EP0274400A2 - Rotary-piston engine - Google Patents

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EP0274400A2
EP0274400A2 EP88100173A EP88100173A EP0274400A2 EP 0274400 A2 EP0274400 A2 EP 0274400A2 EP 88100173 A EP88100173 A EP 88100173A EP 88100173 A EP88100173 A EP 88100173A EP 0274400 A2 EP0274400 A2 EP 0274400A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
rotor
shaft
rotary
rotary piston
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88100173A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0274400A3 (en
Inventor
Alois Wimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WIMMER HEUSCH FRIEDERIKE
Original Assignee
WIMMER HEUSCH FRIEDERIKE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WIMMER HEUSCH FRIEDERIKE filed Critical WIMMER HEUSCH FRIEDERIKE
Publication of EP0274400A2 publication Critical patent/EP0274400A2/en
Publication of EP0274400A3 publication Critical patent/EP0274400A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F02B75/30—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with one working piston sliding inside another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Definitions

  • the invention relates to an engine and / or a working machine, in particular an internal combustion engine with a cylindrical housing, a central input and output shaft and with a rotor rotating with the input and output shaft, which rotates via a bevel gear and in the axial direction (stroke movements).
  • radial drive shafts on which the bevel gear is rotatably mounted is driven and performs one or more stroke movements during a rotor revolution, depending on the ratio of the bevel gear diameter to the ring gear diameter.
  • An eccentric element is connected to the bevel gear to form a unit, which on the other hand is connected to the rotor by means of rotor webs or connecting rods.
  • the taxiway circle moves in the axial direction like the input or output shaft.
  • the rolling point of the connecting rods on the bevel gears lies within the smallest rolling circle of the bevel gear and describes an epitrochoid with a circular motion in the case of a shortened cycloid.
  • the ring-cylindrical housing cover is formed, consisting of one or more successive epitrochoids.
  • the rotor has as many curved surfaces that bulge towards the drive side of the rotor and each of these negative curvatures is provided with sealing strips at its tip.
  • rotary piston machines are referred to as rotary piston-type and rotary piston-type rotary piston machines with internal and external axes.
  • the relative movements of the rotor profiles are characterized by the terms slip intervention, comb engagement, stroke intervention, counter-intervention and circular intervention.
  • rotary lobe machines the rotors rotate uniformly around the fixed center of gravity one runner uniformly around the fixed axis of the other runner (crank or eccentric), the first runner rotating at a different angular velocity, also uniformly around its center of gravity (crank pin).
  • the axes of rotation of the rotors of internal-axis machines are so close to one another that the rotors lie one inside the other.
  • the axes of external-axis rotary piston machines are so far apart that the rotors are next to each other.
  • the rotor axes of central-axis rotary piston machines coincide.
  • a displacement can only be achieved through non-uniform relative rotations of the rotors against each other, and in all of the aforementioned rotary piston machines only in the radial direction.
  • the rotors or housings have shapes which are very complex to manufacture and very susceptible to wear when used.
  • rotary piston machines are known in which an annular working space between the input or output shaft and the housing shell is divided by several slides, which are arranged axially parallel in a reinforced section of the output shaft and are positively guided by corrugations running in the circumferential direction, which are on the inside each of the cover plates lying in a radial plane are formed, so that when the rotor rotates, there is an alternating reciprocating movement of the sliders resting on both corrugations.
  • the inner space of the housing is divided into two working spaces by a plane-parallel part rigidly attached to the input or output shaft, this plane-parallel part having one slot per slide.
  • the plane-parallel part thus forms a driver for the slide during the rotation of the rotor and at the same time the flat floor of the working spaces, which have varying heights in the circumferential direction due to the corrugations of the two cover plates. Since the forced guidance of the slides, which causes their axis-parallel movement, is achieved solely on the basis of the corrugations of the two cover plates, the sealing strips used on the end faces of the slides become excessively heavy loads exposed axially parallel direction, so that repeated malfunctions are unavoidable.
  • the object of the invention is therefore the further development of the machine of the type mentioned with simple to manufacture cylindrical components for the rotor and housing and simple positive control of the rotor for circular and axial stroke movements of the rotor (and omission of the slide), so that the rotor and the cylinder head shape form the delimitation of the working chambers alone.
  • a bevel gear ring is rigidly attached to the housing outside the working space, concentrically and perpendicular to the axis of rotation of the shaft, into which one or more bevel gears engage, which in turn each have a driving pin which is radially attached to the shaft, are rotatably mounted, and that an eccentric taper pin is attached to each of the bevel gears, are rotatably mounted on the piston webs or connecting rods of the rotary piston and are pivotable at an angle to the axis of rotation of the bevel gear, the rotary movement of the piston being transmitted to or from the shaft and this is simultaneously implemented in an up and down movement of the piston along the shaft, so that the sealing devices are always subjected to a constant force and move exactly along the indentations and bulges of the interior.
  • any expansion or compression ratios can be selected.
  • the cylinder head or housing cover has two wave crests and two wave troughs and the rotor accordingly has two wave troughs with two radial sealing edges at the tips, so that working space chambers are formed during one revolution of the input or output shaft and the rotor, in which the working cycle sequence of a four-stroke system is achieved becomes.
  • Another particularly preferred embodiment of the invention has a shape of the piston crown in which the negative curvatures are not symmetrical, but in which the side rising in the direction of rotation bulges out, that is to say is more concave than the side rising in the opposite direction of rotation.

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Abstract

A rotary piston engine with a rotor for circular and axial stroke movements is further developed by means of a positive control in such a way that the rotor and the cylinder head shape alone define the working chambers, no additional slide valves being necessary. This is achieved by means of a gear with a bevel gear, in which bevel gear wheels engage which are fixed to driving cogs of a drive shaft and which have an eccentric crankpin on which the connecting rods of the rotary piston are supported. In this way the rotary movement of the piston is converted in such a way that the piston moves precisely along the indentations and projections of the working chamber. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraft- und/oder eine Arbeitsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit einem zylindrischen Gehäuse, einer zentralen An- und Abtriebswelle und mit einem mit der An- und Abtriebswelle sich drehenden Rotor, der über ein Kegelradgetriebe kreisend und in axialer Richtung (Hubbewegungen) durch sogenannte radiale Mitnehmerwellen, auf denen das Kegelrad drehbar gelagert ist, angetrieben wird und während einer Rotorumdrehung eine oder mehrere Hubbewegungen durchführt, je nach dem Verhältnis vom Kegelraddurchmesser zum Zahnkranzdurchmesser. Am Kegelrad ist jeweils ein Exzenterelement zu einer Einheit verbunden, das andererseits mit dem Rotor durch Rotorstege oder Pleuelstangen verbunden ist. Der Rollbahnkreis bewegt sich in axialer Richtung wie die An- oder Abtriebswelle. Der Abrollpunkt der Pleuelstangen an den Kegelrädern liegt innerhalb des kleinsten Rollkreises des Kegelrades und beschreibt bei einer verkürzten Zykloide eine Epitrochoide bei kreisender Bewegung. Nach dieser Laufbahn ist der ringzylinderförmige Gehäusedeckel geformt, bestehend aus einer oder mehrerer aneinander folgender Epitrochoiden. Der Rotor hat ebensoviele gewölbte Flächen, die sich zur Antriebseite des Rotors hinwölben und jede dieser Negativwölbungen ist an ihrer Spitze mit Dichtleisten versehen. Bei der Drehung des Rotors bei gleichzeitigen axialen Hubbewegungen ergeben sich innerhalb der eingeschlossenen Kammern jeweils bei einer Hubbewegung eine Verdichtung und anschließend eine Expansion, so daß es daher möglich ist, alle Arten von Arbeitstaktsystemen von Brennkraftmaschinen oder Verdichter damit herzustellen.The invention relates to an engine and / or a working machine, in particular an internal combustion engine with a cylindrical housing, a central input and output shaft and with a rotor rotating with the input and output shaft, which rotates via a bevel gear and in the axial direction (stroke movements). by so-called radial drive shafts on which the bevel gear is rotatably mounted, is driven and performs one or more stroke movements during a rotor revolution, depending on the ratio of the bevel gear diameter to the ring gear diameter. An eccentric element is connected to the bevel gear to form a unit, which on the other hand is connected to the rotor by means of rotor webs or connecting rods. The taxiway circle moves in the axial direction like the input or output shaft. The rolling point of the connecting rods on the bevel gears lies within the smallest rolling circle of the bevel gear and describes an epitrochoid with a circular motion in the case of a shortened cycloid. After this career, the ring-cylindrical housing cover is formed, consisting of one or more successive epitrochoids. The rotor has as many curved surfaces that bulge towards the drive side of the rotor and each of these negative curvatures is provided with sealing strips at its tip. When the rotor rotates with simultaneous axial lifting movements, compression and then expansion occur within the enclosed chambers with each lifting movement, so that it is therefore possible to use it to produce all types of work cycle systems for internal combustion engines or compressors.

Derartige ähnliche Maschinen sind bereits aus div. Patentschriften bekannt. Dort werden Rotationskolbenmaschinen als drehkolbenartige und kreiskolbenartige Umlaufkolbenmaschinen mit innenachsiger und außenachsiger Bauart bezeichnet. Die Relativbewegungen der Läuferprofile sind durch die Ausdrücke Schlupfeingriff, Kämmeingriff, Hubeingriff, Gegeneingriff und Kreiseingriff gekennzeichnet. Bei Drehkolbenmaschinen rotieren die Läufer gleichförmig um die feststehenden Schwerpunktachse des einen Laufers gleichförmig um die feststehende Achse des anderen Läufers (Kurbel oder Exzenter), dabei rotiert der erste Läufer mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit, ebenfalls gleichförmig um seine Schwerpunktachse (Kurbelzapfen). Die Drehachsen der Läufer innenachsiger Maschinen stehen in so kleinem Abstand voneinander, daß die Läufer ineinander liegen. Die Achsen außenachsiger Rotationskolbenmaschinen stehen in so grobem Abstand voneinander, daß die Läufer nebeneinander liegen. Die Läuferachsen mittelachsiger Rotationskolbenmaschinen fallen zusammen. Eine Hubraumbildung kann nur dürch ungleichförmige Relativdrehungen der Läufer gegeneinander zustande kommen, sowie bei allen vorgenannten Rotationskolbenmaschinen nur in radialer Richtung hin erfolgen.Such similar machines are already known from various patents. There, rotary piston machines are referred to as rotary piston-type and rotary piston-type rotary piston machines with internal and external axes. The relative movements of the rotor profiles are characterized by the terms slip intervention, comb engagement, stroke intervention, counter-intervention and circular intervention. In rotary lobe machines, the rotors rotate uniformly around the fixed center of gravity one runner uniformly around the fixed axis of the other runner (crank or eccentric), the first runner rotating at a different angular velocity, also uniformly around its center of gravity (crank pin). The axes of rotation of the rotors of internal-axis machines are so close to one another that the rotors lie one inside the other. The axes of external-axis rotary piston machines are so far apart that the rotors are next to each other. The rotor axes of central-axis rotary piston machines coincide. A displacement can only be achieved through non-uniform relative rotations of the rotors against each other, and in all of the aforementioned rotary piston machines only in the radial direction.

Bei allen diesen Rotations- bzw. Drehkolbenmaschinen haben die Läufer bzw. Gehäuse Formen, die in der Herstellung sehr aufwendig und bei Gebrauch sehr verschleißanfällig sind.In all of these rotary or rotary piston machines, the rotors or housings have shapes which are very complex to manufacture and very susceptible to wear when used.

Weiter sind Rotationskolbenmaschinen bekannt, bei denen ein kreisringförmiger Arbeitsraum zwischen der An- bzw. Abtriebswelle und dem Gehäusemantel durch mehrere Schieber unterteilt wird, die in einem verstärkten Abschnitt der Abtriebswelle achsparallel beweglich angeordnet sind und durch in Umfangsrichtung verlaufende Wellungen zwangsgeführt werden, die an der Innenseite der jeweils in einer Radialebene liegenden Deckplatten ausgebildet sind, so daß sich bei der Drehung des Rotors eine alternierende Hin- und Herbewegung der an beiden Wellungen anliegenden Schieber ergibt. Der Inneraum des Gehäuses wird durch einen an der An- oder Abtriebswelle starr befestigten planparallelen Teil in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei dieser planparallele Teil pro Schieber einen Schlitz aufweist. Der planparallele Teil bildet somit einen Mitnehmer für die Schieber bei der Drehung des Rotors und gleichzeitig den ebenen Boden der Arbeitsräume, die auf grund der Wellungen der beiden Deckplatten in Umfangsrichtung variierende Höhen aufweisen. Da die deren achsparallele Bewegung bewirkende Zwangsführung der Schieber ausschließlich auf grund der Wellungen der beiden Deckplatten erzielt wird, werden die an den Stirnseiten der Schieber eingesetzten Dichtleisten übermäßig starken Beanspruchungen in achsparalleler Richtung ausgesetzt, so daß wiederholte Funktionsstörungen unumgänglich sind.Furthermore, rotary piston machines are known in which an annular working space between the input or output shaft and the housing shell is divided by several slides, which are arranged axially parallel in a reinforced section of the output shaft and are positively guided by corrugations running in the circumferential direction, which are on the inside each of the cover plates lying in a radial plane are formed, so that when the rotor rotates, there is an alternating reciprocating movement of the sliders resting on both corrugations. The inner space of the housing is divided into two working spaces by a plane-parallel part rigidly attached to the input or output shaft, this plane-parallel part having one slot per slide. The plane-parallel part thus forms a driver for the slide during the rotation of the rotor and at the same time the flat floor of the working spaces, which have varying heights in the circumferential direction due to the corrugations of the two cover plates. Since the forced guidance of the slides, which causes their axis-parallel movement, is achieved solely on the basis of the corrugations of the two cover plates, the sealing strips used on the end faces of the slides become excessively heavy loads exposed axially parallel direction, so that repeated malfunctions are unavoidable.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Weiterentwicklung der Maschine der eingangs genannten Art mit einfach herzustellenden zylinderförmigen Bauteilen für Rotor und Gehäuse und einfacher Zwangssteuerung des Rotors für kreisende und axiale Hubbewegungen des Rotors (sowie Wegfall der Schieber), so daß der Rotor und die Zylinderkopfform allein die Abgrenzung der Arbeitskammern bilden.The object of the invention is therefore the further development of the machine of the type mentioned with simple to manufacture cylindrical components for the rotor and housing and simple positive control of the rotor for circular and axial stroke movements of the rotor (and omission of the slide), so that the rotor and the cylinder head shape form the delimitation of the working chambers alone.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an dem Gehäuse auberhalb des Arbeitsraums ein Kegelzahnkranz konzentrisch und senkrecht zu der Rotationsachse der Welle starr angebracht ist, in den ein oder mehrere Kegelräder eingreifen, die ihrerseits an je einem Mitnehmerzapfen, der radial an der Welle befestigt ist, drehbar gelagert sind, und daß an den Kegelrädern je ein exzentrischer Kegelzapfen befestigt ist, an dem Kolbenstege oder Pleuelstangen des Rotationskolbens drehbar und in einem Winkel zu der Rotationsachse des Kegelrades schwenkbar gelagert sind, wobei die Drehbewegung des Kolbens zu oder von der Welle übertragen wird und diese gleichzeitig in eine Auf- und Abbewegung des Kolbens längs der Welle umgesetzt wird, so daß die Dichtvorrichtungen immer mit einer konstanten Kraft beaufschlagt werden und sich genau entlang der Ein- und Ausbuchtungen des Innenraums bewegen.According to the invention, this is achieved in that a bevel gear ring is rigidly attached to the housing outside the working space, concentrically and perpendicular to the axis of rotation of the shaft, into which one or more bevel gears engage, which in turn each have a driving pin which is radially attached to the shaft, are rotatably mounted, and that an eccentric taper pin is attached to each of the bevel gears, are rotatably mounted on the piston webs or connecting rods of the rotary piston and are pivotable at an angle to the axis of rotation of the bevel gear, the rotary movement of the piston being transmitted to or from the shaft and this is simultaneously implemented in an up and down movement of the piston along the shaft, so that the sealing devices are always subjected to a constant force and move exactly along the indentations and bulges of the interior.

Je nach der Formgebung des Rotors als Kolbenboden zum Gehäusedeckel bzw. Zylinderkopf können beliebige Expansions- bzw. Verdichtungsverhältnisse gewählt werden. Vorzugsweise hat der Zylinderkopf bzw. Gehäusedeckel zwei Wellenberge und zwei Wellentäler und der Rotor demnach zwei Wellentäler mit zwei radialen Dichtkanten an den Spitzen, so daß während einer Umdrehung der An- oder Abtriebswelle und des Rotors sich Arbeitsraumkammern bilden, in denen der Arbeitstaktablauf eines Viertaktsystems erreicht wird.Depending on the shape of the rotor as the piston crown to the housing cover or cylinder head, any expansion or compression ratios can be selected. Preferably, the cylinder head or housing cover has two wave crests and two wave troughs and the rotor accordingly has two wave troughs with two radial sealing edges at the tips, so that working space chambers are formed during one revolution of the input or output shaft and the rotor, in which the working cycle sequence of a four-stroke system is achieved becomes.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Brennkraftmaschine näher dargestellt.In the drawings, an embodiment of the invention is shown in more detail as an internal combustion engine.

Es zeigen:

  • FIG. 1) eine Perspektive der An- bzw. Abtriebswelle 1 mit dem verstärkten zyl. Mittelteil 2 sowie den hier beispielsweise zwei gegenüber liegenden mit der Welle 1 verbundenen radialen Mitnehmerwellen 4.
  • FIG. 2) zeigt eine Perspektive mit der Hauptwelle 1, dem Mittelteil 2 und dem Kegelradgetriebe, wobei der Zahnkranz 5 in einer Radialebene zur Welle 1 liegt. Das Kegelrad 6 ist auf dem radialen Mitnehmerzapfen 4 drehbar und im Eingriff mit dem Zahnkranz 5 gelagert, der mit der Gehäuseplatte 17 in zentraler Lage starr verbunden ist. Am Kegelrad 6 ist in exzentrischer Lage ein Kurbelzapfen 7 mit der Exzentrizität 12 zum Mitnehmerzapfen 4 starr verbunden.
  • FIG. 3) zeigt einen Radialschnitt bei X - X durch das zylindrische Gehäuse 16, in dessen Mittelpunkt sich die Achse der An­bzw. Abtriebswelle 1 mit dem verstärkten Wellenmittelstück 2 befindet, das zur Innenkühlung Hohlräume 3 aufweist. Auf dem Radial-Mitnehmerzapfen 4 liegt drehbar gelagert das Kegelrad 6, das mit dem Exzenter- bzw. Kurbelzapfen 7 einstückig verbunden ist, und andererseits durch einen Lagerring 8 drehbar umschlossen wird. Dieser wiederum weist nach außen hin eine kugelförmige Oberfläche auf, auf der ein Rotorsteg 9 kugelförmig gleitend geführt wird. Der Lagerring 8 bewegt sich rollend auf dem Kurbelzapfen 7 sowie gleichzeitig in radialer Richtung hin- und herbewegend so daß der Biegewinkel 20 aufgenommen werden kann, der durch den tangentialen Ablauf des Kurbelzapfens 7 während der Drehung des Rotors bzw. durch die kreisende Umlaufbahn des Mitnehmerzapfens 4 entsteht. Als Ausführungsvariante der Zwangsteuerung für den Rotor ist im linken Teil des Radialschnittes ebenfalls der radiale Mitnehmerzapfen 4 dargestellt, auf dem das mit einem Kurbelzapfen 7a einstückig verbundene Kegelrad 6 drehbar gelagert ist. Der Kurbelzapfen 7a ist hier jedoch in Kugelform ausgebildet und durch eine kugelformumschliebende Pleuelstangenlagerung 9b drehbar, gleitend oder rollend gelagert. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß die Pleuelstange 9a am Rotor 10 durch eine Welle 11 in tangentialer Richtung ebenfalls drehbar geführt wird, um den Biegewinkel 20 kraftschlüssig zu überwinden (siehe Fig.4).
  • FIG. 4) zeigt einen Axialschnitt mit der zentrisch gelagerten An­oder Abtriebwelle 1 und dem versärkten Mittelteil 2 im Bereich zwischen Gehäuseboden 17 und Gehäusedeckel 15 mit den eingeschlossenen Kammern 3 zur Innenkühlung. Der Rotor 10 wird durch den Rotorsteg 9 über einen Lagerring 8 und dem Kurbelzapfen 7 mit dem daran fest verbundenen Kegelrad 6 durch den Eingriff in den Zahnkranz 5 angetrieben. Dadurch, daß das Kegelrad 6 mit dem Kurbelelement 7 an der Mitnehmerwelle 4 drehbar gelagert ist, führt der Rotor 10 bei kreisender Bewegung gleichzeitig Hubbewegungen in axialer Richtung durch. Die Hubhöhe 13 ist gleich der doppelten Exzentrizität 12. Der komprimierte Raum 14 jeder Arbeitskammer steht dem expandierten Kammerraum bestehend aus 14 und 13 gegenüber. Der Rotor 10 hat zur Abdichtung der Arbeitskammern untereinander radiale Dichtstreifen 19 sowie sogenannte Kolbenringe zwischen Welle 2 und Rotor 10. Ein Kolbenring 19c ist dabei ringförmig und der Form des Rotorbodens nachgeformt. Ebenso ist ein Kolbenring 19d zwischen Rotor 10 und Gehäusewandung ausgebildet. Die Kolbenringe 19a und 19b sind normal ringförmig. Im linken Teil des Schnittes wird eine weitere Ausführungsform des Rotorantriebes mit einer Pleuelstange 9a, die am Rotor 10 durch eine tangentiale Welle 11 drehbar gelagert ist, gezeigt.
  • FIG. 5) zeigt eine weitere Ausführungsform, des Kurbelantriebes für den Rotor 10 im Radialschnitt. Hierbei sind das Kegelrad 6 mit einer daran zu einer Einheit starr verbundenen Exzenterwelle 7b auf einem radialen Mitnehmerzapfen 4 drehbar gelagert. Die Exzenterwelle 7b wird dabei durch die Pleuelstange 9a in Form einer kugelförmigen Schale drehbar, gleitend oder rollend umhüllt. Die Form der Pleuelstangenschale, die die Exzenterwelle umhüllt ist Teil einer Kugelform.
  • FIG. 6) zeigt die innere Umfangslaufbahn 25 des Zylinderkopfes 15 bestehend aus zwei Epitrochoidenformen mit verkürzter Zykloide sowie der Ansaugöffnung 21 und der Auspufföffnung 22 sowie der Zundung 23. Die Stichhöhe der Epitrochoide 13 entsteht aus zweimal der Exzentrizität 12 und ist gleichzeitig der Hub des Rotors. Der Rotorboden 10 hat eine negative Wölbung mit der Stichhohe 13. Jede dieser Wölbungen umschließt eine Epitrochoidenform 24 des ringförmigen Zylinderkopfes, an deren spitzen Übergängen radiale Dichtstreifen 19 liegen.
  • FIG.7) zeigt die äubere Umlaufbahn mit einer Rotorkammer im verdichteten Zustand. Die Epitrochoiden- bzw. Arbeitskammerlänge 24 ist hier entsprechend größer aufgrund des größeren äußeren Rotordurchmessers.
Show it:
  • FIG. 1) a perspective of the input or output shaft 1 with the reinforced cyl. Middle part 2 and here, for example, two opposite radial drive shafts 4 connected to shaft 1.
  • FIG. 2) shows a perspective with the main shaft 1, the middle part 2 and the bevel gear, wherein the ring gear 5 lies in a radial plane to the shaft 1. The bevel gear 6 is rotatable on the radial driving pin 4 and is in engagement with the ring gear 5, which is rigidly connected to the housing plate 17 in a central position. On the bevel gear 6, a crank pin 7 is rigidly connected to the eccentricity 12 to the driving pin 4 in an eccentric position.
  • FIG. 3) shows a radial section at X - X through the cylindrical housing 16, in the center of which the axis of the connection or. Output shaft 1 is located with the reinforced shaft center piece 2, which has cavities 3 for internal cooling. The bevel gear 6, which is connected in one piece to the eccentric or crank pin 7 and is rotatably enclosed by a bearing ring 8, is rotatably supported on the radial driving pin 4. This in turn has a spherical surface on the outside, on which a rotor web 9 is guided in a spherical sliding manner. The bearing ring 8 moves in a rolling manner on the crank pin 7 and, at the same time, reciprocates in the radial direction so that the bending angle 20 can be accommodated, which is caused by the tangential course of the crank pin 7 during the rotation of the rotor or by the circular orbit of the driving pin 4 arises. As a variant of the forced control for the rotor, the radial driver pin 4 is also shown in the left part of the radial section, on which the bevel gear 6, which is integrally connected to a crank pin 7a, is rotatably mounted. Here, however, the crank pin 7a is designed in a spherical shape and is rotatably, slidingly or rollingly supported by a connecting rod bearing 9b encircling the spherical shape. However, it is necessary that the connecting rod 9 a on the rotor 10 is also rotatably guided in the tangential direction by a shaft 11 in order to overcome the bending angle 20 in a force-locking manner (see FIG. 4).
  • FIG. 4) shows an axial section with the centrally mounted drive or output shaft 1 and the reinforced central part 2 in the area between the housing base 17 and the housing cover 15 with the enclosed chambers 3 for internal cooling. The rotor 10 is driven by the rotor web 9 via a bearing ring 8 and the crank pin 7 with the bevel gear 6 firmly connected thereto by the engagement in the ring gear 5. Characterized in that the bevel gear 6 with the crank element 7 is rotatably mounted on the drive shaft 4, the rotor 10 simultaneously performs lifting movements in the axial direction in the case of a circular movement. The lifting height 13 is equal to twice the eccentricity 12. The compressed space 14 of each working chamber is opposite the expanded chamber space consisting of 14 and 13. The rotor 10 has radial sealing strips 19 as well as so-called piston rings between shaft 2 and rotor 10 to seal the working chambers from one another. A piston ring 19c is ring-shaped and reshapes the shape of the rotor base. A piston ring 19d is also formed between the rotor 10 and the housing wall. The piston rings 19a and 19b are normally ring-shaped. In the left part of the section, a further embodiment of the rotor drive with a connecting rod 9a, which is rotatably mounted on the rotor 10 by a tangential shaft 11, is shown.
  • FIG. 5) shows a further embodiment of the crank drive for the rotor 10 in radial section. Here, the bevel gear 6 is rotatably mounted on a radial driving pin 4 with an eccentric shaft 7b rigidly connected to it to form a unit. The eccentric shaft 7b is encased by the connecting rod 9a in a rotatable, sliding or rolling manner in the form of a spherical shell. The shape of the Connecting rod shell that surrounds the eccentric shaft is part of a spherical shape.
  • FIG. 6) shows the inner circumferential raceway 25 of the cylinder head 15 consisting of two epitrochoid shapes with a shortened cycloid as well as the intake opening 21 and the exhaust opening 22 as well as the ignition 23. The stitch height of the epitrochoid 13 arises from twice the eccentricity 12 and is simultaneously the stroke of the rotor. The rotor base 10 has a negative curvature with a stitch height 13. Each of these curvatures encloses an epitrochoid shape 24 of the ring-shaped cylinder head, at the pointed transitions of which radial sealing strips 19 lie.
  • FIG. 7) shows the outer orbit with a rotor chamber in the compressed state. The epitrochoid or working chamber length 24 is correspondingly larger here due to the larger outer rotor diameter.

Eine weitere besonderes bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine Form des Kolbenbodens auf, bei der die negativen Wölbungen nicht symmetrisch sind, sondern bei der die in Drehrichtung ansteigende Seite stärker ausgewölbt, das heißt stärker konkav ist als die entgegen der Drehrichtung ansteigende Seite. dadurch wird erreicht, daß bei einer Verbrennungskraftmaschine im Zündzeitpunkt ein Überschlag des Zündfunkens in die rechte Kammer verhindert wird. Dieser Effekt entsteht dadurch, daß an der entgegen der Drehrichtung gelegenen Seite eine stärkere Nachverdichtung erfolgt. Dadurch entsteht eine in Drehrichtung gerichtete Strömung. Eine Rückzündung gegen diese Strömung ist kaum möglich.Another particularly preferred embodiment of the invention has a shape of the piston crown in which the negative curvatures are not symmetrical, but in which the side rising in the direction of rotation bulges out, that is to say is more concave than the side rising in the opposite direction of rotation. it is thereby achieved that, in the case of an internal combustion engine, a sparking over of the ignition spark into the right chamber is prevented. This effect arises from the fact that on the side opposite to the direction of rotation there is a greater amount of post-compression. This creates a flow directed in the direction of rotation. A reignition against this current is hardly possible.

Claims (4)

1. Rotationskolbenmaschine als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse (17) mit einem zylindrischen Innenraum, in dem der Rotationskolben (10) um die Zylinderachse drehbar und entlang der Zylinderachse verschiebbar angebracht und mit einer zentrischen An­und Abtriebswelle (1) verbunden ist, die durch den Innenraum durchläuft, so daß ein ringförmiger Arbeitsraum entsteht, der von der Welle (1), dem Kolbenboden, einer Seitenwand (16) und einer Stirnfläche (15) des Innenraums gebildet wird, wobei die Arbeitsraumseite des Kolbens (10) und die Stirnfläche (15) des Innenraums mehrere über den Umfang gleichäßig verteilte Ein- und Ausbuchtungen aufweisen und an den Ausbuchtungen des Kolbens (10) Dichtungsvorrichtungen (19) vorgesehen sind, durch welche der Arbeitsraum in mehrere Arbeitskammern unterteilt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Gehäuse (17) außerhalb des Arbeitsraums ein Kegelzahnkranz (5) konzentrisch und senkrecht zu der Rotationsachse der Welle (1) starr angebracht ist, in den ein oder mehrere Kegelräder (6) eingreifen, die ihrerseits an je einem Mitnehmerzapfen (4) der radial an der Welle (1) befestigt ist, drehbar gelagert sind, und daß an den Kegelrädern (6) je ein exzentrischer Kurbelzapfen (7) befestigt ist, an dem Kolbenstege (9) oder Pleuelstangen (9A) des Rotationskolbens (Iu) drehbar und in einem Winkel zu der Rotationsachse des Kegelrades schwenkbar gelagert sind, wobei die Drehbewegung des Kolbens (10) zu oder von der Welle (19) umgesetzt wird, so daß die Dichtungsvorrichtungen (19) immer mit einer konstanten Kraft beaufschlagt werden und sich genau entlang der Ein- und Ausbuchtungen des Innenraums bewegen1. Rotary piston machine as a power and / or work machine with a housing (17) with a cylindrical interior, in which the rotary piston (10) is rotatable about the cylinder axis and displaceable along the cylinder axis and connected to a central input and output shaft (1), which passes through the interior, so that an annular work space is formed, which is formed by the shaft (1), the piston crown, a side wall (16) and an end face (15) of the interior, the work space side of the piston (10) and the Front face (15) of the interior has a plurality of indentations and bulges uniformly distributed over the circumference and sealing devices (19) are provided on the bulges of the piston (10), by means of which the working space is divided into several working chambers,
characterized by
that a bevel gear ring (5) is rigidly attached to the housing (17) outside of the working space, concentrically and perpendicular to the axis of rotation of the shaft (1), into which one or more bevel gears (6) engage, which in turn each have a driving pin (4) which is attached radially to the shaft (1), is rotatably mounted, and that an eccentric crank pin (7) is attached to each of the bevel gears (6), rotatable on the piston webs (9) or connecting rods (9A) of the rotary piston (Iu) and are pivotally mounted at an angle to the axis of rotation of the bevel gear, the rotary movement of the piston (10) being converted to or from the shaft (19), so that the sealing devices (19) are always subjected to a constant force and run exactly along of the indentations and bulges of the interior 2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wölbung der Einbuchtungen des Kolbenbodens unsymmetrisch gestaltet sind, wobei, die in Drehrichtung liegende Seite der Wölbung stärker gewölbt, das heibt stärker konkav ist, als die entgegen der Drehrichtung gelegene Seite.2. Rotary piston machine according to claim 1,
characterized by
that the curvature of the indentations of the piston crown are asymmetrical, whereby the side of the curvature lying in the direction of rotation is more curved, that is to say is more concave than the side opposite to the direction of rotation. 3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerung der Kolbenstege (9) an den Kurbelzapfen (7) durch einen auf dem Kurbelzapfen (7) drehbaren Lagerring (8) erfolgt, der nach auben hin eine kugelförmige Oberfläche aufweist, auf der der jeweilige Rotorsteg (9) kugelförmig gleitend geführt wird.3. Rotary piston machine according to claim 1 or 2,
characterized by
that the bearing of the piston webs (9) on the crank pin (7) takes place by means of a bearing ring (8) which can be rotated on the crank pin (7) and which, according to the outside, has a spherical surface on which the respective rotor web (9) is guided in a spherically sliding manner . 4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pleuelstangen (9a) auf einem kugelförmig ausgebildeten Kurbelzapfen (7a) mittels einer die Kugelform teilweise umschliebenden Pleuelstangenlagerung (9b) drehbar gelagert sind, wobei die Pleuelstange (9a) am Rotationskolben (10) durch eine Welle (11) in tangentialer Richtung schwenkbar geführt wird.4. Rotary piston machine according to claim 1 or 2,
characterized by
that the connecting rods (9a) are rotatably mounted on a spherical crank pin (7a) by means of a connecting rod bearing (9b) partially encircling the spherical shape, the connecting rod (9a) being pivotably guided on the rotary piston (10) by a shaft (11) in the tangential direction becomes.
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WO1991015660A1 (en) * 1990-04-11 1991-10-17 Mohammad Mahdavi Hezavehi Rotary internal combustion engine (ric-engine)
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RU2494268C2 (en) * 2011-03-21 2013-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Internal combustion engine

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