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Drehring-Verbrennungsmotor rehkolben-Verbrennungsmotor mit im Rotor
mitdrehendem Widerlager mit einseitiger Sperre.-Drehkolben-Verbrennungsmotor insbesondere
für Kraftfahr= zeuge und ortsveränderliche Maschinen.
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Bei den bekannten Hubkolbenmotorin muß die Hubbewegung unter hohem
technischen Aufwand und mechanischen Verlust ten in die geforderte Drehbewegung
umgewandelt werden.
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Die dadurch begründeten vielfältigen Bestrebungen zur serienreifen
Entwicklung von sogenannten Drehkolbenmotor= en haben bisher aus den verschiedensten
Gründen nur wenig Erfolg gehabt.Der Wankelmotor,bei dem die Verbrennungs= drücke
direkt auf drehende Teile wirken,ist aufgrund seines Aufbaues auf niedrige Verdichtungsdrücke
b.z.w. sehr schwierige Abdichtungsprobleme angewiesen. Je größer die Verdichtungsverhältnisse
im Wankelmotor sind,desto unver= hältnismäßig höher ist deI Verschleiß der abdichtenden
Teile durch den asymetrischen Verlauf der Gleitflächen.
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Andere Drehkolbenmotore haben,durch ihren Aufbau bedingt, kaum lösbare
Abdichtungsprobleme1da ein lückenloses Zusam= menfügen der Dichtungsteile entlang
der abzudichtenden Grenzen nicht möglich und ausreichendes An- oder Einpas= sen
der gleitenden Teile bei starker Wärmebeanspruchung zu aufwendig b.z.w. unmöglich
ist(Beispiel:deutsche Pa= tentschrift Nr.637701).
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Die oben beschriebenen Nachteile können beim Drehringmotor durch relativ
einfache Linienführung der Dichtgrensen, durch vom Aufbau her fast unbegrenzte Verdichtungsmöglich=
keiten und durch dirktes Einwirken der Verbrennungsdrücke auf drehende Teile weitgehend
ausgeschaltet werden.
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Fortsetzung von Seite1 (Drehring-Verbrennungsmotor) Die vorliegende
Erfindung betrifft den Auf bau von Verbrenn= ungsmotoren mit im Rotor ring mitlaufendei
Widerlagerring mit einseitiger Sperze.Von beiden Ringen wird ein von Ver= dichterwänden
unterbrochener Ringraum gebildet,sodaß bei Drehung eines Ringes die in Drehrichtung
liegenden Vera brennungs- b.z.w. Verdichtungsräume jeweils kleiner werden wodurch
ihr Inhalt verdichtet wird.Der Widerlagerring ist mit einer einseitigen Sperre versehen,bei
der zwei Ring= flächen bei Drehung des Widerlagerringes in Motordrehrich= tung nur
lose aneinander gleiten,während eine Drehung gegen die Motordrehrichtung nicht möglich
ist,da dann die beiden Ringflächen zusammengedrückt werden und dadurch deh Widerlagerring
mit dem Gehäuse oder einem in Motordrehrichtung umlaufenden Mitnehmer verbinden.
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Die Zeichnungen stellen den Erfindungsgedanken wie folgt vor: Abb.Ia+b
zeigt einen Radialschnitt und einen Axialschnitt eines Ausführungsbeispiels des
Drehringmotors als Zwei= taktet Abb.2a+b zeigt einen Radialschnitt tnd Axialschnitt
eines Ausführungsbeispiels als Viertakter iit Ventilsteuerung.
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Beschreibung Der Drehringnotor besteht im wesentlichen aus dem Rotors
ring und dem Widerlagerring (auf den Abb.RX una WX),von denen jeweils dieselbe Anzahl
Verdichterwände (auf den Abb.sind es ae Zwei) in den'von beiden hingen gebildeten
Ringraum hineinragt,sodaß getrennte Arbeitsräume entste= hen.Während der Rotorring
mit einem Zahnkranz(Z) versehen ist,trägt der Widerlagerring eine einseitige Sperre(Sp),
die in auf folgende Weise entgegen Motordrehrichtung sperrt: Durch kleine Hebel,die
am Widerlagerring schwenkbar ange= bracht sind,wird eine ringförmige Fläche mitgeführt.Bei
Drehung in Motordrehrichtung reibt diese Ringfläche nur leicht an einer anderen,am
Gehäuse oder einem (durch Ver= zahnung mit der Abtriebswelle) mitdrehenden Mitnehmer
an= gebrachten Fläche.Wenn auf den Widerlagerring Druck entge= gen der Motordrehrichtung
wirkt,werden die Hebel einschliß= lich der Ringfläche derart eingeklemmt b.z.w.
verkantet,
Fortsetzung von Seite2 (Drehring-Verbrennungsmotor) daß
mit dem Druck im gleichen Maß@ ansteigend beide Ringflä= chen zusammengedrückt werden.Dadurch
ist das Widerlager,so= lange des Druck wirkt,fest mit dem Gehäuse oder dem Mitnehmer
verbunden.
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Zweitakt-Drehringmotor Die Wirkungsweise des auf Abb.1 dargestellten
Zweitakters ähnelt,was Anordnung und Öffnung der Durchspülungskanäle betrifft,der
des Hubkolben-Zweitakters.Bei einer Explosion im Verbrennungsraum V2 wird der gegenüber
dem Rotorring wesentlich leichtere Widerlagerring in Motordrehrichtung herumgeworfen,wobei
der Inhalt der Verbrennungsräume V1 verdichtet und im Vorverdichterraum (L) Luft
von außen an= gesaugt wird.Ku@z nachdem die Einlaß- und Auspuffkanäle (e und a)
zwecks Durchspülung des Raumes V2 geöffnet haben, erfolgt die Verbrennung in den
Räumen V1.Da der Widerlager= ring entgegen der Motordrehrichtung gesperrt ist,wird
jetzt der Rotorring herumgetrieben,wobei im Verbrennungsraum V2 verdichtet und im
Vorverdichterraum die vorher angesaugte Luft in den Luftdruckvorratsraum (D) gedrückt
wird,in den die Einlaßkanäle münden.Wie aus der Zeichnung 1a ersicht= lich,öffnen
sich jeweils am Ende der Verbrennungstakte die Durchspülungskanäle (Einlab- und
Auspuffkanäle),sodaß vor und teilweise während der Verbrennung in V2 die Räume V1
mittels der vorkomprimierten Luft aus dem Luft@ruckvorrats= behälter durchspült
werden.Anschließend widerholen sich die Vorgänge mit der Verbrennung in V2.
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Viertakt-Drehringmotor Der Viertakt-Drehringmotor arbeitet in jedem
seiner mindestens vier Arbeitsräume nach dem gleichen Prinzip wie der Hubkolben-Viertakter:Ansaugen
der Zylinderfüllung,Verdich= ten,Entzünden und Verbrennen,Ausstoßen der verbrauchten
Zylinderfüllung.Da beim Drehringmotor die Steuerung der Einlaß- und Auspuffventile
nur innerhalb der drehenden Tei= le möglich ist,drehen die Ventile und Ventilsteuernden
Tei= le ebenfalls mit.Abb.2 zeigt anhand von walzenförmigen Ven= tilem wie die Ventilsteuerung
in den drehenden Teilen mö= lich ist.Zu den Verbrennungsräumen V1 und V2 gehören
pro Verbrennungsraum ein Einlaßventil und ein Auspuffventil.
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Fortsetzung von Seite3 (Drehring-Verbrennungsmotor) Die zu den Verbrennungsxäumen
V1 gehörenden Ventile sind sinngemäß mit (e1=Einlaßventile) und (al-Auspufiventile)
bezeichnet,während die zu V2 gehörenden Ventile in gleis cher Weise mit e2 und a2
bezeichnet sind.Jedes Ventil ist mit einem ZahnKranz versehen.Zu jedem der vier
Ventilsäts ze gehört ein Steuerzahnrad,das auf Abb.2b mit derselben Bezeichnung
wie die dazugehörenden Ventile aufgeführt ist.
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Diese Steuerzahnräder sind die Verbinaungsglieder zu den Mitnehmern
von denen je einer mit dem Rotorring und mit dem Widerlagerring mitdreht.Die im
Widerlagerring sitzen.
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den Auspuffventile werden von dem Mitnehmer des Rotorringes,und die
im Rotorring sitzenden Einlaßventile werden vom Mitnehmer des Widerlagerringes gesteuert.Der
Mitnehmer der Auspufiventile (ma) und dei Mitnehmer der Einlaßven= tile (me) sind
beide mit zwei in axialer Richtung federnd angebrachten Mitnehmerringen versehen.Deren
Flächen und die jeweils dazugehörenden Mitnehmerflächen der Steuexzahnräder sind
derart mit gegeneinanderstehenden Zähnen ausgestattet,daß bei jeder vollständigen
Drehung des Ro= torringes oder des Widerlagerringes von Verdichterwand zu Veraichterwand
an beiden Mitnehmern je ein Mitnehmerring sein Steuerzahnrad mitnimmt,während der
andere Mitnehmer= ling jeweils lose über die Mitnehmerfläche seines Steuer= zahnrades
gleitet.Bei der nächsten DIehung(ton Verdichtexwand zu Verdichterwand)der Motorringe(Rotorring
und Wider= lagerring)üben die Mitnehmerringe an beiden Mitnehmern je= weils die
umgekehrten Funktionen aus.Das heißt:Wenn beim ersten Arbeitsgang der Widerlagerring
bei stehenden Rotor= ring von Verdichterwand zu Verdichterwand desselben dreht,
wird in den Verbrennungsräumen V1 verdichtet und ausge= stoßen.Gleichzeitig wird
in den Verbre@nungsräumen V2 an= gesaugt und verbiannt.Während dieses Arbeitsganges
werden also: 1.die Auspuffventile a1 gedreht,wobei Eines dabei geschlos= sen bleibt,während
das Andere öffnet, 2.die Einlaßventile e2 gedreht,wobei ebenfalls Eines geschlossen
bleibt,während das Andere öffnet.
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Fortsetzung von Seite4 (Prehring-Verbrennungsmotor) Auf Abb.2a deutet
der Drehrichtungspfeil diesen Arbeits= gang,nämlich die Drehung des Widerlagerringes,an.Die
dre= henden Ventile sind mit Doppelpfeilen versehen.Sa die Ab= bildung mitten aus
dem Arbeitsgang gegriffen ist,sind die Ventile die gerade weit geöffnet haben,am
Ende des Arbeitss ganges wieder geschlossen.
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Beim nächsten Arbeitsgang;bei der Drehung des Rotorringes drehen sich
die Ventile e1 und a2 in PfeilIichtung (ein= fache Pfeile),während dann die Ventile
e2 und al stehen.
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Die Einteilung der Zähne auf den Mitnehmerflächen der Steuerzahnräder
und der Mitnehmerringe muß weitgehend den Drehungen der Motorringe angepaßt sein.Einerseits
müssen auch bei frühen Selbst entzündungen in den Verbrennungs= räumen die äitnehmerzähne
einrasten sönnen;andrerseits sollten die betIeffenden Steuer zahnräder möglichst
wähIend dez vollständigen Prehungen der Motorringe mitdrehen,da daduich naturgemäß
die Öffnungszeiten der Ventile im gleis chen Maße den betreffenden Arbeitstakten
angepaßt werden.
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Mit anaeren Worten:Wenn die Mindestdrehung beispielsweise des Widerlagerringes
im Rotorring bei frühester Belbstents zündung 95 Grad beträgt,werden die Zähne auf
den Mitneh= merflächen so angeordnet,daß die Steuerzahnräder jeweils um 90 Grad
mitgenommen werden.Das gewährleistet eine gleichmäßige Anbringung der Zähne und
Ielativ lange Öff= nungszeiten.Da die Einlaßventile um 180- und die Auspuffs ventile
um 90 Grad drehen,müssen die Zahnradverhältnisse der Ventilzahnkränze zu den Steuerzahnrädern
bei den Ein= labventilen 1:2 und bei den Auspufiventilen 1:1 betragen.
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Wie auf Abb.2a ersichtlich,werden bei jedem Arbeitsgang des Motors
alle vieI Arbeitstakte ausgeführt,sodaß kein Leerlauf entsteht.
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Fortsetzung von Seite5 (Drehring-Verbrennungsmotor) Vorteile gegenüber
dem Stana der Technik Da sowohl beim Zweitakter- wie beim Viertakter-Drehring= motor
der Motor aufgrund seines Aufbaues bis zur Selbst= entzündung des Gases oder des
Kraftstoff-Luft-Gemisches verdichten kann,sind Zündvorrichtungen weitgehend über=
flüssig.Durch die höchstmögliche Verdichtung sind auch höchstmögliche thermische
Wirkungsgrade erreichbar .Der technische Aufwand (Pleuelstange,Kurbelwelle u.s.w.)
und die mechanischen Verluste des Kurbelgetriebes der Hubkolbenmotore fallen weg.Die
Dichtgrenzen im Drehring= motor sind verhältnismäßig zu anderen Drehkolbenmotoren
einfach und lückenlos mit Dichtteilen ausstattbar.
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Die Bezugszeichen auf den Abbildungen haben folgende Bedeutungen:
Zweitakter (Abb.1a+b) RR--Rotorring WR--Widerlagerring Sp--einseitige Sperre M---Mitnehmer
V1--Verbrennungsraum1 V2--Verbrennungsraum2 L---Vorverdichterraum D---Luftdruck-Vorratsbehälter
Z---Zahnkranz a---Auspuffkanäle e---Einlaßkanäle Viertakter (Abb.2a+b) RR--Rotorring
WR--Widerlageriing Sp--einseitige Sperre M--Mitnehmer V1--Verbrennungsraum1 V2--Verbrennungsraum2
E---Einsaugraum Z---Zahnkranz e1--Einlaßventile zum V1 e2--Einlaßventile zum V2
a1--Auspuffventile zum V1 a2--Auspuffventile zum V2 e1,e2,a1,a2 auch Steuerzahnräder
zu den Ventilen e1,e2,a1,a2 me--Mitnehmer für Einlaßventile ma--Mitnehmer für Auspufiventile