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Brennkraftkolbenmaschine mit um ihre Längsachse drehbar gelagerten
Zylindern und Umsetzung der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben in eine drehende
Bewegung mittels einer Kurvenscheibe Brennkraftkolbenmaschinen mit um ihre Längsachse
drehbar gelagerten Zylindern und Umsetzung der hin- und hergehenden Bewegung der
Kolben in eine drehende Bewegung mittels einer Kurvenbahn, bei denen über Mitnehmer
die Drehbewegung auf die Zylinder übertragen wird, sind bereits bekannt. Ebenfalls
bekannt ist bei den vorgenannten Maschinen eine Steuerung des Arbeitsmediums durch
Kanalbohrungen an den Zylinder-Stirnseiten.
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Praktische Versuche mit ähnlich gestalteten Kraftmaschinen haben gezeigt,
daß die axial geführten Zylinder und die darin laufenden Kolben in Verbindung mit
der radial verlaufenden Umlenkbahn selbst bei genauester Anfertigung der Teile zu
Verkantungen führen. Die durch die Montage von geteilten Gehäusen bedingte Ungenauigkeit
der Wellenfluchten führt zu weiteren Verkantungen. Der sich daraus ergebende schwere
Lauf einer derartigen Maschine verhindert eine nutzbringende Anwendung der durch
die Verbrennung erzeugten Kräfte.
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Die bisher bekannten, an den Zylinder-Stirnseiten angebrachten Drehschiebersteuerungen
haben keine Einstellmöglichkeit, die den Abstand zwischen den Steuerteilen festlegt.
Da die Funktion einer Verbrennungskraftmaschine im wesentlichen von der Dichtheit
der Steuerteile für die Zufuhr und den Auslaß des Arbeitsmediums abhängt, ist bei
einem Verschleiß dieser Teile keine einwandfreie Abdichtung mehr gewährleistet und
somit die Funktion der Maschine in Frage gestellt.
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Die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung beruhen auf
einem reibungsarmen Kräfteverlauf vom beaufschlagten Kolben über eine Kurvenscheibe
und über die Zylinder auf die Hauptwelle, wobei die durch ein Kreuzgelenk kardanisch
miteinander verbundenen Kolben über einem Mitnehmerbolzen im Kreuzgelenk die die
Zylinder umfassende Kurvenscheibe mitnehmen und wobei ferner durch das Kreuzgelenk
ein Ausgleich der Zylinderfluchten zwischen den radial geführten Zylindern und der
axial geführten Kurvenscheibe geschaffen wird. Die Kurvenscheibe wirkt bei Maschinen,
die im Zweitaktverfahren arbeiten, zugleich als Ladekolben. Die in dieser Maschine
verwendete und an den Zylinder-Stirnseiten angebrachte Drehschiebersteuerung läßt
sich gegen das feststehende Steuergehäuse so verstellen, daß eine einwandfreie Abdichtung
erfolgen kann und daß bei einem auftretenden Verschleiß eine Nachstellung von außen
möglich ist.
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Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt. Die Kolben 1 a und 16 sind durch
ein Kreuzgelenk 2 verbunden und laufen in den um ihre Längsachse drehbaren Zylindern
3 a und 3 b, die lose durch eine Mitnehmerbuchse 18 verbunden sind. Die Zylinder
können leicht axial verschoben werden. Durch Längsnuten in den beiden Zylindern
3 a und 3 b und durch die Mitnehmerbuchse 18 geht ein Bolzen 10 hindurch,
der in der Längsrichtung der Maschine um die Hubhöhe verschoben werden kann. Der
Bolzen 10 wird durch Lager 11 in den Längsnuten geführt. Er verbindet das Kreuzgelenk
2 mit der Kurvenscheibe 12 starr miteinander. An das feststehende Gehäuse
5a, 5 b sind an beiden Seiten Steuergehäuse 4 a und 4 6 angeflanscht. Die
Hauptwellen 13a und 13b sind durch Kegellager 17 gegen axiale Verschiebung
gesichert. In den beiden hohlen Hauptwellen befindet sich je eine mittels Feingewinde
verstellbare Körnerschraube 14, die einmal die Zylinder zentrieren und zum
anderen eine genaue Einstellung des Spiels zwischen Zylinder-Stirnwand und Steuergehäusewand
ermöglichen. Die Einstellung wird durch eine Inbusschraube arretiert. die durch
die Körnerschraube hindurchgeht und in den Wellenstumpf des Zylinders eingeschraubt
ist. Die Kupplung der Hauptwellen 13 a und 13 b mit den Zylindern
3 a und 3 6 erfolgt mittels eines eingefrästen Mitnehmers. Mittels Lagerdeckel 6a
und 66 werden die Wellenlager 17 in den Steuergehäusen 4a und 4b befestigt. Die
Wellenabdichtung übernimmt je ein Wellendichtungsring 15.
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Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt A -B durch das Steuergehäuse
4b und die Fig.3 die Stirnseitenansicht des Zylinders 3 b. Die Bohrungen in dem
Steuergehäuse 4 b dienen folgenden Zwecken: Die Bohrung
19
ist die Einlaßöffnung, die Bohrung 20 die Zündöffnung und die Bohrung 21
die Auslaßöffnung. Diese Bohrungen 19, 20 und 21 sind zur Steuerung eines Viertaktsystems
u jeweils 67,5° und zur Steuerung eines Zweitakts y feis um jeweils 45° versetzt
zueinätider angeördiet. Die Zylinderstirnseite hat bei Viertaktmaschinen zwei Bohrungen
um 180' versetzt und bei Zweitaktmaschinen vier Bohrungen um 90° versetzt zueinander
auf einem gleich großen Teilkreis wie die Bohrungen im Steuergehäuse. Die Zylinderbohrungen
müssen so angebracht sein, daß- beirr oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens eine
ZylinderböÜrung mit der Zütldöffnung 20 des Steuergehäuses in Deckung steht. Die
beiden Zylinder sind gegeneinander um 45° gedreht angeordnet.
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Die Fig.4 zeigt die Drehschieberstellungen beim Viertaktsystem während
einer halben Wellenumdrehung: Ansaugestellung A Verdichten B Verbrennen C Ausstoßen
D Die Fig. 5 zeigt die Drehschieberstellungen beim Zweitaktsystem während einer
Wellenumdrehung um 90°: Einströmen - Ausstoßen A Verdichten B Zündung C Ausdehnen
D Die Fig. 6 und 7 zeigen Arbeitsschemen beim Viertakt- und beim Zweitaktsystem.
Sie sind in die acht Totpunktstellungen bei einer vollen Wellenumdrehung unterteilt,
wobei immer der obere Totpunkt 0T der einen Zylinderseite dem unteren Totpunkt UT
der zweiten Zylinderseite gegenüberliegt.
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Die Fig. 8 zeigt die perspektivische Darstellung des Kreuzgelenks
2, das die Kolben 1 a und 1 b kardanisch miteinander verbindet. Die Bohrungen
24 und 25 sind um 90° versetzt und dienen zur Aufnahme der Kolbenbolzen.
Diese Aufhängung gleicht Differenzen in der Zylinderflucht aus, da sich die Zylinder
nach den Steuergehäuseflächen ausrichten. Dadurch ist ein Verkanten der Kolben in
den Zylindern und somit ein Verkanten der um ihre Längsachse drehbaren Zylinder
ausgeschlossen und eine genaue Einstellung der Drehschiebersteuerung möglich.
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Die Bohrung 26 im Kreuzgelenkkörper dient zur Aufnahme des
Bolzens 10, der das Kreuzgelenk mit der Kurvenscheibe 12 verbindet. Hierbei
läßt sich der Bolzen 10 in der Bohrung 26 drehen und gleicht in Verbindung mit der
Kolbenaufhängung die Differenzen der axial gelagerten Kurvenscheibe 12 und
dem radial gelagerten Zylinder durch die um 45° zu den Bohrungen 24 und
25 versetzte Bohrung 26 aus.
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Die Fig. 9 stellt die Kurvenscheibe 12 dar. Die Kurvenscheibe
besteht aus einem kreisrunden Körper, auf dessen Umfang, in der Tiefe den Lagerböcken
7a und 7b (Fig. 1) entsprechend, eine Kurvenbahn ausgearbeitet ist. Bei den mit
A bis H bezeichneten Stellen wird jeweils die Richtung der axialen
Bewegung der Kurvenscheibe und damit auch die der Kolben gewechselt.
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Bei Zweitaktmaschinen wird die Kurvenscheibe so gegen das Gehäuse
5 a und 5 b eingepaßt, daß eine Vorverdichtung im Kurvenscheibengehäuse möglich
wird. Dabei wird immer das Gemisch von der Seite des Kurvenscheibengehäuses angesaugt
und vorverdichtet, die dem jeweiligen Zylinder gegenüberliegt.
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Wichtig für eine stoßfreie und gleichmäßige Um-
lenkung ist
ein in allen Kurvenstellungen gleichmäßiges Anliegen der Umlenkrollen.
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Eine Maschine in der beschriebenen Art hat folgende Vorteile: Alle
drehenden Teile sind für sich gelagert und laufen unabhängig voneinander, so daß
trotz der gegensätzlichen Lagerungen der zusammenwirkenden Teile keine gegenseitige
Behinderung der Teile entsteht. Außer den Kolben in den Zylindern besteht keinerlei
Flächenreibung der Teile untereinander. Infolge des kurzen Hubs der als Beispiel
gezeigten Maschine in der Fig. 1 ist auch die Kolbenreibung sehr gering. Durch die
Einstellmöglichkeit des Abstandes der Drehschiebersteuerung tritt kein
Reibungsverlust
in den Steuerteilen auf. Die diesen Maschinen eigene günstige Ausnutzung des
Verbren-
nungsvolumens bei einer großen Beaufschlagungsfläche kommt durch
die Hebelwirkung der relativ großen Umlenkbahn auf die Hauptwelle durch ckm leichten
Lauf der Maschine voll zur Geltung, und es wird dadurch eine sehr große Literleistung
bei geringem Eigengewicht erreicht.