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Taumelscheiben-Brennkraftmaschine Für mehrzylindrische Maschinen gibt
es drei grundsätzliche Möglichkeiten der Zylinderanordnung: die Reihenanordnung,
die Sternanordnung und die Trommelanordnung. Stern- und Trommelanordnung bieten
hinsichtlich des Arbeitsverfahrens gewisseVorzüge,da sie cyclischeVorgängezwischen
den einzelnen Zylindern ermöglichen, die bei einer Reihenanordnung nicht verwi-rklichbar
sind. Für Viertaktmaschinen ist dieser Vorteil gut ausnutz-1>ar bezüglich der Betätigung
der Ventile, für die Zweitaktmaschine bieten sich die Vorteile einer Steuerung der
Spülvorgänge und der Aufladung durch den jeweils benachbarten Zylinder. Besonders
gut eignet sich in dieser Hinsicht der Motor mit axialer Anordnung der Zylinder
auf einer Trommel, da bei dieser Bauweise die Steuerkanäle, z. B. für das Zweitaktverfahren,
kürzeste Abmessungen bekommen und beim Viertaktverfahren die Unterbringung eines
zentralen Schiebersystems zur Steuerung des Arbeitsverfahrens außerordentlich glücklich
zu lösen ist. Trotz dieser Vorteile setzt sich der Axialkolbenmotor, der auch erhebliche
Gewichtseinsparungen gegenüber anderen Bauweisen verspricht, nicht durch. Die Gründe
hierfür sind darf zu suchen, daß der Kurbeltrieb für die axiale Bauweise unerfreuliche
Bauelemente aufweist, die dem Fertigungsmann und auch dem Betrieb des Motors Schwierigkeiten
bereiten.
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Die Taumelscheibe muß nämlich auf einer schiefwinklig gelagerten Achse
laufen, die wegen der auf diese wirkenden Kippkräfte einen langen, doppelt gelagerten
Hubzapfen erforderlich macht (s. Abb. t).
Zur Aufbringung der Taumelscheibe
muß die Kurbelwelle zweihälftig ausgeführt werden, wodurch dem Fertigungsmann, der
auf genaue Fluchtungen der Achsen zu achten hat, erhebliche Schwierigkeiten entstehen,
die durch die in zwei verschiedenen Gehäusehälften gelagerte Welle nicht vermindert
werden. Der Verbrennungsdruck erzeugt hohe Axialkräfte, die von der Taumelscheibe
zunächst auf die rotierende Welle und von dieser wieder auf den ortsfesten Teil
übertragen werden. Diese Ab-
stützung der Gaskräfte ist ein weiterer Nachteil
dieser Bauweise. Erfindungsgemäß wird nun der Kurbeltrieb so ausgebildet, daß der
Hubzapfen zum Fortfall kommt und an seine Stelle die Taumelscheibe selbst tritt,
die in einer klemmungsfreien Lagerung sich einerseits kugelig an dem Gehäuse abstützt
und andererseits in einem winkelunempfindlichen Lager in der Kurbelwange zur Drehinoinentabgabe
gehaltert ist. Die axialen, vom Gasdruck herrührenden Kräfte werden nun über die
kugelige Lagerung der Taumelscheibe unmittelbar auf das ortsfeste Gehäuse geleitet
und außerdem in einer besonders durchdachten Methode, bei der die Stützung des Drehmomentes
mit herangezogen worden ist, so zerlegt, daß die Lagerungen reine Axial- bzw. reine
Tangentialkräfte zu übertragen haben, was für die Beherrschung der in den Lagern
auftretenden Beanspruchungen von ausschlaggebender Bedeutung ist. Durch diese Methode
sind die bisher in den Taumelscheibentrieben auftretenden Schwierigkeiten gebannt.
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Die Bauweise macht es nicht möglich, die Kurbelwelle durch diaMaschinevollständigdurchzufiihren.
Es besteht jedoch bisweilen der Wunsch, an dem freien Ende der Kurbelwelle, das
infolge der Aufteilung nicht mehr erreichbar ist, Hilfsaggregate, wie z. B. Lichtmaschine,
Ölpumpe, Zündverteiler usw., anzubringen. Die Erfindung zeigt nun für diese kräftemäßig
untergeordneten Forderungen eine Lösung des Antriebsproblems am freien Wellenende.
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A11. i zeigt einen üblichen Kurbeltriel> für eine Taumelscheibenmaschine.
Die Kurbelwelle i wird von der Taumelscheibe 2 durch die Gasdruckkräfte P betätigt.
Die axialen Kräfte «erden über Kugellager 3 und 4 vom Rahmen aufgenommen, wo sie
die Gegenkräfte PG erzeugen. Die Taumelscheibe erfährt bei Abgabe des Drehmomentes
an die Kurbelwelle ein Gegendrehmoment, was über ein Kardangelenk S und einen Hebel
6 an den Rahmen abgegeben wird. Die nicht unerhebliche Ungleichförmigkeit des Kardangelenkes
wird von den Konstrukteuren in Kauf genommen.
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A11. 2 zeigt mit Teil 7 die Kurbelwelle, die eine ballige Lagerung
8 für ein Pendellager 9 besitzt, in dem sich dieTaumelscheibe ioabstützt. DieTaumelscheil>e
besitzt an ihrem anderen Ende der Achse einen Kugelzapfen i i, der in einer Hohlkugel
des Teiles 12 eingepaBt ist. Die Taumelscheibe io und der ortsfeste Teil 12 sind
durch die Verzahungen 13 und 14 miteinander verbunden, so daß bei dem L'inlaufen
der Kurbelwelle 7 die Taumelscheibe sich gegenüber dem ortsfesten Teil 12 nicht
verdrehen kann. Die vorn Gasdruck herrührenden Kräfte P werden, wie durch den gestrichelten
Energiefluß ersichtlich, nunmehr v011 der Taumelscheibe unmittelbar auf den ortsfesten
Teil übergeleitet. Da das Lager als offene, in einer Richtung belastete Schale ausgebildet
ist, wird mit einer Zabnradpumpe i5 aus dem Ölsumpf des \lotors 16 01 in
einen Ringraum 17 gepreßt, dessen Druck so Boch anwächst, bis der Kugelkopf r r
entgegen der Gasdruckkraft zum Aufschwimmen kommt. Durch diese Methode kann eine
hydraulische Entlastung des Lagers erzielt werden, die zur Mutwicklung reiner Flüssigkeitsreibung
führt. Kitiernatisch gesehen ist eine Verklemmung des Triebwerkes infolge baulicher
'Ungenauigkeiten nicht möglich. Es können jedoch in der offenen Kugelschale z,##@-ischen
i i und 12 seitlich wirkende Kräfte auftreten, die die eben geschilderten Vorzüge
der hydraulischen Entlastung zunichte machen. Erfindungsgemäß wird dieses vermieden,
indem die Verzahnung so ausgebildet wird, daß sie denselben Wirkungsradius wie der
Hubzapfen hat. In der Abbildung ist diese durch die Linie A-A kenntlich gemacht.
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Abb.3 zeigt ini Schräghild den jetzt erzielten Effekt. Die resultierende
Gasdruckkraft aller Arbeitszylinder ist wieder mit P gezeichnet. Sie wird in voller
Größe durch die Gegenkraft PG aufgenommen. Zwischen dieselt beiden Axialkräften
wirkt ein Hebelarena, was ein Moment zur Folge hat. Dieses Moment gibt die Taumelscheibe
zwischen ihren beiden anderen Fixpunkten wieder ab, und zwar im Hubzapfen und etwa
-Mitte Verzahnungseingriff. Liegen diese beiden Punkte auf einer Parallelen zu P
und PG, so entstehen ohne Restkräfte die Tangentialkraft FT und die Tangentialgegenkraft
7'7'G in der Verzahnung. Die beiden Kräfte haben den Wirkungsabstand b. Die Kugelschale
ist also frei von seitlichen Kräften. Durch die ballige Lagerung der Taumelscheibe
einerseits zentral mit der Kugel i i und andererseits exzentrisch mit dem beispielsweise
als Pendelkugellager ausgeführten Lager ist, wie oben erläutert, der Wellenzug mit
der schiefen Taumelachse in drei Teile zerlegt, der festeli Achse 12 mit der an
ihr befestigten Kegelverzahnung 1.4 und dem von ihr bestimmten Mittelpunkt für die
Kugel i i der Taumelachse, die zwischen den beiden Kugeln i i und 8 gehalten ist
und sich wegen der Kegelverzahnung nicht dreht, sondern nur taumelt, und der Kurbelwelle
7, die die Hohlkugel 8 als Kurbelauge trägt. Ein -Mindestmaß au Lagern ist durch
diesen Aufbau entstanden und eine völlige Unempfindlichkeit gegen jegliche fabrikatorische
oder einbautechnische Fehler in der Fluchtung der Teile.
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Abb.4 zeigt, wie in dem beschriebenen System ein Hilfsantrieb, beispielsweise
zur Erzeugung des Öldruckes, untergebracht werden kann.
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In dem ortsfesten Teil 12 ist unter einem Deckel u8, eine Zahnradpumpe
i 9 untergebracht, die aus dem Ölsumpf 16 Öl ansaugt. Die `Felle 2o der Zahnradpumpe
ist bis in die Hohlkugel durchgeführt, wo sie in einer geschlitzten Kurbel 21 endet,
die von einem zentral in der Taumelscheibe io
angebrachten Zapfen
22 mitgenommen wird. Der Mitnahmemechanismus kann sich innerhalb des Druckölraumes
befinden.