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Standuhr

Die „Standuhr“: Ein (relativ) leichter Viertakt-Verbrennungsmotor mit hoher Leistung

Schon in den Pioniertagen des Kraftfahrzeugs war es so, und es ist bis heute so geblieben: Der Antrieb ist der Schlüssel zum Automobill. Der wegen seines charakteristischen Aussehens „Standuhr“ genannte Einzylinder-Motor mit stehendem Zylinder, von Gottlieb Daimler am 3. April 1885 zum Patent angemeldet (Deutsches Reichspatent DRP 34926), ist so gesehen eine Schlüsselerfindung. Weil er für damalige Verhältnisse relativ leistungsfähig und kompakt ist, lässt er die Vision eines Fahrzeugs ohne ziehende Pferde in greifbare Nähe rücken. Noch im gleichen Jahr wird die „Standuhr“ in ein Zweirad eingebaut, im Jahr darauf folgt die Montage in einem vierrädrigen Motorwagen und einem Boot.

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Die Vorgeschichte der „Standuhr“ beginnt im Jahr 1882: Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach nehmen in Cannstatt die Arbeiten an einem schnelllaufenden Viertaktmotor mit geringem Gewicht auf. Eine Herausforderung stellt dabei die Zündung dar, um höhere Drehzahlen und so eine höhere Leistung als bei vorherigen Verbrennungsmotoren zu erzielen. Maybach widmet sich diesem Problem, arbeitet sich durch zahllose Patentschriften und findet in der Patentschrift des Engländers Watson den Hinweis auf die Möglichkeit einer ungesteuerten Glührohrzündung, die sich für die angestrebten hohen Drehzahlen als geeignet erweist.

Nach Überwindung dieser Hürde geht es um das Arbeitsverfahren des Versuchsmotors. Aus ihrer Tätigkeit bei der Gasmotorenfabrik Deutz ist Daimler und Maybach das Viertaktprinzip bestens vertraut. Sie wählen es, wohl wissend, dass Ottos Viertaktpatent DRP 532 noch gültig ist, gekoppelt allerdings an die von Otto angenommene schichtenförmige Ladung des Zylinders und eine langsame Verbrennung des Gasgemischs. Daimler begründet seinen Patentanspruch in der Patentschrift zum DRP 28022 für den ungekühlten, wärmeisolierten Motor mit ungesteuerter Glührohrzündung unter anderem mit einer Explosion und rascher Verbrennung.

Der Versuchsmotor läuft erstmals 1883. Aus einem Hubraum von rund 100 Kubikzentimetern entwickelt er eine Leistung von rund 0,18 kW bei 600 U/min, deutlich mehr als die bis dahin bei Gasmotoren üblichen 120 U/min. Seine wichtigste Innovation ist seine Glührohrzündung. Sie gewährleistet eine sichere Zündung und ermöglicht damit die gewünschte Drehzahlsteigerung. Der Versuchsmotor ist relativ kompakt und leicht, eignet sich also nicht nur für den stationären Einsatz, sondern auch für den Einbau in Fahrzeuge. Damit sind die wesentlichen Konstruktionsziele erreicht.

Die „Standuhr“ entsteht

Die folgende verbesserte Ausführung verwandelt den zunächst liegend gebauten Motor in ein stehendes Aggregat: Die „Standuhr“. Sie bildet die Basis der Patentanmeldung zum DRP Nr. 34926. Die „Standuhr“ hat ein geschlossenes Kurbelgehäuse, darauf steht der luftgekühlte Zylinder. Das Einlassventil, auch „Schnüffelventil“ genannt, öffnet und schließt automatisch mit Hilfe von Unterdruck. Das Auslassventil wird durch die von Daimler erfundene Kurvennutensteuerung betätigt, die gleichzeitig auch die Drehzahl steuert.

Erstmals gelangt der von Maybach entwickelte „Schwimmer“-Vergaser zum Einsatz. Nach heutiger Definition ist es ein Oberflächen-Vergaser, der den problemlosen Betrieb mit Benzin erst ermöglicht. Ein später wieder eliminiertes Kolbenbodenventil zur zusätzlichen Ladung ist ein weiteres Merkmal des Motors. Der Einzylinder wiegt 60 Kilogramm, hat einen Hubraum von 264 Kubikzentimetern und leistet 0,37 kW bei jetzt schon 700 U/min. Beeindruckende Werte – aus damaliger Sicht.

Im Jahr 1885 bauen Daimler und Maybach ihre „Standuhr“ in ein hölzernes Zweirad ein. Es fungiert gewissermaßen als erster Versuchsträger und schreibt nebenbei als erstes Motorrad der Welt Geschichte. Die Kraftübertragung von der Motorriemenscheibe zum Hinterrad erfolgt über einen Treibriemen. Zwei Geschwindigkeiten sind möglich: Je nach gewählter Riemenscheibe 6 oder 12 km/h. Im November des gleichen Jahres legt Gottlieb Daimlers Sohn Adolf mit dem „Reitwagen“ genannten Fahrzeug die drei Kilometer lange Strecke zwischen Cannstatt und Untertürkheim ohne Probleme zurück. Der erste rollende Beweis, dass eine Verbrennungsmaschine ein vom Menschen bedientes Straßenfahrzeug antreiben kann.

Im Laufe des Jahres 1886 kommt ein Motor in ein Kutschgestell: Daimlers erstes Automobil und der erste vierrädrige Kraftwagen der Welt mit Benzinantrieb. Aus 462 Kubikzentimeter Hubraum holt das weiter entwickelte, noch luftgekühlte Aggregat jetzt 0,81 kW bei 650 U/min, bei einer Höchstdrehzahl von 900 U/min. Es ist erneut leichter als das Vorgängeraggregat und wiegt „nur“ rund 40 Kilogramm. Bei der Kutsche handelt es sich um eine „Americain“ mit schwarzen Ledersitzen, dunkelblau mit roten Zierstreifen und einer „Laterne mit Schein“. So steht es in den Lieferunterlagen der Wagenbaufirma Wimpf & Sohn in Stuttgart vom Sommer 1886. Der Motor sitzt in der Mitte vor der hinteren Sitzbank. 1887 wird der Motor mit einer Wasserkühlung ausgerüstet.

Neben dem Motor ist die Kraftübertragung das entscheidend Neue an diesem. Die Riemenscheibe des Motors treibt, je nach gewählter Übersetzung, verschieden große Scheiben einer Vorgelegewelle an. Die treibt über beidseitige Ritzel die an den Hinterrädern montierten Zahnräder. Statt eines Differenzials befindet sich auf beiden Seiten der Vorgelegewelle je eine Rutschkupplung.

Die „Motorkutsche“ erreicht mit der „Standuhr“ immerhin schon 16 km/h. Öffentlich dokumentiert sind die Fahrten mit der Motorkutsche allerdings erst im Sommer 1888. Bemerkenswert: Daimler stellt am 17. Juli 1888 einen Antrag auf eine Fahrgenehmigung für „eine viersitzige, leichte Chaise mit kleinem Motor“. Der Führerschein kündigt sich an.

Am 9. Oktober 1886 meldet Daimler seine „Einrichtung zum Betriebe der Schraubenwelle eines Schiffes mittels Gas oder Petroleumkraftmaschine“ zum Patent an. Er präsentiert seine Boote mit diesem Antrieb bei verschiedenen Anlässen. Auf großes Interesse stoßen die neue Antriebsquelle besonders in Hamburg. Dorthin liefert Daimler bald in großer Stückzahl Bootsmotoren. So beginnt der Siegeszug des schnelllaufenden Verbrennungsmotors eigentlich auf dem Wasser – bevor der zu Lande folgt.

Quelle: Gerhard Prien