DE3728897A1 - Rotary engine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a rotary engine with two pairs of pistons rotating in a circular housing 1, 2, 3, 4. One of the pairs of pistons, which is of extremely light construction, performs a relative reciprocating movement. The 4 strokes of an internal combustion engine are obtained by means of this movement, after each 90@ rotation of the main shaft 8 between the two pairs of pistons. The movement itself is produced by two toothed segments 15', 16', which are seated on a countershaft 14 driven by the main shaft 8, by alternative engagement in two gears 17, 18, which are mounted on a hollow shaft 11 coaxially with the main shaft 8. The transmission ratios of 4:3 and 4:6 produce the advance or lag of one pair of pistons relative to the other. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine mit in einem ringförmigen Gehäuse angeordneten Gruppen von Drehkolben, deren eine Gruppe mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit um­ läuft und diese Winkelgeschwindigkeit über eine Hauptwelle auf eine parallelliegende Welle übertragen wird, auf der zur Erzielung einer periodisch wechselnden Winkelgeschwindigkeit der zweiten Gruppe Zahn­ räder befestigt sind, die mit Zahnrädern kämmen, die auf einer kon­ zentrisch zur Hauptwelle verlaufenden Welle sitzen, die die zweite Gruppe von Drehkolben trägt.The invention relates to a rotary engine with in an annular housing arranged groups of rotary pistons, the a group with an essentially constant angular velocity runs and this angular velocity over a main shaft on a parallel wave is transmitted on the to achieve a periodically changing angular velocity of the second group tooth wheels are attached, which mesh with gears, which on a con sit centrally to the main shaft, which is the second Group of rotary lobes carries.

Bei einer bekannten Drehkolbenmaschine dieser Art sind zur Er­ zielung der periodisch wechselnden Winkelgeschwindigkeit exzentrisch gelagerte Rundzahnräder vorgesehen. Dies ergibt einerseits ungünsti­ ge Eingriffsverhältnisse, anderseits entstehen durch die exzentrische Lagerung der Zahnräder nicht unwesentliche Massenkräfte, die durch zusätzliche Maßnahmen ausgeglichen werden müssen. Damit ist aber einer der wesentlichen theoretischen Vorteile des Drehkolbenmotors gegenüber dem Hubkolbenmotor nicht mehr gegeben.In a known rotary lobe machine of this type, he aiming the periodically changing angular velocity eccentrically stored circular gears provided. On the one hand, this results in unfavorable conditions of engagement, on the other hand arise from the eccentric Bearing of the gears not insignificant mass forces caused by additional measures must be compensated. But that's one the main theoretical advantages of the rotary lobe engine the piston engine is no longer given.

Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die aufgezeigten Nachteile der bekannten Maschine zu vermeiden, was dadurch erreicht wird, daß jedes der auf der parallel zur Hauptwelle verlaufenden Welle sitzenden Zahnräder Verzahnungsbereiche aufweist, die über gegenüberlie­ gende Segmente von je 90 Grad reichen, wobei die Segmente der Zahnräder jeweils gegeneinander um 90 Grad versetzt sind.The aim of the invention is to demonstrate those that have been demonstrated To avoid disadvantages of the known machine, which thereby achieved is that each of the shafts running parallel to the main shaft seated gears has toothing areas, which lie across segments of 90 degrees each range, the segments of the gears are offset from each other by 90 degrees.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die mit im wesent­ lichen gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit drehenden Drehkolben um ein Mehrfaches schwerer als die anderen Drehkolben. Die schweren Drehkolben wirken bei einer erfindungsgemäßen Maschine demnach als Schwungmassen.According to a further feature of the invention, the are in essence constant rotary speed rotating rotary lobes many times heavier than the other rotary lobes. The heavy ones Rotary pistons accordingly act as in a machine according to the invention Flywheels.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Dabei zeigtBelow is the invention with reference to one in the drawings illustrated embodiment described in more detail. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehkolben­ motor; Figure 1 shows a longitudinal section through a rotary piston engine according to the invention.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Figure 2 is a section along the line II-II in Fig. 1.

Fig. 3 in einem gegenüber den übrigen Figuren vergrößertem Maßstab schema­ tisch die zusammenwirkenden Zahnräder und die Fig. 3 in an enlarged scale compared to the other figures schematically the interacting gears and the

Fig. 4 bis 7 die Kolben in einzelnen Arbeitsstellungen. FIGS. 4 to 7, the piston in individual working positions.

In einem kreisringförmigen Raum, der durch ein äußeres stillstehen­ des Rohr 1 und zwei seitliche Scheiben 2, 3 sowie durch zwei aneinander anschließende Innenringe 4, 5 gebildet wird, rotieren im gezeichneten Beispiel zwei kreissegmentförmige Kolbenpaare. Es könnten aber auch mehr Kolbenpaare sein. Ein Kolbenpaar 6, 7 sitzt auf dem Innenring 4, der mit einer Hauptwelle 8 fest verbunden ist. Dieses Kolbenpaar 6, 7 wird voll und schwer ausgebildet, so daß es - eventuell in Verbindung mit einer außenliegenden Schwungmasse - die mit konstanter Winkelge­ schwindigkeit umlaufenden Kolben darstellt.In the illustrated example, two pairs of circular segment-shaped pistons rotate in an annular space, which is formed by the tube 1 and two lateral disks 2, 3 standing still , and by two adjoining inner rings 4, 5 . But there could also be more pairs of pistons. A pair of pistons 6, 7 sits on the inner ring 4 , which is firmly connected to a main shaft 8 . This pair of pistons 6, 7 is full and heavy, so that it - possibly in connection with an external flywheel - represents the speed rotating with constant Winkelge piston.

Im Gegensatz dazu ist das zweite Kolbenpaar 9, 10 wesentlich leichter ausgeführt. Es sitzt auf dem Innenring 5, welcher mit einer die Hauptwelle 8 konzentrisch umgebenden Hohlwelle 11 verbunden ist.In contrast, the second pair of pistons 9, 10 is made much lighter. It sits on the inner ring 5 , which is connected to a hollow shaft 11 concentrically surrounding the main shaft 8 .

Mit Hilfe des anschließend beschriebenen Steuergetriebes wird das leichte Kolbenpaar beschleunigt bzw. verzögert, so daß es zu einer Relativbewegung zwischen den beiden Kolbenpaaren kommt. Das Volumen zwischen den Kolbenpaaren wechselt während einer Umdrehung in Analogie zu den vier Takten eines üblichen Viertaktmotors von einem Maximal­ wert zu einem Minimalwert. Dieser Wechsel erfolgt bezogen auf den Umfang des äußeren Ringes unabhängig von der Drehzahl immer an der gleichen Stelle.With the help of the control gear described below the light piston pair accelerates or decelerates so that it becomes a Relative movement comes between the two pairs of pistons. The volume between the piston pairs alternates during one revolution in analogy to the four cycles of a standard four-stroke engine from a maximum worth at a minimum. This change is based on the The circumference of the outer ring is always at the regardless of the speed same place.

Die Steuerung ist erfindungsgemäß wie folgt ausgebildet:The control is designed according to the invention as follows:

Durch das Zahnradpaar 12, 13 wird eine Vorgelegewelle 14 von der Hauptwelle 8 aus im Übersetzungsverhältnis 1 : 1 angetrieben. Je nach Motorleistung können eine, aber auch mehrere Vorgelegewellen 14 angeordnet werden. Auf der Vorgelegewelle 14 sitzen zwei Zahnräder 15, 16, deren Verzahnung nur über zwei gegenüberliegende Segmente von je 90° reicht. Die Segmente 15′ des Zahnrades 15 kämmen mit einem Zahnrad 17, die Segmente 16′ des Zahnrades 16 kämmen mit einem Zahn­ rad 18. Beide Zahnräder 17, 18 sitzen auf der mit dem leichten Kolben­ paar 9, 10 bzw. dem Innenring 5 verbundenen Hohlwelle 11.Through the gear pair 12, 13 , a countershaft 14 is driven from the main shaft 8 in the gear ratio 1: 1. Depending on the engine power, one or more countershafts 14 can be arranged. On the countershaft 14 sit two gears 15, 16 , the teeth of which extend only over two opposite segments of 90 ° each. The segments 15 'of the gear 15 mesh with a gear 17 , the segments 16' of the gear 16 mesh with a gear wheel 18th Both gears 17, 18 sit on the pair of light pistons 9, 10 and the inner ring 5 connected hollow shaft 11 .

Die Segmente 15′ sind gegenüber den Segmenten 16′ so gegeneinander versetzt, daß ein gleichzeitiger Eingriff in die zugehörigen Zahnrä­ der 17 bzw. 18 nicht möglich ist. The segments 15 ' are offset relative to the segments 16' so that a simultaneous engagement in the associated Zahnrä the 17 and 18 is not possible.

Im Beispiel beträgt das Übersetzungsverhältnis zwischen 15′ und 17, 4 zu 3, das Übersetzungsverhältnis zwischen 16′ und 18, 4 zu 6. Die Module der Zahnsegmente sind so aufeinander abgestimmt, daß 15′ und 16′ gleich viele Zähne aufweisen. Dadurch wird ein problemloser Wechsel der Übersetzungsverhältnisse nach jeweils 90° gewährleistet.In the example, the gear ratio between 15 ' and 17 , 4 to 3, the gear ratio between 16' and 18 , 4 to 6. The modules of the toothed segments are matched to one another so that 15 ' and 16' have the same number of teeth. This ensures a smooth change of the gear ratios after every 90 °.

Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine ist wie folgt:The mode of operation of a rotary lobe machine according to the invention is as follows:

Bei Drehung der Hauptwelle 8 um 90° wird auch die Vorgelegewelle 14 um 90° verdreht. Kommt es während dieser Drehung zu einem Eingriff der Zahnsegmente 15′ mit dem Zahnrad 17, so wird das Zahnrad 15 um 90° und das Zahnrad 17 sowie die Hohlwelle 11 um 120° verdreht. Das leichte Kolbenpaar 9, 10 läuft dem anderen Kolbenpaar 6, 7 um 30° vor, es kann zu einem Ansaugen gemäß Fig. 7 kommen.When the main shaft 8 is rotated through 90 °, the countershaft 14 is also rotated through 90 °. If there is an engagement of the gear segments 15 ' with the gear 17 during this rotation, the gear 15 is rotated by 90 ° and the gear 17 and the hollow shaft 11 by 120 °. The light pair of pistons 9, 10 leads the other pair of pistons 6, 7 by 30 °, suction may occur according to FIG. 7.

Während der nächsten Vierteldrehung der Hauptwelle 8 und der Vorgelegewelle 14 kommen 15 und 17 außer Eingriff und dafür 13 und 12 in Eingriff. Die Hohlwelle 11 bewegt sich nur um 60°, so daß das leichte Kolbenpaar 9, 10 wieder zurückbleibt und entsprechend Fig. 6 verdichtet wird. Während der beiden nächsten Vierteldrehungen wieder­ holen sich die Eingriffe von 15′ in 17 und 16′ in 18, es kommt zur Verbrennung (Fig. 4) und zum Ausschieben (Fig. 5).During the next quarter turn of the main shaft 8 and the countershaft 14 , 15 and 17 disengage and 13 and 12 engage. The hollow shaft 11 only moves by 60 °, so that the light piston pair 9, 10 remains again and is compressed in accordance with FIG. 6. During the next two quarter turns, the interventions fetch from 15 ' in 17 and 16' in 18 , there is combustion ( Fig. 4) and pushing out ( Fig. 5).

Claims (2)

1. Drehkolbenmaschine mit in einem ringförmigen Gehäuse angeord­ neten Gruppe von Drehkolben, deren eine Gruppe mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft und diese Winkelgeschwindig­ keit über eine Hauptwelle auf eine parallelliegende Welle übertragen wird, auf der zur Erzielung einer periodisch wechselnden Winkelgeschwin­ digkeit der zweiten Gruppe Zahnräder befestigt sind, die mit Zahnrädern kämmen, die auf einer konzentrisch zur Hauptwelle verlaufenden Welle sitzen, die die zweite Gruppe von Drehkolben trägt, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes der auf der parallel zur Hauptwelle (8) verlaufenden Welle (14) sitzenden Zahnräder (15, 16) Verzahnungsbereiche (15′, 16′) aufweist, die über gegenüberliegende Segmente von je 90 Grad reichen, wobei die Segmente der Zahnräder (15, 16) jeweils gegeneinander um 90 Grad versetzt sind.1. Rotary piston machine with in a ring-shaped housing angeord designated group of rotary pistons, one group of which rotates at a substantially constant angular velocity and this angular velocity is transmitted via a main shaft to a parallel shaft on which the second group of gearwheels is used to achieve a periodically changing angular velocity are attached, which mesh with gears, which sit on a shaft concentric to the main shaft, which carries the second group of rotary pistons, characterized in that each of the gears ( 15 ) located on the shaft ( 14 ) running parallel to the main shaft ( 8 ) , 16 ) toothing areas ( 15 ', 16' ) which extend over opposite segments of 90 degrees, the segments of the gears ( 15, 16 ) are each offset by 90 degrees. 2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit im wesentlichen gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit drehenden Drehkolben (6, 7) um ein Mehrfaches schwerer sind als die anderen Drehkolben (9, 10).2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the rotating pistons ( 6, 7 ) rotating at a substantially constant angular velocity are several times heavier than the other rotary pistons ( 9, 10 ).