DE2153946C2 - Führungsgetriebe für eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

a) Die Kurbelwelle ist außerhalb des Rotors mit einem Exzenter versehen, auf dem eine Führungsscheibe unmittelbar benachbart zu einer Rotorstirnfläche drehbar gelagert ist, welche Führungsscheibe in fiirer dem Rotor zugewandten Stirnwandung mehrere drehbar gelagerte Zapfen aufweist die jeweils über eine in der Rotorstirnwand befindliche- Scheibe mit einem weiteren, im Rotor drehbar gelagerten Zapfen verbunden sind, wobei das Maß der Exzentrität (x) gleich ist dem des Kurbelwellen-Exzenters,

b) die Kurbeiwelle weist unmittelbar benachbart zum Exzenter ein mit ihr drehfest verbundenes Ritzel auf, das mit einem drehfest mit der Führungsscheibe verbundenem Hohlrad kämmt.

Eine weitere, selbständige Lösung für die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

a) Die Kurbelwelle ist außerhalb des Rotors mit einem Exzenter versehen, auf dem eine Führungsscheibe unmittelbar benachbart zu einer Rotorstirnfläche drehbar gelagert ist, welche Führungsscheibe in ihrer dem Rotor zugewandten Stirnwandung mehrere drehbar gelagerte Zapfen aufweist, die jeweils über eine in der Rotorstirnwand befindliche Scheibe mit einem weiteren, im Rotor drehbar gelagerten Zapfen verbunden sind, wobei das Maß der Exzentrität (x) gleich ist dem des Kurbelwellen-Exzenters,

b) die Führungsscheibe weist in ihrer dem Kurbelwellen-Exzenter abgewandten Stirnseite zentrisch zur Exzenterwellenachse eine sternförmige Aussparung auf, in die mit dem stationären Gehäuseteil drehfest verbundene Axialzapfen hineinragen, welche jeweils über Wälzelemente mit einem Lagerring verbunden sind, dessen Außenumfang sich auf dem Aussparungsumfang abwälzen.

Eine solche Brennkraftmaschine kann mit sehr

kleinen Abmessungen gebaut werden. Sie ist drehzahlfreudig. Da sie scheibenförmig baut, kann man die Leistung vervielfachen, indem man eine bestimmte

Anzahl Scheiben hintereinanderschaltet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung

werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine perspektivische aufgebrochene Ansicht,

Fig.4 einen Querschnitt durch ein zweites Ausfühmngsbeispiel,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 17-17 in F i g. 4,

Fig.6 einen perspektivischen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel und

F i g. 7 und 8 zwei Phasen der Exzenterscheibe.

Die Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat einen schüsselartigen linken Gehäuseteil 1, einen ringartigen Gehäuse-Seitenteil 2 und einen rechten schüsselartigen Gehäuseteil 3. Sie weisen Umfangsftansche 4, 6 und 7 auf, die dicht aneinander liegen und durch Schrauben 8 auf ihren Dichtflächen zusammengepreßt werden. Im Gehäuseteil 1 ist oben eine Zündkerze 9 eingeschraubt Die Gehäuseteile 1,2,3 sind innen ausgedreht und zwar koaxial zu einer geometrischen Längsachse Ii.

Im Gehäuse ist ein Rotor 12 gelagert, der eine linke Rotorhälfte 14, eine rechte Rotorhälfte 16 sowie drei Zylinderbüchsen 17,18,19 umfaßt in denen Kolben 21, 22, 23 laufen. Im linken Gehäuseteil 1 ist eine Kühlwasserbohrung 24 vorgesehen, durch die Kühlwasser einfließen kann, während warmes Kühlwasser aus der Bohrung 26 kommt Diese Bohrungen sind mit ringartigen Verbindungskanälen 27 in Verbindung, die ihrerseits mit Kammern 28 in Verbindung stehen, so daß eine gute Wasserkühlung erfolgen kann. Auch in der rechten Rotorhälfte 16 sind Kühlwasserschlitze 29 vorgesehen, die mit diesen Kammern und Verbindungskanälen kommunizieren. Die Verbindungkanäle 27 sind durch zwei Ringdichtungen 31, 32 gegenüber dem Gehäuseteil 1 abgedichtet Die Ringdichtungen 31, 32 stehen vorzugsweise still mit dem Gehäuseteil 1. Der Gehäuseteil 1 hat koaxial zur Längsachse 11 eine Bohrung 33, in deren innerer Stufe der Außenring eines Rollenlagers 34 gehalten ist Weiter innen besitzt die linke Rotorhälfte 14 einen nach außen gezogenen Flansch 36, auf dem durch einen Keil 37 verkeilt die Nabe 38 eines Abtriebszahnrades 39 aufgekeilt ist Dabei füllt die Nabe 38 den gesamten Raum zwischen dem Flansch 36 und dem Innenring des Rollenlagers 34 aus. Dies stellt eine Lagerung für die linke Rotorhälfte 14 dar. Zwischen dem Außenflansch des Abtriebszahnrads 39 und dem Rollenlager 34 ist noch eine Ringdichtung 41 vorgesehen. Die Innenbohrung 42 des Flansches 36 lagert den Kurbelwellenzapfen 43 frei drehbar, so daß sich die Rotorhälfte 14 frei drehen kann und sich auch der Kurbelwellenzapfen 43 frei drehen kann. Der andere Kurbelwellenzapfen 44 ist in einem durchmesser kleinere η Rollenlager 46 gelagert, dessen Außenring in einen abgewinkelten Flansch 47 eines Ritzels 48 eingepreßt ist, der seinerseits durch einen Keil 49 unverdrehbar in einer nach rechts gerichteten Ausbuchtung 51 des rechten Gehäuseteils 3 gelagert ist

Die rechte Rotorhälfte 16 ist mit einem Gleitlager 52 auf der zur Längsachse U konzentrischen Ringfläche 53 einer Scheibe 54 der Kurbelwelle 56 drehbar gelagert Die Rotorhälften 14,16 sind auf nicht dargestellte Weise lösbar, jedoch fest miteinander verbunden und drehen sich deshalb miteinander.

Die Zylinderbüchsen 17,18,19 sind in entsprechende Zylinderbüchsenbohrungen 57 des Rotors 12 um 120" versetzt eingepaßt. Hierzu sind u.a. in den Zylinderbüchsenbohrungen 57 Innenumfangsnuten 58 vorgesehen, in die die Zylinderbüchsen 17, 18, 19 mit Umfangsrippen 59 greifen. Zwischen die Umfangsrippen 59 und die Innenumfangsnuten 58 sind lediglich in radialer Richtung Ringdichtungen 61, 62 geschaltet die die Umfangsrippen 59 zwischen sich einbetten. Wie man aus Fi g. 2 sieht ist die Gestaltung so getroffen, daß die Zylinderbüchsen 17, 18, 19 im mittleren Bereich ihrer Seitenwände direkt die Wände der Kammern 28 bilden.

in Der Boden 63 der Zylinderbüchsen 17,18,19 schmiegt sich mit seiner Außenfläche genau der Innenfläche des Gehäuses im entsprechenden Bereich an. Dabei liegt der Boden 63 sowohl dem Gehäuseteil 1 als auch dem Gehäuseteil 2 als auch dem Gehäuseteil 3 gegenüber.

is Der Boden 63 weist eine erste Ausnehmung 64 für den Zutritt des Funkens der Zündkerze 9 auf. Ferner ist eine Auslaßöffnung 66 für die auszupuffenden Gase und eine Einlaßöffnung 67 für das anzusaugende Gemisch vorgesehen. Wie man aus Fig.2 sieht sind diese

öffnungen .schräg geneigt zur Teilungsebene angeordnet Die Auslaßöffnung 66 ist gemäß ^r i g. 1 nach links durch eine Umfangs-Ringdichtung 68 abf ediehtet und nach rechts durch eine Ringdichtung 69 abgedichtet Diese stellt zugleich auch die linke Dichtung für die Einlaßöffnung 67 dar, weiche nach rechts durch eine dritte Ringdichtung 71 abgedichtet ist

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die F i g. 3 insofern eine Variante der F i g. i und 2 darstellt als dort nur Zylinderwände eingepaßt sind, während der

JO Boden des Zylinders durch den Rotor selbst gebildet wird.

Innerhalb des Rotors ist eine genügend große Ausnehmung 72 vorgesehen, die dem Kurbelzapfen 73 und den Kurbelwangen 74 genügend Raum für die Bewegung läßt. Wie man sieht ist es möglich, den Motor sehr kurzhubig auszulegen. Auf dem Kurbelzapfen 73 sind die Pleuelköpfe 76, 77, 78 der sehr kurzen Pleuelstangen 79, 81, 82 gelagert Die Pleuelköpfe 76, 77, 78 gehen praktisch direkt in die Pleuelaugen 83,84, 86 über und die Pleuelstangen 79, 81, 82 sind praktisch nur breite, dreieckförmige Ansätze dazwischen. Dies ergib; eine hohe Steifigkeit.

Kolbenbolzen 87, 88, 89 sind wie üblich im Kolbenhemd der Kolben 21,22,23 gelagert.

Im Gehäuse ist umfangsmäßig fluchtend mit der Einlaßöffnung 67 eine Ansaugöffnung 91 vorgesehen, und fluchtend mit der Auslaßöffnung 66 ist eine Auspufföffnung 92 vorgesehen, wobei in Drehrichtung betrachtet die Auspufföffnung 92 vor der Ansaugöffnung 91 liegt

Gemäß F i g. 1 ist die rechte Rotorhälfte 16 rechts mit einer radialen Rotorstirnfläche 94 versehen. Dort liegt eine Führungsscheibe 96 eben an, die rechts durch den Boden i«s rechten Gehäuseteils 3 axial unbeweglich geführt ist Die Führungsscheibe 96 weist eine Zentralbohrung 97 auf, die über Rollen 98 auf einem Exzenter 99 der Kurbelwelle 56 gelagert ist. Die Mittenlinie des Exzenters 99 ist strichpunktiert eingezeichnet, und mail erkennt das Exzentrizitätsmaß X.

Zentrisch zur Zentralbohrung 97 ist rechts von dieser ein Hohlrad 101 vorgesehen, das mit, dem Ritzel. 48 kämmt

Um 120° versetzt sind in der Führungsscheibe 96 Sackbohrungen 102,103,104 vorgesehen, in denen über 6S Wälzkörper 106 Zapfen 107 von Kurbelzapfen 108 gelagert sind. Diese Kurbelzapfen 108 gehen in kreisförmige Scheiben 109 über, die mit ihrer geometrischen Längsachse 111 um das Maß X zur geometrischen

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Längsachse 112 des Zapfens 107 versetzt sind. Jede Scheibe 109 ist in einer entsprechenden flachen Ausnehmung 113 der rechten Rotorhälfte 16 jeweils gelagert. Die Scheibe 109 geht koaxial zur Längsachse 111 in einen Zapfen 114 über, der ebenfalls kreiszylindrisch ist und über Wälzkörper 116 in einer von der Ausnehmung 113 ausgehenden Bohrung 117 gelagert und durch einen Sprengring 118 gegen axiales Verschieben gesichert ist.

Hinsichtlich der Fig.3 sei noch darauf hingewiesen, daß diese gegenüber den F i g. 1 und 2 zeigt, daß man das Gehäuse auch lediglich aus zwei Gehäuseteilen herstellen kann.

Der Motor arbeitet wie folgt: Bei sich im Uhrzeigersinn drehendem Rotor 12. ausgehend von der geringen Stellung, bei welcher sich der oberste, senkrecht stehende Kolben 21 im äußeren Totpunkt befindet und eben die Zündung mittels der Zündkerze 9 erfolgt ist. wird durch die Verbrennungsgase der Kolben gegen die Kurbelwelle 56 gedrückt, wodurch diese in Bewegung kommt. Dreht sich die Kurbelwelle 56. so dreht sich auch der Exzenter 99. Dadurch beginnt das Hohlrad 101 auf dem Ritzel 48 abzurollen. Dreht sich die Führungsscheibe 96. so drehen sich auch die Zapfen 107 der Kurbelzapfen 108. Über die Scheibe 109 und die Zapfen 114 wird dann der Rotor 12 gedreht, und zwar mit gleichförmiger Bewegung, denn die Exzentrizität des Exzenters 99 wird durch die Exzentrizität in den Kurbelzapfen 108 wieder aufgehoben. Kurz vor Beendigung des Expansionshubes des Kolbens 21 beginnt die Auslaßöffnung 66 der Zylinderbüchse die Auspufföffnung 92 des Gehäuses zu überstreichen. Nachdem sich der Rotor 12 weiterdreht, hat der Kolben 21 einen inneren Totpunkt erreicht. Dabei hat der Rotor 12 eine Viertelumdrehung und die Kurbelwelle 56 eine Dreiviertelumdrehung gemacht. Nach einer weiteren Viertelumdrehung hat der Kolben 21 bereits wieder seinen äußeren Totpunkt erreicht und das Ausschieben der verbrannten Gase beendet. Er beginnt nun den Saughub, wobei die Einlaßöffnung 67 die Ansaugöffnung 91 des Gehäuses überfährt. Nach Beendigung des Saughubes erfolgt die Kompression. Nach deren

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35 Beendigung, also nach vier Takten, hat der Rotor 12 in diesem Ausführungsbeispiel eine Umdrehung gemacht und die Kurbelwelle 56 hat drei Umdrehungen gemacht.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der mittlere Gehäuseteil 2 wesentlich breiter, und die Gehäuseteile 1 und 3 sind entsprechend schmäler. Dagegen weist die Führungsscheibe % erhebliche Änderungen auf. Sie ist nach wie vor auf dem Exzenter 99 gelagert. Anstelle des Ritzels 48 sind hier jedoch in der Ausbuchtung 51 zwei kreiszylindrische Axialzapfen 119, 121 mittels Schrauben 122 starr gelagert. Ihre geometrische Längsachse ist parallel zur geometrischen Längsachse 11 und hat gleichen Abstand von dieser. Der äußere Kopf 123,124 jedes Axialzapfens 119, 121 trägt einen Lagerring 126, 127. Die Lagerringe 126, 127 können sich auf den Köpfen 123, 124 frei drehen, sind jedoch axial unverschieblich. In der Führungsscheibe % ist in ihrer rechten Seite eine sternförmige Aussparung 128 vorgesehen, die drei Strahlen 129, 131 und 132 hat. uie äußeren Spitzen dieser Strahlen 129, 131, 132 sind halbkreisförmig entsprechend dem Halbkreisumfang des Außenrings der Lagerringe 127, 126 und sind um 120° gegeneinander um die Exzenterwellenachse 133 versetzt. Die Flanken der Strahlen 129,131,132 ergeben sich aus der Abwicklung und sind ihrerseits Teile von Kreisen, so daß die Aussparung 128 wegen ihrer aus Kre^;sstücken zusammengesetzten Natur leicht herzustellen ist. Man kann die Lagerringe 126,127 auch als ein Zahnrad mit zwei Zähnen auffassen. Die sternförmige Aussparung 128 entspricht dann dem Hohlrad 101 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Übersetzung ist hier deutlich 1 :3. Die Art und Weise, wie die Lagerringe 126, 127 an den Flanken der Aussparung 128 gleiten, machen die F i g. 7 und 8 ohne weitere Erklärung klar. Man erhält ständig eine positive Führung der Lagerringe 126,127 zur Aussparung 128.

Für den Faii. daß eine ändere Zylinderzahl und/oder ein anderes Übersetzungsverhältnis gewünscht wird, kann man z. B. vier Lagerringe und sechs Strahlen verwenden. Entsprechend ist die Untersetzung 2 :3. Andere Verhältnisse lassen sich leicht realisieren.

Hierzu ~l Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Führungsgetriebe für eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit einem stationären Gehäuse, in dem ein Rotor zentrisch gelagert ist der sternförmig angeordnete Zylinder aufweist, in welchen je ein hin- und hergeführter Kolben gelagert ist, der über eine Pleuelstange mit den Zapfen einer im Gehäuse drehbar gelagerten Kurbelwelle verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Kurbelwelle (56) ist außerhalb des Rotors (12) mit einem Exzenter (99) versehen, auf dem eine Führungsscheibe (96) unmittelbar benachbart zu einer Rotorstirnfläche (94) drehbar gelagert ist, welche Führungsscheibe (96) in ihrer dem Rotor (12) zugewandten Stirnwandung mehrere drehbar gelagerte Zapfen (107) acifveist, die jeweils über eine in der Rotorstirnwand befindliche Scheibe (103) mit einen· weiteren, im Rotor (12) drehbar gelagerten Zapfen (114) verbunden sind, wobei das Maß der Exzentrität fo) gleich ist dem des Kurbelwellen-Exzenters (99),

b) die Kurbelwelle (56) weist unmittelbar benachbart zum Exzenter (99) ein mit ihr drehfest verbundenes Ritzel (48) auf, das mit einem drehfest mit der Führungsscheibe (96) verbundenem Hohlrad (101) kämmt

2. Führungsgetriebe ^für eine Umlaufkolben-Brennkraftmajchinp mit einem stationären Gehäuse, in dem ein Rotor zeninich gelagert ist, der sternförmig angeordnete Zylinder aufweist, in welchen je ein hin- und hergeführter Kolben gelagert ist, der über eine Pleuelstange mit den Zapfen einer im Gehäuse drehbar gelagerten Kurbelwelle verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Kurbelwelle (56) ist außerhalb des Rotors (12) mit einem Exzenter (99) versehen, auf dem eine Führungsscheibe (96) unmittelbar benachbart zu einer Rotorstirnfläche (94) drehbar gelagert ist, welche Führungsscheibe (96) in ihrer dem Rotor (12) zugewandten Stirnwandung mehrere drehbar gelagerte Zapfen (107) aufweist, die jeweils über eine in der Rotorstirnwand befindliche Scheibe (109) mit einem weiteren, im Rotor (12) drehbar gelagerten Zapfen (114) verbunden sind, wobei das Maß der Exzentrität ftlgleich ist dem des Kurbelwellen-Exzenters (99),

b) die Führungsscheibe (96) weist in ihrer dem Kurbelwellen-Exzenter (99) abgewandten Stirnwandung zentrisch zur Exzenterwellenachse (133) eine sternförmige Aussparung (128) auf, in die mit dem stationären Gehäuseteil (3) drehfest verbundene Axialzapfen (119, 121) hineinragen, welche jeweils über Wälzelemente mit einem Lagerring (126,127) verbunden sind, dessen Außenumfang sich auf dem Aussparungsumfang abwälzen.

Die Erfindung betrifft ein Führungsgetriebe für eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit einem stationären Gehäuse, in dem ein Rotor zentrisch gelagert ist, der sternförmig angeordnete Zylinder aufweist in welchen je ein hin- und hergeführter Kolben gelagert ist der über eine Pleuelstange mit den Zapfen einer im Gehäuse drehbar gelagerten Kurbelwelle verbunden ist

Durch die DE-PS 8 54 283 ist ein Führungsgetriebe

der eingangs genaniiten Art bekanntgeworden. Dort ist zwischen den Rotorwänden und dem ortsfesten Gehäuse erheblich Zwischenraum belassen worden. Als Führungsgetriebe wird ein zweistufiges Vorgelege verwendet das seinerseits in axialer Richtung erheblich Platz und damit einen gesonderten Anbau benötigt

■5 Außerdem ist ein solches Getriebe laut

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art ein Führungsgetriebe mit geringer Axialerstreckung und großer Laufruhe zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst: