DE3843053A1 - Verbrennungskraftmotor - Google Patents
VerbrennungskraftmotorInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
- F01C1/07—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having crankshaft-and-connecting-rod type drive
-
- 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
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungskraftmotor
mit mehreren um die Achse des Abtriebsgliedes gruppierten
Kolben-Zylinder-Anordnungen entsprechend den Merkmalen des
Oberbegriffes des Hauptanspruches.
Unter den von den üblichen Bauarten von
Verbrennungskraftmotoren abweichenden Spezialmotoren sind
solche bekannt, deren Zylinderachsen koaxial, parallel oder
geneigt zur Abtriebswelle bzw. im wesentlichen tangential
zu einem auf der Wellenachse zentrierten Kreis angeordnet
sind (Klasse F 02 B, Gruppe 75, Untergruppe 26). Durch die
in dieser Gruppe registrierte DE-OS 29 21 578 ist es
bekannt, mehrere Kolben-Zylinder-Anordnungen parallel um
die Achse des Abtriebsgliedes zu gruppieren, wobei die
Achsen der Zylinder-Kolben-Anordnungen auf einem Kreis
liegen, der zentrisch zur Achse des Abtriebsgliedes sich
befindet. Jede Kolbenstange wirkt auf einen radial zur
Antriebsachse gelagerten Exzenter, der zugleich als
Kegelrad ausgebildet ist und mit einem auf der
Abtriebswelle befindlichen Kegelrad kämmt. Eine ventilfreie
Zu- und Abfuhr des Brennstoffes erfolgt über eine auf der
Abtriebswelle angeordnete Verteilerscheibe, welche den
stirnseitig offenen Zylinderraum abschließt. In dieser
Scheibe befindet sich ein Auslaßkanal und ein Einlaßkanal,
durch welche der Brennstoff dem Zylinder zugeführt und die
verbrannten Gase wieder abgeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
Verbrennungskraftmotor mit mehreren um die Achse des
Abtriebsgliedes gruppierten Kolben-Zylinder-Anordnungen so
zu konzipieren, daß ein sehr gleichmäßiger und ruhiger
Motorlauf unter Ausnutzung der Schwungkraft und unter
Wegfall von Ventilen und Ventilsteuerungen erreicht werden
kann.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin,
daß die Kolben-Zylinder-Anordnungen an einem das
Abtriebsglied bildenden Rotor in Umfangsrichtung wirkend
angeordnet sind, wobei von den Exzentern angetriebene
Zahnräder am Rotor gelagert sind und sich an einem
ortsfesten Zahnkranz abwälzen. Bevorzugt weist der Rotor
einen rotationssymmetrischen, die einzelnen Zylinder
bildenden ringförmigen Raum auf, in dem die im Querschnitt
passenden Kolben in Umfangsrichtung beweglich geführt sind.
Demgemäß ist der einzelne Exzenter im ringförmigen Raum
zwischen jeweils zwei Kolben gelagert und über ein
Zwischengetriebe mit dem sich am Zahnkranz abwälzenden
Zahnrad verbunden.
Anders als beim Stand der Technik findet bei der Erfindung
eine Kolbenbewegung in Umfangsrichtung, bezogen auf einen
Kreis, dessen Mittelpunkt die Abtriebsachse ist, statt. Die
aus dem Kolbenhub sich ergebenden Impulse wirken sich
folglich tangential aus und haben demgemäß nur geringfügige
radiale Komponenten. Da erfindungsgemäß mehrere
Kolben-Zylinder-Anordnungen im Rotor angeordnet sind,
können diese Impulse bzw. Schwingungen leicht kompensiert
werden, so daß sich ein runder Bewegungsablauf ergibt, bei
dem außerdem die Schwungkraft des in Rotation befindlichen
Rotors sich förderlich auswirkt. Durch den Wegfall von
Ventilen und Ventilsteuerungen ergibt sich eine wesentliche
Gewichts- und Kosteneinsparung. Da der einzelne Zylinder
rotiert, läßt sich zufolge der Fliehkraft eine bessere
Gemischverteilung erreichen.
Die Erfindung ist in verschiedenen Varianten ausführbar.
So kann im einfachsten Fall der einzelne Zylinderraum
einerseits durch eine ortsfeste Trennwand und andererseits
durch die Stirnfläche eines Kolbens gebildet werden. Je
nach dem Radius des ringförmigen Raumes, welcher die
Zylinder bildet, können wenige oder auch zahlreiche
Kolben-Zylinder-Anordnungen vorgesehen werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der
einzelne Zylinderraum durch die Stirnflächen von zwei im
Abstand voneinander angeordneten Kolben gebildet. Bei der
Zündung des Brennstoffes werden folglich die Kolben
voneinander wegbewegt, wobei jedoch darauf geachtet werden
muß, daß die Pleuel so an die Exzenter angeschlossen sind,
daß die Exzenter gleichsinnig gedreht werden.
Schließlich sieht die Erfindung eine bevorzugte
Ausgestaltung vor, bei der jeweils zwei Exzenter paarweise
und koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils einzeln
über voneinander weggerichtete Pleuel mit einem Kolben
verbunden sind. Auf diese Weise wird eine besonders
günstige Platzausnutzung erreicht, weil die Anzahl der
Exzenterachsen nur halb so groß als die Anzahl der Kolben
ist.
Normalerweise ist der Rotor an einem Stator gelagert, wobei
der ringförmige Raum des Rotors mindestens stellenweise von
ortsfesten Führungen des Stators dichtend umgriffen ist.
Durch diese Führungen werden an bestimmten Abschnitten mit
Hilfe besonderer Anschlüsse die Zufuhr des Brennstoffes,
die Zündung und die Abfuhr der verbrannten Gase veranlaßt.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der Zeichnung. In der Zeichnung ist die Erfindung
schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Rotor mit mehreren um
eine Abtriebsachse gruppierten Kolben-Zylinder-
Anordnungen,
Fig. 2 einen Schnitt gem. Fig. 1 mit einer anderen
Variante der Kolben-Zylinder-Anordnungen,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III gem. Fig. 2
und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gem. Fig. 1.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die einzelne
Kolben-Zylinder-Anordnung mit (3) bezeichnet. Sie besteht
jeweils aus einem oder zwei Kolben (4, 5), die zwischen sich
einen Zylinder (6) (ringförmiger Hohlraum) begrenzen.
Dieser Zylinder (6) befindet sich an einem Rotor (1), der
um eine Abtriebsachse (16) drehbar angeordnet ist. Im
Beispiel ist der einzelne Zylinder (6) durch einen
rotationssymmetrisch angeordneten umlaufenden Hohlraum (6)
gebildet, der beispielsweise einen kreisförmigen
Querschnitt hat. Demzufolge sind die Kolben (4, 5) ebenfalls
entsprechend ausgebildet. An der dem Zylinder (6)
abgewandten Seite ist der einzelne Kolben (4, 5) über einen
Pleuel (8) mit einem Exzenter (9) gelenkig verbunden. Der
Exzenter (9) ist beim Ausführungsbeispiel ebenfalls im
ringförmigen Hohlraum (6) parallel zur Achse (16) gelagert.
Die Drehbewegung des einzelnen Exzenters (9), der zugleich
als Zahnrad ausgebildet ist, wird durch ein Zwischenrad
(10) auf ein Zahnrad (12) übertragen, das mit einem
ortsfesten Zahnkranz (13) kämmt (vgl. auch Fig. 3). Dieser
ortsfeste Zahnkranz (13) befindet sich am Stator (2). Die
Hubbewegung des einzelnen Kolbens (4, 5) hat also über die
Drehbewegung des Exzenters (9) und des Zahnrades (12) die
Wirkung, daß sich das Zahnrad (12) am ortsfesten Zahnkranz
(13) abstützt und damit dem Rotor ein Drehmoment erteilt.
Der ständige Eingriff des einzelnen Zahnrades (12) am
ortsfesten Zahnkranz (13) hat außerdem zur Folge, daß der
einzelne Exzenter die Kraft zur Erzeugung des
Verdichtungshubes aus der Abwälzung des Zahnrades (12) am
ortsfesten Zahnkranz (13) herleitet. Je mehr solche
Zahnräder (12) in den ortsfesten Zahnkranz (13) eingreifen,
desto harmonischer und ruhiger wird die Umlaufbewegung des
Rotors (1) .
Die Fig. 1 zeigt ferner einen am Rotor (1) befindlichen
Zahnkranz (14), in den ein Ritzel (15) eingreift, das am
Stator (2) gelagert ist. Mit Hilfe dieser Anordnung (14, 15)
läßt sich der erfindungsgemäße Verbrennungskraftmotor
starten.
Die Fig. 1 zeigt ferner symbolisch Durchbrechungen (17) in
der den ringförmigen Hohlraum (6) umschließenden Wandung
des Rotors (1), welche mit Durchbrechungen (18-21) in einer
diese Wandung umgreifenden Führung (26) des Stators (2)
korrespondiert. Wie besonders im Falle der Fig. 2
detailliert dargestellt ist, wird durch die Durchbrechungen
(17) einerseits ein Ansaugraum (18) gebildet, an dessen
Beginn (21) der Brennstoff durch einen Anschlußstutzen (23)
zugeführt wird. Am Ende des Ansaugraumes haben dann die
Kolben (4, 5) den größten Abstand voneinander. Nun beginnt
(in Uhrzeigerrichtung gesehen) die Verdichtung des zwischen
den Kolben (4, 5) befindlichen Brennstoffgemisches, um im
Bereich des Verdichtungs- und Zündraumes (19) gezündet zu
werden. Mit (27) ist symbolisch eine Zündkerze dargestellt,
die an den Stator (2) angeschlossen ist. Die dadurch
bedingte Auseinanderbewegung der Kolben (4, 5) führt zur
Rotation der beiden anschließenden Exzenter (9) mit der
Abstützung der Zahnräder (12) am ortsfesten Zahnkranz (13).
Wenn die Kolben (4, 5) im Bereiche des Ausstoßraumes (20)
angelangt sind, weisen sie wieder die maximale Distanz
voneinander auf. Der Ausstoßraum (20) ist mit einem Auspuff
(28) verbunden.
Im Beispiel der Fig. 3 sieht man, daß innerhalb des von der
Zylinderwandung (29) gebildeten ringförmigen Hohlraumes (6)
koaxial zueinander zwei Exzenter (9) angeordnet sind, die
selbst einen Zahnkranz tragen. Mit jedem Exzenter (9) ist
eine Pleuelstange (8) verbunden, die in voneinander
wegstrebender Richtung mit je einem Kolben (4, 5) (s. Fig. 2)
verbunden sind. Über eine Exzenterwelle (25) ist jeder
Exzenter (9) in einem Lager (30) gelagert, das mit der
Zylinderwandung (29) in geeigneter Weise verbunden ist. Die
Exzenter (9) wirken über ihren Zahnkranz auf Zwischenräder
(10), die auf einer gemeinsamen Zwischenwelle (11)
angeordnet und mit den am ortsfesten Zahnkranz (13) sich
abstützenden Zahnrädern (12) verbunden sind. Die
Konstruktion läßt offen, ob die Zahnräder (10, 12) mit der
Welle (11) drehschlüssig verbunden sind, so daß eine
Lagerung der Welle (11) im Lager (31) erforderlich wird. Es
ist aber auch denkbar, die Zahnräder (10, 12) auf einer
ortsfest angeordneten Achse (11) drehbar zu lagern.
Fig. 3 zeigt weiterhin einen am Rotor (1) angeordneten,
bzw. mit dessen Zylinderwandung (29) verbundenen Steg (22),
der den Zahnkranz (14) trägt, in den das in Fig. 1
dargestellte Ritzel (15) eingreift, um die Anordnung
starten zu können.
Die Fig. 4 zeigt einen anderen Querschnitt durch den Rotor,
aus dem man ersehen kann, daß der Steg (22) des Rotors
zweigeteilt ist, um die Montage der Kolben (4, 5), Exzenter
(9) und des Getriebes (7) zum Umsetzen einer Hubbewegung in
Drehbewegung zu ermöglichen. Während in Fig. 2 davon
ausgegangen ist, die einzelnen Anschlüsse (23, 28, 27) am
Stator (1) von außen her vorzunehmen, kann gem. Fig. 4
diese Anschlußanordnung auch seitlich erfolgen. Den
konstruktiven Gestaltungswünschen wird dabei volle Freiheit
gelassen.
Zur Erfindung sind auch zahlreiche Alternativen
hinzuzurechnen. Während die Fig. 1 und 2 jeweils vier
Arbeitsbereiche auf den Umfang des Rotors verteilt zeigen,
kann man auch mit einem Mehrfachen dieser Arbeitsbereiche
arbeiten, was besonders deswegen interessant ist, weil dann
die Zündungsräume längs des Umfanges verteilt angeordnet
sind und die von diesen Zündungsräumen ausgehenden Impulse
sich gegeneinander kompensieren. Bei entsprechend kompakter
Motor- und Dichtungsbauweise kann beim Gegenstand der
Erfindung auch das Dieselverbrennungsprinzip angewandt
werden. Es sind auch verschiedene Möglichkeiten der
Brennstoffzufuhr einsetzbar, wobei es sich empfiehlt, eine
Einspritzung getaktet über elektromagnetische
Einspritzventile vorzunehmen.
Stückliste:
1 Rotor
2 Stator
3 Kolben-Zylinder-Anordnung
4 Kolben
5 Kolben
6 Zylinder (ringförmiger Hohlraum)
7 Getriebe zum Umsetzen von Hub- in
Drehbewegung
8 Pleuel
9 Exzenter
10 Zwischenrad
11 Zwischenwelle
12 Zahnrad zum Abwälzen
13 ortsfester Zahnkranz
14 Zahnkranz am Rotor
15 Ritzel
16 Abtriebsachse
17 Durchbrechung
18 Ansaugraum (Ende)
19 Verdichtungs- und Zündraum
20 Ausstoßraum
21 Ansaugraum Beginn
22 Steg des Rotors
23 Anschlußstutzen
24 Dichtung
25 Exzenterwelle
26 Führung
27 Zündkerze
28 Auspuff
29 Zylinderwandung
30 Lager
31 Lager
2 Stator
3 Kolben-Zylinder-Anordnung
4 Kolben
5 Kolben
6 Zylinder (ringförmiger Hohlraum)
7 Getriebe zum Umsetzen von Hub- in
Drehbewegung
8 Pleuel
9 Exzenter
10 Zwischenrad
11 Zwischenwelle
12 Zahnrad zum Abwälzen
13 ortsfester Zahnkranz
14 Zahnkranz am Rotor
15 Ritzel
16 Abtriebsachse
17 Durchbrechung
18 Ansaugraum (Ende)
19 Verdichtungs- und Zündraum
20 Ausstoßraum
21 Ansaugraum Beginn
22 Steg des Rotors
23 Anschlußstutzen
24 Dichtung
25 Exzenterwelle
26 Führung
27 Zündkerze
28 Auspuff
29 Zylinderwandung
30 Lager
31 Lager
Claims (7)
1. Verbrennungskraftmotor mit mehreren um die Achse (16)
des Abtriebsgliedes (1) gruppierten
Kolben-Zylinder-Anordnungen (3), deren Kolbenbewegungen
über Exzenter (9) in die Rotationsbewegung des
Abtriebsgliedes (1) umsetzbar sind, wobei eine
ventilfreie Zu- und Abfuhr des Brennstoffes über zu
Zylinderdurchbrechungen relativ drehbewegliche
Wandabschnitte (2) erfolgt, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Kolben-Zylinder-Anordnungen (3) an einem das
Abtriebsglied bildenden Rotor (1) in Umfangsrichtung
wirkend angeordnet sind, wobei von den Exzentern (9)
angetriebene Zahnräder (12) am Rotor (1) gelagert sind
und sich an einem ortsfesten Zahnkranz (13) abwälzen.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einen
rotationssymmetrischen, die einzelnen Zylinder bildenden
ringförmigen Raum (6) aufweist, in dem die im
Querschnitt passenden Kolben (4, 5) in Umfangsrichtung
beweglich geführt sind.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der einzelne Exzenter
(9) im ringförmigen Raum (6) zwischen jeweils zwei
Kolben (4, 5) gelagert und über ein Zwischengetriebe
(9, 10) mit dem sich am Zahnkranz (13) abwälzenden
Zahnrad (12) verbunden ist.
4. Motor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils zwei Kolben
(4, 5) zwischen sich den Verbrennungsraum (19) bilden und
an ihren voneinander abgekehrten Stirnseiten mit den
ihnen zugeordneten Exzentern (9) zur Erzeugung
gleichsinniger Drehbewegungen entsprechend verbunden
sind.
5. Motor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils zwei Exzenter
(9) paarweise und koaxial zueinander angeordnet und
einzeln über voneinander weggerichtete Pleuel (8) mit
einem Kolben (4, 5) verbunden sind.
6. Motor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum
(6) des Rotors (1) mindestens stellenweise von
ortsfesten Führungen (26) eines Stators (2) dichtend
umgriffen ist.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß an bestimmten
Abschnitten der Führung (26) des Stators (2) Anschlüsse
(23) für die Zufuhr des Brennstoffes, für deren Zündung
und für das Abführen der verbrannten Gase vorgesehen
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883843053 DE3843053A1 (de) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Verbrennungskraftmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883843053 DE3843053A1 (de) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Verbrennungskraftmotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3843053A1 true DE3843053A1 (de) | 1990-06-28 |
Family
ID=6369740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883843053 Withdrawn DE3843053A1 (de) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Verbrennungskraftmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |