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Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bei
der in einem Innenraum, der von einem zylindrischen Mantel von ovalem Querschnitt
und Seitenteilen begrenzt wird, segmentartige Kolben umlaufen, die an zwei Anlagekanten
im Bereich ihrer Enden an der inneren Mantelfläche ständig unabhängig voneinander
anliegen und radial innen mit einem Nabenteil derart in Verbindung stehen, daß eine
übertragung der Kräfte zwischen Kolbennabe und Kolben stattfindet.
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Nach der spanischen Patentschrift 256 112 ist bereits eine
derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine bekannt, die eine Scheibenlagerung
für den Kolben vorsieht. Die Lagerung und Schwenkung jedes Kolbens wird durch in
Linienberührung aufliegende Anlagekanten erreicht. Die auf zwei Seitenscheiben tangential
periodisch schwenkenden Kolben sind mit einer Teilverzahnung versehen und greifen
in ein außenverzahntes Zahnrad im Nabenteil ein. Wohl ist eine übertragung der radialen
Kräfte durch Verzahnung sichergestellt, jedoch ist eine Führung der Kolben in gleich
weitem Abstand zum Nabenmittelpunkt nicht möglich. Nach dieser Bauart wirken die
Zentrifugalkräfte der aus Vollmaterial bestehenden Kolben mit erheblichen Reibungsdrilkken
der beiden gleitenden Kolbenanlagekanten frei gegen den inneren ovalen Mantel. Außerdem
ist die bekannte Maschine aufwendig. Ferner läßt sich mit dicht an den Seitenteilen
des Gehäuses anliegenden Nabenscheiben keine Luft axial durch den Innenraum des
Gehäuses zur Kühlung der Gehäusewände und der inneren Kolbenwände und des Getriebes
leiten.
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Es ist nach dem deutschen Patent 1136 532 bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine
bereits vorgeschlagen worden, einen Kühlluftstrom axial durch den Innenraum der
Maschine zu führen, jedoch wirkt die Kühlluft nur im Innenraum des geschlossenen
hohlen Läufers, wobei der Kühlluftstrom durch ein in der Kolbenmitte angeordnetes
Exzenterlager am freien Durchfluß behindert ist. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung
ist darin zu sehen, daß die Innenwände des Gehäuses, besonders die heiße Gehäusehälfte,
nicht gekühlt werden.
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Nach der spanischen Patentschrift 256 112 werden für die Aufzeichnung
des Ovalumrisses vier Teilkreise an einem eingezeichneten Quadrat verwendet. Wird
die Flanke der achsnahen Zone als gegeben angesehen, so ist der in der achsfernen
Zone gelegene Teilkreis nicht die zugehörige Hüllkurve als Kuppe. Andere frei wählbare
Formen eines Ovalumrisses aus Flanken und zugehörigen Kuppen sind mit diesen Teilkreismittelpunkten
nicht konstruierbar.
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Nach der deutschen Patentschrift 883 905 bestimmen die Endpunkte
der halben Längen der Symmetrieachsen als beliebig vorgegebene Längen und ein mit
diesem Längenabstand geführter Teilkreis an seinem Teilkreismittelpunkt eine Methode
zur Aufzeichnung von Ovalumrissen. Hier fehlt die Form wenigstens einer festgelegten
Flanke in der Länge einer Quadratseite zur Bildung der zugehörigen Kuppe, weil zwei
beliebig vorgegebene Punkte nur zufällig auf dem Ovalumriß liegen können.
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Die vorliegende Erfindung hat unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile
die Aufgabe, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Lagerung
der Kolben vereinfacht und verbessert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei
einer wie eingangs erläuterten Maschine dadurch gelöst, daß der Nabenteil einen,
zwei oder drei feste Arme aufweist und daß jeder Arm an seinem radial äußeren Ende
mit dem zugehörigen Kolben mittels eines in der Mitte zwischen den zwei Anlagekanten
angebrachten Bolzens gelenkig verbunden ist.
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Nach der erfindungsgemäßen Bauweise wird der technische Fortschritt
erreicht, daß sich eine billige, einfache, robuste und kurze Bauweise für ein leistungsstarkes
Triebwerk ergibt.
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Um die zwischen den Armen gebildeten freien Räume für einen axialen
Luftstrom durch den Innenraum des Gehäuses zu nutzen, ist bei einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß in einem Seitenteil ein Kühllufteinlaßkanal
und in dem anderen Seitenteil ein Kühlluftauslaßkanal angeordnet sind und daß vor
dem Kühllufteinlaßkanal und nach dem Kühlluftauslaßkanal je ein Gebläse angeordnet
ist und daß die den Kolben benachbarten Kühllufteinlaß- und -auslaßöffnungen innerhalb
einer Zone liegen, die von der radial äußeren Kontur der Kolben nicht überdeckt
wird. Mit dieser Bauweise ergibt sich als weiterer Vorteil der Kolbenlagerung eine
klare Trennung von heißem Gehäuse und heißen Kolben einerseits gegenüber den luftgekühlten
Armen, die nur noch geringste Wärme auf die Lager übertragen können, so daß wirkungsvolle
Luftkühlung für alle Maschinenteile erzielbar ist. Eine derartige axiale Durchströmung
des Kolbens mit Kühlluft ist an sich bekannt (USA.-Patentschrift2920611), so daß
für dieses Merkmal nur im Zusammenhang mit den Merkmalen des Anspruchs
1 Schutz begehrt wird.
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Von Vorteil ist es weiter, wenn die Kolben im Querschnitt U-förinig
ausgebildet sind, wobei der Bolzen in den sich senkrecht zur Achse erstreckenden
Teilen in einem solchen radialen Abstand von dem axial sich erstreckenden Teil des
Kolbens gelagert ist, daß zwischen dem axial sich erstreckenden Teil des Kolbens
und dem Bolzen ein Kühlluftkanal gebildet ist. Dadurch ist die Luftkühlung der Kolbeninnenwände
erreicht.
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Die frei wählbare Festlegung der Querschnittsforin der inneren Mantelfläche
ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die Querschnittsforin der inneren Mantelfläche
derart gebildet ist, daß die achsnaben Zonen als Kreissegmente ausgebildet sind
und nach Festlegung dieser Zonen die achsfernen Zonen entsprechend gebildet sind.
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Wenn in den Arbeitskammern nicht reine Luft zur Anwendung des Dieselverfahrens
verwendet wird, so ist es bei Verwendung von Brennstoff-Luft-Gemisch in denArbeitskammem
zweckmäßig, daß kein Brennstoff-Luft-Gemisch vom Einlaßkanal durch die in den Seitenteilen
angeordneten Schlitzöffnungen in den Innenraum des Gehäuses gelangt, wenn der Einlaßschlitz
nicht von einem Kolben überdeckt ist. Die Erfindung sieht daher bei einer Ausführungsform
vor, daß der Einlaß des Brennstoff-Luft-Gemisches durch mindestens einen konzentrisch
zur Kolbennabe angeordneten Drehschieber gesteuert ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine luftgekühlte
Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit zwei diametral angeordneten Kolben; der Querschnitt
verläuft gemäß der Schnittlinie A-B nach F i g. 2;
F i
g. 2 zeigt einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie C-D nach F i
g. 1;
F i g. 3 zeigt die Konstruktionsmerkmale zur Aufzeichnung
der Querschnittsform der inneren Mantelfläche; F i g. 4, 5, 6
zeigen schematisch Maschinen mit einem, zwei und drei Kolben mit dem Querschnitt
der inneren Mantelfläche nach F i g. 3, wobei in F i g. 4 ein Kolben
mit Gegengewicht dargestellt ist.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen den Mantel 1, der eine innere
im Querschnitt ovale Mantelfläche 2 aufweist. Im Mantel 1 ist im Bereich
einer achsnahen Zone der Einlaßkanal 8 angeordnet, der sich in zwei schräge
Kanäle 8" teilt. Innerhalb einer Länge der Kolben 3,4 ist vor dieser achsnahen
Zone im Mantel 1 der Auslaßkanal 9 angeordnet. Im Bereich der entgegengesetzten
achsnahen Zone ist die Zündkerze 10 angeordnet. An den Mantel 1 sind
die beiden Seitenteile 15, 16 angesetzt, so daß der Innenraum 25
gebildet ist. In den beiden Abschlußwänden 15', 16' ist der Nabenteil
5 mit den Armen 5', 5" konzentrisch gelagert. Zwischen den
Seitenteilen 15, 16 und den Abschlußwänden 15', 16' sind Drehschieber
21, 22 an Spiechen vorgesehen. Sie haben am Umfang zwei Abschrägungen zur Umleitung
des Brennstoff-Luft-Gemisches aus den schrägen Kanälen 8' in die Einlaßsteueröffnungen
23 der Seitenteile 15, 16. Durch den Kühllufteinlaßkanal 12 in dem
Seitenteil 16 und durch die gleich große öffnung in der Abschlußwand
16' wird die gereinigte Frischluft von einem Gebläse 13 in den Innenraum
25 gesaugt und die erwärmte Kühlluft vom Gebläse 14 aus dem Innenraum
durch den Kühlluftauslaßkanal 11 in dem Seitenteil 15 in den freien
Raum gedrückt. Die im Querschnitt U-förmigen Kolben 3, 4 schwenken während
der Rotation um die Bolzen 6, 7, die an den Enden der an dem Nabenteil
5 befestigten Arme 5', 5" angeordnet sind. In die an den Seitenteilen
15, 16 anliegenden senkrechten Teile 17, 18 der Kolben 3, 4
sind Nuten für die Dichtstreifen 24 eingelassen. In Bohrungen der senkrechten Teile
17, 18 sind die Bolzen 6, 7 in der Längsmitte der Kolben
3, 4 gelagert. Die Dichtleisten als Anlagekanten der Kolben 3, 4 begrenzen
die zwischen Kolbenboden und innerer Mantelfläche 2 gebildeten Arbeitskammern
263 Z7.
In der Längsmitte der Kolben 3, 4 strömt die
Kühlluft durch den Kühlluftkanal 20, der von den senkrechten Teilen 17, 18
und dem axial sich erstreckenden Teil 19 der Kolben 3, 4 und den festen
Armen 5', 5" begrenzt ist.
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F i g. 3 zeigt die hilfsweise Aufzeichnung eines Quadrats mit
der Seitenlänge d-e als Voraussetzung für die Aufzeichnung der Querschnittsform
der inneren Mantelfläche 2. Auf die halben Ouadratseitenlängen wird ein Achsenkreuz
hilfsweise eingetragen. Der Schnittpunkt des Achsenkreuzes ist zugleich der Mittelpunkt
für den Arm M-D. Für die Festlegung der achsnahen Zonen a wird über der Quadratseite
d-e auf der Achsenkreuzlinie c-c' der versetzte Mittelpunkt gewählt. Der versetzte
Mittelpunkt muß nicht im Punkt c liegen, er kann ebenso noch weiter von c weg oder
noch näher bis kurz vor c' liegen. Mit dem Radius r aus Punkt c wird ein Kreissegment
über der Quadratseite d-e eingetragen. Aus gleich weit versetztem Mittelpunkt c'
wird über der gegenüberliegenden Quadratseite ein Kreissegment eingetragen. Diese
Kreissegmente bilden die Querschnittsform der inneren Mantelfläche im Bereich der
achsnahen Zonen a. Gesucht wird die Querschnittsform der inneren Mantelfläche im
Bereich der achsfernen Zonen b.
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Um den Drehpunkt D wird ein Kreis mit der halben Länge der
Quadratseite d-e als Radius geschlagen. Hierdurch ergibt sich an der achsnahen Zone
a der Schnittpunkt d'. Sodann wird eine Linie von d
über
D hinaus gezogen. Wo diese verlängerte Linie den Kreis schneidet, ergibt
sich der Punkt e', der zugleich ein Punkt auf der gesuchten achsfernen Zone
b
ist. Wird der Arm M-D um den Mittelpunkt M gedreht und der nachlaufende
Endpunkt d' der Quadratseite d-e' an der achsnahen Zone a geführt, so zeichnet der
voranlaufende Punkt e' die zugehörige Hüllkurve als achsferne Zone b. In
entgegengesetzter Drehrichtung zeichnet der Endpunkt d' die zweite Hüllkurve
zur achsfernen Zone b, so daß die Form der inneren Mantelfläche aus zwei
achsnahen Zonen a und aus zwei achsfernen Zonen b gebildet ist.