INTERNAL COMBUSTION WOBBLE PLATE ENGINE

Abstract: 1. A variable displacement wobble-plate internal combustion engine the wobble-plate of which is pivotable in the machine casing (1) relative to the motor main shaft (14) about an axis intersecting, at right angles, the center axis (4) of the motor main shaft (14), with the rotating part (9) of the wobble-plate being pivotable about a pivot axis (13) rotating with the motor main shaft (14) and being eccentrically disposed transverse of the motor main shaft (14), on a flywheel (47) formed at the end of the motor main shaft (14), and with the non-rotating part (7) of the wobble-plate, via a dual-shaft joint (8) being rigidly connected to the maschine casing (1), characterized in that the motor main shaft (14) is supported and borne on one side of the machine casing (1) only and that the flywheel (47) formed at the end of the motor main shaft (14) is disposed in flying manner, and that a pinion rigidly connected to the flywheel (47) forms the pivot axis (13).

Description: Taumelscheiben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit veränderbarem Hubraum, dessen Taumelscheibe in dem Maschinengehäuse relativ zu der Motorhauptwelle um eine rechtwinklig zur Motorhauptwelle verlaufende Achse schwenkbar ist. Eine solche Taumelscheiben-Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 15 76 187 bekannt. Bei der bekannten Maschine sind in dem stillstehenden Maschinengehäuse mehrere, mit ihren Achsen auf einem Kegelmantel liegende Zylinder angeordnet, deren Kolben über Kolbenstangen und sphärische Lager an der Taumelscheibe angelenkt sind. Die Taumelscheibe ist kardanisch über einen Ring in einer nicht-umlaufenden, aber axial gegenüber dem Gehäuse verschieblichen Glocke aufgehängt und über radial und axial wirkende Wälzlager gegen eine ringförmige, umlaufende Schiefscheibe abgestützt, die ihrerseits über in Gleitbuchsen drehbare Zapfen einer Welle auf der letzteren gelagert ist. Die Schiefscheibe trägt an ihrem Umfang ein Gelenk, das eine Führung bildet und mit dem sie in einer Schwungscheibe gelagert ist, die im Gehäusetopf auf axial und radial wirkenden Wälzlagern abgestützt ist. Die längsverschiebbare Welle hat ihre Hauptlagerstellen im Mittelpunkt der kardanischen Aufhängung der Taumelscheibe und im Schiebesitz gegenüber einer Nabe der Schwungscheibe. Über diese Nabe erfolgt als Motorhäuptwelle der Kraftantrieb. Die Motorhauptwelle kann bei dieser Ausführung nicht einteilig ausgeführt werden, sondern muss die zusätzliche axial verschiebliche Welle mit dem Schwenklager haben, die wiederum drehfest mit der Motorhauptwelle verbunden sein muss. Bei einer aus der DE-OS 26 33 618 bekannten Taumelscheiben Brennkraftmaschine wird durch axiales Verschieben eines Anlenkpunktes des nicht-umlaufenden Teiles der Taumelscheibe auf der Motorhauptachse und einer damit verbundenen kulissengeführten Schrägstellung der Taumelscheibenachse die Hubveränderung gesteuert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Taumelscheiben-Brennkraftmaschine der gattungsgemässen Art vorzuschlagen, die mit einfachen Mitteln eine auch nach langer Betriebszeit spielfreie Schwenklagerung aufweist. Dabei soll die Hubraumveränderung bei gleichbleibendem oder nahezu gleichbleibenden Verdichtungsverhältnis vorgenommen werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der umlaufende Teil der Taumelscheibe um eine mit der Motorhauptwelle fest verbundenen, exzentrisch quer zur Motorhauptwelle liegende Schwenkachse schwenkbar ist. Dadurch kann eine einteilige Ausführung der Motorhauptwelle verwendet werden. Die exzentrische Anordnung der Schwenkachse mit grossem Abstand zur Drehachse der Motorhauptwelle verringert darüber hinaus die auftretenden Kräfte durch das Drehmoment des Motors. Die Exzentrizität der Schwenkachse ist so wählbar, dass das Verdichtungsverhältnis bei Veränderung des Hubraum in festgelegten Grenzen gleich oder nahezu gleich bleibt. Die erfin dungsgemäss erzielbare Spielfreiheit der Schwenkachse ist wichtig, weil bei einem Wechsel auf Schubbetrieb sonst Schläge auftreten, die die Schwenklagerung zerstören können. Erfindungsgemäss können die Vorteile einer solchen Brennkraftmaschine, die darin bestehen, dass sie im Teillastbetrieb, wie er z.B. bei einem Kraftfahrzeug im Stadtverkehr gegeben ist, mit einer der geforderten Leistung angepassten Hubraumgrösse wirtschaftlicher, d.h. mit geringerem Treibstoffverbrauch arbeitet, über lange Betriebszeiten ausgenutzt werden kann. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der nicht-umlaufende Teil der Taumelscheibe über ein Doppelwellengelenk mit dem Maschinengehäuse drehfest verbunden ist. Das Doppelwellengelenk ist vorzugsweise mit einem Gelenkzapfen in Richtung der Mittelachse der Motorhauptwelle axial verschieblich an dem Maschinengehäuse gelagert. Ferner kann im Rahmen des Erfindungsgedankens der umlaufende Teil der Taumelscheibe über eine Gelenkstange mit einem konzentrisch in der Motorhauptwelle gelagerten Verstellkolben verbunden sein. Dieser Verstellkolben ist beispielsweise über einen Gewindetrieb in Richtung der Mittelachse der Motorhauptwelle axial verstellbar. Der Verstellantrieb kann dadurch entlastet werden, dass der Verstellkolben hydraulisch oder pneumatisch in Richtung der Taumelscheibe beaufschlagbar ist. Die Ventilsteuerung bei der erfindungsgemässen Taumelscheiben Brennkraftmaschine mit einem Einlassventil und einem Auslassventil für jeden Zylinder in dem Zylinderkopf ergibt sich besonders einfach dadurch, dass die Ventilschäfte von Einlass- und Auslassventil eines Zylinders von einer gemeinsamen Steuerkurvenscheibe axial antreibbar sind. Der Ventilhub von Einlassventil und Auslassventil kann von der Steuerkurvenscheibe zwangsgesteuert sein. Vorteilhafterweise sind die Einlass- und Auslassventile aller Zylinder gemeinsam von einer von der Motorhauptwelle angetriebenen Königswelle antreibbar. Die Auslassventile und gegebenenfalls Einlassventile sind zweckmässigerweise über die Steuerkurvenscheibe gegen die Wirkung einer Schliessfeder öffenbar. Dadurch wird insbesondere auch beim Saughub das Auslassventil trotz eines Ventilspieles des Auslassventiles in der Steuerkurvenscheibe geschlossen gehalten. Die erfindungsgemässe Ventilsteuerung der Taumelscheiben-Brennkraftmaschine unterscheidet sich damit wesentlich von der Konstruktion herkömmlicher Brennkraftmaschinen mit Kurbeltrieb. Bei Motoren mit Kurbeltrieb schneiden die Mittelachsen der Zylinder rechtwinklig die Motorhauptwelle. Bei der erfindungs- gemässen Taumelscheiben-Brennkraftmaschine liegen die Zylinderachsen und die Mittelachse der Hauptmotorwelle vorzugsweise im wesentlichen oder genau parallel. Ein- und Auslassventil können dadurch von der gleichen Steuerkurvenscheibe angetrieben werden. Ein gegebenenfalls vorgesehener zwangsgesteuerter Ventiltrieb benötigt keine Ventilfedern, womit der Motor sicher gegen Motorschäden durch Überdrehen ist. Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigt: Fig. 1 im Axialschnitt eine Ausführungsform einer die Erfin dung aufweisenden Taumelscheiben-Brennkraftmaschine, und Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf. In einem feststehenden Motorgehäuse 1 befindet sich, vorzugsweise in ungerader Zahl, Zylinder 2 mit Kolben 3, deren Achsen parallel zur Mittelachse 4 einer Motorhauptwelle 14 liegen. Die Kolben 3 sind über Pleuelstangen 6 gelenkig mit einem nichtumlaufenden Teil 7 einer Taumelscheibe verbunden. Dabei sind die kolbenseitigen Enden der Pleuelstangen 6 jeweils über ein Kugelgelenk 45 und die gegenüberliegenden Enden über ein kardanisches Wellengelenk 46 an dem nicht-umlaufenden Teil 7 der Taumelscheibe angebracht. Der nicht-umlaufende Teil 7 der Taumelscheibe ist selbst über ein kardanisches Doppelwellengelenk 8 mit dem Motorgehäuse 1 drehfest verbunden. Dabei ist das Doppelwellengelenk 8 mit einem zum Zylinderkopf 5 weisenden Gelenkzapfen 44 aufgrund einer Kugel-Rillen-Lagerung leicht schwenkbar und in Richtung der Mittelachse 4 der Motorhauptwelle 14 axial verschiebbar in einem Hülsenabschnitt des feststehenden Motorgehäuses 1 gelagert. Ein umlaufender Teil 9 der Taumelscheibe ist über ein Axialgleitlager 10 und ein Radiallager 11 auf einer Taumelscheibenachse 12 drehbar mit dem nicht-umlaufenden Teil 7 der Taumelscheibe verbunden. Der Mittelpunkt der kardanischen Aufhängung des nicht-umlaufenden Teils der Taumelscheibe weicht beim Schwenken der Taumelscheibe um die Schwenkachse 13 geringstmöglich von der Mittelachse 4 ab. Der umlaufende Teil 9 der Taumelscheibe ist über eine quer (rechtwinklig) exzentrisch zur Motorhauptwelle 14 liegenden Schwenkachse 13 mit der Motorhauptwelle 14, und zwar über eine Schwungscheibe 47 schwenkbar verbunden. Durch Schwenken des umlaufenden Teils 9 der Taumelscheibe um die Schwenkachse 13 in Richtung der Zylinder 2 und der Kolben 3 verkleinert sich der Hub der Kolben 3. Damit wird der Hubraum des Motors reduziert. Für die Ausführung der Schwenkbewegung ist der umlaufende Teil 9 der Taumelscheibe im Bereich der Mittelachse 4 über eine Gelenkstange 18 mit einem Verstellkolben 17 verbunden, die auf beiden Seiten in einer gemeinsamen Ebene verschwenkbar angelenkt ist. Der Verstellkolben 17 ist konzentrisch in der Motorhauptwelle 14 axial verschiebbar gelagert. Die Motorhauptwelle 14 selbst ist in Wälzlagern 15 und 16 in dem Motorgehäuse 1 gelagert. Die Hubraumverstellung mittels des Verstellkolbens 17 erfolgt über eine Zahnstange 19, deren Achse exzentrisch quer zur Mittelachse 4 verläuft und die an einer zur Mittelachse 4 koaxialen Gewindehülse 20 angreift, die ihrerseits über ein Steilgewinde 21 mit dem Motorgehäuse 1 in Wirkverbindung steht. Von der sich axial verschiebenden Gewindehülse 20 aus wird über ein Drucklager 22, einen Druckring 23 und Verbindungsstangen 24 der Verstellkolben 17 relativ zur Motorhauptwelle 14 axial verschoben. Die Verstellung der Zahnstange 19 wird mit an sich bekanntem Regelantrieb so optimiert, dass der Motor mit dem fUr die jeweils erforderliche Leistung geringstmöglichem Hubraum und damit am wirtschaftlichsten arbeitet. Die rückwärtige Stirnseite des Verstellkolbens 17 ist über einen Druckmittelkanal 48 mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar, wodurch eine Gegenkraft zu den Kräften der Kolben 3 ausgeübt wird, welche die zur Hubraumänderung aufzuwendenden Verstellkräfte verringert. Der Abtrieb des Motors erfolgt über das Wellenende 25 der Motorhauptwelle 14. Der Gaswechsel in den Zylindern 2 wird über Auslassventile 27 und Einlassventile 26 gesteuert. Auf dem jeweiligen Schaft 28 des Auslassventils 27 ist über ein Verstellgewinde ein Ventilheber 29 mit einer Kontermutter 30 befestigt. Der Ventilheber 29 hat einen seitlich weisenden Steuerstift 31, der in eine Steuerkurvenscheibe 32 eingreift, und einen (gegenüberliegend) radial abstehenden Kulissenstift 33, der durch eine Kulissenführung 34 den Ventilheber 29 gegen Verdrehung sichert. Auf der Achse 35 der Steuerkurvenscheibe 32, welche ebenfalls parallel zur Mittelachse 4 verläuft, ist eine Zahnriemenscheibe 36 befestigt, die über einen Zahnriemen 37, eine Antriebsscheibe 38, eine parallel zur Motorhauptwelle 14 verlaufende Königswelle 39, ein Antriebsrad 40, ein Zwischenrad 41 und ein Hauptwellenrad 42 von der Motorhauptwelle 14 aus antreibbar ist. Die Steuerkurvenscheibe 32 ist zu den Mitten der Schäfte 28 des Einlassventils 26 und des Auslassventils 27 so angeordnet, dass der Winkel zwischen den Verbindungslinien der Steuerkurvenmitte und den Mitten der Schäfte 28 des Einlassventils 26 und des Auslassven 0 tils 27 etwa 90 beträgt. Mit dieser Anordnung können Einlass- ventil 26 und Auslassventil 27 von der gleichen Steuerkurvenscheibe 32 angetrieben werden. Der Antrieb aller Steuerkurvenscheiben 32 für sämtliche Zylinder 2 erfolgt über den gemeinsamen Zahnriemen 37. Insbesondere das Auslassventil ist über die Steuer kurvenscheibe 32 gegen die Wirkung einer Schliessfeder 43 öffenbar. Von der Schliessfeder 43 wird somit das Auslassventil 27 beim Saughub geschlossen gehalten, obwohl zwischen der Steuerkurvenscheibe 32 und dem Steuerstift 31 des Ventilhebers 29 ein hinreichendes Ventilspiel eingestellt ist. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Prinzips ist es nicht nur möglich, eine im Aufbau einfache und damit in seiner Herstellung kostengünstige Taumelscheiben-Brennkraftmaschine hoher Betriebsdauer zu schaffen, deren Hubraum veränderlich ist, sondern auch kostengünstig die Produktion von Motoren mit serienverschiedenen fest eingestellten Hubraums wirtschaftlicher zu gestalten. Im letzteren Fall brauchen lediglich die Mittel, die die Schwenkbarkeit der Taumelscheibe gewährleisten, weggelassen und durch unverstellbare, noch kostengünstigere Mittel ersetzt zu werden. Bezugszeichenliste: 1 Motorgehäuse 2 Zylinder 3 Kolben 4 Mittelachse 5 Zylinderkopf 6 Pleuelstangen 7 nicht-umlaufender Teil der Taumelscheibe 8 Doppelwellengelenk 9 umlaufender Teil der Taumelscheibe 10 Axialgleitlager 11 Radiallager 12 Taumelscheibenachse 13 Schwenkachse 14 Motorhauptwelle 15 Wälzlager 16 Wälzlager 17 Verstellkolben 18 Gelenkstange 19 Zahnstange 20 Gewindehülse 21 Steilgewinde 22 Drucklager 23 Druckring 24 Verbindungsstangen 25 Wellenende 26 Einlassventil 27 Auslassventil 28 Schaft 29 Ventilheber 30 Kontermutter 31 Steuerstift 32 Steuerkurvenscheibe 33 Kulissenstift 34 Kulissenführung 35 Steuerkurvenachse 36 Zahnriemenscheibe 37 Zahnriemen 38 Antriebsscheibe 39 Königswelle 40 Antriebsrad 41 Zwischenrad 42 Hauptwellenrad 43 Schliessfeder 44 Gelenkzapfen 45 Kugelgelenk 46 Wellengelenk 47 Schwungscheibe 48 Druckmittelkanal

Claims: Taumelscheiben-Brennkraftmaschine Patentansprüche: 1. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit veränderbarem Hubraum, deren Taumelscheibe in dem Maschinengehäuse relativ zu der Motorhauptwelle um eine rechtwinklig zur Motorhauptwelle verlaufende Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Teil (9) der Taumelscheibe um eine mit der Motorhauptwelle (14) fest verbundenen, exzentrisch quer zur Motorhauptwelle (14) liegende Schwenkachse (13) schwenkbar ist. 2. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-umlaufende Teil (7) der Taumelscheibe über ein Doppelwellengelenk (8) mit dem Maschinengehäuse (1) drehfest verbunden ist. 3. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelwellengelenk (8) mit einem Gelenkzapfen (44) in Richtung der Mittelachse (4) der Motorhauptwelle (14) axial verschieblich an dem Motorgehäuse (1) gelagert ist. 4. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Teil (9) der Taumelscheibe über eine Gelenkstange (18) mit einem konzentrisch in der Motorhauptwelle (14) gelagerten Verstellkolben (17) verbunden ist. 5. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellkolben (17) über einen Gewindetrieb (19, 21) in Richtung der Mittelachse (4) der Motorhauptwelle (14) axial verstellbar ist. 6. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellkolben (17) hydraulisch oder pneumatisch in Richtung der Taumelscheibe druckbeaufschlagbar ist. 7. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Einlassventil und einem Auslassventil für jeden Zylinder in den Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschäfte (28) von Einlass- und Auslassventil (26, 27) eines Zylinders (2) von einer gemeinsamen Steuerkurvenscheibe (32) axial antreibbar sind. 8. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub von Einlassventil (26) und Auslassventil (27) von der Steuerkurvenscheibe (32) zwangsgesteuert ist. 9. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassventile (26, 27) aller Zylinder (2) gemeinsam von einer von der Motorhauptwelle (14) angetriebenen Königswelle (39) antreibbar sind. 10. Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (27) und gegebenenfalls Einlassventil (26) über die Steuerkurvenscheibe (32) gegen die Wirkung einer Schliessfeder (43) öffenbar sind.

Inventors: LEHMANN, DIETER
Applicants: LEHMANN, DIETER
Application year: 1982
Main classification: F02B75
IPC codes: F02B75, F01B3