DE2041348A1 - Viertakt-Rotationskolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Kaspar Offergeld 518 Eschweiler Marienstr. 12 Andreas R. Hausen 5182 Weisweiler Eschweiler Str. 2-4 Viertakt-Rotationskolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen, welche eine ununterbrochen kreisende Gruppe von nach einer Kreislinie angeordneten Arbeitakolben und eine Gruppe zugehöriger Steuerkolben, die relativ zu den Arbeitskolben abwechselnd zurückbleiben und beschleunigt vorgeholt werden, besitzen und in einem feststehenden Zylinder rotieren. Derartige Kraftmaschinen vereinigen in sich die Vorteile kreisender Kraftmaschinen, vor allem die unmittelbare tibertragung der Kraft auf eine umlaufende Kraftwelle, mit den Vorteilen der üblichen Kolbenmaschinen. Diese Bauart ist nicht nur auf Kraftmaschinen, sondern auch auf Arbeitsmaschinen anwendbar.
• Soll diese schon vielfach angestrebte Bauart brauchbar werden, so müssen eine Reihe von grundlegenden Bedingungen erfüllt sein. Die wesentlichsten dieser Bedingungen sind folgende: Die Kraft muß in tangentialer Richtung direkt auf die Triebwelle übertragen werden.
• Bei fast allen bisher bekannten Konstruktionen derartiger Motoren wird die Steuerung der Kolben stark kompliziert und die Konstruktion geschwächt.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der eine hohe Leistung bei geringem Bauvolumen erreicht wird, bei der die Kraftübertragung der Arbeitskolben direkt tangential und der Steuerkolben indirekt über Zahnräder wirkt.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Brennkraftmaschine als Viertakt-Rotationskolbenmaschine mit einerseits einem Satz gegenüberliegender, starr mit der Welle verbundener Arbeitskolben und andereraeits einem batz gegenüberliegender, starr miteinander verZ bundener auf der Welle kugelgelagerter Steuerkolben, in einem feststehenden Zylinder rotierend, so ausgebildet ist, daß einerseits die Arbeit3k(jlben gleichmäßig umlaufend in tangentialer Richtung direkt auf die Weile wiren und andererseits die durch ein auf einem feststehenden Zahnrad ablaufenden Schubkurbeltrieb gesteuerten Steuerkolben, die relativ zu den Arbeitskolben während eines Hubes in einer gegenläufigen Bewegung allmählich verzögert und während des nächs-ten Hubes beschleunigt vorgeholt werden, die Expansionskraft gegen die Drehrichtung beim verzögerten Rücklauf über das Schubkurbelgetriebe umkehrt und somit indirekt die Welle antreibt.
• Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird also im Gegensatz zu herkömmlichen Hubkolben-Brennkraftmaschinen die Expansionskraft der Gase doppelt ausgenutzt. Die starr mit dem im Arbeitstakt befindlichen, gegenüberliegenden Kolben führen zwangsläufig den Ansaugtakt aus und analog wird beim beschleunigten Vorholen der Steuerkolben auf einer Seite der Ausstoßtakt und auf der anderen Seite der Verdichtungstakt ausgeführt. Somit durchläuft jede der zwei durch Steuer- und Arbeitskolben gebildeten, um 180 versetzten Kammern im Laufe von einer Umdrehung der Welle einen vollständigen Viertaktprozeß.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1 durch die Steuerung In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine gezeigt, die sich aus einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel 1 mit zylindrischer Innenkontur 2 und den Seitenteilen 3 und 4 zusammensetzt. Mit 5 ist die Welle bezeichnet, die zentrisch zu der zylindrischen Innenkontur 2 des Gehäuses angeordnet und über Walzläger 6 in den Seitenteilen 3 und 4 gelagert ist.
• Auf der Welle 5 ist eine Scheibe 7 aufgekeilt, an deren Seitenflächen ctie um 1804 versetzten Arbeitskolben 8 und 8' befestigt sind.
• Die Steuerkolben 10 und 10' sind an der gegenüberliegenden Scheibe 9 um 180 versetzt, drehbar auf den Lagern 11 und 11 ' angeordnet.
• An dem Seitenteil 3 ist ein ortsfestes Zahnrad 12 angeordnet, auf dem spielfrei zwei auf Wellen 14 und 14' in den Arbeitskolben 8 und 8' gelagerte Planetenräder 13 und 13' ablaufen, deren Wellen 14 und 14' in den Arbeitskoiben 8 und 8 gelagert sind.
• Zwischen Arbeitskolbenenden und den Kurbeischeibeii 15 und 15' befindet sich ein mit den Arbeitskolben 8 und 8 ' starr verbundener Dichtring 1Ü, der in der 'icEle ibe 9 frei laufend eingelassen ist.
• Dieser Dichtring 16 iiberdeckt in der scheibe $) befindliche Langlöcher, durch die die Wellen 14 und 14' austreten und die Relãtivbewegung zwischen den Arbeitskolben 8 und 8' und den Steuer kolben 10 und 10' zuläßt. Die Kurbelscheiben 15 und 15', die durch Kurbelstangen 17 und 17t mit den an den Steuerkolben 10 und 10' befindlichen Zapfen 18 und 18' in gelenkiger Verbindung stehen, steuern diese obengenannte Relativbewegung.
• Die Kurbelgelenkpunkte 19 und 19' der Kurbelscheiben 15 und 15' beschreiben die in Figur 3 dargestellte Bahn. Diese Bahn besteht für den gewöhnlichen Fall, daß analog der Wirkungsweise des üblichen Kurbelgetriebes Arbeits- und Kompressionshübe bzw. Arbeits- und Nacheilhübe gleich sind, aus zwei zeitgleichen Abschnitten, dem Bogen 20 - 20 und der Kurbelschleife 20 - 21 - 20. Diese Bahn entspricht der relativ zu den Arbeitskolben 8 und 8' abwechselnd zurückbleibenden und beschleunigt vorgeholten Bewegung der Steuerkolben 10 und 10', die gleichzeitig die Hübe darstellt.
• Der Ablauf der 4 Hübe auf 1 Umdrehung ist abhängig von der Übersetzung des ortsfesten Zahnrades 12 zu den Planetenrädern 13 und 13'. Diese Übersetzung ist im vorliegenden Beispiel bei 2 Kammern 1:2. Die Lage des Ansaugkanals 22, der Zündkerze 23, des Ausstoßkanals 24 und die Öffnungszeiten werden zwangsläufig durch den obengenannten Ablauf bestimmt.
• Vor dem Ansaugtakt hat eine durch Arbeits- 8 und 8' und Steuerkolben 10 und 10' gebildete Kammer ein Minimum ihres Volumens erreicht, um beim verzögerten Rücklauf des Steuerkolbens 10 und 10' das Volumen der Kammer zu vergrößern und dadurch einen Unterdruck entstehen zu lassen.
• Beim Erreichen des Volumenmaximums der Kammer bzw. des Umkehrpunktes der Steuerkolben 10 und 10' wird der Ansaugkanal 22 im Mantel 1 durch die am Mantel entlanggleitende Dichtfläche des Steuerkolbens 10 und 10 geöffnet und saugt auf Grund des entstandenen Vakuums das Gemisch an.
• Der Verdichtungstakt beginnt beim beschleunigten Vorholen des Steuerkolbens 10 und 10' mit dem Überdecken des Ansaugkanals 22. Durch diese Bewegung wird das Gemisch komprimiert und transportiert bis zum Minimum des Kammervolumens. An diesem Punkt befindet sich die Zündkerze 23. Die Explosion des Gemisches treibt die Kolben auseinander und stellt damit den Arbeitstakt dar.
• Beim Umkehrpunkt des Steuerkolbens 10 und 10' gibt der Arbeitskolben 8 und 8' den Ausstoßkanal 22 frei, der als Langloch ausgebildet ist und solange geöffnet bleiben muß, bis die durch Arbeits- und Steuerkolben gebildete Kammer ihr Volumenminimum erreicht hat und damit den Ausstoßtakt beendet.

Claims (4)

1. Patentansprüche:
2. 2)1 Brennkraftmaschine als Viertakt-Rotationskolbenmaschine mit einerseits einem Satz gegenüberliegender, starr mit der Welle 5 verbundener Arbeitskolben 8 und 8' und andererseits einem Satz gegenüberliegender, starr miteinander verbundener, auf der Welle 5 kugelgelagerter Steuerkolben 10 und 10', in einem feststehenden Zylinder 2 rotierend, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Arbeitskolben 8 und 8' gleichmäßig umlaufend in tangentialer Richtung direkt auf die Welle 5 wirken und andererseits die durch ein auf einem feststehenden Zahnrad 12 ablaufenden Schubkurbeltrieb gesteuerten Steuerkolben 10 und 10', die relativ zu den Arbeitskolben 8 und 8' während eines Hubes in einer gegenläufigen Bewegung allmählich verzögert und während des nächsten Hubes beschleunigt vorgeholt werden, die Expansionskraft gegen die Drehrichtung beim verzögerten Rücklauf über das Schubkurbelgetriebe umkehrt und somit indirekt die Welle 5 antreibt.

   2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bei der die durch Arbeitskolben 8 und b' und Steuerkolben 10 und 10' gebildeten, um 180¢ versetzten Kammern jeweils für sich bei 1 Umdrehung einen vollständigen Viertaktprozeß durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ubersetzunsverhältnis des ortsfesten Zahnrades 12 zu den Planetenrädern 13 und 13' 1:2 die Anzahl von 2 Arbeitstakten und von a Kammern festlegt.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die in den Arbeitskolben 8 und 8' gelagerten wellen 14 und 14' auf der einen Seite Planetenräder 13 und 13' besitzen, die auf einem ortsfesten Zahnrad 12 ablaufen, und auf der anderen Seite Kurbelscheiben 15 und 15' tragen, die durch Kurbelstangen T und und 17' mit den an den Steuerkolben 10 und 10' befindlichen Zapfen 18 und 18' in gelenkiger Verbindung stehen, und dadurch die gewollte Relativbewegung zwiscnen Arbeits- und Steuerkolben hervorgerufen wird.
4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die in den Arbeitskolben 8 und d' gelagerten Wellen 14 und 14' zwischen Arbeitskolbenenden und den Kurbelscheiben 15 und 15' einen starr mit den Arbeitskolben 8 und 8' verbundenen Dichtring 16 besitzen, der in der Scheibe 9 freilaufend eingelassen ist und die darin befindlichen Langlöcher überdeckt, durch die die Wellen 14 und 14' austreten und die Relativbewegung zwischen Arbeits- und Steuerkolben zuläßt.