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Die Erfindung betrifft eine innenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine
mit Kämmeingriff, bei der ein Mantel vorgesehen ist, der eine achsferne Zone mehr
als der Kolben aufweist, und bei der in dem Bereich der achsfernen Zone des Mantels
Brennkammern angeordnet sind.
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Aus der USA-Patentschrift 2 162 771 ist eine Rotationskolben-Brennkraftinaschine
dieser Art bekannt, bei der seitlich am Mantel Brennkammem angeordnet sind, die
jeder Arbeitskammer zugeordriet sind und auch zur Aufnahme der Ein- und Auslaßventile
sowie der Zündkerze dienen. Ferner ist aus der französischen Patentschrift
1059 495 eine innenachsige Zweitakt-Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit
Kämmeingriff bekannt, deren achsferne Zonen dachförmig über die ganze Breite des
Mantels ausgestaltet sind, so daß dadurch durchgehende Brennkammern gebildet werden.
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Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin,
eine sowohl für die Verbrennung als auch für die Herstellung besonders günstige
Ausbildung bzw. Formgebung der Brennkammem zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß die Brennkammein im Axialschnitt gesehen etwa
dreieckig ausgebildet sind, wobei die eine Seite des Dreiecks mit der Seitenwand
des Mantels zusammenfällt.
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Vorzugsweise ist hierbei die Ausbildung derart, daß der Umfang der
Brennkammern jeweils durch den Schnitt eines Zylinders, dessen Achse zur Achse der
inneren Mantelfläche geneigt ist, mit der inneren Mantelfläche gebildet ist, so
daß die Schnittlinie der Axialebene jeder Brennkammer mit der vom Mantel in der
achsfernen Zone gebildeten Begrenzungsfläche der Brennkammer eine gerade Linie ist.
Die Ausbildung kann jedoch auch so sein, daß die Schnittlinie der Axialebene
jeder Brennkammer mit der vom Mantel in der achsfernen Zone gebildeten Begrenzungsfläche
der Brerinkammer eine gekrümmte Linie ist.
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Im übrigen kann die Querschnittsform der Brennkammern verschieden
gestaltet sein. Zum Beispiel kann mindestens der achsferne Teil der jeweiligen Brennkammem
im Querschnitt etwa die Form eines Dreiecks haben. Dabei kann der Querschnitt als
gleichschenkliges Dreieck ausgebildet sein, dessen Schenkel an der Spitze durch
einen Bogen verbunden sind. Auch kann der achsferne Teil der Brennkammer im Querschnitt
als rechtwinkliges oder stumpfwinkliges Dreieck ausgebildet sein. Der achsferne
Teil der Brennk2mrner kann aber im Querschnitt auch gerade ausgebildet und im Querschnitt
etwa rechtwinklig oder trapezförmig gestaltet sein.
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In jedem Fall kann die Brennkammer bei Anwendung der Erfindung durch
einfache Arbeitsvorgänge von der Seite her aus dem Mantel mit Werkzeugmaschinen
herausgearbeitet werden. Dabei ermöglicht die durch die Anordnung der Brennkammern
auf der einen Seite des Mantels erhaltene Form die Gestaltung gedrängter Brennkammern,
die leicht zugänglich sind und in günstiger Weise die Einlaß- und Auslaßventile,
gegebenenfalls auch die Zündkerze aufnehmen können. Die Zündkerze kann jedoch auch
in einer Seitenwand der Maschine angeordnet werden, um die Unterbringung von Ventilen
großer Abmessungen zu gestatten.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine
mit hohem Verdichtungsverhältnis besonders geeignet ist und bei der die gedrängte
Brennkammer zwei Ventile mit im Verhältnis zum Volumen der Brennkammer großen Abmessungen
aufnehmen kann, kann die Brennkammer einen Querschnitt haben, der aus einem rechtwinkligen
oder stumpfwinkligen Querschnittsteil des achsfernen Teiles und einem diesem nach
innen vorgelagerten, etwa rechteckigen Querschnittsteil zusammengesetzt ist. Eine
solche Brennkammer kann gemäß der Erfindung vorteilhaft derart gebildet werden,
daß die Brennkammer in zwei sich im Mittelteil überschneidenden Bearbeitungsvorgängen
dargestellt wird, von denen jeder zur Bildung einer im Querschnitt kegelstumpfförinigen
Ausnehmung dient, deren Mittelachsen zueinander geneigt sind und sich etwa am Innenumfang
des Mantels schneiden.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Mantel einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Rotationskolben-Brennkraftmaschine entsprechend der Linie
1-1 der F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine
mit dem Mantel nach Fig. 1,
F i g. 3 eine Stirnansicht der Brennkammer
von der rechten Seite der Fig. 1 gesehen, F i g. 4 einen Längsschnitt
nach der Linie IV-IV der F i g. 3,
F i g. 5 einen Querschnitt nach
der Linie V-V der F i g. 4, F i g. 6, 7 und 8 weitere Querschnittsgestaltungen
für die Brennkammer, F i g. 9 einen der F i g. 4 entsprechenden Längsschnitt
durch eine Brenrikammer, bei der jedoch die Schnittlinie der Axialebene der Brennkammern
mit der vom Mantel in der achsferneren Zone gebildeten Begrenzungsfläche nicht eine
Gerade, sondern eine gekrümmte Linie ist, F i g. 10 einen Teillängsschnitt
durch eine Ausführungsform, bei der die Zündkerze in dem einen Seitenteil der Maschine
angeordnet ist, F i g. 11 die Stellung eines Bearbeitungswerkzeuges zur Herstellung
der Ausführungsfonn der Brennerkammer nach F i g. 3, 4 und 5 im Längsschnitt
des Mantels gesehen, F i g. 12 die Stellung eines Bearbeitungswerkzeuges
zur Herstellung der Ausführungsformen der Brennkammer nach den F i g. 3 bis
9,
F i g. 13 die Stellung eines Bearbeitungswerkzeuges zur Herstellung
der Ausführungsformen nach F i g. 6,
7, 8 und 9 mit gekrümmten
Erzeugenden, F i g. 14 eine der F i g. 13 ähnliche Darstellung, jedoch
zur Erzielung geradliniger Erzeugender, F i g. 15 einen in der radialen Mittelebene
der Brennkammer verlaufenden Längsschnitt durch den Mantel und die Brennkammer bei
einer anderen Ausführungsform derselben, Fig. 16 einen Querschnitt nach der
Linie XVI-XVI der F i g. 15,
Fig. 17 eine Ansicht der Brennkammer in
Richtung des Pfeiles XVII-XVII der F i g. 15 bei weggenommenem Seitenteil,
Fig. 18 und 18a die Arbeitsweise bei der HersteRung von den F i
g. 15 bis 17 ähnlichen Brennkammern, F i g. 19 eine Stimansicht
des Mantels mit zwei
aus ihm herausgearbeiteten Brennkammern entsprechend
F i g. 17.
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Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Längsschnitt ist der feststehende
Mantel 1 der Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einer Brennkammer 2 versehen.
Diese Brennkammer 2 ist an dem einen Seitenrand des Mantels 1 derart angeordnet,
daß sie ihre größte Breite an der Stirnfläche des Mantels aufweist, während sie
nach dem Inneren des Mantels zu allmählich abnimmt und schließlich Null wird.
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Diese Anordnung ergibt im Axialschnitt gesehen eine etwa dreieckige
Brennkammer, deren Formen leicht hergestellt werden können. Die Anordnung im Querschnitt
durch die Maschine ist aus F i g. 2 ersichtlich, die außerdem den Kolben
3 sowie Arbeitskammern 4 und die Führungsverzahnungen 5, 6
für den
Kolben 3 zeigt. Die Verzahnung 5 ist dabei um ein Maß versetzt, das
gleich dem Halbmesser des Exzenters der Kurbelwelle ist. Die Brennkammein 2 sind
jeweils im Scheitel der Arbeitskammern 4 vorgesehen, wie F i g. 2 zeigt.
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Die Ansicht der fertigen Brennkammer und ein in der radialen Mittelebene
derselben verlaufender Längsschnitt durch die Brennkammer ergeben sich aus den F
i g. 3 und 4, die auch die Anordnung der Ventile 7 und 8 sowie
eine mögliche Anordnung der Zündkerze zeigen.
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Die im Mantel liegende Begrenzung der Brennkammer 2 wird bei dieser
Ausführungsform durch die Durchdringung der Innenfläche des Mantels mit einem als
Zylinder ausgebildeten Bearbeitungswerkzeug vom Halbmesser R gebildet, dessen Achse
x-y zur Maschinenachse schräg verläuft, vgl. F i g. 11.
Die Erzeugende dieser
Begrenzung der Brennkammer 2 ist (yeradlinig und zur Achse x-y parallel. Die Schnittlinie
zwischen dem Zylinder und der Stirnfläche des Mantels ist eine Ellipse, die aus
F i g. 3
ersichtlich ist und der größten Durchdringungsfläche entspricht.
Der Durchdringungsquerschnitt nimmt allmählich ab und wird schließlich gleich Null,
wenn die Erzeugende a-b die Erzeugende c-d des Mantels trifft.
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Aus dem in F i g. 5 gezeigten Schnitt, der in einer rechtwinklig
zur Achse x-y des Durchdringungszylinders verlaufenden Ebene geführt ist und die
Querschnittsforin der Brennkammer zeigt, geht hervor, daß das Profil der Brennkammer
einem Zylinder mit dem Halbmesser R entspricht. Aus diesem Schnitt ergibt sich wiederum
die Anordnung der Einlaß- und Auslaßventile 7, 8. Die zugehörigen Kanäle
sind dabei mit 9 und 10 und die Zündkerze mit 11 bezeichnet.
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F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform der Brennkammer, bei der
diese in einem rechtwinklig zur Durchdringungsachse verlaufenden Querschnitt ebenfalls
etwa dreieckfönnig ausgebildet ist, wobei die Dreieckseiten e-f und g-h nach
außen zusammen-
laufen und durch einen kreisbogenförmigen übergang f-g verbunden
sind. Das Einlaßventil 12 und das Auslaßventil 13 sind zu jeder der geraden
Dreieckseiten im wesentlichen senkrecht angeordnet, während die Zündkerze im Scheitel
des bogenförinigen überganges f-g angebracht ist.
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Eine weitere Querschnittsgestaltung der Brennkammer in einer zur schräg
verlaufenden Durchdringungsachse rechwinkligen Ebene ist in F i g. 7
gezeigt.
Hierbei entspricht die Ouerschnittsform etwa der Form eines Trapezes, das durch
die zwei zusammenlaufenden geraden Linien i-j und k-1 und die diese
verbindende gerade Linie m-n des achsfernen Teiles verbunden sind. Letztere verläuft
zur Symmetrieachse senkrecht und ist an ihren Enden mit übergängen von kleinen Halbmessern
versehen. Die Ventile 15 und 16 sind bei dieser Ausführungsform zueinander
parallel, während die Zündkerze 17 in der Mitte der Brennkammer angeordnet
ist.
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F i g. 8 zeigt einen den F i g. 5 bis 7 entsprechenden
Querschnitt durch eine unsymmetrisch ausgebildete Brennkammer, wobei die dreieckige
Querschnittsform im wesentlichen durch zwei ungleich geneigte gerade Linien o-p
und q-r gebildet wird, die miteinander durch eine beliebige Kurve verbunden
sind. Die Ventile 18, 19 sind hierbei etwa rechtwinklig zueinander angeordnet,
und die Zündkerze 20 ist zum Scheitel versetzt.
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Bei der Ausführungsforin der Brennkammer nach F i g. 9 ist
die Erzeugende 21, d.h. die Schnittlinie der Axialebene der Brennkammer mit der
vom Mantel in der achsfernen Zone gebildeten Begrenzungsfläche eine gekrümmte Linie.
Die Querschnittsformen der Brennkammer können dabei den F i g. 5
bis
8 entsprechen.
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F i g. 10 zeigt eine andere Anordnung der Zündkerze
22, die hier durch das Seitenteil 23 in die Brennkammer 25 eingeführt
ist. Dies hat seinen Grund darin, daß es bei den Ausführungsformen nach F i
g. 3 bis 9, insbesondere für Maschinen mit hohem Dichtungsverhältnis
schwierig sein kann, die beiden Ventile und die Zündkerze in der gleichen Wölbung
anzuordnen. Die Anbringung der Zündkerze in dem an die Brennkammer angrenzenden
Seitenteil ermöglicht dagegen die Unterbringung der beiden Einlaß- und Auslaßventile
in der Begrenzungsfläche der Brennkarruner ohne jede Schwierigkeit.
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Die Brennkammern können bei allen vorbeschriebenen Längs- und Querschnittsausbildungen,
wie aus den F i g. 11 bis 14 hervorgeht, mittels einfacher Bearbeitungsverfahren
hergestellt werden.
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F i g. 11 zeigt für ein solches Verfahren die Stellung eines
Bearbeitungswerkzeugs zur Herstellung der in den F i g. 3 bis 5 dargestellten
Ausführungsformen der Brennkammer. Der Fräser bzw. die Schneide des Werkzeugs
26 dreht sich hierbei um die erwähnte Durchdringungsachse x-y, die durch
die strichpunktiert gezeichnete Schrägachse gebildet wird und verlagert sich in
Längsrichtung in Richtung des Pfeils F. Die Bearbeitung erfolgt somit auf einer
Zylinderfläche mit dem Halbmesser R, und in dem Mantel wird für die Brennkammer
eine Begrenzungsfläche herausgearbeitet, die, im Querschnitt gesehen, einen Teil
eines Zylinderumfangs bildet, deren Schnittlinie mit der Längsmittelebene der Brennkammer
aber eine gerade Linie bildet.
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F i g. 12 zeigt die Stellung eines Bearbeitungswerkzeugs zur
Herstellung der Brennkammern gemäß den Ausführungsformen nach F i g. 3 bis
9 für alle zusammengesetzten Formen. Das Bearbeitungswerkzeug ist hierbei
eine Räumnadel 27, deren Achse x-y zur Achse des Mantels 1 geneigt
ist. Die Räumnadel verlagert sich in Richtung des eingezeichneten Pfeils zum Herausarbeiten
des Profils der Brennkammer 29.
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F i g. 13 zeigt die Stellung eines Bearbeitungswerkzeugs zur
Herstellung der in F i g. 9 dargestellten Brennkammer. Das Werkzeug ist in
diesem Falle ein
Fräser 30, dessen Durchmesser größer ist
als der des Werkzeugs, das gemäß F i g. 11 Verwendung findet. Der Fräserkopf
muß dabei aus dem Seitenteil des Mantels 1 heraustreten. Sein Vorschub erfolgt
in der Richtung des Pfeils F', so daß er eine Bewegungsrichtung hat, die zur Durchdringungsachse
x-y der Brennkammer rechtwinklig verläuft. Die Brennkammer wird hierbei mit einer
gekrümmten Erzeugenden entsprechend der Linie 21 nach F i g. 9 bearbeitet.
Die Querschnittsform der Brennkammer in einer zur Achse x-y senkrechten Ebene kann
beliebig sein und insbesondere den F i g. 3 bis 8 entsprechen.
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F i g. 14 zeigt die Anordnung eines Fräserkopfes nach dem vorangehenden
Beispiel, wobei jedoch der Fräserkopf in Richtung des eingezeichneten Pfeils in
der Achse x-y vorbewegt wird, um geradlinige seitliche Schnittflächen entsprechend
den Linien e-f und g-h bzw. i-j, k-1 und m-n bzw. o-p und q-v der F i
g. 6 bis 8 zu bilden.
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In F i g. 15 ist der Mantel, aus dem die hier mit
32 bezeichneten Brennkammern herausgearbeitet sind, mit 31, der Kolben
mit 33 und das Seitenteil, welches die Brennkarnmern 32 abschließt,
mit 34 bezeichnet. Die Zündkerze 35 ist jeweils im wesentlichen in der Längsmittelebene
der Brennkammern angeordnet. Jede Brennkammer 32 ist durch zwei Bearbeitungen
in Form von Kegelstümpfen 37 und 38 gebildet (F i g. 17, 18
oder 18 a), welche die Gesamtform einer solchen Brennkammer bestimmen. Die
Kegelstümpfe bilden am Mantel eine Schnittkante 36, der die Zündkerze
35 gegenüberliegt (F i g. 17).
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Die Achsen 39 und 40 dieser beiden Kegelstümpfe sind gemäß
F i g. 18 und 18 a mit Bezug auf die Längsachse des Mantels geneigt,
um das Eindringen der Fräserköpfe A und B mit kegelstumpfförmigem Endprofil
in den Stator zu ermöglichen. Sie laufen ferner zusammen und kreuzen sich im wesentlichen
in der Höhe des Innenumfangs des Mantels. Die Ventile 41 und 42 sind in der Verlängerung
der Achsen 39 und 40 angeordnet und öffnen bzw. verschließen Kanäle 43 und
44 für den Gaseintritt bzw. -austritt.
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In F i g. 17 sind die Auflageebenen 45 und 46 der Ventile auf
ihren Sitzen 47 und 48 sichtbar.
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F i g. 19 zeigt den Mantel 31, den Kolben
33, die Arbeitskammern 49 und die Anordnung der Brennkammern 32 mit
Bezug auf die Arbeitskammern 49. Wie ersichtlich, kann die Symmetrieachse jeder
Brennkammer 32 zur Achse jeder Arbeitskammer, hauptsächlich wegen der Unterschiede
in den Ventildurchmessem, geringfügig versetzt sein.