DE1231479B

DE1231479B - Kreiskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1231479B
Application number: DEK44259A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Jungbluth
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1961-07-17
Filing date: 1961-07-17
Publication date: 1966-12-29

Description

Kreiskolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit einem feststehenden oder umlaufenden Gehäuse, dessen mehrbogige innere Mantelfläche im Querschnitt die Form einer Epitrochoide aufweist, und Seitenteilen, die zusammen mit dem Mantel einen Innenraum begrenzen, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter, dessen Seitenflächen sich radial über den Wellendurchmesser hinaus erstrecken, ein mehreckiger Kolben, drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Zahnradgetriebe, das ein am Kolben befestigtes Rad, ein mit dem Gehäuse fest verbundenes Rad und einen mit beiden Rädern im Eingriff stehenden Planetenradsatz aufweist, in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht.
Bei den bisher bekanntgewordenen Kreiskolbenbrennkraftmaschinen erfolgt die Drehzahlübersetzung zwischen Exzenterwelle und Kolben vorzugsweise durch ein Getriebe, welches aus einem am Gehäuse befestigten feststehenden außenverzahnten Zahnrad und einem sich auf diesem abwälzenden, innenverzahnten, am Kolben befestigten Zahnrad besteht. Bei den bisher bekannten Kreiskolbenbrennkraftmaschinen ist der Durchmesser des feststehenden Zahnrades verhältnismäßig klein. Infolgedessen wird auch die Exzenterwelle, die das feststehende Zahnrad durchdringen muß, in ihrem Durchmesser sehr klein. Dies führt im Zusammenhang mit den infolge der kleinen Exzentrizität der Exzenterwelle in der Maschine auftretenden hohen Drücken zu einer sehr großen spezifischen Belastung der Exzenterwelle.
Bei einer anderen Kreiskolbenmaschine, die Gegenstand eines älteren Patents ist, wurde das Problem, brauchbare Durchmesserverhältnisse am Kolbenlenkungsgetriebe zu schaffen, dadurch gelöst, daß dieses Getriebe aus einem konzentrisch zum Kolbenmittelpunkt bzw. zum Hubzapfen der Kurbelwelle angeordneten, mit dem Kolben verbundenen Außenzahnkranz besteht, in den ein erstes Zahnrad eingreift, das die halbe Zähnezahl des Kolbenzahnkranzes aufweist und auf einer Hilfswelle befestigt ist, die in einem auf dem Grundlagerzapfen der Kurbelwelle befestigten Tragarm gelagert ist, wobei auf der Hilfswelle ein zweites Zahnrad befestigt ist, das in einem konzentrisch zum Grundlagerzapfen angeordneten, am Gehäuse befestigten zweiten Außenzahnkranz eingreift, der dieselbe Zähnezahl wie das zweite Zahnrad aufweist.
Eine solche Anordnung macht einen vom Exzenterzapfen entfernt angeordneten Tragarm für den Zwischenradsatz erforderlich, wodurch die Abmessungen der Maschine nicht unbeträchtlich vergrößert werden. Gegenüber dem zuerst erwähnten Stand der Technik weist diese Maschine den weiteren Nachteil auf, daß die Abmessungen der Zahnräder, die sämtlich außenverzahnt gepaart sind, größer ausfallen als bei einer Paarung von Innen- und Außenverzahnung.
Nachdem es dem Fachmann bekannt ist, in wie hohem Maße Kolbenlenkungsgetriebe durch ungleichmäßige Verteilung des Verbrennungsdruckes, besonders bei größeren Maschineneinheiten mit innerer Gemischbildung, beansprucht werden, erfordert die betriebssichere Dimensionierung der Getriebe die besondere Aufmerksamkeit der Konstrukteure, damit die Fertigung mit möglichst geringem Aufwand an Werkstoffen und Einbauraum erfolgen kann.
Die dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die angegebenen Nachteile zu vermeiden und ein Lenkungsgetriebe zu schaffen, welches geringen Einbauraum erfordert und die besonders bei großen Einheiten wirksamen zusätzlichen Beanspruchungen betriebssicher aufnehmen kann. Die gestellte Aufgabe wurde gelöst mit Hilfe einer Anordnung, bei der der Planetenradsatz auf einer mit einer Seitenfläche des Exzenters unmittelbar verbundenen Achse drehbar gelagert ist. Dabei kann sowohl das mit dem Kolben als auch das mit dem Gehäuse verbundene Zahnrad innen verzahnt werden, wobei sich besonders günstige Raumverhältnisse ergeben, wenn das feststehende innenverzahnte Zahnrad mit einem gegenüber der Innenverzahnung des Kolbens größeren Teilkreisdurchmesser ausgelegt wird und demgemäß das kleinere Ritzel des Planetenradsatzes in die Innenverzahnung des Kolbens und das größere Ritzel des Planetenradsatzes in die Innenverzahnung des feststehenden Zahnrades eingreift.
Erfindungsgemäß wird der Planetenradsatz neben dem Exzenter vorzugsweise im Bereich der größten radialen Erstreckung der Seitenfläche des Exzenters von der Längsmittelachse der Exzenterwelle angeordnet. Die Anordnung kann weiter so ausgebildet werden, daß durch die Verwendung eines Exzenters, der über den ganzen Umfang der Exzenterwelle gesehen über den Durchmesser der Exzenterwelle hinausragt, mehrere Planetenradsätze am Exzenter befestigt werden können. Auch ist es möglich, den Exzenter in seiner radialen Erstreckung so zu bemessen, daß auch im Bereich der kleinsten radialen Erstreckung des Exzenters von der Längsmittelachse des Exzenters aus ein Planetenradsatz angeordnet werden kann.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Durchmesser der Exzenterwelle in gewissen Grenzen frei wählbar ist und daß trotzdem eine geringe Baulänge eingehalten wird. Dies ist insbesondere wichtig, wenn man daran denkt, eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung zu betreiben, weil dann noch höhere Beanspruchungen der Exzenterwelle und deren Lagerung auftreten, als dies bei der bekannten Kreiskolbenbrennkraftmaschine der Fall ist, die mit einem Brennstoffvergaser ausgerüstet ist.
Die Darstellung zeigt im Längsschnitt durch eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Exzenter ist mit 1 bezeichnet. 2 ist die Exzenterwelle. Auf dem Exzenter 1 ist der Kolben 3 der Kreiskolbenbrennkraftmaschine gelagert. Mit dem Kolben 3 ist ein Zahnrad 4 verbunden, welches eine Innenverzahnung 5 hat. Im Gehäuse der Kreiskolbenbrennkraftmaschine ist ein feststehendes, innenverzahntes Zahnrad 6 angeordnet. Das Zahnrad 6 ist neben dem Zahnrad 4 liegend angeordnet. Das Zahnrad 4 und das Zahnrad 6 stehen durch einen Planetenradsatz 7 in formschlüssiger Verbindung miteinander. Der Planetenradsatz besteht aus einem kleineren und einem größeren Ritzel. Er dreht sich auf einer mit einer Seitenfläche des Exzenters 1 unmittelbar verbundenen Achse B. Das Zahnrad 4 kämmt mit dem kleineren Ritzel und das Zahnrad 6 mit dem größeren Ritzel des Planetenradsatzes 7.
Wie die Abbildung zeigt, kann der Durchmesser der gesamten Maschine klein gehalten werden durch die Anordnung des Planetenradsatzes neben dem Exzenter 1 im Bereich der größten radialen Erstreckung des Exzenters von der Längsmittelachse der Exzenterwelle. Wenn ein Exzenter Verwendung findet, der über den ganzen Umfang der Exzenterwelle gesehen über den Durchmesser der Exzenterwelle herausragt, so können mehrere Planetenradsätze am Exzenter befestigt werden. Der Exzenter kann in seiner radialen Erstreckung so bemessen werden, daß auch im Bereich seiner kleinsten radialen Erstreckung ein Planetenradsatz angeordnet werden kann.
Die Erfindung ist vorteilhaft bei allen Kreiskolbenbrennkraftmaschinen, bei denen infolge der bei diesen gegebenen kinematischen Verhältnisse das Zahnrad, durch welches die Exzenterwelle hindurchgeführt wird, einen kleinen Durchmesser erhält, wenn dieses Zahnrad in unmittelbarer Verbindung mit der Verzahnung des Innenläufers steht.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, das Getriebe 5, 6, 7, 8 innerhalb des von den Außenkanten des Kolbens 3 umgrenzten Raumes unterzubringen.

Claims

Patentansprüche: 1. Rotationskolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit einem feststehenden oder umlaufenden Gehäuse, dessen mehrbogige innere Mantelfläche im Querschnitt die Form einer Epitrochoide aufweist, und Seitenteilen, die zusammen mit dem Mantel einen Innenraum begrenzen, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter, dessen Seitenflächen sich radial über den Wellendurchmesser hinaus erstrecken, ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Zahnradgetriebe, das ein am Kolben befestigtes Rad, ein mit dem Gehäuse fest verbundenes Rad und einen mit beiden Rädern im Eingriff stehenden Planetenradsatz aufweist, in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradsatz (7) auf einer mit einer Seitenfläche des Exzenters (1) unmittelbar verbundenen Achse (8) drehbar gelagert ist.
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradsatz (6, 7) neben dem Exzenter (1) im Bereich der größten radialen Erstreckung der Seitenfläche des Exzenters von der Längsmittelachse der Exzenterwelle angeordnet ist.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Getriebe (5, 6, 7, 8) innerhalb des von den Außenkanten des Kolbens (3) umgrenzten Raumes befindet.
4. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seitenfläche des Exzenters (1) mehrere Planetenradsätze angeordnet sind.
5. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des Exzenters (1) über den Durchmesser der Welle (2) so groß ist, daß auch im Bereich der kleinsten Erstreckung ein Planetenradsatz (7, 8) angeordnet werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: »VDI-Zeitschrift«, Bd.102, S. 293 bis 322. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1115 267.