DE3724298A1 - Drehkolbenverbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor, der eine Verbrennungskraftmaschine bildet.

Ziel der Erfindung ist es, einen solchen Motor kosten­ günstiger als bekannte Motoren dieser Art herzustellen, seine Wartungskosten zu verringern, seinen Massenwir­ kungsgrad zu verbessern und seinen Gesamtwirkungsgrad zu steigern. Geringere Herstellungskosten sollen dadurch er­ reicht werden, daß die Anzahl der Teile des Motors ver­ kleinert und seine Konstruktion vereinfacht wird. Die Senkung der Wartungskosten gegenüber vergleichbaren Moto­ ren ist auf die Vereinfachung der Konstruktion zurückzu­ führen wie auch darauf, daß die Konstruktionselemente, wie Seitenscheiben und Auskleidungen, sobald sie ver­ schlissen sind, wiederverwendet werden können, wenn sie einer entsprechenden Erneuerung unterworfen werden.

Was den höheren Massenwirkungsgrad anbelangt, so soll dieser durch eine gute Ausbalancierung beim Lauf mit hoher Drehzahl erreicht werden, wobei das Gewicht und der Durchmesser des Motors ziemlich groß sein können.

Schließlich soll der bessere Gesamtwirkungsgrad da­ durch erreicht werden, daß die Kraft bzw. Energie un­ mittelbar in Drehbewegung umgesetzt wird und die Zeit­ spanne der Krafteinwirkung verlängert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der stationäre Aufbau des Motors durch Rahmen ge­ kennzeichnet ist, die entweder durch Zugschrauben oder durch ein Gehäuse zusammengehalten werden, wobei die Hauptteile des Motors keine hin- und hergehende linea­ re Bewegung ausführen, sondern die zugeführte Energie direkt in Drehbewegung umgesetzt wird und die einzel­ nen Takte gleichzeitig stattfinden, indem das Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen und Ausstoßen bei jeder sich um 360° erstreckenden Drehung gleichzeitig über einen Winkel von etwa 260° stattfinden. Hierzu bildet der Motor differentielle Räume sichelförmiger Konfigura­ tion, indem sich der Rotor so bewegt, daß die Drehbe­ wegung der Sicheln, die der Geschwindigkeit des Rotors entspricht, nur die Differenz zwischen dem Umfang der Kompressor- und Motorelemente und dem Umfang ihrer Um­ rißlinien verschiebt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Drehkolbenmotor in jeder Bewegungseinheit zwei Elemente zylindrischer Formgebung auf, von denen das eine Kompressorfunktionen und das andere Antriebs­ funktionen erfüllt.

Die Kompressor- und Antriebselemente werden, gemäß ei­ ner weiteren Ausgestaltung der Erfindung, von Scheiben flankiert, die einen größeren Durchmesser aufweisen als die Elemente, wobei die äußeren Scheiben die Kurbelwel­ le aufnehmen.

Jedes Kompressor- und Antriebselement kann darüberhin­ aus mit einer Auskleidung größeren Durchmessers und einer tangentialen Einstellmöglichkeit versehen sein, wobei die Auskleidungen zwischen den genannten Schei­ ben mit Hilfe von Stellschrauben festgezogen werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist jedes Kompres­ sor- und Antriebselement mit einer Schaufel ausgerü­ stet, die Dichtungen aufweist, welche sichelförmige Kammern abtrennen, die Zwischenräume darstellen, wel­ che von den Unterschieden zwischen dem Kompressor und dem Antriebselement gebildet werden, wobei ihre Aus­ kleidungen und die Zwischenräume sich zwischen den sie flankierenden Scheiben befinden.

Ferner läßt sich die Funktionsweise so ausbilden, daß die relative Tangentialgeschwindigkeit zwischen den äußeren Kompressor- und Antriebselementen und der in­ neren Geschwindigkeit der Auskleidungen ständig Null ist.

Der Gleitweg zwischen den Schaufeln und den Ausklei­ dungen ist beim Rotieren gleich der Differenz von Außenumfang der Kompressor- und Antriebselemente und Innenumfang ihrer Auskleidungen.

Schließlich hat es sich auch bewährt, die Verbrennungs­ kammer in den Kompressor- und Antriebselementen auszu­ bilden, die durch Kanäle und Ventile verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Zusammenstellungszeichnung des Drehkolbenmotors,

Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Darstellung zweier Rahmen des Motors von Fig. 1,

Fig. 3 eine längsgeschnittene perspektivische Darstel­ lung des Gehäuses des Motors von Fig. 1,

Fig. 4 eine ebenfalls längsgeschnittene perspektivische Darstellung des Trägergehäuses für Leitungen, die Einspritzpumpe und den Anlasser des Motors von Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstel­ lung der Welle mit Scheibe und Nocke,

Fig. 5A eine der Fig. 5 vergleichbare perspektivische Dar­ stellung der Welle mit Scheibe und Nocke,

Fig. 6 eine geschnittene perspektivische Darstellung des Kompressorelementes des Motors von Fig. 1,

Fig. 7 eine geschnittene perspektivische Darstellung der Trennscheibe des Motors von Fig. 1,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Antriebsele­ mentes des Motors von Fig. 1, einmal in nichtge­ schnittener und ein zweitesmal in längsgeschnitte­ ner Darstellung,

Fig. 8A eine perspektivische Darstellung der Flügel mit ei­ ner durch Pfeile gekennzeichneten Sektorbewegung,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung zweier Auskleidun­ gen,

Fig. 10 eine teilweise längsgeschnittene perspektivische Darstellung der Antriebswelle mit Scheibe, und

Fig. 11 eine teilweise längsgeschnittene perspektivische Darstellung der Druckwalze.

Der Aufbau des Motors ist in den einzelnen Zeichnungsfi­ guren dargestellt, wobei Fig. 1 eine Zusammenstellungs­ zeichnung bildet und die übrigen Zeichnungsfiguren sich mit Einzelteilen des Motors befassen, die in der Zusam­ menstellungszeichnung bezeichnet sind.

Der Motor weist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einen Rotor auf, der zwei zylindrische Elemente besitzt, nämlich ein Kompressorelement 6, das in Fig. 6 dargestellt ist, und ein Antriebselement 8, dessen Aufbau aus Fig. 8 hervor­ geht. Diese Elemente haben auf jeder Seite Scheiben 5, die in den Fig. 5 und 5A dargestellt sind. Außerdem ist eine Scheibe 7 vorgesehen, die die beiden Elemente trennt und Gegenstand der Fig. 7 ist. Alle genannten Teile, also Scheiben und die beiden Elemente, sind durch nicht darge­ stellte Zugschrauben fest miteinander verbunden und bil­ den den Rotor des Motors. Zwischen den Scheiben, die die Kompressor- und Antriebselemente 6, 8 flankieren, sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, Auskleidungen 9 angeordnet, die in Fig. 9 dargestellt sind und einen größeren Durch­ messer aufweisen, so daß sie sich frei zwischen den Schei­ ben und tangential zu den Elementen erstrecken. Aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen dem Kompressorelement und dem Antriebselement einerseits und den Auskleidungen 9 andererseits und aufgrund der Tatsache, daß sie tangential von den Scheiben begrenzt werden, entstehen sichelförmige Kammern.

Sowohl in dem Kompressorelement 6 als auch in dem Antriebs­ element 8 ist eine Schaufel oder ein Flügel 8 a, der in Fig. 8A dargestellt ist, so angeordnet, daß bei einer Dreh­ bewegung, der Raum vor und hinter der Schaufel bzw. dem Flü­ gel sich ändert, wodurch Kompression und Expansion bewirkt werden. Somit findet in dem Kompressorelement das Ansaugen und das Komprimieren der Luft oder des explosiven Gemisches statt. Das Antriebselement besorgt den Arbeits- und Aus­ stoßtakt. Alle Takte, also das Ansaugen, Komprimieren, die Krafterzeugung und das Ausstoßen, finden gleichzei­ tig statt, obgleich sie nicht vollständig deckungsgleich sind, also nicht vollständig zusammenfallen.

In Fig. 1, in der die Anordnung der einzelnen Teile der Drehkolbenmaschine dargestellt ist, ist der Luftansaug­ weg, beginnend mit der Einlaßleitung 16, strichpunktiert gekennzeichnet, während der Kraftstoffweg, beginnend mit der Einspritzpumpe 12, punktiert eingezeichnet ist, und der Weg der Verbrennungsgase, der am Austrittsrohr 17 endet, gestrichelt dargestellt ist. Die ferner gestri­ chelt (Striche gleicher Länge) eingezeichnete, mit Pfei­ len versehene Linie deutet das elektrische System an, zu dem auch der Kollektorring 15 gehört.

Das Kraftstoffsystem weist eine Einspritzdüse 12 A auf, die zu einer Verbrennungskammer 13 gehört. Außerdem be­ finden sich in diesem System Ventile 14. Ferner ist der Motor, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem Anlasserzahn­ rad 18, einer in Fig. 11 im einzelnen dargestellten Druck­ rolle 11 und einer in Fig. 10 im einzelnen dargestellten Antriebswelle 19 versehen, die eine Scheibe 10 aufweist. Des weiteren sind ein Rahmen 2 mit den beiden aus Fig. 2 ersichtlichen scheibenförmigen Wänden 2 a und 2 b vorgese­ hen, ein das Ganze abdeckendes Gehäuse 3, das in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist und ein in Fig. 4 im einzelnen wiedergegebenes Trägergehäuse für Leitungen 16 und 17, die Einspritzpumpe 12 und den Anlassermotor.

Die Arbeitsweise der Drehkolbenmaschine ist wie folgt. Wenn die Maschine bzw. der Motor seine Drehbewegung be­ ginnt, wird hinter dem Flügel 8 a des Kompressorelementes 6 ein Raum erzeugt, der mit der Atmosphäre in freier Verbin­ dung steht. Dies ergibt den Ansaugtakt oder die Ansaugperi­ ode. Gleichzeitig wird der Raum vor demselben Flügel 8 a verkleinert, wodurch die Kompression erzeugt wird. So­ bald der Kompressionstakt beendet ist, beginnt der Ar­ beitstakt, und die Gase werden an dem vorderen Teil des Flügels des Antriebselementes 8 abgegeben, wodurch der Arbeitstakt entsteht. Im hinteren Teil des Flügels fin­ det gleichzeitig der Ausstoßtakt statt. Diese Maschine läßt sich demnach ansehen als Motor, bei dem die Takte oder Perioden gleichzeitig stattfinden, so daß man den Motor auch mit Ein-Hub-Zyklus-Motor bezeichnen könnte.

Die durch den oben beschriebenen Aufbau des Motors und seine Arbeitsweise erreichten Vorteile sind bereits ein­ gangs im Hinblick auf die zu lösende Aufgabe erwähnt worden. Dazu kommt, daß der Motor aufgrund seiner Konfi­ guration eine geringe Gleitreibung aufweist, wodurch die übliche Schmierung vollständig oder zumindest teilweise vermieden werden kann und bei Verwendung geeigneter Mate­ rialien auch auf das übliche Kühlsystem verzichtet wer­ den kann. Wenn die Ansaugluft so genau gelenkt wird, daß sie die Elemente kühlt, die eine stärkere Kühlung erfor­ dern, dann kann für die gesamte Anordnung die Arbeitstem­ peratur in Grenzen gehalten werden.

Claims (10)

1. Drehkolbenverbrennungskraftmaschine, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ihre stationäre Konstruk­ tion Rahmen (2) aufweist, die durch Schrauben oder durch ein Gehäuse miteinander fest verbunden sind und die zwi­ schen sich eine Antriebseinheit aufnehmen.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Antriebseinheit zwei Elemen­ te (6, 8) zylindrischer Form aufweist, von denen das eine eine Kompressorfunktion und das andere eine Krafterzeu­ gungs- oder Antriebsfunktion hat.

3. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kompressor- und An­ triebselemente (6, 8) von Scheiben (5, 7) flankiert wer­ den, die einen größeren Durchmesser haben als die genann­ ten Elemente, und von denen die äußeren Scheiben (5) eine Nockenwelle (5 a) aufweisen.

4. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Kompressorelement (6) und Antriebselement (8) mit einer Auskleidung (9) versehen ist, die einen größeren Durchmesser und in tan­ gentialer Richtung eine größere Länge aufweist als die genannten Elemente.

5. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannten Teile, wie Rahmen (2), Kompressor- und Antriebseinheiten (6, 8), Scheiben (5, 7) und Auskleidungen (9) durch Zugschrauben miteinander verbunden sind.

6. Motor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auskleidungen (9) zwischen den Scheiben (5, 7) einen Abstand aufweisen.

7. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Kompressor- und An­ triebselement einen Flügel (8 a) mit Dichtungen aufweist, die sichelförmige Kammern abtrennen und zwischen denen durch die Unterschiede zwischen Kompressor- und Antriebs­ element gebildeten Räumen angeordnet sind, wobei die Aus­ kleidungen (9) und die Räume sich zwischen den Scheiben (5, 7) befinden, die sie flankieren.

8. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die tangentiale Relativ­ geschwindigkeit zwischen äußeren Kompressor- und Antriebs­ elementen und der Geschwindigkeit der inneren Auskleidun­ gen ständig Null ist.

9. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleitweg zwischen den Schaufeln (8 a) und den Auskleidungen (9) bei der Drehbe­ wegung gleich dem Unterschied des Außenumfangs der Kom­ pressor- und Antriebselemente (6, 8) und dem Innenumfang der Auskleidungen (9) ist.

10. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbrennungskammer im Inneren der Kompressor- und Antriebselemente, die durch Kanäle und Ventile miteinander verbunden sind, ausgeformt ist.