DE2911474A1

DE2911474A1 - Rotating piston IC engine - has circular cylinder and diametrically arranged piston flanges attached to separate, concentric drive shafts

Info

Publication number: DE2911474A1
Application number: DE19792911474
Authority: DE
Inventors: Wilfried Zabel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1980-09-25

Abstract

The cylinder is or circular corss section (2). Inside, and pivoted at the centre, are piston flanges (8, 9, 10, 11) attached to separate but concentric drive shafts. The pistons are axially in line inside the cylinder. Arrester elements (12, 13) hold, in succession, the piston flanges during power strokes. Inlet and outlet gas ports (14, 15, 16, 17) are approximately midway between arresters. Sparking plugs (18, 19) are at a small angle in direction of rotation (A) from the arresters. During the power stroke one piston is arrested whilst the other turns due to the expanding gas which acts on all the flange are. The arresters release and an induction stroke follows whereupon the other piston is arrested and the cycle repeats. Practically the whole reaction of the ignited fuel mixture reacts on the piston. The sealing arrangement at the cylinder-piston interface is simpler with a circular cylinder.

Description

Wilfried Zabel, Weiersweg 15, 4050 Mönchengladbach 1Wilfried Zabel, Weiersweg 15, 4050 Mönchengladbach 1

Peter Spitz, Berliner Straße 57, 4050 Mönchengladbach 2 Heinz Hagen, Rochusstraße 14, 5144 Rath-Anhoven Umlaufkolbenmotor Die Erfindung betrifft einen Umlaufkolbenmotor mit in einem Zylindergehäuse drehbar angeordneten Kolben.Peter Spitz, Berliner Strasse 57, 4050 Mönchengladbach 2 Heinz Hagen, Rochusstrasse 14, 5144 Rath-Anhoven rotary piston engine The invention relates to a Rotary piston engine with pistons rotatably arranged in a cylinder housing.

Es sind unter der Bezeichnung "Wankel-Motor Kreiskolbenmotoren bekannt, bei denen das Absperrteil stillsteht, also selbst Teil des feststehenden Gehäuses ist, und das Leistungsteil sich mit seinem Schwerpunkt auf seinem Kreis bewegt und zusätzlich eine gleichförmige Drehung um seinen Schwerpunkt ausführt. Hierbei ist nachteilig, daß infolge der zum Teil exzentrischen Anordnung Dichtungsprobleme auftreten. Weiterhin wird als nachteilig empfunden, daß die bei der Verbrennung entstehende Kraft nur teilweise auf das Leistungsteil Ubertragen wird, da nur eine Komponente der entstehenden Kraft derart auf das Leistungsteil einwirkt, daß ein Drehmoment erzeugt wird.There are known under the designation "Wankel engine rotary piston engines, in which the shut-off part stands still, so itself part of the fixed housing is, and the power section moves with its focus on its circle and additionally performs a uniform rotation around its center of gravity. Here is disadvantageous that sealing problems occur as a result of the partially eccentric arrangement. It is also felt to be disadvantageous that the resulting from the combustion Force is only partially transferred to the power unit, as there is only one component the resulting force acts on the power unit in such a way that a torque is produced.

Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, einen Uslaufkolbenmotor vorzuschlagen, bei dem geringere Dichtungsprobleme als bei einem Kreiskolbenmotor auftreten, und bei dem eine bessere Kraftausnutzung vorliegt Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Zylindergehäuse innen in der Form eines Kreiszylinders gestaltet ist, und koaxial zur Mittelachse des Kreiszylinders zwei Wellen angeordnet sind, und wenigstens eine der Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist, und stirnseitig Wellenstümpfe aus dem Kreiszylinder herausgeführt sind, und beide Wellen ein sich radial bis zum Innenumfang des Kreiszylinders erstreckendes und axial der Länge des Kreiszylinders entsprechendes Flügelpaar aufweisen, und eine radial wirkende Arretiereinrichtung für ein Flügelpaar vorgesehen ist, in deren Bereich ein stillstehendes Flügelpaar durch eine nach Art einer Freilaufbremse ausgebildete Einrichtung entgegen der Arbeitsdrehrichtung arretiert ist, und - in Arbeitsdrehrichtung gesehen - vor der Arretiereinrichtung gegenüberliegend im Zylindergehäuse Auslaßeinrichtungen und Einlaßeinrichtungen und hinter der Arretiereinrichtung gegenüberliegend Zündeinrichtungen vorgesehen sind.The invention is essentially based on the object of a Uslauf piston engine to propose in which fewer sealing problems than with a rotary piston engine occur, and in which there is a better utilization of force To the Solution to this problem is proposed according to the invention that the cylinder housing is designed inside in the shape of a circular cylinder, and is coaxial with the central axis of the circular cylinder two shafts are arranged, and at least one of the shafts as Hollow shaft is formed, and the end face stub shafts led out of the circular cylinder are, and both shafts are one extending radially to the inner circumference of the circular cylinder and axially have the length of the circular cylinder corresponding pair of wings, and a radially acting locking device is provided for a pair of wings, in which Area of a stationary pair of wings through a type of freewheel brake Device is locked against the working direction of rotation, and - in the working direction of rotation seen - in front of the locking device opposite outlet devices in the cylinder housing and inlet devices and, behind the locking device, opposite ignition devices are provided.

Die erforderliche Abdichtung der Flügelpaare gegenüber der Innenwandung des Kreiszylinders und gegenüber dem Jeweils anderen Flügelpaar ist bei dem erfindungsgemäßen UmlauSkolbenmotor einfach realisierbar, da während eines Umlaufes keine Veränderung des Abstandes des abzudichtenden Teils gegenüber der Innenwandung des feststehenden Teils erfolgt. Infolge der sich radial erstreckenden Flügel der Flügelpaare ist außerdem die Kraftausnutzung günstig, da dadurch die eigentlichen Brennkammern so gestaltet sind, daß die auf das Leistungsteil einwirkende Kraft vollständig und ohne quer oder entgegen der Arbeitsdrehrichtung wirkende Kraftkomponenten auf Je eine sich in radialer Richtung erstrekkende Flügelseite einwirkt. Die Funktion des erfindungsgemässen Umlaufkolbenmotors ist derart, daß während des Zündvorganges jeweils ein Flügelpaar durch die Arretiereinrichtung an einer entgegen der Arbeitsdrehrichtung wirkenden Drehbewegung gehindert ist, und die Kraft somit das andere Flügel paar in Arbeitsdrehrichtung antreibt. Bei einer Weiterdrehung passieren die gegenüberliegenden Flügel des angetriebenen Flügelpaares die vorzugsweise als AuslaBventile ausgebildeten Auslaßeinrichtungen. Nach dem Passieren der Auslaßeinrichtungen wird der in Arbeitsdrehrichtung vor dem bewegten Flügelpaar liegende Raum durch Wirkung der gegenüberliegend angeordneten Einlaßeinrichtungen mit gasförmigem Verbrennungskraftstoff gefüllt und durch die Weiterbewegung des Flügelpaares komprimiert. Bei Erreichen eines bestimmten Kompressionsdruckes löst sich das von der radial wirkenden Arretiereinrichtung gehaltene andere Flügelpaar und bewegt sich ebenfalls in Arbeitsdrehrichtung. Das nachfolgende Flügelpaar wird hingegen von der nunmehr freien, radial wirkenden Arretiereinrichtung festgehalten. In diesem Augenblick erfolgt eine Zündung in den beiden radial gegenüberliegenden Brennräumen. Da das von der radial wirkenden Arretiereinrichtung gehaltene Flügelpaar durch die nach Art einer Freilaufbremse ausgebildete Einrichtung entgegen einer Drehbewegung in Arbeitsdrehrichtung arretiert ist, bewegt sich das vorher arretierte und nunmehr von der Arretiereinrichtung gelöste Flügelpaar in Arbeitsdrehrichtung, worauf sich der beschriebene Vorgang wiederholt. Somit wirkt auf die beiden aus dem Gehäuse herausgeführten Wellenstümpfe, die mit den Wellen der Flügelpaare verbunden sind, abwechselnd in jeweils gleicher Drehrichtung ein Drehmoment. Die Wellenstümpfe sind zweckmäßigerweise an gegenüberliegenden Stirnseiten des Kreiszylinders aus dem Gehäuse herausgeführt und über mechanische Einrichtungen mit einer gemeinsamen Antriebswelle verbunden.The required sealing of the pairs of wings against the inner wall of the circular cylinder and opposite the respective other pair of wings is in the invention Rotary piston engine is easy to implement, as there is no change during one rotation the distance between the part to be sealed and the inner wall of the fixed part Partly done. As a result of the radially extending wings of the wing pairs is In addition, the use of force is favorable, as this results in the actual combustion chambers are designed so that the force acting on the power unit is complete and without Force components acting across or against the working direction of rotation acts on a wing side extending in the radial direction. The function of the rotary piston engine according to the invention is such that during the ignition process each one pair of wings by the locking device on one opposite to the working direction of rotation acting rotational movement is prevented, and the force thus the other pair of wings drives in the working direction of rotation. If you continue to turn, the opposite ones will pass Wings of the driven pair of wings, which are preferably designed as outlet valves Outlet devices. After passing through the outlet devices, it is turned in the working direction of rotation Space in front of the moving pair of wings due to the action of the space opposite one another Inlet means filled with gaseous combustion fuel and through the Further movement of the pair of wings is compressed. When a certain compression pressure is reached the other pair of wings held by the radially acting locking device is released and also moves in the working direction of rotation. The following pair of wings will however, held by the now free, radially acting locking device. At this moment an ignition takes place in the two radially opposite one another Combustion chambers. Since the pair of wings held by the radially acting locking device by the device designed in the manner of a freewheeling brake against a Rotary movement is locked in the working direction of rotation, the previously locked moves and now released from the locking device pair of wings in the working direction of rotation, on what the process described is repeated. Thus acts on the two stub shafts led out of the housing, which are connected to the shafts of the Pairs of wings are connected, alternately in the same direction of rotation a torque. The stub shafts are expediently on opposite end faces of the circular cylinder led out of the housing and via mechanical devices with a common Drive shaft connected.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß mehrere Zylinder mit Flügelpaaren vorgesehen sind, deren Wellenstümpfe mit einer für alle Zylinder gemeinsamen Abtriebswelle verbunden sind.In a further embodiment of the invention it can be provided that several cylinders with pairs of wings are provided, the stub shafts with a for all cylinders common output shaft are connected.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die radial wirkende Arretiereinrichtung als elektromagnetisch wirkende Arretiereinrichtung ausgebildet ist.In a further embodiment of the invention it can be provided that the radially acting locking device as an electromagnetically acting locking device is trained.

Da die Wirkung der elektromagnetischen Arretiereinrichtung elektrisch in weiten Grenzen ohne großen Aufwand steuerbar ist, und die in den Verbrennungsräumen erzielte Verdichtung im wesentlichen davon abhängt, wann die radial wirkende Arretiereinrichtung das jeweils arretierte Flügelpaar freigibt, ist bei dem erfindungsgemäßen Umlaufkolbenmotor in Zusammenwirken mit dem jeweiligen Zündzeitpunkt die Motorverdichtung und damit die Motorleistung in einfacher Weise veränderbar. Dies hat zur Folge, daß der Umlaufkolbenmotor in einfacher Weise auf die verschiedenartigsten Verbrennungskraftstoffe umgestellt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, daß jeweils radial gegenüberliegende und gleichzeitig gezündete Verbrennungsräume vorgesehen sind, die auf die jeweils gleiche Welle und damit den gleichen Wellenstumpf einwirken. Damit wird eine größere Leistung gegenüber herkömmlichen Motoren bzw. bei gleicher Leistung eine wesentlich kleinere Baugröße ermöglicht.Since the effect of the electromagnetic locking device is electrical can be controlled within wide limits without great effort, and that in the combustion chambers The compression achieved depends essentially on when the radially acting locking device the respective locked pair of wings releases is in the rotary piston engine according to the invention in interaction with the respective ignition point, the engine compression and thus the engine power can be changed in a simple manner. As a result, the rotary piston engine converted in a simple manner to the most varied of combustion fuels can be. It is also advantageous that each radially opposite and at the same time ignited combustion chambers are provided that on the the same wave and thus the same stub shaft act. So that will a higher performance compared to conventional motors or with the same performance allows a much smaller size.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der in einem (nicht dargestellten) Gehäuse mit einem Innenraum in Form eines Kreis zylinders angeordneten Achsen mit Flügelpaaren; Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Schnittdarstellung, etwa entsprechend der Linie III-III in Fig. 1, Jedoch mit einer schematischen Darstellung des Gehäuses und aus diesem herausgeführten Wellenstümpfen.Further details and features of the invention emerge from the following description of an embodiment. They show: FIG. 1 a schematic Representation of the in a (not shown) housing with an interior in the form a circular cylinder arranged axes with pairs of wings; Fig. 2 is an end view the arrangement according to FIG. 1; Fig. 3 is a sectional view, approximately corresponding to the Line III-III in Fig. 1, but with a schematic representation of the housing and from this stumped shaft.

Ein Zylindergehäuse 1 weist einen Innenraum 2 in Form eines Kreiszylinders auf. Die Form des Kreiszylinders ist in Fig.A cylinder housing 1 has an interior 2 in the form of a circular cylinder on. The shape of the circular cylinder is shown in Fig.

1 und 2 schematisch durch Kreise angedeutet. Koaxial zur Mittelachse 3 des Kreiszylinders sind Wellen 4 und 5 angeordnet. Die Welle 5 weist abgesetzte Abschnitte 5a und 5b auf, über welche sich als Hohlwelle ausgebildete Abschnitte 4a und 4b der Welle 4 erstrecken. Beidseitig gegendberliegend sind Wellenstümpfe 6 und 7 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt. An der Welle 4 ist ein Flügelpaar mit radial angeordneten gegenuberliegenden Flügeln 8 und 9 angeordnet. An der Welle 5 ist ein Flügelpaar mit gegenüberliegenden Flügeln 10 und 11 angebracht. Die Flügelpaare 8, 9 und 10, 11 sind längs ihrer Kanten gegenüber der Innenwandung des Kreiszylinders 2 abgedichtet. In dem Gehäuse 1 sind gegenüberliegende Arretiereinrichtungen 12, 13 angeordnet, die beispielsweise als elektromagnetisch wirkende Arretiereinrichtungen ausgebildet sein können. Es ist auch möglich, die Arretiereinrichtung in anderer Weise auszubilden. Die Arretiereinrichtungen 12 und 13 wirken radial nach innen auf jeweils ein Flügelpaar, beispielsweise entsprechend der Darstellung in Fig.1 and 2 indicated schematically by circles. Coaxial to the central axis 3 of the circular cylinder shafts 4 and 5 are arranged. The shaft 5 has stepped Sections 5a and 5b, over which sections formed as a hollow shaft extend 4a and 4b of the shaft 4 extend. On both sides opposite are shaft stumps 6 and 7 led out of the housing 1. On shaft 4 is a Pair of wings with radially arranged opposite wings 8 and 9 arranged. A pair of vanes with opposing vanes 10 and 11 is attached to the shaft 5. The wing pairs 8, 9 and 10, 11 are along their edges opposite the inner wall of the circular cylinder 2 sealed. In the housing 1 are opposing locking devices 12, 13 arranged, for example as electromagnetically acting locking devices can be formed. It is also possible to use the locking device in another Way to train. The locking devices 12 and 13 act radially inward on each pair of wings, for example as shown in Fig.

2 auf das Flügelpaar 10, 11. Die Arbeitsdrehrichtung ist mit A bezeichnet. Weiterhin ist im Bereich der Arretiereinrichtungen 12, 13 eine (nicht dargestellte) Einrichtung vorgesehen, welche nach Art einer Freilaufbremse wirkt und eine Bewegung des gerade im Bereich der Arretiereinrichtungen 12, 13 befindlichen Flügelpaares entgegen der Arbeitsdrehrichtung A verhindert.2 on the pair of blades 10, 11. The direction of rotation is indicated by A. Furthermore, in the area of the locking devices 12, 13 there is a (not shown) Device provided which acts in the manner of a freewheel brake and a movement of the wing pair located in the area of the locking devices 12, 13 against the working direction of rotation A.

Gegenüberliegend im Gehäuse sind weiterhin Auslaßeinrichtungen 14, 15 und Einlaßeinrichtungen für den Verbrennungskraftstoff bzw. verbrannten Kraftstoff vorgesehen. Diese Einrichtungen können beispielsweise als Ventile ausgebildet sein.Opposite in the housing are also outlet devices 14, 15 and inlet means for the combustion fuel or burned fuel intended. These devices can be designed as valves, for example.

Von den Einrichtungen 14 bis 17 aus in Arbeitsdrehrichtung gesehen hinter den Arretiereinrichtungen 12, 13 sind außerdem Zündeinrichtungen 18 und 19 angeordnet. Die Wellenstümpfe 6 und 7 sind über (nicht dargestellte) mechanische Einrichtungen mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) gemeinsamen Abtriebswelle verbunden.Seen from the devices 14 to 17 in the working direction of rotation behind the locking devices 12, 13 are also ignition devices 18 and 19 arranged. The stub shafts 6 and 7 are mechanical (not shown) Facilities with a (also not shown) common Output shaft connected.

Die Funktion des Umlaufkolbenmotors ist wie folgt: Wenn - entsprechend der Darstellung in Fig. 2 - das Flügelpaar 8, 9 durch einen Anlasser in Arbeitsdrehrichtung A in Drehbewegung gesetzt wird, bewegen sich die Flügel 8, 9, an den Auslaßeinrichtungen 14, 15 vorbei. Umgehend danach strömt ein Explosionsgemisch durch die Einlaßeinrichtungen 16, 17 ein. Bei einer weiteren Bewegung der Flügel 8, 9 in Arbeitsdrehrichtung A wird das Gemisch komprimiert. Die F1ügel 10, 11 sind zunächst durch Wirkung der Arretiereinrichtungen 12, 13 arretiert. Wenn der Druck in dem Kompressionsraum einen bestimmten Druck überschreitet, lösen sich die Flügel 10, 11 aus den Arretiereinrichtungen 12 und 13 und bewegen sich ebenfalls in Arbeitsdrehrichtung A. Durch Beeinflussung der Wirkung der Arretiereinrichtungen 12, 13 kann dieser Druck eingestellt bzw. verändert werden. Wenn die Flügel 10, 11 die Arretiereinrichtung verlassen haben um sich in Arbeitsdrehrichtung A zu bewegen, erfolgt eine Zündung mittels der Zündeinrichtungen 18, 19. Das Flügelpaar 8, 9 ist gleichzeitig in den Wirkungsbereich der Arretiereinrichtung 12, 13 geraten und wird hierdurch abgebremst. Gleichzeitig wird durch die nach Art einer Freilaufbremse wirkende Einrichtung des Flügelpaares 8, 9 entgegen der Arbeitsdrehrichtung A verhindert. Da in Arbeitsdrehrichtung A nunmehr lediglich das Flügelpaar 10, 11 beweglich ist, wird dieses Flügelpaar durch die Zündwirkung in Arbeitsdrehrichtung A beschleunigt. Das verbrannte Gemisch.wird durch die Auslaßeinrichtungen 14, 15 ausgestoßen, und anschließend beginnt der beschriebene Vorgang erneut. Somit wird abwechselnd auf die Wellenstümpfe 6 und 7 eine Drehbewegung aufgegeben. Infolge der Verbindung der beiden Wellenstümpfe 6 und 7 über mechanische Einrichtungen kann hierdurch eine kontinuierliche Drehbewegung an einer Abtriebswelle erzeugt werden.The function of the rotary piston engine is as follows: If - accordingly the illustration in Fig. 2 - the pair of blades 8, 9 by a starter in the working direction of rotation A is set in rotation, the blades 8, 9 move at the outlet devices 14, 15 over. Immediately thereafter, an explosive mixture flows through the inlet devices 16, 17 a. With a further movement of the wings 8, 9 in the working direction of rotation A. the mixture is compressed. The F1 wings 10, 11 are initially due to the action of Locking devices 12, 13 locked. When the pressure in the compression space one Exceeds a certain pressure, the wings 10, 11 release from the locking devices 12 and 13 and also move in the working direction of rotation A. By influencing the effect of the locking devices 12, 13, this pressure can be set or to be changed. When the wings 10, 11 have left the locking device in order to move in the working direction of rotation A, ignition takes place by means of the ignition devices 18, 19. The pair of wings 8, 9 is at the same time in the effective area of the locking device 12, 13 and is slowed down as a result. At the same time, according to Art a free-wheeling brake device of the wing pair 8, 9 counter to the working direction of rotation A prevents. Since now only the pair of blades 10, 11 is movable, this pair of blades is rotated in the working direction by the ignition effect A. accelerated. The burned mixture is expelled through the outlet devices 14, 15, and then the process described begins again. Thus, alternates abandoned a rotary movement on the stub shafts 6 and 7. As a result of the connection of the two stub shafts 6 and 7 via mechanical devices can thereby be a continuous rotary motion can be generated on an output shaft.

Claims

Wilfried Zabel, Weiersweg 15, 4050 Mönchengladbach 1 Peter Spitz, Berliner Strasse 57, 4050 Mönchengladbach 2 Heinz Hagen, Rochusstrasse 14, 5144 Rath-Anhoven Rotary piston engine patent claims, see above (k) Rotary piston engine with in a cylinder housing rotatably arranged piston, characterized in that the cylinder housing (1) is designed inside in the shape of a circular cylinder (2), and coaxial to the central axis (3) of the circular cylinder (2) two shafts (4, 5) are arranged, and at least one of the shafts is designed as a hollow shaft (4a, 4b), and at the end face stub shafts (6, 7) are led out of the circular cylinder (1), and both shafts are radially extending to the inner circumference of the circular cylinder (2) and axially the length of the Have circular cylinder corresponding pair of wings (8, 9 or 10, 11), and one radially acting locking device (12, 13) is provided for a pair of wings, in the area of a stationary pair of wings (70, 11) by one like a Freewheel brake trained device locked against the working direction of rotation (A) is, and - seen in the working direction of rotation (A) - in front of the locking device (12, 13) opposite in the cylinder housing (1) outlet devices (14, 15) and inlet devices (16, 17) and behind the locking device opposite ignition devices (18, 19) are provided.

2. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the shaft stop (6, 7) on opposite end faces of the circular cylinder (2) are led out of the cylinder housing (1).

3. Rotary piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that that the stub shafts (6, 7) via mechanical devices with a common Output shaft are connected.

4. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that several cylinders with pairs of wings (8, 9 and 10, 11) are provided, their Stub shafts (6, 7) connected to an output shaft common to all cylinders are.

5. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the radially acting locking device (12, 13) as electromagnetically acting Locking device is formed.