Modellmotor

Abstract

 Es wird ein Einzylinder-Zwei-Takt-Motor für Luft-, Wasser- und Landfahrzeugmodelle mit einem zweiteiligen Geh äuse und z.B. in Umkehrspülung angeordneten Überströmkanälen vorgestellt, wobei das Kurbelwellenlager (12) und das Kurbelgehäuse (14) in einem ersten integralen Gehäuseteil (10) vorgesehen sind; derZylinder (18) mit der Abgasaustrittsöffnung (20) in einem zweiten integralen Gehäuseteil (16) vorgesehen ist; das Lochbild (22) für die Schraubverbindung zwischen Zylinder (18) und Kurbelgehäuse (14) eine Lochkreisteilung von 360°: n aufweist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist; und die im Zylinder-Gehäuseteil (16) ausgeformten Überströmkanäle (24) und die Innenkontur des Kurbelgehäuses (14) im Bereich der Teilfuge (26) zwischen Zylinder- und Kurbelgehäuseteil derart ausgeformt sind, daß in jeder der n Relativpositionen zwischen den Gehäuseteilen die Frischgasströmung durch alle Überströmkanäle (24) ungehindert ist, wobei vorzugsweise eine Umkehrspülung mit drei bis sechs Kanälen vorgesehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Einzylinder- Zwei-Takt- Motor für Luft-, Wasser- uhd Landfahrzeugmodelle mit einem zweiteiligen Gehäuse und z. B. in Umkehrspülung angeordneten Überströmkanälen.

[0002] Derartige Modellmotoren werden hauptsächlich durch Hobbybastler in Modellfahrzeuge eingebaut.

[0003] Nach dem Stand.der Technik werden dabei im wesentlichen zwei Konstruktionsprinzipien unterschieden. Beiden ist gemeinsam, daß das Kraftstoff- Luft- Gemisch in den Kurbelgehäuseraum angesaugt wird und von diesem durch den abwärts gehenden Kolben vorverdichtet über Überströmkanäle in den Verbrennungsraum gedrückt wird. Der in den Verbrennungsraum überströmende Frischgasstrom füllt diesen für den nächsten Arbeitstakt und verdrängt zugleich das darin befindliche Restgas des vorangegangenen Arbeitstaktes durch den Auslaßschlitz, der insofern in einem Wirkzusammenhang zum Überströmkanal steht.

[0004] Die erwähnten zwei, nach dem Stand der Technik bei Modellmotoren hauptsächlich Verwendung findenden, Konstruktionsprinzipien betreffen das Überströmen des Frischgases und die Anordnung der Überströmkanäle:

[0005] Im Falle der Querstromspülunghaben derartige Motoren gewöhnlich nur einen Überströmkanal; der Frischgasstrom wird bei Austritt in den Verbrennungsraum durch eine "Nase" am Kolbenboden nach oben in den Zylinderkopf gelenkt,unddort nach unten, d.h. zurück zum Kolben, umgelenkt, wodurch das restliche Altgas zum geöffneten Auslaßschlitz herausgedrängt wird. Bei diesem Spülvorgang werden nicht alle Bereiche des Brennraumes erfaßt, der Füllungsgrad mit Frischgas ist deshalb relativ schlecht. Aus diesem Grunde hat sich in jüngster Zeit ein zweites Verfahren, die kombinierte "Querstrom-Umkehrstromspülung" durchgesetzt. Hier ist der Kolbenboden glatt, d.h. der Spülstrom wird nicht durch eine Kolbennase gesteuert. Statt dessen sind am Umfang des Zylinders (der Laufbuchse) eine größere Anzahl von Spülkanälen angeordnet, deren Strömungsrichtung so definiert ist, daß sie sich unter. einander ergänzen und die Bildung von strömungstechnischen Toträumen nicht zulassen. Die Füllung mit Frischgas ist entsprechend besser und die spezifische Motorleistung höher, die Motoren sind insgesamt drehfreudiger.

[0006] Bei herkömmlichen Modellmotoren mit Unkehrstromspülung (oder Querstromspülung) ist die Orientierung der Uberströmkanäle und des Abgasaustrittes zur Kurbelwellenachse starr, d. h. unveränderlich. Für den Modellbauer besteht andererseits aber häufig das Bedürfnis, je nach den Anforderungen des Modells, in das der Motor eingebaut werden soll, die relative Orientierung des Abgasaustrittes zur Kurbelwellenachse entsprechend der Geometrie des Modells anzupassen.

[0007] Bei den Modellmotoren nach dem Stand der Technik bleibt dem _Modellbauer keine andere Wahl, als für den jeweiligen Bedarfsfall der Auspuffanordnung einen speziellen, dafür ausgelegten Motor zu erwerben oder leistungsmindernde Abgasleitungsführungen mit Rohrkrümmern in Kauf zu nehmen. Dieser ungünstigen Kostenlage auf Seiten des Verbrauchers steht aber,auch aufgrund des aufgezeigten Standes der Technik eine ebenfalls sehr kostenaufwendige Produktion, Lagerhaltung und Vertriebsweise auf Seiten des Herstellers gegenüber. Da die nach der relativen Orientierung des Abgasaustrittes zur Kurbelwellenachse unterschiedenen Modellmotoren angefangen beim Rohguß einen eigenen Fertigungsprozeß durchlaufen,sind die Kosten für Gußformen, Vorrichtungen für die spangebende Bearbeitung etc., aber auch für die in Varianten gesplittete Fertigung und Lagerhaltung, entsprechend hoch.

[0008] Zur Überwindung dieser Nachteile stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Modellmotor zu entwickeln, der allein durch Änderung der Montierungsweise (aus gleichen Bauteilen) den wechselnden Anforderungen der Verwendung bezüglich der Abgasauslaßöffnung, insbesondere ihrer Orientierung zur Kurbelwellenachse, anpaßbar ist. Darüber hinaus soll das Gehäuse des Modellmotores derart gießbar sein, daß der Innenraum von Zylinder- und Kurbelgehäuse ohne Hinterschneidungen, die nur mit Einlegekernen in der Gießform zu realisieren und entsprechend teuer sind, gestaltet ist.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kurbelwellenlager und das Kurbelgehäuse in einem ersten integralen Gehäuseteil vorgesehen sind; daß der Zylinder mit der Abgasaustrittsöffnung in einem zweiten integralen Gehäuseteil vorgesehen sind; daß das Lochbild für die Schraubverbindung zwischen Zylinder und Kurbelgehäuse eine Lochkreisteilung von 360^{0 :} n aufweist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist; und daß die im Zylinder- Gehäuseteil ausgeformten Überströmkanäle und die Innenkontur des Kurbelgehäuses im Bereich der Teilfuge zwischen Zylinder- und Kurbelgehäuseteil derart ausgeformt sind, daß in jeder der n Relativposi= tionen zwischen den Gehäuseteilen die Frischgasströmung durch alle überströmkanäle ungehindert ist, wobei vorzugsweise eine Umkehrspülung mit drei bis sechs Kanälen vorgesehen ist.

[0010] Der Erfindungsgedanke ist also auf den technisch fortschrittlicheren Modellmotor mit Umkehrstramspülung bezogen, da er hier besonders vorteilhaft zur Geltung kommt. Dieser Vorteil ist besonders darauf zurückzuführen, daß bei einem Motor mit Umkehrstromspülung der Kolben nicht in den Wirkzusammenhang der Spülstrcmführung eingreift. Andererseits ist aber auch aus dem Gesamtzusammenhang klar, daß der Erfindungsgedanke auch bei Motoren mit Ouerstromspülung Anwendung finden kann. Dort ist die Kolbennase des querstrargespülten Motors über die Lage der Kolbenbolzenbohrung zur Kurbelwellenachse definiert. Die Kolbennase bestimmt ihrerseits auch die Lage des Zylinderkopfes, da sie in eine Ausfräsung des Zylinderkopfes eintaucht. Daraus folgt, daß der Erfindungsgedanke bei querstromgespülten Motoren nur dann zu verwirklichen ist, wenn für verschiedene geometrische Orientierungen zwischen Abgasaustritt und . Kurbelwellenachse eine eigene Kolbenvariante eingesetzt wird.

[0011] Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0012] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Modellmotor

Fig. 2 einen Schnitt durch einen mit einem separaten Drehschieber versehenen Modell motor;

Fig. 3 einen Schnitt in Höhe der Teilfuge mit vier Eintrittsöffnungen;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt, bei dem das Kurbelgehäuse gegenüber d₈m in Fig. 1 gezeigten Beispiel um 90 gedreht ist;

[0013] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Zwei- Takt- Modellmotor mit Umkehrspülung in Drehschieberversion. Der Motor weist beispielsweise einen Hubraum von 3,485 ml, eine Bohrung von 16,60 mm und einen Hub von 16,10 mm auf. Ein unteres Gehäuseteil 10 und ein oberes Gehäuseteil 16 sind .an der Teilfuge 26 zusammenmontiert. Das untere Gehäuseteil 10 ist aus einem Gußstück integral gefertigt und weist das Kurbelwellenlager 12 und das Kurbelgehäuse 14 auf. Das obere Gehäuseteil 16 weist den Zylinder 18 und die Abgasaustrittsöffnung 20 auf und ist mit dem Zylinderkopf 19 versehen. Gußtechnisch ist das Motorgehäuse also zweiteilig ausgeführt. Durch diese Zweiteilung ist das Motorgehäuse ohne Hinterschneidungen gießbar und es kann auf kostspielige Einlegekerne der Gießform verzichtet werden. Beide Gehäuseteile 10, 16 sind mittels einer Schraubverbindung (Befestigungselemente 21) miteinander verbunden. In dem in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Lochkreis 22 für die Hauptverbindung in 4 x 90° geteilt. Beim Zusammenbau des Motors sind also in diesem Beispiel vier Winkelorientierungen zwischen der Abgasaustrittsöffnung 20 und dem Kurbelwellenlager 12 wählbar: Diese vierfache Gestaltungsmöglichkeit des Motores wird dadurch ermöglicht, daß erfindungsgemäß die Innenkontur des Kurbelgehäuses 14 so ausgestaltet ist, daß für die allein im Zylinder geformten Kanäle die Eintrittsöffnungen vierfach geometrisch gleich angeformt sind und zwar analog zur Kanalanordnung selbst in einer Orientierung von jeweils 90° zur Zylinderachse. Bei jeder der vier in diesem Ausführungsbeispiel möglichen Orientierungen zwischen Abgasaustrittsöffnung 20 und Kurbelwellenlager 12 sind also die Strömungsquerschnitte der Überströmkanäle im unteren Teil des Zylinders 18, also an der Teilfuge 26 zwischen Zylinder 18 und Kurbelgehäuse 14, geometrisch angepaßt, um bei jeweils um 90° versetztem Zusammenbau der beiden Gehäuseteile 10, 16 gleichermaßen günstige Kanalformen ohne strömungstechnisch ungünstige Kanten zu gewährleisten.

[0014] Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Überströmkanäle 24 integriert im Zylinder 18 ausgeformt, doch ist auch im Rahmen des Erfindungsgedankens denkbar, daß die überströmkanäle und der Auspuffschlitz in einem separaten Zwischenstück untergebracht sein können.

[0015] Eine Laufbuchse 30 zentriert Zylinder 18 und Kurbelgehäuse 14. Um Verspannungen zu vermeiden, sind erfindungsgemäß der Zylinder 18 und der Zylinderkopf 19 nicht gleichzeitig mit identischen Bolzen befestigt, vielmehr sind jeweils eigenen Befestigungselemente 21 vorgesehen ( die Befestigungselemente zwischen Zylinder 18 und Kurbelgehäuse sind nicht gezeigt). Durch derartige Verspannungen können sich Laufbuchsen oval verziehen, was zu Kolbenklemmungen, Abrieb oder Kompressionsverlusten führen kann.

[0016] Ist der Zylinder 18 derart montiert, daß der Auspuff nach vorne, also zum Kurbelwellenstumpf hin, zeigt, ist für den Vergaser am Kurbelwellenlager kein Platz. In diesem Falle erweist sich der in Fig. 2 gezeigte separate Drehschieber 17 als besonders vorteilhaft. Der separate Drehschieber 17 weist eine Befestigung 23 für den Vergaser auf und ist im wesentlichen baugleich mit dem in der Kurbelwelle integrierten Drehschieber. Die Mitnahme durch die Kurbelwelle geschieht so, daß eine Mitnehmerscheibe 13 mit einem Loch 29 für Mitnehmerbolzen (nicht gezeigt) in eine Verlängerung des Kurbelzapfens greift. Hat diese Scheibe zwei solcher Löcher, die um 90 ° versetzt sind, so kann durch wechselnde Ankoppelung des Drehschiebers an die Kurbelwelle der Motor beliebig auf rechts- oder linkssinnige Drehrichtungen umgestellt werden.

[0017] Der separate Drehschieber 17 ist eine in sich abgeschlossene Baugruppe, die statt des Deckels 15 an das Kurbelgehäuse 14 angeflanscht wird. Dabei wird die Vergaser- öffnung im Kurbelgehäuse durch einen Verschlußstopfen 11 abgedeckt und der Vergaser an der Befestigung 23 angebracht.

[0018] _Fig. 1 zeigt, daß der Kolbenbolzen nicht wie üblich durchbohrt, sondern nur von zwei Seiten angebohrt wird. Dadurch wird verhindert, daß eine Verbindung zwischen überströmkanal und Abgaskanal besteht. Hätte der Kolbenbolzen die übliche,durchgehende Bohrung, so würde er bei zwei der vier Zylinderstellungen, die in diesem Ausführungsbeispiel möglich sind, eine Verbindung zwischen Abgas und Frischgas herstellen. Die Trennwand 31 zwischen den beiden Bohrungen verhindert eine solche leitende Verbindung.

[0019] Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen die Ausgestaltung der Überströmkanäle im einzelnen: Die Überströmkanäle sind an der Teilfuge 26 zwischen Zylinder und Kurbelgehäuse im Querschnitt gleich. Im Ausführungsbeispiel sind sie 4 mal im Kurbelgehäuse und 3 mal im Zylinder an- beziehungsweise ausgeformt.

[0020] Zu den Einlaßschlitzen der Laufbuchse hin verändern sich die Kanäle so, daß der Frischgasstrom die öffnungen strömungsgünstig im richtigen Winkel anströmt (siehe Fig. 3). Da die Kanäle sich zu den Einlaßschlitzen hin verjüngen, bleibt der Vorteil des Entformens durch einfache ziehbare Kerne im Druckgießwerkzeug erhalten.

[0021] In den Figuren 4 und 5 sind für die Strömungseigenschaften der Kanäle besonders wichtige Winkel mitoC und β bezeichnet. Der Winkel α der Querstromeinlaßschlitze in der Laufbuchse in der Schnittebene parallel zur Zylinderachse liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30° und 50°. Der entsprechende Winkel β in der Schnittebene senkrecht zur Zylinderachse liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 15 und 45 .

[0022] Bei Zwill_ing_sschlitzen kann es vorteilhaft für die Strömungsverhältnisse sein, daß nicht nur der Steg zwischen den Schlitzen in der Laufbuchse, sondern auch ein Steg im Gußkörper des Zylinders wenn nicht über die ganze Länge des überströmkanales, so doch im Bereich der Schlitze selber den Frischgasstrom teilt und führt. Der Steg hat dann zur Zylinderachse den gleichen Winkel wie die Schlitze selber (siehe _Fig. 4).

[0023] Aus dem oben beschriebenen und den Ansprüchen sind die erfindungsgemäß erzielten Vorteile offensichtlich: es sind einfache Gußmodelle ohne Einlegeteile für Kerne (Spülkanäle) verwendbar; es ist eine variantenreichere Modellpalette allein über die Montierungsweise herstellbar, ohne daß zusätzliche Modellkosten entstehen, d. h. aus einer bestimmten Anzahl von Einzelteilen läßt sich sowohl seitens des Herstellers als auch des Verbrauchers eine große Variantenzahl von Produkten montieren, womit darüber hinaus auch beachtliche Vorteile in Lagerhaltung und Vertrieb einhergehen; und das erfindungsgemäße Baukastenprinzip ist für eine Vielzahl von Motortypen, sowohl solche mit Umkehrspülung als auch solche mit Querstromspülung anwendbar.

[0024] Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Ansprüche

1. Einzylinder-Zwei-Takt-Motor für Luft-, Wasser- und Landfahrzeugmodelle mit einem zweiteiligen Gehäuse und z. B. in Umkehrspülung angeordneten Überströmkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelwellenlager (12) und das.Kurbelgehäuse (14) in einem ersten integralen Gehäuseteil (10) vorgesehen sind; daß der Zylinder (18) mit der Abgasaustrittsöffnung (20) in einem zweiten integralen Gehäuseteil (16) vorgesehen ist; daß das Lochbild (22) für die Schraubenverbindung zwischen Zylinder (18' und Kurbelgehäuse (14) eine Lochkreisteilung von 360^{0 :} n aufweist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist; und daß die im Zylinder-Gehäuseteil .(16) ausgeformten Überströmkanäle (24) und die Innenkontur des Kurbelgehäuses (14) im Bereich der Teilfuge (26) zwischen Zylinder- und Kurbelgehäuseteil derart ausgeformt sind, daß in jeder der n Relativpositionen zwischen den Gehäuseteilen die Frischgasströmung durch alle Überströmkanäle (24) ungehindert ist, wobei vorzugsweise eine Umkehrspülung mit drei bis sechs Kanälen vorgesehen ist.

2. Modellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n gleich 4 ist und eine Vier-Loch-Befestigung zwischen Zylinder- und Kurbelgehäuseteil (10, 14) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise vier Überströmkanäle (24) im Kurbelgehäuse (10, 14) und mindestens drei Überströmkanäle im Zylinder (18) vorzugsweise integriert ausgeformt sind.

3. Modellmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder-Gehäuseteil (16) ein oberer Kühlrippenteil und ein separates, die überströmkanäle (24) enthaltendes Zwischenstück vorgesehen sind.

4. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechteckige Verrippung der Zylinderkühlrippen (28) vorgesehen ist, die in eine kreisrunde Form abdrehbar ist, wobei vorzugsweise eine konische Rippenform vorgesehen ist.

5. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung zwischen Zylinder (18) und Kurbelgehäuse (10, 14) über die Laufbuchse (30) erfolgt, die vorzugsweise aus verchromtem, vernickeltem oder anodisch oberflächenbehandeltem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit annähernd gleicher Wärmedehnung wie ein Aluminiumkolben besteht.

6. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (18) am Kurbelgehäuse (14) und der Zylinderkopf (19) am Zylinder (18) mit jeweils eigenen Befestigungselementen, z. B. (21), verschraubt sind.

7. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser durch tangential spannende Klemmbolzen befestigt ist, wobei zur Auspuffadaption vorzugsweise ein Drei-Lochflansch mit Adaptern für unterschiedliche Zwecke vorgesehen ist und geteilte Kühlköpfe, bestehend aus einem Kühlrippenkörper und einer die Glühkerze aufnehmenden Brennraumkalotte, vorgesehen sind.

8. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen von zwei Seiten angebohrt ist, so daß eine Trennwand gebildet wird, wobei der Kolbenbolzen vorzugsweise mittels Sprengring gesichert ist.

9. Modellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugung durch das Kurbelgehäuse (14) über Kurbelwellendrehschieber erfolgt.

10. Modellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugung in das Kurbelgehäuse durch einen separaten Drehschieber (17) erfolgt, der statt des Deckels (15) an das Kurbelgehäuse (14) ÷ geflanscht ist und eine Mitnehmerscheibe (13) sowie einen Mitnehmerbolzen aufweist, wobei die Mitnehmerscheibe (13) vorzugsweise mit zwei Löchern (29) für Mitnehmerbolzen versehen ist.

Zeichnung