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Brennkraftmaschine mit frei fliegendem Kolben Es sind Brennkraftmaschinen
mit frei fliegendem Kolben bekanntgeworden, deren Kolben mit der Abtriebswelle über
Schwinghebel, in ihrer wirksamen Länge eingestellbare Hebelarme und in einer Drehrichtung
wirksame Kupplungen kraftschlüssig verbunden ist, wobei diese Verbindung nur im
Augenblick der Kolbenumkehr unterbrochen ist, so daß eine stufenlose Drehmomentübertragung
erreicht wird. Derartige Maschinen mit frei fliegendem Kolben und direkt auf den
Abtrieb wirkenden Freilaufkupplungen haben den Vorteil gegenüber Brennkraftmaschinen.
bei denen die Kraft des oder der Kolben zunächst auf eine Kurbelwelle wirkt und
von hier aus die stufenlose Drehmomentwandlung -durch erneute Umänderung
der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung erreicht wird, daß die Geschwindigkeit
des bzw. der Kolben sich der Geschwindigkeit der Freilaufkupplung anpaßt. Dadurch
greifen die Kupplungen nahezu über den gesamten Kolbenweg, wodurch sie spezifisch
gering belastet sind und auch der Wirkungsgrad der Übertragung verbessert wird.
Zudem ist der Bauaufwand für diese Maschinen erheblich geringer. Die Brennkraftmaschinen
mit der direkten Kraftübertragung von den Kolben auf die Schwingkupplungen haben
jedoch gegenüber den Brennkraftmaschinen, bei denen eine Kurbelwelle vorgesehen
ist und von hier aus erst die Transformierung der Bewegung vorgenommen wird, den
Nachteil, daß kein Schwungrad vorgesehen ist, wodurch allein ein einwandfreier Leerlauf
gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der oder die Kolben
über mechanische elastische Glieder mit dem Exzenter einer nicht mit der Abtriebswelle
der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Exzenterwelle gekuppelt sind. «-elche
nur zum Antrieb einer Schwungscheibe und von Hilfsmaschinen, wie z. B. Lüfter und
Lichtmaschine, dient.
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Die unmittelbare Kupplung von Flugkolben mit einem Exzenter- oder
Kurbeltrieb, der ein Schwungrad antreibt, ist bekannt. Hierbei wird der Hub der
Flugkolben jedoch begrenzt. Ferner ist es bei einer Brennkraftmaschine mit frei
fliegendem Kolben und beweglichen Zylinder bekannt, die Hilfvorrichtungen Über ein
zwischen Kolben und Pleuelstange angeordnetes elastisches Glied anzutreiben. Es
wird dabei jcdoch nicht ohne Verwendung einer Pleuelstange ein Schwungrad, das zur
Überwindung der Kopientotpunkte dient, sondern eine Hilfswelle durch eine Pleutl,tange
angetrieben. die mit dem Zylinderboden elastisch verbunden ist und bei jedem Hin-
und Hergang des Zylinders eiheil schwingenden Hebel antreibt, <ler eine Kurbel
in Drehung versetzt. In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
nämlich eine Brennkraftmaschine mit einem frei fliegenden, doppelt wirkenden Kolben
dargestellt, bei der als nur in einer Drehrichtung wirksame Kupplungen mechanisch
sich öffnende und schließende Federbandkupplungen Verwendung finden.
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Fig. 1 zeigt die Ansicht der Brennkraftmaschine mit einem Doppelkolben
und einem Schnitt durch das Abtriebsgehäuse entlang der Linie G-D in Fig. 3, wobei
der stufenlos veränderliche Abtrieb zu sehen ist.
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Den Querschnitt entlang der Linie E-F in Fig. 1 durch den Abtrieb
einer Seite stellt Fig. 2 dar.
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Der Längsschnitt durch die Brennkraftmaschine entlang der Linie A-B
in Fig. 1 ist in Fig. 3 veranschaulicht.
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In den Figuren ist mit 1 und 2 der durch Stege 3 und 4 verbundene
Doppelkolben bezeichnet. Dieser schwingt im Zylinder 5 hin und her und treibt dabei
über Federn 6 und 7 sowie Gleithülsen 8 und 9 den Exzenter 10 der Exzenterwelle
11 an, welche mit der als Schwungrad ausgebildeten Lichtanlaßmaschine 12, dem Ladegebläse
13 und dem Kühllüfter 14 gekuppelt ist. Von dem Schwungrad wird auch der Drehschieber
15 angetrieben, der den Einlaß in den Zylinder 5 steuert.
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Die Antriebskräfte werden über im Gehäuse 16 gelagerte Gabelhebel
17 und 18 auf die Schwinghebel 19 und 20 übertragen. Zu diesem Zweck ist in den
Gabelhebeln 17 und 18 j e eine Nut 21 bzw. 22 vorgesehen. In diesen Nuten sind längs
verschiebbar Gleitkörper 23 und 24 angeordnet, mit denen die Schwinghebel 19 und
20 schwenkbar gekuppelt sind. Die Schwinghebel sind in einem verstellbar angeordneten
Joch 25 gelagert und stehen über Wellen 26 und 27 mit den Flanschen 28 und 29 in
kraftschlüssiger Verbindung, an denen wiederum die Kupplungsfedern 30 und 31 befestigt
sind. Die Wellen 26 und 27 tragen die Zahnräder
32 und 33, von
denen jedes mit einer Trommel 34 bzw. 35 starr gekuppelt ist. Diese Trommel wird
in einer Drehrichtung von der mit dem Flansch 28 bzw. 29 schwingenden Kupplungsfeder
30 bzw. 31 mitgenommen.
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Das Antriebsmoment wird von dem Zahnrad 32 auf das mit der Abtriebswelle
36 fest verbundene Zahnrad 37 und von dem Zahnrad 33 über das Zwischenrad 38 auf
das ebenfalls mit der Abtriebswelle fest verbundene Zahnrad 39 übertragen. Durch
Verschwenken des Jochs 25 gleiten die Gleitkörper 23 und 24 in den Nuten 21 und
22 entlang. Dadurch wird die Weglänge der Kraftübertragung von den Gabelhebeln 17
und 18 auf die Schwinghebel 19 und 20 und damit die Mersetzung verändert. Wenn die
Zahnräder 32 und 33 in die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Lage gelangt sind,
dann ist Leerlauf eingestellt.
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Die Verstellung des Jochs 25 erfolgt in dem dargestellten Beispiel
-- wie aus Fig. 1 ersichtlich - über eine Gewindespinde140 und eine Mutter 41. Selbstverständlich
könnte die Verstellung auch automatisch, entweder drehmoment- oder drehzahlabhängig
vorgenommen werden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkraftmaschine
ist folgende: Die Bewegungsenergie der Kolben 1 und 2 wird zum Teil über die Federn
6 und 7, die Gleithülsen 8 und 9 sowie den Exzenter 10 auf die Exzenterwelle 11
übertragen. Über diese Exzenterwelle werden die Hilfsantriebe, wie z. B. die Lichtmaschine,
das Lade-und Kühlgebläse sowie das Schwungrad angetrieben. Die federnde Verbindung
zwischen Kolben und Exzenterwelle ist deshalb erforderlich, damit sich die Kolbengeschwindigkeit
der Abtriebsgeschwindigkeit des Getriebes anpassen kann. Die Gabelhebel 17 und 18
stehen nämlich über die Gleitkörper 23 und 24 mit den Schwinghebeln 19 und 20 in
starrer Verbindun. Die letzteren übertragen die Kolbenarbeit über die Flansche 28
und 29 auf die Kupplungsfedern 30 und 31. Von dort aus wird sie auf die Trommeln
34 und 35, die Zahnräder 32 und 33 sowie auf das Antriebszahnrad 37 weitergeleitet.
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Durch Verstellung des Jochs 25 wird der von den Gabelhebeln 17 und
18 auf die Schwinghebel 19 und 20 übertragene Hub stufenlos verändert. Die in Fig.
1 strichpunktiert dargestellte Lage der Flansche 28, 29 gibt die Null-Stellung des
Antriebs an. In dieser Stellung schwingen die Gabelhebel 17 und 18 um die Mittelachse
der Gleitkörper 23 und 24. Die Brennkraftmaschine läuft also leer. Erst durch das
Schwenken des Jochs 25 erfolgt eine Übertragung der Bewegungsenergie auf den Abtrieb.
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Mit der beschriebenen Maschine ist es in an sich bekannter Weise möglich,
mit gleichbleibender Impulszahl der Kolben unabhängig von der Belastung zu arbeiten
und zur Regulierung lediglich die Füllung der Maschine sowie die Stellung des Jochs
25 zu verändern, da im Augenblick der Gemischzündung keine Verbindung zwischen Brennkraftmaschine
und Abtrieb besteht, wodurch ein großer thermischer Wirkungsgrad erzielt werden
kann. Die durch die Verdichtung auftretenden hohen Verbrennungsdrücke können sich
nicht - wie bei den normalen Kolben-Brennkraftmaschinen - schädlich für das Triebwerk
auswirken, da die Kolben im Augenblick der Bewegungsumkehr nicht mit dem .abtrieb
gekuppelt sind. Die Kolben müssen erst durch die Verbrennungsenergie die Geschwindigkeit
erhalten, welche die Kupplungsfedern 30 und 31 zum Kuppeln mit den Trommeln 34 und
35 veranlassen.
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Außerdem kann die beschriebene Maschine ohne ,""eiteres im Leerlauf
betrieben werden, da sie ein ständig angetriebenes Schwungrad besitzt, das allein
einen einwandfreien Leerlauf gewährleistet.