DE2344460B2

DE2344460B2 - Schwenkkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2344460B2
Application number: DE2344460A
Authority: DE
Inventors: Edward Howard Green
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-05
Filing date: 1973-09-04
Publication date: 1980-10-16
Also published as: CH575539A5; GB1386925A; AU5998873A; IE39533L; IE39533B1; US3871337A; ZA736054B; SE402798B; CA997274A; FR2198543A5; IL43155A; JPS4992408A; BE804436A; IT993141B; DE2344460A1; ES418479A1; DE2344460C3; NL7312155A; IL43155A0

Description

kammern über den Einlaß, die Zündeinrichtung und den Auspuff ist mit der Schwingung der Kolben nach innen und außen koordiniert, so daß in jeder Arbeitskammer nacheinander die vier Maschinentakte stattfinden.

Während des Ansaugtaktes jeder Arbeitskammer bewegt sicli der Kolben von der Mittelachse der Maschine nach außen und saugt dadurch das Brennstoff-Luft-Gemisch in die Arbeitskammer. Der Kolben schwingt dann nach innen und komprimiert das Brennstoff-Luft-Gemisch, wobei es zum richtigen Zeitpunkt in Kontakt mit der Zündeinrichtung kommt, die das Gemisch zündet und den Verbrennungs- oder Arbeitstakt einleitet, durch den der Kolben nach außen von der Mittelachse der Maschine wegschwingt. Am Ende des Arbeitstaktes beginnt der Kolben wieder nach innen zu schwingen, wenn die Arbeitskammer die Auspufföffnung erreicht und mit dieser in Verbindung kommt, so daß die verbrauchten Verbrennungsgase durch die AuspufPiffnung ausgestoßen werden.

Die Arbeitskammer 25 in der Stellung A befindet sich in der vollen Ansaugstellung für das Brennstoff-Lu^r*-Gemisch und hat dieses Gemisch durch die Ansaugöffnung 70 während des Vorbeiganges an dieser öffnung aufgenommen, wobei sie von der vollen Auspuffstcllung I) in die volle Ansaugstellung A gelangte (Fig. 4).

Das in Fig. I dargestellte Seitenteil 21, djs die Kolben trägt, rotiert im Gegenuhrzeigersinn. Das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Arbeitskammer 25 ist in der Stellung B vollständig komprimiert. Beim Weiterdrehen gelangt die Arbeitskammer 25 über die Zündeinrichtung, die im richtigen Augenblick die Zündung des komprimierten Brennstoff-Luft-Gemisches verursacht. Am Ende des Verbrennungs-Arbeitstaktes befindet sich die Arbeitskammer 25 in der Stellung C. In der Stellung C weist die Arbeitskammer 25 etwa ihr größtes Volumen auf und enthält die Verbrennungsgase. Die Arbeitskammer 25 setzt ihre Drehbewegung fort und gelangt aus der Stellung C (Ende des Arbeitstaktes) in die Stellung D, die dem Ende des Auspufftaktes entspricht. Bei dieser Verstellung gelangt die Arbeitskammer über die Auspufföffnung 72, wobei der Kolben schließt und die Verhrennungsgasc über die Auspuffleitung 71 ausstößt. Beim Betrieb schwingen jeweils zwei diametral gegenüberliegende Kolben zur Nabe 24 der Maschine, wogegen die anderen beiden diametral gegenüberliegend angeordneten Kolben von der Nabe der Maschine wegschwingen. Sobald die vier Kolben das Ende ihrer jeweiligen Schwingbewegung erreichen, kehren sie um und bewegen sich in der entgegengesetzten Richtung. Pro Umdrehung des drehbaren Seitenteils 21 findet dies hei jedem Kolben zweimal statt.

Die oben beschriebenen Arbeitstakte finden kontinuierlich nacheinander in jeder der vier Arbeitskammern einmal bei jeder Umdrehung des drehbaren Gehäuseteils um 360° statt. Die Maschine gewährleistet eine ausgeglichene, praktisch gleichmäßige und gleichförmige Leistungsabgabe, wenn für jede Arbeitskammer pro Umdrehung ein Arbeitstakt vorgesehen ist und vier Arbeitstakte bei jeder Umdrehung der Maschine um 360° stattfinden.

Gcmä'J Fig. I weist der Teil I der Maschine einen Kolben 1 auf, der mit einer Schwenkwelle 2 fest verbunden ist, wobei die Schwenkwelle ihrerseits fest mit einem Kurbeltrieb 3, 4, 5 (Fiy. 2 und 3) verbunden ist. Der Kolben 1, die Welle 2 und die Hebel 3 sind beweglich mit weiteren Hebelteilen 4, Kurbeln 5 und Planetenrädern 6 verbunden, wol>ei die schwingende Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Planetenräder 6 umgewandelt wird (Fig. 3). Schlitze 7 in jedem Kolben 1 ermöglichen eine Herabsetzung des Gesamtgewichtes ohne die Festigkeit zu verringern. Nach Fig. ! is» eine Welle 8 im drehba-

(0 ren Gehäuseteil gelagert und über geeignete Lagerungen mit den Planetenrädern 6 verbunden.

Der Kolben I nach Fig. 2 kann an seinen Scitenrändern und am äußeren Rand mit Ausnehmungen für die Aufnahme von Dichtungen und Lager- bzw.

is Abstützeinsätzen 11 versehen sein.

Das drehende Gehäuseteil weist ein drehendes Seitenteil 21 auf, mit dem die Schwenkwelle 2 und der rechteckige Kolben 1 nach Teil I der Fig. 1 beweglich verbunden sind. Die Teile des Kurbelgetriebes 3 und

2u 4 und 5 sind untereinander beweglich verbunden. Das Seitenteil 21 ist fest mit dem Gehäusemantel 22 und dem Gehäuse 23 verbunden, die beide mit ihm umlaufen. Die Wände der Arbeitskammer 25 werden von der Innenseite 21a des drehbaren Seitenteils und der Nabe 24, der inneren Fläche 51a des stationären Seitenteils 51, der Innenseite des Kolbens 1 und der Innenfläche 41« der mit dem Außenrand des Kolbens in Eingriff stehenden, gewölbten Wandung 41 bestimmt.

M) Eine geeignete Gasdichtung, z. B. eine Kohledichtung 26 ist in eine Ausnehmung des Außenrandes des zylindrischen Gchäuscmantcls 22 eingesetzt, läuft mit diesem um und bildet zugleich eine Abstützung. In dem Seitenteil 51 kann ein Entlüfter 80 zur Entfer-

.15 nung und Sammlung von aus der Arbeitskammer ausgeblasener Gase vorgesehen sein. Die gesammelten Gase können zur Verringerung der Luftverschmutzung in die Brennstoffzuführung rückgeführt und verbrannt werden. Die Schwcnkwelle 2 wird von einem in das Seitenteil 21 versenkten Flansch 27 abgestützt und durch eine öldichtung 28 abgedichtet. Die Schwenkwelle 2 schwingt in Lagerungen 29 und wird ferner von in die Endscheibe 30 versenkten Lagern 43 abgestützt. Die Lagerung der Schwenkwelle 2 wird somit durch den Flansch 27 in das Seitenteil 21, das Lager 29 im Teil 40 des Gehäuses und Lager 43 in der Scheibe 30 getragen. Die Scheibe 30 hängt mit dem Gehäuse 23 zusammen und ist durch Bolzen 31 a und 31 b mit dem Seitenteil 21 verbunden, so daß sie

so mit dieser umläuft. Eine Kupplungsfläche 32 ist über geeignete Einrichtungen starr mit der Scheibe 30 verbunden, welche zur Hauptantriebsableitung Verwendung finden kann. Eine Hilfsantriebseinrichtung ist in Form einer Welle 33 vorgesehen, die über geeignete Mittel bleibend mit der Scheibe verbunden ist, wobei an der Hilfsantriebswelle im Endbereich eine Keilriemenscheibe od. dgl. 34 mittels eines Keiles 35 befestigt ist. Die Welle 8 wird vom Teil 49 des drehbaren Gehäuseteil getragen und das Planevenrad 6 steht mit

du ihr in Wirkverbindung.

Wenn man von rechts nach links in Fig. 1 blickt, dann ist die Hilfsantriebswelle 33 einteilig mit einer einen Wellenträger bildenden Scheibe 36 verbunden, die ihrerseits mit Hilfe geeigneter Bolzen 37 mit der

(.5 !nnenseite der Scheibe 30 in Verbindung steht. Bolzen 31 verbinden die Scheibe 30 starr mit jenem Teil des als Ritzelträgers ausgebildeten Teils 40, der mit dem Seitenteil 21 /usammenhiiniit. I-'ntsnrcchcndc Ölab-

dichtungen (nicht dargestellt) werden zwischen der Scheibe 30 und dem Ritzelträger 40 angebracht. Drucklagerlaufrillen 39 und 61 halten ein die Nabe abstützendes Axiallager 62, das eine Auswärtsverstellung des Gehäuses und Ritzeltriigers unter dem Expansionsdruck der Verbrennunggasc in der Arbeitskammer 25 verhindert. Die Laufrille 61 hängt fest mit dem feststehenden Maschinenteil III zusammen und bildet die Fläche und Abstützung, welche die Auswärtsbewegung verhindert. Die Laufrille 39 ist ein Teil des drehenden Maschinenteils II, über den der nach außen wirkende Druck über das Axiallager 62 auf die Laufrille 61 übertragen wird. Die Laufrillen 39 und 61 können als Teile des drehenden Ritzelträgers 40 und der feststehenden, hohlen Achse 57 hergestellt sein oder gesonderte Teile bilden, die durch Schweißen od. dgl. fest mit den genannten Teilen verbunden werden. Endbolzen 75 zusammen mit einer Endplatte 66 der Laufrille 61 und Distanzhaltern 42 halten die Haupt- oder Sonnenräder 59 in der vorbestimmten Lage. Ein Hauptlager 45 kann mit dem drehenden Maschinenteil fest verbunden sein und mit diesem um die feststehende, hohle Achse 57 rotieren.

Das den Innenraum des drehenden Maschinenteils II füllende Kühl- und Schmieröl wird durch einen öleintritt 64und eine Ölleitung 67 zu- und durch eine öffnung 68, den Bereich 79 der hohlen Achse 57 und eine ölauslaßöffnung 65 (Teil III) abgeleitet.

Der gesamte Innenraum des Gehäuses der Maschine ist mit öl gefüllt, um die in ihm vorgesehenen beweglichen Teile zu kühlen und zu schmieren. Das Kühl- und Schmieröl ist in einem geschlossenen Kreislauf geführt und somit abgedichtet.

Der feststehende Maschinenteil III weist ein Seitenteil 51 auf. dessen Innenseite Sie einen Teil der Arbeitskammer 25 bildet. Das Seitenteil 51 ist mit einer zylindrischen Nabe 52 einteilig hergestellt. Der untere Bereich des Seitenteils 51 besitzt Füße 53 zur Abstützung der Maschine an einem geeigneten Fundament 55. Die Nabe ist durch einen Keil 56 mit der hohlen Achse 57 verbunden. Die Hohlachse 57 ihrerseits ist mittels eines Keiles 58 mit dem feststehenden Sonnenrad 59 verbunden. Ein Hauptlager 45 steht mit der Achse 57 in Wirkverbindung und läuft

κι mit dem rotierenden Maschinenteil um die Achse 57. Somit sind das Sonnenrad 59, die hohle Achse 57, die Nabe 52, das Seitenteil 51 und die Füße 53 stationär und mit dem Fundament durch Bolzen 54 verbunden, wogegen der drehende Maschinenteil II mit dem Hauptlager 45 um die Mittelachse der Achse 57 rotiert. DrucklageHaufriüen 39 und 61 ursd das Drucklager 62 verhindern die Abwärtsbewegung des drehbaren Seitenteils 21 unter dem Druck der expandierenden Gase in der Arbeitskammer des drehenden Hauptmaschinenkörpers. Durch eine Endplatte 63 am rechten Ende der hohlen Achse 57 ist die ölcintrittsöffnung64 und die Einlaßleitung67 für öl, der Auslaß 65 für Ol und die Hilfsantriebswcllc 33 (Teil II) geführt. Durch eine Endplatte 66 am linken Ende der

:s Achse 57 ist die Hilfsantriebswelle 33, die Einlaßleitung 67 und die Ölrücklaufleitung 68 geführt. Die Hilfsantriebswelle 33 rotiert in einem Lager 27, das mit einer Öldichtung 76 versehen ist. Durch die Ansaugöffnung 70 des Seitenteils 51 ist die Brennstoffzu-

Vi leitung 69, durch die Auspufföffnung 72 die Auspuffleitung 71, ferner die Zündeinrichtung 73 hindurchgeführt. An der Außenseite des Seitenteils 51 sind Kühlrippen 78 angebracht. Endbolzcn 74 verbinden die Endplatte 63 mit der Nabe 52 und Endbolzen 75 die Endplatte 66 mit der hohlen Achse 57 (Fig. 5).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 sehen, daß die Arbeitskammern durch die kreisbo- PatentansprOche: genförmigzum Gehäusemantel hin sich erstreckenden Wandungen, durch Anlageflächen an der Nabe für die

1. Schwenkkolben-Brennkraftmaschine mit ei- drehschwingbeweglichen Kolben sowie durch ein stanem Rotor, bestehend aus einem Gehäusemantel 5 tionäres Seitenteil und ein mit dem Gehäusemantel und einem innerhalb des Gehäusemantels mit drehfest verbundenes Seitenteil gebildet werden und gleicher Drehzahl umlaufenden Leistungsteil, das daß die Schwenkwellen über Kurbelgetriebe mit drehschwingbewegliche Kolben aufweist, die mit Planetenrädern verbunden sind, die mit einem statiovon der Nabe zum Gehäusemantel hin sich er- nären Sonnenrad kämmen und in einem das Fühstreckenden Wandungen und Seitenteilen Ar- i< > rungsgetriebe umgebenden, mit dem Gehäusemantel beitskammern begrenzen und an ihien achsenna- drehfest verbundenen Getriebegehäuse drehbar geiahen Enden auf Schwenkwellen gelagert sind, die gert sind.

im Bereich des Nabenumfangs angeordnet sind Die erfindungsgemäße Schwenkkolben-Brenn- und sich in ein axial anschließendes Führungsge- kraftmaschine kann für den gleichen Leistungs- und triebe hinein erstrecken, gekennzeichnet 15 Hubraumbereich wie herkömmliche Rasenmäher-, durch folgende Merkmale: Motorrad-, Automobil-, Lastkraftwagen-, Schiffsr.) die Arbeitskammern (25) werden gebildet und Flugzeugmaschinen gebaut werden, haben jedoch durch die kreisbogenfonnig zum Gehäuse- den wesentlichen Unterschied, dab sie 40 bis 60% gemantel (22) hin sich erstreckenden Wandun- wichtsmäßig leichter sind und im Volumen ein Drittel gen (41), Anlageflächen an der Nabe (24) 2« bis ein Viertel der Größe bekannter Maschinen auffür die drehschwingbeweglichen Kolben (1), weisen werden. Schwenkkolben-Brennkraftmaschicinem stationären Seitenteil (51) und einem nen mit zwei Arbeitskammern werden insbesondere mit dem Gehäusemantel (22) drehfest ver- bei Rasenmähern. Motorrädern und kleinen Autos bundenen Seitenteil (21); Verwendung finden, während Schwenkkolbenb) die Schwenkwellen (2) sind über Kurbeige- 25 Brennkraftmaschinen mit 4, 6 und 8 oder mehr Ar triebe (3, 4, 5) mit Planetcnrädem (6) ver- beitskammern besonders für Lastkraftwagen, Schiffe bunden, die mit einem stationären Sonnen- und Flugzeuge verwendbar sind, rad (59) kämmen und in einem das Zweckmäßig weist eine mit dem Sonnrad drehfest Führungsgetriebe umgebenden, mit dem verbundene Achse ein die Nabe abstützendes Axialla-Gehäuscmantel (22) drehfest verbundenen .10 ger auf. Darüber hinaus kann die Achse hohl sein und Getriebegehäuse (23) drehbar gelagert sind. eine mit dem Getriebegehäuse drehfest verbundene

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge- Hilfsantriebswelle aufnehmen und gegebenenfalls kennzeichnet, daß eine mit dem Sonnenrad (59) eine Einlaßleitimg und einen Auslaß für das Kühldrehfest verbundene Achse (57) ein die Nabe ab- und Schmieröl des Getriebegehäuses aufweisen, stützendes Axiallager (61, 62, 39) aufweist. .15 Die Erfindung wird nachstehend im eiu/.elnen ai

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch einem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Figuren gekennzeichnet, daß die Achse (57) hohl ist und erläutert. Es zeigt

eine mit dem Getriebegehäuse (23) drehfest ver- Fig. 1 eine Seitenansicht eines Längsschnittes

bundenc Hilfsantriebswelle (33) aufnimmt. durch die Mittelachse, wobei zur deutlicheren Dar-

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch ge- 4ii stellung die Zähne der einzelnen Ritzel in Ansicht kennzeichnet, daß die Hohlachse (57) eine Ein- dargestellt sind,

laßleitung (67) und einen Auslaß (65) für das Fig. 2 einen als rechtwinklige Platte ausgebildeten

Kühl- und Schmieröl des Getriebegehäuses (23) Kolben mit <ler ihm zugeordneten Schwenkwelle,

aufweist. Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie A-A aus

45 Fig. T,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt längs der Linie Ii-Ii

durch die Maschine nach Fig. I, und

Fig. 5 eine Stirnansicht gemäß C-C aus Fig. 1. Eine Ausführungsform der Schwenkkolbcn-

Die Erfindung betrifft eine Schwenkkolben- sn Brennkraftmaschine ist als Viertaktmaschinc ausgc-

Brennkraftmaschinc mit einem Rotor, bestehend aus bildet. Zur Veranschaulichung dieser Ausführungs-

cinem Gehäusemantel und einem innerhalb des Ge- form wird eine Maschine mit vier um ¹K)⁰ versetzten

häuscmantels mit gleicher Drehzahl umlaufenden Arbeitskammern beschrieben. Die Arbeitskammern

Leistungsteil, das drehschwingbewegliche Kolben rotieren mit einem drehbaren Gehäuseteil, bestehend

aufweist, die mit von der Nabe zum Gchäusemantel <o aus einem Gehäuseniantel 22 und einem Seitenteil 21

hin sich erstreckenden Wandungen und Seitenteilen und laufen hei jeder vollständigen Umdrehung um

Arbeitskammern begrenzen und an ihren achsenna- 360° durch alle vier Arbeitstakte: Ansaugen, Kom-

hen Enden auf Schwenkwellen gelagert sind, die im primieren, Zünden und Auspuffen.

Bereich des Nabenumfangs angeordnet sind und sich Die Arbeitskammem rotieren mit diesem Gehäu-

in ein axial anschließendes Führungsgetriebe hinein mi seteil relativ /11 dem scheibenförmigen, stationären

erstrecken. Seitenteil 51, welches eine Ansaugöffnung, eine

Die aus der US-Patentschrift 1236009 bekannte Zündeinrichtung und eine Auspufföffniing aufweist.

Schwenkkolben-Brennkraftmaschine weist ein sehr Jede Arbeitskammer kommt während der Drehung

niedriges Leistungsgewicht auf. nacheinander zur Ansaugöffnung 70, Ziindeinrich-

Um daher eine Schwenkkolben-Brennkraft ma- w tung 73 und Auspufföffniing 72.

schine mit verhältnismäßig großem Leistungsgewicht Jeder rechteckige Kolben in jeder Arbeitskammer

auszubilden, ist bei der eingangs definierten Schwenk- schwingt bei jeder Drehung des Gehäuseteil je zwei-

kolben-Brennkraftmaschine erfindungsgemäß vorge- mal nach innen und außen. Die Drehung der Arbeits-