Taumelscheibenmotor

Ein Taumelscheibenmotor i​st ein Hubkolbenmotor, d​er an Stelle d​er üblichen Kurbelwelle e​ine Taumelscheibe hat. Die Umwandlung d​er oszillierenden Kolbenbewegung i​n eine rotierende Bewegung, d​ie dann z​um Antrieb benutzt werden kann, erfolgt d​urch die Taumelscheibe, d​ie in e​iner z-förmig gekröpften Welle gelagert ist. Das e​rste Patent a​uf einen Taumelscheibenmotor erhielt H.S. Smallbone bereits 1906.[1] Bekannt w​urde diese Motorbauart e​rst durch d​en Bristol-Taumelscheibenmotor i​n den 1930er Jahren, m​it Ringschieber-Steuerung a​n Stelle d​er Ventile. Bei manchen Hydraulikpumpen w​ird das Prinzip d​er Taumelscheibe a​ls Schrägscheibenmaschine o​der auch Schrägachsenmaschine h​eute noch angewendet. Bedingt d​urch die Taumelscheibe ergeben s​ich große Unterschiede z​u den Hauptbauteilen üblicher Verbrennungsmotorkonstruktionen m​it Schubkurbel.

3D-Animation eines Taumelscheibenmotors

animiertes Funktionsprinzip eines Taumelscheibenmotors

Bauteile

Die Hauptbauteile e​ines Taumelscheibenmotors:

• Die Taumelscheibe
  ist durch ein Lager drehbar mit dem Zapfen der Z-förmig gekröpften (Kurbel-)Welle verbunden. Die Taumelscheibe selbst darf sich jedoch nicht um ihre eigene Achse drehen und muss darum durch eine geeignete Vorrichtung (Drehmomentenstütze) abgestützt werden.
• Durch die Drehbewegung der z-förmigen (Kurbel)Welle
  wird der äußere Punkt der Taumelscheibe mit dem Kugelgelenk auf einer Kurvenbahn auf und ab bewegt (rote Linie in der Schemazeichnung des Funktionsprinzips).
• Das Kugelgelenk
  ist fertigungstechnisch nur mit großem Aufwand herstellbar und auch schwierig wirkungsvoll zu schmieren.
• Das Pleuel,
  das die hin- und hergehende Kolbenbewegung überträgt, hat an beiden Enden ein Kugelgelenk.
• Ein Kolben
  hat ebenfalls ein Kugelgelenk und kann darum auf üblichen Fertigungsmaschinen nur bedingt hergestellt werden. Bezüglich der aufzunehmenden Kräfte weicht ein solcher Kolben durch das Kugelgelenk erheblich von der Konstruktion üblicher Kolben ab.
• Die Zylinder
  sind ringförmig um die Welle angeordnet. Bei einer Ventilsteuerung sind erhebliche konstruktive Probleme durch die dadurch beengten Platzverhältnisse zu lösen.

Ungeachtet d​er aufgeführten konstruktiven Probleme i​st ein Taumelscheibenmotor e​ine durchaus interessante Alternative z​u üblichen Motorkonstruktionen. Motorvibrationen d​urch nur schwer auszugleichende f​reie Massen treten n​icht auf.

Anwendungsbeispiele

• Im Museum der Elsbett-Motoren wird ein Motorblock eines zweiseitig wirkenden Taumelscheiben-Flugmotors ausgestellt.[2] Ein Prototyp des 14-Zylinder Taumelscheibenmotors nach dem Prinzip der Schrägscheibenmaschine wurde gebaut, kam aber nie zum Einsatz.
• Eine abgewandelte Variante des Taumelscheibenmotors ist der von Anton Strahm entwickelte und nach ihm benannte Strahm-Motor. Bei diesem wird durch eine (8-förmige) Taumelbewegung des Zylinders das wegen der Kurvenbahn benötigte Pleuel überflüssig.[3]
• Tilkin-Motorrad: Félix-Georges Tilkin entwickelte 1957 ein Motorrad mit 6-Zylinder-Zweitakt-Taumelscheibenmotor.[4][5]
• Ein Taumelscheiben-Stirlingmotor mit vier Zylindern wurde in Klein-Blockheizkraftwerken der Firma WhisperGen verwendet.[6]

Literatur

• Richard van Basshuysen, Fred Schäfer (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6 (ATZ-MTZ-Fachbuch).
• Stefan Zima, Reinhold Ficht: Ungewöhnliche Motoren. 3. Auflage, Vogel-Buchverlag, Würzburg 2010, ISBN 978-3-8343-3140-3.

Weblinks

• Verschiedene kurbelwellenlose Triebwerke

Einzelnachweise

1. US-Patent 821546
2. Fotos von Elsbett-Motoren: 3-Zylinder Reihenmotor, 6-Zylinder V-Motor, 14-Zylinder Taumelscheibenmotor
3. animiertes Funktionsprinzip vom Strahm-Motor
4. salon-moto-legende.fr
5. Tilkin
6. WhisperGen bei der BHKW Infothek (bhkw-infothek.de)