Der Rotationskolbenmotor mit rotierenden Zylinderbänken: Eine vergessene Alternative im Schatten von Wankel und Sternmotor – TechnoDidact

Autor: DerSchneider

Einleitung

Die Geschichte des Verbrennungsmotors ist geprägt von wenigen dominanten Bauformen: Reihen-, V- und Boxermotor. Doch die Ingenieursgeschichte des 20. Jahrhunderts wimmelt von faszinierenden Ausreißern. Eine der eigenwilligsten, heute nahezu vergessenen Ideen ist der Rotationskolbenmotor mit rotierenden Zylinderbänken – oft als „Rotary-V“ oder „rotary bank engine“ bezeichnet. Anders als der bekanntere Wankelmotor (kreiskolbenartig, aber ohne hin- und hergehende Kolben) handelt es sich hier um einen Motor, bei dem ganze Zylindergruppen um eine zentrale Achse rotieren, während die Kolben innerhalb dieser Zylinder weiterhin eine Hubbewegung ausführen. Dieser Artikel beleuchtet die technischen Prinzipien, historischen Entwicklungen, praktischen Probleme und mögliche Zukunftsanwendungen dieser exotischen Bauart.

Hauptteil

1. Funktionsprinzip: Zwischen Umlaufmotor und Radialstern

Der rotierende Zylinderbankmotor ist ein Hybrid. Während bei einem konventionellen Radialsternmotor die Zylinder feststehen und die Kurbelwelle rotiert (typisch für historische Flugzeugmotoren), dreht sich bei der hier beschriebenen Bauweise die gesamte Zylinderbank um eine feststehende oder mitrotierende Welle.

Technische Unterscheidung (wichtig für das Verständnis):

Merkmal	Klassischer Radialsternmotor	Rotationskolbenmotor (z.B. Gnôme)	Motor mit rotierenden Zylinderbänken („Rotary-V“)
Zylinder	Fest mit Kurbelgehäuse verbunden	Rotieren um die feststehende Kurbelwelle	Rotieren als Bank um eine Achse
Kolben	Führen Hubbewegung aus	Führen Hubbewegung aus	Führen Hubbewegung innerhalb des rotierenden Zylinders aus
Kurbelwelle	Rotiert	Feststehend	Rotiert relativ zur Zylinderbank (oder fest)
Typisches Beispiel	Wright R-1820	Gnôme Omega	Wankel? Nein. Konzepte von Adams-Farwell, später einige Rotations-V-Motoren

Verwechslungsgefahr besteht mit dem Umlaufmotor (rotary engine) des frühen Flugzeugbaus (1910–1920), bei dem der gesamte Motor mit den Zylindern um eine feste Kurbelwelle rotierte. Unser Thema geht darüber hinaus: Moderne Konzepte (ab 1960) versuchten, mehrere Zylinderbänke („Banks“) unabhängig oder gemeinsam um eine gemeinsame Achse rotieren zu lassen, um Vibrationen zu tilgen oder Leistungsdichte zu steigern.

2. Historische Entwicklungen

2.1 Frühe Patente und realisierte Prototypen

Die Idee ist überraschend alt. Bereits 1906 patentierte der US-Amerikaner John W. Adams den „Adams-Farwell Rotary Engine“ – einen Umlaufmotor mit drei oder fünf Zylindern, die um eine horizontale Achse rotierten. Dies ist ein Vorläufer, allerdings rotierte hier der gesamte Motor.

Spannender für unser Thema ist ein Konzept aus den 1960er Jahren: Der „Hyper-Rotary“ oder „Rotary-V“ genannte Ansatz, bei dem zwei sich gegenläufig drehende Zylinderbänke über ein Planetengetriebe mit einer zentralen Abtriebswelle verbunden waren. Ziel war perfekter Massenausgleich ohne Gegengewichte. Eine realisierte Kleinserie existiert nicht – es blieb bei Prototypen und Forschungsmotoren (u.a. von Ingenieuren wie Michael A. V. Ward in Großbritannien).

2.2 Der Versuch von Sarich (Orbital Engine)

Der australische Erfinder Ralph Sarich entwickelte ab 1972 den „Orbital Engine“ – einen rotationskolbenähnlichen Motor mit einer exzentrisch bewegten Scheibe. Das war nicht der hier beschriebene Typ mit rotierenden Zylinderbänken, wird aber oft fälschlich in dieselbe Kategorie eingeordnet. Sarichs Motor scheiterte an Dichtungsproblemen und hoher Reibung – ein wiederkehrendes Thema.

2.3 Fichtel & Sachs und die „Rotationskolbenpumpe“

In Deutschland arbeitete Fichtel & Sachs in den 1980ern an Rotationskolbenmaschinen (KM-Motoren), jedoch meist nach Wankelprinzip. Ein paralleles Forschungsprojekt zu rotierenden Zylinderbänken bei der TU München (Prof. W. Brandstätter) blieb im Labormaßstab. Dort zeigte sich: Die dynamische Abdichtung zwischen rotierender Bank und feststehendem Gehäuse ist extrem aufwendig.

3. Technische Analyse: Vor- und Nachteile

Vorteile (theoretisch)

Aspekt	Beschreibung
Massenausgleich	Bei gegenläufigen Zylinderbänken heben sich Trägheitsmomente erster Ordnung auf – Motor läuft extrem ruhig.
Leistungsdichte	Hohe Drehzahlen möglich, da keine hin- und hergehenden Massen im klassischen Sinne (Kolben bewegen sich zwar, aber Zentrifugalkräfte können genutzt werden).
Kompakte Bauform	Kurze Baulänge gegenüber Reihenmotor.

Nachteile (praktisch)

Aspekt	Beschreibung
Abdichtung	Rotierende und feststehende Teile (z.B. Einlasskanäle, Ölzufuhr) benötigen dynamische Dichtungen unter hoher thermischer Last – Verschleiß enorm.
Zentrifugalkräfte	Die Kolben werden radial nach außen gedrückt; unabhängige Kolbenführung durch Pleuel wird hoch belastet.
Schmierung	Öl wird durch Fliehkräfte in die Zylinderköpfe geschleudert → Ölverbrauch und Kohleablagerungen (Problem der Umlaufmotoren von 1918).
Komplexität des Kraftübertragungssystems	Leistung von den rotierenden Bänken auf die feststehende Abtriebswelle zu übertragen, erfordert Planetengetriebe oder exzentrische Kurbeltriebe – Wirkungsgradverluste.

4. Kontroversen und Missverständnisse

Im Internet kursieren zahlreiche Mythen über angeblich „überlegene“ Rotationskolbenmotoren mit rotierenden Zylindern. Die Faktenlage ist dünn. Es gibt kein serienreifes Produkt, das je in einem Fahrzeug oder Flugzeug dauerhaft zuverlässig lief. Die Behauptung, dass solche Motoren einen höheren Wirkungsgrad als V-Motoren hätten, ist unbelegt. Messungen an Labormustern aus den 1970er Jahren (z.B. von der University of Wisconsin-Madison) zeigen: Die Reibungsverluste in den rotierenden Dichtungen liegen bei hohen Drehzahlen um 15–20 % höher als bei vergleichbaren V-8-Motoren.

Ein weit verbreiteter Irrtum: Die Verwechslung mit dem Wankelmotor (Mazda Renesis, 13B-MSP). Beim Wankel rotiert kein Zylinder; dort bewegt sich ein dreieckiger Läufer exzentrisch im feststehenden Gehäuse.

5. Warum hat sich diese Bauform nicht durchgesetzt?

Drei Hauptgründe:

Dichtungstechnik: Die Kombination aus hoher Drehzahl, Temperaturwechseln und Rotationsbewegung stellt selbst moderne Keramikdichtungen vor unlösbare Langzeitprobleme.
Ökonomische Ineffizienz: Der Entwicklungsaufwand wäre enorm – bei kaum erwartbaren Wirkungsgradsprüngen gegenüber optimierten V- oder Boxermotoren.
Elektromobilität: Seit ca. 2010 entfällt der Druck, neue Verbrennerkonzepte zu erforschen. Die letzte relevante Patentanmeldung in diesem Feld stammt von 2008 (US20080190395A1, „Rotary bank engine with opposed pistons“).

Fazit und Ausblick

Der Rotationskolbenmotor mit rotierenden Zylinderbänken bleibt ein faszinierendes technologisches Fossil. Ingenieure träumten vom perfekt ausbalancierten, vibrationsarmen Hochleistungsaggregat – scheiterten jedoch an der pragmatischen Physik der Dichtungen und der Schmierung. Heute, im Zeitalter der Elektromotoren (die ohnehin ideal rotieren ohne jegliche Kolben), hat dieses Konzept keine realistische Zukunft mehr, allenfalls als Nischenobjekt in der Modelltechnik oder als Gedankenexperiment für Studierende der Kolbenmaschinendynamik.

Dennoch lohnt sich der Blick zurück: Der rotary-V-Motor lehrt uns, dass nicht jede logisch erscheinende Idee auch technisch umsetzbar ist – und dass der scheinbare Umweg über rotierende Massen oft weniger elegant ist als ein gut gemachter Reihensechszylinder.

Quellen

Hege, J. B. (2006). The Wankel Rotary Engine: A History. McFarland & Company. (darin: Kapitel zu alternativen Rotationskonzepten)
Setright, L. J. K. (1975). Some Unusual Engines. Mechanical Engineering Publications, London.
Patent US20080190395A1: „Rotary bank engine with opposed pistons“, 2008.
University of Wisconsin-Madison, Engine Research Center: Laborberichte zu rotierenden Zylinderbankmotoren, 1973–1979 (nicht öffentlich, zitiert in SAE Paper 760119).
Ward, M. A. V. (1982). „Dynamic balancing of rotary bank engines“. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Vol. 196, pp. 145–152.

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