DE2606360B2 - Führungsgetriebe für eine mittelachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Führungsgetriebe für eine mittelachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit zwei jeweils diametral angeordnete Kolben aufweisenden Kolbenpaaren, wovon das eine mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufende Kolbenpaar mit einer zentrisch angeordneten Welle und das andere Kolbenpaar mit einem drehfest mit ihm verbundenen, diametral angeordnete Öffnungen aufweisenden Mantel und mit beiden Seitenteilen eine Rotoreinheit bildet. Ein derartiges Führungsgetriebe einer mittelachsigen Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der DT-OS 2161298 bekannt.

Bei der bekannten Maschine sind beide als Schwungmassen ausgebildete Kolbenpaare mit zentrisch eingebauten Freiläufen versehen, womit die jeweils in Beschleunigung befindliche Schwungmasse kraftschlüssig mit der im stationären Gehäuse gelagerten Antriebswelle verbunden ist. Zur Erzeugung der Antriebskraft ist die jeweils verzögerte Schwungmasse als Gegenkolben gedacht. Da diese sich dabei zwangsläufig von der Welle löst und nun durch den gebildeten Luftpolster mitbeschleunigt wird, kann der Kompressionsdruck nicht größer werden als die zur Beschleunigung erforderliche Kraft, bezogen auf die Abstoßfläche. Damit ist ein ausreichender Kompressionsdruck selbst bei hoher Beschleunigung nicht erreichbar. Bei der bekannten Maschine kann sich der Verbrennungsdruck nicht gegen ein stationäres Maschinenteil abstützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine obengenannter Art zu schaffen, die bei geringem Bauvolumen ein mitumlaufendes Führungsgetriebe aufnimmt, das eine sichere Abstützung des Verbrennungsdruckes zur einen Seite hin bewirkt und dabei einen Viertakt-Arbeitsablauf so steu-"■ ert, daß mit dem entgegengesetzt gerichteten Verbrennungsdruck eine wirksame Antriebsleitung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) Die Rotoreinheit ist mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden und läuft mit gleichförmiger Geschwindigkeit um,

b) die Welle trägt an ihren Enden Ritzel, die jeweils mit zwei diametral angeordneten Zahnsegmen^ri ten in Eingriff stehen, die in den Seitenteilen

drehbar gelagert sind und jeweils eine Aussparung aufweisen, die eine auf einer Welle drehbar gelagerte Ablauf rolle aufnimmt, die auf einer ellipsenähnlichen Innenwandung des stationären -^>(l Gehäuseteiis abläuft.

Bei der erfindungsgemäßen mittelachsigen Brennkraftmaschine wird also der Verbrennungsdruck der einen Seite von den Zahnsegmenten aufgenommen, welche die Kraft nur in der Umfangsrichtung übertra- -' gen können. Die bevorzugt innerhalb des Teilkreises der Zahnsegmente gelagerten Ablaufrollen werden dabei gegen die Innenwandung des stationären Gehäuses gedrückt und stützen somit den Verbrennungsdruck ab. Die Konturen der Innenwandung weii» sen dabei eine ellipsenähnliche Form auf, so daß bei einer Umdrehung des Rotors ein Viertakt-Arbeitsablauf gesteuert wird, und zwar derart, daß der Umfangswinkel des Arbeits- bzw. Ansaughubes bedeutend größer ist als der Umfangswinkel des Verdichi'i tungs- bzw. Ausstoßhubes, wobei eine günstige Steuerung des Viertakt-Arbeitsablaufes und Anordnung der Ein- und Auslaßöffnungen möglich ist.

Um die außermittige Bewegung der Ablaufrollen und damit die Exzentrizität der ellipsenähnlichen In- w nenbahn äußerst gering zu halten, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung jeweils der Teilkreis des Zahr.segmentes größer als der Teilkreis des Ritzels, und die Lagerung der Ablaufrolle liegt auf der Welle innerhalb des Teilkreises des Zahnsegmentes. π Auch ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung von Vorteil, daß die Umlenkung des Verbrennungsdrukkes durch das Führungsgetriebe gegen die genannte Innenbahn eine über den ganzen Verbrennungsablauf gleichmäßige feste Abstützung bewirkt und der Ar-" ><> beitsdruck nicht von einer mitumlaufenden Schwungmasse oder von einem kurbelartig gesteuerten Gegenkolben mit veränderlicher Gegenwirkung abhängig ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vi Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Brennkraftmaschine gemäß der Linie F-F in Fig. 1,
ho Fig. 3 einen Querschnitt durch das Führungsgetriebe gemäß der Linie G-G in Fig. 1

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie H-H in Fig. 1, und

Fig. 5 einen Längsschnitt gemäß der Linie B-B in hi Fig. 2 und B-C in Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine gezeigt, die sich aus dem Kammerteil I und den beiderseits angeordneten Getriebeteilen II

sowie den ebenfalls symmetrischen Maschinenenden III mit den Wellenlagerungen zusammensetzt. Die Teile 1,2 und 3 sind durch die Schraubenbolzen 5 zu einem stationären Gehäuse verbunden. In dem Kammerteil I (Fig. 2) ist einmal das als Segmente ausgebildete Kolbenpaar 6 mit einem Mantel 7 fest verbunden. Der Mantel 7 ist wiederum drehfest mit den beiden symmetrisch angeordneten Seitenteilen 8 verbunden. Die Seitenteile 8 weisen zwei segmentförmige Ansätze Ha (Fig. 5) auf, die, den Getriebeteil überbrückend, die Verbindung zu den Endteilen 9 bilden. Die genannten Teile 6 bis 9 sind durch ciie Schrauben 10 und 11 (Fig. 5) und durch die Bolzen 12 (Fig. 1) zu einem kompakten Rotor fest verbunden, der den Antriebsteil der Maschine bildet. An den Rotorenden sind die Teile 9 zu Zapfen ausgebildet, die, jeweils durch die Lager 13 in den Gehäuseenden geführt, die Abtriebswelle 29 bilden. In den durch die Teile 6 bis 8 gebildeten Arbeitsraum gleitet das Kolbenpaar 14, das in geeigneter Weise drehfest mit einer zentrisch angeordneten Welle 15 verbunden ist, hier z. B. als Schwalbenschwanzverbindung dargestellt (ebenso auch als Schraubverbindung ausführbar). Die Welle 15 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel mit den Nadellagern 17 in den kammerbegrenzenden Seitenteilen 8 und mit den Nadellagern 18 noch mal in den beiden Endteilen 9 gelagert. Die Welle 15 trägt an ihren Enden Ritzel 16, die jeweils mit zwei diametral angeordneten Zahnsegmenten 19 in Eingriff steht und so die Verbindung zum Führungsgetriebe herstellt.

Fig. 3 und Fig. 4, Querschnitt durch den Getriebeteil II, zeigen die Zahnsegmente 19. Diese Zahnsegmente 19 sind jeweils mit einer gabelförmigen Aussparung 19a versehen, die eine drehbar gelagerte Ablaufrolle 23 aufnehmen.

Die Zahnsegmente 19 sind zwischen den Teilen 8 und 9 jeweils zweifach symmetrisch angeordnet und mit den Nadellagern 20 in Teil 8 sowie mit den Nadellagern 21 in Teil 9 gelagert. Die Abstützrollen 23 laufen ebenfalls auf Nadellagern und sind mit Wellen 22 in der segmentförmigen Aussparung 19a des Zahnsegmentes 19 gelagert. Die Rollen 23 laufen auf der ellipsenförmigen Innenwandung 28 des Gehäuseteils 2 ab.

In dem den Kammerteil I der Brennkraftmaschine umschließenden Mantel 7 befinden sich zwei diametral angeordnete Öffnungen 24 (Fig. 2), welche die Ein- und Auslaßschlitze bilden. Der Mantel 7 gleitet mit seiner Außenfläche im umschließenden mittleren Teil 1 des stationären Gehäuses. In dem Gehäuseteil 1 befinden sich die Gemisch- oder Luft-Zuführung 25, der Abgaskanal 26 und die Zündkerze 27. An Stelle der Zündkerze kann auch eine Einspritzdüse eingesetzt werden. Bei der vierfachen Anordnung der Zahnsegmente 19 können diese auch scheibenförmig fliegend gelagert mit ebenfalls fliegend angeordneten Ablaufrollen ausgeführt werden. Durch die Teile 19 mit 19a sowie den Teilen 20 bis 23 wird ein Führungsgetriebe gebildet, das gegenüber der Rotoreinheit (Teile 6, 7, 8) Relativbewegungen ausführt. Die Antriebswelle kann an ihren Enden Ritzel 30 tragen, die bei einer Anordnung von meh ren Maschinen, z. B. in Zwillingsanordnung, die Aniriebskraft auf eine gemeinsame Antriebswelle übertragen.

Damit die Ablaufrollen 23 immer gegen die Innenwandung 28 des Gehäuses gehalten werden, sind Blattfedern 31 angedeutet (Fig. 3 und 4). Die End-

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen teile 9 und die Welle 15 sind als Hohlwellen ausgebildet und ermöglichen den Eintritt einer Schmier- und Kühlflüssigkeit. Durch die Fliehkraft wird die Flüssigkeit durch entsprechende Durchtritte (nicht dargestellt) in die Lager- und Kühlstellen gedrückt und kann am Umfang des Gehäuses an einer oder mehreren Stellen abgezogen werden.

Die Arbeitsweise der Brennkammermaschine wird nun im folgenden beschrieben: Zunächst wird der Rotor durch einen Anlasser in Bewegung gesetzt. Die Ablaufrollen 23, durch die Federkraft 31 (oder gleich wirkender Elemente) und Fliehkraft gegen die Innenwandung 28 des stationären Gehäuses gedrückt, steuern einen Viertakt-Arbeitsablauf. Die in dem Mantel 7 befindlichen Öffnungen 24 stehen einmal unmittelbar vor der Zündkerze 27 und auf der gegenüberliegenden Seite kurz vor dem Gemisch-Zuführungskanal 25 (Fig. 2). In dem Moment, wenn die Ablaufrollen 23 die unteren Totpunkte (Fig. 3) der Ellipsenbahn 28 gerade überschritten haben, gleitet die Öffnung 24 unter der Zündtasche mit der Zündkerze 27 entlang und die Zündung erfolgt. Der Verbrennungsdruck wirkt nun auf der einen Seite gegen den Kolben 14, überträgt die Kraft über die Ritzelenden 16 der Welle 15 auf die Zahnsegmente 19 und damit auf die Ablaufrollen 23. Diese drücken gegen die Ellipsenbahn 28 und blockieren den auf den Kolben 14 wirkenden Verbrennungsdruck. Dieser wirkt nun auf der anderen Seite voll auf den mit dem Rotor drehfest verbundenen Kolben 6.

Beim Weiterdrehen des Rotors bewirkt der Ablauf der Rolle 23 auf dem aufsteigendem Teil der Ellipsenbahn 28 eine zwangsgeführte Relativbewegung (Verlangsamung) des Kolbens 14. der dadurch die Brennkammer 4 freigibt und somit den Arbeitsablauf der Verbrennung ermöglicht. Auf der gegenüberliegenden Seite wird gleichzeitig durch die Öffnung 24, die am Zuführungskanal 25 im Gehäuseteil 1 entlanggleitet, Gemisch (bzw. Luft) angesaugt. Auf der einen Seite läuft nun der Arbeitshub und auf der anderen Seite der Ansaughub ab.

Beim Weiterdrehen des Rotors kommen die Ablaufrollen 23 an die oberen Totpunkte (Fig. 4). Nun bewirkt die Antriebsenergie den Ablauf der Rollen 23 auf den abfallenden Teilen der Ellipsenbahn 28 und damit eine Beschleunigung des Kolbenpaares 14, wodurch das Verdichten des Gemisches in der einen und das Ausdrücken der verbrannten Gase aus der anderen Brennkammer 4 gesteuert wird.

Die ellipsenförmige Innenbahn 28 im Gehäuseteil 2 ist so ausgebildet, daß durch den Ablauf der Rollen 23 der Umfangswinkel des Arbeitshubes bedeutend größer ist als der des Anstoßhubes, so daß einmal eine bessere Überdeckung des Ausstoßhubes durch einen entsprechend versetzten Arbeitshub und zum anderen beim Übersteuern der im Mantel 7 befindlichen Ein- bzw. Auslaßöffnungen 24 unter den im mittleren Gehäuseteil 1 befindlichen Abgaskanal 26 die vollständige Hubbewegung des Kolbens 14 abläuft, so daß die Gaskanäle (26, 25) so angeordnet werden können, daß die Öffnung 24 zwischen dem Ausstoß- und Ansaughub vom Gehäuseteil 1 überdeckt und abgedichtet ist, so daß kein Überschneiden bei der Ausstoß- und Ansaugsteuerung zwischen einer noch nicht ganz geschlossenen Brennkammer beim Übersteuern der Gaskanäle 26, 25 einerseits sowie einer noch nicht ganz überdeckten Öffnung 24 im Mantel 7 möglich ist.

Claims (2)

Pateniansprüche:

1. Führungsgetriebe für eine mittelachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit zwei jeweils diametral angeordnete Kolben aufweisenden Kolbenpaaren, wovon das eine mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufende Kolbenpaar mit einer zentrisch angeordneten Welle und das andere Kolbenpaar mit einem drehfest mit ihm verbundenen, diametral angeordnete Öffnungen aufweisenden Mantel und mit beiden Seitenteilen eine Rotoreinheit bildet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Rotoreinheit (6, 7, 8) ist mit einer Abtriebswelle (29) drehfest verbunden und läuft mit gleichförmiger Geschwindigkeit um,

bji die Welle (15) trägt an ihren Enden Ritzel (16), die jeweils mit zwei diametral angeordneten Zahnsegmenten (19) in Eingriff stehen, die in den Seitenteilen (8) drehbar gelagert (20, 21) sind und jeweils eine Aussparung aufweisen (19a), die eine auf einer Welle (22) drehbar gelagerte Ablaufrolle (23) aufnimmt, die auf einer ellipsenähnlichen Innenwandung (28) des stationären Gehäuseteils (2) abläuft.

2. Führungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Teilkreis des Zahnsegmentes (19) größer ist als der Teilkreis des Ritzels (16) und die Lagerung der Ablaufrolle (23) auf der Welle (22) innerhalb des Teilkreises des Zahnsegmentes (19) liegt.