DE3528139C2 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit in einem durch eine Gehäuseinnenwand begrenzten Innenraum eines Gehäuses drehbar gelagerten Trommel, welche mit einer Abtriebswelle verbunden ist, wobei in den Gehäuseinnenraum eine Zündanlage eingreift, sowie ein Auslaß für Abgase und ein Einlaß für einen Kraftstoff vorgesehen sind, wobei die Trommel, die Gehäuseinnenwand, ggfs. zusammen mit Seitenteilen und radial bewegbaren Desmoflügeln, bei Drehung der Trommel in eine Drehrichtung, Kammern mit veränderbarem Volumen bilden und die Desmoflügel einerseits die Gehäuseinnenwand bestreichen, während sie andererseits zumindest eine Kurvenplatte ablaufen, wobei sie in Führungsschlitzen in der Trommel geführt sind und zwischen Gehäuseinnenwand und Kurvenplatte zwangsgesteuert sind und zum Ablaufen der Kurvenplatte eine abgeschrägte und ggfs. abgerundete Lauffläche aufweisen.

Derartige Verbrennungsmotoren sind insbesondere in Form der Rotationskolben- bzw. Drehkolbenmotoren bekannt. Berühmtestes Beispiel ist der Wankel-Motor. Im Gegensatz zu den Hubkolbenmaschinen, deren Kolben und Zylinder sich geradlinig gegeneinander hin- und herbewegen, führen die Hauptteile von Rotationskolbenmaschinen Drehungen zueinander aus. Dadurch entstehen zwischen den profilierten Läufern der Rotationskolbenmaschinen Räume, die sich, wie die Hubräume der Kolbenmaschine, periodisch vergrößern und verkleinern. In ihnen können volumenveränderliche Arbeitsprozesse ablaufen.

Die Nachteile der Hubkolbenmaschinen, nämlich der Zwang für den Kolben zwischen zwei Haltepunkten, d. h. Totpunkten, hin und her zu laufen und die Übertragung dieser Hin- und Herbewegung mittels einer Kurbelwelle und Pleuel sind bekannt. Bei allen üblich Hubkolben-Systemen ergibt sich nur ein Teilwinkel von 180° auf der Kurbelwelle, der sogenannte "Aktiv-Winkel", innerhalb welchem der Gasdruck auf den Kolben aktiv in eine Drehbewegung der Kurbelwelle mittels einer Pleuelstange übertragbar ist. Weiterhin ist gerade in dem Winkelbereich, in dem die Pleuel mit dem Kurbelwellenarm einen rechten Winkel bilden, also das höchste Drehmoment resultiert, auch der höchste Seitendruck des Kolbens auf die Zylinderwand gegeben.

Aber auch die Drehkolbenmaschinen weisen erhebliche Nachteile auf, was letztendlich dazu geführt hat, daß lediglich der Wankel-Motor wirtschaftlich ausgenutzt wurde. Probleme gibt es insbesondere bei dem Zusammenspiel der bewegten Teile sowie bei der Abdichtung der Kammern.

Aus der US-PS 4 353 337 ist beispielsweise ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem in einem durch eine Gehäuseinnenwand begrenzten Innenraum eines Gehäuses eine Trommel drehbar lagert. Diese Trommel ist mit einer Abtriebswelle verbunden, ferner ist eine Zündanlage und ein Einlaß und ein Auslaß für Kraftstoff bzw. Abgas vorgesehen. Von dieser Trommel ragen Desmoflügel nach außen, welche die Gehäuseinnenwand bestreichen. Deshalb sind sie in Schlitzen in der Trommel geführt, da der Innenraum elliptisch ist und sich im Volumen ändernde Kammern ausbildet. Eine gegenseitige Abdichtung dieser Kammern ist jedoch nicht vorgesehen.

Eine Rotationskolbenmaschine entsprechend der im Oberbegriff genannten Art ist aus der DE-OS 22 45 875 erkennbar. Dabei sind in einer drehbaren Trommel sechs Desmoflügel gelagert, die sich einerseits gegen die Innenwand des Gehäuses und andererseits gegen eine Kurvenplatte abstützt. Auch auf diese Weise werden hier im Volumen veränderbare Kammern gebildet. Jedoch sind auch diese Kammern nicht gegenseitig abgedichtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Rotationskolbenmaschine die Dichtigkeit der einzelnen zu bildenden Kammern gegeneinander wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trommel Bogendichtleisten gegenüber den Desmoflügeln und den Seitenteilen aufweisen und jeder Desmoflügel gegenüber der Innenwand und den Seitenteilen Dichtungen besitzt.

Diese Dichtungen können einmal in einem sehr einfachen Ausführungsbeispiel aus einem einfach gelegten, schlangenförmigen Dichtungsband um die Flügelkante herum bestehen. Um die Lebensdauer einer solchen Dichtung zu erhöhen, muß sie aber aus speziellem, meist sehr teuerem Material gefertigt sein.

Bevorzugt besteht deshalb die Dichtung aus einer Kopfleiste, Seitendichtleisten und ggfs. Eckdichtleisten, welche in eine Nut in dem Desmoflügel eingesetzt sind. Bevorzugt sind diese Leisten in der Nut selbst mit einem Kraftspeicher, beispielsweise einer Feder, unterlegt, so daß ihre Abnützung in begrenztem Umfange ausgeglichen werden kann. Zusätzlich sollen die Leisten und ggfs. auch der Flügelkopf mit einer verschleißfesten Gleitschicht belegt sein.

In einer anderen Ausführung der Dichtung für die Desmoflügel ist ebenfalls eine Kopfleiste vorgesehen. Randseitig jedoch weisen die Desmoflügel jeweils zwei Ecksicken auf, in die Dichtleisten wiederum formschlüssig eingelegt sind. Sollten sich weiterhin Dichteprobleme ergeben, so werden an diesen Stellen zusätzliche Abdichtungen vorgesehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt (rechter Teil) bzw. eine Seitenansicht (linke Seite) eines geöffneten erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Motors entsprechend Fig. 1 jedoch in einer anderen Gebrauchslage,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Flügeldichtleiste,

Fig. 5 einen vergrößert dargestellten Querschnitt durch eine Kopfleiste entlang Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Desmoflügel,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Desmoflügel ent­ lang Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Desmoflügel ent­ lang Linie VIII-VIII in Fig. 6,

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Ansicht eines weiteren Ausführungbeispiels eines erfindungs­ gemäßen Motors mit anderen Dichtleisten,

Fig. 10 einen Ausschnitt aus Fig. 9 im Flügelbereich,

Fig. 11 einen Querschnitt durch den Desmoflügel ent­ lang Linie XI-XI in Fig. 9,

Fig. 12 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 11,

Fig. 13 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungs­ beispiel eines Desmoflügels,

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Seitendichtleiste und

Fig. 15 eine Seitenansicht eines Desmoflügels mit ein­ gebauter Seitendichtleiste.

Ein Motor R (Fig. 2) weist gemäß Fig. 1 eine Hauptwelle 1 auf, auf welcher eine Trommel 2 kraftschlüssig ange­ ordnet und gegebenenfalls über eine Rastnase 34 verbunden ist. Beide Teile bilden einen Rotor innerhalb eines Gehäuses 4, wobei in der Trommel 2 radial beweg­ lich gelagerte Desmoflügel 3 eine Gehäuseinnenwand 12 bestreichen. Anderenends von der Gehäuseinnenwand 12 gleiten die Desmoflügel 3 auf Kurvenplatten 8, deren Formgebung derjenigen der Gehäuseinnenwand 12 angepaßt ist, so daß die Desmoflügel 3 bei Drehung mit der Trom­ mel 2 immer an der Gehäuseinnenwand 12 entlang strei­ chen. Auf diese Weise entstehen zwischen den einzelnen Desmoflügeln 3 geschlossene Kammern 9, welche einmal zu in Fig. 2 gezeigten Seitenplatten 14 durch in der Wand der Trommel 2 angeordnete Bogendichtleisten 7 und zum andern durch im Bereich der Desmoflügel angeordnete später näher beschriebene Dichtleisten abgedichtet sind.

Eine Bohrung 6 bildet einen Einlaß für ein Kraftstoff­ gemisch, eine weitere Bohrung 5 einen Auslaß für für Verbrennungsrückstände. Mit 10 ist eine Zündkerze und mit 11 die Drehrichtung der Hauptwelle 1 nebst Trommel 2 bezeichnet.

Nach Fig. 2 besteht das Gehäuse 4 aus Gehäuseschalen 13, sowie die Kammern 9 begrenzende Seitenteile 14 und einem Zylinderblock 15, welcher die Gehäusewand 12 um­ schließt. Gehäuseschalen 13, Seitenteile 14 und der Zy­ linderblock 15 schließen zwischen sich Kühlkanäle 16 ein, welche das gesamte Gehäuse 4 durchziehen. Die ein­ zelnen Gehäuseelemente 13, 14 und 15 werden durch Schraubenbolzen 17 zusammengehalten.

Gegenüber den Seitenteilen 14 stützt sich die Welle 1 mit einem Haltelager 33 und einem Gegenlager 26. Die Welle 1 ist nach außen durch Wellendichtringe 25 sorg­ fältig abgedichtet.

Einerseits mit der Welle 1 verbunden und mit einer Mutter 30 gesichert ist ein Antriebsrad 29, auf das ein nicht näher gezeigter Keilriemen von einer Lichtmaschi­ ne gelegt ist. Weiterhin sind beidseits der Welle 1 Zahnriemen-Zahnräder 28 und 27 zum Antrieb drehkon­ former Zündanlagen und/oder Einspritzpumpen, sowie eine Schwungmasse 31 mit einem Starterkranz 32 ebenfalls durch eine Mutter 30 gesichert, vorgesehen.

Dreht die Hauptwelle 1 in Pfeilrichtung 11, so bilden die Desmoflügel 3, die Trommel 2, die Seitenwände 14 zusammen mit der Innenwand 12 bei gasdichtem Abschluß der Kammern 9 sich sinusförmig verändernde Arbeitsräume. Wird in der Gebrauchslage nach Fig. 3 ein brennbares und komprimierbares Kraftstoffgemisch über die Zündkerze 10 in dem einen Arbeitsraum Vc mit dem geringsten Volumen gezündet, so wird die Trommel 2 in Drehrichtung 11 in Bewegung gesetzt. Nach einer Drehung von 90° erreicht die Kammer 9 ihr maximalstes Vh. Beim Weiterdrehen überfährt der Desmoflügel 3 zuerst die Auslaßbohrung 5, wobei die Abgase aus der Kammer 9 ausgestoßen werden, da sich diese Kammer 9 wieder zu einer Kammer mit dem Volumen Vc verkleinert. Die ab­ strömenden Abgase bilden den üblichen Gaspfropfen= Gaskolben.

Der Desmoflügel 3 überfährt dann aber auch die Einlaß­ bohrung 6, wobei sich die Kammer 9 wieder zu einem Vo­ lumen Vh erweitert und so ein Kraftstoffgemisch eingesaugt wird. Danach erfolgt die Verdichtung des Gemisches (=Vh/Vc) und die erneute Zündung. Im vorliegenden Beispiel zündete die Zündkerze 10 viermal bei einer Drehung 11 um 360°, d. h., dieser Motor arbei­ tet mit vier Krafthüben. Der Zündzeitpunkt ist genauso als Vorzündung eingestellt, wie bei bekannten Hubkol­ benmaschinen. Zur Verbesserung der Wirkung der Zündung kann unterhalb der Zündkerze 10 in der Trommel 2 eine nicht gezeigte Mulde eingeprägt sein, welche sich zum in Drehrichtung 11 nächstliegende Desmoflügel 3 öffnet. Hierdurch trifft die Explosionsenergie auf diesen Des­ moflügel und bewirkt gesicherter die Drehung in Rich­ tung 11.

Wesentlichstes Problem bei diesem Motor wie auch bei bekannten Rotationskolbenmaschinen ist die Abdichtung der Kammern 9. Im vorliegenden Fall bieten die Bogen­ leisten 7 keine Schwierigkeiten, dagegen muß das beson­ dere Augenmerk auf die Abdichtung der Desmoflügel 3 ge­ legt werden.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht die Abdichtung 18 eines Desmoflügels 3 aus einer einfachen, in Fig. 1 gezeigten schlangenförmigen Seitendichtleiste, welche sich über den Flügelkopf hin­ wegzieht und mit der anderen Seitendichtleiste ver­ bunden ist. Um einen vorzeitigen Verschleiß dieser Dichtleiste vorzubeugen, müßte besonderes Material ge­ wählt werden.

Eine verbesserte Ausführungsform der Dichtung zeigen die Fig. 4 bis 8. Die Dichtung 18 besteht aus einer Kopf­ leiste 20, zwei Seitendichtleisten 19 und Eckdichtlei­ sten 21, welche fugenlos an den Gehäuseecken zusammen­ treffen. Diese Dichtung 18 wird in eine Nut 40 des Desmoflügels 3 (Fig. 7, 8) eingelegt und mit Flachfe­ dern 22 unterlegt, wobei in Fig. 4 nur zwei Flachfedern 22 unter den Eckdichtleisten 21 angedeutet sind. Im übrigen besitzen die Kopfleiste 20 und die Seitendicht­ leiste 19 verschleißfeste Gleitkuppen 23 (Fig. 5). Auch der entsprechende Desmoflügel 3 besitzt an seinem Kopf eine verschleißfeste Gleitschicht 41. Im übrigen sind dem Desmoflügel 3 seitlich abgeschrägte und abgerundete Laufflächen 45 angeformt, welche mit den Oberflächen der Kurvenplatten 8 (siehe Fig. 2) korrespondieren.

Eine andere Ausführungsform der Dichtung 18 ist in den Fig. 9 bis 12 dargestellt. Dort ist ebenfalls eine Kopfleiste 20 vorgesehen. jedoch sind seitlich in Ecksicken 46 des Desmoflügels 3 Dichtleisten 49 formschlüssig einge­ setzt, wobei die äußere Kontur des Desmoflügels 3 exakt erhalten bleibt und die seitlich angeordneten Bogen­ dichtleisten 7 der Trommel 2 fugenlos an die Dichtleisten 49 herangeführt sind.

In den Fig. 13 bis 15 ist ein Desmoflügel 3 gezeigt, wel­ cher nur jeweils seitliche Nuten 36 aufweist. Diese Nut 36 besteht im wesentlichen aus einer der Seitenwand des Desmoflügels 3 eingekerbten Mulde 37 mit einer Furche 38 im Nutgrund, welche sich über den Bereich der Mulde 37 hinaus erstreckt. In diese Nut 36 paßt eine Seitendichtleiste 19a, welche beidseits Rastnasen 42 trägt sowie einen Balken 43 zum Einpassen in die Fur­ che 38 aufweist. Der Furchengrund 38 ist in Gebrauchs­ lage mit Federn 44 belegt. Durch diese Anordnung wird die seitliche Abdichtung des Desmoflügels 3 wesentlich verbessert.

Um weiterhin den Desmoflügel 3 auch in Führungsschlitzen 48 der Mitteltrommel 2 in voller Breite abdichten zu können, sind weitere Schmalleisten 51 vorgesehen.

Die Gehäuseinnenwand 12 kann querschnittlich beispiels­ weise als eine Ellipse mit einer Hauptachse a und einer Nebenachse b geformt sein, wie in Fig. 9 dargestellt ist, oder aus zwei mal zwei Kreisbogen mit unterschied­ lichen Radien und über Geraden miteinander verbunden bestehen, wie in Fig. 3 gezeigt. Darauf soll die Erfin­ dung nicht beschränkt sein.

Claims (10)

1. Verbrennungsmotor mit in einem durch eine Gehäuseinnenwand begrenzten Innenraum eines Gehäuses drehbar gelagerten Trommel (2), welche mit einer Abtriebswelle verbunden ist, wobei in den Gehäuseinnenraum eine Zündanlage (10) eingreift, sowie ein Auslaß (5) für Abgase und ein Einlaß (6) für einen Kraftstoff vorgesehen sind, wobei die Trommel (2), die Gehäuseinnenwand (12), ggfs. zusammen mit Seitenteilen (14) und radial bewegbaren Desmoflügeln (3), bei Drehung der Trommel (2) in eine Drehrichtung (11), Kammern (9) mit veränderbarem Volumen (Vc, Vh) bilden und Die Desmoflügel (3) einerseits die Gehäuseinnenwand (12) bestreichen, während sie andererseits zumindest eine Kurvenplatte (8) ablaufen, wobei sie in Führungschlitzen (48) in der Trommel (2) geführt sind und zwischen Gehäuseinnenwand (12) und Kurvenplatte (8) zwangsgesteuert sind und zum Ablaufen der Kurvenplatte (8) eine abgeschrägte und ggfs. abgerundete Lauffläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) Bodendichtleisten (7) gegenüber den Desmoflügeln (3) und den Seitenteilen (14) aufweisen und jeder Desmoflügel (3) gegenüber der Innenwand (12) und den Seitenteilen (14) Dichtungen (18) besitzt.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (18) aus schlangenförmigen, den Desmoflügeln aufgesetzten Dichtleisten bestehen.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (18) aus einer Kopfleiste (20), Seitendichtleisten (19) und ggfs. Eckdichtleisten (21) bestehen, welche in eine Nut (40) in dem Desmoflügel (3) eingesetzt sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (19, 20, 21) mit Kraftspeichern (22) unterlegt sind.

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (19, 20) und ggfs. der Flügelkopf mit einer verschleißfesten Gleitschicht (23, 41) belegt sind.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (18) aus einer Kopfleiste (20) und in Ecksicken (46) des Desmoflügels (3) formschlüssig eingelegten Dichtleisten (49) besteht.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Schmalleisten (51) zur Abdichtung des Führungsschlitzes (48) vorgesehen sind.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung des Desmoflügels (3) aus Seitendichtleisten (19a) besteht, welche formschlüssig in eine entsprechende Nut (36) in der Seitenwand des Desmoflügels eingelegt.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendichtleiste (19a) beidseits Rastnasen (42) und einen Rastbalken (43) aufweist, welche in entsprechende Furchen (38) in der Nut (36) passen.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (44) gegen den Balken (43) drücken.