Umlaufmotor
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Der Umlaufmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Bewegungsablauf eines herkömmlichen Hubkolbenmotors (Standmotor) kinematisch umgekehrt ist. Beim Umlaufmotor gibt es keine sich drehende Kurbelwelle, sondern lediglich drehbar gelagerte Hubzapfen sowie sich drehende Zylinder. Dabei drehen sich die Zylinder um eine andere Achse als der Hubzapfen (exzentrisch), wodurch der Hub der einzelnen Kolben innerhalb der Zylinder zustande kommt.
Diese kinematische Umkehr ist analog auch beim Wankelmotor zu finden, der sowohl als Drehkolbenmotor wie auch als Kreiskolbenmotor gebaut wurde.
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[Bearbeiten] Übersicht und Geschichte
Umlaufmotoren wurden hauptsächlich in der Frühzeit der Fliegerei eingesetzt. Da man auf der Suche nach leistungsfähigen, aber leichten Motoren war, wollte man die schwere Wasserkühlung zugunsten der leichteren Luftkühlung aufgeben. Um eine genügend große Luftströmung für die Kühlung zu erhalten, ließ man die Zylinder um die Kurbelwelle rotieren. Die Zylinder waren dabei meistens sternförmig angeordnet, in manchen Fällen sogar als zweireihiger Stern, aber es gab Umlaufmotoren auch als Boxer- und sogar als Einzylindermotor. Der Treibstoff wurde über die hohle Kurbelwelle zugeführt. Umlaufmotoren hatten bis zu 14 Zylinder.
Der Umlaufmotor wurde von den französischen Brüdern Laurent und Louis Séguin erfunden. Ihr Motor wurde unter dem Namen „Gnôme“ bekannt. In Deutschland baute die Motorenfabrik Oberursel den Umlaufmotor in Lizenz nach.
[Bearbeiten] Vorteile und Nachteile
Bei gleicher Leistung wogen Umlaufmotoren nur etwa zwei Drittel der herkömmlichen (Reihen-)motoren. Umlaufmotoren zeichneten sich durch ihre Laufruhe aus, da das Kurbelwellengehäuse und die daran befestigten Zylinder als Schwungrad wirkte. Die rotierende Masse des Motors bewirkte jedoch einen Kreiseleffekt, der die Steuerung des Flugzeugs beeinflusste, was das Flugzeug schwieriger zu fliegen machte; andererseits bei Jagdflugzeugen besonders schnelle Flugmanöver erlaubte.
An Stellen ohne Fahrtwind, z. B. in Automobilen brachten Umlaufmotoren den Vorteil mit sich, dass im Vergleich zu nicht rotierenden Motoren zur Kühlung selbst ohne Fahrtwind oder Gebläse eine Luftkühlung ausreichte.
Nachteilig war ein hoher Schmierstoffbedarf (Brennstoff-/Schmierstoffverhältnis von 4:1) und ein hoher Wartungsaufwand, denn durch die Rotation der Zylinder traten an den Kolben Corioliskräfte auf, die seitlich wirkten. Das Schmierstoffsystem war außerdem offen, so dass ein Gutteil des unverbrannten Öls den Piloten traf. Das Schmierölgemisch enthielt viel Rizinusöl. Die ersten Versuchsmotoren verbrauchten teilweise sogar mehr Öl als Benzin.
Außerdem ließ sich das Triebwerk nicht drosseln – die Luftkühlung funktioniert nur bei voller Rotationsgeschwindigkeit. Wenn bei diversen Flugschauen die Repliken der alten Flugzeuge mit diesem Triebwerk zur Landung einschweben, kann man deutlich hören, wie der Pilot den Motor immer wieder abstellt, um die Geschwindigkeit zu reduzieren.
Um den Kreiseleffekt des Umlaufmotors zu verringern, entwickelte man den Gegenumlaufmotor, bei dem sich Zylinder und Kurbelwelle gegenläufig drehen.
[Bearbeiten] Einsatz in Fahrzeugen
[Bearbeiten] Motorräder
In den 1920er Jahren gab es die Megola, ein Motorrad mit einem 5-Zylinder-Gegenumlaufsternmotor in der Vorderradnabe, dessen Gehäuse (zum Teil zwischen den Speichen herausschauend) zusammen mit dem Rad und dessen Kurbelwelle in die entgegengesetzte Richtung rotiert. Die Megola hatte weder Schaltgetriebe noch Kupplung, war aber sportlich sehr erfolgreich und wurde 1924 gegen die BMW-Werksmannschaft deutscher Meister.
Es gab aber auch Umlaufsternmotoren in Motorradrahmen, am bekanntesten und kommerziell am erfolgreichsten war die Redrup Radial von 1912 mit einem Gegenumlauf-3-Zylinder und im Gegensatz zur Megola einem ansonsten konventionellen Antriebsstrang mit externem Schaltgetriebe und Riemenantrieb.
Bei einigen der 1904 in Wales von Barry gebauten Motorrädern war zwar auch ein Umlaufmotor eingebaut, jedoch kein (bei nur 2 Zylindern wie ein V-Motor schüttelnder) Sternmotor sondern ein 2-Zylinder-Boxermotor, der in der Rahmenmitte rotierte.
In den 1940er Jahren konstruierte Cyril Pullin sogar einen Einzylindermotor, dessen Gehäuse in der Radnabe zusammen mit dem Rad rotierte. Als Gewichtsausgleich waren noch Kupplung und Trommelbremse in die Powerwheel genannte Radnabe eingebaut. Das Powerwheel kam allerdings nicht über das Prototypenstadium hinaus.
[Bearbeiten] Automobile
Auch in Automobilen gab es Umlaufmotoren, zum Beispiel in den Fahrzeugen der Hersteller Adams-Farwell, Balzer, Bailey und Intrepid, allesamt amerikanische Automobilmarken von Anfang des 20. Jahrhunderts mit nur regionaler Verbreitung.
[Bearbeiten] Flugzeuge
In Flugzeugen kamen Umlaufmotoren hauptsächlich in der Zeit vor und während des Ersten Weltkrieges zum Einsatz. Wie z. B. in den Fokker-Modellen E1- E3 sowie DR1 (des Dreideckers, der durch Manfred von Richthofen, den „Roten Baron“ Berühmtheit erlangte).
[Bearbeiten] Siehe auch
- Sternmotor
- Mehrfachsternmotor
- Reihensternmotor
- Reihenmotor
- U-Motor
- V-Motor
- VR-Motor
- Boxermotor
- W-Motor
- Y-Motor
- H-Motor
- X-Motor
- Taumelscheibenmotor
