DD148806A1 - MEDIUM ROTARY PISTON COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine mittelachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit durch ein Planetengetriebe verbundenen, groszen u. kleinen Kolben, deren grosze, mit die Brennraeume stirnseitig begrenzenden Seitenteilen verbundene gleichfoermig, und deren kleine ungleichfoermig umlaufen, wobei das Getriebe ein gehaeusefestes, mit Planetenraedern kaemmendes Innenzahnrad, mit diesem drehfest verbundene, in gleichfoermig umlaufenden Teilen gelagerte Kurbelwellen und an der Nabe der kleinen Kolben gelagerte Pleuelstangen aufweist. Ziel der Erfindung ist es, den Aufbau einer solchen Brennkraftmaschine und deren Montage zu vereinfachen u. damit gleichzeitig einen gedraengteren Aufbau zu erreichen. Aufgabe d. Erfindung ist es, auf die stirnseitige Anordnung eines besonderen Getriebekaefigs verzichten und die einzelnen umlaufenden Teile einschlieszlich des Getriebes auszerhalb des Motorgehaeuses zusammenbauen zu koennen. Dieses wird dadurch erreicht, dasz das Innenzahnrad auf der einen Seite der Kolben, das Kurbelgetriebe auf deren anderer Seite angeordnet ist, und die Kurbelwellen in den groszen Kolben oder deren Seitenteilen gelagert sind.The invention relates to a medium-axis rotary piston internal combustion engine connected by a planetary gear, groszen u. small piston, whose large, connected with the Brennraeume frontally limiting side parts gleichfoermig, and their small unevenly circulate, the gearbox a Gehaeusefestes, with planetary gears kaemmendes internal gear, with this rotatably connected, stored in gleichfoermig rotating parts crankshafts and the hub of the small piston having mounted connecting rods. The aim of the invention is to simplify the construction of such an internal combustion engine and their assembly u. at the same time to achieve a more complicated structure. Task d. Invention is to dispense with the frontal arrangement of a special Getriebekaefigs and assemble the individual rotating parts including the gear outside the Motorgehaeuses. This is achieved by the fact that the internal gear on one side of the piston, the crank gear is arranged on the other side, and the crankshafts are mounted in the large piston or its side parts.
Description
56 927 2756 927 27
WP P 01 G / 218 688WP P 01 G / 218 688
Berlin, 16. 5. 80Berlin, May 16, 80
213 6213 6
-A--A-
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
Anwendungsgebietfield of use
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist zum Antrieb von stationären und nicht stationären Arbeitsmaschinen, Kraftfahrzeugen u. dgl· bestimmt·The internal combustion engine according to the invention is for driving stationary and non-stationary machines, motor vehicles u. like that · determines
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Brennkraftmaschinen mit innerhalb eines kreiszylindrischen Mantels umlaufenden Kolben, von denen die einen - im folgenden "große Kolben" genannt - mit die Brennräume stirneeitig begrenzenden Teilen verbunden sind und im wesentlichen mit gleichförmiger Geschwindigkeit und die anderen - im folgenden "kleine Kolben" genannt -, zwischen den großen Kolben angeordneten Kolben mit ungleichförmiger Geschwindigkeit umlaufen, wobei die großen, mit der Abtriebswelle verbundenen Kolben und die kleinen Kolben durch ein Getriebe miteinander verbunden sind, das ein gehäusefestes Innenzahnrad, mit diesem kämmende Planetenräder, mit den Planetenrädern drehfest verbundene, in mit den großen Kolben starr verbundenen Teilen gelagerte Kurbelwellen und an der Nabe der kleinen Kolben gelagerte Pleuelstangen aufweist, wie sie z· B· durch DE-PS 2 021 640 bekannt sind, weisen insofern eine verhältnismäßig komplizierte und daher auch aufwendige Konstruktion auf, als sie einen an das eine Stirnseitenteil der großen Kolben angeflanschten, ein Kurbelgetriebe aufnehmenden, mit der Abtriebswelle verbundenen Getriebekäfig und ebenfalls auf der Abtriebseite ein auf die Kurbelwellen einwirkendes Planetengetriebe aufweisen·Internal combustion engines with rotating within a circular cylindrical shell piston, one of which - hereinafter referred to as "large piston" - connected to the combustion chambers vorlasseitig limiting parts and substantially uniform velocity and the other - hereinafter "small piston" called - between The large pistons arranged piston rotate at a non-uniform speed, wherein the large, connected to the output shaft and the small piston pistons are connected by a gear that a fixed housing gear, with this meshing planetary gears, rotatably connected to the planet gears, in the large Piston rigidly connected parts bearing mounted crankshafts and mounted on the hub of the small piston connecting rods, as they are known z · B. · by DE-PS 2 021 640, insofar have a relatively complicated and therefore also expensive construction, as they have a to the a frontal egg Part of the large piston flanged, a crank gear receiving, connected to the output shaft gear cage and also on the output side have a force acting on the crankshaft planetary gear ·
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Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist eine Vereinfachung der Konstruktion der vorgenannten bekannten Brennkraftmaschinen und eine Verkürzung dieser Brennkraftmaschinen·The aim of the invention is a simplification of the construction of the aforementioned known internal combustion engines and a shortening of these internal combustion engines.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Brennkraftmaschinen anhaftenden Nachteile durch eine Vereinfachung der Konstruktion zu beseitigen, bei der auf die Anordnung eines besonderen Getriebekäfigs verzichtet und die Brennkraftmaschine somit kurzer gebaut werden kann·The invention has for its object to eliminate the known internal combustion engine adhering disadvantages by simplifying the construction, which waives the arrangement of a special gear cage and the internal combustion engine can be built so short ·
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Innenzahnrad und die mit ihm kämmenden Planetenräder auf der einen Seite der Kolben, das Kurbelgetriebe auf der anderen Seite der Kolben angeordnet ist und daß die Kurbelwellen in den großen Kolben oder deren Seitenteilen gelagert sind.This object is achieved according to the invention in that the internal gear and meshing with him planetary gears on one side of the piston, the crank gear is arranged on the other side of the piston and that the crankshafts are mounted in the large piston or its side parts.
Etwaige Überlastungen der Gleitlager und Zahnräder, wie sie bei einer Durchbiegung der Kurbelwellen und der Bolzen unter Last auftreten können, werden vorteilhafterweise dadurch vermieden, daß die Planetenräder ballig, die Kurttelwellenlagerzapfen konisch und die Pleuelstangen biegeelastisch ausgebildet werden· Um einer Überbestimmunä der Lage der kleinen Kolben trotz deren einseitiger Lagerung Rechnung zu tragen, wie sie bei einem Motor mit vier großen Kolben und vier Kurbelwellen gegeben ist, und um auch in einem solchen Fall eine gleichmäßige Kräfteverteilung ohne extreme Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Bauteile zu gewährleisten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Konstruktion das Innenzahnrad elastisch nachgiebig in einer Deckelschale angeordnet, wobei am äußeren Umfang.des Innenzahnrades und an der zylindrischen Innenfläche der Deckelschale AussparungenAny overloads of the plain bearings and gears, as they may occur under a deflection of the crankshafts and the bolt under load, are advantageously avoided by the planetary gears crowned, the Kurttelwellenlagerzapfen conical and the connecting rods are formed elastically bending · To a Überbestimmun the position of the small piston Despite their one-sided bearing account, as it is given in an engine with four large pistons and four crankshafts, and to ensure a uniform distribution of forces without extreme demands on the manufacturing tolerances of the components in such a case, according to an advantageous embodiment of According to the invention construction, the internal gear elastically yielding arranged in a cover shell, wherein on the outer Umfang.des internal gear and on the cylindrical inner surface of the cover shell recesses
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mit einem im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt vorgesehen sind, deren einer Teil dem Eingriff von einen kleineren Schaftdurchmesaer aufweisenden Kopfbolzen dient, mit denen die Deckelschale am Motorgehäuse befestigt ist, und deren anderer Teil der Aufnahme von elastisch nachgiebigen zylindrischen, das Innenzahnrad mit der Deckelschale verbindenden Körpern dient. Kleine Auslenkungen des Innenzahnrades ermöglichen so innerhalb gewisser Grenzen, daß sich die jeweils günstigste Lage der Kurbelwellen und Pleuelstangen einstellt·are provided with a substantially circular segment-shaped cross-section, one part of which engages the engagement of a smaller Schaftdurchmesaer head bolts, with which the cover shell is attached to the motor housing, and the other part of the recording of elastically yielding cylindrical, the internal gear with the cover shell connecting bodies used , Small deflections of the internal gear allow within certain limits that sets the most favorable position of the crankshafts and connecting rods ·
Vorteilhaft'erweise ist in jedem großen Kolben eine Kurbelwelle gelagert., um die auftretenden Kräfte auf möglichst viele Bauteile gleichmäßig zu verteilen. Dies ermöglicht es, hohe Drehzahlen und eine lange Lebensdauer des Motors zu erreichen. Um vier Pleuelstangen auf möglichst engem Raum unterbringen zu können, sind die einen unsymmetrisch ausgebildeten Schaft aufweisenden Pleuelstangen mit einer einseitigen Aussparung versehen, in die das kleine Auge der benachbarten Pleuelstangen eintauchen kann·Advantageously, a crankshaft is mounted in each large piston, in order to evenly distribute the forces occurring on as many components as possible. This makes it possible to achieve high speeds and a long service life of the engine. In order to be able to accommodate four connecting rods in the smallest possible space, the connecting rods having an asymmetrically designed shaft are provided with a one-sided recess into which the small eye of the adjacent connecting rods can dip.
Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil der Verwendung von als Stirnkurbeln ausgebildeten Kurbeln, so daß Pleuel mit geschlossenem Kopf Verwendung finden können· Auch bei den anderen Lagerstellen der Kurbelwellen können geschlossene Lagerschalen verwendet werden, da die Planetenräder lösbar und die Lagerdurchmesser der Kurbelwellen abgestuft sind..Die lösbare und winkelunabhängige Verbindung der Teile erleichtert zusätzlich die Fertigung der Kurbelwellen und der Planetenräder. Ein weiterer Vorteil gegenüber der vorgenannten Konstruktion besteht darin, daß die Verzahnung in ihrer Lage gegenüber dem Kurbelzapfen nicht berücksichtigt zu werden braucht. ' 'The construction according to the invention has the advantage of using cranks designed as cranks, so that connecting rods can be used with closed head · Even with the other bearings of the crankshaft closed bearings can be used because the planetary gears and the bearing diameter of the crankshafts are stepped .. The detachable and angle-independent connection of the parts also facilitates the manufacture of crankshafts and planetary gears. Another advantage over the aforementioned construction is that the toothing need not be taken into account in their position relative to the crank pin. ''
Der Zusammenbau der einzelnen umlaufenden Teile einschließlich des Getriebes kann außerhalb des Motorgehäuses erfolgen.The assembly of the individual rotating parts including the gearbox can be done outside of the motor housing.
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Bei einem Motor mit drei großen Kolben und drei Kurbelwellen, wie er für 2-Takt- oder 6-2akt-Verfahren geeignet ist, kann eine nahezu gleichmäßige Kräfteverteilung dadurch erreicht werden, daß die kleinen Kolben nur einseitig gelagert sind und auf ihrer anderen Seite dynamisch zentriert werden· Infolge der gegenüber der vorgenannten Konstruktion größeren Länge der Kurbelwellen und der sich hieraus ergebenden höheren Torsionselastizität der Kurbelwellen können Belastungsspitzen, die etwa durch Ungenauigkeiten in der Verzahnung entstehen, abgebaut werden·In an engine with three large pistons and three crankshafts, as it is suitable for 2-stroke or 6-2akt process, a nearly uniform distribution of forces can be achieved in that the small pistons are mounted only on one side and on the other side dynamic As a result of the greater length of the crankshafts compared with the aforementioned construction and the resulting higher torsional elasticity of the crankshafts, load peaks that result, for example, from inaccuracies in the toothing can be reduced.
In weiterer' konkreter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den beiden Stirnseiten des Motorgehäuses eine das Kurbelgetriebe bzw· das Zahnradgetriebe abdeckende Deckelschale mittels Schraubenbolzen befestigt ist·In a further concrete embodiment of the invention, it is provided that a cover shell which covers the crank mechanism or the gear transmission is fastened by means of bolts at the two end faces of the motor housing.
Zweckmäßig ist auch, wenn mit der in der Deckelschale gelagerte Abtriebwelle eine Scheibe verbunden ist, die mittels Schraubenbolzen mit dem einen Seitenteil der Kolben verbunden ist·It is also useful if a disc is connected to the output shaft mounted in the cover shell, which is connected by means of bolts with one side part of the piston ·
Als vorteilhaft hat es sich auch gezeigt, wenn in der hohlen Habe der kleine Kolben eine der Ölzufuhr dienende Hilfswelle angeordnet ist, auf der mittels eines Kugellagers ein an der Deckelschale gelagerter Plansch gelagert ist, der mittels Schraubenbolzen mit dem anderen Seitenteil der Kolben verbunden ist·It has also been found to be advantageous if an auxiliary shaft serving to supply oil is arranged in the hollow housing of the small piston, on which a planchet mounted on the cover shell is mounted by means of a ball bearing which is connected to the other side part of the piston by means of bolts.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment of the internal combustion engine according to the invention. FIG.
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Pig· 1: einen Achsenlängsschnitt durch die Brennkraftmaschine in zwei einen Winkel miteinander bildenden Schnittebenen;Pig · 1: an axial longitudinal section through the internal combustion engine in two sectional planes forming an angle with each other;
Pig· 2: einen senkrechten Teilschnitt durch die im Motorgehäuse umlaufenden Kolben nach der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;Pig · 2: a vertical partial section through the piston circulating in the motor housing according to the section line 2-2 of Fig. 1;
Pig· 3: eine Stirnseitenteilansicht der von der Deckelschale entblößten Steuerseite der Maschine;Pig. FIG. 3: a front partial view of the control side of the machine bared from the cover shell;
Pig· 4: einen Teilschnitt nach der Schnittlinie 4-4 der Pig· 1 undPig · 4: a partial section along the section line 4-4 of Pig · 1 and
Pig· 5i eine Stirnseitenteilansicht der von der Deckelschale und dem Abtriebflansch entblößten Abtriebseite der Maschine·FIG. 5 a shows a partial end view of the output side of the machine bared from the cover shell and the output flange.
Das Motorgehäuse 1 besteht aus dem zylindermantelförmigen Teil und den beiden seitlichen Deckelschalen 2 und 3· Innerhalb des Motorgehäuses 1 laufen die großen, mit Ringscheiben starr verbundenen großen Kolben 4 mit gleichförmiger Geschwindigkeit, und die kleinen Kolben 5, die mit ihrer innerhalb der Seitenteile 41; 41' der großen Kolben 4 umlaufenden Nabe 51 einstückig ausgebildet sind, mit ungleichförmiger Geschwindigkeit um. Auf der der Abtriebseite entgegengesetzten Stirnseite des Motorgehäuses 1 ist das Innenzahnrad 6 innerhalb der Deckelschale 3 elastisch gelagert, die mittels Schraubenbolzen 31 mit dem zylindrischen Motorgehäuse 1 verbunden ist. Die elastische Lagerung des Innenzahnrades 6 wird dadurch bewirkt,daß die zylindrische Innenfläche der Deckelschale 3 und die zylindrische Außenfläche des Innenzahnrades 6 eine Mehrzahl randoffener Aussparungen mit jeweils im wesentlichen kreissegmentförmigem Querschnitt aufweist, deren Radius größer ist als der Radius des Schaftes der Schraubenbolzen 31, die nur eine kleinere Anzahl dieser Aussparungen durchsetzen· InThe motor housing 1 consists of the cylinder jacket-shaped part and the two lateral cover shells 2 and 3 · Within the motor housing 1 run the large, rigidly connected with annular discs large piston 4 at a uniform speed, and the small piston 5, with their within the side parts 41; 41 'of the large piston 4 circumferential hub 51 are integrally formed with non-uniform velocity around. On the output side opposite end face of the motor housing 1, the internal gear 6 is elastically mounted within the cover shell 3, which is connected by means of bolts 31 with the cylindrical motor housing 1. The elastic mounting of the internal gear 6 is effected in that the cylindrical inner surface of the cover shell 3 and the cylindrical outer surface of the internal gear 6 has a plurality of open-edged recesses each having a substantially kreissegmentförmigem cross-section whose radius is greater than the radius of the shank of the bolts 31, the only enforce a smaller number of these recesses · In
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die übrigen Aussparungen sind elastische, gegenüber dem Durchmesser des Schaftes der Schraubenbolzen 31 einen größeren Durchmesser aufweisende Bolzen 32 eingesetzt, so daß das Innenzahnrad 6 gegen die Rückstellkraft dieser elastischen Bolzen 32 eine Drehbewegung ausführen kann.the remaining recesses are elastic, relative to the diameter of the shank of the bolts 31 a larger diameter having bolts 32 is inserted, so that the internal gear 6 against the restoring force of these elastic bolts 32 can perform a rotational movement.
Mit dem Innenzahnrad 6 kämmen Planetenräder 7, die drehfest mit je einer in den Seitenteilen 41 und 41' der großen Kolben 4 gelagerten Kurbelwelle 8 verbunden sind, deren abtriebseitiges Ende eine Stirnkurbel mit einem kurzen Kurbelzapfen 81 aufweist. Auf diese Kurbelzapfen 81 ist das eine Lager 91 je einer Pleuelstange 9 aufgeschoben, deren anderes, ebenfalls geschlossenes Lager 92 auf einen Bolzen 10 aufgeschoben ist, der exentrisch in die Habe 51 der kleinen Kolben 5 eingesetzt ist. Die in der Deckelschale 2 gelagerte Abtriebwelle 11 weist eine einstückig mit ihr verbundene Scheibe 12 auf, die mittels Schraubenbolzen 13 mit dem Seitenteil 41 verbunden ist. Auf der der Abtriebseite entgegengesetzten Stirnseite des Motorgehäuses 1 ist in der Deckelschale 3 ein der Lagerung der kleinen Kolben dienender Plansch 14 gelagert, der mittels Schraubenbolzen 15 mit dem Seitenteil 41* verbunden ist. Der geteilte Innenring des Kugellagers 16 ist mittels der gleichzeitig der Ölführung dienenden Hilfswelle 17 starr mit der Nabe 51 der kleinen Kolben 5 verbunden, die auf der Abtriebseite nur über die Bolzen 10 zentriert wird.With the internal gear 6 meshing planetary gears 7, which are rotatably connected to one in the side parts 41 and 41 'of the large piston 4 mounted crankshaft 8, the output side end having a front crank with a short crank pin 81. On this crank pin 81 which is a bearing 91 each pushed a connecting rod 9, the other, also closed bearing 92 is pushed onto a pin 10, which is inserted eccentrically into the housing 51 of the small piston 5. The mounted in the cover shell 2 output shaft 11 has an integrally connected with her disc 12, which is connected by means of bolts 13 with the side part 41. On the output side opposite end face of the motor housing 1, a storage of the small piston serving planter 14 is mounted in the cover shell 3, which is connected by means of bolts 15 with the side part 41 *. The split inner ring of the ball bearing 16 is rigidly connected to the hub 51 of the small piston 5 by means of the auxiliary shaft 17 serving simultaneously the oil guide, which is centered on the output side only via the bolts 10.
Die gegenüber den Planetenrädern 7 winkelunabhängige Einstellung der Verbindung der Kurbelwellen 8 mit dem j eweiIigen Planetenrad 7 erfolgt mittels eines zwischen dem über den Kolben 4 überstehenden Zapfen der Kurbelwelle 8 und dem auf den Zapfen aufgeschobenen Planetenrad angeordneten Klemmrings 73, auf den die Randleiste einer Druckscheibe 72 wirkt, die mittels in den Kurbelwellenzapfen eingeschraubter Bolzen 71 gegen den Klemmring 73 gepreßt wird.The angle-independent adjustment of the connection between the crankshafts 8 and the planetary gear 7 takes place by means of a clamping ring 73 arranged between the pin 4 of the crankshaft 8 protruding beyond the piston 4 and the planetary gear 10 pushed onto the pin, to which the edge strip of a thrust washer 72 acts, which is pressed by means of bolts screwed into the crankshaft journal 71 against the clamping ring 73.
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