Verbrennungsmotor Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotor. Es sind Verbrennungsmotoren mit hin und her gehenden Kolben bekannt, deren Zylinder sternförmig angeordnet sind und deren Kol ben über Pleuelstangen direkt auf eine gemeinsame, zentrale Kurbelwelle wirken. Der Wirkungsgrad sol cher Motoren ist relativ klein, da ein grosser Teil der während des Arbeitshubes der Kolben frei werdenden Energie von den Lagern aufgenommen werden muss und da meist ein nicht unerheblicher Teil der Leistung zur Steuerung der Einlass- und Auslassventile ver braucht wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verbrennungsmotors mit hin und her gehenden Kolben, bei welchem nicht nur die meist mechanisch komplizierte separate Ventilsteuerung wegfällt, son dern auch die auftretenden Lagerdrücke gegenüber bekannten, vergleichbaren Ausführungen herabgesetzt sind.
Erfindungsgemäss besitzt der Verbrennungs motor ein stationäres Gehäuse mit zylindrischer Bohrung, in welcher ein mit einer Abtriebwelle ver sehener Trommelläufer angeordnet ist, der mindestens eine gegen den Läuferumfang hin offene Zylinder bohrung aufweist, in der ein über einen Kurbeltrieb mit einem bezüglich der Läuferachse exzentrischen Zahnrad wirkungsverbundener Kolben geführt ist, welches Zahnrad mit einem zur Läuferachse ko axialen, stationären Zahnkranz kämmt, wobei an dem von der Zylinderbohrung des Läufers bestrichenen Innenumfang des Gehäuses die Mündung mindestens eines Zuführungskanals für Brennstoff-Luft-Gemisch, mindestens eines Auslasskanals für Verbrennungs produkte und mindestens eine Zündstelle liegen.
Wie leicht ersichtlich, bewirkt ein Hin- und Her gehen des Kolbens über das sich auf dem Zahnkranz abwälzende Zahnrad ein Rotieren des Läufers, wobei dessen Zylinderbohrung zwangläufig mit den beiden Kanälen bzw. mit der Zündstelle in Verbindung ge langt, Anderseits wirken die im. Kurbeltrieb auftre tenden Drücke weitgehend im Sinne einer Unter stützung der Abwälzbewegung des Zahnrades auf dem stationären Zahnkranz, wodurch die Lagerdrücke relativ klein bleiben.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt; es zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt und Fig. 2 einen Radialschnitt durch einen 4-Zylinder- Motor.
In der Zeichnung ist mit 1 ein zweiteiliges Ge häuse mit zylindrischer Bohrung bezeichnet. In dieser Gehäusebohrung ist ein zweiteiliger Trommelläufer 2 angeordnet. Der als Hohlkörper ausgebildete Läufer 2 besitzt eine erste Endscheibe 2a, die mit einem Ring 2b aus einem Stück besteht, sowie eine zweite End- scheibe 2e, die am Ring 2b festgeschraubt ist.
Von der Aussenseite der Endscheibe 2c ragt eine zum Läu fer 2 koaxiale Abtriebwelle 3 durch eine separate Endplatte 1c des Gehäuses 1 nach aussen. Die Welle 3 ist mittels eines Kugellagers 4 in der Endplatte 1c gelagert und mittels Dichtungen 5 nach aussen abge dichtet.
Die Endplatte 1c ist an einem Gehäusemantel l b befestigt, der aus einem Stück mit einer zweiten Endplatte la besteht, Durch diese Endplatte la hin durch ragt eine Tragachse 6, die sich ausserhalb des Gehäuses 1 auf einem Arm 7 abstützt.
Die durch eine Hohlwelle 8 des Läufers. 2 mit Spiel hindurchragende Tragachse 6 trägt innerhalb des Läufers 2 einen statio nären Zahnkranz 9 und ein weiteres Kugellager 10 zur Abstützung der Läuferendscheibe 2c, Die Hohlwelle 8 ist mittels eines äusseren Kugellagers 11 in der Gehäuseendplatte l a geführt und mittels Dichtungen 12 nach aussen abgedichtet.
Der Läuferring 2b ist in gleichen Umfangsab ständen mit vier einwärtsragenden Zylinderbüchsen 13 versehen; die Achsen der sich in Umfangsrichtung folgenden Zylinderbüchsen stehen senkrecht zuein ander und liegen alle in einer Radialebene des Läufers 2. In jeder Zylinderbüchse 13 ist ein Kolben 14 ge führt, dessen einwärts ragende Kolbenstange 15 an einem Kuibelarm 16 angreift; mit jedem Kurbelarm 16 ist über eine Kurbelwelle 18 ein zu seiner Dreh achse koaxiales Zahnrad 17 starr verbunden, wobei diese Zahnräder 17 mit dem stationären Zahnkranz 9 kämmen. Die Kurbelwellen 18 sind in den Läuferend- scheiben 2a, 2c drehbar gelagert.
Das Innere des Läufers 2 steht durch Bohrungen 19 mit einem Ringkanal 20 im Gehäusemantel 1 b in Verbindung, der seinerseits über eine Bohrung 21 und eine Rückführleitung 22 mit einem Wärmeaus- tauscher 23 in Verbindung steht; die Ölzufuhr vom Wärmeaustauscher 23 zum Innenraum des Läufers 2 erfolgt über eine Leitung 24, die an die hohle Trag achse 6 angeschlossen ist, und in welcher eine Förder- pumpe 25 vorgesehen ist.
Anderseits sind im Gehäuse 1 Kühlwasserkanäle 26 vorgesehen, die über eine Lei tung 27 mit dem Wärmeaustauscher 23 verbunden sind; der Kühlwassertransport aus dem Wärmeaus- tauscher 23 in die Kanäle 26 erfolgt mittels einer in einer Leitung 27 angeordneten Pumpe 28. Im Ge häusemantel 1 b sind im Bereich der von den Zylin derbohrungen bestrichenen Umfangsfläche ein Ein lasskanal 29 und mit Umfangsabstand davon ein Aus lasskanal 30 vorgesehen. Die beiden Kanäle sind durch in zueinander entgegengesetzten Umfangsrich tungen konvergierende Aussparungen 29a und 30a an der Gehäuseinnenseite erweitert.
Auf der den beiden relativ eng benachbarten Kanälen 29, 30 gegenüberliegenden Gehäuseseite ist in den Gehäuse mantel l b eine Zündkerze 31 eingesetzt. Die Mittel zur Speisung des Einlasskanals 29 mit Brennstoff-Luft- Gemisch, die Auspuffleitung und die die Zündkerze 31 speisende elektrische Anlage können in an sich be kannter Weise ausgebildet sein und sind deshalb nicht gezeichnet.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Motors ist die folgende, wobei von der in Fig. 2 gezeichneten Stellung der Einzelelemente ausgegangen wird: Der im rechts oben liegenden Quadranten befindliche Kolben 14 hat seine äussere Totpunktlage über schritten; während des folgenden Einwärtshubes saugt er aus dem Kanal 29 Brennstoff-Luft-Gemisch an; das rotierende Zahnrad 17 wälzt sich dabei auf dem Zahnkranz 9 ab. Der im rechts unten liegenden Qua dranten befindliche Kolben 14 ist in der inneren Tot punktlage und der Zylinder ist mit Brennstoff-Luft- Gemisch gefüllt.
Der im links unten liegenden Qua dranten befindliche Kolben 14 hat seine äussere Tot punktlage überschritten und dabei das Brennstoff- Luft-Gemisch komprimiert. Der Zylinder liegt der Zündkerze 31 gegenüber, wobei das komprimierte Gemisch entzündet wird und den Kolben 14 nach innen treibt. Das sich auf dem Zahnkranz 9 ab- wälzende Zahnrad 17 treibt dabei den Läufer 2 in Pfeilrichtung an. Der im links oben liegenden Qua dranten befindliche Kolben 14 ist in seiner inneren Totpunktlage; sein Zylinder enthält die teilweise ex pandierten Verbrennungsgase, die unmittelbar an schliessend durch den Auslasskanal 30 ausgestossen werden. Es handelt sich somit um einen Viertaktmotor.
Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Motors gegen über Viertakt-Verbrennungsmotoren üblicher Bauart liegt im Wegfall komplizierter Ventilsteuerungen ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die in Richtung der Kolbenverschiebung wirkenden Kräfte, soweit sie im jeweiligen Kurbeltrieb nicht zur Drehung des Zahn rades 17 ausgenützt werden, direkt auf die Kurbel wellenlager wirken, und dadurch ein Drehmoment mit dem Radialabstand der Kurbelwellenachse von der Rotationsachse des Läufers 2 erzeugen, das die Dreh bewegung des letzteren unterstützt.
Es versteht sich, dass die Zahl der zur Verwendung gelangenden Zylinder sich nach Grösse und Leistungs bedarf richtet; Voraussetzung ist nur, dass die Achsen aller Zylinder Tangenten an einen gemeinsamen Kreis bilden. Grösse und Zähnezahl der Zahnräder 17 und des Zahnkranzes 19 richten sich nach der gewünsch ten Drehzahl, wobei die Anordnung auch so ge troffen sein kann, dass jeder Kolben während einer Läuferumdrehung mehr als einen Arbeitshub aus führt; in diesem Fall ist eine entsprechende Anzahl von Einlass- und Auslasskanälen und von Zündkerzen vorzusehen.
Internal combustion engine The present invention relates to an internal combustion engine. There are internal combustion engines with reciprocating pistons known, the cylinders of which are arranged in a star shape and the Kol ben act directly on a common, central crankshaft via connecting rods. The efficiency of such motors is relatively low, since a large part of the energy released during the working stroke of the pistons has to be absorbed by the bearings and since a not inconsiderable part of the power is usually consumed to control the inlet and outlet valves.
The present invention aims to create an internal combustion engine with reciprocating pistons, in which not only the usually mechanically complex separate valve control is omitted, but also the bearing pressures that occur are reduced compared to known, comparable designs.
According to the invention, the internal combustion engine has a stationary housing with a cylindrical bore in which a drum rotor provided with an output shaft is arranged, which has at least one cylinder bore that is open towards the circumference of the rotor and in which a crank mechanism is operatively connected to a gear that is eccentric with respect to the rotor axis Piston is guided, which gear meshes with a stationary ring gear that is coaxial to the rotor axis, with the opening of at least one feed channel for fuel-air mixture, at least one outlet channel for combustion products and at least one on the inner circumference of the housing swept by the cylinder bore of the rotor Ignition point.
As can be easily seen, the piston going back and forth over the gear rolling on the ring gear causes the rotor to rotate, its cylinder bore inevitably coming into contact with the two channels or with the ignition point. Crank drive ontre border pressures largely in the sense of a support for the rolling movement of the gear on the stationary ring gear, whereby the bearing pressures remain relatively small.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown; It shows: FIG. 1 a vertical axial section and FIG. 2 a radial section through a 4-cylinder engine.
In the drawing, 1 denotes a two-part Ge housing with a cylindrical bore. A two-part drum rotor 2 is arranged in this housing bore. The rotor 2, which is designed as a hollow body, has a first end plate 2a, which consists of one piece with a ring 2b, and a second end plate 2e, which is screwed to the ring 2b.
From the outside of the end plate 2c, an output shaft 3 coaxial with the rotor 2 protrudes through a separate end plate 1c of the housing 1 to the outside. The shaft 3 is mounted in the end plate 1c by means of a ball bearing 4 and sealed by means of seals 5 to the outside.
The end plate 1c is attached to a housing shell 1 b, which consists of one piece with a second end plate 1 a. A support shaft 6 protrudes through this end plate 1 a and is supported on an arm 7 outside the housing 1.
The through a hollow shaft 8 of the rotor. 2 with clearance protruding support axis 6 carries within the rotor 2 a stationary ring gear 9 and another ball bearing 10 to support the rotor end disk 2c, the hollow shaft 8 is guided by means of an outer ball bearing 11 in the housing end plate la and sealed to the outside by means of seals 12.
The rotor ring 2b is provided with four inwardly projecting cylinder liners 13 in the same circumferential position; the axes of the cylinder liners following in the circumferential direction are perpendicular to each other and are all in a radial plane of the rotor 2. In each cylinder liner 13, a piston 14 leads, the inwardly protruding piston rod 15 engages a Kuibelarm 16; with each crank arm 16 is rigidly connected to a crankshaft 18 to its axis of rotation coaxial gear 17, these gears 17 meshing with the stationary ring gear 9. The crankshafts 18 are rotatably mounted in the rotor end disks 2a, 2c.
The interior of the rotor 2 is connected through bores 19 to an annular channel 20 in the housing jacket 1b, which in turn is connected to a heat exchanger 23 via a bore 21 and a return line 22; the oil is supplied from the heat exchanger 23 to the interior of the rotor 2 via a line 24 which is connected to the hollow support axle 6 and in which a feed pump 25 is provided.
On the other hand, cooling water channels 26 are provided in the housing 1, which are connected via a Lei device 27 to the heat exchanger 23; The cooling water is transported from the heat exchanger 23 into the channels 26 by means of a pump 28 arranged in a line 27. In the housing jacket 1b, in the area of the circumferential surface swept by the cylinder bores, there is an inlet channel 29 and an outlet channel 30 at a circumferential distance from it intended. The two channels are expanded by recesses 29a and 30a on the inside of the housing which converge in mutually opposite circumferential directions.
On the housing side opposite the two relatively closely adjacent channels 29, 30, a spark plug 31 is inserted into the housing shell 1 b. The means for feeding the inlet duct 29 with a fuel-air mixture, the exhaust line and the electrical system feeding the spark plug 31 can be designed in a manner known per se and are therefore not shown.
The mode of operation of the motor described is as follows, with the position of the individual elements shown in FIG. 2 being assumed: The piston 14 located in the upper right quadrant has exceeded its outer dead center position; During the following inward stroke it sucks in the fuel-air mixture from the channel 29; the rotating gear 17 rolls on the ring gear 9. The piston 14 located in the lower right Qua dranten is in the inner dead point position and the cylinder is filled with fuel-air mixture.
The piston 14 located in the lower left Qua dranten has exceeded its outer dead point position and thereby compressed the fuel-air mixture. The cylinder faces the spark plug 31, igniting the compressed mixture and driving the piston 14 inward. The gear 17 rolling on the ring gear 9 drives the rotor 2 in the direction of the arrow. The piston 14 located in the top left Qua dranten is in its inner dead center position; Its cylinder contains the partially expanded combustion gases which are then immediately expelled through the outlet channel 30. It is therefore a four-stroke engine.
A major advantage of the engine described compared to four-stroke internal combustion engines of the usual design is the elimination of complicated valve controls. Another advantage is that the forces acting in the direction of piston displacement, unless they are used in the respective crank mechanism to rotate the gear wheel 17, directly the crank shaft bearings act, and thereby generate a torque with the radial distance of the crankshaft axis from the axis of rotation of the rotor 2, which supports the rotary movement of the latter.
It goes without saying that the number of cylinders used depends on size and power requirements; The only requirement is that the axes of all cylinders form tangents to a common circle. The size and number of teeth of the gears 17 and the ring gear 19 depend on the desired speed, the arrangement can also be met so that each piston performs more than one working stroke during one rotor revolution; in this case a corresponding number of inlet and outlet ducts and spark plugs must be provided.