DE3148027C2 - Taumelscheiben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit veränderbarem Hubraum, dessen Taumelscheibe in dem Maschinengehäuse relativ zu der Motorhauptwelle um eine rechtwinklig zur Motorhauptwelle verlaufende Achse schwenkbar ist, wobei eine einfache, zuverlässige und dauerhafte Konstruktion dadurch gewährleistet ist, daß der umlaufende Teil der Taumelscheibe um eine mit der Motorhauptwelle fest verbundene, exzentrisch quer zur Motorhauptwelle liegende Schwenkachse schwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs ·ί. Eine solche Taumelscheiben-Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 15 76 187 bekannt. Bei dieser Maschine sind in dem stillstehenden Maschinengehäuse mehrere, mit ihren Achsen auf einem Zylindermantel liegende Zylinder angeordnet, deren Kolben über Kolbenstangen und sphärische Lager an der Taumelscheibe angelenkt sind. Die Taumelscheibe ist kardanisch über einen Ring in einer nichtumlaufenden, aber axial gegenüber dem Gehäuse verschieblichen Glocke aufgehängt und über radial und axial wirkende Wälzlager gegen eine ringförmige, umlaufende Schiefscheibe abgestützt, die ihrerseits über in Gleitbuchsen drehbare Zapfen einer Welle auf der letzteren gelagert ist. Die Schiefscheibe trägt an ihrem Umfang ein Gelenk, das eine Führung bildet und mit dem sie in einer Schwungscheibe gelagert ist, die im Gehäusetopf auf axial und radial wirkenden Wälzlagern abgestützt ist. Die längsverschiebbare Welle hat ihre Hauptlagerstellen im Mittelpunkt der kardanischen Aufhängung der Taumelscheibe und im Schiebesitz gegenüber einer Nabe der Schwungscheibe. Über diese Nabe erfolgt als Motor-Hauptwelle der Kraftantrieb. Die Motor-Hauptwelle kann bei dieser Ausführung nicht einteilig ausgeführt werden, sondern muß die zusätzlich axial verschiebliche Welle mit dem Schwenklager haben, die wiederum drehfest mit der Motor-

Hauptwelle verbunden sein muß.

Aus der GB-PS 3 08 835 ist eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine bekannt deren Taumelscheibe in dem Maschinengehäuse relativ zur Motor-Hauptwelle um eine rechtwinkelig zur Motor-Hauptwelle verlaufende Achse schwenkbar ist wobei der umlaufende Teil der Taumelscheibe um eine mit der Motor-Hauptwelle fest verbundene exzentrisch quer zur Motor-Hauptwelle liegende Schwenkachse schwenkbar ist Der nichtumlaufende Teil soll durch ein Verbindungsstück, welches an beiden Enden mit einem Universalgelenk ausgestattet ist geführt sein, um zu verhindern, daß der nichtumlaufende Teil aufgrund der Reibung in Segmentlagern mitgenommen wird. Ein solches Verbindungsstück mit Universalgelenk kann aber bei dieser Konstruktion keinesfalls, wie anmeldungsgemäß, im Zentrum des feststehenden Teils der Taumelscheibe angebracht sein, da dieses bereits durch den Verstellmechanismus für die Scheibenschwenkung belegt ist Eine Verdrehsicherung außen an den Enden des nicht umlaufenden Teils der Taumelscheibe vorzusehen, ist jedoch konstruktiv unzweckmäßig. Eine solche äußere Verdrehsicherung ware wegen der dort herrschenden hohen Gleitgeschwindigkeit technisch auch nur sehr aufwendig realisierbar.

Die DE-OS 28 02 228 offenbart eine als Strömungsmittelpumpe ausgebildete Kraft- und Arbeitsmaschine, die nicht als Brennkraftmaschine im ar.meldungsgemäßen Sinne einsetzbar ist weil dafür ein wesentliches Merkmal, nämlich das gleichbleibende Verdichtungsverhältnis, nicht gewährleistet ist und die Zylinder mit umlaufen. Diese St>ömungsmitlelpumpe weist zwar ein Universalgelenk auf, welches eine Längsverschiebbarkeit bei gleichzeitiger Schwenkmöglichkeit ermöglicht, jedoch kann dieses Universalgelenk nicht auf die anmeldungsgemäße Brennkraftmaschine übertragen werden, da es keine gegenüber dem Gehäuse drehmoment abstützende Einheit für ein feststehendes Teil einer Taumelscheibe aufweist
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße TaumelscheibenAii'ennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß eine Verbesserung der Drehmomentabstützung des nichtumlaufenden Teiles der Taumelscheibe erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln eine auch nach langer Betriebszeit spielfreie Schwenklagerung geschaffen. Es kann eine einteilige Ausführung der Motor-Hauptwelle verwendet werden. Die exzentrische

ίο Anordnung der Schwenkachse mit großem Abstand zur Drehachse der Motor-Hauptwelle verringert darüber hinaus die durch das Drehmoment des Motors auftretenden Kräfte. Der Abstand der Schwenkachse von der Drehachse der Motor-Hauptwelle ist so wählbar, daß das Verdichtungsverhältnis bei Veränderung des Hubraumes in festgelegten Grenzen gleich oder nahezu gleich bleibt. Die erzielte Spielfreiheit der Schwenkachse vermeidet bei einem Wechsel auf Schubbetrieb Schläge, welche die 5-Schwenklagerung zerstören könnten. Die Vorteile einer solchen Brennkraftmaschine, die darin bestehen, daß sie im Teillastbetrieb, wie er z. B. bei einem Kraftfahrzeug im Stadtverkehr gegeben ist, mit einer der geforderten Leistung angepaßten Hubraumgröße wirtschaftlicher, d. h. mit geringerem Treibstoffverbrauch, arbeitet, können nach der Erfindung über lange Betriebszeiten ausgenutzt werden.

Die Verschwenkung der Taumelscheibe um die Schwenkachse wird bei einer Weiterbildung des Erfin-

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dungsgedankens vorteilhafterweise mit den Mitteln des axial verschiebenden Gewindehülse 20 aus wird über Anspruchs 2 erreicht ein Drucklager 22, einen Druckring 23 und Verbin-

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfol- dungsstangen 24 der Verstellkolben 17 relativ zur Mögend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu- tor-Hauptweile 14 axial verschoben. terL 5 Die Verstellung der Zahnstange wird mit einem Re-

Die einzige Figur zeigt im Axialschnitt eine Ausfüh- gelantrieb so optimiert, daß der Motor mit dem für die rungsform einer die Erfindung aufweisenden Taumel- jeweils erforderliche Leistung geringstmöglichen Hubscheiben-Brennkraflmaschine. raum und damit am wirtschaftlichsten arbeitet Die

In einem feststehenden Motor-Gehäuse 1 befinden rückwärtige Stirnseite des Verstellkolbens 17 ist über sich, vorzugsweise in ungerader Zahl, Zylinder 2 mit io einen Druckmittelkanal 48 mit einem pneumatischen Kolben 3, deren Achsen parallel zur Mittelachse 4 einer oder hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar, wo-Motor-Haupwelle 14 liegen. Die Kolben 3 sind über durch eine Gegenkraft zu den Kräften der Kolben Pleuelstangen 6 gelenkig mit einem nichtumlaufenden ausgeübt wird, welche die zur Hubraumänderup.g aufzu-Teil 7 einer Taumelscheibe verbunden. Dabei sind die wendenden Verstellkräfte verringert Der Abtrieb des kolbenseitigen Enden der Pleuelstangen jeweils über 15 Motors erfolgt über das Wellenende 25 der Motorein Kugelgelenkt 45 und die gegenüberliegenden Enden Hauptwelle

über ein kardanisches Wellengelenk 46 an dem nichtum- Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Prinzips ist es nicht

laufenden Teil 7 der Taumelscheibe angebracht Der nur möglich, eine im Aufbau einfache; und damit in seinichtumlaufende Teil 7 der Taumelscheibe ist selbst ein ner Herstellung kostengünstige Taumelscheibenkardanisches Doppelwellengelenk 8 mit dem Motor- 20 Brennkraftmaschine hoher Betriebsdauer zu schaffen, Gehäuse 1 drehfest verbunden. Dabei ist das Doppel- deren Hubraum veränderlich ist, sorrfern auch kostenwellengelenk 8 mit einem zum Zylinderkopf 5 weisen- günstig die Produktion von Motoren rrit serienverschieden Gelenkzapfen 44 aufgrund einer Kugel-iUIIen-La- denen fest eingestellten Hubraums wirtschaftlicher zu gerung leicht schwenkbar und in Richtung der Mittel- gestalten. Im letzteren Fall brauchen lediglich die Mittel, achse 4 der Motor-Hauptwelle 14 axial verschiebbar in 25 die die Schwenkbarkeit der Taumelscheibe gewährleieinem Hülsenabschnitt des feststehenden Motor-Ge- sten, weggelassen und durch unverstellbare, noch kohäuses 1 gelagert Ein umlaufender Teil 9 der Taumel- stengünstigere Mittel ersetzt zu werden.

scheibe ist über ein Axialgleitlager 10 und ein Radialla-

ger 11 auf einer Taumelscheibe 12 drehbar mit dem Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

nichtumlaufenden Teil 7 der Taumelscheibe verbunden. 30

Dadurch weicht der Mittelpunkt der kardanischen Aufhängung 8,44 des nichtumlaufenden Teils 7 der Taumelscheibe beim Schwenken der Taumelscheibe um die Schwenkachse 13 geringstmöglich von der Mittelachse

4 ab und das Taumelscheibenteil 7 bildet mit dem kardanischen Doppelwellengelenk 8 eine gegenüber dem Motor-Gehäuse 1 drehmomentabgestützte Einheit Der umlaufende Teil 9 der Taumelscheibe ist über eine quer (rechtwinklig) exzentrisch zur Motor-Hauptwelle 14 liegenden Schwenkachse 13 mit der Motor-Hauptwelle 14, und zwar üoer eine Schwungscheibe 47 schwenkbar verbunden. Wie insbesondere auch aus der Zeichnung ersichtlich, bildet die Schwenkachse 13 dadurch am Umlaufkreis ihres Abstandes von der Motor-Hauptwelle 14 eine Tangente. Durch Schwenken des umlaufenden Teils 9 der Taumelscheibe um die Schwenkachse 13 in Richtung der Zylinder 2 und der Ko/ben 3 verkleinert sich der Hub der Kolben 3. Damit wird der Hubraum des Motors reduziert. Durch dieses Schwenken wird gleichzeitig die Taumelscheibenachse 12 axial in Riehtung des Zylinderkopfes 5 verschoben, wodurch sich der Abstand zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinderkopf

5 in der O'/'-Lage der Kolben verkleinert und sich das Verdichtungsverhältnis verändert. Für die Ausführung der Schwenkbewegung ist der umlaufende Teil 9 der Taumelscheibe im Bereich der Mittelachse 4 über eine Gelcnkstange 18 mit einem Verstellkolben 17 verbunden, die auf beiden Seiten in einer gemeinsamen Ebene verschwenkbar angelenkt ist. Der Verste'flkolben 17 ist konzentrisch in der Motor-Hauptwelle 14 axial verschiebbar gelagert. Die Motor-Hauptwelle 14 selbst ist in Wälzlagern 15 und 16 in dem Motorgehäuse 1 gelagert. Die Hubraumverstellung mittels des Verstellkolbens 17 erfolgt über eine Zahnstange 19, deren Achse exzentrisch quer zur Mittelachse 4 verläuft und die an einer zur Mittelachse 4 koaxialen Gewindehülse 20 angreift, die ihrerseits über ein Steilgewinde 21 mit dem Motorgehäuse 1 in Wirkverbindung steht. Von der sich

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit mehreren konzentrisch um die Hauptwelle (14) der Brennkraftmaschine angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten (3, 2) mit veränderbarem Hubraum, insbesondere bei gleichbleibendem Verdichtungsverhältnis, wobei ein umlaufender Teil (9) der Taumelscheibe um eine außerhalb einer Mittelachse (4) der Taumelscheiben-Brennkraftmaschine liegende Achse (13) schwenkbar ist und wobei ein nichtumlaufender Teil (7) der Taumelscheibe gegenüber einem Gehäuse (1) der Brennkraftmaschine kardanisch aufgehängt, mit diesem drehfest verbunden und in Richtung einer Motor-Hauptwelle (14) mittels eines Gelenkzapfens (44) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (13) des umlaufenden Teils (9) der Taumelscheibe einen festen Abstand zur Motor-Hauptwelle

(14) aufweist und am Umlaufkreis dieses Abstands eine Tangente bildet und daß die beiden nichtumiaufenden Teile der Taumelscheibe, nämlich das Taumelscheibenteil (7) und das kardanische Doppelwellengelenk (8), eine gegenüber dem Gehäuse (1) drehmomentabstützende Einheit bilden, die an ihrem mit dem Gehäuse (1) verbundenen Ende über einen längsverschiebbaren und schwenkbaren Gelenkzapfen (44) gelagert ist, wobei die Längsverschiebung des Schwenkmittelpunktes des Gelenkzapfens (44) auf der Mittelachse (4) erfolgt

2. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch I₁ mit einem konzentrisch in der Motor-Hauptwelle (14) gelagerten verstellbaren Kolben (17), dadurch gekennzeichnet, ^aß der umlaufende Teil (9) der Taumelscheibe über eine Gelenkstange

(15) mit dem Verstellkolben (17) verbunden ist.