Vor 125 Jahren: Daimler meldet seine Standuhr zum Patent an

Grundlegende Erfindung: der von Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach entwickelte Viertaktmotor mit dem Spitznamen „Standuhr“. Das erste Exemplar läuft erfolgreich im Jahr 1884.

Am 3. April 1885 wird im Reichspatentamt eine Erfindung angemeldet, die als eine der Schlüsselerfindung in die Technikgeschichte eingehen und diese maßgeblich beeinflussen wird.

Unter dem DRP (Deutsches Reichspatent) 34926 meldet Gottlieb Daimler seinen Einzylinder-Motor mit stehendem Zylinder – aufgrund seines charakteristischen Aussehens „Standuhr“ genannt – zum Patent an. Denn weil er für damalige Verhältnisse vergleichsweise leistungsfähig und kompakt ist, lässt er damals die Vision eines Fahrzeugs ohne ziehende Pferde in greifbare Nähe rücken. 1885 bauen Daimler und sein damaliger Angestellter Wilhelm Maybach die Standuhr zunächst in ein Zweirad, ein Jahr später folgen ein vierrädriger Motorwagen und ein Boot.

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

Nach Überwinden dieser Hürde geht es um das Arbeitsverfahren des Versuchsmotors. Aus ihrer Tätigkeit bei der Gasmotorenfabrik Deutz ist beiden 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 daher seinen Patentanspruch in der Patentschrift zum DRP 28022 für den ungekühlten, wärmeisolierten Motor mit ungesteuerter Glührohrzündung unter anderem mit einer Explosion und rascher Verbrennung.

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

Die folgende verbesserte Ausführung verwandelt den zunächst liegend gebauten Motor in ein stehendes Aggregat – die Standuhr. Er bildet die Basis der Patentanmeldung zum DRP Nr. 34926. Die „Standuhr“ hat ein geschlossenes Kurbelgehäuse, auf dem der luftgekühlte Zylinder steht. Das Einlassventil, „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 Lesart 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 – aus damaliger Sicht beeindruckende Werte.

Die Standuhr sorgt mit 0,8 kW für den Antrieb: Motorkutsche von Gottlieb Daimler aus dem Jahr 1886.

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

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

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

Das Motorkutsche genannte Gefährt erreicht mit der Standuhr immerhin schon 16 km/h. Öffentlich dokumentiert sind die Fahrten mit der Motorkutsche allerdings erst im Sommer 1888. Bemerkenswert in diesem Zusammenhang ist, dass Daimler am 17. Juli 1888 einen Antrag auf eine Fahrgenehmigung stellt für „eine viersitzige, leichte Chaise mit kleinem Motor“; der Führerschein und damit eine weitere Neuerung kündigt sich an.

Konstruktionszeichnung des Daimler-Einzylinder-Motors in stehender Ausführung. Bei dem von Daimler und Maybach entwickelten stehenden Einzylinder-Motor, der sogenannten "Standuhr", sind Kurbeltrieb und Schwungrad erstmals von einem öl- und staubdichten Kurbelgehäuse umgeben. Diese Bauart dient allen späteren Motorbauern als Vorbild.

Am 9. Oktober 1886 schließlich meldet Daimler seine „Einrichtung zum Betriebe der Schraubenwelle eines Schiffes mittels Gas oder Petroleumkraftmaschine“ zum Patent an und präsentiert seine Boote mit diesem Antrieb bei einigen Anlässen. Auf das größte Interesse stößt die neue Antriebsquelle vor allem in Hamburg, wohin Daimler bald Bootsmotoren in großer Stückzahl liefert. Somit beginnt der Siegeszug des schnelllaufenden Verbrennungsmotors auf dem Wasser – doch der zu Lande sollte bald folgen.

(Bilder: Daimler AG)