DE594018C

DE594018C - Drehkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE594018C
Application number: DED60894D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-04-03
Filing date: 1931-04-14
Publication date: 1934-03-12
Also published as: FR693838A; NL32698C; FR38871E; FR40091E; BE378939A

Description

, Ind. Eigessdom
2 4 APR. fg 34

AUSGEGEBEN AM 12. MÄRZ 1934

Drehkolbenbrennkraftmaschinen mit doppelt wirkenden,unabhängigvoneinander abwechselnd beschleunigten und verzögerten Arbeitskolben sind an sich bekannt, z. B. in der Form, daß Kolben ihre abwechselnde beschleunigte bzw. verzögerte Bewegung durch Pleuelstangen erhalten, die durch Kurbelzapfen betätigt werden, welche auf um einen feststehenden Zahnkranz kreisenden Umlauf- öder Planetenrädern angeordnet sind.

Bei dieser Ausführung treten ungünstige Beanspruchungen der Triebwerkstelle auf und .die auftretenden Trägheitskräfte machen diese Ausführung für schnellaufende Motoren nicht empfehlenswert. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dagegen auf eine ■ Ausführungsform, die auch bei schnellaufenden Motoren anwendbar ist und als Kennzeichen besondere Mittel der Ausgestaltung besitzt, die darin bestehen, daß die Achsen der Arbeitskolben radial beweglich am äußeren Ende der am Rotor angelenkten Treibstangen angebracht sind, welche durch in einer ringförmigen, mit Führungskurven versehenen Bahn beiderseitig geführte Rollen gesteuert werden.

Weiter beruht die Erfindung darin, daß vorzugsweise in jedem Kolben eine Masse vorgesehen ist, welche längs des Endes der Treibstange verschiebbar ist und sich auf die einen Arme von an dem Ende der Treibstange angelenkten doppelseitigen Hebeln stützt, deren andere Arme auf die Achsen der Arbeitskolben derart wirken, daß der auf die Achse einwärts ausgeübte Druck praktisch die auf den Kolben ausgeübte Zentrifugalkraft ausgleicht.

. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die zwischen den Treibstangen angeordneten und den Schlitz des Ringraumes abschließenden Dichtungskörper mit Federn versehen sind, welche sich einerseits gegen eine mittlere Querwand des Dichtungskörpers und andererseits gegen die benachbarten Treibstangen stützen, um die Dichtungskörper in der Mitte zwischen den Treibstangen zu halten.

In den beiliegenden Zeichnungen ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist eine Ansicht des Motors im Aufriß; die eine Hälfte des Gehäuses ist entfernt.

Abb. 2 stellt einen waagerechten Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. 1 dar.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt in größerem Maßstabe, der durch die Fläche der Vertikalachse eines der Kolben geht.

Abb. 4 stellt einen Vertikalschnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3 dar.

Die Abb. 5, 6 und 7 zeigen eine der Treibstangen zur Verbindung der Kolben mit der Antriebswelle.

Abb. 8 ist eine schematische Zeichnung, die die Wirkung der Beschleunigungsvorrichtung und der Hemmvorrichtung der Kolben zeigt.

In der beispielsweise dargestellten Ausführungsform wird der Ringzylinderkörper 1 aus zwei Halbkokillen i° und i^b gebildet, die durch Bolzen oder in anderer Weise vereinigt sind und von einer zweiten Wand 2 umgeben werden, die den Kühlwassermantel bildet. Diese Wand ist nach jeder Seite zur Achse des Körpers hin durch Teile 3^a und 3* verlängert, in welcher Kugellager 4°, 4* montiert sind, die die zentrisch zum Gehäuse angebrachte Antriebswelle 5 tragen.

In dem Hohlkörper 1 sind die Kolben 6 angeordnet, nach der vorliegenden Ausführungsform sieben Stück. Die durchschnittliche Länge dieser Kolben ist so berechnet, daß genügende Zwischenräume zwischen ihnen zur Bildung von Arbeitskammern mit geeignetem Rauminhalt

< bestehen bleiben. Die Verbindung der Kolben 6 mit der Welle 5 ist durch die Treibstangen 7 gesichert, die mit den Kolben durch Achsen 8 verbunden und an ihren gegenüberliegenden Enden mit Drehzapfen 9 versehen sind, mittels deren sie in gleichmäßigen Zwischenräumen zwischen zwei Flanschen io°, io^B drehbar befestigt sind. Diese beiden Teile sind durch eine 'sechseckige Verspannung mit der Welle 5 zu einem Ganzen verbunden und werden durch einen Ring 5°, der auf dieser Welle vorgesehen ist, getrennt gehalten.

Jeder der Kolben 6 kann eine gewisse Winkelbewegung zu der Welle 5 durch Schwingen um den Drehzapfen 9 ausführen. Um die Verlängerung der Treibstange 7 zu ermöglichen, ist, da die Achse 8 des Kolbens sich hierbei von der durch die Achse der Welle 5 und durch die Achse des Drehzapfens 9 gehenden Ebene entfernt, ein Spielraum zwischen der Achse 8 und dem Kopf der Treibstange vorgesehen. Zu diesem Zweck (vgl. Abb. 3 und 4) besitzt die Achse 8 einen rechtwinkligen Querschnitt und ist in einem Ring 11 angeordnet, um den sich der Kopf 7^a der Treibstange 7 dreht; dieser Ring 11 läßt eine Öffnung n^e, die nach dem Ende der Treibstange hin oval wird, frei, damit die Bewegung der Achse 8 in radialer Richtung ermöglicht wird.

Auf Grund des Spielraumes, der so in der Anordnung der Kolben 6 auf den Kopfstücken der Treibstangen besteht, würden die Kolben unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft, die ungehemmt zur Wirkung gelangt, eine übermäßige Reibung auf dem Umfang des Zylinders erzeugen, wodurch sich eine frühzeitige Abnutzung desselben und der entsprechenden Kolbenteile ergeben würde. Um diesem Übelstande abzuhelfen, ist im Innern jedes Kolbens, der hohl und durch einen festgeschraubten Boden 6^a geschlossen ist, eine Ausgleichvorrichtung vorgesehen, die dazu bestimmt ist, die Wirkung der Zentrifugalkraft vollständig oder angenähert aufzuheben. Diese Vorrichtung besteht aus einem Gußstück 12, das auf dem Kopf der Treibstange 7 verschiebbar ist und mit dem die Enden der beiden Schwinghebel 13°, 13⁶ in Berührung kommen, die drehbar auf dem Kopf der Treibstange 7⁰ mittels Achsen 14°, 14' befestigt sind. Diese Hebel stützen sich andererseits auf die Achse 8. Es ist klar, daß unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft das Gußstück 12 dahin neigt, sich nach der Peripherie des Zylinders ι zu verschieben; es übt hierbei einen Druck auf die Enden der Hebel 13°, i3⁶ aus, die sich nun um ihre Achsen drehen und hierbei einen Druck in entgegengesetzter Richtung auf die Achse 8 ausüben. Wenn die Masse des Gußstückes 12 in einem gewissen Verhältnis zu der Masse des Kolbens 6 (z. B. 1:3) steht, und wenn die Arme der Hebel 13°, 13⁶ im umgekehrten Verhältnis (3:1) stehen, wird die zentripetale Einwirkung, die diese Hebel auf die Achse 8 ausüben, also praktisch gleichwertig mit der zentrifugalen Wirkung sein, die von dem Kolben herrührt, und die Wirkung der Zentrifugalkraft auf den Kolben aufheben. go

Die Treibstangen 7 (Abb. 5 bis 7) tragen auf der Seite ihrer Achse 9 eine seitliche Verlängerung 7^a in Gabelform, die ihnen gestattet, sich ineinanderzufügen und auf deren Abzweigungen beiderseits zwei Rollen 15°, 15* und zwei Rollen i6^a, i6⁶ exzentrisch zu den ersteren angeordnet sind. Um die Flansche ΐο^α, ίο*¹ sind auf den Zylinderkörper 1 zwei Ringe 17", ij^b gelegt, die mit Nuten i8^a, 18⁶ versehen sind, in welche die Rollen 15°, i6^a und 15^s, ΐ6^δ eingreifen. Der äußere Rand 19 jeder Nut (Abb. 8) zeigt einen im allgemeinen kreisförmigen Umriß, weist aber in regelmäßigen Abständen Randeinbuchtungen 20 von besonderem Profil, nach dem Ausführungsbeispiel drei, auf. Der innere Rand 21 jeder Nut weist durchgehend einen kreisförmigen, zum Rand 19 konzentrischen Umriß auf, mit Nuten 22 von besonderem Profil, entsprechend den Randabschnitten 20. Die beiden Führungen 19 und 21, die so in jedem der Ringe 17° und 17^s gebildet werden, dienen als Laufbahnen, die eine für die Rollen 15°, i^^b und die andere für die Rollen i6^a, i&, und sind, wie weiter unten erklärt werden wird, vorgesehen, um drei Arbeitsspiele für jede zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kolben gebildete Arbeitskammer je Umlauf der Welle 5 zu ermöglichen.

Auf der Wand des Z3^1inderkörpers 1 sind drei Löcher 23 angebracht, welche zueinander in 120° Entfernung angeordnet sind und dazu dienen, die Brennstoffmischung einzuführen, und

auf dem Umfang des erwähnten Körpers sind an zweckmäßigen Stellen drei Auslaßöffnungen 24 angeordnet. Weiter sind an dem Umfang drei Zündkerzen 25 vorgesehen.
Die Dichtigkeit der Arbeitskammern im Innern des Körpers wir dgesichert durch elastische Segmente 26, die in üblicher Weise auf jedem Kolben angeordnet sind. Überdies sind in der mittleren Hohlkehle i^c (Abb. 2), die in dem Körper zur Verschiebung der Treibstangen 7 gebildet ist, Dichtungskörper 27 vorgesehen, die zwischen die Treibstangen geschaltet sind. Diese. Dichtungskörper bestehen aus Segmenten, deren Querschnitt dem der Hohlkehle i^c entspricht. Sie sind bogenförmig und tragen in ihrem mittleren Teil eine Querwand 27°, auf welcher zwei Nasen 27^s gebildet sind (Fig. 3), die als Führungen und Stützen für .die beiden Federn 28 dienen, die sich andererseits gegen die an den Treibstangen 7 angeordneten Nasen 7* stützen. Diese Federn 28 halten die Dichtungsleiste 27 in der Achse des Zwischenraumes fest, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Treibstangen besteht, so daß die schwingenden Bewegungen dieser Treibstangen möglich sind. Die Elastizität der Dichtungsleisten 27 ist gesichert durch eine Längsauskehlung 27° (Fig. 4). Der Betrieb des Motors nach der vorliegenden Erfindung geht folgendermaßen vor sich:

Nach Ende der Saugtätigkeit besitzt jede Arbeitskammer ihren größten Rauminhalt. Wenn man annimmt, daß der Motor sich in der durch den Pfeil F (Fig. 1) angegebenen Richtung dreht, dann befindet sich der Kolben, der diese Kammer hinten begrenzt, in seiner mittleren Stellung, d. h. seine Achse 8, die Achse 9 des Treibstangenkopfes und die Achse der Welle 5 befinden sich in gerader Linie. Die Rollen 15°, 15'' und i6^a, x6^b der Treibstange 7 dieses Kolbens rollen in diesem Augenblick auf den kreisförmigen Teil der Führungen 19 und 21. Dann kommen die Rollen bei den Randteilen 20,22 an, die Treibstange 7 wird in eine Schwingung um ihre Achse 9 in der Richtung des Pfeiles f versetzt und die Bewegung des in Frage stehenden Kolbens wird beschleunigt. Dieser Kolben nähert sich dann dem Kolben, der ihm unmittelbar vorausgeht, indem er die Brennstoffmischung verdichtet, die in der vor ihm liegenden Arbeitskammer sich befindet, und indem er eine Saugtätigkeit in der hinter ihm gelegenen Kammer hervorruft. Das Ende der Kompression ergibt sich, wenn die.Rollen 15^s, 15⁶ und i6^a, i6⁶ an dem Höhepunkt der Randteile 20 und 22 angekommen sind. In diesem Augenblick kommt die Arbeitskammer vor eine der Kerzen 25 zu stehen, die Zündung und Explosion erfolgt. Diese Stellung ist für die Kolben 6^a und 6" auf der Abb. 1 der Zeichnung gezeigt. Unter der Wirkung des Druckes wird der vordere Kolben 6^b in der Richtung der Umdrehung der Antriebswelle gestoßen. Da die Rollen 15⁰,15⁶ und i6^a, i6⁶ von der Treibstange 7 dieses Kolbens in diesem Augenblick auf dem kreisförmigen Teil der Führungen 19 und 21 in Eingriff gehalten werden, kann dieser Kolben seine Stellung zu der Welle 5 nicht verändern und überträgt auf diese seine ganze motorische Kraft. Der hintere Kolben 6^a befindet sich in einer derartigen Stellung, daß die Rollen seiner Treibstange auf der zweiten Abflachung der Randteile 20 und 22 in Eingriff stehen, die seine Rückkehr nach hinten sperren. Dieser Rückstoß läßt andererseits die Treibstange 7 des Kolbens 6" um die Rollen 15⁰, is⁶ und i6^a, 16⁶ schwingen, so daß die Rückwirkung des Treibstangenkopfes 9 sich auf die Welle 5 in der Richtung der Motorbewegung auswirkt. Unter der Druckwirkung, die in diesem Augenblick-in der hinter ihm gelegenen Kammer auftritt, verfolgt der Kolben 6° seine Bewegung nach vorn und die Rollen seiner Treibstange kommen in dem kreisförmigen Teile ihres Laufweges an. Der Kolben 6° befindet sich also in der vorher vom Kolben 6^b eingenommenen Stellung, d. h. er ist bereit, eine motorische Kraft auf die Welle 5 unter der Einwirkung des Druckes, der hinter ihm entsteht, zu übertragen; der folgende Kolben 6^C erreicht diese Stellung, nachdem er eine Druckarbeit vollendet hat. Die zwischen den Kolben 6° und 6^a eingeschlossene Kammer kommt dann vor die Kerze 25, und die soeben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich.

Diese Vorgänge vollziehen sich aufeinanderfolgend für jede Arbeitskammer vor jeder der Kerzen 25, so daß nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel im ganzen 21 Explosionen, d. h. 21 Arbeitshübe je Umdrehung der Welle 5 erfolgen. Das Profil der Führungen 19, 21 wird so angeordnet, daß die Kolbenbewegungen in ioo jeder Arbeitskammer die durch den Motorkreislauf in vier Takten zweckmäßig geregelten Phasen bestimmen.

Der Motor kann feststehend oder umlaufend ausgeführt sein, d. h. das Gehäuse kann unbeweglich sein, während die Welle in Drehung gesetzt werden kann oder die Welle wird festgehalten, während das Gehäuse sich um diese Welle dreht.

Die Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird, was die Form der bei dem Betrieb mitwirkenden Vorrichtungen anbetrifft, jede für zweckmäßig erachtete Veränderung möglich machen. Besonders kann die Erzeugende des Zylinders aus irgendeiner in sich geschlossenen Linie bestehen.

Claims

Patentansprüche:

i. Drehkolbenbrennkraftmaschine mit unabhängig voneinander abwechselnd beschleunigten und verzögerten Kolben, die

mit Winkelhebeln zusammenarbeiten, welche mit ihrem Scheitel am Rotor angelenkt sind, mit einem Ende auf den Kolben wirken und am anderen Ende durch Nocken gesteuerte Führungsteile tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (8) der Kolben (6) radial beweglich am Ende des einen Winkelhebelarmes (7) angebracht sind und daß die am Ende des anderen W^Tinkelhebelarmes

(7⁰) angebrachten Führungsteile, z. B. exzentrisch zueinander angeordnete Rollenpaare (15°, i6°, 15*, i6*), beiderseitig zwangsläufig in je einer ringförmigen Führungsnut (i8°, i8⁶) geführt sind.
2. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kolben (6) eine Masse (12) vorgesehen ist, welche längs des Endes der Treibstange (7) verschiebbar ist und sich auf die einen Arme von an dem Ende der Treibstange (7) angelenkten doppelseitigen Hebeln (13°, I3⁶) stützt, deren andere Arme auf die Achsen (8) der Arbeitskolben derart wirken, daß der auf die Achse (8) einwärts ausgeübte Druck praktisch die auf den Kolben (6) ausgeübte Zentrifugalkraft ausgleicht.
3. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Treibstangen (7) angeordneten und den Schlitz (i^c) des Ringraumes abschließenden Dichtungskörper (27)· mit Federn (28) versehen sind, welche sich einerseits gegen eine mittlere Querwand (27°) des Dichtungskörpers (27) und andererseits gegen die benachbarten Treibstangen (7) stützen, um die Dichtungskörper (27) in der Mitte zwischen den Treibstangen (7) zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen