EP0217813A1 - Rotary piston machine with periodically variable rotation speeds. - Google Patents

Rotary piston machine with periodically variable rotation speeds.

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EP0217813A1
EP0217813A1 EP86901323A EP86901323A EP0217813A1 EP 0217813 A1 EP0217813 A1 EP 0217813A1 EP 86901323 A EP86901323 A EP 86901323A EP 86901323 A EP86901323 A EP 86901323A EP 0217813 A1 EP0217813 A1 EP 0217813A1
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EP
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piston
segment
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chamber
section
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Arthur Schonholzer
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    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
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    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
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    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
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    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
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    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the invention relates to a device for driving a rotor by means of a piston and intermediate gear parts.
  • Otto engines are generally known. There, a crankshaft or camshaft is driven by several pistons, the piston movement of which is radial to the shaft axis. It has turned out to be disadvantageous here that several pistons have to be provided in order to achieve a certain output of the engine, each piston having its own cylinder, its own inlets and outlets and also its own ignition system. On the other hand, the transmission of force in the radial direction to a camshaft is always in need of improvement.
  • the Otto engines are designed as reciprocating Engine or rotary piston engines trained and work in the four-stroke or two-stroke process. The four-stroke process includes suction, compression, ignition and combustion, as well as pushing out.
  • the rotary piston engine is known, the piston of which executes a continuously circular movement.
  • the Wankel motor should be mentioned here, in which a rotary piston, which is eccentrically mounted in a trochoidal housing and has the shape of an equilateral triangle, rotates by rotating about a center point which itself simultaneously performs a rotary movement.
  • the work process after the four-stroke process takes place in the work spaces located between the rotary piston and the housing wall, which enlarge and reduce and carry out the charge exchange with the aid of inlet and outlet slots in the housing wall, which are controlled by the rotary piston , that is suction, compression, expansion and extension.
  • the inventor has set himself the goal of developing a new drive unit that works with a small number of components and yet a very large number has high efficiency, is light and compact, and does not require a camshaft and crankshaft.
  • the surface friction for the piston is also to be reduced, while the work cycles are multiplied.
  • the piston consists of zv / ei piston parts, which together form combustion chambers. Both parts of the piston rotate about a common axis, the width of the combustion chambers being changeable.
  • the piston parts should preferably be shaped such that they have at least one cylinder section and one segment section in succession. Of course, this arrangement can also be multiplied. Each cylinder or segment section is then assigned a cylinder or segment section of the other piston part. This creates a piston, which is a has a prism-like appearance.
  • each piston part should be connected to a planet gear, which in turn forms a non-positive connection with a sun gear, which is coupled to the rotor.
  • a planet gear which in turn forms a non-positive connection with a sun gear, which is coupled to the rotor.
  • the construction parts are very simple, mostly cylindrical.
  • the engine runs like a turbine and has low vibrations, the piston speed is relatively low and there are no sealing problems. Overall, the engine is expected to have a long service life and economy.
  • the engine will also have access to the area of high-performance engines, such as racing and aircraft engines. Diesel engines designed in this way are also conceivable.
  • FIG. 1 shows a cross section through an inventive drive
  • FIG. 2 shows a side view of a piston part according to the invention
  • Figure 3 is a plan view of the piston part of Figure 2;
  • FIG. 4 shows a perspective view of the piston part according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a cross section through a piston composed of two piston parts
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the mode of operation of the drive according to the invention.
  • piston parts 1 and 2 of a drive unit R are encased by a cylindrical housing part 3, only schematically here, but shown in more detail in FIGS.
  • This housing part 3 is closed on the one hand by an end plate 4 by means of fastening elements 5, which has a round bore 6 in the center for receiving a bearing 7.
  • an axial pin 8 of a disk 9 rotates, which is firmly connected to one piston part 2 by means of screws 10.
  • the other piston part 1 does not touch the disc 9; here only a stop pin 11 passes through an elongated hole 12 in order to allow an axial movement of piston part 1 relative to piston part 2.
  • the piston part 1 is firmly connected to a turntable 14, which, however, does not touch the piston part 2.
  • the connection between the rotary disk 14 and the piston part 1 is established via a toggle lever ment 15 causes which is eccentrically placed a gear 16 at the other.
  • the piston part 2 is also connected eccentrically to a gear 18 via a toggle lever element 17, a recess 19 in the turntable 14 allowing the toggle lever element 17 to move freely.
  • Both gears 16 and 18 are in engagement with an internal toothing 38 of a ring 39 which is fixedly connected to the housing part 3 and at the same time run around a sun gear 20 which is connected to an output shaft 21, so that ultimately this output shaft 21 is connected to the one consisting of the two gear wheels 16, 18 formed planetary set receives a positive connection.
  • This positive engagement of the internal toothing 38 with the track wheels 16, 18 and the sun wheel 20 inevitably effects the regulated rotation of the piston units 1 and 2 and controls the four cycles of suction, compression, ignition, ejection during a rotation of 360 °. Accordingly, the relationship of these parts to each other is of great constructive importance.
  • the drive shaft 21 rotates axially in a bearing 22 in the turntable 14.
  • Further bearings 23 and 24 for the rotor 21 and gear axles 25 are provided in a turntable 26, which is arranged in a main bearing 27 which holds the turntable 26 against a further housing shell 28.
  • This housing shell 28 is screwed on the one hand to the housing part 3, and on the other hand covered by an end plate .30, which contains a further rotary bearing 29 for the output shaft 21.
  • the end plate 30 passes through a crank 31 in further bearings 32 and 33, which meshes with a gear wheel 34 a drive pulley 35.
  • four threaded bores 36 for inserting spark plugs and two in each case indicated by dashed lines inlet and outlet slots 37 are also provided.
  • each piston part 1 and 2 consists of a cylinder section 40 with a segment section 41 and an attached or integrally formed segment section 42.
  • An angle w of the segment section 41 is greater than an angle v of the segment section 42 around the common piston axis A.
  • the ratio of the angles w and v to one another determines the power of the drive, since a finished piston consists of two piston parts 1 and 2 arranged in mirror image and thus four combustion chambers 43 are formed, of which only in FIG. 5 two are indicated.
  • FIG. 5 shows a modification of a piston, in which a groove 44 is formed in the cylinder section 40 at the base of the segment section 41, in which the segment section 42 rests with a beaded piping 45.
  • An apex groove 46 is formed in the bead edge 45, which can receive a sealing strip (not shown), the functions of which resemble a known piston ring.
  • Figure 6 now shows the operation of the piston of a four-chamber rotor, only the interaction of a cylinder section 40 with a segment section 42 is shown. Overall, for the whole piston considers each element described below in duplicate. With a rotation of 360 °, two work cycles (compression and explosion cycles) are provided for each combustion chamber, with the ignition system also
  • spark plugs 48 is indicated. However, it is also within the scope of the invention to arrange the spark plugs on an inner surface in the segment cutout 41, that is to say in the combustion chamber 43, as a result of which the combustion is improved, but at the cost of good access to the spark plugs.
  • the first position according to FIG. 6 shows that fuel is sucked into one combustion chamber 43a, while the other 43b is just being ignited.
  • the chamber 43b is opened, whereas the chamber 43a is compressed, while the piston rotation movement about the axis A is accelerated.
  • Both chambers reach the II. Position.
  • the fuel gases can from the chamber 43b in the. Outlet 49 are removed, at the same time the ignition takes place in chamber 43a.
  • the gases from this ignition are again removed from chamber 43a through the subsequent outlet, with new fuel being drawn into chamber 43b, as described in III.
  • Position shows.
  • chamber 43b is re-ignited while chamber 43a passes outlet 50.
  • the chamber 43a is ignited while the chamber 43b runs past the outlet 49.
  • chamber 43a is at outlet 49 when chamber 43b draws in again.
  • the next position is the 1st position again.
  • the changes necessary to the chambers 43a and 43b are carried out in particular by the ignition and by the movement of the gear wheels 16 and 18.
  • a total of thirty-two cycles are performed per revolution, eight of which are working cycles. This is six work cycles more than in a known Otto or Wankel engine with a significantly lower surface friction, since a corresponding Otto or Wankel engine would have to have an approximately 40 to 50% larger piston area.
  • the piston speed is significantly lower than that of the previously known engines, namely by around 20 to 30%. A maximum piston speed of 8 to 10 m / sec will be necessary.
  • the inlet and outlet are inevitably effected by the rotation of the rotor with high suction and flushing performance. There are no moving parts, such as valves, that need to be serviced.
  • the entire drive unit can be cooled with water or oil in corresponding cavities.

Abstract

Le dispositif pour entraîner un arbre moteur (21) au moyen d'un piston et d'un mécanisme d'entraînement intermédiaire se distingue par l'utilisation d'un piston en deux parties (1, 2) qui constituent l'une avec l'autre une chambre de combustion (43). Les deux parties de piston tournent (1, 2) autour d'un axe (A) en faisant varier la dimension de la chambre de combustion (43).The device for driving a motor shaft (21) by means of a piston and an intermediate drive mechanism is distinguished by the use of a piston in two parts (1, 2) which constitute one with the the other a combustion chamber (43). The two piston parts rotate (1, 2) around an axis (A) by varying the size of the combustion chamber (43).

Description

Drehkolbenkraft- und Arbeitsmaschine mit periodisch veränderlichen Drehgeschwindigkeiten.Rotary piston power and working machine with periodically changing rotational speeds.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Läufers mittels eines Kolbens und zwischenge¬ schalteter Getriebeteile.The invention relates to a device for driving a rotor by means of a piston and intermediate gear parts.
Allgemein bekannt sind die sogenannten Otto-Motoren. Dort wird eine Kurbel- bzw. Nockenwelle über mehrere Kolben angetrieben, deren Kolbenbewegung radial zur Wellenachse verläuft. Nachteilig hat sich hier heraus¬ gestellt, dass einmal um eine bestimmte Leistung des Motors zu erreichen mehrere Kolben vorgesehen sein müs¬ sen, wobei jeder Kolben seinen eigenen Zylinder, seine eigenen Ein- und Auslässe und auch seine eigene Zündan¬ lage besitzt. Zum andern ist die Kraftübertragung in radialer Richtung auf eine Nockenwelle immer verbesse¬ rungsbedürftig. Die Otto-Motoren sind als Hubkolbenma- schinen oder Kreiselkolbenmotoren ausgebildet und ar¬ beiten im Viertakt- oder Zweitaktverfahren. Das Vier¬ taktverfahren umfasst das Ansaugen, Verdichten, Zünden und Verbrennen, sowie Ausschieben.The so-called Otto engines are generally known. There, a crankshaft or camshaft is driven by several pistons, the piston movement of which is radial to the shaft axis. It has turned out to be disadvantageous here that several pistons have to be provided in order to achieve a certain output of the engine, each piston having its own cylinder, its own inlets and outlets and also its own ignition system. On the other hand, the transmission of force in the radial direction to a camshaft is always in need of improvement. The Otto engines are designed as reciprocating Engine or rotary piston engines trained and work in the four-stroke or two-stroke process. The four-stroke process includes suction, compression, ignition and combustion, as well as pushing out.
Des weiteren ist der Kreiskolbenmotor bekannt, dessen Kolben eine stetig kreisende Bewegung ausführt. Als Ausführungsform sei hier der Wankelmotor erwähnt, bei dem ein in einem trochoidenförmigen Gehäuse exzentrisch gelagerter Drehkolben, der die Form eines gleichseiti¬ gen Dreiecks hat, umläuft, indem er sich um einen Mit¬ telpunkt dreht, der selber gleichzeitig eine Drehbewe¬ gung ausführt. Der Arbeitsvorgang nach dem Viertaktver¬ fahren findet in den zwischen Drehkolben und Gehäuse¬ wand liegenden Arbeitsräumen statt, die sich vergrös- sern und verkleinern und mit Hilfe von Ein- und Aus¬ lassschlitzen in der Gehäusewand, die vom Drehkolben gesteuert werden, den Ladungswechsel durchführen, also ansaugen, verdichten, expandieren und ausschieben. Die Vorteile des Kreiskolbenmotors gegenüber dem Hubkolben¬ motor liegen insbesondere in der geringeren Anzahl von Bauteilen, im Wegfall von hin- und hergehenden Massen, im Wegfall von Ventilantrieb, geringere Baugrösse und geringeres Gewicht. Andererseits sind sie jedoch mit erheblichen Herstellungskosten und einer aufwendigen Abdichtung belastet, weisen einen ungünstigen Brennraum mit hohen Wärmeverlusten auf und haben insbesondere ei¬ nen hohen Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und HC im Abgas.Furthermore, the rotary piston engine is known, the piston of which executes a continuously circular movement. As an embodiment, the Wankel motor should be mentioned here, in which a rotary piston, which is eccentrically mounted in a trochoidal housing and has the shape of an equilateral triangle, rotates by rotating about a center point which itself simultaneously performs a rotary movement. The work process after the four-stroke process takes place in the work spaces located between the rotary piston and the housing wall, which enlarge and reduce and carry out the charge exchange with the aid of inlet and outlet slots in the housing wall, which are controlled by the rotary piston , that is suction, compression, expansion and extension. The advantages of the rotary piston engine compared to the reciprocating piston engine lie in particular in the smaller number of components, in the elimination of reciprocating masses, in the elimination of the valve drive, smaller size and lower weight. On the other hand, however, they are burdened with considerable manufacturing costs and a complex seal, have an unfavorable combustion chamber with high heat losses and in particular have a high proportion of unburned hydrocarbons and HC in the exhaust gas.
Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, ein neues An¬ triebsaggregat zu entwickeln, welches mit einer gerin¬ gen Anzahl an Bauteilen arbeitet und dennoch einen sehr hohen Wirkungsgrad hat, leicht und kompakt ist, und oh¬ ne Nocken- und Kurbelwelle auskommt. Insbesondere soll auch die Oberflächenreibung für den Kolben verringert werden, dagegen die Arbeitstakte vervielfacht.The inventor has set himself the goal of developing a new drive unit that works with a small number of components and yet a very large number has high efficiency, is light and compact, and does not require a camshaft and crankshaft. In particular, the surface friction for the piston is also to be reduced, while the work cycles are multiplied.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass der Kolben aus zv/ei Kolbenteilen besteht, welche miteinander Verbren¬ nungskammern bilden. Beide Kolbenteile drehen um eine gemeinsame Achse, wobei die Weite der Verbrennungskam¬ mern veänderbar ist..To achieve this object, the piston consists of zv / ei piston parts, which together form combustion chambers. Both parts of the piston rotate about a common axis, the width of the combustion chambers being changeable.
Hierzu hat sich am wirkungsvollsten die Ausbildung ei¬ nes Kolbenteils als Zylinderabschnitt mit einem Seg¬ mentausschnitt erwiesen, in den der zweite Kolbenteil als Segmentabschnitt eingesetzt ist, wobei der Winkel des Segmentausschnitts grösser ist als der Winkel des Segmentabschnitts. Durch diese Winkelunterschiede wird die Weite der Verbrennungskammer bestimmt, wodurch ebenfalls selbstverständlich die Leistung des Motors verändert werden kann. Beim Umlaufen der beiden Kolben¬ teile um 360° soll ebenfalls ein Viertakt durchgeführt werden, nämlich Ansaugen, Verdichten, Zünden, Ausstos- sen. Bevorzugt ist dieser Viertakt zumindest zweimal je Drehung um 360° vorgesehen, jedoch ist eine Erhöhung denkbar und liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.The most effective way of doing this has been to design a piston part as a cylinder section with a segment cutout, into which the second piston part is inserted as a segment section, the angle of the segment section being larger than the angle of the segment section. The width of the combustion chamber is determined by these angular differences, which of course also allows the performance of the engine to be changed. When the two piston parts rotate through 360 °, a four-stroke cycle should also be carried out, namely suction, compression, ignition, and ejection. This four-stroke cycle is preferably provided at least twice per 360 ° rotation, but an increase is conceivable and is also within the scope of the invention.
Bevorzugt sollen die Kolbenteile so geformt sein, dass sie nacheinander zumindest einen Zylinderabschnitt und einen Segmentabschnitt aufweisen. Selbstverständlich kann diese Anordnung auch vervielfacht werden. Jedem Zylinder- bzw. Segmentabschnitt ist dann ein Zylinder¬ bzw. Segmentabschnitt des anderen Kolbenteils zugeord¬ net. Auf diese Weise entsteht ein Kolben, welcher ein prismaartiges Aussehen hat.The piston parts should preferably be shaped such that they have at least one cylinder section and one segment section in succession. Of course, this arrangement can also be multiplied. Each cylinder or segment section is then assigned a cylinder or segment section of the other piston part. This creates a piston, which is a has a prism-like appearance.
Für die Kraftübertragung soll jeder Kolbenteil mit ei¬ nem Planetenzahnrad verbunden sein, welches wiederum eine kraftschlüssige Verbindung mit einem Sonnenrad eingeht, das an den Läufer gekoppelt ist. Dies ist ein weiterer entscheidender Punkt der Erfindung, da hier die übliche Kurbelwelle entfällt. Das Planetengetriebe ist bereits eine Stufe des Getriebes selbst. Deswegen kann die ganze Antriebseinheit sehr kompakt gebaut wer¬ den.For the power transmission, each piston part should be connected to a planet gear, which in turn forms a non-positive connection with a sun gear, which is coupled to the rotor. This is another crucial point of the invention, since the usual crankshaft is omitted here. The planetary gear is already a stage of the gear itself. That is why the entire drive unit can be built very compactly.
Die Konstruktionsteile sind sehr einfach gestaltet, in der Mehrheit zylinderförmig. Der Lauf des Motors ist turbinenartig und vibrationsarm, die Kolbengeschwindig¬ keit relativ gering, Dichtungsprobleme treten keine auf. Insgesamt lässt der Motor eine hohe Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit erwarten.The construction parts are very simple, mostly cylindrical. The engine runs like a turbine and has low vibrations, the piston speed is relatively low and there are no sealing problems. Overall, the engine is expected to have a long service life and economy.
Infolge der minimalen Reibungsflächen und des Lei¬ stungsgewichtes wird der Motor auch in den Bereich der Hochleistungstriebwerke Zugang finden, wie zum Beispiel der Renn- und Flugtriebwerke. Auch so ausgestaltete Dieselmotoren sind denkbar.As a result of the minimal friction surfaces and the power weight, the engine will also have access to the area of high-performance engines, such as racing and aircraft engines. Diesel engines designed in this way are also conceivable.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin¬ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; this shows in
Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsge- mässen Antrieb; Figur 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kolbenteils;1 shows a cross section through an inventive drive; FIG. 2 shows a side view of a piston part according to the invention;
Figur 3 eine Draufsicht auf den Kolbenteil nach Figur 2;Figure 3 is a plan view of the piston part of Figure 2;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Kolbenteils nach Figur 2;FIG. 4 shows a perspective view of the piston part according to FIG. 2;
Figur 5 einen Querschnitt durch einen zusammengesetz¬ ten Kolben aus zwei Kolbenteilen;FIG. 5 shows a cross section through a piston composed of two piston parts;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Arbeitswei¬ se des erfindungsgemässen Antriebs.FIG. 6 shows a schematic representation of the mode of operation of the drive according to the invention.
Nach Figur 1 sind, hier nur schematisch, jedoch in den Figuren 2 bis 6 näher gezeigte, Kolbenteil 1 und 2 ei¬ ner Antriebseinheit R von einem zylindrischen Gehäuse¬ teil 3 umfangen. Dieses Gehäuseteil 3 ist einerseits von einer Stirnplatte 4 mittels Befestigungselemente 5 verschlossen, welche mittig eine Rundbohrung 6 zur Auf¬ nahme eines Lagers 7 aufweist. In diesem Lager 7 dreht ein axialer Zapfen 8 einer Scheibe 9, welche mittels Schrauben 10 fest mit dem einen Kolbenteil 2 verbunden ist. Den anderen Kolbenteil 1 berührt die Scheibe 9 nicht; hier durchsetzt lediglich ein Anschlagbolzen 11 ein Langloch 12, um eine axiale Bewegung von Kolbenteil 1 gegenüber Kolbenteil 2 zuzulassen.According to FIG. 1, piston parts 1 and 2 of a drive unit R are encased by a cylindrical housing part 3, only schematically here, but shown in more detail in FIGS. This housing part 3 is closed on the one hand by an end plate 4 by means of fastening elements 5, which has a round bore 6 in the center for receiving a bearing 7. In this bearing 7, an axial pin 8 of a disk 9 rotates, which is firmly connected to one piston part 2 by means of screws 10. The other piston part 1 does not touch the disc 9; here only a stop pin 11 passes through an elongated hole 12 in order to allow an axial movement of piston part 1 relative to piston part 2.
Gegenüber der Scheibe 9 ist der Kolbenteil 1 mit einer Drehscheibe 14 fest verbunden, welche jedoch den Kol¬ benteil 2 nicht berührt. Die Verbindung zwischen Dreh¬ scheibe 14 und Kolbenteil 1 wird über ein Kniehebelele- ment 15 bewirkt, welchem andernends exentrisch ein Zahnrad 16 aufgesetzt ist. Auch der Kolbenteil 2 ist über ein Kniehebelelement 17 exzentrisch mit einem Zahnrad 18 verbunden, wobei in der Drehscheibe 14 eine Ausnehmung 19 eine Bewegungsfreiheit des Kniehebelele¬ ments 17 zulässt. Beide Zahnräder 16 und 18 stehen mit einer Innenzahnung 38 eines mit dem Gehäuseteil 3 fest verbundenen Ringes 39 in Eingriff und umlaufen zugleich ein Sonnenrad 20, welches mit einer Abtriebswelle 21 verbunden ist, so dass letztendlich diese Abtriebswelle 21 mit dem aus den beiden Zahnrädern 16, 18 gebildeten Planetensatz eine kraftschlüssige Verbindung eingeht. Diese Kraftschlüssigkeit der Innenzahnung 38 mit den Bahnrädern 16, 18 und dem Sonnenrad 20 bewirkt den ge¬ regelten Umlauf der Kolbeneinheit 1 und 2 zwangsläufig und steuert sinngemäss die vier Takte Ansaugen, Ver¬ dichten, Zünden, Ausstossen während einer Umdrehung von 360°. Dementsprechend ist auch das Verhältnis dieser Teile zueinander von grosser konstruktiver Bedeutung.Compared to the disk 9, the piston part 1 is firmly connected to a turntable 14, which, however, does not touch the piston part 2. The connection between the rotary disk 14 and the piston part 1 is established via a toggle lever ment 15 causes which is eccentrically placed a gear 16 at the other. The piston part 2 is also connected eccentrically to a gear 18 via a toggle lever element 17, a recess 19 in the turntable 14 allowing the toggle lever element 17 to move freely. Both gears 16 and 18 are in engagement with an internal toothing 38 of a ring 39 which is fixedly connected to the housing part 3 and at the same time run around a sun gear 20 which is connected to an output shaft 21, so that ultimately this output shaft 21 is connected to the one consisting of the two gear wheels 16, 18 formed planetary set receives a positive connection. This positive engagement of the internal toothing 38 with the track wheels 16, 18 and the sun wheel 20 inevitably effects the regulated rotation of the piston units 1 and 2 and controls the four cycles of suction, compression, ignition, ejection during a rotation of 360 °. Accordingly, the relationship of these parts to each other is of great constructive importance.
Die Abtriebr-elle 21 dreht axial in einem Lager 22 in der Drehscheibe 14. Weitere Lager 23 und 24 für den Läufer 21 und Zahnradachsen 25 sind in einer Drehschei¬ be 26 vorgesehen, welche in einem Hauptlager 27 ange¬ ordnet ist, das die Drehscheibe 26 gegenüber einer wei¬ teren Gehäuseschale 28 abstützt. Diese Gehäuseschale 28 ist einerseits mit dem Gehäuseteil 3 verschraubt, ande¬ rerseits von einer Endplatte .30 abgedeckt, welche ein weiteres Drehlager 29 für die Abtriebswelle 21 enthält. Ausserdem durchsetzt die Endplatte 30 "eine Kurbel 31 in weiteren Lagern 32 und 33, welche mit einem Zahnrad 34 eine Antriebsscheibe 35 kämmt. In dem Gehäuseteil 3 sind im übrigen vier Gewindeboh¬ rungen 36 zum Einsetzen von Zündkerzen und je zwei ge¬ strichelt angedeutet Ein- und Auslassschlitze 37 vorge¬ sehen.The drive shaft 21 rotates axially in a bearing 22 in the turntable 14. Further bearings 23 and 24 for the rotor 21 and gear axles 25 are provided in a turntable 26, which is arranged in a main bearing 27 which holds the turntable 26 against a further housing shell 28. This housing shell 28 is screwed on the one hand to the housing part 3, and on the other hand covered by an end plate .30, which contains a further rotary bearing 29 for the output shaft 21. In addition, the end plate 30 " passes through a crank 31 in further bearings 32 and 33, which meshes with a gear wheel 34 a drive pulley 35. In the housing part 3, four threaded bores 36 for inserting spark plugs and two in each case indicated by dashed lines inlet and outlet slots 37 are also provided.
Jedes Kolbenteil 1 und 2 besteht, wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, aus einem Zylinderabschnitt 40, mit einem Segmentausschnitt 41 und einem angesetzten oder angeformten Segmentabschnitt 42. Ein Winkel w des Seg¬ mentausschnitts 41 ist grösser als ein Winkel v des Segmentabschnitts 42 um die gemeinsame Kolbenachse A. Das Verhältnis der Winkel w und v zueinander bestimmt mit die Leistung des Antriebs, da ein fertiger Kolben aus zwei spiegelbildlich angeordneten Kolbenteilen 1 und 2 besteht und so vier Verbrennungskammern 43 gebil¬ det sind, von denen in Figur 5 nur zwei angedeutet wer¬ den. Je grösser der Unterschied zwischen beiden Winkeln w und v ist, um so grösser ist auch die Verbrennungs¬ kammer 43 bzw. der Oeffnungswinkel z.As shown in FIGS. 2 to 4, each piston part 1 and 2 consists of a cylinder section 40 with a segment section 41 and an attached or integrally formed segment section 42. An angle w of the segment section 41 is greater than an angle v of the segment section 42 around the common piston axis A. The ratio of the angles w and v to one another determines the power of the drive, since a finished piston consists of two piston parts 1 and 2 arranged in mirror image and thus four combustion chambers 43 are formed, of which only in FIG. 5 two are indicated. The greater the difference between the two angles w and v, the greater is the combustion chamber 43 or the opening angle z.
Im übrigen zeigt Figur 5 eine Modifikation eines Kol¬ bens, bei welchem im Zylinderabschnitt 40 am Grunde des Segmentausschnitts 41 eine Rinne 44 eingeformt ist, in welcher der Segmentabschnitt 42 mit einem Wulstkeder 45 ruht. Dem Wulstkeder 45 ist eine Scheitelnut 46 einge¬ formt, welche eine nicht gezeigte Dichtungsleiste auf¬ nehmen kann, deren Funktionen einem bekannten Kolben¬ ring ähneln.5 shows a modification of a piston, in which a groove 44 is formed in the cylinder section 40 at the base of the segment section 41, in which the segment section 42 rests with a beaded piping 45. An apex groove 46 is formed in the bead edge 45, which can receive a sealing strip (not shown), the functions of which resemble a known piston ring.
Figur 6 zeigt nun die Arbeitsweise des Kolbens eines Vierkammerläufers, wobei nur das Zusammenspiel eines Zylinderabschnitts 40 mit einem Segmentabschnitt 42 dargestellt ist. Insgesamt sind für den ganzen Kolben betrachtet jedes nachfolgend beschriebene Element dop¬ pelt vorhanden. Bei einer Drehung um 360° sind für jede Verbrennungskammer zwei Arbeitstakte (Verdichtungs- und Explosionstakte) vorgesehen, wobei die Zündanlage mitFigure 6 now shows the operation of the piston of a four-chamber rotor, only the interaction of a cylinder section 40 with a segment section 42 is shown. Overall, for the whole piston considers each element described below in duplicate. With a rotation of 360 °, two work cycles (compression and explosion cycles) are provided for each combustion chamber, with the ignition system also
48 angedeutet ist. Im Rahmen der Erfindung liegt aber auch, die Zündkerzen an einer Innenfläche im Segment¬ ausschnitt 41, das heisst in der Verbrennungskammer 43 anzuordnen, wodurch die Verbrennung, allerdings auf Ko¬ sten einer guten Zugänglichkeit zu den Zündkerzen, ver¬ bessert wird.48 is indicated. However, it is also within the scope of the invention to arrange the spark plugs on an inner surface in the segment cutout 41, that is to say in the combustion chamber 43, as a result of which the combustion is improved, but at the cost of good access to the spark plugs.
Weiterhin sind sich jeweils gegenüberliegend AuslässeFurthermore, there are outlets opposite each other
49 sowie Einlasse 50 vorgesehen.49 and inlets 50 are provided.
Die I. Stellung nach Figur 6 zeigt, dass in die eine Verbrennungskammer 43a Kraftstoff eingesaugt wird, wäh¬ rend bei .der anderen 43b gerade die Zündung erfolgt. Hierdurch wird die Kammer 43b geöffnet, dagegen die Kammer 43a verdichtet, während die Kolbendrehbewegung um die Achse A beschleunigt wird. Beide Kammern gelan¬ gen in die II. Position. Die Brenngase können aus der Kammer 43b in den. Auslass 49 entfernt werden, gleich¬ zeitig erfolgt die Zündung in der Kammer 43a. Die Gase aus dieser Zündung werden wiederum aus der Kammer 43a durch den nachfolgenden Auslass entfernt, wobei neuer Brennstoff in die Kammer 43b eingesaugt wird, wie dies die III. Position zeigt. In der IV. Position wird die Kammer 43b wieder gezündet, während die Kammer 43a den Auslass 50 passiert. In der V. Position erfolgt eine Zündung der Kammer 43a, während die Kammer 43b am Aus¬ lass 49 vorbeiläuft. Und schliesslich steht die Kammer 43a auf Auslass 49, wenn die Kammer 43b wieder ansaugt. Die nächste Position ist wieder die I. Position. Damit ist eine Drehung um 360° vollzogen, die entsprechend notwendigen Veränderungen der Kammern 43a bzw. 43b wer¬ den insbesondere von der Zündung und von der Bewegung der Zahnräder 16 und 18 durchgeführt.The first position according to FIG. 6 shows that fuel is sucked into one combustion chamber 43a, while the other 43b is just being ignited. As a result, the chamber 43b is opened, whereas the chamber 43a is compressed, while the piston rotation movement about the axis A is accelerated. Both chambers reach the II. Position. The fuel gases can from the chamber 43b in the. Outlet 49 are removed, at the same time the ignition takes place in chamber 43a. The gases from this ignition are again removed from chamber 43a through the subsequent outlet, with new fuel being drawn into chamber 43b, as described in III. Position shows. In the IV position, chamber 43b is re-ignited while chamber 43a passes outlet 50. In the fifth position, the chamber 43a is ignited while the chamber 43b runs past the outlet 49. And finally, chamber 43a is at outlet 49 when chamber 43b draws in again. The next position is the 1st position again. In order to If a rotation of 360 ° has been carried out, the changes necessary to the chambers 43a and 43b are carried out in particular by the ignition and by the movement of the gear wheels 16 and 18.
Insgesamt werden pro Umdrehung zweiunddreissig Takte geleistet, wovon acht Arbeitstakte sind. Dies sind sechs Arbeitstakte mehr als bei einem bekannten Otto¬ oder Wankelmotor bei wesentlich geringerer Oberflächen¬ reibung, da ein entsprechender Otto- oder Wankelmotor eine etwa 40 bis 50 % grössere Kolbenfläche aufweisen müsste. Die Kolbengeschwindigkeit ist wesentlich tiefer als bei den bisher bekannten Motoren und zwar etwa um 20 bis 30 %. Maximal wird eine Kolbengeschwindigkeit von 8 bis 10 m/sec notwendig sein.A total of thirty-two cycles are performed per revolution, eight of which are working cycles. This is six work cycles more than in a known Otto or Wankel engine with a significantly lower surface friction, since a corresponding Otto or Wankel engine would have to have an approximately 40 to 50% larger piston area. The piston speed is significantly lower than that of the previously known engines, namely by around 20 to 30%. A maximum piston speed of 8 to 10 m / sec will be necessary.
Der Ein- und Auslass erfolgt zwangsläufig durch die Ro¬ tordrehung mit hoher Ansaug- und Spülleistung. Dort sind keine beweglichen Teile, wie Ventile, vorhanden, welche gewartet werden müssen.The inlet and outlet are inevitably effected by the rotation of the rotor with high suction and flushing performance. There are no moving parts, such as valves, that need to be serviced.
Die ganze Antriebseinheit kann in entsprechenden Hohl¬ räumen mit Wasser oder Oel gekühlt werden. The entire drive unit can be cooled with water or oil in corresponding cavities.

Claims

- 1 0 -Patentansprüche - 1 0 patent claims
1. Vorrichtung zum Antreiben einer Abtriebswelle mit¬ tels eines Kolbens und zwischengeschalteter Getrie¬ beteile,1. Device for driving an output shaft by means of a piston and intermediate gear parts,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass der Kolben aus zwei Kolbenteilen (1, 2) be¬ steht, welche miteinander Verbrennungskammern (43) bilden.that the piston consists of two piston parts (1, 2) which together form combustion chambers (43).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass beide Kolbenteile (1, 2) um eine Achse (A) drehen und die Weite der Verbrennungskammern (43) veränderbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that both piston parts (1, 2) rotate about an axis (A) and the width of the combustion chambers (43) can be changed.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 'oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ein Kolbenteil (1) einen Zylinderab¬ schnitt (40) mit einem Segmentausschnitt (41) auf¬ weist, in den der zweite Kolbenteil (2) als Seg¬ mentabschnitt (42) eingesetzt ist, wobei der Winkel (w) des Segmentausschnitts (41) grösser ist, als der Winkel (v) des Segmentabschnitts (42).3. Device according to claim 1 ' or 2, characterized in that a piston part (1) has a cylinder section (40) with a segment cutout (41) into which the second piston part (2) acts as a segment section (42) is used, the angle (w) of the segment section (41) being greater than the angle (v) of the segment section (42).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, dass in den Grund des Segmentausschnitts (41) eine Rinne (44) eingeformt ist, in welcher der Seg¬ mentabschnitt (42) mit einem Wulstkeder (45) ruht.4. The device according to claim 3, characterized in that a groove (44) is formed in the base of the segment cutout (41), in which the segment section (42) rests with a beaded edge (45).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Wulstkeder (45) eine Scheitelnut (42) aufweist, welche eine Dichtungsleiste aufnimmt. 5. The device according to claim 4, characterized gekennzeich¬ net that the bead piping (45) has an apex groove (42) which receives a sealing strip.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Kolben in einem Ge¬ häuseteil (3) dreht, welches zumindest einen Aus¬ lass (49) für Verbrennungsgas und zumindest einen Einlass (50) für den Verbrennungsstoff aufweist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston rotates in a housing part (3) which has at least one outlet (49) for combustion gas and at least one inlet (50) for the fuel having.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass einer Innenfläche eines Segmentaus¬ schnitts (41) bzw. einer Aussenflache eines Seg¬ mentabschnitts (42), welche zusammen die Verbren¬ nungskammer (43) mit einem Winkel (z) bilden, eine Zündeinrichtung zugeordnet ist.7. The device according to claim 6, characterized in that an inner surface of a segment cutout (41) or an outer surface of a segment section (42), which together form the combustion chamber (43) at an angle (z) , an ignition device is assigned.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass in dem Gehäuseteil (3) zumindest eine Zündanlage (48) angeordnet ist.8. The device according to claim 6, characterized in that at least one ignition system (48) is arranged in the housing part (3).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, dass sich je zwei Zündanlagen (48), zwei Aus¬ lässe (49) und zwei Einlasse (50) gegenüber liegen.9. The device according to claim 8, characterized in that two ignition systems (48), two outlets (49) and two inlets (50) are opposite each other.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Winkel (w, v) und die Anordnung der Zündanlage " (48), der Auslässe10. Device according to one of claims 7 to 9, da¬ characterized in that the angle (w, v) and the arrangement of the ignition system " (48), the outlets
(49) und der Einlasse (50) so gewählt sind, dass die eine Verbrennungskammer (43b) gezündet wird, wenn die andere mit dem Einlass (50) verbunden ist, dass in der folgenden Position die Kammer (43b) an den Auslass (49) anschliesst, v/ährend die andere Kammer (43a) gezündet wird, und d'ass in der weite¬ ren Position dann die eine Kammer (43b) auf Einlass(49) and the inlet (50) are selected such that one combustion chamber (43b) is ignited when the other is connected to the inlet (50), that in the following position the chamber (43b) is connected to the outlet (49 ), while the other chamber (43a) is being ignited, and then in the further position, one chamber (43b) on inlet
(50) und die andere (43a) auf Auslass steht. (50) and the other (43a) is on outlet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net dass die genannten Positionen zumindest zweimal während einer Drehung des Kolbens um 360° erreich¬ bar sind.11. The device according to claim 10, characterized gekennzeich¬ net that said positions can be reached at least twice during a rotation of the piston by 360 °.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylin¬ derabschnitt (40) mit zumindest einem Segmentab¬ schnitt (42) verbunden ist, denen jeweils entspre¬ chend ein Kolbenteil mit zumindest einem Segment¬ abschnitt (42) und einem Zylinderabschnitt (40) zu¬ geordnet ist.12. The device according to at least one of claims 3 to 11, characterized in that each cylinder section (40) is connected to at least one segment section (42), each of which correspondingly has a piston part with at least one segment section (42 ) and a cylinder section (40) is assigned.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da¬ durch gekennzeichnet, dass jeder Kolbenteil (1, 2) mit einem Planetenzahnrad (16, 18) verbunden ist, welche wiederum eine kraftschlüssige Verbindung mit einer Innenzahnung (38) eines Gehäuseringes (39) und einem Sonnenrad (20) eingehen, das an die Ab¬ triebswelle (21) gekoppelt ist.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that each piston part (1, 2) is connected to a planet gear (16, 18), which in turn is a non-positive connection with an internal toothing (38) of a housing ring (39 ) and a sun gear (20), which is coupled to the output shaft (21).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Verbindung zwischen Kolbenteilen (1, 2) und Planetenzahnrad (16, 18) über Kniehebelele¬ mente (15, 17) geschieht.14. The apparatus according to claim 13, characterized gekennzeich¬ net that the connection between piston parts (1, 2) and planet gear (16, 18) via Kniehebelele¬ elements (15, 17).
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zahnräder mit Zahnradachsen (25) in Lager (24) ruhen, welche Teile einer Dreh¬ scheibe (26) sind, die in einem Hauptlager (27) zwischen einer Gehäuseschale (28) und ihr dreht und von der Abtriebswelle (21) in einem weiteren Lager (23) durchsetzt ist. 15. The apparatus of claim 13 or 14, characterized ge indicates that the gears with gear axles (25) rest in bearings (24), which are parts of a rotary disc (26) in a main bearing (27) between a housing shell (28) and you rotate and through the output shaft (21) in a further bearing (23).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (21) zumindest zum Starten über eine Kurbel (31) und ein eine Antriebscheibe (35) kämmendes Zahnrad (34) drehbar ist.16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the output shaft (21) is rotatable at least for starting via a crank (31) and a gear wheel (34) meshing with a drive disk (35).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile (1, 2) jeweils stirnseitig von Scheiben (9, 14) abgedeckt sind, welche mit einem Kolbenteil fest verbunden mit dem anderen jedoch berührungslos sind, jedoch ein Langloch (12) bzw. eine Ausnehmung (19) aufwei¬ sen, um eine Relativbewegung beider Kolbenteile (1, 2) zueinander zu gestatten. 17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the piston parts (1, 2) are each covered on the end face by disks (9, 14), which are firmly connected to one piston part but non-contact with the other an elongated hole (12) or a recess (19) to allow a relative movement of the two piston parts (1, 2) to each other.
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