DE2857309C2 - Steuerung einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kreis- und Hubeingriff - Google Patents

Description

a) Das Ventil ist als achsparallel angeordneter längsverschiebbarer Schieberkolben (Ei -τ- E7; Ai -τ- A T) mit mehreren Durchgangsbohrungen (21) ausgebildet;

b) jede Einlaß- bzw. Auslaßöffnung steht über die Durchgangsbohrungen (21) des Schieberkolbens (Ei + E7;A 1 η- Λ 7) mit in entsprechenden Abständen im Gehäusemantel (6) angeordneten Radialkanälen (22) zeitweise in Verbindung, die ihrerseits in einen Einlaßkanal (23) bzw. Auslaßkanal (24) münden;

c) der Schieberkolben (Ei 4- £7; A 1 -r A7) wird abwechselnd von beiden Enden mittels eines auf einer Nockenwelle (45) drehfest gelagerten Nocken (46) in Längsrichtung verschoben, wobei der Schieberkolben bei völligem öffnen bzw. völligem Schließen der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen jeweils mittels federbeaufschlagter (39), in Kerben (40) des Schieberkolbens (Ei -s- £7; A 1 -5- A 7) einrastender Bolzen (38) arretiert wird;

d) es sind vier diametral verlaufende Nockenwellen (45) vorgesehen, wovon jeweils zwei Nockenwellen in einer Längsebene in einer drehfest mit der Exzenterwelle (2) verbundenen, benachbart zu den Seitenteilen (4, 5) angeordneten Lagerscheibe (43) um ihre Achse drehbar gelagert sind, wobei die Drehung der Nockenwelle (45) über ein mit ihr drehfest verbundenes Winkelzahnrad (50) erfolgt, das mit einem an der Stirnwandung des gegenüberliegenden Seitenteils (4, 5) angebrachten Winkelzahnrad (51) kämmt;

e) Die Schieberkolben (A 1 ■¥ A 7) für die Auslaßöffnungen sind aus Keramik oder asbestgebundenen Sinterstoffen hergestellt.

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Die Erfindung betrifit eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kreis- und Hubeingriff zwischen einem mittels einer Exzenterwelle exzentrisch bewegten Kolben, der über seinem Umfang gleichmäßig verteilt in Schwenklagern drehschwingbeweglich gelagerte Kolbenschieber ungerader Anzahl aufweist, und einem beidseitig von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantel, über dessen Umfang eine der Kolbenschieberzahl entsprechende Anzahl von Schwingzylindern gleichmäßig verteilt ist, welche die Kolbenschieber radialbeweglich aufnehmen, die in Umfangsrichtung Arbeitskammern begrenzen, in welche jeweils Einlaß- und Auslaßöffnungen münden, die jeweils durch ein Ventil gesteuert sind.

Eine derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 26 22 442 bekannt
Bei dieser Maschine sind Tellerventile, wie bei Hubkolben- Brennkraftmaschinen üblich, angeordnet, welche jedoch für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen ungeeignet sind, weil dafür je Ventil mindestens sechs bewegte Teile erforderlich sind, wovon Ventil, Kipphebel und Rollenstößel einzeln gelagert, und die Nockenwellen oder Vielnockenscheiben aufwendig übersetzt werden müssen, wodurch ein erheblicher Aufwand und Leistungsbedarf, sowie starke Geräusch verursacht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Steuerung für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine eingangs genannter Art bei geringem Leistungsbedarf geräuscharm und materialschonend auszubilden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch folgende Merkmale:

a) Das Ventil ist als achsparallel angeordneter längsverschiebbarer Schieberkolben mit mehreren Durchgangsbohrungen ausgebildet;

b) jede Einlaß- bzw. Auslaßöffnung sieht über die Durchgangsbohrungen des Schieberkolbens mit in entsprechenden Abständen im Gehäusemantel angeordneten Radialkanälen zeitweise in Verbindung, die ihrerseits in einen Einlaß- bzw. Auslaßkanal münden;

c) der Schieberkolben wird abwechselnd von beiden Enden mittels eines auf einer Nockenwelle drehfest gelagerten Nocken in Längsrichtung verschoben, wobei der Schieberkolben bei völligem öffnen bzw. völligem Schließen der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen jeweils mittels federbeaufschlagter, in Kerben des Schieberkolbens einrastender Bolzen arretiert wird;

d) es sind vier diametral verlaufende Nockenwellen vorgesehen, wovon jeweils zwei Nockenwellen in einer Längsebene in einer drehfest mit der Exzenterwelle verbundenen, benachbart zu den Seitenteilen angeordneten Lagerscheiben um ihre Achse drehbar gelagert sind, wobei die Drehung der Nockenwelle über ein mit ihr drehfest verbundenes Winkelzahnrad erfolgt, das mit einem an der Stirnwandung des gegenüberliegenden Seitenteils angebrachten Winkelzahnrad kämmt;

e) die Schieberkolben für die Auslaßöffnungen sind aus Keramik oder asbestgebundenen Sinterstoffen hergestellt

Eine ähnliche Ventilsteuerung ist aus der DD-PS 32 384 bekannt, bei welcher ebenfalls längsverschiebbare Schieberkolben angeordnet sind. Der Verfasser dieser Patentschrift vervollkommnete diese Idee zu einer, von beiden Enden kontinuierlich wirksamen Zwangssteuerung, bei der sich die beidseitigen Nocken in ihrer Funktion ergänzen. Für den Anmeldungsgegenstand angewendet würde die Vielzahl der Nocken den Aufwand und Leistungsbedarf sowie die Geräusche untragbar erhöhen.

Die Anordnung der Steuerung beim Anmeldungsgegenstand wird durch die vorteilhafte Gestaltung des Gehäusemantels wesentlich begünstigt. Die öffnung oder Schließung von achsparallel längsverschiebbaren

Schieberkolben als Einlaß- oder Auslaßventile mit jeweils nur einem kreisenden Kolben, der beispielsweise sieben Ventile — jeweils im richtigen Moment — nacheinander rotierend verschiebt ergibt eine fortschrittliche, geräuscharme und matenalschonende Steuerung, welche die vorteilhafte Anwendung von Keramik oder asbestgebundenen Sinterstorfen bei den thermische hochbelasteten Schifiberkolben für die Auslässe ermöglicht

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die schematischϊη Zeichnungen Abb. 1 bis 4 nachstehend erläutert Es zeigt

Abb. 1 Radialschnitt einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Schnitt Α-Bin A b b. 2,

A b b. 2 Längsschnitt der Maschine gemäß A b b. 1 mit axial beidseitig angeordneter Steuerung,

Abb.3 in drei Teilquerschnitten links und drei Teillängsschnitten rechts die Steuerung, mit Teilstücken der Seitenteile 4 und 5 und dem Gehäusemantel 6 gemäß den Schnitten C-D bzw. E-F'm A b b. 2 u.

Abb.4 symbolisch den Ablauf der Steuerung in abgewickeltem Schnitt mit den von rechts öffnenden Nocken I und III, sowie den von links schließenden Nocken Ii und IV, gemäß den Schnitten C-Dund E-Fm A b b. 2 sowie A b b. 3.

Der Exzenter 1 bewegt exzentrisch den Kolben 3 innerhalb des Gehäusemantels 6. (Abb. 1) In den Schwenklagern 7 im Kolben sind eine ungerade Zahl von Kolbenschiebern 8 drehschwingbeweglich gelagert Die Kolbenschieber begrenzen in Umfangsrichtung die Arbeitskammern Bi bis BT. Über den Umfang des Gehäusemantels 6 gleichmäßig verteilt sind die Lager 10 für die Schwingzylinder 12 mit Durchgängen 13, in welchen die entsprechende Anzahl Kolbenschieber radialbeweglich gleiten, während dieselben im äußeren Hubbereich in den Schwingaussparungen 11 ausschwingen. Der Kolben 3 ist für die Montage auf dem Exzenter zweiteilig angeordnet und mit mehreren Zylinderschrauben 14 verschraubt, für seine Stirnflächenabdichtung sind Dichtleisten 15 und Dichtbolzen 16 angeordnet Die Dämpfung der Kolbenschieberbewegungen ist mit Federstäben 17, welche in Axialbohrungen 18 ausschwingen und mittels der Schnittkanten zu kleinen Axialbohrungen 19 ihren Anschlag haben, sichergestellt.

Im Gehäusemantel 6 zwischen den Schwingzylindern 12 sind jeweils zwei Axialbohrungen 20 als Gleitlager für die achsparallel angeordneten längsverschiebbaren Schieberkolben als Einlaßventile Ei bis El und Auslaßventile AX bis Al vorgesehen und jeweils zwischen diesen die Zündkerzen 25 angeordnet In den Schieberkolben sind Durchgangsbohrungen 21, welche mit Radialkanälen 22 im Gehäusemantel zeitweise in Verbindung stehen, die ihrerseits in die Einlaßkanäle 23 bzw. Auslaßkanäle 24 münden. Die Maschine ist mit vierzehn Zylinderschrauben 52 verschraubt

Auf dem Exzenter 1 der Exzenterwelle 2 ist der Kolben 3 gelagert (Abb.2) und beidseitig von den Seitenteilen 4 und 5 begrenzt Der Gehäusemantel 6 ist oben mit der Zündkerze 25 und unten mit der Schwingaussparung 11 gezeigt In den Montierungsflächen der Kolbenhälften sind acht Zylinderschrauben 14 im Querschnitt sichtbar. Der Kolbenschieber 8 ist radial mit Gewichtminderungsbohrungen 9 versehen. Der Schwingzylinder 12 ist an beiden Enden mit je einem breiten Dichtring 33, welcher mit Aussparungen für die Enden von zwei Dichtleisten 31 versehen ist, und'je einem schmalen Enddichtring 34 ausgestattet.

Das Saugringrohr 41 und das Auslaßringrohr 42 mit' Einlaß- und Auslaßstutzen sind im Querschnitt sichtbar.

In den Axial beidseitig benachbart zu den Seitenteilen angeordneten Lagerscheiben 43 sind von den insgesamt 4 Nockenwellen 45 in einer Längsebene zwei Nockenwellen 45 diametral verlaufend in je einem Schrägkugellager 48 und einem Rillenkugellager 49 drehbar gelagert Auf jeder Nockenwelle ist ein Nocken 4S mittels Querbolzen 47 drehfest verankert (A b b. 3).

Die Drehung der Nockenwellen erfolgt über ein mit ihr drehfest verbundenes Winkelzahnrad 50 das mit einem, an -der Stirnwand des gegenüberliegenden Seitenteils 4,5 angebrachten Winkelzahnrad 51 kämmt

Die Übersetzung beider Zahnräder 50, 51 ist 3,5 :1 und ermöglicht bei jeder Umdrehung der Exzenterwelle je Nocken die öffnung oder Schließung von dreieinhalb Ventilen, so daß bei zwei Umdrehungen jedes Ventil geölfnet und wieder geschlossen wird. Bei Zweifachnokken ist demgemäß das Obersetzungsverhältnis 1,75 :1 und bei Dreifachnocken 1,1666 :1.

Die Exzenterwelle 2 ist auf zwei Schrägkugellagern 53 in den Seitenteilen 4 und 5 gelagert Die Schmierung der Maschine ist mit Ölbohrungen 54 angedeutet

Die Steuerräume sind mit Abschlußdeckeln 55 mittels Zylinderschrauben 56 verschlossen und mit Öldichtringen 57 abgedichtet Die Kühlung der Maschine ist mit der Bezugszahl 58 gekennzeichnet

Beim Längsschnitt oben der A b b. 3 ist der längsverschiebbare Schieberkolben als Einlaßventil Ei mit den Durchgangsbohrungen 21 gezeigt, welche mit den Radialkanälen 22 im Gehäusemantel 6 nicht deckungsgleich sind, also in Zu-Stellung. Bei den beiden Längsschnitten darunter dagegen, sind die Durchgangsbohrungen 21 deckungsgleich mit den Radialkanälen 22 gezeigt, also in Offen-Stellung. Die Radialkanäle 22 münden in den Einlaßklanal 23, welcher zum Einlaßringrohr 41 offen ist

Die Abdichtung des Schieberkolbens gegen die Arbeitskarngier erfolgt radial mittels zwei Dichtleisten 35, wovon*£me in den Schieberkolben eingepreßt und nach außen mit einer Labyrinthdichtung versehen, gleichzeitig als gleitende Verdrehsicherung dient. In Längsrichtung enden die beiden Dichtleisten in breiten Dichtringen 36 die mit entsprechenden Aussparungen versehen sind. Benachbart dazu sind schmale Enddichtringe 37 angeordnet

Im Schnitt J-K unten sind die um 45 Grad verdreht, in den Seitenteilen 4 und 5 angeordneten federbeaufschlagten, in Kerben des Schieberkolbens einrastenden Bolzen 38 mit Federn 39 und Kerben 40 gezeigt

In Längsrichtung beidseitig vom Schieberkolben, auf den Nockenwellen 45 sind die Nocken 46 — I öffnend und II schließend — mit Querbolzen 47 verdrehgesichert angeordnet

Die längsverschiebbaren Schieberkolben für die Einlasse in Abb.4 sind mit Ei bis El und für die Auslässe mit Λ 1 bis Λ 7, bei zwei Umdrehungen i/der Exzenterwelle, links mit beiden Ventilarten und den Einlaßnocken und rechts nur für die Auslaßventile und Auslaßnocken, gezeigt, sie werden wie folgt bewegt:
Der Nocken I öffnet nacheinander E 2,4,6,1,3,5 und 7, der Nocken II schließt nacheinander £"5,7,2,4,6,1 und 3

der Nocken III öffnet nacheinander A 6,1,3,5,7,2 und 4,

der Nocken IV schließt nacheinander A 2, 4, 6, 1, 3, 5 und 7.

Jedes Ventil seiner Art wird eine halbe Umdrehung nach öffnung wieder geschlossen, so daß bei zwei

Umdrehungen der Exzenterwelle der ganze Viertaktablauf mittels der längsverschiebbaren Schieberkolben beispielsweise wie folgt gesteuert wird:

Umdrehung I = Einlaß öffnen und schließen, Verdichtungstakt,

Umdrehung II = Arbeitstakt, Auslaß öffnen und

schließen usw. .

Die Zündfolge in den Arbeitskammern B1,3,5, 7,2, 4, 6 usw. ermöglicht, aufgrund der ungeraden Anzahl

derselben, einen endlosen Ablauf der vier Takte, der sich jeweils in der übernächsten Arbeitskammer mit geringer zeitlicher Verschiebung, welche sich durch dip Teilung der 3,5 Abläufe bei 4 Takten ergibt, wiederholt!

Die Maschine entspricht mit dreieinhalb Arbeitstag ten je Umdrehung der Exzenterwelle, einer Siebenzy| linderviertakt-Hubkolbenmaschine. Sie kann auch ψ bei entsprechender Steuerung — mit 5, 9 oder 11 Arbeitskammern ausgelegt werden. f|

Die Maschine zeichnet sich durch geringen Fertig gungsaufwand aus, weil alle Funktionsteile in Axialbon'-' rangen angeordnet sind (vgl. A b b. 1). §

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kreis- und Hubeingriff zwichen einem mittels einer Exzenterwelle exzentrisch bewegten Kolben, der s über seinem Umfang gleichmäßig verteilt in Schwenklagern drehschwingbeweglich gelagerte Kolbenschieber ungerader Anzahl aufweist, und einem beidseitig von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantel, über dessen Umfang eine der Kolbenschieberzahl entsprechende Anzahl von Schwingzylindern gleichmäßig verteilt ist, welche de Kolbenschieber radialbeweglich aufnehmen, die in Umfangsrichtung Arbeitskammern begrenzen, in welche jeweils Einlaß- und Auslaßöffnungen münden, is die jeweils durch ein Ventil gesteuert sind, gekennzeichnet durch Folgende Merkmale: