DE2711658A1

DE2711658A1 - Rotationskolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2711658A1
Application number: DE19772711658
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl Kfm Brinner
Original assignee: BRINNER HANS WERNER DIPL KFM
Current assignee: BRINNER HANS WERNER DIPL KFM
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1978-09-21

Description

271165a 3

Anmelder: Dipl. Kfm.

Hans-V/erner Brinner

In der üchlenke 8

D-4619 Bergkamen-Oberaden

- Rotationskolben-Brennkraftmaschine -

Beschreibung:

Die Anmeldung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bei der zwei Innenwände des feststehenden Umschließungskörpers und zwei Außenwände des sich bewegenden Kolbens jeweils parallel und deckungsgleich sind und senkrecht zur Motorachse stehen. Die senkrecht zu diesen bänden stehenden, achsparallelen üeitenwände besitzen eine aus mehreren Kreisbögen zusammengesetzte Form.

Es gibt zwei Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Bei der einen Ausführungsart besitzt der Kolben zwei Drehpunkte und der Umschließungskörper drei Angelpunkte, und bei der anderen Ausführungsart besitzt der Kolben drei Drehpunkte und der Umschließungskörper zwei Angelpunkte. Der Abstand zwischen den Drehpunkten ist jeweils gleich, und der Abstand der Angelpunkte voneinander ist auch gleich und entspricht dem Abstand der Drehpunkte voneinander.

Die Mittelpunkte der aus Kreisbögen zusammengesetzten, achsparallelen Innenseitenwände des Umschließungskörpers sind die Angelpunkte. Die Mittelpunkte der ebenfalls aus Kreisbögen zusammengesetzten achsparallelen Außenwände des Kolbens sind die Drehpunkte .
Bei Drehung des Kolbens in einen Drehsinn fallen jeweils ein

Dreh-... / - 2 -

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...ein / - &- H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

Dreh- und ein Angelpunkt zusammen, wobei das Zusammentreffen der verschiedenen Dreh- und Angelpunkte nach einem periodischen Permutationsschema abläuft.

Achsparallele Wandungsteile des Kolbens und des Umschließungskörpers, die sich während einer Bewegung des Kolbens berühren, bewegen sich auf gemeinsamen Kreisbögen, die auch die i'orm der Wandungsteile bestimmen, wodurch eine einwandfreie Oasabdichtung ermöglicht wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung B, siehe Figur 3» mit zweibogigen achsparallelen Innenseitenwänden des Umschließungskörpers befinden sich die Dreh- und Angelpunkte auf den achsparallelen Seitenwänden des Kolbens und des Umschließungskörpers. Es sind Verbrennungskraftmaschinen mit zwei achsparallelen kreisbogenförmigen Innenseitenwänden des Umschließungskörpers bekannt, bei denen die Dreh- und Angelpunkte nicht auf den kreisbogenförmigen Seitenwänden liegen. Einwandfreie Kurvenerzeugungspunkte des Kolbens im Umschließungskörper sind dadurch nicht gegeben, denn es liegen im Bewegungsablauf stellenweise kreisbogenförmige Wandungsteile des Kolbens und des Umschließungskörpers mit unterschiedlichen Radien aneinander. Die Kraftübertragung vom Kolben auf eine Welle besteht aus aufwendigen Kurbel- oder Zahnradmechanismen, die jeweils aus mindestens zwei Kurbeln oder Zahnräder zusammengesetzt sind. Bei der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine ist eine problemlose Gasabdichtung möglich, und die Kraftübertragung ist relativ einfach zu bewerkstelligen.

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...-stelligen. / - } - H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

Im folgenden wird ein Schema beschrieben, dargestellt in Figur 1, nach dem geometrisch die Konturen der achsparallelen Wandungsteile des Kolbens und der Innenseitenwand des Umschließungskörpers aller erfindungsgemäßen Ausführungen und die Dreh- und Angelpunkte ermittelt werden können:

Die Punkte (1) und (2) mit dem Abstand (a) werden vorgegeben. Kreise mit Radius (a) und Mittelpunkte (1) und (2) ergeben die Schnittpunkte (3) und (4). Kreise mit Radius (a) und Mittelpunkte (3) und (4) ergeben weitere Schnittpunkte (5) bis (8). Der Radius (b) ist gleich dem Abstand der Punkte (3) und (4). Kreise mit dem Radius (b) und den Mittelpunkten (1) bis (4) ergeben weitere Schnittpunkte (9) bis (16). Der Radius (c) ist doppelt so lang v/ie Radius (a). Kreise mit dem Radius (c) und den Hittelpunkten (1) und (2) ergeben weitere Schnittpunkte (17) bis (20). Das Schema kann fortgesetzt werden, indem weitere Kreise eingezeichnet werden, deren Mittelpunkte immer Punkte von (1) bis (4) sind, und die Radien entsprechend folgender logischen Reihe weiterentwickelt werden: Radius (a) ist Abstand (4) von (1), (b) ist Abstand (4) von (3), (c) ist Abstand (4) von (5), (d) ist Abstand (4) von (20), (e) ist Abstand (4) von (21), usw.. Man kann die Länge der Radien auch arithmetisch und zum Teil mit Hilfe folgender Gleichung ermitteln: Radius = (( 1/2 a + 1 a oder + 2a oder + 3a oder usw.) + 3/4 a² ) ¹'²,

dann ist die Länge der verschiedenen Radien : (b) gleich 3 ^1/2(a), (c) gleich 2 (a), (d) gleich 7 ^1/2(a), (e) gleich 3 (a), (f) gleich 13 ^1/2(a), usw.. Die Konturen der achsparallelen Seitenwände des Kolbens und des

809838/0300 Innen-.../ -4-

...des / - W - H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

Innenraum des Umschließungskörpers ( abgekürzt: Umschlk. ) setzen sich beiden verschiedenen Ausführungen aus Kreisbögen zusammen, wobei zu diesem Linienzug jeweils folgende Punkte und die im Schema enthaltenen sich zwischen den Punkten befindlichen Kreisbögen gehören:

Ausführung A ( Figur 2 ): Kolben:· (1)-(2)-(1), Umschlk.: (1)-(2)-(3)-(1); Ausführung B ( Figuren 3 und 8 ): Kolben: (1)-(2)-(3)-O), Umschlk.: (1)-(4)-(2)-(3)-O); Ausführung C ( Figur 4 ): Kolben: (1)-O)-(2)-(3)-(1), Umschlk.: (1)-(4)-(2)-(6)-(3)-(5)-(1); Ausführung D ( Figuren 5 und 9 ): Kolben: (1)-(4)-(2)-(6)-(3)-(5)-(1), Umschlk.: (4)-(7)-(12)-(10)-(6)-(3)-(5)-(16)-(14-)-(8)-(4); Ausführung E ( Figur 6 ): Kolben: (4-)-(7)-(12)-(1O)-(6)-(3)-(5)-(16)-(14)-(8)-(4), Umschlk.: (7)-(11)-(10)-(6)-(3)-(5)-(16)-(i5)-(8)-(19)-(13)-(18)-(7); Ausführung F ( Figur 7 ): Kolben: (7)-(11)-(10)-(6)-(3)-(5)-(16)-(15)-(8)-(19)-(13)-(18)-(7), Umschlk.: (11)-(17)-(9)-(2O)-(15)-(19)-(13)-(18)-(11) . Bei den Ausführungen A, C, £ besitzt der Kolben jeweils zwei Drehpunkte (1) und (2) und der Umschlk. bei Ausführungen A und G jeweils drei Angelpunkte (1), (2) und (3) und bei Ausführung E (1), (2) und (4), und die Motorachse ( 22, Figuren 2, 4, 6 ) liegt im Zentrum des aus den Angelpunkten gebildeten Dreiecks. Bei den Ausführungen B, D, F besitzt bei den Ausführungen B und D der Kolben jeweils drei Drehpunkte (1), (2) und (3) und bei Ausführung F (1), (2) und (4·), und die Motorachse ( 22, Figuren 3, 5» 7» 8, 9 ) liegt in der Mitte zwischen den Angelpunkten.

Die... / - 5 -

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...-punkten. / - -5 - H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

Die Entwicklungsreihe der Ausführungen ist dadurch charakterisiert, daß ausgehend von der Ausführung A der ümschlk. ((1)-(2)-(3)-O)) bei der nächsten Ausführung B sich als Kolben um den dann feststehenden Kern ((1)-(2)-(1)) bewegt und als Hüllkurve den neuen Umschlk. ((1)-(4)-(2)~(3)-(1)) erzeugt, der dann wieder als Kolben betrachtet wird, sich um den feststehenden Kern ((1)-(2)-(3)-(1)) bewegt und damit die Hüllkurve ((1)-(4)-(2)-(6)-(3)-(5)-(D) erzeugt, usw., Ausführung A gehört zu der beschriebenen Entwicklungsreihe, entspricht aber nicht der Bedingung, daß die Mittelpunkte der achsparallelen Außenwände des Kolbens die Drehpunkte sein sollen, und wird deshalb im folgenden nicht weiter berücksichtigt werden. Bei den Ausführungen C und E kann die Umwandlung der Kolbenbewegung in eine Drehbewegung einer Kurbel ( 23, Figuren 4-, 6 ) erfolgen, die mit einem Ende in einer planen Seitenwand des Umschließungskörpers in der Motorachse auf einer Welle gelagert ist und mit einem Kurbelzapfen ( 24, Figuren 4-, 6 ) am anderen Ende der Kurbel in einen Führungsschlitz ( 25, Figuren 4-, 6 ) in der anliegenden planen Kolbenseitenwand eingreift,wobei die Längstachse des Führungsschlitzes auf der Verbindungslinie der Drehpunkte liegt.

Das grundlegende Merkmal der Kurbelkonstruktion bei den Ausführungen B, D und F ist die Tatsache, daß alle Punkte des Kolbens, die während der Kolbenbewegung die Motorachse berühren, auf einer dreibogigen, geschlossenen, symmetrischen Sternkurve liegen. Die drei Kreisbögen der Sternkurve besitzen die Drehpunkte als Mittelpunkte und einen Radius von 0,5 (a). Sieht man

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...man / - £ - H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

den Kurbelarm als einen sich im Umdrehungssinn der Kolbenbewegung drehenden Fahrstrahl mit einer konstanten Länge an, die gleich dem Abstand eines Eckpunktes der Sternkurve zum gegenüberliegenden Kreisbogen ist, dann ist das feststehende Ende des Fahrstrahls die Motorachse und das andere Ende wandert bei einer Kolbenbewegung auf der Sternkurve des Kolbens und gleichzeitig auf einer Kreislinie des feststehenden Umschließungskörpers. Diese Bewegungsform bleibt erhalten, wenn aus dem Fahrstrahl eine Kurbel wird, und die Sternkurve zu einer Innenwandung einer Kolbenaussparung oder -durchbrechung als entsprechende Gleitfläche für die Kurbel wird. Bei der Wanderung des Fahrstrahls auf der Sternkurve überschneiden sich die Sternkurve und der Fahrstrahl zeitweise. Durch folgende ausreichend genaue Konstruktion der Kurbelaußenwandung und der Gleitfläche wird die Überschneidung vermieden, außerdem soll die Kurbelaußenwandung der geometrische Ort sein, bei dem in jeder Kurbelstellung die Gleitfläche an der Kurbelseitenflanke und an den beiden Kurbelenden anliegt.

Die Gleitfläche wird als eine äußere Äquidistante im Abstand (k) zu der beschriebenen Sternkurve vorgegeben. Die Kontur der Kurbdaußenwandung setzt sich aus vier Kreisbögen zusammen. Zwei Kreisbögen, die die Kurbelköpfe bilden, besitzen Mittelpunkte, die mit den Enden des Fahrstrahls zusammenfallen, und jeweils einen Radius von (k). Die Mittelpunkte der anderen beiden Kreise, die die Seitenflanken bilden, liegen auf den Schnittpunkten der Kreise, die die Enden des Fahrstrahls als Mittelpunkt und jeweils ... / - 7 -

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...je- / - Ψ - H-W Brinner

Rotationskm. Beschreibung

weils einen Radius von (a) vermindert um den Durchmesser des Innenkreises der Sternkurve besitzen, und die Kreise die die Seitenflanken bilden, besitzen jeweils einen Radius von (a) vermindert um den Durchmesser des Innenkreises der Sternkurve und (k). Der Minimalwert von (k) ist größer als der Abstand des Scheitelpunktes des Sternkurvenbogens von dem schneidenden Fahrstrahl, wobei der Fahrstrahl in der Stellung ist, in der die Mittelsenkrechte des Fahrstrahls durch den Scheitelpunkt des geschnittenen Sternkurvenbogens geht. Der Maximalwert von (k) ergibt sich aus dem zur Verfügung stehenden Platz für die Gleitfläche, der bei den einzelnen Ausführungen unterschiedlich groß ist.

In den Räumen, die von Teilen der Innenwand des Umschließungskörpers und den achsparallelen Außenwänden des Kolbens gebildet werden, und die sich bei der Kolbenbewegung periodisch vergrößern und verkleinern, erfolgen die Verbrennungsvorgänge. Ausführungen B und D, in Verbindung mit der beschriebenen Kraftübertragung durch die an der Kolbenaussparung entlanglaufenden Kurbel, benötigen weniger Vorrichtungen als die anderen Ausführungen, um Verbrennungsvorgänge in vollständigen Viertakt-Verfahren in jeder seperaten Arbeitskammer zu erzielen. Außerdem kann bei Ausführungen B und D der Kolben relativ einfach gekühlt und geschmiert werden, da in der Kolbenaussparung zwei durch die Kurbel voneinander getrennte Kammern vorhanden sind, deren Volumina durch die Bewegung der Kurbel periodisch vergrößert und verkleinert werden. Diese Volumenänderungen können... / - 8 -

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...kön- / - £ - H-V/ Brinner

Rotationskm. Beschreibung

nen den Kühl- und Schmiermitteldurchlauf bewirken und steuern. Figuren 8 und 9» Querschnitte, zeigen jeweils den Umschließungskörper ( 26 ) und den Kolben ( 27 ) und eine mögliche Anordnung der Zündvorrichtungen ( 28 ), der Gasauslaßöffnungen ( 29 ), der Gaseinlaßöffnungen ( 30 ), der Gastransportmulden ( 31, Figur 8), der Gasüberströmmulden ( 32, Figur 9 ) und der achsparallelen Dichtelemente ( 33 ) zur Erzeugung eines vollständigen Viertakt-Verfahrens bei Ausführungen B und D. Die Kraftübertragung von dem Kolben auf die Welle ( 34- ) erfolgt jeweils durch Entlanggleiten der Kurbel ( 35 ) an der Gleitbahn ( 36 ) der Kolbenaussparung ( 37 )» wodurch die beiden Kammern ( 38 ) erzeugt werden. Pfeile ( 39 ) geben den Drehsinn der Welle und die Pfeile ( 40 ) die Bewegungsrichtung des Kolbens an.

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Claims

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H-W Brinner

Rotationskm.

Patentansprüche

Patentansprüche:

H)JRotationskolben-Brennkraftmaschine, bei der zv/ei Innenwände des feststehenden Umschließungskörpers und Außenwände des sich bewegenden Kolbens Jeweils parallel zueinander und deckungsgleich sind und senkrecht zur Motorachse stehen, und die senkrecht zu diesen Wänden stehenden, achsparallelen Zeitenwende eine aus mehreren Kreisbögen zusammengesetzte Form besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwei Drehpunkte und der Umschließungskörper drei Angelpunkte oder der Kolben drei Drehpunkte und der Umschließung.skörper zv/ei Angelpunkte besitzt, und die Drehpunkte jeweils die Mittelpunkte der achsparallelen aus Kreisbögen zusammengesetzten Außenwände des Kolbens sind, und die Angelpunkte die Mittelpunkte der aus Kreisbögen zusammengesetzten Innenwände des Umschließungskörpers sind, und die Radien der kreisbogenförmigen Wandungsteile gleich dem konstanten Abstand der Dreh- und Angelpunkte zueinander sind oder ein zwei-, drei-, vier-, usw.-faches oder 3 ¹^²-, 7 ^1/2-, 13 ^1/2-, 21 ¹^²-, uswfaches dieses Abstandes sind, und bei Drehung des Kolbens Dreh- und Angelpunkte zusammenfallen, wobei bei Drehung des Kolbens in einem Drehsinn das Zusammenfallen der verschiedenen Dreh- und Angelpunkte nach einem periodischen Permutationsschema erfolgt.
2) Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von dem Kolben auf eine in der Motorachse befindliche Welle bei den Ausführungen mit drei Drehpunkten durch eine Kurbel erfolgt, die an einem Ende fest mit der »Zelle verbunden ist und mit ihrem anderen Ende und ihren

Seiten-... / - 2 -

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ORIGINAL INSPECTED

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... ihren / - 2 - H-W Brinner

Rotationskm. Patentansprüche

Seitenflanken an den achsparallelen Wänden einer Kolbendurchbrechung als Gleitfläche geführt wird, wobei die Form der Gleitfläche einer äußeren Äquidistanten zu der sternkurvenförmigen dreibogigen Punkteschar entspricht, die bei der Kolbenbewegung von der Motorachse berührt wird.
3) Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch die Kurbel voneinander getrennten Räume der Kolbendurchbrechung durch ihre periodische Volumenvergrößerung und -verkleinerung einen Kühl- und üchmiermittelfluß bewirken und steuern.

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