DE1233199B

DE1233199B - Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart

Info

Publication number: DE1233199B
Application number: DED41086A
Authority: DE
Inventors: Richard Ehrhardt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-03-09
Filing date: 1963-03-09
Publication date: 1967-01-26
Also published as: GB1008784A; US3270720A; GB1008549A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

JUJSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02b

1233199
D 410861 a/46 a5
9. März 1963
26. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem feststehenden oder umlaufenden Mantel mit einer inneren Mantelfläche, die zusammen mit Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Getriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht.

Bei dem Betrieb von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen dieser Art wird im wesentlichen durch den UngleichfÖrmigkeitsgrad des Schwungrades und der Kolbenmasse ein Drehmoment des Kolbens verursacht, das sowohl gegen den Drehsinn des Kolbens als auch im Drehsinn des Kolbens wirkt und das für eine ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Kolbens verantwortlich ist. Diese ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Kolbens ist für die Brennkraftmaschine sehr nachteilig, denn dadurch wird das *> Getriebe zur Steuerung des Kolbenumlaufes erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt. Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, das wechselnde Drehmoment möglichst in ein nur gleichsinniges Drehmoment mit kleineren Maximalwerten umzuwandeln, so daß der Kolben annähernd gleiche Winkelgeschwindigkeit erreicht, oder anders ausgedrückt, daß der Kolben über einen möglichst großen Fahrbereich nur eine angetriebene Stellung einnimmt. Dadurch kann sich auch Spiel im Getriebe weder auf den Kolben selbst noch auf das Anliegen der radialen Dichtleisten an ihre Nutenflanken auswirken, so daß Rattermarken an der inneren Mantelfläche des Mantels nicht auftreten.

Bei Brennkraftmaschinen mit Getrieben zur Steuerung des Kolbens, die aus einer trochoidenförmigen Laufbahn an den Seitenteilen oder an den Stirnflächen des Kolbens und aus auf dieser Laufbahn laufenden Führungsrollen an der Stirnfläche des Kolbens oder an den Seitenteilen bestehen, liegt die Erfindung in Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die Laufbahn von der Trochoidenform abweichend an den Stellen abgeflacht oder erhöht ist, an denen der Kolben für eine insgesamt gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit eine zusätzliche Verzögerung oder Beschleunigung erhalten soll.

Bei Brennkraftmaschinen mit einem Zahnradgetriebe, das aus einem an einem Seitenteil festen Ritzel und aus einem an einer Stirnfläche des Kolbens festen Hohlrad besteht, liegt die Erfindung in Lösung der gleichen Aufgabe darin, daß das Ritzel an den Stellen eine kleinere oder größere als die sonst vorgesehene Rotationskolben-Brennkraftmaschine m
Trochoidenbauart

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Als Erfinder benannt:

Richard Ehrhardt, Stuttgart-Untertürkheim

Teilung aufweist, an denen der Kolben für eine insgesamt gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit eine zusätzliche Verzögerung oder Beschleunigung erhalten soll.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann die innere Mantelfläche des Mantels von der Trochoidenform abweichend entsprechend der Korrektur des Getriebes korrigiert sein. Auch dieses Merkmal trägt dazu bei, daß die Dichtleisten an den Ecken des Kolbens nicht zu Bewegungen gezwungen werden, die zu Schäden an den Dichtleisten selbst oder an der Mantelfläche (Rattermarken) führen.

Bei Maschinen mit im Gehäuse sich abwälzenden oder gleitenden Kolben von unrundem und eckigem oder unrundem Querschnitt, bei denen die Kolbenbewegung auf die Treibwelle mittels Zahnrädern erfolgt, ist es bekannt, zur Erzielung eines praktisch richtigen Zahneingriffes das größere Rad abzuflachen. Während aber mit dieser Anordnung eine Ungleichförmigkeit durch die Veränderung des Teilkreises gegeben ist, wird beim Anmeldungsgegenstand zu einem ganz anderen Zweck die Form der Eingriffskörper verändert.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaubild, bei dem das Drehmoment des Kolbens einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart über dem Drehwinkel der Exzenterwelle dieser Maschine aufgetragen ist,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei welcher als Getriebe zur Steuerung des Kolbens eine Laufbahn vorgesehen ist, auf welcher der Kolben mit Rollen geführt ist,

Fig. 3 in größerem Maßstab eine korrigierte Laufbahn zur Steuerung des Kolbens,

609 799/116

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei welcher als Getriebe zur Steuerung des Kolbens ein gehäusefestes Ritzel und ein am Kolben festes Hohlrad vorgesehen ist,

F i g. 5 das Getriebe aus F i g. 4 schematisch und in größerem Maßstab mit Angabe der Bereiche am Ritzel, in denen eine Korrektur der Teilung stattfindet, und

F i g. 6 ein Schema für die Korrektur der Teilung des Ritzels aus F i g. 5.

Beim Betrieb einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart nach den in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist für eine bestimmte Drehzahl ein Drehmoment des Kolbens feststellbar, das über dem Drehwinkel der Exzenterwelle aufgetragen der KurveI aus Fig. 1 entspricht. Die Kurve verläuft in dem Bereich zwischen 0° Drehwinkel der Exzenterwelle mit dem Kolben in der Stellung des oberen Totpunktes bis etwa 150° Drehwinkel gegen den Drehsinn des Kolbens (negativ), d. h., der Kolben muß hierangetrieben werden. In dem Bereich zwischen 150° und 330° Drehwinkel hat der Kolben ein positives Drehmoment, d. h., der Kolben muß gebremst werden. Dieses wechselnde Drehmoment nach der Kurve I zeigt, daß das Getriebe zur Steuerung des Kolbens erheblichen Belastungen ausgesetzt ist, bei denen sich das Spiel im Getriebe nachteilig bemerkbar macht, und daß die Dichtleisten an den Kolbenecken zu unkontrollierbaren, zu Schaden an der Mantelfläche führenden Bewegungen angeregt werden.

Um zur Beseitigung dieser Nachteile wenigstens annähernd eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Kolbens zu erreichen, sieht die Erfindung eine Korrektur des Getriebes vor, derart, daß in dem Drehwinkelbereich V der Exzenterwelle durch das Getriebe eine Verzögerung des Kolbens und im Drehwinkelbereich B der Exzenterwelle eine Beschleunigung des Kolbens eingeleitet wird. Daraus resultiert ein Drehmoment des Kolbens, das nach der Kurve II verläuft. Da dieses Drehmoment nur in einem kleinen Drehwinkelbereich mit kleinen Werten positiv wird, ist eine verhältnismäßig gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Kolbens zu erwarten.

Bei der Brennkraftmaschine nach F i g. 2, die im wesentlichen aus dem Mantel 1 mit der zweibogigen inneren Mantelfläche 2 und aus dem auf der Exzenterwelle 3 in Pfeilrichtung 4 umlaufenden dreieckigen Kolben 5 besteht, ist das Getriebe zur Steuerung des Kolbens 5 von einer an einem Seitenteil des Gehäuses festen zweibogigen Laufbahn 6 und von drei Führungsrollen 7 gebildet, die an einer Stirnfläche des Kolbens 5 gelagert sind und auf der Laufbahn 6 abrollen.

Um für den Kolben 5 bei seinem Umlauf in Pfeilrichtung 4 relativ zur Exzenterwelle 3 ein möglichst gleichsinniges Drehmoment nach der Kurve II aus Fig. 1 und damit eine möglichst gleichsinnige Winkelgeschwindigkeit zu erreichen, ist die Laufbahn 6 nach Fig. 3 abweichend von der ursprünglichen Trochoidenform, die mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist, korrigiert, derart, daß an bestimmten Stellen mit Bezug auf die ursprüngliche Trochoidenform Abflachungen 8 und an anderen Stellen Erhöhungen 9 vorgesehen sind. Im Bereich der Abflachungen 8 tritt für den Kolben eine Verzögerung ein, im Bereich der Erhöhungen 9 tritt eine Beschleunigung auf, so daß sich für das Drehmoment des Kolbens die Kurve II aus F i g. 1 und eine annähernd gleichförmige Winkelgeschwindigkeit ergibt. Die Bereiche V und B aus dem Schaubild nach F i g. 1 sind in F i g. 3 mit Klammern angedeutet. In diesen Bereichen tragen die Führungsrollen 7.

Bei der Brennkraftmaschine nach F i g. 4, die bis auf das Getriebe zur Steuerung des KoJlkPHM^so wie die Maschine nach F i g. 2 auf gebautM^JaesSStt das

ίο Getriebe aus einem zentrisch zur ExzititeiÄelles gelegenen, an einem Seitenteil des Gfhäusesffllesten Ritzel 10 und aus dem in dieses Ritzel eingreifenden Hohlrad 11, das zentrisch zum Kolben 5 an dessen Stirnfläche angeordnet ist. Um den Kolben 5 mit Bezug auf seinen Umlauf an bestimmten Stellen zu verzögern und an anderen Stellen zu beschleunigen, weist das Ritzel 10 eine von der ursprünglich ausgelegten Teilung abweichende Teilung auf, derart, daß das Ritzel 10, wie auch F i g. 6 zeigt, an den Stellen a, c

ao die ursprüngliche Teilung, an der Stelle b eine davon abweichende kleinere Teilung und an der Stelle d eine größere Teilung besitzt. Die Teilungsänderungen sind kontinuierlich.

Entsprechend der Korrektur an den Getrieben zur

«5 Steuerung des Kolbens sind auch die inneren Mantelflächen 2 der Mantel 1 bei den Maschinen nach den Fi g. 2 und 4 korrigiert. Die unkorrigierten Mantelflächen sind in den F i g. 2 und 4 mit 2' bezeichnet. Die Korrektur erfolgt hierbei an den gleichen Stellen und im gleichen Sinne wie die Korrektur an der Laufbahn 6 nach F i g. 3. Vorteilhaft wird zur Ausführung der Korrektur an der inneren Mantelfläche bzw. zur Herstellung der korrigierten inneren Mantelfläche ein Werkzeug benutzt, das mit einem Getriebe nach den F i g. 3 bzw. 5 versehen ist. Durch die Korrektur der inneren Mantelfläche werden die Dichtleisten 12 an den Ecken des Kolbens 5 (F i g. 2 und 4) nicht zu Bewegungen gezwungen, die an den Dichtleisten selbst oder an den Mantelflächen zu Schäden führen.

Um die aus Fig. 1 bei dem Verlauf der KurveII erkennbare Ungleichsinnigkeit des Drehmomentes des Kolbens gänzlich zu beseitigen, genügt es, die Dichtleisten 12 des Kolbens mit stärkeren Federn an die Mantelfläche zu drücken. Dadurch tritt eine größere Reibung auf, die sich so auswirkt, als wenn die Ordinate aus F i g. 1 parallel zu der gezeigten Lage in Richtung Drehmoment im Drehsinn des Kolbens verschoben wäre. Dadurch wird der Leistungsgewinn, der bei einem Drehmomentenverlauf nach der Kurve II gegenüber dem nach der Kurve I erzielbar ist, geringfügig verringert.

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem feststehenden oder umlaufenden Mantel mit einer inneren Mantelfläche, die zusammen mit Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Getriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht, und als Getriebe eine trochoidenfönnige Laufbahn an den Seitenteilen oder an den Stirnflächen des Kolbens und auf dieser Laufbahn laufende Führungsrollen an der Stirnfläche des Kolbens oder an den Seitenteilen vorgesehen

sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (6) von der Trochoidenform abweichend an den Stellen (8,9) abgeflacht oder erhöht ist, an denen der Kolben (5) für eine insgesamt gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit eine zusatzliehe Verzögerung oder Beschleunigung erhalten soll.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem feststehenden oder umlaufenden Mantel mit einer inneren Mantelfläche, die zusammen mit Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Getriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht, und als Getriebe ein Zahnradgetriebe vorgesehen ist, das aus einem an einem Seitenteil festen Ritzel und aus einem an einer Stirnfläche des Kolbens festen Hohlrad besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (10) an den Stellen eine kleinere oder größere als die sonst vorgesehene Teilung aufweist, an denen der Kolben (5) für eine insgesamt gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit eine zusätzliche Verzögerung oder Beschleunigung erhalten soll.

3. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mantelfläche (2) des Mantels (1) von der Trochoidenform abweichend entsprechend der Korrektur des Getriebes korrigiert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 339 531.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen