DE9421658U1

DE9421658U1 - Verbrennungsmotor mit drehend bewegtem Abtriebselement

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Publication number: DE9421658U1
Application number: DE9421658U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2004-10-12

Description

Sandor Nagy

Gerhart-Hauptmann-Straße 28

99096 Erfurt

Verbrennungsmotor mit drehend bewegtem
Abtriebselement

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit drehend bewegtem Abtriebselement, wobei das Abtriebselement von einem Rotor gebildet wird, der auf einer in einem Motorgehäuse drehbar gelagerten Welle befestigt ist, wobei am Rotor mindestens drei radial bewegliche Schieber angeordnet sind, die die Funktionskammern des Motors bilden.

Im Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren, die

nach dem Hubkolbenprinzip arbeiten, als Otto- und

Dieselmotoren sowie Kreiskolbenmotoren nach dem Prinzip des Wankelmotors bekannt.

Nach DE-OS 33 01 364 ist ein Drehkolbenverbrennungsmotor bekannt, der einen um seine Schwerpunktachse rotierenden Läufer, ein feststehendes Gehäuse und in dem Läufer verschiebbar gelagerte Schieber aufweist.

Dieser Motor weist zwar einen einfach aufgebauten und wirtschaftlich herstellbaren Aufbau auf, die

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gewählte Anordnung der Schieber ermöglicht jedoch nur eine unzureichende Abdichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse. Bei hoher Drehzahl vermag der Schieber der erforderlichen Wegänderung nicht schnell genug zu folgen, wodurch eine ordnungsgemäße Abdichtung in Frage gestellt wird. Außerdem ist nachteilig, daß bei hohen Drehzahlen durch die Zentrifugalkräfte der Schieber mit großer Kraft an die Gehäusewand gedrückt wird, wodurch starke Reibungskräfte auftreten, die einen Bewegungswiderstand und hohen Verschleiß verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor anzugeben, der einen hohen Wirkungsgrad ermöglicht und der eine exakte Kammerabdichtung sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen gewährleistet.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Zwangsführung der Schieber wird sowohl bei niedrigen wie bei hohen Drehzahlen eine exakte Bewegung der Schieber gewährleistet.

Ferner ist vorgesehen, daß in der Welle, im Rotor und in den Schiebern Bohrungen zur Führung eines Schmiermittels angebracht sind.

Dabei ist es möglich, daß in den im Rotor angebrachten Führungselementen zur Führung des Schmiermittels Ventile angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt einen axial angeordneten Motor dar, der ein feststehendes, vorzugsweise elliptisch geformtes Gehäuse besitzt, in dessen Inneren asymmetrisch angeordnet, ein auf einer Welle befestigter, variabel gestaltbarer Rotor angetrieben wird.

Der Rotor, der sowohl rund ausgeführt sein kann, als auch andere Querschnittsformen aufweisen kann, besitzt am Umfang eine Anzahl Schlitze, in denen radial bewegliche Schieber angeordnet sind, die je nach Drehstellung des Rotores aus diesem herausragen und mit der Motorgehäuseinnenwand Kammern bilden, deren Größe und Form sich bei der Drehung des Rotores verändert.

Die veränderlichen Gehäusekammern gewährleisten die Arbeitsweise des Motors, indem ihre Lage- und Größenveränderung die Arbeitstakte eines Verbrennungsmotors, wie Ansaugen, Verdichten, Zünden und Ausstoß des verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemischs realisieren.

Die am Rotor angebrachten Schieber übernehmen neben der Abdichtung der Kammern auch die Funktion der 0 Ventile herkömmlicher Motoren und steuern Kraftstoffansaugung und -ausstoß. Bei dem erfindungsgemäßen Motor werden Schmierung und Kühlung von Innen ausgeführt. Die Motorinnenschmierung und

-kühlung erfolgt durch feine Bohrungen in den Schiebern. Dabei wird durch die Pumpbewegung der Schieber, Schmierstoff und Kraftstoff-Luftgemisch regulierbar dem Innenraum des Motors zugeführt und dort an die Gehäusewand und die Lagerwelle geführt. Diese Art der Schmierung und .Kühlung erfordert gegenüber den im Stand der Technik bekannten Lösungen weniger Aufwand, ist kostengünstiger herstellbar und zeichnet sich durch hohe Funktionssicherheit aus. Sie ist sowohl bei dem erfindungsgemäßen Motor als auch bei im Stand der Technik bekannten Hubkolbenmotoren anwendbar. Da das Schmiermittel teils verbrannt und teils wiedergewonnen wird, muß es nur ergänzt und nicht gewechselt werden.

Die Erfindung ermöglicht es, durch unterschiedliche Gehäuseinnenformen, variable Rotorgestaltung und unterschiedliche Schieberanzahl die Eigenschaften des Axialmotors, wie Drehzahl und Wirkungsgrad dem Verwendungszweck anzupassen.

Der erfindungsgemäße Motor zeichnet sich dadurch aus, daß keine hin- und hergehendem Teile benötigt werden und demzufolge eine Drehbewegung mit einer geringen Eigenmasse erzeugt wird, wodurch ein geringer Kraftstoffbedarf besteht und hohe Beschleunigungen erzielt werden können.

Der erfindungsgemäße Motor kann als Vergaser- oder Einspritzmotor ausgeführt werden. Er kann so gestaltet werden, daß bei einem Rotorumlauf ein oder mehrere Verbrennungszyklen ablaufen, indem mehrere Zündeinrichtungen angebracht werden und die Kammeranordnung mehrfach ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß der erfindungsgemäße Motor bestehende Forderungen nach geringem Kraftstoffverbrauch erfüllt. Er zeichnet sich durch ein geringes Bauvolumens und ein geringes Gewicht der Gesamtanordnung aus. Dadurch können auch hohe Drehzahlen und hohe höhere Leistungen realisiert werden.

Der verringerte Kraftstoffverbrauch gewährleistet eine geringe Umweltbelastung.^ Die Belastung kann durch Schmierung mit pflanzlichen Schmiermitteln noch weiter verringert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in;

Figur 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Motoranordnung;

Figur 2 eine Ausführung mit kreisförmig ausgebildetem Rotor mit Mehrfachzündung je Umlauf;
Figur 3 eine Gestaltungsform des Rotors mit Ventilantrieb durch Schieberführung;

Figur 4 ein Funktionsschema der Innenschmie-

rungs- und -kühlungsanordnung und
Figur 5 ein Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Schmiersystem an einem Hubkolbenmotor .

In dem in Figur 1 dargestelltem Beispiel befindet sich in einem elliptisch gestalteten Motorgehäuse 1 ein auf einer Welle 2 befestigtes, asymmetrisch an-

geordneter Rotor 3, in dessen radial eingearbeiteten Gleitschlitzen 4 die Schieber 5 gleiten. Die Schieber 5 bilden mit der Gehäuseinnenwand 1 die Kammern für die Motorarbeitsphasen, nämlich die Ansaugkammern 6, die Verdichtungskammern 7, die Zündkammern 8 und die Ausstoßkammern 9. Es ist auch möglich an den Abschnitten des Rotors 3 Vertiefungen anzubringen.
An der Gehäuseperipherie erfolgt in den Zündkammern 8 die Gemischzündung durch die Zündkerze 10. Bei Einspritzmotoren wird der Kraftstoff über die Einspritzdüse 11 in die Verdichtungskammern 7 injiziert.
Die Füllung des Motors erfolgt ohne Ventile über einen oder mehrere Ansaugstutzen 12, während der Abgasausstoß über die Auspuffstutzen 13 erfolgt.
Jede zwischen den Schiebern 5 gebildete Kammer durchläuft die vier Arbeitstakte des Motors und bewirkt damit die Drehbewegung des Rotors 3 mit der Welle 2.

In der Welle 2 sind Bohrungen angebracht, die mit Rotorschlitzen 4 verbunden sind. Durch die Radialbewegung der Schieber wird ein Luft-Schmierstoff-Gemisch über die Welle 2 vom Schmiermitteltank angesaugt, das durch die infolge der Bewegung des Rotors 3 auftretenden Zentrifugalkraft entlang der Schieber 5 geführt und den Wänden des Motorgehäuses 1 zugeleitet wird. Es wird teilweise zurückgeführt. Das Schmierstoff-Luft-Gemisch dient gleichzeitig zur Schmierung und Kühlung.

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Figur 2 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Motors in einer Ausführung mit mehreren Arbeitszyklen während einer Drehung des Rotors 3.
Die einzelnen Funktionsphasen der drei an der Peripherie angeordneten Teilsysteme können sowohl parallel als auch zeitlich versetzt durch eine entsprechende Steuerung ablaufen.

Die Füllung der Ansaugkammer 6 und die Entleerung der Abgaskammer 9 kann durch Anschluß eines Turboladersystems beschleunigt werden.

Figur 3 erläutert eine Gestaltungsform des erfindungsgemäßen Motors, wobei die im Rotor 3 in den Schlitzen 4 gleitend angeordneten Schieber 5 über an ihnen angebrachte Führungsbolzen 14 und einer im Motorgehäuse 1 elliptisch ausgeformten Führungsnut 15 zwangsgeführt werden. Die Darstellung zeigt gleichzeitig eine Möglichkeit der Führung der Schieber 5 in den Schlitzen 4 des Rotors 3 mittels einer Rollenführung 16.

Figur 4 zeigt den Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Motors mit drehend bewegten Antriebselement und mit einer kombinierten Kühlung und Motorschmierung.

In der Welle 2 und im Rotor 3 sind die Schmierstoff bohrungen 17, ein Einlaßventil 18 und ein Auslaßventil 19 angeordnet, über das Schmierstoff-Luft-Gemisch aus einem Schmiermitteltank angesaugt wird, das über die Schieber-Schmierstoffbohrungen 20 den Gleitflächen in den Gleitschlitzen 4 und der Innenwand des Motorgehäuses 1 zugeleitet wird. Der Antrieb des Schmiermittelkreislaufs erfolgt durch

die Pumpbewegung der Schieber 5 bei der Rotation des Rotors (3).

Figur 5 zeigt im Halbschnitt ein Gestaltungsbeispiel für die Anordnung einer Schieber 5 im Gehäuse 1 mit einer Außenflächendichtung 21 und beidseits des Rotors 3 angeordneten, in Dichtungsflächennuten 25 geführten, kreisförmig umlaufenden Seitenflächendichtungen 22. Beide Dichtungen dienen zur Abdichtung der Motorkammern 6 bis 9 gegeneinander und gegenüber dem Motorgehäuse 1. Sie steuern gleichzeitig über die pufferförmigen Bolzen 23, die Steuerfedern 24 und die Schieber-Schmierstoffbohrungen 20 den Schmiermittelkreislauf. Die Außenflächendichtung 21 kann auf verschiedene Weise im Rotor 3 verankert sein. Beispielsweise können an der Außenflächendichtung 21 Kolben angeordnet sein, in denen Bohrungen angebracht sind, die es ermöglichen, daß das Schmierstoff-Luft-Gemisch beim Verdrängen durch den Kolben strömen kann. Weitere Ausführungsmöglichkeiten beinhalten Führungselemente mit Kolben, die kegelförmige Aufsätze aufweisen und in denen Innenbohrungen angebracht sind, sowie Führungselement mit Kolben, in die seitliche Nuten eingearbeitet sind. Es ist ferner möglich, die Bewegung der Kolben durch Federn zu unterstützen.

Die Schieber 5 führen eine pulsierende Bewegung aus. Dabei verhindern die Führungselemente, die 0 durch Federn nach oben gedrückt werden, ein seitliches Verrutschen der Schieber 5. Beim Herausschieben der Schieber 5 hemmt das einströmende Schmierstoff-Luft-Gemisch die' Aufwärtsbewegung der

Kolben. Dadurch wird die Bewegung der Schieber 5 etwas gedämpft, sie wirkt dabei der Zentrifugalkraft entgegen und verringert deren Wirkung. Führungselemente und Kolben wirken als pneumatisches System. Beim Hineinschieben der Schieber wird durch Abwärtsbewegung der Kolben,. das Schmierstoff-Luft-Gemisch zu den Lagern der Welle gepreßt. Die seitliche Abdichtung erfolgt durch Seitenflächendichtungen 22, an denen Zapfen angebracht sind, die in Aussparungen der Gehäusewände 1 eingreifen und die eine seitliche Bewegung der Seitenflächendichtungen 22 gegenüber dem Rotor 3 verhindern. Damit wird auch verhindert, daß die Seitenflächendichtungen 22 durch die Wirkung von Zentrifugalkräften nach außen gedrückt werden.

Figur 6 erläutert die Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäße Schmiersystem an einem Hubkolbenmotor.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Motorgehäuse

2 Welle

3 Rotor

4 Gleitschlitz

5 Schieber

6 Ansaugkammer

7 Kompressionskaituner

8 Zündkammer

9 Ausstoßkammer 10 Zündkerze

11 Einspritzdüse bei Einspritzmotoren

12 Ansaugstutzen bei Vergasermotoren

13 Auspuffstutzen

14 Führungsbolzen

15 Führungsnut 16 Rollenführung

17 Schmierstoffbohrung

18 Einlaßventil

19 Auslaßventil

20 Schieber-Schmierstoffbohrung 21 Außenflächendichtung

22 Seitenflächendichtung

23 pufferförmiger Bolzen

24 Steuerfeder

2 5 D ichtungs führungsnut

26 Schmierstofftank

Claims

- 11 - SCHUTZANSPRÜCHE

1. Verbrennungsmotor mit drehend bewegtem Antriebselement, wobei das Abtriebs element von einem Rotor (3) gebildet wird, der auf einer in einem Motorgehäuse (1) drehbar gelagerten Welle (2) befestigt ist, wobei am Rotor (3) mindestens drei radial bewegliche Schieber (5) angeordnet sind, die die Funktionskammern des Motors bilden, dadurch gekennzeichnet, daß am Motorgehäuse (1) Führungsnuten angeordnet sind, in die an den Sjchiebern (5) angeordnete Stifte eingreifen und daß in der Welle (2), im Rotor (3) und in den Schiebern (5) Bohrungen zur Führung eines Schmiermittels und/oder Kühlmittels angebracht sind.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den im Rotor (3) angebrachten Führungselementen zur Führung des Schmiermittels Ventile angeordnet sind.

3. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor (3) Außenflächendichtungen (21) angeordnet sind, die längsbeweglieh geführt sind.

4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Rotors (3) kreisförmige Seitenflächendichtungen (22) angeordnet sind, die in Dichtungsflächennuten (25) geführt sind.