DE10133548A1 - Rotierende Verbrennungsmotoren und Kompressoren mit Zahnkupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung wird einer vereinfachten Konstruktion gerecht, da sie aus nur wenigen Teilen besteht, damit wird ein geringes Gewicht sowie eine mehrfach geringere Baugröße erreicht. Die Bewegung der verschiebbaren und fixierenden Kupplung wird von einer Kulisse geführt und synchronisiert die Bewegung der Kolben. Mit Hilfe einer Zwischenkupplung 8 könnte zudem der Verdichtungsgrad verändert werden. Arbeitsraum 1 ist in Form eines hohlen Anuloids mit einer Anlaß und Auslaßöffnung mindestens ein Paar Kolben 2. Jeder Kolben ist auf dem äußeren Umfang einer Tragscheibe 3 befestigt. Im Inneren der Verzahnung der Tragscheibe greift eine axial verschiebbare oder fixierende Zahnkupplung 4, 5 ein. Beide sind von Kulisse 7 geführt. Mit einer axialen Bewegung der Zwischenkupplung ändert sich die Verdichtung. Der stehende Kolben trennt Anlaß und Auslaßöffnung. Die beweglichen Kolben 2 und ihre Tragscheibe sind im Eingriff mit der Kupplung 4 und der Antriebswelle 6.

Description

• Bei rotierenden Motoren gibt es mehrere Konstruktionen z. B. von Eugen Kauertz (D), Bernard Rubinshtein (USA) 4,319,551 US PAT, Frederic Staat (F) 3,559,611 US PAT, Traugott Tschudi (USA) 3,381,669 US PAT, aber keine der Konstruktionen hatte eine praktische Bedeutung aufgrund ihres schweren und komplizierten Baus. Der Einzige in der Praxis eingesetzte Motor ist der Wankelsmotor, da er aber einen erhöhten Kraftstoffverbrauch mit sich bringt, wird er aus wirtschaftlichen Gründen nur selten eingesetzt.
• Die im Patentanspruch Nr. 1 angegebene Erfindung vereinfacht die Konstruktion erheblich, reduziert das Gewicht und verbunden damit die Vibrationen. Im Vergleich zum Wankelmotor ist die Abdichtung wesentlich verbessert und im Vergleich zu anderen Motoren und Kompressoren weist er eine verbesserte Ausnutzung des Druckes von expandierendem Gas auf, was sich in einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch ausdrückt.
• Die im Patentanspruch Nr. 1 angegebene Erfindung wird der Forderung nach einer vereinfachten Konstruktion gerecht, da sie aus nur wenigen Teilen besteht, damit ein geringeres Gewicht sowie eine mehrfach geringere Baugröße als andere Konstruktionen aufweist. Die Bewegung der verschiebbaren und fixierenden Kupplung wird von einer Kulisse geführt und synchronisiert die Bewegung der Kolben. Mit Hilfe einer Zwischenkupplung könnte zudem der Verdichtungsgrad verändert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 1 + 3 dargestellt. Diese Maschinen weisen mindestens einen Arbeitsraum 1, in Form eines hohlen Anuloids, eine Einlaßöffnung 11 und eine Auslaßöffnung 12 auf. Im Arbeitsraum bewegen sich mindestens ein Paar Kolben 2a, b, wovon jeder Kolben auf dem äußeren Umfang einer Tragscheibe 3a, b befestigt ist. Jede Tragscheibe hat auf ihrem inneren Umfang eine Innenverzahnung, in welche eine axial verschiebbare Zahnkupplung 4 mit ihrer Außenverzahnung eingreift. Beim Eingriff dieser Kupplung in die Innenverzahnung der passenden Tragscheibe erfolgt eine wechselnde Verbindung mit Antriebswelle 6, mit welcher die Zahnkupplung 4 dauernd radial verbunden ist. Beide Tragscheiben 3a, b sind angepaßt an die fixierende Kupplung 5a, b, welche die genaue Lage einer Tragscheibe 3a oder 3b fixiert. Die axiale Bewegung der verschiebbaren Zahnkupplung 4 und damit der fixierenden Kupplung 5a, b, die mit dem Gehäuse 1 radial fixiert ist, wird von Kulisse 7 geführt - siehe Fig. 3 + 4. Die Tragscheiben 3a, b sind ausgerüstet mit elastischen Elementen (Feder, Gasfeder) für die gegenseitige Übergabe der kinetischen Energie. Die Übergabe wird dabei geregelt, abhängig von der Drehzahl der Maschine. Die kinetische Energie der Tragscheibe kann auch für den Antrieb einer Einspritz-, Ölschmier- oder Kühlerpumpen benutzt werden. In der Tragscheibe 3a, 3b sind Kanäle 13 für die Zuleitung der Kühl- oder Schmiermittel zum Kolben vorgesehen. Diese Schmiermittel können vor dem Auslaßöffnung mit Hilfe von Luft aus dem Zwischenraum der Kolbenringe ausgeblasen werden. Für die Änderung des Verdichtungsgrades ist die Konstruktionslösung - siehe Fig. 5 - vorgesehen. Die Tragscheibe ist in eine äußere und innere Scheibe aufgeteilt. Zwischen den beiden Scheiben ist eine Zwischenkupplung 8a, b eingebaut, die auf dem inneren und dem äußeren Umfang quer liegende schräge Verzahnungen aufweist, die in die Verzahnung beider Tragscheiben eingreifen. Mit einer axialen Bewegung der Zwischenkupplung ändert sich die Lage der inneren und der äußeren Teile der Tragscheibe zueinander und damit auch die Verdichtung. Diesen Effekt kann man auch zur Erzeugung und weitere Ausnutzung 9, 10 von Druckluft bei der sogenannter Motorbremse von Ausnutzung oder zur Regulierung des Druckes bei Pumpen nutzen. In Fig. 2 sind schematisch gezeichnete Beispiele dargestellt, Maschinen mit einem oder mehreren Paaren der Kolben auf einer Welle, Maschine mit Niedrig- und Hochdruckkammer. Bei dem Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors laufen die Kolben 2a, b im Arbeitsraum 1 und deren Lage zueinander bestimmen die Arbeitsvorgänge: Saugen I, Kompression II, Expansion III und Auspuff IV - siehe Fig. 1. Die Lage der stehenden Tragscheibe im Arbeitsraum fixiert die Kupplung 5. Der stehende Kolben trennt das Anlaßöffnung 11 vom Auslaßöffnung 12 und ersetzt so die Funktion des Ventils (die beweglichen Kolben 2a, b und ihre Tragscheibe sind im Eingriff mit der Kupplung 4 und der Antriebswelle). Im dem Augenblick, wenn sich einer dieser beweglichen Kolben dem stehenden Kolben nähert, schiebt sich die verschiebbare Kupplung 4 auf der Antriebswelle 6 mit Hilfe der Kulisse aus einer Tragscheibe in die andere. Dadurch gibt die fixierende Kupplung 5a, b eine Tragscheibe 3a, b frei und hält die andere in der richtigen Lage.

Claims (1)

1. Rotierende Verbrennungsmotoren und Kompressoren mit Arbeitsraum im Form eines Anuloides, mit mindestens zwei Paar Kolben befestigte auf Tragscheiben, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   1. Jede Tragscheibe hat auf äußerem Umlauf mindesten ein Kolben befestigt und auf innerem Umlauf ist geeignet für Angriff eine verschiebbare axiale oder eine fixierende Kupplung.

   2. Axiale und fixierende Kupplung sind mit Hilfe eine Kulisse geführt.

   3. Die Kulisse ist im Gehäuse oder auf die Welle.

   4. Fixierende Kupplung ist im Gehäuse axial geführt.

   5. Verschiebbare axiale Kupplung ist radial verbindet mit der Antriebs- oder Abtriebswelle.

   6. Tragscheibe sind geteilt und zwischen inneren und äußeren Teil ist Zwischenkupplung mit inneren und äußeren Verzahnung mit einem unterschiedlichem axialem Schrägungsswinkel.

   7. Ellastische Elementen befestigte auf Tragscheiben übertragen radiale kinetische Energie zwischen beiden Scheiben.

   8. Verbrennungsmotor hat im Kompresionsraum ein Ventil zum Aufnahme und Anlaß des Drucklufts für Pneumatikspeicher.

   9. In der Tragscheibe und Kolben sind die Kanäle für die Zuleitung der Kühl- und Schmiermittel.

   10. Pulsierende Bewegung der Tragscheiben und Kupplungen ist zur Erzeugung des Druckmediums benutzt.