HU231301B1

HU231301B1 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: HU231301B1
Application number: HU2000119A
Authority: HU
Inventors: Dudás László Dr.
Original assignee: Miskolci Egyetem
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2022-09-28
Also published as: HUP2000119A1

Description

Leírás és igénypontokDescription and claims

Forgódugattyús belsőégésű motorRotary piston internal combustion engine

A találmány tárgya forgódugattyús belsőégésű motor, amelynek belsőfogazatú és külsőfogazatú kapcsolódó evolvens profilú fogaskerekek fogai között kialakuló munkavégző üregei vannak. Alkalmazási területe levegővel robbanó elegyet képező folyékony üzemanyagok energiájának forgó mozgássá alakítása.The subject of the invention is a rotary piston internal combustion engine, which has working cavities formed between the teeth of connected involute profile gears with internal and external teeth. Its field of application is converting the energy of liquid fuels forming an explosive mixture with air into rotary motion.

A technika állása szerint a forgódugattyús belsőégésű motoroknak számos típusa ismert. A legnagyobb mértékben alkalmazásba került forgódugattyús motort, a Wankel motort feltalálója eredetileg saját tengelyük körül forgó házzal és forgó dugattyúval szabadalmaztatta, azonban az egyszerűbb robbanóelegy bevezetés és égéstermék elvezetés miatt a rögzített házas, bolygódugattyús kialakítás terjedt el. A motor mindkét kiviteli alakjában a ház és a forgódugattyú is rendelkezik a köralakot elhagyó szabályos kitüremkedésekkel, egyfajta fogakkal, lényeges jellemző azonban, hogy az adott áttételű forgások szinkronizálására a kialakítások a munkavégző felületektől elkülönülő belső-külső fogazatú fogaskerékpárt alkalmaznak. így a munkavégzés és a szinkronizálás megvalósítására külön motorelemek szolgálnak, ami növeli a motor összetettségét és súlyát.According to the state of the art, several types of rotary piston internal combustion engines are known. The most widely used rotary piston engine, the Wankel engine, was originally patented by its inventor with a housing and a rotating piston rotating around their own axis, but due to the simpler introduction of the explosive mixture and the removal of combustion products, the fixed housing, planetary piston design became popular. In both versions of the engine, the housing and the rotary piston have regular protrusions that leave the circular shape, a kind of teeth, but an important feature is that the designs use an internal-external toothed wheel separate from the working surfaces to synchronize the rotations with the given ratio. thus, separate motor elements are used to implement work and synchronization, which increases the complexity and weight of the motor.

Szintén belső és külső kapcsolódó fogaskerekeket is tartalmaz a WO 2012/166079 közzétételi számú szabadalom, amely hibrid belsőégésű motort ismertet, valamint az US 2013/0333553 A1 számú szabadalom, mely expandáló közeg energiájának forgó mozgássá alakítására szolgáló motort ismertet. A fogaskerekek alkalmazásának célja ezen kialakításoknál is a munkavégző elemek kényszermozgásának biztosítása, ezáltal a különböző funkciók elvégzésére szolgáló külön elemek előbb említett hátrányai itt is jelentkeznek.Internal and external related gears are also included in publication number WO 2012/166079, which describes a hybrid internal combustion engine, and patent number US 2013/0333553 A1, which describes an engine for converting the energy of an expanding medium into rotary motion. The purpose of the use of gears is to ensure the forced movement of the working elements in these designs as well, thus the previously mentioned disadvantages of separate elements for performing different functions appear here as well.

Hasonlóan szinkronizáló fogaskerekeket alkalmaz a munkavégző kerekek fordulatszámának biztosítására a WO 2011/000050 A1 nemzetközi közzétételi számmal rendelkező forgó berendezés tárgyú szabadalom, melynél a több célra, köztük forgó motorként is alkalmazható kialakítás speciális külső fogazatú kerekeket alkalmaz. A nem szabványos fogazat gyártása költséges, helyette a javasolt szabványos evolvens fogazat alkalmazása célszerűbb.Similarly, synchronizing gears are used to ensure the rotational speed of the working wheels in the rotating equipment patent with the international publication number WO 2011/000050 A1, in which the design that can be used for several purposes, including as a rotating motor, uses special external toothed wheels. The production of non-standard teeth is expensive, it is more appropriate to use the proposed standard involute teeth instead.

Az US 6484687 Blszámú amerikai szabadalmi leírás egyfogú belső és külső fogaskereket alkalmazó forgógépet és annak termikus ciklusát ismerteti. Bár ennél a megoldásnál már megjelenik az egyfogú kerekek belső-külső fogazatú kialakítása, a fordulatszámukat a Wankel motorhoz hasonlóan külön szinkronizáló fogazatok biztosítják a két forgó elemen, növelve ezáltal a motor összetettségét és súlyát.US Patent No. 6,484,687 describes a rotating machine using single-tooth internal and external gears and its thermal cycle. Although this solution already features the internal-external toothed design of single-toothed wheels, their speed is provided by separate synchronizing teeth on the two rotating elements, similar to the Wankel engine, thereby increasing the complexity and weight of the engine.

Az 1986-os WO 86/00957 nemzetközi jelzetű szabadalom négy fogazott és kapcsolódó külső fogazatú kereket alkalmaz. A szerző által említett fogak közötti sűrítő hatás a bemutatott fogprofilokkal © H M WWO 86/00957 of 1986 uses four gears and associated external gears. The thickening effect between the teeth mentioned by the author with the presented tooth profiles © H M W

SZTNH-100344309 az igen rövid időre záródó üregekkel nem biztosítható előnyösen. A fogazatok gyártása nem szabványos szerszámokat igényel. Továbbá a kialakítás az egymás hajtására nem alkalmas fogalakok miatt szintén alkalmaz külön szinkronizáló fogaskerekeket, azok említett hátrányaival.SZTNH-100344309 cannot be provided advantageously with cavities that close for a very short time. The production of gears requires non-standard tools. Furthermore, the design also uses separate synchronizing gears due to the tooth shapes that are not suitable for driving each other, with their mentioned disadvantages.

Bár az alkalmazott epiciklois fogalakok lehetővé tennék, hogy az 1967-es 3323499 számú Egyesült Államokban bejegyzett szabadalom által bemutatott belsőégésű forgó motor szinkronizáló fogaskerekek nélkül is működjön, a két, robbanótereket határoló külső fogazatú fogaskerékből építkező szerkezet külön szinkronizáló fogaskereket is alkalmaz a vélelmezhetően a fogoldalakon található sarkok erős kopásának elkerülésére, mivel a leírás előnyként hangsúlyozza, hogy gyakorlatilag nincs súrlódó alkatrész a motorban.Although the epicyclic tooth shapes used would allow the internal combustion rotary engine shown in the 1967 US Patent No. 3,323,499 to operate without synchronizing gears, the structure, which consists of two externally toothed gears delimiting the blast spaces, also uses separate synchronizing gears presumably located on the tooth sides. to avoid strong wear of corners, as the description emphasizes as an advantage that there are practically no frictional parts in the engine.

Az előbb említett találmány tárgyához igen hasonló kialakítást ismertet a GB 2313627 A számú 1997-es szabadalmi leírás az Egyesült Királyságból. Az újdonság a fogazatoknál beépített külön tömítőszalagok alkalmazása, valamint a szokásos fém mellett egyéb anyagokból készült fogazott kerekek említése. A megoldás szintén alkalmaz szinkronizáló fogaskereket is a robbanótereket határoló fogazatú kerekek mellett.GB 2313627 A 1997 from the United Kingdom describes a design very similar to the subject of the above-mentioned invention. The novelty is the use of special sealing tapes built into the teeth, as well as the mention of toothed wheels made of other materials besides the usual metal. The solution also uses synchronizing gears in addition to the toothed wheels delimiting the explosion areas.

A fenti megoldások mindannyian eltérnek a jelen találmány szerinti kialakítástól abban, hogy a robbanótereket részben határoló fogazott forgó elemek közötti forgásviszonyt szinkronizáló fogaskerekekkel biztosítják, növelve ezáltal a szerkezet összetettségét és súlyát, ezek minden következményével, pl. meghibásodási lehetőség, karbantartási igény együtt.All of the above solutions differ from the design according to the present invention in that the rotational relationship between the toothed rotating elements partially delimiting the blast spaces is ensured by synchronizing gears, thereby increasing the complexity and weight of the structure, with all their consequences, e.g. together with the possibility of failure and the need for maintenance.

Külső fogazatú fogasívekkel határolt forgódugattyúkkal rendelkező forgódugattyús motorokat is ismertet az 1978-as 4078526 US szabadalom, melyeknél a nem teljes köríves fogazatok előállítása körülményes.US patent 4,078,526 of 1978 also describes rotary piston engines with rotary pistons bounded by external gear arcs, in which the production of non-completely circular gears is difficult.

Az 1928-as, Egyesült Államokban bejegyzett 1656538 számú szabadalmi leírás négy szokványos külsőfogazatú fogaskereket kapcsol össze és az egymásba kapcsolódó zárt fogüregeket és a fogoldalak és a házfal közötti táguló és szűkülő üregeket alkalmazza expandáló és sűrítő térként. Ebben a találmányban már megjelenik az a felismerés is, hogy nem szükséges a kamraképző fogazott kerekek mellett még külön szinkronizáló fogaskerekeket alkalmazni, a két funkció összevonható. A négykerekes rendszer túlhatározottsága miatt azonban a felületpárok mindegyikének egyidejű nyomástartó kapcsolódásának biztosítása megfelelő intézkedéseket igényel. Továbbá a kis kapcsolószám miatt a hamar megnyíló zárt fogüreg-robbanótér csökkenti a munkavégzés hatásfokát és erős dinamikus hatással jár.US Patent No. 1,656,538 of 1928 connects four conventional gears with external teeth and uses the interlocking closed tooth cavities and the expanding and narrowing cavities between the tooth sides and the housing wall as expanding and compressing spaces. In this invention, the recognition that it is not necessary to use separate synchronizing gears in addition to the chamber-forming toothed wheels, the two functions can be combined. Due to the overdetermination of the four-wheel system, however, ensuring the simultaneous pressure-bearing connection of all pairs of surfaces requires appropriate measures. Furthermore, due to the small number of switches, the closed dental cavity blast space that opens quickly reduces the efficiency of the work and has a strong dynamic effect.

A felismerés, hogy a szinkronizáló fogaskerekek fogai egyben a robbanókamrát is kialakíthatják, újra megjelenik az 1973-ban oltalmat kapott US 3709199 számú forgó belsőégésű motor című szabadalomban, mely kettő, vagy négy külső fogazatú fogaskereket kapcsol össze és a közelítő, majd távolodó fogak között kialakuló üregeket használja sűrítésre és munkavégző expandálásra. A kiviteli alakok mind keverékkel, mind befecskendezéses keverékképzéssel rendelkezhetnek. A bemutatott megoldás nem foglalkozik a robbanó elegy és az égéstermék elkülönítésének feladatával, továbbá hátrányai megegyeznek a 1656538 számú találmánynál említettekkel, melyek kiküszöbölését jelen találmány célul tűzi ki és megvalósítja.The realization that the teeth of the synchronizing gears can form the explosion chamber at the same time appears again in the patent US 3709199, which was granted protection in 1973, entitled Rotating Internal Combustion Engine, which connects two or four gears with external teeth and the space formed between the approaching and then receding teeth uses voids for compaction and working expansion. The embodiments can have both a mixture and injection mixture formation. The presented solution does not deal with the task of separating the explosive mixture and the combustion product, and its disadvantages are the same as those mentioned in invention number 1656538, which the present invention aims to eliminate and implement.

A három utóbbi szabadalomban ismertetett megoldás alapvető eltérése a jelen leírásban ismertetett belsőfogazatú kialakítástól, hogy külső fogazató fogaskerekeket alkalmaznak. Azonos modulú és fogszámú fogaskerekek esetében a külső és belső fogazatot alkalmazó kapcsolat előnye, hogy a két fogazat nagyobb íven fonódik egymásba, nagyobb a kapcsolószáma, ami a motor kialakítás szempontjából azt jelenti, hogy több zárt fogüreg lesz mind a robbanóelegy sűrítésére, mind az expandáló égéstermék forgató hatásának átvételére.The fundamental difference between the solution described in the three latter patents and the design with internal teeth described in this description is that external toothed gears are used. In the case of gears with the same module and number of teeth, the advantage of the connection using external and internal teeth is that the two teeth intertwine in a larger curve and have a higher number of connections, which in terms of engine design means that there will be more closed tooth cavities for both the compression of the explosive mixture and the expanding combustion product to take over the influence of a cameraman.

Hasonló felismerést is alkalmaz a 3810721 számú 1974-es Egyesült Államokbeli szabadalom, mely a főigénypontja szerint egyértelműen nem belsőégésű motorra vonatkozik, hanem folyadékpumpára. Ebből eredően a leírásból is kitűnően nem foglalkozik robbanóelegy sűrítésével, az elegy robbanásával, vagy a felrobbant elegy munkavégző hatásával. Nem érinti továbbá az ehhez hasonló kialakítású belsőégésű motornál felmerülő probléma, az égéstermék és a robbanóelegy keveredésének környezetre és motorhatásfokra káros hatása miatti kiküszöbölését. Folyadékmotorként való alkalmazás esetére a 437' és 437^w tengelyek külső meghajtását említi. További jellemzője, hogy nem szabványos fogalakokat alkalmaz, amelyek gyártása költségesebb, mint a javasolt szabványos evolvens fogazatot alkalmazó konstrukcióé.A similar recognition is also applied by the 1974 United States patent No. 3810721, which, according to its main claim, clearly does not apply to an internal combustion engine, but to a liquid pump. As a result, the description does not deal with the compression of an explosive mixture, the explosion of the mixture, or the working effect of the exploded mixture. It also does not affect the elimination of the problem that arises with an internal combustion engine of a similar design, due to the harmful effect of the mixing of the combustion product and the explosive mixture on the environment and engine efficiency. In the case of application as a fluid motor, it mentions the external drive of the 437' and 437 ^w shafts. Another feature is that it uses non-standard tooth shapes, which are more expensive to manufacture than the proposed standard involute tooth design.

További számtalan, a találmány tárgyára a belső-külső fogazat kapcsolódásában hasonlító megoldás ismert az előbb említett 3810721 számú találmány áltál reprezentált belsőfogazatú fogaskerékszivattyú kategóriában, pl. az US 2008003136 A1 közzétételi számú találmány, melyeknek a jelen leírásban tárgyalt forgódugattyús belsőégésű motorral való összevetésekor a 3810721 találmánnyal kapcsolatosan elmondottak ismételhetők.Countless other solutions similar to the subject of the invention in terms of the internal-external gear connection are known in the gear pump category with internal gears represented by the above-mentioned invention No. 3810721, e.g. the invention of the publication number US 2008003136 A1, which, when compared with the rotary piston internal combustion engine discussed in this description, can be repeated what was said in connection with the invention 3810721.

A fenti szabadalmi elemzésből megállapítható, hogy belsőfogazatú és külsőfogazatu kapcsolódó fogaskerekek fogai által közrezárt, változó térfogatú fogüregekkel, mint sűrítő és expandáló kamrákkal működő belsőégésű motor a tudomány állása szerint nem ismert. Jelen találmány célja egyrészt egy korábban nem létező, belsőfogazatú hajtásra emlékeztető kialakítás alkalmazása belsőégésű motorként, másrészt a külső fogazatú fogaskerekeket alkalmazó kialakítások rövid kapcsolóhosszból eredő kis kapcsolószámának növelése, azaz a hatásos zárt fogüregszám növelése, fokozva ezáltal a hatásfokot és kisimítva a dinamikus hatásokat, egyenletes járást eredményezve.From the above patent analysis, it can be concluded that an internal combustion engine operating with internal and external teeth with tooth cavities of variable volume, closed by the teeth of related gears, as compression and expansion chambers, is not known according to the state of science. The purpose of the present invention is, on the one hand, to use a design reminiscent of an internal gear drive, which did not exist before, as an internal combustion engine, and on the other hand, to increase the small number of switches resulting from the short switch length of designs using external gears, i.e. to increase the effective number of closed tooth cavities, thus increasing the efficiency and smoothing out the dynamic effects, smooth running resulting in

A találmánnyal megoldandó feladat tehát nagysorozatban gyártható egyszerű szerkezetű, sima futású, hatékony működésű belsőégésű forgódugattyús motor kialakítása. A megoldás a következő felismeréseken alapszik: a szokásos evolvens profilú fogaskerekeket gyártó gép- és szerszámpark használatával előállítható egy belső- és egy külsőfogazatú fogaskerékből álló hajtópár olyan kialakítása, amelynél a fogaskerekek alapkörét érintő kapcsolóvonalat az alapkörök átmérőjének célszerű megválasztásával minél nagyobb hosszban a fejkörök közötti fejkörsávban elhelyezve nagy kapcsolószám érhető el, amely a kapcsolódó fogoldalak közötti több zárt fogüreg kialakítását teszi lehetővé azzal kiegészítve, hogy a fogvastagságot olymódon választjuk meg, hogy az az alapkörökön adódó, a fogaskerekek középpontjából a kapcsolóvonalra bocsátott merőlegesek által kimetszett talppontok távolságával egyezzen, biztosítva ezáltal, hogy a működés közben bekövetkező kapcsolódó bal/jobb fogoldalváltás között nincs időbeli eltolódás, ami a jobb fogoldal zárású és a bal fogoldal zárású fogüregek sima váltását eredményezi, valamint adott kapcsolószakaszon a legnagyobb kapcsolószámot. A két kapcsolóvonal közül az egyik mentén a fogüregek záródnak, megvalósítva ezzel a keverék sűrítését, a másik mentén tágulnak, lehetővé téve az expandáló felrobbant elegy tágító hatásával a munkavégzést.The task to be solved with the invention is therefore the design of a simple structure, smooth running, efficient operation internal combustion rotary piston engine that can be mass-produced. The solution is based on the following findings: by using the machine and tool park for the usual involute profile gears, it is possible to produce a drive pair consisting of an internal and an external toothed gear in such a way that the connection line touching the base circle of the gears is placed as long as possible in the head circle band between the head circles by expediently choosing the diameter of the base circles a large coupling number can be achieved, which enables the formation of several closed tooth cavities between the connected tooth sides, with the addition that the tooth thickness is chosen in such a way that it matches the distance of the base points on the base circles, cut by the perpendiculars from the center of the gears to the coupling line, ensuring that the there is no time shift between the related left/right tooth side change that occurs during operation, which results in a smooth change of the tooth cavities with the right tooth side closed and the left tooth side closed, as well as the highest number of switches in a given switching section. Along one of the two connecting lines, the tooth cavities are closed, thus realizing the compaction of the mixture, and along the other, they expand, enabling work with the expanding effect of the expanding exploded mixture.

Az a felismerés, hogy ha a két forgó fogaskerék fogazata közé a fogak fejszalagjától kis távolságra lévő légterelőt építünk be, akkor a forgó fogaskerekek fogárkainak közegszállító képességét megnöveljük, ezáltal elősú'rítést érhetünk el, alapozta meg egy légterelővel rendelkező kiviteli alak megalkotását.The realization that if an air deflector is installed between the teeth of the two rotating gears at a small distance from the head band of the teeth, then the medium transport capacity of the grooves of the rotating gears is increased, thereby pre-pressurization can be achieved, founded the creation of a version with an air deflector.

A környezetvédelmi elvárásoknak eleget tévő, az égésterméket a beszívott levegőtől, illetve üzemanyag-levegő robbanóelegytől való elválasztás biztosítására egy további felismerés eredményeként elválasztó fogaskerékpár kerül alkalmazásra, mely a motor aktív részeit alkotó külsőfogazatú fogaskerék és belsőfogazatú gyú'rú'kerék üzemszerű forgását nem akadályozza, ugyanakkor az égéstermék útjának lezárásával az elválasztás feladatát ellátja.In order to ensure the separation of the combustion product from the intake air and fuel-air explosive mixture, which meets the environmental protection requirements, a separation gear is used as a result of further recognition, which does not hinder the normal rotation of the external toothed gear and internal ring gear that make up the active parts of the engine, but at the same time it fulfills the task of separation by closing the path of the combustion products.

A motor sima futását a sok fogüregben egymást követően sűrűn lezajló robbanások sokasága és a fogaskerekek lendkerékhatása együtt eredményezi. A nagy fordulatszámra való alkalmasság abból ered, hogy csak forgó mozgások vannak és a fogaskerekekből és csapágyakból álló szerkezetek határfordulatszáma magasabb az alternáló tömegeket is tartalmazó Ottó motorokénál. A nagysorozatban való gyártást a szabványos evolvens profilú fogaskerekek alkalmazása szolgálja.The smooth running of the motor is caused by the number of successive explosions in the many tooth cavities and the flywheel effect of the gears. The suitability for high speed results from the fact that there are only rotating movements and the limit speed of the structures consisting of gears and bearings is higher than that of the Otto motors, which also contain alternating masses. The use of standard involute profile gears is used for mass production.

A találmány legáltalánosabb alakjában egy forgódugattyús belsőégésű motor, mely a motortömb, az alsó fedél és a felső fedél alkotta egybeszerelt házban a fedelekben csapágyazottan elfordulóan rögzített fogaskerékkel valamint a motortömbben elfordulóan csapágyazott gyűrűkerékkel, továbbá füstblokkolóval, légbeszívó nyílással, üzemanyagbevezető nyílással, gyújtószerkezettel és kipufogó nyílással rendelkezik A találmány lényege, hogy a gyűrűkerék belső, a fogaskerék külső, egymásba kapcsolódó teljes evolvens fogazattal rendelkezik, melynél a fogaskerék alapkörnek és a gyűrűkerék alapkörnek közös alsó érintőjeként adódó alsó kapcsolóvonal fejkörsávba eső hosszában elhelyezkedő zárt fogüregek formájában komprimáló kamrái, a fogaskerék alapkörnek és a gyú'rú'kerék alapkörnek közös felső érintőjeként adódó felső kapcsolóvonal fejkörsávba eső hosszában elhelyezkedő zárt fogüregek formájában pedig expandáló kamrái vannak. Az egymásba kapcsolódó belső és külső fogazat megnövelt zárt fogüreg számot eredményez azonos fogszámú külső fogazatok kapcsolódásához képest. A kapcsolóvonai-szakasz hatékony kihasználása érdekében, hogy minél több bal, illetve jobb fogoldali kapcsolódás jusson rá, az érintkezési oldal váltást meghatározó talppont-távolsággal azonos fogvastagságot alkalmaz.In its most general form, the invention is a rotary piston internal combustion engine, which is equipped with a gear wheel rotatably fixed in bearings in the covers and a ring wheel rotatably mounted in the engine block, as well as a smoke blocker, air intake opening, fuel inlet opening, ignition mechanism and exhaust opening in the assembled housing formed by the engine block, the lower cover and the upper cover. The essence of the invention is that the ring wheel is internal, the gear wheel is external, has fully involute gearing connected to each other, in which the compression chambers in the form of closed tooth cavities located along the length of the lower connecting line, which is the common bottom tangent of the base circle of the gear wheel and the base circle of the ring gear, in the form of closed tooth cavities, It has expanding chambers in the form of closed tooth cavities located in the length of the upper connecting line, which is the common upper tangent of the base circle of the 'rú' wheel. Interlocking internal and external dentition results in an increased number of closed dental cavities compared to the connection of external dentitions with the same number of teeth. In order to make effective use of the connecting line section, so that as many left and right tooth connections can reach it, the contact side uses the same tooth thickness as the foot point distance that determines the shift.

Az előzőekben jellemzett forgódugattyús belsőégésű motor egy további előnyös kiviteli alakjában légterelő van alkalmazva, hogy a levegő elősűrítés hatásfokát az ennek következtében bezáródó, mozgó fogüregek légszállító hatását kihasználva megnövelje.In a further advantageous embodiment of the rotary piston internal combustion engine described above, an air deflector is used to increase the efficiency of air precompression by exploiting the air-carrying effect of the moving tooth cavities that close as a result.

Egy újabb előnyös kiviteli alakban egymással kapcsolódó felső zárókereket és alsó zárókereket tartalmaz oly módon, hogy a felső zárókerék a gyűrűkerékkel, az alsó zárókerék a fogaskerékkel is kapcsolódik. Az égéstermék útjának teljes lezárása miatt felgyűlő, a füstblokkoló mellett átszökött égéstermék az alkalmazott maradékfüst nyíláson keresztül távozhat el a motorból.In another preferred embodiment, it contains an upper locking wheel and a lower locking wheel connected to each other in such a way that the upper locking wheel is connected to the ring gear and the lower locking wheel to the gear wheel. Due to the complete closure of the path of the combustion products, the combustion products that have escaped past the smoke blocker can escape from the engine through the used residual smoke opening.

A találmány szerinti forgódugattyús belsőégésű motort ábrákon keresztül ismertetjük részletesebben, ahol azThe rotary piston internal combustion engine according to the invention is described in more detail through figures, where it is

1. ábra a motort oldalnézetben mutatja, aFigure 1 shows the engine in side view, a

2. ábra a felső fedél nélküli motortömböt és az attól eltávolított alsófedelet mutatja axonometrikus nézetben, aFigure 2 shows the engine block without the upper cover and the lower cover removed from it in an axonometric view, the

3. ábra az általános kialakítású motort mutatja felső fedél nélkül felülnézetben, aFigure 3 shows the general design engine without top cover in top view, a

4. ábra a fogaskerék és gyűrú'kerék kapcsolódó részletét mutatja felülnézetben, azFig. 4 shows the related detail of the gear wheel and ring wheel in a top view, that is

5. ábra a felső fedél nélküli motort mutatja a légterelőt alkalmazó kiviteli alakjával, aFigure 5 shows the engine without the top cover with the version using the air deflector, a

6. ábra pedig a felső fedél nélküli, zárókerekeket is tartalmazó kiviteli alak felülnézetét mutatja.Fig. 6 shows the top view of the design without the top cover and including closing wheels.

Az általános és a két további speciális kiviteli alak ábrák segítségével történő részletes szerkezeti és működésbeli bemutatása előtt a találmány tárgyának jobb érzékeltetésére alkalmazzuk az 1. és 2. ábrát.Before the detailed structural and functional presentation of the general and the two additional special embodiments with the help of figures, we use figures 1 and 2 to better understand the subject of the invention.

Az 1. ábra célja a teljes motor ábrázolása és a fő részek beazonosítása. A motor a 3 motortömbből, a 30 alsó fedélből és a 31 felső fedélből van összecsavarozva összefogó csavarokkal. Az ábrán látható még a 13 tengely és a 33 gyújtószerkezetek, melyek a sűrített robbanóelegyet begyújtják. A motor működhet ezek nélkül is sűrítés hatására öngyulladó robbanó eleggyel.The purpose of Figure 1 is to represent the entire engine and to identify the main parts. The motor is assembled from the motor block 3, the lower cover 30 and the upper cover 31 with clamping screws. The figure also shows the shaft 13 and the ignition devices 33, which ignite the compressed explosive mixture. The engine can also operate without them with an explosive mixture that self-ignites due to compression.

A 2. ábra célja a motorról egy első benyomás nyújtása, melyet az axonometrikus ábrázolás szolgál. Mutatja a 3 motortömbben elhelyezkedő elemeket, melyeket részletesen a 6. ábra segítségével ismertetünk, továbbá itt látható a 30 alsó fedél kialakítása a 26 illesztőszeg furatokkal, 24 fedél rögzítőfuratokkal, 27 tengely csapágyazással, 28 légbeszívó nyílással, 29 üzemanyagbevezető nyílással, 20 kipufogó nyílással, 21 maradékfüst nyílással, 22 zárókerék tengelyfuratokkal, 23 légterelő rögzítőfuratokkal és 25 füstblokkoló rögzítőfuratokkal. A 31 felső fedél kialakítása a 30 alsó fedél kialakításának tükörképe.The purpose of Figure 2 is to provide a first impression of the engine, which is served by the axonometric representation. It shows the elements located in the 3 engine blocks, which are described in detail with the help of Figure 6, and here you can see the design of the lower cover 30 with the holes for the matching nails 26, 24 with the fixing holes for the cover, 27 with the shaft bearings, 28 with the air intake opening, 29 with the fuel inlet opening, 20 with the exhaust opening, 21 with residual smoke opening, 22 shutter wheel with axle holes, 23 with air deflector mounting holes and 25 with smoke blocking mounting holes. The design of the upper cover 31 is a mirror image of the design of the lower cover 30.

A forgódugattyús belsőégésű motor általános kialakításának ismertetését a 3. ábra alapján végezzük, melyhez kötődően a 7 felső kapcsolóvonal és a 36 alsó kapcsolóvonal helyzetét a 4. ábra segítségével ismertetjük. Az általános kiviteli alak szerkezete a 3 motortömbben található 1 fogaskerékből, a 2 gyűrűkerékből, a 28 légbeszívó nyílásból, 29 üzemanyagbevezető nyílásból, 20 kipufogó nyílásból és 14 füstblokkolóból áll. Az 1 fogaskerék és a 2 gyűrú'kerék könnyen elfordulóan csapágyazott. Az ábrán látszik még a 30 alsó fedél, továbbá a motor összeszerelését szolgáló 18 illesztőszegek és 19 összeerősítő furatok.The description of the general design of the rotary piston internal combustion engine is based on Figure 3, to which the position of the upper connecting line 7 and the lower connecting line 36 is explained with the help of Figure 4. The structure of the general embodiment consists of the gear 1 in the engine block 3, the ring gear 2, the air intake port 28, the fuel inlet port 29, the exhaust port 20 and the smoke blocker 14. The 1st gear and the 2nd ring-wheel have easy-to-rotate bearings. The figure also shows the lower cover 30, as well as the connecting nails 18 and connecting holes 19 for assembling the motor.

Az általános kialakítás előnyös tulajdonságát, a viszonylag nagy kapcsolószámból eredő nagy egyidejűleg zárt üregszámot eredményező kialakítást a 4. ábra segítségével ismertetjük. Az ábra csak a bemutatáshoz szükséges 1 fogaskerék és 2 gyűrűkerék kapcsolódó részletét mutatja. Tartalmazza a 9 fogaskerék középpontot, a 8 gyűrűkerék középpontot, a célszerű átmérővel felvett 5 fogaskerék alapkört és 6 gyűrűkerék alapkört. A 7 felső kapcsolóvonal és 36 alsó kapcsolóvonal ezeket az alapköröket érinti. A 7 felső kapcslóvonal esetében az érintési pontok a 10 fogaskerék talppont és a 11 gyűrűkerék talppont. A 7 felső kapcsolóvonalnak a gördülőkörök átmérőinek megválasztásától függő szakasza esik a 12 fejkörsávba, melyet az 1 fogaskerék fejköre és a 2 gyűrűkerék fejköre zár közre, mint olyan területet, amelyben egyidejűleg mindkét fogaskerék fogai jelen vannak a kapcsolóvonalakon érintkező megfelelő fogoldalpárokkal. Emellett a kialakítás olyan 4 fogvastagságot alkalmaz a fog jobboldalán megszakadó fogüreg-záró kapcsolódásnak a fog baloldalán belépő fogüreg-záró kapcsolódással való váltása érdekében, amely a 8 gyűrűkerék középpontból és a 9 fogaskerék középpontból a 7 felső kapcsolóvonalra bocsátott merőlegesek 11 gyűrűkerék talppontja és 10 fogaskerék talppontja közötti 4 fogvastagság távolságnak megfelelő. Nagyobb fogvastagság esetén kisebb a kapcsolószám ugyanazon kapcsolóvonal szakaszon mivel a fogvastagságnak megfelelő szakaszhossz kiesik, ami nem előnyös. Összegezve elmondható, hogy a 2 gyűrűkerék belső, az 1 fogaskerék külső, egymásba kapcsolódó teljes evolvens fogazattal rendelkezik, melynél az 5 fogaskerék alapkörnek és a 6 gyűrűkerék alapkörnek közös alsó érintőjeként adódó 36 alsó kapcsolóvonal 12 fejkörsávba eső hosszában elhelyezkedő zárt fogüregek formájában komprimáló kamrák, az 5 fogaskerék alapkörnek és a 6 gyűrűkerék alapkörnek közös felső érintőjeként adódó 7 felső kapcsolóvonal 12 fejkörsávba eső hosszában elhelyezkedő zárt fogüregek formájában pedig expandáló kamrák vannak. Emellett a 4 fogvastagság a 10 fogaskerék talppont és 11 gyűrűkerék talppont távolságával egyezik.The advantageous feature of the general design, the design resulting in a large number of simultaneously closed cavities resulting from a relatively large number of switches, is explained with the help of Figure 4. The figure only shows the related details of 1 gear wheel and 2 ring wheels necessary for presentation. It includes the 9 gear center points, the 8 ring gear center points, the 5 gear base circles taken with the appropriate diameter and the 6 ring gear base circles. The 7 upper switch lines and 36 lower switch lines affect these basic circles. For the upper coupling line 7, the points of contact are the gear foot point 10 and the ring gear foot point 11. The section of the upper coupling line 7 depending on the selection of the diameters of the rolling circles falls into the head circle band 12, which is closed by the head circle of the gear wheel 1 and the head circle of the ring wheel 2, as an area in which the teeth of both gears are present simultaneously with the corresponding pairs of tooth sides in contact on the coupling lines. In addition, the design uses 4 tooth thicknesses in order to change the tooth cavity-closing connection breaking on the right side of the tooth with the tooth cavity-closing connection entering on the left side of the tooth, such that the perpendiculars projected from the center point of the ring wheel 8 and the center point of the gear wheel 9 to the upper connection line 7 are the base point of the ring wheel 11 and the base point of the gear wheel 10 corresponding to a distance of 4 tooth thicknesses between In the case of a larger tooth thickness, the number of switches on the same switch line section is smaller because the section length corresponding to the tooth thickness is lost, which is not advantageous. In summary, it can be said that ring gear 2 is internal, gear 1 is external, and has fully interconnected involute gearing, with compression chambers in the form of closed tooth cavities located along the length of the 12 head circle bands of the lower connecting line 36, which is the common lower tangent of the base circle of gear 5 and the base circle of ring gear 6, the There are expanding chambers in the form of closed tooth cavities located along the length of the upper connecting line 12, which is the common upper tangent of the base circle of the gear wheel 5 and the base circle of the ring gear 6. In addition, the tooth thickness 4 corresponds to the distance between the base point of the gear wheel 10 and the base point of the ring gear 11.

Az általános kiviteli alak üzemközbeni működésének ismertetéséhez térjünk vissza a 3. ábrához. A motor működése során a 13 tengely segítségével az 1 fogaskereket a nyíllal jelzett irányba megforgatva indul be. A forgás hatására a 28 légbeszívó nyíláson keresztül beáramló levegőt a forgó 1 fogaskerék és 2 gyűrűkerék fogazatának légmozgató hatása, valamint az alul összezáródó fogak közötti fogüregek szállító hatása szívja be. A mozgó levegőbe juttatjuk a 29 üzemanyagbevezető nyílásba helyezett porlasztóval, befecskendezővei vagy egyéb alkalmas módon a folyékony üzemanyagot amely így a levegővel robbanó elegyet képez. A fogüregbe záródott robbanó elegyet a mozgás közben szűkülő üregek sűrítik, mígnem a 34 alsó gyújtóüregbe és a 35 felső gyújtóüregbe kerül, ahol az alkalmazott gyújtás következtében berobban. A mozgásban lévő 1 fogaskerék és 2 gyűrűkerék felső kapcsolódási szakaszán a gyújtások után a fogüregek a nagynyomású felrobbant elegy feszítő hatására tágulnak, amelyet az 1 fogaskerék és a 2 gyűrűkerék forgatásával ér el. A keletkező forgatónyomatékot a 13 tengelyen lehet kivenni a motorból. A haladva táguló fogüregek a fogak távolodása eredményeképpen egy idő után megnyílnak és a kiáramló, még jelentős nyomású égéstermék a 20 kipufogó nyíláson eltávozik. Erre a 14 füstblokkoló is kényszeríti, mely elállja a továbbáramlása útját. A 2 gyűrűkerék fogárkaiban rekedt, már erősen ritkult égéstermék a 14 füstblokkoló mellett átszökik a 28 légbeszívó nyílás terébe, és bekerül a robbanó elegybe, csökkentve ezáltal a kinyerhető teljesítményt. Az általános kiviteli alak ezen hiányosságát küszöböli ki a következőkben ismertetett két előnyös kiviteli alak közül a második.Let's return to Figure 3 to describe the operation of the general embodiment during operation. During the operation of the motor, the gear 1 is started by rotating the gear 1 in the direction indicated by the arrow with the help of the shaft 13. As a result of the rotation, the air flowing in through the air intake opening 28 is sucked in by the air-moving effect of the teeth of the rotating gear 1 and ring wheel 2, as well as the conveying effect of the tooth cavities between the teeth that close together at the bottom. The liquid fuel is introduced into the moving air with the atomizer placed in the fuel inlet opening 29, injectors or other suitable means, which thus forms an explosive mixture with the air. The explosive mixture enclosed in the tooth cavity is compressed by the cavities narrowing during movement, until it enters the lower ignition cavity 34 and the upper ignition cavity 35, where it explodes as a result of the applied ignition. After the ignitions, the tooth cavities on the upper connection section of the moving gear 1 and ring gear 2 expand due to the tensioning effect of the high-pressure exploded mixture, which is achieved by rotating the gear 1 and the ring gear 2. The resulting torque can be extracted from the motor on axis 13. As a result of the teeth receding, the tooth cavities, which expand as they progress, open after a while and the flowing combustion products, which are still under significant pressure, leave through the exhaust opening 20. This is also forced by the 14 smoke blockers, which block the path of its further flow. The already highly diluted combustion product trapped in the tooth grooves of the ring gear 2 escapes past the smoke blocker 14 into the space of the air intake opening 28 and enters the explosive mixture, thereby reducing the extractable power. This shortcoming of the general embodiment is eliminated by the second of the two preferred embodiments described below.

Az ismertetett általános megoldás légszívó képességét növelő 15 légterelőt is alkalmaz az 5. ábrán mutatott kiviteli alak, melyben a 15 légterelő és a mellette igen kis hézaggal szerelt 1 fogaskerék és 2 gyűrűkerék egy levegőszállító fogaskerékszivattyút formálnak. Egyebekben a szerkezet és ebből eredően a jelölések értelmezése megegyezik az általános kialakítás 3. ábra segítségével végzett ismertetésénél bemutatottakkal. Ezen kiviteli alak működése az általános kiviteli alakétól abban különbözik, hogy a 15 légterelő mellett elhaladó 1 fogaskerék és 2 gyűrűkerék fogazatának fogüregei szállítják a levegőt, ily módon növelve a levegőbeszívás erejét és a légsűrítés hatásfokát. A működésben a 15 légterelő mellett kilépve a levegő további mozgása és a munkafolyamatok az általános alak működése esetére elmondottak szerint zajlanak.The embodiment shown in Fig. 5 also uses an air deflector 15 that increases the air suction capacity of the described general solution, in which the air deflector 15 and the 1 gear wheel and 2 ring wheels installed next to it with a very small gap form an air conveying gear pump. In other respects, the interpretation of the structure and consequently the markings is the same as that presented in the description of the general design using Figure 3. The operation of this embodiment differs from that of the general embodiment in that the tooth cavities of the teeth of the gear wheel 1 and ring wheel 2 passing by the air deflector 15 transport the air, thus increasing the power of air intake and the efficiency of air compression. In operation, after leaving the air deflector 15, the further movement of the air and the work processes take place as described for the operation of the general shape.

A 6. ábra alapján ismertetett második speciális kiviteli alak az előző kiviteli alak szerkezetét kiegészíti ft ^{a 16 fe,s}° zárókerékkel és a 17 alsó zárókerékkel, melyek az 1 fogaskerék és a 2 gyűrűkerék közé ©The second special embodiment described on the basis of Figure 6 complements ^{the structure of the previous embodiment with the upper locking wheel 16} and the lower locking wheel 17, which are between the gear wheel 1 and the ring wheel 2 ©

WW

W kapcsolódóan vannak szerelve és az azok között levő félhold alakú üregben elválasztó falat alkotnak. Ennél a kialakításnál a 14 füstblokkoló után egy 21 maradékfüst nyílás is alkalmazva van. Ezen kiviteli alak előnye, mely a 16 felső zárókerék és a 17 alsó zárókerék alkalmazásából ered, a működésben mutatkozik meg. A működés abban tér el az előző kiviteli alaknál leírtaktól, hogy a 14 füstblokkoló mellett átszökő égéstermék nem tud eljutni a 28 légbeszívó nyílás terébe, mivel a 16 felső zárókerék és a 17 alsó zárókerék előtte összezárnak. Ez jelentősen növeli a motor hatásfokát. A visszatartott füstgázok a 21 maradékfüst nyíláson távoznak. Egyebekben ezen kiviteli alak működése megegyezik az előző kiviteli alaknál ismertetettel.W are connected and form a separating wall in the crescent-shaped cavity between them. In this design, after the smoke blocker 14, a residual smoke opening 21 is also used. The advantage of this embodiment, which results from the use of the upper locking wheel 16 and the lower locking wheel 17, is shown in the operation. The operation differs from that described in the previous embodiment in that the combustion products escaping past the smoke blocker 14 cannot reach the space of the air intake opening 28, because the upper closing wheel 16 and the lower closing wheel 17 are closed in front of it. This significantly increases the efficiency of the motor. The retained flue gases leave through the residual smoke opening 21. In other respects, the operation of this embodiment is identical to that described in the previous embodiment.

Az ismertetett forgó dugattyús belsőégésű motor készülhet fém alkatrészekkel valamint műszaki kerámia anyagból egyaránt.The described rotating piston internal combustion engine can be made with metal parts as well as technical ceramics.

A találmány tárgyát alkotó forgódugattyús belsőégésű motor előnyei a következők: Azonos fogszámú és modulú külső fogazatú kapcsolódó fogaskerekeket alkalmazó kialakításokhoz képest a belsőfogazat alkalmazásának köszönhetően hosszabb kapcsolóhossz és ennek megfelelően több egyidejűleg zárt fogüreg vesz részt a működésben, ami nagyobb hatásfokot és egyenletesebb járást eredményez. A beépített légterelőnek köszönhetően jobb a sűrítési fok és ennek köszönhetően nő a hatásfok. Az alkalmazott zárófogaskerekeknek köszönhetően elválasztott kipufogó és beszívó oldal eredményeképpen nincs égéstermék és robbanó elegy keveredés, ami növeli a hatásfokot. Az alkalmazott szabványos evolvens fogazatnak köszönhetően nagysorozatú gyártása olcsó.The advantages of the rotary piston internal combustion engine that is the subject of the invention are as follows: Compared to designs using connected gears with the same number of teeth and module external teeth, thanks to the use of internal teeth, a longer coupling length and, accordingly, more simultaneously closed tooth cavities are involved in the operation, which results in higher efficiency and smoother running. Thanks to the built-in air deflector, the degree of compression is better and, thanks to this, the efficiency increases. Thanks to the used locking gears, the exhaust and intake sides are separated, resulting in no combustion products and explosive mixture mixing, which increases the efficiency. Thanks to the standard involute toothing used, large-scale production is cheap.

Claims

Patent claims:

1. Rotary-piston internal combustion engine, engine block (3), lower cover (30) and upper cover (31) in a single-assembled housing with a gear wheel (1) rotatably fixed in bearings in the lower cover (30) and upper cover (31) and in the engine block (3) with ring wheel (2) on rotating bearings, as well as smoke blocker (14), air intake opening (28), fuel inlet opening (29), ignition device (33) and exhaust opening (20), characterized by the fact that the ring wheel (2) is internal, the gear wheel (1) ) has an external, interconnected full involute toothing, in which the compression chambers in the form of closed tooth cavities located along the length of the lower connecting line (36) which is the common lower tangent of the base circle of the gear wheel (5) and the base circle of the ring gear (6) in the head circle strip (12), the base circle of the gear wheel ( 5) and has expanding chambers in the form of closed tooth cavities located along the length of the upper connecting line (7) which is the common upper tangent of the base circle (6) of the ring wheel, falling into the head circle band (12), and in addition to the the tooth thickness (4) of ring gear (2) and gear wheel (1) is the same as the distance between gear base point (10) and ring gear base point (11).

2. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it contains an air deflector (15) placed after the air intake opening (28).

3. A rotary piston internal combustion engine according to claim 2, characterized by the fact that it contains a residual smoke opening (21) and an upper closing wheel (16) and a lower closing wheel (17) connected to each other in such a way that the upper closing wheel (16) and the ring wheel (2) , the lower closing wheel (17) is also connected to the gear wheel (1).