DE4200613A1 - Lageunabhaengige rotationskolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenbrenn­ kraftmaschine mit einem aus zwei Seitenteilen und einem Mantelteil mit trochoidenförmiger Mantellauf­ bahn gebildeten Gehäuse, das von einer Exzenterwel­ le durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreiecki­ ger ölgekühlter Kolben auf einem Gleitlager in stän­ diger Anlage seiner Eckdichtleisten an der Mantel­ laufbahn umläuft.

Derartige Maschinen weisen üblicherweise einen oben offenen Ölsumpf auf, in den das Schmier- und Kühlöl abläuft und von dort durch Ölfilter und Ölkühler wie­ der in die Lager und den Kolben gepumpt wird. Diese Anordnung läßt aber ein seitliches Verkippen der Ma­ schine, womit bei Antrieben für geländegängige Wagen oder Flugzeuge gerechnet werden muß, nur in begrenz­ tem Winkel zu, weil sonst die Ölförderung aus dem Ölsumpf unterbrochen und Luft in den Ölkreislauf an­ gesaugt wird oder Öl aus dem Sumpf abfließt. Ein ge­ schlossener Ölkreislauf ist bei Rotationskolbenbrenn­ kraftmaschinen bisher noch nicht vorgeschlagen wor­ den und er ist bei Hubkolbenmaschinen, zum Beispiel für Flugzeuge für Kunstflug nur mit großem konstruk­ tivem Aufwand möglich.

Aufgabe der Erfindung war daher die Konstruktion ei­ ner Rotationskolbenbrennkraftmaschine ohne Ölsumpf, die lageunabhängig ist, d. h. die um 30° und mehr um ihre waagerechten Längs- und Querachsen bis zur Überkopfstellung verkippt, in solchen Stellungen für lan­ ge Zeit gelagert werden kann und die kompakt baut und den geringsten Stirnwiderstand bietet.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprü­ chen.

Es fällt auch unter den Grundgedanken der Erfindung, wenn ein geschlossener Ölbehälter und/oder eine oder beide Ölpumpen außerhalb des eigentlichen Motorblocks angeordnet werden und ebenso, wenn das Öl nicht nur auf der Getriebeseite, sondern an beiden Seitenschei­ ben axial abgeführt wird oder wenn mehr als ein Kol­ ben vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Brennkraft­ maschinen werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Rotationskolbenmaschine;

Fig. 2 einen teilweisen Radialschnitt durch die gleiche Maschine in der Ebene II-II in Fig. 1

Fig. 3 einen weiteren Radialschnitt durch die gleiche Maschine in Ebene III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform.

Das Gehäuse der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Rota­ tionskolbenbrennkraftmaschine besteht aus einem lin­ ken Seitenteil 1, einem rechten Seitenteil 2 und ei­ nem die trochoidenförmige Mantellaufbahn aufweisenden Mantelteil 3. Die Seitenteile 1 und 2 werden von der Exzenterwelle 4 durchsetzt, die einen Exzenter 5 auf­ weist, auf der der dreieckige Kolben 6 unter ständi­ gem Eingriff seiner Eckdichtungen 7 an der Mantellauf­ bahn 8 umläuft. Die als Gleitlager ausgebildeten Haupt­ lager 9 und 10 der Exzenterwelle 4 sind in den Seiten­ teilen 1 und 2 vorgesehen. Das linke Hauptlager 9 trägt das Ritzel 11 des Synchrongetriebes 12 des Kolbens 6.

In dem linken Seitenteil 1 ist ein Ringraum 13 ausge­ spart, zu dem mehrere Öffnungen 14 im Bereich des Rit­ zels 11 aus dem Maschineninnenraum führen. Von diesem Ringraum 13 sind wiederum mehrere im Seitenteil 1 vor­ gesehene Kanäle 15 angeordnet, die in einen Raum 16 zwischen der linken Seitenscheibe und dem linken Ge­ gengewicht 17 münden. Dieser Raum 16 ist eine Ausspa­ rung in dem linken Seitenteil 1. Seine radiale äuße­ re Wandung 18 weicht in Drehrichtung der Exzenterwel­ le 4 in einer Spiralkurve nach radial außen zurück und führt zu einer Öffnung 19 eines Ölkanals 20. An seiner dem linken Seitenteil 1 zugewandten Seite des Gegengewichts 17 sind konzentrisch um die Exzenter­ welle 4 Schaufeln angeordnet, die an dem flachen Bo­ den 22 des Raumes 16 und am innersten Teil von des­ sen axialer äußerer Wandung 18 des Raumes 16 anlau­ fen, die an der Öffnung 19 des Ölkanals 20 ansetzt.

Das aus der Exzenterwelle 4 in den Kolben 6 über des­ sen Gleitlager zugeführte, zu seiner Kühlung dienen­ de Öl wird bei Umlauf des Kolbens 6 durch Fliehkraft­ wirkung zu den Öffnungen 14 in den Ringraum 13 und über die Kanäle 15 in den Raum 16 zwischen dem lin­ ken Seitenteil 1 und dem die Ölförderscheibe bilden­ den Gegengewicht 17 gefördert. Die Schaufeln 21 und die auf das an der Oberfläche des Gegengewichts 17 haftende Öl einwirkende Fliehkraft schleudern das Öl nach der Wandung 18 und drängen es in die Öffnung 19. Im hinter der Öffnung 19 liegenden senkrechten Ölka­ nal 20 steigt das Öl dann bis zu einem Ölbehälter 24.

Dieser Ölbehälter 24 ist allseitig geschlossen und liegt ringförmig um die Exzenterwelle 4, wie dies Fig. 3 zeigt. Auf der Exzenterwelle 4 ist innerhalb des Öl­ behälters 24 eine innenachsige Zahnradpumpe 25 zur För­ derung des Drucköls aus dem Ölbehälter 24 angeordnet, deren Saugraum 26 an einem senkrechten Saugrohr 27 liegt, das bis in die Nähe des unteren Bodens des Öl­ behälters 24 reicht. Der Druckraum 28 der Zahnradpum­ pe 25 mündet in ein Rohr 29, dessen Ende von einem Ven­ til 30 abgeschlossen ist, das beim Fördern der Zahnrad­ pumpe 25 öffnet. Dieses Ventil 30 ist in Fig. 1 in der linken unteren Ecke in einem Schnitt in einer anderen, nach vorne liegenden Ebene gezeigt. Von diesem Ventil 30 führt eine Druckölleitung 31 axial auf der in Fig. 1 vorderen, daher in Fig. 1 nicht sichtbaren Seite der Brennkraftmaschine in dem unteren Winkel des runden Maschinengehäuses zu einem Ölkühler 32, der unten an der Abtriebsseite 33 der Brennkraftmaschine unter dem rechten Gegengewicht 34 vorgesehen ist. Diese Lage des Ölkühlers 32 ist besonders bei der Verwendung der Brenn­ kraftmaschine als Flugmotor vorteilhaft.

Von dem Ölkühler 32 führt auf der in Fig. 1 rückwär­ tigen Seite der Brennkraftmaschine wieder im unteren Winkel unter dem runden Maschinengehäuse, in Fig. 1 nicht sichtbar, eine Druckölleitung bis zum linken Seitenteil 1 zurück und von da durch dieses Seiten­ teil 1 in der Ölzuleitung 35 in die Exzenterwelle 4 und von dieser in die Hauptlager 9 und 10, das Exzen­ terlager 36 und den Innenraum 23 des Kolbens 6. Ein Übertritt von Öl in die Arbeitsräume 37 der Brennkraft­ maschine wird durch die Ölinnendichtungen 38 und bei Stilliegen der Maschine durch das Ventil 30 verhin­ dert.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung des Saugrohrs 27 bis in die Nähe des Bodens des Ölbehälters 24 läßt ein Fahren mit einem Neigungswinkel bis zu 30° nach allen Seiten auch bei niedrigem Ölstand zu. Ist mit größeren Neigungswinkeln zu rechnen, muß die Ansaug­ öffnung das Saugrohres 27 näher an die Zahnradpumpe 25 verlegt werden. Ein Überkopfstellen der Brennkraft­ maschine erfordert eine Lage der Ansaugöffnung unmit­ telbar in der Höhe der Zahnradpumpe 25 und einen ent­ sprechend hohen Ölstand im Ölbehälter 24.

Auf der rechten Seite der Brennkraftmaschine kann eine gleiche Ausgestaltung des rechten Gegengewichts 34 als Förderscheibe für das aus dem Kolben 6 und dem Exzenterlager 36 über die Öffnungen 14′, einen Ring­ raum 13′ und Kanäle 15′ im rechten Seitenteil 2 aus­ tretende Öl vorgesehen sein. Das Öl wird dann durch die Öffnung 19′ und einen senkrechten Ölkanal 20′ im rechten Seitenteil 2 und einem waagrechten Ölkanal 39 im Mantelteil 3 in den Ölbehälter 24 gefördert.

In der Ausführungsform zu Fig. 4 sind auf der Exzen­ terwelle 4 eine erste innenachsige Zahnradpumpe 40 und eine zweite ebensolche Zahnradpumpe 41 angeord­ net. Zur ersten Zahnradpumpe 40 führen Saugleitun­ gen 42 und 43 von dem Ringraum 13 und den Öffnun­ gen 14 aus dem Innenraum der Maschine, d. h. aus dem Getrieberaum in unmittelbarer Nähe des Ritzels 11, so wie in der Ausführungsform zu Fig. 1. Die das Öl in den Ölbehälter 24 fördernde Zahnradpumpe 41 tritt hier an die Stelle der Förderscheibe des Ge­ gengewichts 17, das demzufolge nach außen, links neben dem Ölbehälter 24 verlegt werden muß und von der Schwungscheibe 44 gebildet wird. Die zweite Zahnradpumpe 41 saugt über das Saugrohr 45 das Öl aus dem Ölbehälter 24 und drückt es über die Öllei­ tung 46 in den Druckölkreislauf, der dem der Aus­ führungsform zu Fig. 1 entspricht.

Da sich im Ölbehälter 24 durch aus den Innenräumen übertretende Gase ein Überdruck aufbauen kann, der den Ölkreislauf unterbrechen könnte, ist in an sich bekannter Weise in dem dem Ölbehälter 24 zuliegen­ den Seitenteil 1 eine mit einem Entgasungsventil 46 abgeschlossene Entgasungsleitung 47 vorgesehen, die in den Spaltraum zwischen der Gasdichtung 48 und der Ölinnendichtung 49 des Kolbens 6 mündet.

Bezugszeichenliste

 1 linkes Seitenteil
 2 rechtes Seitenteil
 3 Mantelteil
 4 Exzenterwelle
 5 Exzenter
 6 Kolben
 7 Eckdichtung
 8 Mantellaufbahn
 9, 10 Hauptlager
11 Ritzel
12 Synchrongetriebe
13 Ringraum 1
14, 14′ Öffnungen in 11
15, 15′ Kanäle nach 17
16 Raum zwischen 1 und 17
17 Gegengewicht
18 Wandung von 16
19 Öffnung von 20
20, 20′ Ölkanal
21 Schaufeln
22 Boden von 16
23 Innenraum von 6
24 Ölbehälter
25 Zahnradpumpe
26 Saugraum von 25
27 Saugrohr
28 Druckraum von 25
29 Druckrohr
30 Ventil
31 Druckölleitung
32 Ölkühler
33 Antriebsseite
34 rechtes Gegengewicht
35 Ölzuleitung zu 4
36 Exzenterlager
37 Arbeitsräume
38 Ölinnendichtungen
39 Schwungscheibe
40, 41 Zahnradpumpen
42, 43 Saugleitungen
44 Schwungscheibe
45 Saugrohr
46 Entgasungsventil
47 Entgasungsventil
48 Gasdichtung
49 Ölinnendichtung

Claims (7)

1. Rotationskolbenbrennkraftmaschine mit einem aus zwei Seitenteilen und einem Mantelteil mit trochoi­ denförmiger Mantellaufbahn gebildeten Gehäuse, das von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger ölgekühlter Kolben auf ei­ nem Gleitlager in ständiger Anlage seiner Eckdicht­ leisten an der Mantellaufbahn umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß eine das zur Schmierung und Kühlung des Kolbens (6) dienende Öl auf dem Kol­ ben (6) und dem Innenraum (23) der Maschine axial ü­ ber nahe der Exzenterwelle (4) in wenigstens einem Seitenteil (1) liegenden Kanälen (15, 15′) absaugende erste Pumpe (16, 17, 18, 21, 40) vorgesehen ist, die das angesaugte Öl in einen geschlossenen Ölbehälter (24) abpumpt sowie eine zweite Pumpe (25), von der das Öl aus dem Ölbehälter (32) in den Kreislauf des Drucköls in Ölkühler (32), Filter und von da in die Lager (9, 10, 36) zurückgefördert wird.

2. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pumpe von der Außenseite eines Seitenteils (1) und der ihm anlie­ genden Seite eines Gegengewichts (17) gebildet wird, an der Schaufeln (21) konzentrisch zur Exzenterwelle (4) angeordnet sind, die in einem in der Außenseite des Seitenteils (1) ausgesparten Raum (16) mit ebenem Boden (22) und mit einer spiralförmig nach radial außen zurückweichenden Außenwand (18) umlaufen.

3. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (24) um die Exzenterwelle (4) angeordnet ist.

4. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, das Drucköl fördernde Pumpe eine um die Exzenterwelle (4) im Öl­ behälter (24) angeordnete innenachsige Zahnradpumpe (25) ist.

5. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Ansprüchen 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pumpe zum Ansau­ gen des Öls aus dem Kolben (6) und dem Innenraum (23) der Maschine eine um die Exzenterwelle (4) angeordnete innenachsige Zahnradpumpe ist, neben der eine zweite um die Exzenterwelle (4) angeordnete innenachsige Zahn­ radpumpe (41) zum Abpumpen des Öls aus dem Ölbehälter (24) in den Druckölkreislauf der Maschine vorgesehen ist.

6. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Seitenteil (1) zu­ gewandte Seite des Gegengewichts (17) statt der Flügel (21) radiale Rillen oder Rippen aufweist und daß der Raum zwischen ihr und dem Seitenteil (1) nur die Tiefe eines Spaltraums hat.

7. Rotationskolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (16) zwischen dem Gegengewicht (17) und dem Seitenteil (1) nur ein Spalt­ raum ist und die dem Seitenteil (1) zugewandte Seite des Gegengewichts (17) eine aufgerauhte Oberfläche auf­ weist.