DE4209444A1

DE4209444A1 - Rotary vane piston engine - has crankpins on each crankshaft displaced at 180 degrees on crank axis

Info

Publication number: DE4209444A1
Application number: DE19924209444
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Boehm
Original assignee: BOEHM HANS JOACHIM DIPL ING
Current assignee: BOEHM HANS JOACHIM DIPL ING
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1993-09-30

Abstract

The rotary piston engine has a housing with at least two rotating vane pistons, each with a shaft aligned to it. The piston shafts, coaxial to the motor axis, have a shoulder with a pin locating rotating rods, which are fixed at the other end via a crankpin and crankshaft. An epicyclic gearbox has a sun gear fixed to the housing, and at least one planet gear located in a carrier. The planet gear is fixed to a motor drive shaft, one planet gear is located fixed and coaxial on a crankshaft. ADVANTAGE - Quiet running, adjustable ignition timing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreiszylinder-Rotationskolbenmotor mit einem Motorgehäuse und mit mindestens zwei darin umlaufenden Flügelkolben, die je einer Welle (Kolbenwelle) zugeordnet sind, wobei die zur Motorachse koaxialen Kolbenwellen Kröpfungen mit motorachsparallelen Zapfen aufweisen, an denen Stangen drehbar gelagert sind, deren andere Enden an einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle angreifen, und mit einem Planetengetriebe mit gehäuse festem Sonnenrad und mindestens einem in einem Planetenradträger gelagerten Planetenrad, der drehfest mit einer Motorabtriebswelle verbunden ist, wobei ein Planetenrad drehfest und koaxial auf einer Kurbelwelle sitzt.The invention relates to a circular cylinder rotary piston engine a motor housing and with at least two rotating ones Wing pistons, each of which is assigned to a shaft (piston shaft), the piston shafts coaxial to the motor axis with cranking have pivots parallel to the motor axis, on which rods can be rotated are stored, the other ends on a crank pin one Attack crankshaft, and with a planetary gear with housing fixed sun gear and at least one in a planet carrier mounted planet gear, which rotates with a motor output shaft is connected, a planet gear rotatably and coaxially on a Crankshaft is seated.

Ein derartiger Motor ist beispielsweise aus der DE-PS 27 15 525 bekannt. Der dort beschriebene Motor weist zwei Kolbenpaare auf, die über koaxiale Wellen (Kolbenwellen) und an deren Kröpfungen angelenkten Stangen mit Kurbelwellen verbunden sind, die Plane tenräder eines Planetengetriebes antreiben, das die Abtriebswelle des Motors in Rotation versetzt. Bei einem derartigen Motor wird bei einer Umdrehung der Abtriebswelle jeder der vier Takte viermal durchlaufen. Es ist erforderlich, daß aus Gründen der Gleichförmig keit des Motorlaufes und der exakten Anordnung der Zündkerze als auch der Ein- und Auslaßöffnungen jeweils nach 90° Abtriebswellen drehung die Kolbenpaare - jedoch vertauscht - die gleiche Stellung im Zylinder haben wie vorher.Such a motor is for example from DE-PS 27 15 525 known. The engine described there has two pairs of pistons, over coaxial shafts (piston shafts) and at their crankings articulated rods connected to crankshafts, the tarpaulin Drive tenheels of a planetary gear that drives the output shaft of the Motors set in rotation. With such an engine one revolution of the output shaft each of the four cycles four times run through. It is required that for reasons of uniformity speed of the engine running and the exact arrangement of the spark plug as also the inlet and outlet openings after 90 ° output shafts rotation the piston pairs - but reversed - the same position in the cylinder as before.

Deshalb macht die dort gewählte Anordnung der Kurbelzapfen in einem Winkel von 90° zueinander sowie die Anordnung der Stangen rechts und links zur Motorachse zwingend erforderlich, daß die Stangenlänge und die Länge der Kolbenwellen-Kröpfung in einem nicht veränderbaren Verhältnis zueinander stehen. Bei einem so konzipierten Motor ergeben sich bei der Konstruktion dadurch erheb liche Schwierigkeiten. Außerdem sind die Massen einer Kurbelwelle und der zugeordneten Stangen in bezug auf die Kurbelwellenachse nicht ausgeglichen. Dies führt zu örtlichen Schwingungen.Therefore, the arrangement of the crank pins selected there makes an angle of 90 ° to each other and the arrangement of the rods right and left to the motor axis imperative that the Rod length and the length of the piston shaft offset in one relationship that cannot be changed. With such a thing designed engine result in the construction considerable difficulties. In addition, the masses of a crankshaft and the associated rods with respect to the crankshaft axis not balanced. This leads to local vibrations.

Da bei der dort beschriebenen Ausführung die Kurbelradien deutlich kleiner als die Teilkreisradien der Planetenräder sind, führen zwar beide Kolbenpaare über den gesamten Bewegungsablauf immer eine positive Drehbewegung aus, dies hat jedoch zur Folge, daß beim Vorbeistreichen des verdichteten Brennstoff-Luftgemisches an der Zündkerze die zum Zünden zur Verfügung stehende Zeit extrem kurz ist, so daß die mit zunehmender Drehzahl erforderliche Zündzeit punktvorverstellung praktisch nicht realisierbar ist. Außerdem ergibt sich dadurch ein relativ kleiner Hubwinkel zwischen den Kolben und somit eine nur geringe Leistungsausbeute des Motors.Since the crank radii are clear in the embodiment described there are smaller than the pitch radii of the planet gears, lead both pairs of pistons always one over the entire sequence of movements positive rotary motion, but this means that the Passing the compressed fuel-air mixture past the Spark plug the time available for ignition is extremely short is, so that the ignition time required with increasing speed point pre-adjustment is practically not feasible. Also results a relatively small stroke angle between the pistons and thus only a low power output of the engine.

Aus WO 86/01 255 ist ebenfalls ein derartiger Motor bekannt, der jedoch die vorerwähnten Nachteile ebenfalls nicht vermeidet.Such a motor is also known from WO 86/01 255 however, also does not avoid the aforementioned disadvantages.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kreiszylinder-Rotationskolbenmotor so auszubilden, daß die vorbeschriebenen Nachteile nicht auftreten, insbesondere ein vergleichsweise ruhiger Motorlauf entsteht. In einer Weiterbildung der Erfindung soll daneben auch eine praktikable Realisierung der Zündzeitpunktverstellung möglich sein.Proceeding from this, the invention is based on the object To design a generic circular cylinder rotary piston engine so that the disadvantages described above do not occur, especially one comparatively quiet engine running occurs. In a training course the invention is also intended to be a practical implementation of the Ignition timing may be possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurbelzapfen jeder Kurbelwelle bezogen auf ihre Kurbelachse um 180° versetzt zueinander angeordnet sind.This object is achieved according to the present invention solved that the crank pin of each crankshaft related to their Crank axis are offset from each other by 180 °.

Hierdurch wird erreicht, daß die Bedingungen für einen gleichmäßi gen und schwingungsarmen Motorlauf erfüllt werden, da sich ein Teil der dynamischen Kräfte ausgleicht.This ensures that the conditions for a uniform conditions and low-vibration engine running can be fulfilled, since there is a part which balances dynamic forces.

Eine Erhöhung der Laufruhe kann weiterhin dadurch erreicht werden, daß die Kurbelwellen symmetrisch zur Motorachse angeordnet und ausgerichtet werden.An increase in smoothness can still be achieved by that the crankshafts are arranged symmetrically to the engine axis and be aligned.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kurbelradius jeder Kurbelwelle dem Teilkreisradius des bzw. der Planetenräder entspricht oder annähernd entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß die Kolbenge schwindigkeit, wenn der zugeordnete Kurbelzapfen mit dem Teilkreis des feststehenden Sonnenrades zur Deckung kommt, ungefähr oder gleich Null ist. Auf diese Weise bleiben die Kolben an ihrem Tot punkt stehen, d. h., in diesem Punkt ist die Kolbengeschwindigkeit gleich oder annähernd Null. Diese Stellung wird bevorzugt dazu ausgenutzt, um die Varianz des Zündzeitpunktes zu erhöhen, denn hierdurch kann die Zündung bei steigenden Drehzahlen ohne weiteres vorverstellt werden. Dadurch, daß der Kolben in seinem Totpunkt feststeht und sich über das Planetenrad am Sonnenrad abstützt, wird auch erreicht, daß der bei der Verbrennung entstehende Expansions druck nahezu ausschließlich über den anderen Kolben auf den Plane tenträger und somit in Drehrichtung wirkt. It is particularly advantageous if the crank radius of each crankshaft corresponds to the pitch circle radius of the planet gear or gears approximately corresponds. This ensures that the Kolbenge speed when the associated crank pin with the pitch circle of the fixed sun gear comes to cover, approximately or is zero. In this way, the pistons remain dead stand point, d. that is, the piston speed at this point equal to or approximately zero. This position is preferred exploited to increase the variance of the ignition timing, because this allows the ignition to increase as the engine speed increases be preset. Because the piston is at its dead center is fixed and is supported by the planet gear on the sun gear also achieved that the expansion that occurs during combustion pressure almost exclusively via the other piston on the tarpaulin tträger and thus acts in the direction of rotation.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stangen und Zapfen von Kur belwelle und Kolbenwelle so angeordnet sind, daß alle Stangen stets in gleicher Richtung um die Motorachse umlaufen. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits die Bedingungen für einen gleichmäßigen und schwingungsarmen Motorlauf erfüllt werden, andererseits die Längen von Stangen und Kröpfungen frei wählbar sind.It is particularly advantageous if the rods and pins from Kur Belwelle and piston shaft are arranged so that all rods always revolve in the same direction around the motor axis. This will achieved that on the one hand the conditions for a uniform and low-vibration engine running, on the other hand the lengths of bars and offsets are freely selectable.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on a Darge in the drawing presented embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung eines Kreiszy linder-Rotationskolbenmotors in stark vereinfachter Schnittdarstellung durch die Getriebeachse, Fig. 1 is a transmission arrangement according to the invention a Kreiszy-relieving rotary engine in a highly simplified sectional view of the transmission axis,

Fig. 2 die Kolbenstellung bei einer Getriebestellung gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows the piston position at a gear position according to FIG. 1,

Fig. 3 das Getriebe in Darstellung gemäß Fig. 1 in einer um 90° versetzten Stellung und Fig. 3 shows the transmission shown in FIG. 1 in a position offset by 90 ° and

Fig. 4 die der Getriebestellung nach Fig. 3 entsprechende Kolbenstellung. Fig. 4 shows the piston position corresponding to the gear position of Fig. 3.

Der anhand der Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 dargestellte Kreiszy linder-Rotationskolbenmotor weist ein zylindrisches, an den Stirn seiten abgeschlossenes Gehäuse 1 auf, in dem zwei Paare von diame tral zueinander angeordneten Kolben 2, 3 bzw. 4, 5 umlaufend an geordnet sind.The reference to FIGS. 1 and 2 or 3 and 4 shown Kreiszy relieving rotary piston engine has a cylindrical, at the end faces on sealed housing 1 in which two pairs of Diame tral mutually arranged pistons 2, 3 and 4, 5 circumferentially are arranged on.

In den Stirnseiten 8 des Gehäuses 1 sind Lagerbohrungen vorgese hen, in denen zwei konzentrisch zueinander und zur Motorachse angeordnete Wellen (Kolbenwellen) 6 und 7 gelagert sind. Jeder Kolbenwelle 6 bzw. 7 ist ein Kolbenpaar 2, 3 bzw. 4, 5 mit flügel artig gestalteten Kolben 2 bis 5 zugeordnet. Die Kolben 2 bis 5 sind an den entsprechenden Kolbenwellen 6 bzw. 7 befestigt und erstrecken sich in Achsrichtung über die gesamte Länge des Gehäuses 1, wobei sie den verbleibenden Ringraum zwischen den Kolbenwellen 6, 7 ausfüllen. Dabei überragen die Kolben 2 und 3 die Kolbenwelle 7 über etwa die Hälfte der Gehäuselänge, entsprechend überragen die Kolben 4, 5 einen Teil der Kolbenwelle 6 zur anderen Seite innerhalb des Gehäuses 1. Die Kolbenwellen 6, 7 sind entsprechend abgesetzt ausgebildet und durch die in den Fig. 1 und 3 dargestellte Gehäu sestirnwand 8 hinausgeführt.In the end faces 8 of the housing 1 , bearing bores are provided, in which two shafts (piston shafts) 6 and 7 are arranged concentrically to one another and to the motor axis. Each piston shaft 6 and 7 is assigned a pair of pistons 2 , 3 and 4 , 5 with wing-like pistons 2 to 5 . The pistons 2 to 5 are fastened to the corresponding piston shafts 6 and 7 and extend in the axial direction over the entire length of the housing 1 , filling the remaining annular space between the piston shafts 6 , 7 . The pistons 2 and 3 protrude over the piston shaft 7 over approximately half the length of the housing, correspondingly the pistons 4 , 5 protrude part of the piston shaft 6 to the other side within the housing 1 . The piston shafts 6 , 7 are formed correspondingly offset and led out through the housing end wall 8 shown in FIGS . 1 and 3.

In den Fig. 1 und 3 sind die durch die Gehäusestirnwand 8 durchgeführte Hohlwelle 6 sowie der darin liegende abgesetzte Teil der Kolbenwelle 7 erkennbar. Das getriebeseitige Ende der Kolben welle 6 ist mit zwei diametralen Kröpfungen in Form von radialen Hebeln 9 versehen, an deren Enden motorachsparallele Zapfen 10 sitzen. An diesen Zapfen sind Stangen 11 drehbar gelagert, die an ihren anderen Enden an Zapfen 12 (Kurbelzapfen) drehbar gelagert sind, die ebenfalls motorachsparallel angeordnet und Teil einer Kur belwelle 13 sind, die drehfest mit einem Planetenrad 14 des dem Motor nachgeschalteten Planetengetriebes verbunden ist.In Figs. 1 and 3, the processing performed by the housing end wall 8 of the hollow shaft 6 and the underlying part of the piston is stepped shaft 7 are visible. The transmission-side end of the piston shaft 6 is provided with two diametrical cranks in the form of radial levers 9 , at the ends of which are journals 10 parallel to the motor axis. On these pins rods 11 are rotatably mounted, which are rotatably mounted at their other ends on pin 12 (crank pin), which are also arranged parallel to the engine and are part of a cure belwelle 13 which is rotatably connected to a planet gear 14 of the planetary gear connected downstream of the engine.

Entsprechend sind am getriebeseitigen Ende der Kolbenwelle 7 zwei Hebel 15 radial gerichtet und diametral angeordnet. Die Enden dieser Hebel 15 weisen ebenfalls motorachsparallele Zapfen 16 auf, an denen Stangen 17 drehbar gelagert sind, deren andere Enden an Kurbelzapfen 18 angelenkt sind. Die Kurbelzapfen 18 sind in glei chem Abstand zur Kurbelwellenachse, jedoch um 180° versetzt zu den Kurbelzapfen 12 an jeder Kurbelwelle 13 angeordnet, wie sich dies anhand der Fig. 1 und 3 im einzelnen ergibt. Accordingly, two levers 15 are directed radially and arranged diametrically at the end of the piston shaft 7 on the transmission side. The ends of these levers 15 also have pins 16 parallel to the motor axis, on which rods 17 are rotatably mounted, the other ends of which are articulated on crank pins 18 . The crank pins 18 are arranged at the same distance from the crankshaft axis, but offset by 180 ° to the crank pins 12 on each crankshaft 13 , as is shown in FIGS. 1 and 3 in detail.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Planetenräder 14 um 180° um die Motorachse zueinander versetzt angeordnet, die mit einem gehäusefesten Sonnenrad 19 kämmen. Die Kurbelwellen 13 der Planetenräder 14 sind in einem nicht dargestellten Planetenradträger gelagert, der wiederum drehfest mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist und im Betrieb um die Motorachse rotiert.In the present exemplary embodiment, two planet gears 14 , which mesh with a sun gear 19 fixed to the housing, are arranged offset from one another by 180 ° about the motor axis. The crankshafts 13 of the planet gears 14 are mounted in a planet gear carrier, not shown, which in turn is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft of the motor and rotates around the motor axis during operation.

Im Getriebe sollten mindestens zwei Planetenräder vorgesehen sein. Die Planetenräder sind symmetrisch zur Motor- und Getriebeachse angeordnet.At least two planet gears should be provided in the gearbox. The planet gears are symmetrical to the motor and gear axis arranged.

Jede Kurbelwelle 13 ist über einen Kurbelzapfen 18 mit der Kolben welle 7 sowie über einen Kurbelzapfen 12 mit der Kolbenwelle 6 verbunden. Hierbei wesentlich ist, daß die jeder Kolbenwelle 6 oder 7 zugeordneten Kurbelzapfen in jeder Getriebestellung symmetrisch zur Motorachse angeordnet sind, um die gleichförmige Bewegung der Kolben zu gewährleisten und die Laufruhe des Motors zu erhöhen. Weiterhin ist der Kurbelradius 20 der Kurbelwellen 13 entsprechend dem Teilkreisradius 21 der Planetenräder 14 gewählt. Im übrigen sind Abmessung und Anordnung der Stangen 11 und 17 sowie der Hebel 9 und 15 so gewählt, daß sich alle vorgenannten Bauteile stets in gleicher Richtung drehen.Each crankshaft 13 is connected via a crank pin 18 with the piston shaft 7 and via a crank pin 12 with the piston shaft 6 . It is essential here that the crank pins assigned to each piston shaft 6 or 7 are arranged symmetrically to the motor axis in each gear position in order to ensure the uniform movement of the pistons and to increase the smooth running of the motor. Furthermore, the crank radius 20 of the crankshafts 13 is selected in accordance with the pitch circle radius 21 of the planet gears 14 . For the rest, the dimensions and arrangement of the rods 11 and 17 and the levers 9 and 15 are selected so that all of the above-mentioned components always rotate in the same direction.

Die innerhalb von Motor und Getriebe ablaufenden Bewegungen können anhand der Fig. 1 und 3 sowie der Fig. 2 und 4 verfolgt werden, zwischen den Fig. 1 und 3 liegt eine Viertel drehung der Abtriebswelle des Motors (Planetenradträger) in Dreh richtung 22.The processes occurring within the engine and transmission movements with reference to FIGS. 1 and 3 and is following the Figs. 2 and 4, between Figs. 1 and 3 is located a quarter turn of the output shaft of the motor (planet carrier) in the rotational direction 22.

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuse
2, 3 Kolben/Kolbenpaar
4, 5 Kolben/Kolbenpaar
6 Kolbenwelle für 2, 3
7 Kolbenwelle für 4, 5
8 Gehäusestirnwand
9 Hebel von 6 (Kröpfung)
10 Zapfen (von 6)
11 Stangen (von 6)
12 Zapfen (Kurbelzapfen von 6)
13 Kurbelwelle
14 Planetenrad
15 Hebel von 7
16 Zapfen (von 7)
17 Stangen (von 7)
18 Zapfen (Kurbelzapfen von 7)
19 Sonnenrad
20 Kurbelradius
21 Teilkreisradius
22 Drehrichtung 1 housing
2, 3 pistons / piston pair
4, 5 pistons / piston pair
6 piston shaft for 2, 3
7 piston shaft for 4, 5
8 housing end wall
9 levers of 6 (offset)
10 cones (of 6 )
11 bars (of 6 )
12 pins (crank pins of 6 )
13 crankshaft
14 planet gear
15 levers of 7
16 cones (of 7 )
17 bars (of 7 )
18 pins (crank pins of 7 )
19 sun gear
20 crank radius
21 pitch radius
22 Direction of rotation

Claims

1.Circular cylinder rotary piston engine with a motor housing and with at least two vane pistons revolving therein, each of which is assigned to a shaft (piston shaft), the piston shafts coaxial to the motor axis having crankings with journals parallel to the motor axis, on which rods are rotatably mounted, the other ends of which are at one Attack the crank pin of a crank shaft, and with a planetary gear with a fixed sun gear and at least one planet gear mounted in a planet gear carrier, which is rotatably connected to a motor output shaft, a planet gear rotatably and coaxially on a crank shaft, characterized in that the crank pin ( 12 , 18 ) of each crankshaft ( 13 ) are offset from one another with respect to their crank axis by 180 °.

2. Engine according to claim 1, with two or more crankshafts, characterized in that the crankshafts ( 13 ) are arranged and aligned symmetrically to the engine axis.

3. Engine according to claim 1 or 2, characterized in that the crank radius ( 20 ) of each crankshaft ( 13 ) corresponds to the pitch circle radius ( 21 ) or approximately the pitch circle radius ( 21 ) of the tarpaulin (s) ( 14 ).

4. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the rods ( 11 , 17 ) and pins ( 10 , 12 , 16 , 18 ) of the piston shaft ( 6 , 7 ) and crankshaft ( 13 ) are arranged so that these components always run in the same direction ( 22 ) around the motor axis.