DE1137898B

DE1137898B - Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufenden Zylindern

Info

Publication number: DE1137898B
Application number: DEP25315A
Authority: DE
Inventors: Leopold Schmid; Hans Hoenick
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1960-07-08
Filing date: 1960-07-08
Publication date: 1962-10-11
Also published as: GB911937A

Description

Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufenden Zylindern Die Erfindung betrifft eine Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufenden Zylindern, deren Kolben mittels zwei im Abstand voneinander symmetrisch zur Kolbenlängsachse an den Kolbenbolzen angeordneten Laufrollen auf Kurvenbahnen geführt sind und deren Kolben untereinander über Stangen in Verbindung stehen.
Es sind sowohl Brennkraftkolbenmaschinen mit feststehenden als auch umlaufenden Zylindern sternförmiger Anordnung bekanntgeworden, bei denen die Kolben jeweils mittels einer einzigen Rolle an einer Kurvenscheibe abgestützt sind. Diese Rolle ist in der Längsachse des Kolbens am Kolbenbolzen gelagert, wobei zu beiden Seiten der Rolle Gelenkstangen für die Verbindung mit den benachbarten Kolben der Brennkraftmaschine angreifen. Beim Arbeitshub des Kolbens wird diese einzige Rolle durch den Verbrennungsdruck erheblich belastet; so daß der Kolbenbolzen großen Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist. Es müssen deshalb hochwertige Werkstoffe für die Herstellung des Kolbenbolzens verwendet werden. Außerdem sind i_m Schaft des Kolbens Lagerflächen anzuordnen, um die auftretenden Beanspruchungen sicher aufnehmen zu können. Dadurch wird die Masse des Kolbens und damit die Fliehkraft vergrößert, die auf die Gelenkstangen einwirkt. Ein Durchbiegen des Kolbenbolzens, auch wenn es sich nur um geringe Werte handelt, hat ein Verklemmen der Gelenkstangen zur Folge, so daß deren Lager nach kurzer Laufdauer der Maschine ausschlagen. Dies kann nicht nur eine Ursache für lästige Geräusche sein, sondern sich auch nachteilig auf die Steuerung der Kolben auswirken. Die Führung- des Kolbens lediglich durch eine Rolle ist labil und kann eine Schwenkbewegung desselben um seine senkrechte Achse nicht verhindern. Dadurch werden die Lager der Gelenkstangen gleichfalls übermäßig beansprucht.
Bekannt ist ferner ein Sternmotor, dessen gegenüberliegende Kolbenpaare durch eine Stange starr verbunden und durch auf einer Welle paarweise angeordnete Rollen an Kurvenscheiben geführt sind. Die Welle, die den Arbeitskolben frei durchsetzt, wird von einem in demselben angeordneten, federbelasteten Druckkolben beaufschlagt, um auf diese Weise die Rollen an der Kurvenscheibe zu halten. Bei geringsten Pendelbewegungen des Arbeitskolbens und damit des Druckkolbens treten Verkantungen an der Welle auf, was sich durch überhöhte Belastungen an einer der Rollen der zugehörigen Laufbahn des Steuernockens nachteilig bemerkbar macht und zu einem raschen Verschleiß der Steuerteile führt.
Des weiteren sind schon Ausführungen bekannt, bei denen an jedem Kolbenbolzen Rollen vorgesehen sind, die in rillenförmige Führungen eingreifen. Beim Umlauf der Zylinder der Brennkraftkolbenmaschine wälzen sich die Rollen zwischen gebogenen Formkörpern an der Innenbahn entgegengesetzt zur Außenbahn ab. Derartige Steuerungen der Arbeitskolben sind infolgedessen technisch unzulänglich und lassen sich auch nicht verwirklichen.
Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die in an sich bekannter Weise als Gelenkstangen ausgebildeten Verbindungsstangen der Kolben zwischen den beiden Laufrollen am Kolbenbolzen angreifen. Dadurch werden bei sicherer Aufnahme der Verbrennungsdrücke nicht nur die Beanspruchungen an den Gleitflächen, sondern auch an den Kolbenbolzen und deren Lager herabgesetzt. Es wird somit eine wesentliche Vereinfachung des Maschinenaufbaues erreicht, so daß die der Fliehkraft unterworfenen Massen verringert werden können.
Die Gelenkstangen am Kolbenbolzen sind vorzugsweise in an sich bekannter Weise symmetrisch zur Kolbenlängsachse angeordnet, wodurch auch Kippbewegungen des Kolbens vermieden werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich dadurch, daß an jedem derKolbenbolzen zwischen den beiden Laufrollen insgesamt drei Gelenkstangen befestigt sind, wobei eine in der Kolbenachse liegende Gelenkstange zu dem einen der beiden benachbarten Kolben führt und die beiden äußeren Gelenkstangen zu dem anderen der beiden benachbarten Kolben führen.
In den Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellen, zeigt die Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Drehkolbenmotor, und die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. Die Brennkraftkolbenmaschine 1 hat ein mehrteiliges Gehäuse 2, das an der Innenseite mit einer kugelförmig gewölbten Lauffläche 3 für einen Rotor 4 versehen ist. Der Rotor 4 hat die Form einer Kugelzone und weist Kolben 5, 6, 7 und 8 auf, die in entsprechenden Bohrungen des Rotors 4 untergebracht sind. Die Kolben sind jeweils mit einem Kolbenbolzen 9, 10, 11 und 12 versehen, an denen Gelenkstangen 13, 14, 15 und 16 angreifen, die die Kolben untereinander verbinden.
Die Kolben 5, 6, 7 und 8 arbeiten mit Kurvenscheiben 17 zusammen, die mit einer Achse 18 .aus einem Stück hergestellt sind. Die Achse 18 ist durch Schrauben19 lösbar mit dem feststehenden Gehäuse2 verbunden.
Zur Führung der Kolben an den Kurvenscheiben ist jeder Kolben mit Rollen 20, 21, 22 und 23 versehen, die an den Kolbenbolzen 9, 10, 11 und 12 gelagert sind. Um die Beanspruchungen der Kolbenbolzen klein zu halten sowie die Führung der Kolben zu verbessern, sind, wie aus Fig. 2 für den Kolben 5 hervorgeht, jedem Kolben zwei Rollen 20', 20" zugeordnet. Diese sind unmittelbar neben den Augen 24, 25 des Kolbens 5, in denen der Kolbenbolzen 9 gelagert und durch bekannte Ringe 26, 27 axial gesichert ist, angeordnet. Zwischen den Rollen 20', 20" und dem Kolbenbolzen 9 ist je ein Rollenlager 28, 29 untergebracht.
Entsprechend sind auch an der Achse 18 zwei Kurvenscheiben 17', 17" angeordnet, die mit den Rollen 20", 20' zusammenarbeiten. Dadurch wird die Führung des Kolbens im Zylinder verbessert und die Gelenkstangen, insbesondere deren Lager am Kolbenbolzen von Beanspruchungen entlastet.
Zwischen den Rollen 20', 20" sind am Kolbenbolzen die Gelenkstangen gelagert, und zwar die Gelenkstange 13, die zum Kolben 6 führt, und die Gelenkstange 16, die zum Kolben 8 verläuft (Fig. 1). Um einen symmetrisch zur Kolbenlängsachse liegenden Angriffspunkt der Gelenkstange am Kolbenbolzen zu erreichen, wird die eine Verbindung, beispielsweise zwischen den Kolben 5 und 8, durch zwei gleiche Gelenkstangen 16',16" bewerkstelligt, die am Kolbenbolzen 9 zu beiden Seiten der Gelenkstange 13 lagern. Die Gelenkstange 13 liegt hierbei in der Kolbenlängsachse (Fig. 2). Die Gelenkstangen 16', 16" sind entsprechend schmäler ausgeführt und lagern mit der Gelenkstange 13 auf einer vorzugsweise gemeinsamen Lagerbuchse 30.
Zwischen den Kolben 6 und 7 erstreckt sich eine Doppelgelenkstange 14, und zwischen den Kolben 7 und 8 ist wieder lediglich eine Gelenkstange 15 vorgesehen.
Durch die Gelenkstangen wird ein Anliegen der Rollen der Kolben an den Kurvenscheiben erreicht. Diese Wirkung wird verbessert, wenn die Gelenkstangen vorgespannt sind, so daß die Rollen unter Belastung stehen.
Der Rotor 4 ist mit einer Ringscheibe 31 versehen, die über eine Keilverzahnung 32 mit einer Welle 33 in Verbindung steht. Die Lagerung der Welle 33 erfolgt erstens im Gehäuse 2 der Brennkraftkolbenmaschine und zweitens an einem Zapfen 34 der Achse 18, an dem sich die Welle 33 über Nadellager 35 abstützt. Die Welle 33 ragt aus dem Gehäuse 2 heraus und weist einen Flansch 36 auf, der zum Anschluß von anzutreibenden Aggregaten dient.
In dem feststehenden Gehäuse 2 sind außerdem eine Ansaugleitung 37 und eine Auspuffleitung 38 sowie eine Zündkerze 39 untergebracht.
Bei sich im Uhrzeigersinn drehendem Rotor 4 und ausgehend von der in der Fig.1 dargestellten Stellung der Kolben befindet sich der Kolben 5, durch die Kurvenscheiben 17' und 17" gesteuert, in seinem oberen Totpunkt. Er schließt mit der Lauffläche 3 des Gehäuses 2, einen Arbeitsraum 40 ein, der sich beim Weiterdrehen des Rotors 4 vergrößert und beispielsweise Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Leitung 37 ansaugt. Sobald der Kolben 5 nach 90° Drehwinkel des Rotors 4 in seiner unteren Totpunktlage angelangt ist, ist der Ansaugvorgang beendet, und es beginnt die Verdichtung des eingeschlossenen Brennstoff-Luft-Gemisches. Nach einer Drehung des Rotors 4 um weitere 90° ist der Verdichtungshub des Kolbens 5 beendet und das verdichtete Gemisch wird mittels der Zündkerze 39 gezündet. Der Kolben 5 wird bei gleichzeitiger Drehung des Rotors 4 in seine untere Totpunktlage gedrückt, worauf der Rotor 4 die Auspuffleitung 38 freigibt und die verbrannten Gase abströmen können.
Die Brennkraftkolbenmaschine arbeitet somit nach dem Viertakt-Arbeitsverfahren, wobei während einer Umdrehung des Rotors 4 jeder Kolben 5, 6, 7 und 8 einen Arbeitshub vollbringt. Nach jeweils 90° Drehwinkel des Rotors 4 findet ein Arbeitshub statt, so daß ein im wesentlichen kontinuierlicher Antrieb erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufenden Zylindern, deren Kolben mittels zwei im Abstand voneinander symmetrisch zur Kolbenlängsachse an den Kolbenbolzen angeordneten Laufrollen auf Kurvenbahnen geführt sind und deren Kolben untereinander über Stangen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise als Gelenkstangen ausgebildeten Verbindungsstangen der Kolben (13, 14, 15, 16) zwischen den beiden Laufrollen (20, 21, 22, 23) am Kolbenbolzen (9, 10, 11, 12) angreifen. z. Brennkraftkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstangen am Kolbenbolzen in an sich bekannter Weise symmetrisch zur Kolbenlängsachse (X X) angeordnet sind. 3. Brennkraftkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Kolbenbolzen zwischen den beiden Laufrollen insgesamt drei Gelenkstangen (13, 16', 16") befestigt sind, wobei eine in der Kolbenachse liegende Gelenkstange (13) zu dem einen der beiden benachbarten Kolben (6) führt und die beiden äußeren Gelenkstangen (16',16") zu dem anderen der beiden benachbarten Kolben (8) führen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 139 650; französische Patentschriften Nr. 366 742, 443 702: 978616-, USA.-Patentschrift Nr. 1756 621.