DE102005026661A1 - Rotary piston engine - Google Patents
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Abstract
Eine Rotationskolbenmaschine wird beschrieben, mit einem Gehäuse (12), in dem ein erster und zumindest ein zweiter Kolben (40, 46) angeordnet sind, die gemeinsam in dem Gehäuse (12) um eine gehäusefeste Drehachse (48) umlaufen können, wobei der erste Kolben (40) eine erste Endfläche (52) und der zumindest zweite Kolben (46) eine der ersten Endfläche zugewandte zweite Endfläche (58) aufweist, wobei die Endflächen (52, 58) eine Arbeitskammer (60) begrenzen und wobei der erste und der zumindest zweite Kolben (40, 46) beim Umlaufen um die Drehachse (48) zueinander gegensinnige hin- und hergehende Bewegungen ausführen, um die Arbeitskammer (60) abwechselnd zu vergrößern und zu verkleinern. Die hin- und hergehenden Bewegungen des ersten und zumindest zweiten Kolbens sind lineare Bewegungen (Fig. 3).A rotary piston machine is described, with a housing (12) in which a first and at least a second piston (40, 46) are arranged, which can rotate together in the housing (12) about a housing-fixed axis of rotation (48), wherein the first Piston (40) has a first end surface (52) and the at least second piston (46) has a second end surface (58) facing the first end surface, the end surfaces (52, 58) defining a working chamber (60), and wherein the first and second at least second pistons (40, 46) when running around the axis of rotation (48) perform mutually opposing reciprocating movements to alternately increase and decrease the working chamber (60). The reciprocating movements of the first and at least second pistons are linear movements (Figure 3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, mit einem Gehäuse, in dem ein erster und zumindest ein zweiter Kolben angeordnet sind, die gemeinsam in dem Gehäuse um eine gehäusefeste Drehachse umlaufen können, wobei der erste Kolben eine erste Endfläche und der zumindest zweite Kolben eine der ersten Endfläche zugewandte zweite Endfläche aufweist, wobei die Endflächen eine Arbeitskammer begrenzen, und wobei der erste und der zumindest zweite Kolben beim Umlaufen um die Drehachse zueinander gegensinnige hin- und hergehende Bewegungen ausführen, um die Arbeitskammer abwechselnd zu vergrößern und zu verkleinern.The The invention relates to a rotary piston machine, with a housing, in a first and at least a second piston are arranged, the together in the housing around a housing-fixed axis of rotation can run around wherein the first piston has a first end surface and the at least second Piston one of the first end surface facing second end surface having, wherein the end surfaces limit a working chamber, and wherein the first and the at least second piston when running around the rotation axis to each other in opposite directions perform reciprocating movements to the working chamber alternately to enlarge and to downsize.
Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus dem Dokument WO 03/067033 A1 bekannt.A Such a rotary piston machine is known from document WO 03/067033 A1 known.
Rotationskolbenmaschinen und insbesondere eine Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung können als Brennkraftmaschinen (Verbrennungsmotoren), als Pumpen oder als Kompressoren verwendet werden. Eine Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als Brennkraftmaschine verwendet und als solche in der vorliegenden Beschreibung beschrieben.Rotary piston machines and in particular, a rotary piston machine according to the present invention Invention can as internal combustion engines (internal combustion engines), as pumps or as Compressors are used. A rotary piston machine according to the present invention Invention is preferably used as an internal combustion engine and described as such in the present specification.
Im Falle der Verwendung einer Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine werden die einzelnen Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Zündens des Verbrennungsgemisches und des Expandierens und Ausstoßens des verbrannten Verbrennungsgemisches durch hin- und hergehende Bewegungen der einzelnen Kolben zwischen zwei Endstellungen vermittelt.in the Case of using a rotary piston engine as an internal combustion engine The individual working cycles of inlet, compression, ignition of the Combustion mixture and expanding and expelling the burned combustion mixture by reciprocating movements the individual piston mediates between two end positions.
Die aus dem oben genannten Dokument WO 03/067033 A1 bekannte Rotationskolbenmaschine gehört zur Gattung der Schwenkkolbenmaschinen als Sonderfall der Rotationskolbenmaschinen. Bei Schwenkkolbenmaschinen sind die beim Umlaufen der einzelnen Kolben in dem Gehäuse aus der Umlaufbewegung abgeleiteten hin- und hergehenden Bewegungen der Kolben Schwenkbewegungen um eine oder mehrere Schwenkachsen.The from the above document WO 03/067033 A1 known rotary piston machine belongs to the genus the oscillating piston engines as a special case of rotary piston machines. In the case of oscillating piston machines, these are the ones that circulate the individual Piston in the housing derived from the orbital motion reciprocating movements of the piston Pivoting movements about one or more pivot axes.
Bei der bekannten Rotationskolbenmaschine sind im Gehäuse vier Kolben angeordnet, die um eine gehäusemittige gehäusefeste Drehachse gemeinsam umlaufen und beim Umlaufen in dem Gehäuse hin- und hergehende Schwenkbewegungen um eine gemeinsame Schwenkachse ausführen, wobei jeweils zwei benachbarte Kolben gegensinnig verschwenken. Bei dieser bekannten Rotationskolbenmaschine sind jeweils zwei diametral bezüglich der Gehäusemitte gegenüberliegende Kolben zu einem Doppelkolben miteinander starr verbunden, und zwei derartige Kolbenpaare sind in der Gehäusemitte über Kreuz angeordnet. Zwischen jeweils zwei einander zugewandten Endflächen der Kolben der Kolbenpaare wird jeweils eine Arbeitskammer gebildet, so dass die bekannte Rotationskolbenmaschine zwei Arbeitskammern aufweist. Beide Arbeitskammern, die bezüglich der Gehäusemitte diametral gegenüberliegend angeordnet sind, vergrößern und verkleinern sich bei den hin- und hergehenden Schwenkbewegungen der Kolben gleichsinnig.at the known rotary piston machine are four in the housing Pistons arranged around a housing-fixed housing Rotate the axis of rotation together and move around in the housing when rotating. and forth swinging movements about a common pivot axis To run, in each case two adjacent pistons pivot in opposite directions. In this known rotary piston machine are each two diametrically regarding the housing center opposing Pistons rigidly connected together to form a double piston, and two such piston pairs are arranged in the middle of the housing over cross. Between two mutually facing end surfaces of the piston of the piston pairs In each case, a working chamber is formed, so that the known rotary piston machine has two working chambers. Both chambers of labor, which deal with the housing center diametrically opposite are arranged, enlarge and shrink in the reciprocating pivoting movements the piston in the same direction.
Die Kolben der bekannten Rotationskolbenmaschine weisen im Wesentlichen die Form eines Kugelkeils auf, und entsprechend ist auch die Geometrie der Arbeitskammern.The Pistons of the known rotary piston machine have substantially the shape of a ball wedge, and accordingly, the geometry the working chambers.
Des Weiteren sind die Kolben dieser bekannten Rotationskolbenmaschine in dem Gehäuse so angeordnet, dass sie in ihrer OT-Stellung, in der die Volumina der beiden Arbeitskammern minimal sind, senkrecht zur Drehachse stehen. Die Arbeitskammern liegen bei dieser bekannten Rotationskolbenmaschine somit stets außerhalb und senkrecht zur Drehachse.Of Further, the pistons of this known rotary piston machine in the case arranged so that they are in their TDC position, in which the volumes of the two Working chambers are minimal, perpendicular to the axis of rotation. The Working chambers are in this known rotary piston machine thus always outside and perpendicular to the axis of rotation.
Eine
weitere Rotationskolbenmaschine ist aus dem Dokument
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein von den oben beschriebenen Konzepten der bekannten Rotationskolbenmaschinen abweichendes neues Konzept einer Rotationskolbenmaschine anzugeben.The The present invention is intended to be one of those described above Concepts of the known rotary piston machines deviating new concept to specify a rotary piston machine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art mit einem neuen Konzept der Kolbenbewegung anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, a rotary piston machine of the type mentioned above with a new concept of piston movement specify.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Rotationskolbenmaschine dadurch gelöst, dass die hin- und hergehenden Bewegungen des ersten und zumindest zweiten Kolbens lineare Bewegungen sind.According to the invention this Task with regard to the aforementioned rotary piston machine solved by that the back and forth forthcoming movements of the first and at least second piston are linear movements.
Von
der aus dem Dokument WO 03/067033 A1 bekannten Rotationskolbenmaschine
unterscheidet sich die erfindungsgemäße Rotati onskolbenmaschine
dadurch, dass die zumindest zwei Kolben beim Umlaufen um die Drehachse
keine Schwenkbewegungen, sondern lineare Bewegungen ausführen. Dies
hat den Vorteil, dass es ermöglicht
wird, die Arbeitskammer, d.h. den Brennraum, mit einfacherer geometrischer
Struktur auszugestalten, insbesondere zylinderförmig. Von der Rotationskolbenmaschine, die
aus
In einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft die Drehachse durch die Arbeitskammer.In a preferred embodiment, the axis of rotation extends through the Working chamber.
Während bei der aus dem Dokument WO 03/067033 A1 bekannten Rotationskolbenmaschine wie oben erwähnt die Arbeitskammer vollständig außerhalb der Drehachse liegt, ist bei der zuvor erwähnten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine vorgesehen, die zumindest zwei Kolben so anzuordnen, dass sie zumindest eine Arbeitskammer nicht senkrecht zur Drehachse, sondern auf der Drehachse bzw. um die Drehachse herumliegt. Die auf die die Arbeitskammer begrenzenden Kolben beim Umlaufen um die Drehachse wirkenden Fliehkräfte sind wegen der geringeren Beabstandung der Kolben von der Drehachse geringer und wirken außerdem in Richtung der Auseinanderbewegung der beiden Kolben, d.h. die Fliehkräfte unterstützen den Arbeitstakt des Expandierens, was für die Funktion der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine vorteilhaft ist.While at the known from document WO 03/067033 A1 rotary piston machine such mentioned above the working chamber completely outside the axis of rotation is in the aforementioned embodiment of the rotary piston machine according to the invention provided to arrange the at least two pistons so that they at least a working chamber not perpendicular to the axis of rotation, but on the Rotary axis or about the axis of rotation lies around. The on the the working chamber limiting piston when circulating around the axis of rotation acting centrifugal forces are because of the smaller spacing of the piston from the axis of rotation less and also work in the direction of movement apart of the two pistons, i. the centrifugal forces support the working cycle of expanding, which is the function of the rotary piston machine according to the invention is advantageous.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der erste und der zumindest zweite Kolben im Wesentlichen zylinderförmig.In In a further preferred embodiment, the first and the at least second piston is substantially cylindrical.
Hierbei ist von Vorteil, dass als Dichtungen für die beiden Kolben beispielsweise Kolbenringe verwendet werden können, so dass hier auf seit langem bestehende Erfahrungen bei der Lösung von Dichtungsproblemen bei Hubkolbenmotoren zurückgegriffen werden kann.in this connection is advantageous that as seals for the two pistons, for example Piston rings can be used so here on long-standing experience in solving sealing problems recourse to reciprocating engines can be.
Entsprechend ist es ebenso bevorzugt, wenn die Arbeitskammer im Wesentlichen zylinderförmige Abschnitte aufweist.Corresponding it is also preferred if the working chamber is substantially cylindrical sections having.
Alternativ zu einer zylinderförmigen Ausgestaltung der Arbeitskammer und der Kolben kann auch eine davon abweichende Geometrie, beispielsweise eine ovale Form, gewählt werden, wenn dies zur Vergrößerung des Volumens der Arbeitskammer beitragen kann.alternative to a cylindrical Design of the working chamber and the piston can also be one of them deviating geometry, for example an oval shape, can be selected, if necessary to increase the Volume of the working chamber can contribute.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die linearen Bewegungen des ersten Kolbens und des zumindest zweiten Kolbens schräg zur Drehachse gerichtet.In Another preferred embodiment is the linear movements of the first piston and the at least second piston oblique to the axis of rotation directed.
Diese Maßnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Gehäuse der Rotationskolbenmaschine im Wesentlichen Kugelsymmetrie besitzt, weil durch die Schrägstellung der linearen Bewegung der beiden Kolben somit der Hub der einzelnen Kolben im Vergleich zu einer Bewegung senkrecht zur Drehachse vergrößert werden kann. Die lineare Bewegung der Kolben ist somit im Un terschied zu der bekannten Rotationskolbenmaschine mit Hubkolben nicht radial gerichtet.These measure is particularly advantageous if the housing of the rotary piston machine essentially has ball symmetry, because of the inclination the linear movement of the two pistons thus the stroke of the individual Pistons are increased in comparison to a movement perpendicular to the axis of rotation can. The linear movement of the pistons is thus different the known rotary piston machine with reciprocating not radial directed.
In bevorzugten praktischen Ausgestaltungen schließen eine Zylinderachse des ersten Kolbens und eine Zylinderachse des zumindest zweiten Kolbens mit der Drehachse jeweils einen Winkel im Bereich von etwa 30° bis etwa 60° ein.In preferred practical embodiments include a cylinder axis of the first piston and a cylinder axis of the at least second piston with the axis of rotation in each case an angle in the range of about 30 ° to about 60 °.
Vorzugsweise beträgt der Winkel etwa zwischen 40° und 50°, beispielsweise 45°.Preferably is the angle is between about 40 ° and 50 °, for example 45 °.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die linearen Bewegungen des ersten und des zumindest zweiten Kolbens relativ zueinander unter einem Winkel im Bereich von etwa 60° bis etwa 120° gerichtet sind.Of Furthermore, it is preferred if the linear movements of the first and the at least second piston relative to each other under a Angle in the range of about 60 ° to are directed about 120 °.
Die beiden sich aufeinander zu und voneinander weg bewegenden Kolben bilden somit eine etwa V-förmige Kolbenanordnung mit einer dazwischenliegenden im Wesentlichen zylindrischen Arbeitskammer wie oben erwähnt.The two pistons moving towards and away from each other thus form an approximately V-shaped Piston assembly with an intermediate substantially cylindrical Working chamber as mentioned above.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die erste Endfläche und die zweite Endfläche jeweils einen Abschnitt auf, der etwa parallel zur Drehachse verläuft.In In another preferred embodiment, the first end face and the second end surface respectively a section which runs approximately parallel to the axis of rotation.
Hierbei ist von Vorteil, dass selbst bei einer wie zuvor erwähnt V-förmigen Anordnung der beiden Kolben relativ zueinander sich die Endflächen in der OT-Stellung, also im Zustand minimalen Volumens der Arbeitskammer, entlang einer Kammlinie über eine große Fläche sehr nahe kommen oder berühren können, wodurch eine hohe Verdichtung des Brennstoff-/Luftgemisches in der Arbeitskammer erreicht wird. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die erste und die zweite Endfläche einen zweiten Abschnitt auf, der mit der Drehachse jeweils einen Winkel im Bereich von etwa 30° bis etwa 60° einschließt.in this connection is advantageous in that even in a V-shaped arrangement as mentioned above the two pistons relative to each other, the end surfaces in the TDC position, ie in the state of minimal volume of the working chamber, along a ridge line over a size area can come very close or touch, causing a high compression of the fuel / air mixture in the working chamber is reached. In a further preferred embodiment the first and second end surfaces a second section, with the axis of rotation one each Angle in the range of about 30 ° to about 60 °.
Das Vorsehen eines solchen zweiten Abschnitts hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer schräg zur Drehachse gerichteten linearen Bewegung der einzelnen Kolben die gesamte Endfläche der beiden Kolben bei gleichzeitig großem Hub möglichst groß gewählt werden kann, wodurch auch das Arbeitskammervolumen entsprechend groß gewählt, und durch die beiden zueinander schräg gestellten Abschnitte der Endflächen eine vollständige Komprimierung bzw. Minimierung des Arbeitskammervolumens erzielt werden kann.The Providing such a second section has the advantage that especially at an angle directed to the rotational axis linear movement of the individual pistons the entire end face of the both pistons can be selected as large as possible at the same time large stroke, which also the working chamber volume chosen correspondingly large, and by the two to each other aslant put sections of the end faces a complete Compression or minimization of the working chamber volume achieved can be.
Der zuvor erwähnte zweite Abschnitt der jeweiligen Endflächen verläuft dabei vorzugsweise insbesondere senkrecht zur Richtung der linearen Bewegung der beiden Kolben.Of the previously mentioned second section of the respective end faces preferably extends in particular perpendicular to the direction of linear movement of the two pistons.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Kolben und/oder der zumindest zweite Kolben zumindest ein Lauforgan auf, das beim Umlaufen des ersten und/oder zumindest zweiten Kolbens entlang einer entsprechend ausgebildeten Steuerkurve geführt ist, um die linearen Bewegungen des ersten und zumindest zweiten Kolbens zu erzeugen.In In a further preferred embodiment, the first piston and / or the at least second piston at least one running member, that during circulation of the first and / or at least second piston is guided along a correspondingly formed cam, around the linear movements of the first and at least second piston to create.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Steuerkurve am Gehäuse mit bezüglich der Drehachse zumindest näherungsweise maximalem Abstand angeordnet ist.there it is further preferred if the control cam on the housing with in terms of the axis of rotation at least approximately maximum distance is arranged.
Bei der aus dem Dokument WO 03/067033 A1 bekannten Rotationskolbenmaschine ist zwar ein vergleichbarer Steuermechanismus für die Schwenkbewegungen der Kolben vorgesehen, jedoch befindet sich dort die Steuerkurve mit geringerem Abstand zur Drehachse in der Nähe der Stirnseiten des Gehäuses. Der Vorteil der größeren Beabstandung der Steuerkurve von der Drehachse besteht in verbesserten Hebelverhältnissen, um die linearen Bewegungen der zumindest zwei Kolben aus deren Umlaufbewegung um die Drehachse abzuleiten.at the known from the document WO 03/067033 A1 rotary piston machine Although a comparable control mechanism for the pivoting movements of Piston provided, however, there is the control curve with closer distance to the axis of rotation near the front sides of the housing. Of the Advantage of larger spacing the control curve from the axis of rotation consists in improved leverage ratios, to the linear movements of the at least two pistons from their orbital motion to derive the axis of rotation.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn das zumindest eine Lauforgan eine Kugel ist, die drehbar in einer Kugelpfanne an einer der Gehäuse zugewandten Außenseite des ersten und/oder zumindest zweiten Kolbens gelagert ist, und dass die Steuerkurve als Nut mit teilkreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist, in die die Kugel teilweise eingreift.In In this context, it is further preferred if at least a running organ is a ball that rotates in a ball socket on one of the housings facing outside the first and / or at least second piston is mounted, and that the control cam formed as a groove with a part-circular cross-section is, in which the ball partially engages.
Ein solcher Steuermechanismus, der als das zumindest eine Lauforgan eine Kugel verwendet, hat den Vorteil einer optimierten Reibungsverminderung des Steuermechanismus, da die Kugel in der Kugelpfanne des zumindest einen Kolbens frei drehbar ist, und ebenso in der die Steuerkurve bildenden Nut, die unmittelbar im Gehäuse oder an einem separaten Teil, das mit der Gehäuseinnenwand verbunden ist, ausgebildet sein kann. Die Kugel kann der Steuerkurve auf Grund ihrer allgerichteten Drehbarkeit vorteilhafterweise mit besonders geringer Reibung folgen.One such control mechanism, as the at least one running organ Using a ball has the advantage of optimized friction reduction of the Control mechanism, as the ball in the ball socket of at least a piston is freely rotatable, and also in the control curve forming groove, directly in the housing or on a separate part, with the housing inner wall is connected, can be formed. The ball can be the control curve advantageously due to their omnidirectional rotation follow particularly low friction.
Vorzugsweise weist sowohl der erste als auch der zumindest zweite Kolben ein Lauforgan in Form einer Kugel auf, die in derselben nutförmigen Steuerkurve im Gehäuse im Abstand voneinander laufen.Preferably has both the first and the at least second piston Running organ in the form of a ball, in the same groove-shaped cam in the case run apart from each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der erste und der zumindest zweite Kolben in einem Kolbenkäfig gleitend gelagert, der im Gehäuse konzentrisch zur Drehachse um diese drehbar angeordnet ist, wobei der Kolbenkäfig mit dem ersten und zumindest zweiten Kolben bezüglich der Umlaufbewegung um die Drehachse drehfest verbunden ist.In In a further preferred embodiment, the first and the at least second piston slidably mounted in a piston cage, the concentric in the housing is arranged to rotate about the rotation axis, wherein the piston cage with the first and at least second piston with respect to the orbital movement the axis of rotation is rotatably connected.
Der Kolbenkäfig und der erste und zumindest zweite Kolben bilden somit die "Innenmaschine" oder den "Innenmotor" der Rotationskolbenmaschine. Die gleitende Lagerung der beiden Kolben in dem Kolbenkäfig dient der linearen Beweglichkeit der beiden Kolben wie oben beschrieben, während die Kolben auf Grund ihrer bezüglich der Umlaufbewegung um die Drehachse drehfesten Verbindung mit dem Kolbenkäfig mit diesem gemeinsam um die Drehachse umlaufen. Der Kolbenkäfig kann nun vorteilhafterweise als Antriebs- oder Abtriebsorgan dienen und mit einem Wellenfortsatz entsprechend aus dem Gehäuse herausgeführt sein.Of the piston cage and the first and at least second pistons thus form the "internal machine" or the "internal engine" of the rotary piston machine. The sliding bearing of the two pistons in the piston cage is used the linear mobility of the two pistons as described above, while the pistons due to their re the orbital motion about the rotational axis rotatable connection with the piston cage circulating around the axis of rotation together with this. The piston cage can now advantageously serve as a drive or driven member and be led out with a wave extension from the housing accordingly.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Kolbenkäfig eine Bohrung auf, in der der erste und zumindest zweite Kolben teilweise und darin gleitend aufgenommen sind, und die die Arbeitskammer in Umfangsrichtung begrenzt.In In another preferred embodiment, the piston cage has a Hole on, in which the first and at least second piston partially and slidably received therein, and the working chamber in Circumferential limited.
Die Bohrung definiert somit zusammen mit den beiden einander zugewandten Endflächen des ersten und zumindest zweiten Kolbens die zumindest eine Arbeitskammer der Schwenkkolbenmaschine. Je nach Geometrie der Endflächen der beiden Kolben ist auch die Geometrie der Bohrung des Kolbenkäfigs gewählt, also beispielsweise kreisförmig oder wie eben oben erwähnt oval oder von anderer Form entsprechend der Form der Endflächen der Kolben. Bei einer kreisförmigen Ausgestaltung der Endflächen der beiden Kolben entsteht in Verbindung mit der kreisförmigen Bohrung im Kolbenkäfig eine Arbeitskammer, die zylinderförmig ist. Die Kolben sind dann vorzugsweise gegen die Wand der Bohrung des Kolbenkäfigs mittels Dichtungen abgedichtet, wobei diese im Fall einer kreisförmigen Bohrung und kreisförmigen Endflächen vorteilhafterweise als an die Form der Arbeitskammer angepasste Kolbenringe ausgeführt sind.The bore thus defines together with the two mutually facing end surfaces of the first and at least second piston, the at least one working chamber of the oscillating piston engine. Depending on the geometry of the end surfaces of the two pistons and the geometry of the bore of the piston cage is selected, so for example circular or as just mentioned above oval or other shape according to the shape of the end faces of the pistons. In a circular configuration of the end faces of the two pistons, in conjunction with the circular bore in the piston cage, a working chamber is formed which is cylindrical. The pistons are then preferably sealed against the wall of the bore of the piston cage by means of seals, which in the case of a circular bore and circular end surfaces are advantageously designed as adapted to the shape of the working chamber piston rings.
Wenn die Kolben wie zuvor erwähnt bezüglich der Drehachse schräg gerichtete lineare Bewegungen ausführen, besteht die Bohrung entsprechend vorzugsweise aus zwei Abschnitten, die auf der Drehachse zusammentreffen und beidseits der Drehachse jeweils zylinderförmig ausgebildet sind.If the pistons as previously mentioned in terms of the axis of rotation obliquely perform directed linear movements, the hole is accordingly preferably of two sections which meet on the axis of rotation and on both sides of the axis of rotation are each cylindrical.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind in dem Gehäuse ein dritter und vierter Kolben angeordnet, die mit dem ersten und zweiten Kolben um die Drehachse umlaufen können und dabei hin- und hergehende lineare Bewegungen ausführen und eine zweite Arbeitskammer definieren.In Another preferred embodiment is in the housing third and fourth pistons arranged with the first and second Pistons can rotate around the axis of rotation while reciprocating perform linear movements and define a second working chamber.
In dieser Ausgestaltung wird auch bei der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine ein bezüglich der Drehachse vorteilhaft symmetrisches und somit massenausgeglichenes System geschaffen. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn der dritte und der vierte Kolben zu dem ersten und zweiten Kolben spiegelsymmetrisch bezüglich einer durch den Gehäusemittelpunkt senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene angeordnet sind.In This embodiment is also in the rotary piston machine according to the invention a respect the axis of rotation advantageously symmetrical and thus mass-balanced System created. It is further preferred if the third and the fourth piston is mirror-symmetrical to the first and second pistons in terms of one through the center of the housing are arranged perpendicular to the axis of rotation extending plane.
Bei dieser Ausgestaltung liegen die erste und die zweite Arbeitskammer vorzugsweise in einer Ebene.at This configuration are the first and the second working chamber preferably in one plane.
In einer bevorzugten Alternative sind der dritte und der vierte Kolben bezüglich dem ersten und zweiten Kolben um einen Winkel von vorzugsweise 90° um die Drehachse versetzt angeordnet.In A preferred alternative is the third and fourth pistons in terms of the first and second pistons at an angle of preferably 90 ° about the axis of rotation staggered.
Hierbei ist von Vorteil, dass der Einzelhub jedes Kolbens noch größer gestaltet werden kann, da sich die Kolben in ihrer UT-Stellung nicht nahe kommen, weil der erste und zweite Kolben bezüglich dem dritten und vierten Kolben um 90° versetzt angeordnet sind. Hierdurch kann die oben erwähnte Steuerkurve über eine Ebene, die senkrecht durch die Drehachse und durch den Gehäusemittelpunkt hindurchgeht, hinausreichen, was ermöglicht, den Hub der Kolben und damit auch das maximale Volumen der Arbeitskammern größer zu gestalten.in this connection It is advantageous that the individual stroke of each piston is made even larger can be because the pistons in their UT position not come close because of first and second pistons with respect to the third and fourth pistons are arranged offset by 90 °. hereby can the above mentioned Control curve over a plane perpendicular to the axis of rotation and through the center of the housing passes, reaching out, which allows the stroke of the pistons and thus to make the maximum volume of the working chambers larger.
Unabhängig davon, ob die vier Kolben in einer Ebene oder in zwei Ebenen angeordnet sind, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die vier Kolben so angeordnet sind, dass sich die erste und zweite Arbeitskammer beim Umlaufen der Kolben um die Drehachse gleichsinnig vergrößern und verkleinern.Independently of, whether the four pistons are arranged in one plane or in two planes Furthermore, it is preferred that the four pistons are arranged in this way are that the first and second working chamber when circulating the piston around the axis of rotation zoom in and out in the same direction.
Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass in einer der beiden Arbeitskammern stets ein Arbeitstakt des Expandierens, d.h. des Arbeitens, erfolgen kann, auch wenn in der anderen Arbeitskammer gerade kein Arbeitstakt des Arbeitens erfolgt. Somit verrichtet die Rotationskolbenmaschine über einen vollen Umlauf um die Drehachse gesehen stets Arbeit. Die Einlass- und Auslassstutzen sind entsprechend um 180° bzw. um 90° (Letzteres bei um 90° zueinander verdrehten Arbeitskammern) versetzt anzuordnen.hereby is advantageously achieved that in one of the two working chambers always a work cycle of expansion, i. working, done can, even if in the other working chamber just no work cycle of working. Thus, the rotary piston machine performs a full rotation around the axis of rotation always work. The admission and outlet ports are correspondingly 180 ° or 90 ° (the latter at 90 ° to each other twisted working chambers) staggered.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich der Kolbenkäfig beidseits der Gehäusemitte und nimmt auch den dritten und vierten Kolben auf.In In another preferred embodiment, the piston cage extends on both sides the center of the housing and also picks up the third and fourth pistons.
Insgesamt wird somit ein besonders einfacher und wenig Teile erfordernder Aufbau geschaffen, bei dem der Kolbenkäfig alle vier Kolben aufnimmt. Für den dritten und vierten Kolben weist der Kolbenkäfig, wenn dies für den ersten und zweiten Kolben wie oben beschrieben vorgesehen ist, ebenfalls eine Bohrung auf, in der der dritte und vierte Kolben gleitend gelagert und bezüglich der Drehachse drehfest mit dem Kolbenkäfig verbunden sind, wobei diese Bohrung dann zusammen mit den Endflächen des dritten und vierten Kolbens die zweite Arbeitskammer begrenzt.All in all Thus, a particularly simple and less parts requiring Construction created in which the piston cage receives all four pistons. For the third and fourth piston, the piston cage, if this for the first and second piston as described above, also a bore in which the third and fourth pistons are slidably mounted and re the rotation axis rotatably connected to the piston cage, these Bore then along with the end faces of the third and fourth Piston limits the second working chamber.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Wesentlichen kugelförmig.In Another preferred embodiment is a housing inner wall of the housing essentially spherical.
Mit dieser Ausgestaltung wird vorteilhafterweise eine Rotationskolbenmaschine mit Hubkolben geschaffen, die Kugelsymmetrie besitzt. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine vereint somit die Vorteile einer reinen Rotationskolbenmaschine mit den Vorteilen einer reinen Hubkolbenmaschine in Kugelform.With This embodiment is advantageously a rotary piston machine created with reciprocating piston, which has ball symmetry. The rotary piston machine according to the invention combines the advantages of a pure rotary piston machine with the advantages of a pure reciprocating engine in spherical shape.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further Advantages and features will become apparent from the following description and the attached Drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It It is understood that the above and below to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in of the drawing and will be described with reference to this hereafter. Show it:
In
Die
Rotationskolbenmaschine
Die
Rotationskolbenmaschine
Am
Gehäuse
Den
Einlassstutzen
Des
Weiteren sind am Gehäuse
Eine
Gehäuseinnenwand
Im
Innern des Gehäuses
Die
Drehachse
Die
linearen Bewegungen der Kolben
Die
Art der Führung
und Steuerung der linearen Bewegungen der Kolben
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Kolben
Denkbar
ist jedoch auch eine Anordnung, bei der beispielsweise die Kolben
Die
Kolben
Jeder
der Kolben
Jeweils
einander zugewandte Endflächen, das
sind im vorliegenden Fall die Endflächen
Wie
aus
Die
Endfläche
Wie
aus
Die
Kolben
Jeweils
benachbarte der Kolben
Beispielsweise
von dem in
Um
die linearen Bewegungen der Kolben
Die
Lauforgane
Die
Kugeln
Den
Lauforganen bzw. Kugeln
Die
Kugeln
Die
Steuerkurven
In
Die
Kolben
Der
Kolbenkäfig
Der
Kolbenkäfig
Der
Kolbenkäfig
Gemäß
Die
Bohrungen
In
den Bohrungen
Die
Kolben
Die
Anordnung aus Kolbenkäfig
In
den Lagerabschnitten
Auch
in dem Mittelabschnitt
Gemäß
Des
Weiteren ist in dem Kolbenkäfig
Die
um 180° bezüglich der
Drehachse
Nachfolgend
wird die Funktionsweise der Rotationskolbenmaschine
Ausgehend
von der Betriebsstellung der Kolben
In
der OT-Stellung gemäß
Ausgehend
von
Nach
einer vollen Drehung um 360° haben somit
in jeder der Arbeitskammern
Bei
der Rotationskolbenmaschine
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2006
- 2006-05-04 EP EP06742794A patent/EP1885998A1/en not_active Withdrawn
- 2006-05-04 WO PCT/EP2006/004172 patent/WO2006128545A1/en not_active Application Discontinuation
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Also Published As
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EP1885998A1 (en) | 2008-02-13 |
WO2006128545A1 (en) | 2006-12-07 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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