DE2245738A1 - CENTER-AXIS ROTARY PISTON MACHINE WITH A CIRCULAR HOUSING CONTOUR, PREFERRED AS A COMBUSTION MACHINE ACCORDING TO THE GASOLINE OR DIESEL PRINCIPLE - Google Patents

CENTER-AXIS ROTARY PISTON MACHINE WITH A CIRCULAR HOUSING CONTOUR, PREFERRED AS A COMBUSTION MACHINE ACCORDING TO THE GASOLINE OR DIESEL PRINCIPLE

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DE2245738A1 DE19722245738 DE2245738A DE2245738A1 DE 2245738 A1 DE2245738 A1 DE 2245738A1 DE 19722245738 DE19722245738 DE 19722245738 DE 2245738 A DE2245738 A DE 2245738A DE 2245738 A1 DE2245738 A1 DE 2245738A1
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Description

8OOO MÜNCHEN 7O8OOO MUNICH 7O

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Mittelachsige Rotationskolbenmaschine mit kreisförmiger Gehäusekontur, vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine nach dem Otto- oder DieselprinzipCentral-axis rotary piston machine with a circular housing contour, preferably as an internal combustion engine according to the gasoline or diesel principle

Zweite Zusatzanmeldung zur Hauptanmeldung vom 14.7.72 MI/SI 05/6Second additional registration to the main registration from July 14th, 1972 MI / SI 05/6

In der Hauptanmeldung wurde vorgeschlagen, die beweglichen Läuferteile mit Kurzpleueln an den exzentrischen Lagerzapfen oder die konzentrische Kurbelwelle anzulenken.In the main application it was suggested the movable To link rotor parts with short connecting rods to the eccentric bearing journal or the concentric crankshaft.

In der ersten Zusatzanmeldung MI/SI 05/001 vom 21.7.1972 wurde das noch vorteilhaftere Prinzip der Kreuzschleife oder des Nockentriebs behandelt:In the first additional application MI / SI 05/001 of July 21, 1972 the even more advantageous principle of the cross loop or the cam drive was dealt with:

Der Anmelder ging davon aus, daß sich die Kreuzschleife auf einen Gleitstein abstützt, der sich auf dem Lagerzapfen koaxial dreht. Die Abtriebswelle liegt zentrisch zum Gehäuse und zum Kreuzringläufer, mit dem sie in kraftschlüssiger Verbindung steht.The applicant assumed that the cross loop is supported on a sliding block, which is on the bearing pin rotates coaxially. The output shaft is centric to the housing and to the cross-ring rotor, with which it is in a positive connection stands.

Diese Anordnung hat zur Folge, daß die tangentiale Gaskraft-Komponente vom beweglichen Läuferteil über die Dichtleisten bzw. Dichtringe auf den starren Teil des Kreazringläufers übertragen werden muß, bevor sie an der Abtriebswelle ein Drehmoment erzeugen kann.This arrangement has the consequence that the tangential gas force component from the movable rotor part via the sealing strips or sealing rings to the rigid part of the Kreazring rotor must be transmitted before it can generate torque on the output shaft.

Eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit liegt darin, die Abtriebswelle aus der Mittelachse des Gehäuses bzw. des Kreuzringläufers herauszunehmen und in das Zentrum des bisherigen exzentrischen Lagerzapfens zu verlegen, mit anderen Worten, den Lagerzapfen durch die Abtriebswelle zu ersetzen. Auf diese Weise wird die tangentiale Gaskraft-Komponente ohne Umweg über den starren Teil des Kreuzringlaufers direkt an der Abtriebswelle wirksam und bildet dort ein aktives Drehmoment aus. 409813/01 17Another possibility according to the invention is to remove the output shaft from the central axis of the housing or of the cross-ring rotor take out and relocate it to the center of the previous eccentric bearing journal, in other words, to replace the bearing journal with the output shaft. In this way the tangential gas force component is without Detour via the rigid part of the cross ring runner directly the output shaft and forms an active torque there. 409813/01 17

βΟΟΟ MÖNCHEN 7O RATTENBERQERSTR. 33 TEUEFON (OS11) 7 βΟ 34 41βΟΟΟ MÖNCHEN 7O RATTENBERQERSTR. 33 TEUEFON (OS11) 7 βΟ 34 41

Zur Ermöglichung der direkten Kraftübertragung erhält die Abtriebswelle im Kreuzschleifenbereich einen quadratischen, unter Umständen auch rechteckigen Querschnitt. Der starre Teil des Kreuzringläufers hat nur noch die Aufgabe der seitlichen Arbeitsraumbegrenzung. Dadurch werden die Dichtleisten bzw, Dichtringe der beweglichen Läuferteile entlastet, was sich vorteilhaft auf die Verschleißminderung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine auswirkt.In order to enable direct power transmission, the output shaft has a square, possibly also rectangular cross-section. The rigid part of the cross ring traveler only has the task the lateral work area limitation. As a result, the sealing strips or sealing rings of the moving rotor parts relieved, which has an advantageous effect on the reduction in wear of the rotary piston machine according to the invention.

Das Prinzip der exzentrischen Abtriebswelle eignet sich ganz besonders für einen Kreuzringläufer mit vier Arbeitskammern, wie er in Figur V der ersten Zusatzanmeldung dargestellt ist. Es ist aber auch für einen Kolbenläufer anwendbar, der anstelle der kreuzweise angeordneten Ring—Ansätze nur zwei sekantenartige Platten besitzt, zwischen denen nur noch ein bewegliches Läuferteil in Form eines Doppelkolbens diametral beweglich plaziert ist. In diesem Falle sind lediglich zwei Arbeitsräume vorhanden, das Zweitaktverfahren spielt sich jedoch analog zum Vierkammersystem ab. Der Schwerpunkt des beweglichen Läuferteiles beschreibt dabei einen Kreis, dessen Durchmesser der Exzentrizität der Abtriebswelle in Bezug auf das GehäuseZentrum entspricht. Im Gegensatz zum Kreuzringläufer-System, das wie eine Drehkolbenmaschine arbeitet, erhält man also nunmehr eine Kreiskolbenmaschine. Die Beseitigung der Unwucht macht allerdings keine besonderen Schwierigkeiten, wenn man eine 1:2 übersetzte sekundäre Abtriebswelle mit entsprechendem Massenausgleich anordnet. Bei Verwendung mehrerer - tangential versetzter - Kolbenläufer läßt sich die Auswuchtung ohnehin auf direkte Weise vornehmen.The principle of the eccentric output shaft is particularly suitable for a cross-ring rotor with four working chambers, as shown in Figure V of the first additional application. However, it can also be used for a piston rotor which, instead of the crosswise arranged ring projections, has only two secant-like plates, between which only a movable rotor part in the form of a double piston is placed in a diametrically movable manner. In this case there are only two work rooms, but the two-stroke process is analogous to the four-chamber system. The center of gravity of the movable rotor part describes a circle, the diameter of which corresponds to the eccentricity of the output shaft in relation to the center of the housing. In contrast to the cross-ring rotor system, which works like a rotary piston machine, you now get a rotary piston machine. However, eliminating the imbalance does not cause any particular difficulties if a 1: 2 ratio secondary output shaft is arranged with a corresponding mass balance. When using several - tangentially offset - piston rotors, the balancing can be carried out in a direct way anyway.

Die in Figur VI der ersten Zusatzanmeldung dargestellte und auf den Textseiten 1 und 2 beschriebene Methode des doppelten Lagerzapfens beim Viertaktmotor läßt sich ebenfalls noch weiter vervollkommnen:The duplicate method shown in FIG. VI of the first additional application and described on pages 1 and 2 of the text The journal on the four-stroke engine can also be further improved:

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Ordnet man koaxial zum Gehäuse einen reichlich dimensionierten Lagerzapfen mit länglichem Querschnitt an, dessen Hauptachsenverhältnis etwa 7lh beträgt und dessen Schmalseiten durch je einen Halbkreis begrenzt sind, erhält man eine ganz besonders günstige Basis für die vier Stützrollen der beweglichen Läuferteile. Es ergibt sich nämlich der Vorteil, die Stützrollen-Zapfen durch vier gleichlange Stangen so miteinander zu verbinden, daß ein Gelenkrhombus entsteht, der auf dem Lagerzapfenmantel unter ständiger"Berührung sämtlicher Stützrollen mit der Mantelfläche abrollt.If you arrange a generously dimensioned bearing journal with an elongated cross-section coaxially to the housing, the main axis ratio of which is about 7lh and the narrow sides of which are each limited by a semicircle, you get a particularly favorable basis for the four support rollers of the movable rotor parts. This is because there is the advantage of connecting the support roller pins by four rods of equal length with one another so that an articulated rhombus is created that rolls on the bearing pin jacket with constant contact of all the support rollers with the jacket surface.

Dieses einfache Prinzip erspart die Anwendung von Zugfedern für die Durchführung des Ansaughubes bei den beweglichen Läuferteilen. Der Einsatz von Zugfedern kann allenfalls dann interessant werden, wenn es darum geht, kleine Maßabweichungen bei der Abrollkurve oder den Stützrollendurchmessern zu kompensieren. In diesem Falle werden die Verbindungsstangen des Rhombus nicht durchgehend starr, sondern teilweise in Achsrichtung gefedert ausgeführt.This simple principle saves the use of tension springs for performing the suction stroke on the movable ones Runner parts. The use of tension springs can only be of interest when it comes to small dimensional deviations to compensate for the rolling curve or the support roller diameters. In this case, the connecting rods of the rhombus are not continuously rigid, but partially in the axial direction spring-loaded.

Bei Verwendung des Prinzips der stufenlosen Regelung des Verdichtungsverhältnisses durch Aufteilung des an sich massiven Lagerzapfens in zwei gegeneinander verschiebliehe Halbzapfen ist die Verwendung von abgefederten Verbindungsstangen die optimale Lösung des Anpassungsproblems.When using the principle of stepless regulation of the compression ratio by dividing the per se massive bearing journal into two mutually displaceable half journals the use of spring-loaded connecting rods is the optimal solution to the adjustment problem.

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Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Figur VII: Querschnitt durch einen Zweitakt-Motor Figur VIII: Längsschnitt durch diesen Zweitakt-Motor Figure VII: Cross section through a two-stroke engine Figure VIII: Longitudinal section through this two-stroke engine

In einem Statorgehäuse mit kreisförmiger Kontur dreht sich koaxial ein aus zwei Kreisringscheiben mit zwei parallelen, sekantenartigen Verbindungsplatten bestehendes, gegen den präzise bearbeiteten Mantel des Außengehäuses mit Federleisten abgedichtetes Rotorgehäuse.Rotates in a stator housing with a circular contour coaxial one consisting of two circular ring disks with two parallel, secant-like connecting plates, against the Precisely machined casing of the outer casing with spring strips sealed rotor casing.

Zwischen den Verbindungsplatten mit ebenfalls bearbeiteten Innenflächen bewegt sich ein im Querschnitt bogenrechteckförmiger, symmetrischer Doppelkolben hin und her, dessen eigentliche Bodenplatten allseitig gegen die Verbindungsplatten und die inwendig bearbeiteten Kreisringscheiben des Rotorgehäuses abgedichtet sind. Sein Hub entspricht der doppelten Exzentrizität "e", somit 2e, der in den Seitenwänden des Statorgehäuses wälzgelagerten, an sich zylindrischen, jedoch im Mittelbereich prismatischen, Abtriebswelle. Sie durchdringt den Doppelkolben, der in seinem Inneren eine symmetrisch angeordnete, kreuzschleifenartige, rechteckförmige Aussparung aufweist. Das Drehmoment des gemeinsam mit dem Innengehäuse rotierenden Doppelkolbens wird durch die Kreuzschleife direkt auf den im Querschnitt quadratischen Mittelteil der Abtriebswelle übertragen. Auf jede volle Kolbenumdrehung entfallen zwei Zweitakt-Arbeitsspiele, somit auch zwei Zünd- bzw. Einspritzvorgänge. Die Frischluft- bzw. Gemischzufuhr vollzieht sich beim gewählten Beispiel durch zwei in den Kreisringscheiben des Rotorgehäuses ausgesparte Schlitzreihenpaare, der Ausstoß der verbrannten Gase durch einen geeignet geformten Schlitz im Mantel des Statorgehäuses.Between the connecting plates with also machined inner surfaces there is an arc-rectangular cross-section that moves symmetrical double piston back and forth, its actual bottom plates against the connecting plates on all sides and the internally machined circular ring disks of the rotor housing are sealed. Its stroke corresponds to that double eccentricity "e", thus 2e, in the side walls of the stator housing, which is cylindrical in itself, but prismatic in the central area, output shaft. It penetrates the double piston, which has a symmetrically arranged, cross-loop-like, rectangular shape inside Has recess. The torque of the double piston rotating together with the inner housing is through Transfer the cross loop directly to the central part of the output shaft, which has a square cross-section. Two two-stroke work cycles are required for each full piston revolution, thus also two ignition or injection processes. The fresh air or mixture supply takes place with the selected one Example through two pairs of rows of slots recessed in the circular ring disks of the rotor housing, the ejection of the burned gases through a suitably shaped slot in the jacket of the stator housing.

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Die Schmierung und Kühlung der beweglichen Teile erfolgt durch die reichlich dimensionierte Längsbohrung der Abtriebswelle in Verbindung mit zweckmäßig angeordneten Radialbohrungen.The moving parts are lubricated and cooled by the generously dimensioned longitudinal bore in the output shaft in connection with appropriately arranged radial bores.

Die Trennung von Kühlzone und Frischluft- bzw. Gemischbereich kann technisch einwandfrei gelöst werden.The separation of the cooling zone and the fresh air or mixture area can be solved technically flawlessly.

Anstelle des im Schnitt rechteckigen Doppelkolbens kann auch ein zylindrischer Doppelkolben Verwendung finden. Das erfindungsgemäße Prinzip wird dadurch nicht beeinflußt; nur die Abdichtung des Kolbens gegen die in diesem Falle zylindrischen Rotorwände läßt sich einfacher durchführen. Der spezifische Durchsatz hingegen wird etwas geringer.Instead of the double piston, which is rectangular in section, a cylindrical double piston can also be used. The inventive Principle is not influenced by this; only the sealing of the piston against the cylindrical in this case Rotor walls can be carried out more easily. The specific throughput, on the other hand, is slightly lower.

Der hier dargestellte Rotations-Zweitakt-Motor kann ohne erheblichen Mehraufwand auch als Viertakt-Motor gebaut werden. Zu diesem Zwecke sind beidseits der Zündkerze bzw. Einspritzdüse je zwei tangential versetzte Einlass- und Auslassventile vorzusehen, welche infolge der großen spezifischen Kolbenfläche reichlich dimensioniert werden können. Eine freie Schlitzsteuerung ist dann allerdings nicht mehr möglich. Außerdem entfällt auf eine Kolbenumdrehung nur ein Arbeitstakt.The rotary two-stroke engine shown here can do without considerable additional effort can also be built as a four-stroke engine. For this purpose, the spark plug or injection nozzle are on both sides Provide two tangentially offset inlet and outlet valves, which due to the large specific piston area can be dimensioned amply. Free slot control is then no longer possible, however. In addition, there is only one working cycle per piston revolution.

Figur IX: Querschnitt durch einen Viertakt-Motor Figure IX: Cross section through a four-stroke engine

In einem Statorgehäuse mit kreisförmiger Kontur dreht sich ein aus zwei Kreisringscheiben mit vier im Schnittt viertelkreisartigen Verbindungsstegen bestehendes, gegen den präzise bearbeiteten Mantel des Statorgehäuses mit Federleisten abgedichtetes Rotorgehäuse.A rotates in a stator housing with a circular contour consisting of two circular ring disks with four cross-sectional quarter-circle-like connecting webs, against the precisely machined Jacket of the stator housing sealed with spring strips.

Zwischen den parallelwandigen Verbindungsstegen bewegen sich vier Kurzkolben mit parallel zur Gehäusekontur gekrümmten Bodenplatten hin und her. Der Hub wird durch die Arenaform des zentralen Lagerzapfens bedingt, um dessen Mantel die an denMove between the parallel-walled connecting webs four short pistons with base plates curved back and forth parallel to the contour of the housing. The hub is made possible by the arena shape of the central bearing pin conditional to the jacket to the

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Kurzkolben befestigten Stützrollensätze rotieren. Die rhombusartige Gelenkverbindung der vier Einzelsätze verhindert das Abheben der Stützrollen vom Lagerzapfenmantel. Die Abtriebswelle ist mit den Kreisringscheiben des Rotorgehäuses kraftschlüssig verbunden und in den seitlichen Abdeckungen des Statorgehäuses wälzgelagert. Die Versorgung der beweglichen Teile mit Kühl- und Schmierflüssigkeit erfolgt auch hier vorteilhaft durch die axial und radial gebohrte Abtriebswelle, welche den Lagerzapfen auch mit ausreichendem Spiel durchdringen darf.Rotate support roller sets attached to the short piston. the Rhombus-like articulation of the four individual sets prevents the support rollers from lifting off the bearing journal casing. The output shaft is non-positively connected to the circular ring disks of the rotor housing and in the side Covers of the stator housing with roller bearings. The supply of the moving parts with coolant and lubricant takes place here also advantageously through the axially and radially drilled output shaft, which the bearing pin can penetrate even with sufficient play.

Die Kurzkolben können sowohl rechteckige als auch kreisrunde Grundfläche besitzen. Das erfindungsgemäße Prinzip wird dadurch nicht beeinflußt.The short pistons can have both a rectangular and a circular base area. The principle of the invention is not affected by this.

Im übrigen gelten sinngemäß die Anmerkungen zu den Figuren VII und VIII.Otherwise, the comments on Figures VII and VIII apply accordingly.

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Claims (1)

SOOO MÜNCHEN 7O RATTENBERSERSTR. 33 TELEFON (0811)76034-41SOOO MUNICH 7O RATTENBERSERSTR. 33 TELEPHONE (0811) 76034-41 Patentansprüche:Patent claims: Mittelachsige Rotationskolbenmaschine mit kreisförmiger Gehäusekontur, nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung vom 14.7.1972, Aktenzeichen P 22 34 950.4, dadurch g e k e nn zeichnet , daß heim Zweitaktmotor die oeweglichen Läuferteile ihre zum GehäuseZentrum gerichtete Gaskraftkomponente direkt auf die exzentrisch zur Mittelachse des Statorgehäuses hzw. zur Rotationsachse des starren Läuferteiles angeordnete, im Läuferhereich vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweisende Abtriehswelle übertragen und dahei auf kreuzschleifenähnliche Weise ein resultierendes, aktives Drehmoment erzeugen.Center-axis rotary piston machine with circular Housing contour, according to claim 1 of the main application of July 14, 1972, file number P 22 34 950.4, characterized by g e k e nn that in the two-stroke engine the oewegen rotor parts have their gas force component directed towards the housing center hzw directly to the eccentric to the central axis of the stator housing. to the axis of rotation of the rigid Transferred rotor part arranged, in the rotor area preferably having a square cross-section having a payoff shaft and thereby generate a resultant active torque in a cross-loop-like manner. Mittelachsige Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung vom 14,7.1972, dadurch gekennzeichnet , daß heim Viertaktmotor die "beweglichen Läuferteile ihre zum GehäuseZentrum gerichtete Gaskraftkomponente vorzugsweise durch vier Stütarollensätze auf einen zentralsymmetrisch angeordneten, direkt oder indirekt mit dem Gehäuse verbundenen, im Querschnitt arena— fbrmigen Lagerzapfen übertragen, wobei die einzelnen Stützrollensätze durch starre oder elastische Gelenkstangen rhombusartig miteinander verbunden sind und sich deshalb auch während des Ansaughubes nicht von dem in seiner Querschnittskontur der Rhombusverformung angepaßten Lagerzapfenmantel entfernen können.Center-axis rotary piston machine according to Claim 1 of the main application of July 14, 1972, characterized in that the four-stroke engine is the "movable Rotor parts their gas force component directed towards the housing center preferably by four sets of Stütarolls on one centrally symmetrically arranged, directly or indirectly Transferred to the housing, arena-shaped in cross-section bearing journals, with the individual Support roller sets are rhombus-like connected to each other by rigid or elastic articulated rods and are therefore not even during the intake stroke of the one whose cross-sectional contour is adapted to the deformation of the rhombus Can remove the journal casing. Mittelachsige Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung und den Ansprüchen 1 und 2 dieser Zusatzanmeldung, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Läuferteile auch bei den neuen Ausgestaltungen des Abtriebsbereiches grundsätzlich beliebigen Querschnitt haben können und deshalb ausschließlich nach dem Gesichtspunkt der optimalen Abdichtung gegenüber dem starren Läuferteil ausgebildet werden.Center-axis rotary piston machine according to claim 1 of the main application and claims 1 and 2 of this Additional application, characterized in that the movable rotor parts also in the new designs of the output area can in principle have any cross-section and therefore exclusively be formed according to the point of view of the optimal seal against the rigid rotor part. 409 8 13/0117409 8 13/0117 8OOO MÜNCHEN 7O RATTENBERGERSTR. 33 TELEFON (O811) 78O34418OOO MUNICH 7O RATTENBERGERSTR. 33 TELEPHONE (O811) 78O3441 Mittelachsige Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 der Haupt- und Zusatzanmeldungen, dadurch gekennzeichnet , daß durch Anordnung von separat gesteuerten Ein- und Auslaßventilen auf der verbrennungsseitigen Hälfte des Statorgehäuses und durch Weglassung der Spülschlitze der Zweitakt- in einen Viertakt-Motor verwandelt werden kann, dessen infolge der großen spezifischen Kolbenfläche reichlich dimensionierbare Ventilquerschnittte ein besonders günstiges Verhalten des Motors erwarten lassen.Central-axis rotary piston machine according to claims 1 of the main and additional applications, characterized in that by the arrangement of separately controlled Inlet and outlet valves on the combustion-side half of the stator housing and by omission The scavenging slots of the two-stroke engine can be transformed into a four-stroke engine, due to the large specific Piston area amply dimensionable valve cross-sections a particularly favorable behavior of the engine can be expected. L09813/0117 L 09813/0117
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5123334A (en) * 1988-01-08 1992-06-23 H.P. Van Der Waal B.V.I.O. Pump or motor with secondary piston connected to guide member of a main piston
DE19639990A1 (en) * 1996-09-18 1998-03-26 Herbert Dipl Ing Holzke Rotary reciprocating engine for vehicles and ships
BE1011679A4 (en) * 1997-05-16 1999-12-07 Bormauw Paul A thermal four-stroke engine in which the back and forth motion of the pistons is controlled by the oscillation of a square plate. This oscillation is converted into a rotational motion by using a peritrochoid

Cited By (3)

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