DE1295569B

DE1295569B - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE1295569B
Application number: DEJ18497A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-07-28
Filing date: 1960-07-28
Publication date: 1969-05-22

Description

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.The invention relates to a rotary piston internal combustion engine that in an interior, that of a cylindrical jacket of oval cross-section and side parts is limited, segment-like pistons revolve on two contact edges constantly independent of one another in the area of their ends on the inner circumferential surface abut and are radially inwardly connected to a hub part in such a way that a transmission of forces between the piston hub and piston takes place.

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.According to the Spanish patent specification 256 112, such a rotary piston internal combustion engine is already known which provides a disk bearing for the piston. The bearing and pivoting of each piston is achieved by the contact edges resting in line with one another. The pistons, which pivot tangentially and periodically on two side disks, are provided with partial teeth and mesh with an externally toothed gear in the hub part. A transmission of the radial forces is certainly ensured by toothing, but it is not possible to guide the pistons at the same distance from the hub center. According to this type of construction, the centrifugal forces of the pistons made of solid material act freely against the inner oval jacket with considerable frictional pressure of the two sliding piston contact edges. In addition, the known machine is expensive. Furthermore, with the hub disks lying tightly against the side parts of the housing, no air can be passed axially through the interior of the housing for cooling the housing walls and the inner piston walls and the gearbox.

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.According to German patent 1136 532 it has already been proposed in a rotary piston internal combustion engine to guide a flow of cooling air axially through the interior of the machine, but the cooling air only acts in the interior of the closed hollow rotor, the flow of cooling air being carried through an eccentric bearing arranged in the center of the piston is hindered from free flow. Another disadvantage of this design is that the inner walls of the housing, especially the hot half of the housing, are not cooled.

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.According to the Spanish patent specification 256 112, four partial circles on a drawn square are used to record the oval outline. If the flank of the zone close to the axis is considered to be given, the pitch circle located in the zone remote from the axis is not the associated envelope curve as a crest. Other freely selectable shapes of an oval outline consisting of flanks and associated peaks cannot be constructed with these pitch circle centers.

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.According to the German patent specification 883 905 , the end points of half the lengths of the axes of symmetry determine as arbitrarily predetermined lengths and a pitch circle guided with this length distance at its pitch circle center point a method for recording oval outlines. Here the shape of at least one fixed flank in the length of one side of the square to form the associated dome is missing, because two arbitrarily predetermined points can only lie randomly on the oval outline.

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.The present invention has disadvantages while avoiding the described disadvantages the task of creating a rotary piston internal combustion engine in which the storage the piston is simplified and improved. According to the invention, this object is achieved in a machine as explained at the beginning is achieved in that the hub part has a, has two or three fixed arms and that each arm is at its radially outer end with the associated piston by means of one in the middle between the two contact edges attached bolt is articulated.

Nach der erfindungsgemäßen Bauweise wird der technische Fortschritt erreicht, daß sich eine billige, einfache, robuste und kurze Bauweise für ein leistungsstarkes Triebwerk ergibt.After the construction according to the invention, the technical progress achieved that a cheap, simple, robust and short construction for a powerful Engine results.

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.In order to use the free spaces formed between the arms for an axial air flow through the interior of the housing, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that a cooling air inlet duct is arranged in one side part and a cooling air outlet duct is arranged in the other side part and that in front of the cooling air inlet duct and is disposed after the Kühlluftauslaßkanal each a blower and that the piston adjacent Kühllufteinlaß- inlet and outlet openings lie within an area that is not covered by the radially outer contour of the pistons. With this design, a further advantage of the piston bearing is a clear separation of the hot housing and the hot piston on the one hand compared to the air-cooled arms, which can only transfer the slightest heat to the bearings, so that effective air cooling can be achieved for all machine parts. Such an axial flow through the piston with cooling air is known per se (US Pat. No. 2920611), so that protection is sought for this feature only in connection with the features of claim 1.

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.It is also advantageous if the pistons have a U-shaped cross section are formed, the bolt in the extending perpendicular to the axis Share at such a radial distance from the axially extending part of the Piston is mounted that between the axially extending part of the piston and a cooling air duct is formed on the bolt. This is the air cooling of the piston inner walls achieved.

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.The freely selectable definition of the cross-sectional shape of the inner lateral surface is possible in a simple manner in that the cross-sectional shape of the inner lateral surface is formed such that the axle hub zones are designed as segments of a circle and after defining these zones, the off-axis zones are formed accordingly.

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.If there is not pure air in the working chambers to use the diesel process is used, it is when using a fuel-air mixture in the working chambers expedient that no fuel-air mixture from the inlet duct through the in the side panels arranged slot openings enters the interior of the housing when the inlet slot is not covered by a piston. The invention therefore provides for one embodiment before that the inlet of the fuel-air mixture through at least one concentric to the piston hub arranged rotary valve is controlled.

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.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. It shows F i g. 1 an air-cooled rotary piston internal combustion engine with two diametrically arranged pistons; the cross section runs according to the section line AB according to FIG. 2; F i g. FIG. 2 shows a longitudinal section along the section line CD according to FIG. 1; F i g. 3 shows the design features for recording the cross-sectional shape of the inner circumferential surface; F i g. 4, 5, 6 schematically show machines with one, two and three pistons with the cross section of the inner lateral surface according to FIG. 3, where in FIG. 4 shows a piston with a counterweight.

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.The F i g. 1 and 2 show the jacket 1, which has an inner jacket surface 2 which is oval in cross section. In the casing 1 , in the area of a zone near the axis, the inlet channel 8 is arranged, which is divided into two inclined channels 8 ″ . Within a length of the pistons 3, 4, the outlet channel 9 is arranged in front of this zone near the axis in the shell 1. In the area of the opposite, near-axis Zone is arranged the spark plug 10. The two side parts 15, 16 are attached to the jacket 1 so that the interior 25 is formed. The hub part 5 with the arms 5 ', 5 "is concentric in the two end walls 15', 16 ' stored. Rotary slides 21, 22 are provided on spokes between the side parts 15, 16 and the end walls 15 ', 16'. They have two bevels on the circumference for diverting the fuel-air mixture from the inclined channels 8 ' into the inlet control openings 23 of the side parts 15, 16. Through the cooling air inlet channel 12 in the side part 16 and through the opening of the same size in the end wall 16' the cleaned fresh air is sucked into the interior 25 by a fan 13 and the heated cooling air is pressed by the fan 14 out of the interior through the cooling air outlet duct 11 in the side part 15 into the free space. The shaped U-cross-section pistons 3, 4 swing during the rotation about the pins 6, 7 disposed at the ends of attached to the hub portion 5 arms 5 ', 5 ". In the attached at the side parts 15, 16 perpendicular Parts 17, 18 of the pistons 3, 4 are provided with grooves for the sealing strips 24. The bolts 6, 7 are mounted in the bores of the vertical parts 17, 18 in the longitudinal center of the pistons 3, 4. The sealing strips as contact edges of the pistons 3, 4 delimit the working chambers 263 Z7 formed between the piston crown and the inner circumferential surface 2. In the longitudinal center of the pistons 3, 4, the cooling air flows through the cooling air duct 20, that of the vertical parts 17, 18 and the axially extending part 19 of the pistons 3, 4 and the fixed arms 5 ', 5 "is limited.

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. F i g. 3 shows the auxiliary recording of a square with the side length de as a prerequisite for recording the cross-sectional shape of the inner circumferential surface 2. A cross of axles is alternatively entered on half the square side lengths. The intersection of the axbox is also the center point for the arm MD. To define the zones a close to the axis, the offset center point is selected on the cross-axis line cc 'on the side of the square de. The offset center does not have to be in point c; it can also be further away from c or even closer to just before c '. With the radius r from point c, a segment of a circle is entered over the side of the square de. A segment of a circle is drawn over the opposite side of the square from the center c 'which is offset by the same distance. These circular segments form the cross-sectional shape of the inner lateral surface in the area of the zones a near the axis. The cross-sectional shape of the inner lateral surface is sought in the area of the off-axis zones b.

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.A circle with half the length of the side of the square de as the radius is drawn around the pivot point D. This results in the intersection point d ' at the near-axis zone a. A line is then drawn from d past D. Where this extended line intersects the circle, there is point e ', which is also a point on the off-axis zone b sought. If the arm MD is rotated around the center point M and the trailing end point d 'of the square side de' is guided to the near-axis zone a, the leading point e 'draws the associated envelope curve as the off-axis zone b. In the opposite direction of rotation, the end point d ' draws the second envelope curve to the off-axis zone b, so that the shape of the inner lateral surface is formed from two off-axis zones a and two off-axis zones b .

Claims

Claims: 1. Rotary piston internal combustion engine, in which segment-like pistons revolve in an interior that is delimited by a cylindrical jacket of oval cross-section and side parts, which constantly rest independently of one another at two contact edges in the area of their ends on the inner jacket surface and radially inward communicate with a hub part in such a way in connection, that a transfer of forces takes place between the piston hub and the piston, d a d u rch in that the hub part (5) has one, two or three fixed arms (5, 5 ") and that each arm ( 5 ', 5 ") is articulated at its radially outer end to the associated piston (3, 4) by means of a bolt (6, 7) attached in the middle between the two contact edges.

2. Rotary piston internal combustion engine with air cooling according to claim 1, characterized in that a cooling air inlet duct (12) and in the other side part (15) a cooling air outlet duct (11) are arranged in one side part (16) and that in front of the cooling air inlet duct (12) and a fan (13, 14) is arranged after the cooling air outlet channel (11) and that the cooling air inlet and outlet openings (11, 12) adjacent to the pistons (3, 4) lie within a zone that differs from the radially outer contour of the piston (3, 4) is not covered. 3. Rotary piston internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the pistons (3, 4) are U-shaped in cross section, the bolt (6, 7) in the parts extending perpendicular to the axis (17, 18) in such a radial distance from the axially extending part (19) of the piston (3, 4) is mounted that a cooling air duct (20) is formed between the axially extending part (19) of the piston and the bolt (6, 7) . 4. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that the cross-sectional shape of the inner lateral surface is formed such that the axially near zones (a) are designed as circular segments and after defining these zones (a) the off-axis zones (b) accordingly are formed ( Fig. 3). 5. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1 to 4 with an inlet channel for the fuel-air mixture in at least one side part, characterized in that the inlet of the fuel-air mixture is arranged through at least one rotary valve (21, concentrically to the piston hub (5)). 22) is controlled.