DE2228083A1

DE2228083A1 - Verbrennungsmotor mit fluegelkolben

Info

Publication number: DE2228083A1
Application number: DE19722228083
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung P Antrag
Original assignee: 5940 LENNESTADT
Current assignee: 5940 LENNESTADT
Priority date: 1972-06-09
Filing date: 1972-06-09
Publication date: 1973-12-20

Description

Herr Paul Heimes 594) Lennestadt Dahlienweg 2 Herr Hubert Bornemann 594) Lennestadt.
Fliederstrasse 2 Verbrennungsmotor mit Flügelkolben Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor.
Bei diesem Motor ist es erforderlich, eine möglichst hbhe Leistung bei kleinsten Abmessungen und geringem Gewicht zu erzielen.
Ferner sind eine kompakte Bauweise, einfache Herstellung sowie ein günstiger Wirkungsgrad erstrebenswert.
Es sind Verbrennungsmotoren verschiedener Konstruktionsgruppen bekannt, die sich wesentlich von dem erfindungsgemässen Motor unterscheiden, da sie überwiegend nach dem Hubkolbenprinzip sowie teilweise nach dem Kreiskolbenprinzip wirken, wobei nur Kolbenmotoren einbezogen sein sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor zu schaffen, der neben baulichen Merkmalen eine relativ günstige und stetige Übertragung des Drehmomentes ermöglicht und robust in der Wirkungsweise ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß im Innenraum ein Flügelkolben mit einer Nabe vorgesehen ist, welcher an beiden Seiten des zentrischen Schwenkpun-ktes jeweils eine Brennkammer und eine Frischgaskammer abteilt, daß in der Nabe des Flügelkolbens ein Taumelring gelagert ist, der bei der Pendelbewegung des Flügelkolbens in eine Taumelbewegung versetzt wird und daß zentrisch durch den Taumelring eine fest gelagerte Antriebswelle mit einem Taumelstück führt, die durch den Taumelring stetig gedreht wird.
Der Flügelkolben besteht aus zwei Teilen, um eine Montage des Taumelringes mit den Taumel zapfen in der Nabe zu ermöglichen.
Weiter werden die Frischgaskammerezwecks Überströmung des Gasgemisches durch Überströmkanäle im Gehäusedeckel mit den Brennkammern, vom Flügelmotor gesteuert, verbunden und wieder getrennt und im Bereich der Brennkammern sind im Gehäuseboden Abgaskanäle vorgesehen, die ebenfalls vom Flügelkolben gesteuert, öffnen und schließen.
Das hat den Vorteil, daß der erfindungsgemässe Motor als doppel wirkender Zweitaktmotor betrieben werden kann, bei welchem per Umdrehung der Antriebswelle je zwei Zündungen erzielt werden.
Zur Zündung des Gasgemisches in den Brennkammern sind handelsübliche Zündkerzen vorgesehen.
Weiterhin besitzt die Nabe des zweiteiligen Flügelkolbens Ausnehmungen, die ein freies Hin- und Herpendeln des Flügelkolbens oder Antriebswelle ermöglichen.
Anstelle von Überströmkanälen und Abgaskanälen können herkömmliche Ventile mit Ventilschaft und Ventilteller vorgesehen werden, die über die Antriebswelle gesteuert werden.
Das hat den Vorteil, daß der erfindungsgemässe Motor alternativ auch als doppelt wirkender Viertaktmotor betrieben werden kann, bei welchem per Umdrehung der Antriebswelle je eine Zün- -dung erzielt wird.
Der handelsübliche Zündverteiler ist direkt mit der Antriebswelle gekoppelt und wird von dieser gesteuert.
Des weiteren ist an einem Ende der Antriebswelle ein Schwungrad vorgesehen, dessen Schwungmoment einen ruhigen Lauf des Motors ermöglicht.
Das Schwungrad ist gleichsam als Lüftungsrad ausgebildet und erzeugt somit die erforderliche Kühl luft für den Motor.
Der Flügelkolben und dessen Nabe werden durch Gleitlager sowie durch Gleitstücke gelagert und abgedichtet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Motor universell einsetzbar ist, daß eine Hälfte als Kompressorteil ausgeführt sein kann, während die andere Hälfte als treibender Motorteil ausgeführt sein kann oder daß die Erfindung vollkommen als Kompressor Anwendung findet, indem der Flügelkolben in umgekehrter Wirkung mittels der Antriebswelle angetrieben wird und die Kompressionssteuerung über sogenannte Flatterventile vorgenommen wird.
Die Erfindung erstreckt sich auf sämtliche dargestellten, beschriebenen und beanspruchten Merkmale.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht des Motors mit der Anordnung des Flügelkolbens, Fig. 2. zeigt eine Draufsicht analog Fig. 1 auf die Lagerung und Anordnung des Taumelringes auf dem Taumelstück der Antriebswelle in der Nabe des Flügelkolbens, Fig. 3 zeigt einen Schnitt von Gehäuseboden und Gehäusedeckel und eine Ausnehmung in der Nabe analog der von unten betrachteten Fig. 2o Das Motorgehäuse 10 wird von der Antriebswelle 11 durchdrungen.
Auf der Antriebswelle befindet sich ein Taumelstück iia, auf welchem der innere Lagerring 15a des Axial-Radiallagers 15 sitzt.
zer äußere Lagerring 15a sitzt in dem Taumelring 14, welcher am Taumelringzapfen 14a mittels Kulissensteinen 14b im Flügelkolben 12 gelagert ist.
Der Flügelkolben 12 ist derart im Motor angeordnet, daß er um einen zentrischen Schwenkpunkt über einen gewissen Schwenkbereich pendelt.
Am Außenradius des segmentförmigen Motorinnenraumes bzw. der Brennkammern 23 und der Frischgaskammern 25 wird der Flügelkolben mittels Dichtelementen 18 aus einem geeigneten Metall abgedichtet.
Die Nabe 13 des zweiteiligen Flügelkolbens 12 wird oben mittels Gleitlagerringen 16 und seitlich mittels Dichtelementen 17 aus Lagermetall gelagert und abgedichtet.
Der Gehäuseboden loa ist fest mit dem Motorgehäuse 1o verbunden.
Der Gehäusedeckel lob ist vom Motorgehäuse 1o abnehmbar, so daß die obere Hälfte des Flügelkolbens 12 herausgehoben werden kann.
Die obere sowie die untere Hälfte des Flügelkolbens sind gleich und weisen je eine Ausnehmung 13a auf, welche sich bei Zusammenfügung der Kolbenhälfte zu einem Langloch am Umfang der Nabe 13 ergänzen.
Die Ausnehmungen 13a in der Nabe sind unbedingt erforderlich, da sie der Nabe des Flügelkolbens die nötige Bewegungsfreiheit bei der Pendelbewegung ermöglichen; denn diese wird ebenfalls von der Antriebswelle II durchdrungen. Die Antriebswelle 11 wird durch radiale Wälzlager 19 im Motorgehäuse gelagert, wobei die Lagerringe 19a an der Antriebswelle und im Gehäuse festsitzen.
Die Antriebsenergie aus den Brennkammern wird dadurch übertragen, daß der Flügelkolben in eine stetige Pendelbewegung versetzt wird, welche der Taumelring 14 zwangsläufig mit ausführen muß, da er an seinem Taumelringzapfen 14a mittels Kulissensteinen 14b in der Nabe gelagert ist.
Da die Verbindung zwischen Antriebswelle 11 und diesem Taumelring 14 aber mittels eines Axial-Radiallagers 15 hergestellt ist, dessen Lagerringe 15a außen im Taumelring und innen auf einem im Zentrum auf der Antriebswelle 11 vorgesehenen Taumelstück 11a sitzen, wird die stetige Pendelbewegung des Flügelkolbens in eine Drehbewegung der Antriebswelle umgewandelt.
An einem Ende der aus dem Motorgehäuse io austretenden Antriebswelle 11 sitzt ein Schwungrad 27, welches mögliche Schwingungen schluckt, umittels seines Schwungsemomentes dem Motor einen gleichmäßig ruhigen Lauf verleiht.
Das Schwungrad 27 ist außerdem gleichzeitig derart ausgeführt, daß es als Lüftungsrad wirksam wird und so die erforderliche kühlluft für den Motor fördert, sofern dieser nicht in einer wassergekühlten Ausführung vorgesehen ist.
Die Zündung des Gas-Luftgemisches in den Brennkammern wird auf herkömmliche Art und Weise mittels handelsüblichen Zündkerzen 22 vorgenommen, die von einem Zündverteiler 20, mit gewöhnlichem Verteilerfinger und Unterbrecherkontakt, über Zündkabel 21 gezündet werden.
Der Zündverteiler 20 sitzt hierbei auf dem dem Schwungrand 27 gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle, die gleichzeitig den direkten Antrieb und die Steuerung der Unterbrecherkontakte im Zündverteiler vornimmt.
Grundsätzlich und vorzugsweise ist der erfindungsgemässe Motor als Zweitakt-Motor ohne Ventil mit doppelt beaufschlagtem Flügelkolben vorgesehen.
Es besteht aber rein mechanisch durchaus die Möglichkeit, den Motor nach dem Prinzip der Viertakt-Motore und mit Ventilsteuerung auszuführen.
Da der erfindungsgemässe Motor per Umdrehung zwei Zündungen und demnach zwei Arbeitstakte erzeugt, ist es auch möglich, eine Seite als Antriebsteil mit Brennkammer vorzusehen und die andere Seite als Kompressor auszuführen, wobei sich der Flügelkolben 12 in einen treibenden und einen angetriebenen Teil trennt.
Allerdings müßte bei einer derartigen Ausführung der. Kompressionsteil mit entsprechenden Ventilen, meist Flatterventilen, ausgestattet werden.
Ebenfalls wenn der gesamte Motor zum Kompressor umfunktioniert werden soll, wobei die Antriebswelle lediglich in umgekehrter Weise getrieben werden muß.
Der erfindungsgemässe Motor soll vorzugsweise als Kleinmotor eingesetzt werden, speziell für Rasenmäher, Bootsmotore und ähnliche Antriebe.
Es ist aber auch eine Aneinanderreihung mehrerer Gehäusezellen mit Flügelkolben zu einem leistungsstärkeren Motorverbund möglich.
Bei der Anwendung als Bootsmotor würde sich die Verwendung eines Wendegetriebes erübrigen, da ein Antrieb in zwei Drehrichtungen durch Vor- und Rücklauf des Motors möglich ist.
Der Flügelkolben des erfindungsgemässen Motors führt in einem Wechselspiel jeweils gleichzeitig einen Arbeitstakt und einen Kompressionstakt aus.
Gemäß Fig. 1 befindet sich die linke Seite des Flügelkolbens 12 in Sompressnonsends-tellung zum Zündzeitpunkt, die rechte Seite dagegen kurz vor dem Beginn der Kompression des gerade eingefüllten Frischgases in der Brennkammer 23, deren Abgaskanal 26 in dieser Stellung noch völlig geöffnet ist, um letzte Feste der Verbrennungsgase von den Frtschgasen getrieben entweichen oder hinaus spülen zu lassen.
Im Augenblick der Zündung der linken Brennkammer 23 ist die linke Frischgaskammer 25 mit Gasluftgemisch gefüllt, welches beim nun folgenden Arbeitstakt vor@komprimiert rkomprimiert wird, Kurz vor der Freigabe des linken Überströmkanals im Gehäusedeckel öffnet sich der linke Abgaskanal 26, um die verbrannten Gase größtenteils entweichen zu lassen. Dann erst wird der linke Überströmkanal 24 vom Flügelkolben freigegeben und das vorkomprimierte Frischgas strömt aus der entsprechenden Frischgaskammer in die zugehörige Brennkammer.
Zu diesem Zeitpunkt hat inzwischen die rechte Seite des Flügelkolbens die Kompressionsstellung der in Fig. 1 auf der linken Seite gezeigten Stellung erreicht, so daß sich der vorbeschriebene Vorgang auf der rechten Seite wiederholen kann und in fort laufender Wechselwirkung ein stetiger Antrieb erzielt wird.
Aufgrund des geringen Gewichtest fler Leistungseinheit und der kleinen Abmessungen ist dieser Motor vielseitig zu verwenden und unkompliziert einzubauen.
Die realtiv einfache Herstellung ermöglicht einen günstigen Preis.
Aufgrund der kompakten Bauweise ist eine lange Lebensdauer zu erwarten.

Claims

Patent ansprüche

1.)Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum ein Flügelkolben (12) mit einer Nabe (13) vorgesehen ist, welcher an beiden Seiten des zentrischen Schwenkpunktes jeweils eine rennkammer(23\und eine Frischgaskammer (25) abteilt, daß in der Nabe des Flügelkolbens ein Taumelring (14) gelagert ist, der bei der Pendelbewegung des Flügelkolbens in eine Taumelbewegung versetzt wird und daß zentrisch durch den Taumelring eine fest gelagerte Antriebswelle 11 mit einem Taumelstück (11a) führt, die durch den Taumelring stetig gedreht wird.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelkolben (12) aus zwei Teilen besteht, um eine Mo;-tage des Taumelringes (14) mit den Taumelzapfen (14a) in der Nabe (13) zu ermöglichen.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischgaskammern (25) zwecks Überströmung des Gasgemisches durch Überströmkanäle (24) im Gehäusedeckel (lob) mit den Brennkammern (23), vom Flügelkolben (12) gesteuert, verbunden und wieder getrennt werden.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brennkammern (23) im Gehäuseboden (ioa) Abgaskanäle (26) vorgesehen sind, die'benf alls vom Flügelkolben (12) gesteuert, öffnen und schließen.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung des Gasgemisches in den Brennkammern handelsübliche Zündkerzen vorgesehen sind.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe des zweiteiligen Flügelkolbens (129 Ausnehmungen (13a) besitzt, die ein freies Hin- und Herpendeln des Flügelkolbens an der Antriebswelle (11) ermöglichen.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Überströmkanälen (24) und Abgaskanälen (26) Ventile vorgesehen werden können, die über die Antriebswelje (11) gesteuert werden.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der handelsübliche Zündverteiler (20) direkt mit der Antriebswelle gekoppelt ist und von dieser gesteuert wird.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Antriebswelle (11) ein Schwungrad (27) vorgesehen ist, dessen Schwungmoment einen ruhigen Lauf des Motors ermöglicht.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (27) gleichfalls als Lüftungsrad ausgebildet ist und somit die erforderliche Kühlluft für den Motor erzeugt.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelkolben (12) und dessen Nabe (13) durch Gleitlagerringe (16) sowie durch Dichtegeelemente

(17,18) gelagert und abgedichtet werden.

12.Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (27) gleichfalls als Magnetscheibe ausgebildet ist, um so als Dynamomaschine zur Stromerzeugung zu dienen.