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"Rotationskolbenmotorn
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Die Erfindung richtet sich auf einen Rotationskolbenmotor mit einem
in einem Gehäuse unter Bildung wenigstens einer Brennkammer, in die eine Brennstoffzuleitung,
eine Luftzufuhrleitung und eine Zündkerze einragen, gelagerten Rotationskolben und
einer Auspufföffnung in der Gehäusewand.
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Die bisherigen Rotationskolbenmotoren besitzen meist ein Gehäuse mit
einer zylindrischen Innenausnehmung, in der ein exzentrisch zur Zylinderachse gelagerter
Rotationskolben angeordnet ist, der mit im wesentlichen radial verschiebbaren,dichtend
an der Innenwand des Gehäuses anliegenden Gleitschiebern versehen ist.
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Diese Ausbildung mit dichtenden Gleitschiebern unterliegt - insbesondere
bei den extremen Beanssruchungen innerhalb der Brennkammer - einem erheblichen Verschleiß,
zusätzlich zu der allein schon aufgrund des gleitenden Anliegens des Rotationskolbens
an der Gehäuseinnenwand auftretenden Abnutzung, die darüber hinaus auch einen nicht
unbeträchtlichen 1eibungsaufwand zur Folge hat.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die durch die Reibun
entstehenden Nachteile zu verringern, indem sie die Zahl der Gleitscnieber verringert.
Zu diesem Zweck schlägt sie vor, einen Rotationskolbenmotor der eingangs bezeichneten
Art so auszugestalten, daß zumindest ein Umfangsabschnitt der Innenwand des Gehäuses
und des Rotationskolbens oder eines Teils des Rotationskolbens in geringem Abstand
dichtend einander gegenüberliegende konzentrische Zylindermantelsegmente sind und
daß die Brennkammer aus einer in dem Gehäuse oder dem Rotationskolben befindlichen
Aussparlmg und einem die Aussparung einseitig abschließenden, unter Federwirkung
im jeweils anderen Teil radial verschieblich gelagerten abdichtenden Gleitschieber
besteht, Dadurch, daß die Abdichtung der Brennkammer erfindungsgemäß zum Teil durch
eng einander gegenüberliegende konzentrische Dichtflächen vorgenommen wird, bei
denen keine Reibung entsteht, verringert sich die beim Betrieb des Motors auftretende
Reibung und die damit verbundene Abnutzung erheblich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die als Brennkammer dienende
kolbenseitige Aussparung einseitig von einer an dem Rotationskolben schwenkbar gelagerten,
unter Federwirkung in eine Endstellung gedrückten Klappe begrenzt, deren äußere
Oberfläche aus zwei Zylindermantelflächen mit gleichem Radius, aber verschiedenen,
zueinander und zu der Achse des Rotationskolbens parallelen Mittellinien besteht,
wobei in beiden Endstellungen der Klappe der jeweils aus einem Zylindermantelsegment
bestehende Teil ihrer Oberflache in gJeringein Abstand dichtend oder gleitend dem
Gehäuse gegenüberliegt, während der anders Teil einen bündigen trlat-ten Übergang
zu dem Rotationskolben herstellt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen,
daß die Federkraft der au? den Gleitschieber einwirkenden Feder großer ist als d.c
Federkraft der die Klappe in ihre Endstellung druckenden Feder.
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Bei de Drehbewegung des Rotationskolbens gleitet der Gleitschieber
über den einen Teil der Klappe hinweg, bringt durch die größere Stärke seiner Feder
die Klappe zum Umklappen und gleitet dann am Rotationskolben weiter, während die
Klappe in ihre stabile Endstellung zurückkehrt, sobald der Gleitschieber über sie
hinweggeglitten ist. Durch diese Anordnung verlangsamt sich die Bewegung des Gleitschiebers.
Dadurch verringern sich die dabei auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte,
was zu einer weitgehenden Materialschonung führt.
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Selbstverständlich kann der Rotationskolben zwei oder mehr über den
Umfang verteilte Aussparungen enthalten. Dies ermöglicht bei lediglich einer Brennstoff-
und einer Luftzufuhrleitung und einer Zündkerze mehrere Zündvorgänge und damit Arbeitstakte
pro Umlauf des otationskolbens. Das hat neben der größeren Leistung insbesondere
den Vorteil, daß sich der Motor leichter regulieren l:lßt, indem beispielsweise
bei gleicher Einstellung des Gaspedals eine Anpassung an den geringeren Kraftbedarf
nach dem Anfahren dadurch erfolgen kann, daß automatisch die zweite oder einige
der mehreren Kammern nach dem Anfahren sukzessive abgeschaltet werden. Dies erfolgt
dadurch, daß in dieser Aussparung weder eine Brennstoffzufuhr noch eine Zündung
erfolgt. Das Gegenüberliegen zweier Aussoarungen ergibt den weiteren Vorteil, daß
der Rotationskolben im Rahmen der herstellungsbedingten Genauigkeit ohne weitere
Maßnahmen ausgewuchtet ist.
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Der Rotationskolbenmotor kann wasser- oder luftgekühlt sein. Im ersten
Fall kann das Gehäuse mit Kühlschlangen oder einer wasserdurchströmten Ringausnehmung
versehen sein, während bei Luftkühlung in TTeiterbildung der Erfindung vorgesehen
ist, daß der Rotationskolben zwischen den Aussnarungen bzw. zwischen den Gleitschiebern
mit großräumigen Aussparungen versehen ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, daß die Gehäusewand wenigstens eine Kühlluftansaug-
und eine -ausblasöffnung aufweist. Durch diese Öffnungen wir-d die Kühlluft in die
Aussparungen des Rotationskolbens
geblasen. Dabei kann erfindungsgemäß
der Motor auch so ausgestaltet sein, daß die Kühlluftansaugöffnungen in der Mantelwand
und die Kühlluftausblasöffnung in einer Stirnwand des Gehäuses angeordnet sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können in den großräumigen Aussoarungen
Luftansaugflügel angeordnet sein, die die Kühlluft turbinenartig durch die entsprechenden
Öffnungen ansaugen.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß die zur Verbrennung
dienende Luft unter Druck in die Brennkammer geblasen wird, um eine gute Füllung
der Brennkammer und eine möglichst vollständige Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs
zu erreichen.
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Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß eine als
Deckel ausgebildete Stirnwand des Gehäuses eine Vertiefung zur Aufnahme der Lichtmaschine
aufweist, deren Abdeckdeckel einen gleichfalls mit der Motorwelle drehfest gekuppelten
Verteiler und Einspritzregler trägt, wobei die Lichtmaschine vorzugsweise als Anlasser
umschaltbar ausgebildet sein soll.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie an Hand
der Zeichnung. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Suftgekühlten Motor, Figur 2 einen Querschnitt durch einen anderen
erfindungsgemäßen Motor, Figur 3 einen Querschnitt durch einen Motor mit am Rotationskolben
angebrachten Klappen, Figur 4 einen Querschnitt durch die Anordnung in Figur 3 mit
anderer Stellung des Rotationskolbens und Figur 5 einen axialen Längsschnitt durch
den Motor der Figur 3.
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Im kreiszylindrischen Innenraum 1 des Gehäuses 2 ist der Rotationskolben
3 konzentrisch zur Innenwand 4 mit der drehbar gelagerten Motorwelle 5 verbunden
Dieser besteht im wesentlichen aus einer Tragscheibe 6 mit zwei zylinderförmig gebogenen
Endabschnitten 7 und 8, die sich zwischen den vorzugsweise als lösbare Deckel ausgebildeten
Stirnwänden 9 und 10 des Gehäuses 2 erstrecken und mit ihrer Außenseite 1i1 der
Innenfläche 4 des Gehäuses 2 in einem derart geringen Abstand gegenüberliegen, daß
durch den dabei gebildeten Spalt (ungefähr 1/100 mm) eine gute einseitige Abdichtugn
der als Brennkammer dienenden Aussparungen 12 gegeben ist. In dem in Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel hat der Rotationskolben 3 zwei gegenüberliegende
Aussparungen
12, 12' Oben am Gehäuse 2 ist eine magnetische Einspritzdüse 13, eine Zufuhreinmündung
14 für die zur Verbrennung nötige Luft und eine Zundkerze 15 eingeführt. In Drehrichtung
vor der Einspritzdüse 13 ist im Gehäuse 2 in einer Längsnut 16 ein abdichtender
Gleitschieber 17 angebracht. Er steht unter der Wirkung von Federn 18, die ihn gegen
den Rotationskolben 7 drücken. Die Nut 16 ist dabei tiefer als die entsprechende
Abmessung des Gleitschiebers 17, so daß der Kolben 3 den Schieber 17 ganz in die
Nut 16 einschieben kann. Im Gehäuse 2 sind Kühlluftansaugöffnungen 19, Kühlluftausblasöffnungen
20 und eine Auspufföffnung 21 angebracht.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist im Gehäuse 2 eine
Aussparung 12 vorgesehen, in die eine Einspritzdüse 13, eine Zufuhreinmündung 14
und eine Zündkerze 15 einragen. Der Rotationskolben 3 weist zwei in Längsnuten 16
geführte, unter Federwirkung gegen die Gehäuseinnenwand 4 gedrückte Gleitschieber
17, 17' auf. Zwischen den Gleitschiebern 17, 17' sind groB-räumige Aussparungen
22 eingeformt. in die durch Ansaugöffnungen 19 Kühlluft geblasen wird.
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Bei dem in Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind am
Rotationskolben 3 zwei Klappen 23 gelagert, die im Querschnitt einen doppelarmigen,
aus zwei Teilen 24 und 25 bestehenden, bei 26 gelagerten Hebel darstellen. Durch
eine in
einer Längsnut 27 befestigte Feder 28 wird die Kanne 23
in eine Endstellung gedrückt, bei der der in Drehrichtung hintere Teil 24 mit seiner
Kreiszylinder-Oberfläche 29 in engem Abstand der Gehäuseinnenwand 4 dichtend gegenüberliegt.
Die Bewegung des Klanpenteils 24 nach außen wird durch das Anschlagen des anderen
Teils 25 an dem Rotationskolben 3 begrenzt Die äußere Oberfläche 30 des zweiten
Klappenteils 25 bildet einen glatten Übergang zu dem Rotationskolben 3. Die Feder
18 ist hierbei starker als die Feder 28 ausgebildet. Daher drückt der Gleitschieber
17 die Klappe 23 in ihre zweite Endstellung (in Fig. 4 oben) in einer Aussparung
31 am Rotationskolben 3, sobald das von der Feder 18 auf die Klappe 23 ausgeübte
Drehmoment größer wird als das von der Feder 28 ausgeübte Drehmoment, In der zweiten
Endstellung übernimmt nun der vordere Klappenteil 25 die Abdichtung gegen die Gehäuseinnenseite
4o Sobald der Gleitschieber 17 nicht mehr auf die Klappe 23 einwirkt, schwenkt diese
unter Bildung einer Brennkammer in ihre erste Stellung zurück.
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In Figur 5 ist die in einer Vertiefung 32 im Stirnwanddeckel 10 mit
der Motorwelle 5 verbundene Lichtmaschine 33 zu sehen.Ebenso mit der Motorwelle
5 ist der Einspritzregler 34 und der Ziindverteiler 35 verbunden, so daß Einspritzung
und Ziindung taktmäßig gesteuert werden.
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Sobald sich bei Drehung des Rotationskolbens 3 eine Brennkanmer zwischen
dem Gleitschieber 17 und einem Teil der Aussparung 12 im Bereich der Zuleitungen
13, 14 gebildet hat, wird in diese sic vergrößernde Brennkammer Lut eingepreßt,
Kraftstoff eingesnrltzt und anschließend, sobald die Brennkammer die Zündkerze 15
erreicht, gezündet. Durch den Druck der Explosionsgase erfolgt die Weiterbewegung
des Rotationskolbens 3, wodurch die Auspuffgase durch die Ausspufföffnung 21 entweichen
können.