EP0035136B1

EP0035136B1 - Mittelachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0035136B1
Application number: EP81100892A
Authority: EP
Inventors: Huschang Dipl.-Phys. Sabet; Dietrich. Dr. Dipl.-Phys. Eckhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1984-05-30
Also published as: US4370109A; DE3006940A1; JPS6228293B2; EP0035136A2; AU6763081A; DD158268A5; CA1164804A; DE3163798D1; EP0035136A3; JPS56132402A; DE3006940C2; AU541798B2

Description

Die Erfindung betrifft eine mittelachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit einem innerhalb eines kreisförmigen stationären Mantels mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden und mit der Abtriebswelle verbundenen Rotor, der aus Stirnseitenteilen und einer mit diesen drehfest verbundenen Trommel besteht, die über ihren Umfang gleichmässig verteilte Öffnungen für den Einlass und Auslass sowie an ihrem inneren Umfang, gleichmässig über diesen verteilt, radial nach innen sich erstreckende Kolben aufweisen, die zusammen mit über eine Nabe miteinander verbundenen, mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Gegenkolben Arbeitskammern begrenzen.
Brennkraftmaschinen dieser Gattung, wie sie beispielsweise in der DE-A-2 107 137 beschrieben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, den Nachteil bekannter, nach dem sogen. «Katz-und-Maus-Prinzip» arbeitender Brennkraftmaschinen zu vermeiden, der darin besteht, dass alle Teile, sowohl die beiden Kolben gegeneinander als auch beide Kolben gegen das Gehäuse abgedichtet werden müssen, was infolge bestehender Dichtgrenzensprünge bzw. nicht geschlossener Dichtgrenzen erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Bei dieser vier Arbeitsräume aufweisenden Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, die beidseitig eines mit dem Trommelmantel verbundenen Kolbens im Trommelmantel angeordneten Schlitze in zwei Radialebenen vorzusehen, so dass auch im Gehäusemantel in jeder der beiden Radialebenen eine Einlass-und eine Auslassöffnung, die gegenüber den entsprechenden Öffnungen der anderen Radialebene um einen Winkel von etwa 90° versetzt angeordnet sind, sowie in den beiden Radialebenen je eine Zündkerze erforderlich ist, was zu einer aufwendigen Konstruktion führt.
Eine ebenfalls aufwendige Konstruktion zeigt DE-A-2 606 360 mit nur einer am Gehäuseumfang angeordneter Zündkerze und im Gehäusemantel axial angeordneten, nicht geschlossene Dichtgrenzen ergebenden Dichtleisten.
Eine weitere Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung zeigt die US-A-1 481 220. Diese weist jedoch bei einem mit der Trommel verbundenen Kolbenpaar nur zwei Arbeitsräume mit zwei in einem Stirnseitenteil der Trommel diametral einander gegenüber angeordneten Zündkerzen auf, die während eines Trommelumlaufs jeweils einmal mittels eines am Maschinengestell angeordneten Kontaktes gezündet werden. Die beiden am Trommelumfang für den Einlass und Auslass vorgesehenen Schlitze erstrecken sich über die ganze Länge der Trommel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Ausbildung einer mittelachsigen Umlaufkolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung als Maschine hoher Leistung in Vereinfachung der vorgenannten Konstruktion die Länge der Dichtgrenze bei möglichst wenig relativ zueinander drehenden Bauteilen klein zu halten und durch die Anordnung derTrommelöffnungen eine Vereinfachung der Steuerung zu erzielen sowie günstige Brennraumverhältnisse und günstige Voraussetzungen für eine hohe Verdichtung und eine optimale Verbrennung des Kraftstoffs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschine die Merkmale des Patentanspruchs 1 und vorteilhafterweise die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale aufweist.
Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird die Konstruktion der vorgenannten Brennkraftmaschine wesentliche vereinfacht, die Gesamtlänge der Dichtgrenzen verkürzt und die Dichtungen einem geringeren Verschleiss ausgesetzt, der dadurch noch vermindert wird, dass die von ihnen überstrichenen Flächen keine örtlich auftretenden Temperaturspitzen, sondern infolge der bei Viertakt-Betrieb durch den Gaswechsel erfolgten Kühlung eine gleichmässigere Temperatur aufweisen.
Infolge der Anordnung der Kolben in der umlaufenden Trommel erweist sich die Ausbildung der Stirnseitenteile gemäss den Ansprüchen 3 bis 5 zum Zweck der Einsparung von Dichtungen und um Spritzöl vom Getriebe fernzuhalten und zu entfernen, als besonders vorteilhaft.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine in schematischer Weise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Achsenlängsschnitt durch die Brennkraftmaschine in zwei einen Winkel miteinander bildenden Schnittebenen;
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Motorgehäuse und die in dessen Mantel umlaufenden Kolben nach der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

Das Motorgehäuse besteht aus dem zylindermantelförmigen Teil 1 und den beiden seitlichen Abdeckschalen 2 und 3. In dem Gehäusemantel sind Gewindebohrungen zur Aufnahme zweier Zündkerzen 18 und Aussparungen 19 für den Einlass des Gemisches und den Auslass der verbrannten Gase vorgesehen. Innerhalb des Gehäusemantels 1 läuft die Trommel 42 um, mit der die Kolben 4 einstückig verbunden sind. An den Stirnseiten werden die Arbeitsräume durch je eine innere, mit den Kolben 4starr verbundene Scheibe 45, 45' begrenzt, gegen die je eine äussere Stirnseitenscheibe 46, 46' anliegt. Diese Scheiben weisen Bohrungen und an ihren gegeneinander anliegenden Flächen Aussparungen zur Bildung von Schmieröl- und Kühlölkanälen 47 auf. Innerhalb der von den Flanken der Kolben 4 begrenzten Arbeitsräume laufen die mit ihrer Nabe 51 einstückig ausgebildeten Kolben 5 kleinerer Masse mit ungleichförmiger Geschwindigkeit um. Mit der äusseren Scheibe 46 ist die Abtriebswelle 11, auf der die Nabe 51 der Kolben 5 gelagert ist, einstückig ausgebildet. Mit dem auf der Abtriebsseite innerhalb des Gehäusemantels 1 angeordneten, mit der Abdeckschale 2 elastisch verbundenen Innenzahnrad 6 kämmen die Planetenräder 7, die drehfest mit je einer in den stirnseitigen Scheiben 46, 46' der Kolben 4 gelagerten Welle 8 verbunden sind, deren anderes Ende eine Stirnkurbel mit einem kurzen Kurbelzapfen 81 aufweist. Auf diese Kurbelzapfen ist das eine Lager 91 je einer Pleuelstange 9 angeschoben, deren anderes, ebenfalls geschlossenes Lager 92 auf einen Bolzen 10 aufgeschoben ist, der exzentrisch in der Nabe 51 der Kolben 5 eingesetzt ist.
Die elastische Lagerung des Innenzahnrades 6 wird dadurch bewirkt, dass im äusseren Randbereich des Innenzahnrades 6 stirnseitig in dieses elastische Hülsen 61 eingesetzt sind, in die in Bohrungen der Abdeckschale 2 eingesetzte Bolzen 22 eingreifen. Die Abdeckschale 2 ist mittels Schraubenbolzen 21, die Abdeckschale 3 mittels Schraubenbolzen 31 mit dem Gehäusemantel 1 verbunden.
Auf der Seite des Kurbelgetriebes ist mit der äusseren stirnseitigen Scheibe 46' ein Lagerflansch 48 verbunden, der zusammen mit der Abdeckschale 3 das Gehäuse für eine als Sichelpumpe ausgebildete Zahnradpumpe 33 bildet. Mittels des Lagerflansches 48 einerseits und der mit diesem in starrer Verbindung stehenden Abtriebswelle 11 andererseits sind die mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Teile in Lagerschalen 24 und 34 der Abdeckschalen 2 und 3 gelagert.
Die Einlass- und Auslasssteueröffnungen 43 sind als sich radial nach innen verengende, symmetrisch zur axialen Mittelebene der Kolben 4 angeordnete Aussparungen ausgebildet, die in durch randoffene Aussparungen der Kolben begrenzte Mulden 4 der Brennräume übergehen.
Am Aussenumfang der die Kolben 4 verbindenden Trommel 42 sind die Öffnungen 43 umfassende Dichtringe 49 vorgesehen, die die Arbeitsräume abdichten. Das Schmieröl wird den Lagern 24 und 34 und den Lagern der Kurbelwellen 8 unmittelbar, den Lagern der Pleuelstangen 9 mittelbar über in der Nabe 51 und den Bolzen 10 angeordnete Kanäle durch das axiale Rohr 47 zugeleitet. Um zu verhindern, dass Öl zwischen die Stirnflächen der kleinen Kolben 5 und die stirnseitigen, die Arbeitsräume begrenzenden inneren Scheiben 45, 45' gelangt, sind an den Stirnflächen der Nabe der Kolben 5 in Ringnuten der äusseren Stirnseitenscheibe 46 eingreifende bzw. mit Ringleisten dieser Scheibe zusammenwirkende Ringleisten 52 vorgesehen, deren mit der Drehachse der Kolben 4, 5 einen spitzen Winkel bildende Flanken radial nach aussen und in Richtung der Abdeckschale 2 weisende Ölablaufkanäle begrenzen, so dass an dieser Stelle vorhandenes Öl nach aussen geschleudert wird. Das Kühlöl gelangt durch den das Axialrohr 47 umgebenden ringzylindrischen Kanal zu den in den kleinen Kolben vorgesehenen Kühlschlangen und zu den zwischen den stirnseitigen inneren und äusseren Scheiben 45, 46 gebildeten Kanälen sowie zu den in der Trommel 42 mäanderartig angeordneten Kühlkanälen. An den Stellen, an denen die Gefahr besteht, dass Öl von der Gasströmung mitgerissen wird, sind zur Beruhigung und Verringerung der Gasströmung in an sich bekannter Weise Labyrinthanordnungen vorgesehen.
Die inneren Scheiben 45, 45' haben einen grösseren Aussendurchmesser als die Trommel 42, damit Spritzöl aus dem Getrieberaum abgewiesen wird und nicht bis zu den Ein- und Auslassöffnungen 19 gelangen kann. Die äusseren Scheiben 46, 46' weisen am Umfang Rippen auf, die das Öl aus dem Getrieberaum in tangential mündende Ablauföffnungen (nicht dargestellt) im Gehäusemantel 1 fördern.

Claims

1. Mittelachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit einem axial angeordneten Getrieberaum und einem innerhalb eines stationären kreiszylindrischen Mantels (1), der in Umfangsrichtung sich erstreckende Ein- und Auslassöffnungen (19) aufweist, mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden und mit der Abtriebswelle verbundenen Rotor, der aus Seitenteilen und einer mit diesen drehfest verbundenen Trommel (42) besteht, die in ihrem axial mittleren Bereich über ihren Umfang gleichmässig verteilte Einlass- und Auslasssteueröffnungen mit gegenüber den Öffnungen des stationären Mantels kleinerer Umfangserstreckung sowie an ihrem inneren Umfang, gleichmässig über diesen verteilt, radial nach innen sich erstreckende Kolben (4) aufweist, die mit Gegenkolben (5), welche über eine Nabe miteinander verbunden sind und mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufen, Arbeitskammern begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trommel (42) die Einlass- und Auslasssteueröffnungen (43) umschliessende, gegen die Innenfläche des Gehäusemantels (1) anliegende Dichtringe (49) angeordnet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslasssteueröffnungen (43) als sich radial nach innen verengende, symmetrisch zur axialen Mittelebene der Kolben (4) angeordneten Aussparungen ausgebildet sind, die in durch randoffene Aussparungen der Kolben (4) begrenzte Mulden (44) der Brennräume übergehen.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseitenteile über die Trommel (42) überstehen und mit je einer Ringschulter des stationären Mantels (1) einen engen Spalt bilden.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseitenteile durch je eine innere und eine äussere Scheibe (45, 45' bzw. 46, 46') gebildet werden, die zur Bildung von Kühlöl- und Schmierölkanälen Bohrungen und in den gegeneinander anliegenden Flächen Aussparungen aufweisen.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Scheiben (46, 46') der Stirnseitenteile an ihrem Umfang Axialrippen aufweisen.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnflächen der Nabe der mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Kolben (5) in Ringnuten der äusseren Scheiben (46, 46') der Stirnseitenteile eingreifende bzw. mit Ringleisten dieser äusseren Scheiben (46, 46') zusammenwirkende Ringleisten (52) vorgesehen sind, deren mit der Drehachse der Kolben (4, 5) einen spitzen Winkel bildenden Flanken radial nach aussen und in Richtung der den stationären Gehäusemantel (1) stirnseitig abdeckenden Schale (2) weisende Ölablaufkanäle begrenzen.