NL1005155C2 - Zuigermotor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Zuigermotor.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zuigermotor van het type dat beschreven is in het Amerikaanse octrooi US 4,974,555 van onderhavige aanvrager, in het bijzonder de in figuur 5 van dat octrooi 5 getoonde zuigermotor.

Bij elk van de zuigers van deze bekende zuigermotor behoort een veer die de zuiger in de richting van het bijbehorende schijflichaam dwingt teneinde het vrije einde van de drijfstang, dat is voorzien van een draaibare rol 10 als contactorgaan, tegen het profielvormende loopvlak van het schijflichaam te drukken.

Bij het starten van de bekende zuigermotor blijken de vrije einden van sommige van de drijfstangen het profiel van de roterende schijflichamen niet te kunnen volgen.

15 Deze drijfstangeinden komen bij rotatie van de schijflichamen los van het loopvlak om vervolgens weer met een klap tegen het loopvlak te slaan. Dit leidt tot ongewenste slijtage. Verder vindt in deze situatie in de betreffende verbrandingsruimte geen verbranding plaats, 20 waardoor de zuigermotor moeilijk start.

Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt beoogd de bekende zuigermotor zo te verbeteren dat onder alle omstandigheden probleemloos kan worden gestart.

25 De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een zuigermotor volgens de aanhef van conclusie 1, die is gekenmerkt doordat bij elke cilinder het starten van de zuigermotor bevorderende middelen zijn voorzien, die het mogelijk maken gas tot de verbrandingsruimte in een 30 cilinder toe te laten wanneer zowel de inlaatpoort als de uitlaatpoort door de zuigers van die cilinder zijn afgesloten.

Deze maatregel volgens de uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat het bij het starten van de zuigermotor 35 mogelijk is dat in een of meer van de cilinders zowel de 1005155 -2- inlaatpoort als de uitlaatpoort door de zuigers zijn afgesloten. Bij het starten van de zuigermotor trachten de bijbehorende veren, of anders uitgevoerde aandrukxniddelen, de zuigers van elkaar vandaan te bewegen. In de afgesloten 5 verbrandingsruimte tussen de zuigers ontstaat dan echter een onderdruk die de kracht van de veren tegenwerkt en daardoor kan de situatie ontstaan dat de inlaatpoort en de uitlaatpoort van de betreffende cilinder gesloten blijven.

De maatregel volgens de uitvinding maakt het mogelijk 10 dat bij het starten van de zuigermotor het ontstaan van onderdruk in een van de inlaatpoort en uitlaatpoort afgesloten verbrandingsruimte wordt voorkomen of dat de waarde van de onderdruk in die ruimte wordt beperkt. Hierdoor kunnen de veren, ook als deze relatief zwak zijn 15 uitgevoerd, bij het starten de drijfstangeinden in contact houden met de schijflichamen. Een zwakke uitvoering van de veren heeft als belangrijk voordeel dat de vrije einden van de drijfstangen slechts met een lichte voorspanning tegen het schijflichaam liggen hetgeen voordelig is voor 20 de smering en slijtage.

Volgens een tweede aspect van de onderhavige uitvinding is voorzien in smering tussen het loopvlak van het schijflichaam enerzijds en de contactorganen die daar tegenaan worden gedrukt anderzijds. Daartoe verschaft de 25 onderhavige uitvinding een zuigermotor volgens de aanhef van conclusie 8, welke aanhef is gebaseerd op het Amerikaanse octrooi US 4,974,555. Deze zuigermotor is volgens conclusie 8 gekenmerkt doordat smeringsmiddelen voor het vormen van een film van smeermiddel tussen een 30 contactorgaan en het loopvlak zijn voorzien.

Bij voorkeur zijn de smeringsmiddelen ingericht voor het op een of meer radiaal binnen het loopvlak gelegen plaatsen toevoeren van smeermiddel, in het bijzonder smeerolie, op de naar de drijfstangeinden gekeerde zijde 35 van elk schijflichaam en zijn obstructiemiddelen voorzien die voor het onder invloed van de centrifugale kracht over de zijde met het loopvlak van het schijflichaam naar 1005155 -3- buiten stromend smeermiddel een verhoogde stromingsweerstand vormen. Bij hoge toerentallen en een grote straal van het loopvlak zal de smeerolie met grote kracht naar buiten worden geslingerd. De 5 obstructiemiddelen, die in een voorkeuruitvoeringsvorm een of meer ringvormige verdiepingen of verhogingen op het schijflichaam omvatten, in het gebied van het loopvlak en/of in een ringgebied buiten om het loopvlak, bewerkstelligen een opstuwing van smeermiddel ter plaatse 10 van het loopvlak, zodat tussen het loopvlak en de drijfstangeinden een geschikte dikte van de smeermiddelfilm is gewaarborgd.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de zuigermotor volgens de uitvinding zijn beschreven in de conclusies en in de 15 navolgende beschrijving aan de hand van de tekening. Daarbij toont: fig. 1 schematisch een langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de zuigermotor volgens de uitvinding, 20 fig. 2 schematisch een langsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de zuigermotor volgens de uitvinding, en fig. 3 schematisch een radiaal segment van een schijflichaam en een deel van een daarmee samenwerkende 25 drijfstang van de zuigermotor volgens figuur 1.

In de figuren 1, 2 en 3 zijn dezelfde onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers.

De in figuur 1 getoonde zuigermotor 1 van het 30 inwendige verbrandingstype omvat een huis 2, dat in de figuren 1 en 2 schematisch met streeplijnen is aangeduid. De zuigermotor 1 is een 2-takt motor. In het huis 2 is een motoras 3 roteerbaar gelagerd in lagers 4. In het huis 2 zijn verder meerdere cilinders 5 gevormd. Elke cilinder 5 35 heeft een axiale cilinderhartlijn die zich op een afstand van en evenwijdig aan de motoras 3 uitstrekt. De cilinders 5 liggen bij voorkeur op dezelfde afstand van de motoras 1005155 -4- 3, gelijkmatig verdeeld rond de motoras 3, zodat een in hoofdzaak cilindrische opbouw van de zuigermotor 1 wordt verkregen.

In elk van de cilinders 5 zijn twee langs de 5 cilinderhartlijn heen en weer beweegbare zuigers 7,8 aanwezig. De zuigers 7, 8 begrenzen tussen hen in een verbrandingsruimte 9 met een variabel volume.

Bij elke cilinder 5 zijn een inlaatpoort 10 en een uitlaatpoort 11 aanwezig. De zuigers 7,8 in een cilinder 5 10 bewerkstelligen het openen en sluiten van de inlaatpoort 10 en de uitlaatpoort 11 in afhankelijkheid van de positie van de zuigers 7,8 in de betreffende cilinder 5.

Elke zuiger 7,8 is aan de van de andere zuiger, resp. 8,7 in dezelfde cilinder afgekeerde zijde verbonden met 15 een drijfstang 12, 13. Elke drijfstang 12, 13 steekt met een drijfstangeinde 14, 15 daarvan uit de betreffende cilinder 5 naar buiten.

De zuigermotor 1 omvat verder twee schijflichamen 16, 17, die vast aan de motoras 3 zijn aangebracht. Elk van de 20 schijflichamen 16, 17 bevindt zich nabij één axiaal einde van de cilinders 5 van de zuigermotor 1.

Elk schijflichaam 16, 17 heeft aan de naar de naburige drijfstangeinden 14, 15 gekeerde zijde daarvan een golvend verlopend profiel dat is gevormd door een in 25 hoofdzaak ringvormig loopvlak 18, 19 van het schij flichaam.

De loopvlakken 18, 19 werken elk op zodanige wijze samen r.jt de naburige drijfstangeinden, respectievelijk 14, 15, dat bij bedrijf van de zuigermotor 1 de heen en weer 30 beweging van de zuigers 7,8 een rotatie van de schijflichamen 16, 17 en van de daarmee verbonden motoras 3 bewerkstelligt.

Elke drijfstang 12, 13 is zwenkbaar bevestigd aan de bijbehorende zuiger 7, 8 en is in hoofdzaak evenwijdig aan 35 de motoras 3 heen en weer beweegbaar geleid. Deze geleiding omvat telkens een ten opzichte van het huis 2 zwenkbare arm 20, welke arm 20 aan zijn andere einde 1005155 -5- zwenkbaar aan de drijfstang is bevestigd. Aan het van de bijbehorende zuiger afgekeerde uiteinde van elke drijfstang 12, 13 is een contactorgaan 21 aangebracht, die over het geprofileerde loopvlak van het bijbehorende 5 schijflichaam 16, 17 glijdt of rolt. In de weergegeven uitvoeringsvorm is het contactorgaan 21 een glijschoen, hetgeen vanwege het lage gewicht de voorkeur heeft boven een rollager als contactorgaan.

Teneinde de glijschoenen 21 tegen het loopvlak 18, 19 10 van het bijbehorende schijflichaam 16, 17 te houden, zijn bij elke zuiger 7, 8 aandrukmiddelen voorzien. In een praktisch eenvoudige uitvoering omvatten de aandrukmiddelen een veer 22, die is geplaatst tussen het huis 2 en elke zwenkbare arm 20. De aandrukmiddelen kunnen 15 ook hydraulisch of pneumatisch zijn uitgevoerd.

Wanneer in een verbrandingsruimte 9 een verbrandingsproces plaatsvindt, bewegen de zuigers 7, 8 uit elkaar en drukken de bijbehorende drijfstangen 12, 13 krachtig tegen de schijflichamen 16, 17. Door de 20 profilering van de loopvlakken 18,19 van de cilindrische schijflichamen 16, 17, die is afgestemd op de gewenste bewegingsafloop van de zuigers 7,8, wordt daarbij op de motoras 3 een draaimoment uitgeoefend.

Voor een gedetailleerde beschrijving van een 25 voorkeursuitvoeringsvorm van de schijflichamen en van mogelijke uitvoeringen van de met de schijflichamen samenwerkende onderdelen wordt hier verwezen naar het Amerikaanse octrooi 4,974,555.

De getoonde zuigermotor 1 is niet zelf-aanzuigend, 30 dat wil zeggen dat een additionele voorziening (niet weergegeven), bijvoorbeeld een blower, moet worden aangebracht om lucht aan de verbrandingsruimte 9 toe te voeren.

Om het starten van de zuigermotor 1 te bevorderen, is 35 elke cilinder 5 voorzien van een additionele inlaatpoort 25 op een plaats die ongeacht de positie van de zuigers 7, 8 in de cilinder 5 voortdurend in verbinding is met de 1005155 -6- verbrandingsruiinte 9. Op dezelfde plaats zijn desgewenst ook de brandstof-inspuiting en onstekingsmiddelen, bijvoorbeeld een bougie, aangebracht.

Verder zijn bij elke additionele inlaatpoort 25 5 klepmiddelen 26 voorzien voor het openen en sluiten van de additionele inlaatpoort 25. De additionele inlaatpoort 25 en de klepmiddelen 26 maken het mogelijk maken lucht, of een ander gas, tot de verbrandingsruimte 9 toe te laten wanneer zowel de inlaatpoort 10 als de uitlaatpoort 11 10 door de zuigers 7,8 van die cilinder 5 zijn afgesloten. Deze mogelijkheid is van belang bij het starten van de zuigermotor 1.

In figuur 1 is te herkennen dat in de bovenste cilinder 5 de zuigers 7,8 de inlaatpoort 10 en de 15 uitlaatpoort 11 afsluiten. Wanneer dit het geval is tijdens stilstand van de zuigermotor 1 en de zuigermotor 1 wordt dan gestart, dan trachten de veren 22 de zuigers 7, 8 van elkaar vandaan te bewegen. Bij het uit elkaar bewegen van de zuigers 7,8 ontstaat in beginsel een 20 onderdruk in de afgesloten verbrandingsruimte 9.

Afhankelijk van de beginsituatie bij het starten kan deze onderdruk zo groot zijn dat de veren 22 niet in staat zijn de zuigers 7, 8 ver genoeg uit elkaar te bewegen om één van de poorten 10 of 11 te openen. Door het openen van de 25 klepmiddelen 26 kan echter gas, in het bijzonder lucht, in de verbrandingsruimte 9 stromen, zodat de bovengenoemde onderdruk niet optreedt en de veren 22 de bij de zuigers 7, 8 behorende drijfstangen 12, 13 met de baan van de loopvlakken van de schijflichamen 16, 17 kunnen laten 30 volgen. Door op een geschikt moment de klepmiddelen 26 weer te sluiten, kan in de betreffende cilinder 5 het verbrandingsproces worden opgestart.

De klepmiddelen 26 voor de additionele inlaatpoort 25 kunnen van het uitwendig bediende type zijn, bijvoorbeeld 35 elektrisch bediend. In een andere uitvoering is het echter ook mogelijk dat de klepmiddelen 26 zo zijn uitgevoerd dat deze automatisch openen wanneer de onderdruk in de 1005155 -7- verbrandingskamer 9 te sterk wordt, bijvoorbeeld beneden een bepaalde drempelwaarde daalt.

In figuur 2 is een zuigermotor 201 weergegeven, die grote overeenkomst vertoont met de aan de hand van figuur 5 1 beschreven zuigermotor 1. Het verschil tussen de zuigermotor 1 en de zuigermotor 201 wordt gevormd door de maatregelen die zijn genomen om het starten van de zuigermotor 201 te bevorderen. Bij de zuigermotor 201 is in een van de zuigers 207, 208 van elke cilinder 5, in dit 10 voorbeeld de zuiger 208, een kanaal 239 gevormd dat de verbrandingsruimte 9 verbindt met de andere zijde van de zuiger 208. Verder zijn in die zuiger 208 klepmiddelen 240 voorzien, welke klepmiddelem 240 zijn ingericht om het kanaal 239 automatisch te openen wanneer in de 15 verbrandingsruimte 9 de druk beneden een van te voren bepaalde onderdrukwaarde daalt. Deze onderdrukwaarde wordt bij voorkeur zodanig gekozen dat de veren 22 in elke startsituatie in staat zijn de glijschoenen 21 tegen de schijflichamen 16, 17 aan te drukken.

20 Figuur 3 toont schematisch een segment van het aan de motoras 3 bevestigde schijflichaam 17. Op de naar het drijfstangeinde 15 gekeerde zijde van het schijflichaam 17 is het ringvormige loopvlak 19 te herkennen, waar de glijschoen 21 overheen glijdt. De glijschoen 21 is 25 kantelbaar bevestigd aan het einde van de drijfstang 13.

Voor het vormen van een film van smeerolie tussen de glijschoen 21 en het loopvlak 19 wordt op een of meer radiaal binnen het loopvlak 19 gelegen plaatsen smeerolie toegevoerd op de naar de drijfstangeinden 15 gekeerde 30 zijde van het schijflichaam 17. In dit voorbeeld wordt uit spuitmond 30 smeerolie op het schijflichaam 17 gesproeid, uiteraard zou de smeerolie ook op andere wijze kunnen worden toegevoerd.

Bij het roteren van het schijflichaam 17 35 bewerkstelligt de centrifugale kracht dat de smeerolie naar buiten beweegt en over het loopvlak 19 passeert. Bij hoge toerentallen en/of een grote omtreksstraal van het 1005155 -8- loopvlak 19 bestaat het risico dat de smeeroliefilm ter plaatse van het loopvlak 19 te dun wordt. Om een voldoende dikke smeeroliefilm op het loopvlak 19 te waarborgen, is een omhoogstaande rand 31 aangebracht, buitenom het 5 loopvlak 19. Deze rand 31 vormt een obstructie voor de naar buiten bewegende smeerolie, zodat de smeerolie ter plaatse van het loopvlak wordt opgestuwd en een voldoende dikke oliefilm gegarandeerd is.

In een andere niet weergegeven uitvoeringsvorm kan de 10 obstructie worden verkregen door in het gebied van het loopvlak of juist daar buiten een of meer ringvormige verdiepingen of verhogingen op het schijflichaam aan te brengen. Ook zouden zowel het loopvlak als de glijschoen, in radiale doorsnede over het schijflichaam gezien, 15 getrapt kunnen zijn uitgevoerd, zodat zij tussen hen in een soort labyrinthvormige spleet voor de smeerolie vrijlaten.

Ten behoeve van het onderhoud van de zuigermotor 1, 201 zijn de glijschoenen 21 bij voorkeur eenvoudig 20 verwisselbaar uitgevoerd.

1005155

Claims (12)

1. Zuigermotor (1;201) van het inwendige verbrandingstype omvattende een huis (1), een roteerbaar in het huis gelagerde motoras (3), meerdere in het huis gevormde cilinders (5), waarbij elke cilinder een axiale 5 cilinderhartlijn heeft die zich op een afstand van en evenwijdig aan de motoras (3) uitstrekt, in elke cilinder twee langs de cilinderhartlijn heen en weer beweegbare zuigers (7,8/207,208), welke zuigers tussen hen in een variabele verbrandingsruimte (9) begrenzen, een 10 inlaatpoort (10) en een uitlaatpoort (11) voor elke cilinder, waarbij de zuigers in een cilinder de inlaatpoort en de uitlaatpoort openen en sluiten in afhankelijkheid van de positie van de zuigers in de cilinder, en waarbij elke zuiger aan de van de andere 15 zuiger afgekeerde zijde is verbonden met een drijfstang (12,13) die met een drijfstangeinde (14,15) daarvan uit de cilinder naar buiten steekt, twee schijflichamen (16,17), die vast aan de motoras (3) zijn aangebracht, elk nabij één axiaal einde van de cilinders, 20 waarbij elk schijflichaam (16,17) een profiel heeft, waarmee elk naburige drijfstangeinde samenwerkt, zodanig dat bij bedrijf van de zuigermotor de heen en weer beweging van de zuigers een rotatie van de schijflichamen en van de daarmee verbonden motoras bewerkstelligt, met 25 het kenmerk, dat bij elke cilinder het starten van de zuigermotor bevorderende middelen (25,27/239,240) zijn voorzien, die het mogelijk maken gas tot de verbrandingsruimte (9) toe te laten wanneer zowel de inlaatpoort (10) als de uitlaatpoort (11) door de zuigers 30 (7,8/207,208) van die cilinder zijn afgesloten.

2. Zuigermotor volgens conclusie 1, waarbij elke cilinder (5) is voorzien van een additionele inlaatpoort (25) op een plaats die in elke positie van de zuigers 35 (7,8) voortdurend in verbinding is met de 1005155 -lover brand ingsruimte (9), en waarbij klepmiddelen (26) zijn voorzien voor het openen en sluiten van de additionele inlaatpoort (25).

3. Zuigermotor volgens conclusie 2, waarbij de klepmiddelen (26) automatisch openen wanneer in de verbrandingsruimte (9) de druk beneden een van te voren bepaalde onderdrukwaarde daalt.

4. Zuigermotor volgens conclusie 1, waarbij in ten minste een van de zuigers (207) een kanaal (239) is gevormd dat de verbrandingsruimte (9) verbindt met de andere zijde van die zuiger, en waarbij in die zuiger (207) klepmiddelen (240) zijn voorzien die zijn ingericht 15 om het kanaal (239) automatisch te openen wanneer in de verbrandingsruimte (9) de druk beneden een van te voren bepaalde onderdrukwaarde daalt.

5. Zuigermotor volgens een of meer van de voorgaande 20 conclusies, waarbij het profiel van elk schijflichaam (16,17) is gevormd door een in hoofdzaak ringvormig loopvlak (18,19), dat is voorzien aan de naar de naburige drijfstangeinden (14,15) gekeerde zijde van het schijflichaam, waarbij elk drijfstangeinde een 25 contactorgaan (21) heeft dat aanligt tegen het loopvlak, en waarbij bij elke drijfstang aandrukmiddelen (20,22) zijn voorzien die het contactorgaan (21) onder voorspanning tegen het loopvlak (18,19) drukken.

7. Zuigermotor volgens conclusie 6, waarbij smeringsmiddelen (30) voor het vormen van een film van smeermiddel tussen een contactorgaan (21) en het loopvlak (18,19) zijn voorzien.

8. Zuigermotor (1;201) van het inwendige verbrandingstype omvattende een huis (1), een roteerbaar in het huis gelagerde motoras (3), meerdere in het huis 1005155 -11- gevormde cilinders (5), waarbij elke cilinder een axiale cilinderhartlijn heeft die zich op een afstand van en evenwijdig aan de motoras (3) uitstrekt, in elke cilinder twee langs de cilinderhartlijn heen en weer beweegbare 5 zuigers (7,8;207,208), welke zuigers tussen hen in een variabele verbrandingsruimte (9) begrenzen, een inlaatpoort (10) en een uitlaatpoort (11) voor elke cilinder, waarbij de zuigers in een cilinder de inlaatpoort en de uitlaatpoort openen en sluiten in 10 afhankelijkheid van de positie van de zuigers in de cilinder, en waarbij elke zuiger aan de van de andere zuiger afgekeerde zijde is verbonden met een drijfstang (12,13) die met een drijfstangeinde (14,15) daarvan uit de cilinder naar buiten steekt, twee schijflichamen (16,17), 15 die vast aan de motoras (3) zijn aangebracht, elk nabij één axiaal einde van de cilinders, waarbij elk schijflichaam (16,17) een profiel heeft, waarbij het profiel van elk schijflichaam is gevormd door een in hoofdzaak ringvormig loopvlak, dat is voorzien aan 20 de naar de naburige drijfstangeinden gekeerde zijde van het schijflichaam, waarbij elk drijfstangeinde een contactorgaan heeft dat aanligt tegen het loopvlak, en waarbij bij elke drijfstang aandrukmiddelen zijn voorzien die het contactorgaan onder voorspanning tegen het 25 loopvlak drukken, zodanig dat bij bedrijf van de zuigermotor de heen en weer beweging van de zuigers een rotatie van de schijflichamen en van de daarmee verbonden motoras bewerkstelligt, met het kenmerk, dat smeringsmiddelen (30) voor het vormen van een film van 30 smeermiddel tussen een contactorgaan (21) en het loopvlak (18,19) zijn voorzien.

9. Zuigermotor volgens conclusie 8, waarbij de smeringsmiddelen (30) zijn ingericht voor het op een of 35 meer radiaal binnen het loopvlak (18,19) gelegen plaatsen toevoeren van smeermiddel op het naar de drijfstangeinden (14,15) gekeerde zijde van elk schijflichaam (16,17). 1005155 -12-

10. Zuigermotor volgens conclusie 9, waarbij obstructiemiddelen (31) zijn voorzien die voor het onder invloed van de centrifugale kracht over de zijde met het loopvlak (18,19) van het schijflichaam (16,17) naar buiten 5 stromend smeermiddel een verhoogde stromingsweerstand vormen, zodanig dat tussen het loopvlak (18,19) en de drijfstangeinden een geschikte dikte van de smeermiddelfilm is gewaarborgd.

11. Zuigermotor volgens conclusie 9, waarbij de obstructiemiddelen een of meer ringvormige verdiepingen of verhogingen (31) op het schijflichaam (16,17) omvatten in het gebied van het loopvlak en/of in een ringgebied buiten om het loopvlak. 15

12. Zuigermotor volgens een of meer van de conclusies 8- 11, dat het contactorgaan een glijschoen (21) is.

13. Zuigermotor volgens conclusies 8 en 12, waarbij de 20 glijschoen en het loopvlak, gezien in radiale doorsnede van het schijflichaam, getrapt zijn uitgevoerd. 1005155