befindet, der außerdem. zum An- bz«-. Einbau eines Vergas:,rs (3i) und einer Glühkerze (32) dient und durch dessen Verdrehen nach der einen oder anderen Seite um einen bestimmten Winkelbereich die Zeitpunkte für den Gemischeinlaß in die Arbeitszylinder und für die Zündung in denselben geregelt werden. ä. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchsen (23) der Arbeitszylinder über den Umfang des Zylinderkörpers hinausragen und in diesem zur weiteren Verstärkung der Luftkühlung gegebenenfalls axiale. Bohrungen (39) vorgeisehen sind. 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine zum Antrieb eines zweispurigen Fahrzeuges mit senkrecht stehender Welle und zum Antrieb eines einspurigen Fahrzeuges mit quer zur Fahrtrichtung liegender Wolle eingebaut wird.