DE1091376B

DE1091376B - Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1091376B
Application number: DEN15675A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hanns-Dieter Paschke
Original assignee: Wankel GmbH; NSU Werke AG
Current assignee: Wankel GmbH; NSU Werke AG
Priority date: 1958-10-07
Filing date: 1958-10-07
Publication date: 1960-10-20

Description

Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Drehkolbenmaschine, insbesondere eine Drehkolbenbrennkrafttnaschine, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Außenläufer, der einen von Seitenscheiben und einem Mantel begrenzten Hohlraum besitzt, und mit einem außermittig zur Drehachse des Außenläufers in diesem umlaufenden Innenläufer, der mit achsparallelen Anlagekanten an der inneren Mantelfläche des Außenläufers entlanggleitet und mit dieser auf Grund einer durch ein Getriebe erzeugten Relativbewegung zwischen Innen- und Außenläufer volumenveränderliche Arbeitsräume bildet.
Bei den bekannten Maschinen dieser Bauart ist der Innenläufer auf einer außermittig durch die Hohlwelle des Außenläufers geführten Welle angeordnet, die unabhängig von der Welle des Außenläufers, jedoch ebenso wie diese außerhalb des Hohlraumes des Außenläufers, in dem umschließenden Gehäuse gelagert ist. Diese Bauart bedingt eine verhältnismäßig große Ausdehnung in Achsenrichtung, um die Lager der beiden Wellen unterzubringen. Außerdem wird bei dieser Konstruktion auf Grund des Abstandes der Lager von dem Angriffspunkt der resultierenden Kraft ein großes Biegemoment auf die Wellen ausgeübt, das zu einer entsprechend starken Ausführung der Wellen zwingt.
Es ist auch eine Drehkolbenmaschine bekannt, bei der der Innenläufer auf einem feststehenden Exzenterzapfen gelagert ist, während der Außenläufer in üblicher Weise außerhalb seines Hohlraumes im Gehäuse gelagert ist. Auch bei dieser Konstruktion wird auf Grund der außenliegenden Lager des Außenläufers ein erhebliches Biegemoment auftreten.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Drehkolbenmaschine der genannten Bauart vorgeschlagen, hei der die Baulänge der Maschine in Achsenrichtung verringert ist und gleichzeitig die auftretenden Biegemomente auf ein Mindestmaß verkleinert sind. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Innenläufer auf einem feststehenden Exzenter zu lagern, der sich seinerseits auf gleichachsig zur Drehachse des Außenläufers verlaufenden und nach innen zu sich erstrekkenden Lagerbüchsen einer oder beider Seitenscheiben des Außenläufers abstützt. Die Lager des Innenläufers und diejenigen des Außenläufers liegen also bei dieser Konstruktion weitgehend übereinander und innerhall; des Hohlraumes des Außenläufers, so daß der Hebelarm des auftretenden Biegemoments sehr klein wird. Die Lager des Außenläufers im Gehäuse sind, entgegen den Verhältnissen bei bekannten Konstruktionen, von den Gasdrücken entlastet und können entsprechend leicht ausgeführt werden.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das die Relativbewegung der Läufer erzwingende Getriebe in dem durch die Seitenscheiben des Außenläufers begrenzten Hohlraum angeordnet. Durch diesen erfindungsgemäßen Vorschlag verringert sich die Baulänge der Maschine in Achsenrichtung ebenfalls erheblich.
Bei Ausführung der Maschine gemäß der Erfindung als Brennkraftmaschine wird die Abtriebswelle nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit dem Außenläufer verbunden und hohl ausgebildet und dient zur Führung des Brennstoff-Luft-Gemisches, wobei in einer der Seitenscheiben mindestens ein in das Innere der Abtriebswelle mündender Kanal vorgesehen ist, der zu den Arbeitskammern führt und diese nacheinander mit Brennstoff-Luft-Gemisch versorgt.
In der hohlen Abtriebswelle kann gleichzeitig die Brennstoffvergasungseinrichtung vorgesehen werden, welcher der Brennstoff durch einen Kanal mittig zum Außenläufer zugeführt wird. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Vergasungseinrichtung in der hohlen Abtriebswelle kommen Dichtungen in Fortfall, die sonst beim Anschluß eines feststehenden Vergasers an die drehende Welle vorgesehen werden müssen. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird auch die Betätigungseinrichtung des Vergasers mittig zur Drehachse des Außenläufers geführt. Sowohl Brennstoffleitung als auch Betätigungseinrichtung werden vorzugsweise durch den feststehenden Lagerzapfen des Exzenters geführt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine als Brennkraftmaschine betriebene Drehkolbenmaschine im Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Brennraum. Mit 1 ist das Gehäuse bezeichnet, mit welchem ein Lagerzapfen 2 starr verbunden ist, der einen feststehenden Exzenter 3 trägt. In dem Gehäuse 1 ist drehbar ein allgemein mit 4 bezeichneter Außenläufer angeordnet, der aus Seitenscheiben 5, 6 und einem Mantel 7 besteht. Die Seitenscheiben 5, 6 sind mit Lagerbüchsen 8, 9 versehen, über welche der Außenläufer durch ein Gleitlager 10 bzw. ein Kugellager 11 auf dem feststehenden Lagerzapfen 2 bzw. im Gehäuse 1 gelagert ist.
Auf dem Exzenter 3 des Lagerzapfens 2 ist der Innenläufer 12 bei 33, 34 drehbar angeordnet. Der Exzenter 3 besteht, wie ersichtlich, aus einem rohrförmigen Körper und stützt sich seinerseits bei 35, 36 auf den Lagerbüchsen 8, 9 der Seitenscheiben 5, 6 ab. Mit dem Innenläufer 12 ist ein innenverzahntes Rad 14 fest verbunden, das mit einer Außenverzahnung 15 auf der Lagerbüchse 9 im Eingriff steht. Durch dieses Getriebe wird die für die Wirkungsweise der Maschine erforderliche Relativbewegung zwischen Innenläufer 12 und Außenläufer 4 erzielt.
Die Abtriebswelle 16, die mit der Seitenscheibe 5 des Außenläufers 4 fest verbunden ist, ist mit einem Kanal 17 ausgestattet, der durch eine Ansaugöffnung 18 mit einem beispielsweise zur Aufnahme eines Luftfilters dienenden Hohlraum 19 in Verbindung steht und in die ein in der Seitenscheibe 5 des Außenläufers 4 vorgesehener Einla.ßkanal 20 einmündet, der zu einem der Arbeitsräume 21 führt. Durch den Hohlraum 19 und den Kanal 17 kann Luft einströmen. Dieser Luft wird Brennstoff durch ein durch den Lagerzapfen 2 geführtes Rohr 22 zugeführt, das an seinem Ende einen Düsenstock 23 trägt. Auf dem Rohr 22 ist ein Drosselschieber 24 angeordnet. Durch Verschieben des Rohres 22 wird die Menge der zugeführten Ladung gesteuert. Mit 25 sind Zündeinrichtungen bezeichnet.
Die Seitenscheiben 5, 6 und der Mantel 7 des Außenläufers 4 sind mit Kühlrippen 26 bzw. 27 versehen, die bei der Drehung als Gebläseschaufeln wirken und einen Luftstrom von den Kühllufteinlaßöffnungen 28 des Gehäuses 1 zu der Auslaßöffnung 29 bewirken, der den Außenläufer 4 kühlt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist im Mantel ? des Außenläufers 4 ein etwa radial nach außen gerichteter Auslaßkanal 30 für die Verbrennungsgase vorgesehen. Dieser Auslaßkanal 30 mündet in den zwischen Außenläufer 4 und Gehäuse 1 sich ergebenden Ringraum 31, der von der Kühlluft durchströmt wird, wobei die Kühlluftströmung das Austreten der Verbrennungsgase unterstützt und durch Mischung der Kühlluft mit den Verbrennungsgasen eine thermische Entlastung der nicht dargestellten Auspuff-Dämpfungsanlage erreicht wird.
Um die Kräfte und Momente, die beim Auftreten eines Gasdrucks in den Arbeitsräumen 21 erzeugt werden, zu veranschaulichen, ist eine mit P bezeichnete, resultierende, auf die Fläche des Mantels 7 des Außenläufers 4 gerichtete Kraft dargestellt (s. Fig.3). Die gleich große, entgegengerichtete Reaktionskraft auf den Innenläufer ist mit R bezeichnet. Die Kraft R, die zunächst auf die Wand 32 des Innenläufers 12 wirkt, verteilt sich auf die beiden Lagerstellen 33 und 34, an denen der Innenläufer auf dem ruhenden Exzenter 3 abgestützt ist. Die hier auftretenden Teilkräfte R1 und R2 wirken in radialer Richtung nach innen. Die auf den Mantel des Außenläufers ausgeübte Kraft P wird von den Seitenscheiben 5, 6 und den Lagerbüchsen 8, 9 auf die Lagerstellen 35, 36 übertragen und wirkt ebenfalls auf den feststehenden Exzenter 3.
Die Teilkräfte P1 und P2 liegen annähernd in der gleichen Richtung wie die Rotationskräfte R1 und R2, so daß nur sehr geringe Biegemomente auftreten können.
Da somit auch der Außenläufer von dem Gasdruck entlastet ist, können dessen Lager 10, 11 im Gehäuse sehr schwach bemessen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Außenläufer, der einen von Seitenscheiben und einem Mantel begrenzten Hohlraum besitzt, und mit einem außermittig zur Drehachse des Außenläufers in diesem umlaufenden Innenläufer, der mit achsparallelen Anlagekanten an der inneren Mantelfläche des Außenläufers entlanggleitet und mit dieser auf Grund einer durch ein Getriebe erzeugten Relativbewegung zwischen Innen- und Außenläufer volumenveränderliche Arbeitsräume bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenläufer (12) auf einem feststehenden Exzenter (3) gelagert ist, der sich seinerseits auf gleichachsig zur Drehachse des Außenläufers (4) verlaufenden und nach innen zu sich erstreckenden Lagerbüchsen (8, 9) einer oder beider Seitenscheiben (5, 6) abstützt.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Relativbewegung der Läufer (4,12) erzwingende Getriebe in denn von den Seitenscheiben (5, 6) des Außenläufers (4) begrenzten Hohlraum angeordnet ist.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerbüchse (9) eine Außenverzahnung (15) trägt, welche einen Teil des Getriebes zwischen Innenläufer (12) und Außenläufer (4) bildet und mit einem am Innenläufer (12) befestigten innenverzahnten Rad (14) im Eingriff steht.
4. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (16) mit dem Außenläufer (4) verbunden und in an sich bekannter Weise hohl ausgebildet ist und zur Führung des Brennstoff-Luft-Gemisches dient und daß in einer der Seitenscheiben (5, 6) mindestens ein in das Innere der Abtriebswelle (16) mündender Einlaßkanal (20) vorgesehen ist, der zu den Arbeitsräumen (21) führt.
5. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der hohlen Abtriebswelle (16) eine Brennstoffvergasungseinrichtung angeordnet ist.
6. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zufuhr des Brennstoffes ein Kanal (17) mittig zum Außenläufer (4) angeordnet ist.
7. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung des Vergasers mittig zur Drehachse des Außenläufers (4) geführt ist. B.
Drehkolhenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenläufer (4) mit als Gebläseflügel wirkenden Kühlrippen (26, 27) versehen ist und daß das umgebende Gehäuse (1) in Form eines Gebläsegehäuses ausgeführt ist.
9. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in radialer Richtung verlaufender Auslaßkanal (30) im Mantel (7) des Außenläufers (4) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 135 936.