DE2010689A1

DE2010689A1 - Rotationskolbenmotor

Info

Publication number: DE2010689A1
Application number: DE19702010689
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Rosenthal, Gerd, 5600 Wuppertal Barmen
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1971-09-16

Description

Anmelder: Gerd Rosenthal
56 Wuppertal-Barmen
Marklandstraße 1 60

Rotationskolbenmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, in der Rotationsenergie dadurch erzeugt wird, daß ein Kolben rotierend die Arbeitsperioden einer Verbrennungsmaschine ausführt.

Bei herkömmlichen Verbrennungsmaschinen wurden die Perioden wie Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen beim Viertaktsystem und Spülen, Verdichten, Verbrennen beim Zweitaktsystem mit Hubbewegung von Kolben in fest stehenden Zylindern erreicht. Durchgesetzt hat sich in letzter Zeit auch der Wankelmotor, bei dem die Arbeitsperioden mit rotierendem Kolben ausgeführt werden.

Kritisiert werden muß bei den herkömmlichen Hubkolbenmotoren die Massen, die bei Ablauf der Arbeitsperioden beschleunigt und abgebremst werden müssen. Durch die Erfindung des Wankelmotors sind allerdings die Massen, die beschleunigt bzw. abgebremst werden müssen, stark reduziert. Bei dem Wankelmotor sind dafür die Probleme der Abdichtung noch als gravierend anzusehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor zu entwickeln, der mit Einsatz von geringer Masse und wenig zu beschleunigenden Teilen ein Optimum an Leistung erzielt. Ebenso sollen die Dichtungsprobleme einfach zu lösen sein.

Ein beidseitig wirkender Kolben (iund 2) rotiert zusammen mit dem Zylinder (3)? dabei dreht sich der Kolben um den exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen (4), der sowohl fest (Abbildung 1,11,3,4) als auch exzentrisch rotierend (Abbildung 2,5) angeordnet sein kann.

Durch die exzentrische Anordnung des Kurbelzapfens (4) eneicht man, daß sich der Kolben (1 und 2) bei der Rotation in dem sich drehenden Zylinder (3) hin und her bewegt und so die für einen Verbrennungs-

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motor nötigen Arbeitsgänge ausführen kann.

In dem Kolben (1 und 2) muß eine Führung (5) eingearbeitet sein, damit die bei der Drehung auftretende seitliche Relativbewegung des Kurbelzapfens (4) im Kolben (1 und2) möglich ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die erforderlichen Massen im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmaschinen gering sind, und die zu beschleunigende Masse bei Ablauf der Arbeitsperioden äußerst gering sind.

Abbildung·1 ist eine schematische Darstellung über die Arbeitsweise der Erfindung als 4-Takt-Drehkolbenmotor mit feststehendem Kurbelzapfen (4) .

In Fig. 1 wird das komprimierte Luft-Brennstoffgemisch bei Kolben (1) gezündet, während Kolben (2) in dieser Abbildung beginnt, das Luft-Brennstoff gemisch zu verdichten kann aber auch je nach Ventilsteuerung beginnen, Verbrennungsgase auszustoßen.

In Fig. 2 verbrennt das Luft-Brenn-stoffgemisch bei Kolben (1) während Kolben (2) das Luft-Brennstoffgemisch verdichtet.

In Fig. 3 beginnt Kolben (1) die Verbrennungsgase auszustoßen und bei Kolben (2) wird das komprimierte Luft-Brennstoffgemisch gezündet.

In Fig. 4 stößt der Kolben (1) die Verbrennungsgase aus und bei Kolben (2) wird das Luft-Brennstoffgemisch verbrannt.

In Fig. 5 beginnt Kolben (1) das Luft-Brennstoffgemisch anzusaugen und Kolben (2) beginnt die Verbrennungsgase auszustoßen.

In Fig. 6 saugt Kolben (1) das Luft-Brennstoffgemisch an und Kolben (2) stößt die Verbrennungsgase aus.

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In Fig. 7 beginnt Kolben (i) das angesaugte Luft-Brennstoffgemisch zu verdichten und Kolben (2) beginnt, das Luft-Brennstoffgemisch anzusaugen.

In Fig. 8 verdichtet Kolben (i) das Luft-Brennstoffgemisch und Kolben (2) saugt das Luft-Brennstoffgemisch an.

Abbildung 11 ist eine schematische Darstellung über die Arbeitsweise der Erfindung als 2-Takt-Drehkolbenmotor mit feststehender Kurbelwelle (24).

In Fig. 1 wird bei Kolben (l) das komprimierte Luft-Brennstoffgemisch gezündet und bei Kolben (2) wird durch Spülen mit Luft bei Kraftstoffeinspritzung oder durch Spülen mit Luftkraftstoffgemisch die verbrannten Gase beseitigt.

In Fig. 2 verbrennt bei Kolben (i) das Luft-Brennstoffgemisch und Kolben (2) verdichtet das Luft-Brenpstoffgemisch.

In Fig. 3 wird bei Kolben (i) durch Spülen mit Luft bei Kraftstoffeinspritzung oder durch Spülen mit Luft-Kraftstoffgemisch die verbrannten Gase beseitigt und bei Kolben (2) das verdichtete Luft-Brennstoffgemisch gezündet. ■

In Fig. 4 verdichtet Kolben (i) das Luft-Kraftstoffgemisch und bei Kolben (2) wird das Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt.

Abbildung 2 ist eine schematische Darstellung der Erfindung als 4-Takt- bzw. 2-Takt-Drehkolbenmotor mit exzentrisch rotierendem Kurbelzapfen. Die Kurbelwelle (24) hat bei dieser Ausführung gleiche Drehzahl, aber entgegengesetzte Drehrichtung als Kolben (1 und 2) und Zylinder (3). Die Drehrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet. Zunächst wird die Darstellung als 4-Takt-Rotationskoibenmotor beschrieben.

In'Fig. 1 beginnt Kolben (i) Luft-Kraftstoffgemisch anzusaugen, während Kolben (2) beginnt, Verbrennungsgase auszustoßen.

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In Fig. 2 saugt Kolben (i) Luft-Brennstoffgemisch an und Kolben (2) stößt Verbrennungsgase aus.

In Fig. 3 beginnt Kolben (1) Luft-Brennstoffgemisch zu verdichten, während Kolben (2) beginnt, Luft-Brennstoffgemisch anzusaugen.

In Fig. 4 verdichtet Kolben (1) Luft-Brennstoffgemisch und Kolben (2) saugt Luft-Brennstoffgemisch an.

In Fig. 5 wird bei Kolben (1) komprimiertes Luft-Brennstoffgemisch gezündet, während Kolben (2) beginnt, Luft-Brennstoffgemisch zu verdichten.

In Fig. 6 verbrennt bei Kolben (1) das Luft-Brennstoffgemisch und Kolben (2) verdichtet Luft-Brennstoffgemisch.

In Fig. 7 beginnt Kolben (1) Verbrennungsgase auszustoßen, während bei Kolben (2) das verdichtete Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird.

In Fig. 8 stößt Kolben (1) Verbrennungsgase aus und bei Kolben (2) verbrennt Luft-Brennstoffgemisch.

Beschreibung der Abbildung 2 als 2-Takt-Rotationskolbenmotor.

In Fig. 1 wird bei Kolben (1) komprimiertes Luft-Brennstoffgemisch gezündet, während bei Kolben (2) durch Spülen die Verbrennungsgase beseitigt werden.

In Fig. 2 verbrennt bei Kolben (1) das Luft-Brennstoffgemisch und bei Kolben (2) wird Luft-Brennstoffgemisch verdichtet.

In Fig. 3 wird bei Kolben (1) gespült und bei Kolben (2) wird Luft-Brennstoff gemisch gezündet.

In Fig. 4 verdichtet Kolben (1) Luft-Brennstoffgemisch und bei Kolben (2) wird Luft-Brennstoffgemisch verbrannt. - 5 -

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In Fig. 5 wird bei Kolben (i) verdichtetes Luft-Brennstoffgemisch gezündet, während bei Kolben (2) gespült wird.

In Fig. 6 verbrennt bei Kolben (i) Luft-Brennstoffgemisch, während Kolben (2) Luft-Brennstoffgemisch verdichtet.

In Fig. 7 wird bei Kolben (1) gespült, während bei Kolben (2) verdichtetes Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird.

In Fig. 8 verdichtet Kolben (1) Luft-Brennstoffgemisch, während bei ■Kolben (2) Luft-Brennstoffgemisch verbrennt.

Mit 2 Konstruktionsbeispielen soll die Erfindung als 4-Takt-Rotations-^: kolbenmotor und als 2-Takt-Rotationskolbenmotor mit feststehender Kurbelwelle (24) erläutert werden.

In Abbildung 3 ist die Erfindung als 4-Takt-Rotationskolbenmotor ausgeführt und als Schnittabbildung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch Fig. 2 und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Fig. 1.

Die Schnittlinien C-D und A-B sind auf den Figuren 1 und 2 eingezeichnet.

In der Abbildung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen Versehen. ^:

Die Kolben (1 und 2) haben.bei dieser Abbildung die Stellung, in der Kolben (1) beginnt, Luft-Brennstoffgemisch anzusaugen, während Kolben (2) beginnt, Luft-Brennstoffgemisch zu verdichten.

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In dem Zylinderkopf (6) sind 2 Öffnungen (11 und 12) vorhanden, durch die das Luft-Brennstoffgemisch angesaugt, bzw. die Verbrennungsgase herausgedrückt werden. Die Öffnungen (11 und 12) im Zylinderkopf (6) werden durch den rotierenden Ventilring (16) je nach Arbeitsprozeß geschlossen oder geöffnet. Die Umdrehung des Ventilringes wird durch eine Zahnradübersetzung (Zahnrad 13 und 14) erzeugt.

Bei dieser Ausführung dreht sich der Ventilring halb so schnell wie der Zylinder (3) und wie Kolben (1 und 2). Es können aber ebenso andere Übersetzungsverhältnisse gewählt werden, nur müssen dann die Öffnungen (17 und 18) am Ventilring entsprechend ausgeführt werden.

Die Öffnung (11) im Zylinderkopf (i) liegt in der Schnittebene von C-D₁ während Öffnung (12), die in Fig. 2 als unsichtbare eingezeichnet ist, in einer anderen Ebene liegt, denn eine Anordnung der Öffnungen (11 und 12) in einer Ebene ist nicht möglich, da sonst die Arbeitsperioden wie Ansaugen bei Kolben (i) und Verbrennen bei Kolben (2), die an gleicher Stelle stattfinden, nicht ablaufen können. Durch die versetzte Anordnung der Kolben erreicht man, daß bei entsprechender Stellung der Öffnung (17) im Ventilring (16) Bohrung (11) beim ansaugenden Kolben (i) Verbindung zum Ansaugkanal (7) hat, während Bohrung (12) an gleicher Stelle durch entsprechende Stellung des Ventilringes (16) geschlossen ist, so daß bei Kolben (2) Luft-Brennstoff gemisch verbrennen kann.

Ebenso haben die Öffnungen (11 und 12) im Zylinderkopf (6) und die Öffnungen (17 und 18) im Ventilring (16) die Aufgabe, bei entsprechendem Arbeitsprozeß Verbindung zum Auspuffkanal (8) zu schaffen.

Die Öffnungen (9 und 10) im Ventilring (16) haben die Aufgabe, bei Stellung Zündung Verbindung zur Zündkerze (15) herzustellen.

Die Ausführung als 4-Takt-Rotationskolbenmotor mit rotierender Kurbelwelle (24) unterscheidet sich nur in folgenden Punkten vom 4-Takt-Rotationskolbenmotor mit feststehender Kurbelwelle (24).

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1 . Der Kurbelzapfen (4) rotiert exzentrisch mit gleicher Drehzahl aber mit anderer Drehrichtung wie Kolben (1 uii 2) und Zylinder (3),

2. Der Ventilring entfällt, da jeder Arbeitsprozeß für jeden Kolben (1 und 2) an verschiedener Stelle stattfindet. ^:

Als Vorteil dieser Ausführung mit rotierender Kurbelwelle (24) ist 'anzusehen, daß pro Umdrehung und pro Kolben sämtliche Arbeitsprozesse ausgeführt werden, während gegenüber der Ausführung mit feststehdner Kurbelwelle (24), bei der sämtliche Arbeitsprozesse des 4-Taktsystems erst bei 2 Umdrehungen erreicht werden.

In Abbildung 4 ist die Erfindung, die als 2-Tafct-Rotations-Kolbenmotor mit feststehender Kurbelwelle (24) ausgeführt ist, als Schnittabbildung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch Fig. 2 und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Fig. 1.

Die Schnittlinien C-D und A-B sind in den Figuren 1 und 2 eingezeichnet. .

In der Abbildung sind gMche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Die Kolben (1 und 2) haben bei dieser Abbildung die Stellung, in der bei Kolben (i) das verdichtete Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird, während bei Kolben (-2) die Verbrennungsgase durch Spülen mit Luft oder Luft-Brennstoffgemisch beseitigt werden. Öffnung (20) hat die Aufgebe, bei Stellung Spülen Verbindung zum Spülrohr (7) zu schaffen, während die gegenüberliegende Öffnung die Aufgabe hat, Verbindung zum Auspuffrohr (8) zu schaffen. Die Öffnungen ( 11 und 12) im Zylinderkopf (6) haben die Aufgabe, bei Stellung Zündung Verbindung zur Zündkerze (15) zu schaffen.

Das bei den Arbeitsperioden gewonnene Drehmoment wird über Zahnrad (13) weitergeleitet.

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Die Ausführung als 2-Takt-Rotationskolbenmotor mit exzentrisch rotierendem Kurbelzapfen (4) unterscheidet sich nur dadurch vom 2-Takt-Rotationskolbenmotor mit feststehender Kurbelwelle (24), daß die Kurbelwelle (24) mit gleicher Drehzahl aber mit anderer Drehrichtung wie Kolben (1 und 2) und Zylinder (3) rotiert.

In Abbildung 5 ist verdeutlicht, wie die Rotation der lurbelwelle (24) bei der Ausführung als 2-Takt- und als 4-Takt-Rotationskolbenmotor erreicht wird.

Am Zylinder (3) ist ein Zahnkranz eingearbeitet, der über Zahnrad (23) durch Kurbelwelle (24) angetrieben werden kann.

Das Zahnrad (23) kann gleichzeitig eine Welle antreiben, an der das gewünschte Drehmoment abgegriffen werden kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

1. Verbrennungsmaschine zum Erzeugen von Rotationsenergie, dadurch gekennzeichnet, daß ein beidseitig wirkender Kolben zusammen mit dem Zylinder um einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen rotiert und dabei die Arbeitsperioden einer Verbrennungsmaschine ausführt.

2. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle fest angeordnet ist (Abbildung 1, 11, 3 und 4).

3. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (24) rotierend angeordnet ist (Abbildung 2 und 5).

4. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle mit gleicher Drehzahl wie der Kolben und Zylinder aber mit anderer Drehrichtung rotiert (Ab- · bildung 2 und 5).

5. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation der Kurbelwelle durch ein Zahnrad oder eine Zahnradübersetzung erreicht wird. (Abbildung 5)

6. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß das zu gewinnende Drehmoment von diesem Zahnrad . (23) übertragen wird (Abbildung 5).

7. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsperioden einer Verbrennungsmaschine im 4-Taktverfahren ausgeführt werden (Abbildung 1, 2 und 3).

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8. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsperioden durch einen Ventilring (16) gesteuert werden (Abbildung 3).

9. Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Drehzahl des Kolbens und der Zylinders zu der Drehzahl des Ventilringes durch eine Zahnradiibersetzung (Zahnrad 13 und 14) erreicht wird (Abbildung 3).

10.Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1-6, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsperioden einer Verbrennungsmaschine in 2-Takt-Verfahren ausgeführt werden (Abbildung 11, 2 und 4).

11.Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1-6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zu gewinnende Moment von dem Zylinder auf ein Zahnrad (13) übertragen wird (Abbildung 4).

12.Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 7, 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) in dem Zylinderkopf bei dem einen Kolben versetzt gegenüber der Öffnung (12) in dem Zylinderkopf bei dem anderen Kolben angebracht ist. (Abbildung 3)

13.Verbrennungsmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Spülvorgang durch Öffnungen in der Kurbelwelle (24) erfolgt.

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