DE10133548C2 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, bei der umlaufende Kolben durch eine Kupplung abwechselnd mit einer Welle gekoppelt oder im Gehäuse fixiert werden.

Eine Rotationskolbenmaschine dieser Bauart ist durch die US 1,318,017 bekannt. Dort laufen an zwei Tragscheiben befestigte Kolben im einem torusförmigen Arbeitsraum um. Dabei werden die Tragscheiben durch eine Kupplung abwechselnd mit einer Welle verbunden oder im dem Gehäuse fixiert.

Der hierfür vorgesehne Kupplungsmechanismus ist kompliziert und dementsprechend störanfällig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotationskolbenmaschine zu schaffen, bei der eine vereinfachte Konstruktion einen störungsfreien Betrieb gewährleistet.

Die im Patentanspruch 1 angegebene Konstruktion wird der Forderung nach einer vereinfachten Konstruktion gerecht, da sie aus nur wenigen Teilen besteht und 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 kann zudem der Verdichtungsgrad verändert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 1 bis 5 dargestellt. Diese Maschine weist ein Gehäuse 1 mit mindestens einem Arbeitsraum in Form eines Torus sowie eine Einlassöffnung 11 und eine Auslassöffnung 12 auf. Im Arbeitsraum bewegen sich mindestens ein Paar Kolben 2a, b, wovon jeder Kolben 2a, 2b auf dem äußeren Umfang einer Tragscheibe 3a, b befestigt ist. Jede Tragscheibe 3a, 3b hat auf ihrem inneren Umfang eine Innenverzahnung, in welche eine axial verschiebbare Zahnkupplung 4 mit ihrer Außenverzahnung eingreift. Beim Eingriff dieser Zahnkupplung 4 in die Innenverzahnung der passenden Tragscheibe 3a, 3b erfolgt eine wechselnde Verbindung mit der 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 eine Kulisse 7 geführt - siehe Fig. 3 und 4. Die Tragscheiben 3a, b sind ausgerüstet mit elastischen Elementen (Feder, Gasfeder) für die gegenseitige Übergabe der kinetischen Energie. Die Übergabe wird dabei geregelt, und zwar abhängig von der Drehzahl der Maschine. Die kinetische Energie der Tragscheibe 3a, 3b kann auch für den Antrieb einer Einspritz-, Ölschmier- oder Kühlerpumpe benutzt werden. In der Tragscheibe 3a, 3b sind Kanäle 13 für die Zuleitung der Kühl- oder Schmiermittel zum Kolben 2a, 2b vorgesehen. Diese Schmiermittel können vor der Auslassöffnung 12 mit Hilfe von Luft aus dem Zwischenraum der Kolbenringe ausgeblasen werden.

Für die Änderung des Verdichtungsgrades ist die Konstruktionslösung nach Fig. 5 vorgesehen. Die Tragscheibe 3a, 3b 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 3a, 3b eingreifen. Mit einer axialen Bewegung der Zwischenkupplung 8a, 8b ändert sich die Lage der inneren und der äußeren Scheiben der Tragscheibe 3a, 3b zueinander und damit auch die Verdichtung. Diesen Effekt kann man auch zur Erzeugung von Druckluft bei der sogenannter Motorbremse von Verkehrsmitteln oder zur Regulierung des Druckes bei Pumpen nutzen. Hierfür ist gemäss Fig. 3 ein Speicher 10 mit Regulierventil 9 vorgesehen. In Fig. 2 sind schematisch Beispiele der Maschine dargestellt und zwar Maschinen mit einem oder mehreren Kolbenpaaren auf einer Welle und eine Maschine mit Niedrig- und Hochdruckkammer. Bei dem Arbeitszyklus eines Verbrennungsmotors laufen die Kolben 2a, b im Arbeitsraum 1 um und deren Lage zueinander bestimmen die Arbeitsvorgänge: Saugen, Kompression, Expansion und Auspuff. Die Lage der stehenden Tragscheibe 3a, 3b im Arbeitsraum fixiert die Kupplung 5a, 5b. Der stehende Kolben 2a, 2b trennt das Einlassöffnung 11 von der Auslassöffnung 12 und ersetzt so die Funktion eines Ventils. Die beweglichen Kolben 2a, b und ihre Tragscheibe 3a, 3b sind im Eingriff mit einer Zahnkupplung 4 und der Antriebswelle 6. Im dem Augenblick, wenn sich einer dieser beweglichen Kolben 2a, 2b dem stehenden Kolben 2a, 2b nähert, schiebt sich die verschiebbare Zahnkupplung 4 auf der Antriebswelle 6 mit Hilfe der Kulisse 7 aus einer Tragscheibe 3a, 3b in die andere. Dadurch gibt die fixierende Kupplung 5a, b eine Tragscheibe 3a, b frei und hält die andere in der richtigen Lage.

Claims (3)

1. Rotationskolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse angeordneten torusförmigen Arbeits­ raum, mit zwei Tragscheiben, auf denen jeweils mindestens ein in dem Arbeitsraum umlau­ fender Kolben angeordnet ist, wobei die Tragscheiben mit den Kolben durch eine Kupplung abwechselnd mit einer Welle verbunden oder in dem Gehäuse fixiert werden, dadurch ge­ kennzeichnet, dass jede Tragscheibe (3a, 3b) auf ihrem inneren Umfang eine Innenverzah­ nung aufweist, in welche abwechselnd eine auf der Welle (6) axial verschiebbare und mit der Welle (6) radial verbundene Zahnkupplung (4) mit einer Außenverzahnung eingreift, wobei die Zahnkupplung (4) und jeweils eine jede der Tragscheiben (3a, 3b) abwechselnd im Ge­ häuse fixierende Kupplung (5a, 5b) durch eine Kulisse (7) geführt und dadurch axial ver­ schoben werden.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschei­ ben (3a, 3b) in eine radial äußere und eine innere Scheibe aufgeteilt sind, zwischen denen eine Zwischenkupplung (8a, 8b) mit einer an einem inneren und äußeren Umfang quer lie­ genden Schrägverzahnung angeordnet ist, wodurch bei einer axialen Bewegung der Zwi­ schenkupplung (8a, 8b) die Lage der inneren und äußeren Scheibe der Tragscheiben (3a, 3b) und somit die Lage der Kolben (2a, 2b) zueinander verstellbar ist.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Tragscheiben (3a, 3b) elastische Elemente zur Übertragung der kinetischen Energie zwi­ schen beiden Tragscheiben (3a, 3b) in Abhängigkeit von der Drehzahl angeordnet sind.