DE1158315B - Rotationskolbenmaschine, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Rotationskolbemnaschine, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine, insbesondere auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, mit einem Mantel, dessen mehrbogige, innere Mantelfläche zusammen mit Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, der senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle durch ein Getriebe gesteuert wird, das aus einem zentrisch an einer Stirnwand des Kolbens befestigten Hohlrad und aus einem in dieses Hohlrad eingreifenden Ritzel besteht, das zentrisch zur Exzenterwelle an einem Seitenteil befestigt ist.
• Bei bekannten Rotationskolben - Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart, die beispielsweise mit einer zweibogigen inneren Mantelfläche im Mantel und mit einem dreieckigen Kolben ausgerüstet sind, müssen sich die Zähnezahlen vom Ritzel zum Hohlrad wie 2: 3 verhalten, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Maschine in der vorgesehenen Weise zu erzielen. Da das Ritzel konzentrisch zur Exzenterwelle liegt, das Drehzahlverhältnis zwischen Ritzel und Hohlrad gegeben ist und da ferner das Verhältnis des erzeugenden Radius für die Gestalt der inneren Mantelfläche im Mantel zur Exzentrizität der Kolbenlagerung nur in bestimmten Grenzen gewählt werden kann, ist dadurch der Durchmesser der Exzenterwelle auf einen Wert festgelegt, der kleiner sein muß als der vierfache Wert der Exzentrizität. Mit der Festlegung des Durchmessers ist aber auch die Breite des Kolbens begrenzt, denn sie darf, bedingt durch die Zündkräfte, ein bestimmtes Verhältnis zum Durchmesser der Exzenterwelle nicht überschreiten.
• überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Beschränkung in der Festlegung eines großen, einen breiten Kolben oder den Betrieb der Maschine als Dieselmotor zulassenden Wellendurchmessers dadurch aufgehoben werden kann, daß erfindungsgemäß die Verzahnung des Getriebes wie eine übliche Evolventenverzahnung mit einem Eingriffswinkel von beispielsweise a = 20", jedoch mit einer positiven Profilverschiebungsfaktorensumme ausgebildet wird, die um eine Zehnerpotenz größer ist als bei Verzahnungen üblich. Durch diese Maßnahmen wird eine Verzahnung mit sehr großem Durchmesser des Ritzels erzielt, bei welcher infolge der Benutzung einer Profilverschiebungen, deren Größe weit jenseits der in der Verzabnungsliteratur angegebenen Höchstgrenzen liegt, nicht wie bei einer üblichen Evolventenverzahnung ein gegenseitiges Abwälzen der Zähne, sondern ein gegenseitiges Abgleiten stattfindet, was vorteilhaft dazu beiträgt, die Kolbenbewegung zu stabilisieren und zu dämpfen.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem aus einem Hohlrad und aus einem Ritzel bestehenden Getriebe zwischen Kolben und Seitenteil des Gehäuses bzw. der Exzenterwelle, das in bekannter Weise ausgebildet ist, und Fig. 2 die Brennkraftmaschine nach Fig. 1 mit einm Getriebe, das erfindungsgemäß ausgebildet. 'ist. In- 1., .
• Fig. 3 ist in vergrößerter Darstellung ein Teil des erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebes veranschaulicht, während Fig. 4 charakteristische Werte eines Getriebes nach Fig. 2 zeigL Die bekannte Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochloidenbauart nach Fig. 1 zeigt in dem Mantel 1 eine zweibogige innere Mantelfläche 2 und einen dreieckigen Kolben 3, der mit der Exzentrizität e auf dem Exzenter einer zentrisch im Gehäuse gelagerten Exzenterwelle 4 angeordnet ist. Um einen ordnungsgemäßen Lauf der Brennkraftmaschine sicherzustellen, muß sich die Drehzahl des Kolbens 3 zur Drehzahl der Exzenterwelle 4 wie 1: 3 verhalten. Zu diesem Zweck ist ein Getriebe vorgesehen, das aus dem lediglich angedeuteten Hohlrad 5 und aus dem in dieses eingreifenden, ebenfalls nur angedeuteten Ritzel 6 besteht. Das Hohlrad 5 ist an einer Stimfläche des Kolbens 3 befestigt und sitzt zentrisch zu dem Kolben. Das Ritzel 6 ist an einem Seitenteil des Gehäuses befestigt, sitzt zentrisch im Seitenteil und liegt konzentrisch zur Exzenterwelle 4. Das Zähnezahlverhältnis muß sich wie 2: 3 verhalten. Durch dieses Zähnezahlverhältnis und durch die Exzentrizität e wird der Teilkreisdurchmesser für das Ritzel 6 so wesentlich mitbestimmt, daß bei üb- licher Profilverschiebung der Durchmesser D für die Exzenterwelle 4 nur verhältnismäßig klein gemacht werden kann. Der Wellendurchmesser D genügt in diesem Falle aber nur dann allen Anforderungen an die Festigkeit, wenn der Kolben 3 verhältnismäßig geringe Abmessungen in Achsrichtung aufweist und wenn nicht mehrere Gehäuse hintereinander angeordnet zu einer Einheit zusammengefaßt und die Kolben in diesen Gehäusen auf einer gemeinsamen Exzenterwelle gelagert sind.
• Um den Durchmesser der Exzenterwelle der Maschine so groß machen zu können, daß mehrere Kolben auf einer Exzenterwelle gelagert werden können bzw. daß die Kolben zur Erzielung für Dieselbetrieb günstiger Verbrennungsräume in den Kolbenflanken verhältnismäßig breit gemacht werden können, sieht die Erfindung gemäß Fig. 2 und 3 ein aus einem Hohlrad 5' und aus einem Ritzel 6' bestehendes Getriebe vor, bei dem die Verzahnung wie eine übliche Evolventenverzahnung mit einem Eingriffswinkel a von z. B. 20', jedoch mit einer positiven Profilverschiebungsfaktorensumme gebildet ist, die um eine Zehnerpotenz größer ist als die Werte die für die Summe der Profilverschiebungsfaktoren bei üblichen Verzahnungen in Frage kommen. Das Ritzel 6' erhält dadurch einen so großen freien Innendurchmesser, daß Exzenterwellen 4 angeordnet werden können, deren Durchmesser D' erheblich größer ist als bei Anwendung eines Getriebes mit üblicher Evolventenverzahnung (Fig. 1). In praktischen Fällen lassen sich Wellendurchmesser D' erzielen, die festigkeitsmäßig ohne weiteres die Zündkräfte von Kolben aufnehmen, deren Breite dem zehnfachen Wert der Exzentrizität entspricht.
• Wie Fig. 3 näher zeigt, greifen die Zähne des Hohlrades 5' und die Zähne des Ritzels 6, deren Anzahl sich wie 3:2 verhält, derart ineinander ein, daß nicht wie bei üblichen Evolventenverzahnungen ein Abwälzen, sondern eine gegenseitige Gleitbewegung stattfindet. Die Flanken 7 und 7' der Zähne 8 des Hohlrades 5' gleiten an den Flanken 9 und 9' der Zähne 10 des Ritzels 6.
• Während bei üblichen Evolventenverzahnungen möglichst kein gegenseitiges Gleiten zwischen den Zähnen stattfinden soll, ist dieser Vorgang bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebe von großem Vorteil, da sich der Gleitvorgang stabilisierend und dämpfend auf die Kolbenbewegung auswirkt.
• In Fig. 4, die charakteristische Werte für die Verzahnung zwischen dem Hohlrad 5' und dem Ritzel 6' aufzeigt, bedeutet M, die Mittellängsachse des zentrisch am Seitenteil befestigten Ritzels 6' mit dem Grundkreis G, Der Grundkreis des Hohlrades 5', dessen Mittellängsachse Mi um den Betrag der Exzentrizität e von der Mittellängsachse M" des außenverzahntes Rades entfernt liegt, ist mit Gi bezeichnet. Der Eingriffswinkel der Verzahnung beträgt a = 20'. Die positive Profilverschiebung P der Verzahnung liegt um eine Zehnerpotenz über den Werten, die in der Verzahnungsliteratur für die Ausbildung für Verzahnungen zur Anwendung empfohlen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rotationskolbenmaschine, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, mit einem Mantel, dessen mehrbogige innere Mantelfläche zusammen mit Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, der senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle durch ein Getriebe gesteuert wird, das aus einem zentrisch an einer Stimwand des Kolben befestigten Hohlrad und aus einem in dieses Hohlrad eingreifenden Ritzel besteht, das zentrisch zur Exzenterwelle an einem Seitenteil befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des Getriebes wie eine, übliche Evolventenverzahnung mit einem Eingriffswinkel von beispielsweise a = 20', jedoch mit einer positiven Profilverschiebungsfaktorensumme ausgebildet ist, die um eine Zehnerpotenz größer ist als bei Verzahnungen üblich. In Betracht gezogene Druckschriften: »VDI-Zeitschrift«, Bd. 102, Nr. 8, S. 293 bis 322.