DE1551082A1 - Taumelkreiskolbenbrennkraftmaschine bzw. Taumelkreiskolbenmaschine - Google Patents

Description

Giancarlo Caoduro, München» Deutschland

Taumelkreiskolbenbrennkraftraaschine

bzw.
Tnumelkreiökolbenmaschine

Die Erfindung besieht sich auf eine Taumelkreiskolbenbrennkraftmaschine, bei welcher innerhalb eines feststehenden Umsohließungskörpers mit mehrbogigen, seitlichen, etwa achsparallel gerichteten Innenbegrenzungen ein mehrzahniger, an dem äußersten Kreisurafang zentrisch rotierender, aber auf einer Taumelwelle taumelnder Läufer umläuft, der bei seiner Taumelbewegung gegenüber dem Umschließungskörper mit den seitlichen Kanten seiner zahnartigen Vorsprünge ständig an den im Sinne der Längsachse seitlichen Innenbegrenzungen des

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Umachließungakörpera durch Diehtleiaten entlanggleitet» wodurch Arbeitskaioaera veränderlichen Rauminhalte β gebildet werden.

Zvraek dieser Erfindung ist es» die von den Radialdichtlei a ten durch die Fliehkraft verursachte vorseitige Abnutsung des Umechließungskörpers der Drehkolbenmaaohinen eu beseitigen· Außerdem kanu, durch diese Neuentwicklung die Droiisahl wesentlich erhöht werden, und man kanu bei dem uich zentrisch drehenden Kolben sechs Expansionstakte anstatt drei» bei ,jeder Kolbenumdrehung erzielen·

Wie bei den Zweitaktmotoren münden die Einlaß- und Auslaß-Icanäle in die veränderlichen Arbeitskammern und werden von den seitlichen oder äußersten Kanten des hohl ausgeführten Flügels des taumel-rοtierenden Kolbens gesteuert.

Die Eigenart der vorliegenden Ausführung besteht jedoch darin, daß infolge der drei Kanten oder Scken an den Seiten des Flügelkolbens die Brennkraftmaschine ihro Arbeit la Viertaktverfahren leistet· Eine oder jede der beiden leiten des taumel-kre!senden Kolbens haben drei Gleiche doppeIbogige oder doppelgewSlbte Flächen» wodurch die Arbeitskammern gebildet werden· Der äußere Kreisumfang des taumel-krelaenden Kolbens sowie der innere Kreisumfang

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des Mantels sind in Kreisausschnitten gesehen kugelförmig oder kreisbogenförmig und zentrisch zur Aehse der Taumelscheibe der Taumelwelle und um den Mittelpunkt seiner eigenen Kugel drehend und taumelnd ausgebildet·

Die Hauptdichtleisten werden radial auf den Vorsprung« oder Ecken an den Seiten des FlügelkoIbens, etwa senkrecht zu dessen Achse eingebaut, d.h. so, daß sie sich etwa vom LÜttelpunkt des Kolbens^ach seiner äußersten kugelförmigen Außenfläche erstrecken· Dadurch ist das bis jetzt bei den Üblichen Drehkolbenmaschinen ungelöste Problem des von der Fliehkraft verursachten veränderlichen Druckes und Verschleißes an den Dichtleisten und dem Umschließungskörper unexistent· Der Druck an die Hauptdichtltisten ist also unabhängig von der Drehzahl des Kolbens, d.h., daß der Motor in jedem Drehzahlbereieh vorteilhaft ausgenutzt und die Drehzahl gegenüber den üblichen Typen wesentlich erhöht werden kann·

Der von der Fliehkraft verursachte Druck an die Dichtungen, welche an dem äußersten Kreisumfang des Kolbens eingebaut sind, wird von einer einfachen Vorrichtung, di· innerhalb der Oberfläche des Kolbens angeordnet ist, gesteuert. Außerdem sind sie wegen ihrer größeren und gleichmäßigeren Flächen, ihrem niedrigeren Arbeitsanspruch und

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aufgrund ihrer taumel-kre!senden, d.h. weichen Arbeitsweise, weniger empfindlich als die Hauptdichtleisten·

Die Erfindung eignet sich aufgrund ihrer verscliiedenen Verdichtungsverhältnis- und Bauartmöglichkeiten, die nicht von der kreisenden Umdrehung begrenzt oder abhängig sind, gleich gut für Einspritz- wie für Vergaser-Brennkraftmaschinen, ebenso v/ie für Diesel-Verfahren. Das Volumen also, das von den bogenförmigen Flächen, die zwischen den Vorsprünjen des Kolbens entstehen, gebildet wird, kann Je nach Auebildung der Schräge der Scheibe der Taumelwelle dae gewünschte Verdichtungsverhältnis betragen, und die Hauptdichtleisten, die auf den Vorsprüngen angeordnet sind, können wegen ihres von der Fliehkraft unabhängigen Druckes verdrei- oder vervierfacht werden, ohne daß sich das verdrei- oder vervierfachte Gewicht schädlich auf die Abnutzung des riantels auawirkt.

Die besondere Eigenart dieser Maschine besteht aber darin, daß der Läufer oder rotierende Kolben taumelnd, aber ausgeglichen und zentrisch wie seine Antriebswelle umläuft. Außerdem wird aus diesem Grund verhindert, daß Schwingungen der Kasehine aif treten, aich weil der Kolben nicht nur an einer Seite, sondern an beiden Seiten gleichzeitig oder abwechselnd, je nach Bauart der Llaschine, durch die Expansion, der Gase beaufschlagt werden kann.

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Der Kolben oder Läufer ist wie gewöhnlich mit einem Getriebe mit festem Verhältnis zwischen ihm und seiner TauraelwGlle bzw. seinem Umschließungskörper ausgerüstet, dessen Drehaahl durch swei gegenüberliegende, an den Seiten de3 Kolbens angeordnete Hohlräder bestimmt wird, die schräg zur !Längsachse der Maschine oder der Antriebswelle mit zwei feststehenden Ritzeln ständig in Eingriff stehen. Durch die beiden Hohlräder und Ritzel, anstatt nur dL nem wird die Gefahr, daß sich Läufer und Umschließungskörper gegeneinander verkanten, vermindert. Fast alle kreisenden Teile der Maschine drehen.sich um einen gemeinsamen lüttelpunkt oder eine gemeinsame Mittelachse des Kolbens, und es ist kein Gegen- oder Ausgleichsgewicht, außer für den wahlweisen Gewichtsausgleich der Dichtungen, erforderlich.

Die Expansionstakte können dreimal bei jeder Umdrehung des iColbens stattfinden, bzw. sechsmal, wenn beide Seiten des Kolbens bzw. des Umschließungskörpers ausgenützt werden» Wenn es erwünscht ist, können die Expansions takte je nach Bauart der !Maschine, d.h. je nach der Lage der Einlaß- und Auslaßfenster und Zündkerzen, gleichzeitig erföl. en au den entgegengesetzt liegenden Seiten des Kolbens bzw. des Kanteis, und zwar dreimal zwei gleichzeitige Expansionstakte bei jeder Umdrehung des Kolbens oder nacheinander,

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d.h. sechsmal ein Takt bei jeder Umdrehung des Kolben»· Verglichen mit einem herkömmlichen Kurbelwellen-Viertaktmotor würde die erfindungsgeraäße Maschine also in einer Kolbenumdrehung die gleichen Expansionstakte wie während einer Umdrshung eines Zwölf zylinder-ifotors ermöglichen.

Um eine begreifliche Darstellung zu ermöglichen und um einen Beweis für die Verdichtungsverhältnismöglichkeiten dieser Ta-.chine zu erbringen, ist die taumelnde Bewegung des Kolbens bzw. die Schräge der Scheibe der Taumelwell· in den Zeichnungen überproportioniert wiedergegeben. Das theoretische Verdichtungsverhältnis beträgt also etwa 40 : 1 bei einem Ueigungswinkel der Taumelscheibe von gegenüb r der Querachse der faschine· Die !laschine kann übrirens ein höheres Verdichtungsverhältnis als die üblichen Llaochinen vertragen, was auf die bessere und gleichbleibendere Abdichtung an den Ecken des Kolbens und aif die größere Tragfähigkeit der Taumelscheibe der Taumelwelle zurückzuführen ist, und zwar dadurch, daß auf der Lauffläche einer Taumelwelle mindestens ein Drittel der kegelförmigen Rollen und ein anderes Drittel auf der Gegenseite gleichseitig unter Arbeitsdruck stehen, während auf der Oberfläche einer normalen Kurbel- oder Exzenterwell· im allgemeinen, nur ein Viertel oder Fünftel der Rollen oder Hagel gleichseitig unter Arbeitsdruck stehen. Außerdem sind

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die Verdiohtungskaramern bei höchster Verdichtung in sichelförmigen Räumen gebildet, die sich aber nach einer Drehbewegung des Kolbens um etwa 10 bis 15° in muldenförmige, gewölbt· Flächen umwandeln, wodurch die Schubgase gegeneinander und nicht auseinander wie bei den herkömmlichen Kreiskolbenoasohlnen gel eitet werden (Fig· und 4)·

Bei dem dargestellten Beispiel sind die Taumelwellenachslager wegen der großen, unnötigen Taumelbewegung nicht einstückig mit dem Mantel ausgeführt, sondern die feststehenden Ritzel sind im Gehäuse untergebracht, um die Montage oder den Ausbau zu ermöglichen. Es muß aber berücksichtigt werden, daß bei einer solchen Haschine die Wellmaohalager wie in diesen Beispiel untergebracht werden könnten, weil der Schub des Läufers im Falle nacheinander erfolgender Expansionstakte in Richtung der Längsache· und nicht quer zur Achse wie bei den herkömmlichen Typen

erfolgt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen nähtr erläutert·

In der Zeichnung ist «in Ausführungsbeispi·! des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigtt

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Fig. 1 den Kolben oder Läufer in der Ausführung für Doppelverwendung, d.h. an beiden Seiten des Flügels auf der Taumelwelle und dem Getriebe montiert· Hierbei ist auch eines der beiden feststehenden Ritzel ersichtlich. Auf dem äußersten Kreisumfang dieses Flügelkolbens ist auch eine Nut 1, in welche die Dichtungen eingebettet sind und durch Blattfedern und Ausgleichsgewichte 22 unterstützt werden, dargestellt. Diese Nut ist auf allen anderen Abbildungen, um einen Zeitaufwand zu sparen, nicht gezeichnet. Man muß aber berücksichtigen, daß auf allen Abbildungen oder bei Herstellung des Kolbens, mindestens eine Nut, bzw. eine Dichtung auf der äußeren Fläche angebracht werden muß. Um die notwendige Abkühlung zu ermöglichen und um schädliches Gewicht zu sparen muß der Flügel um den Kolben hohl betrachtet werden.

Fi/ζ. 2 stellt eine Ansicht der Maschine τοη oben bei Ausgangs- oder Nullpunkt der Bewegung für ihre rechte Seite "B" dar. Der obere Teil des Ilantels des Gehäuses entfällt, so daß die Betriebecharakteristik deutlich wird» Die seitlichen Innenbegrenzungen des Gehäuses, an denen die Ecken und Hauptdichtl#isten des Kolbens vorbeigleiten, sind dargestellt. Der Kolben dreht sich von der rechten Seite "B" gesehen im Uhrzeigersinne und taumelt nach der Pfeilrichtung 2. Der Einlaß- bzw. Auslaßkanal ist mit 3 bzw. 4 bezeichnet.

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Für die linke Seite "A" sind die Einlaß- bzw. Auslaßkanäls bei Verwendung der Maschine mit gleichzeitigen Expansionstakten an der Gegenseite "C" angebracht, ebenso wie die Zündkerze dar rechten Seite "B-D". Die Position der Sc'eibe der Taumelwelle bei dieser Phase ist in unterbrochenem Linien dargestellt.

Fir;» 3 f.ei t den Anfang des Ansaugtaktes der in Betracht stehenden rechten Seite ^WB" der T*a.cchine bei etwa 1/8 Urndrehung. Die Kraftstoffrdachung tritt durch den Ansaugkanal 3 in Pfeilrichtuu.fi ein, während der Kolben in Pfeilrichtung 2 fol£,t· Der bei liullpunkt sichelförmige Raum d.-r Arbeitskammer hat sich schon in Iiuldenform umgewandelt. Die Taumelscheibe 5 befindet :*ich 20° schräg in der Ebene der Querachse der ilaschine. An der linken Seite "A" der Kanner 6 if?t die hal^]>verdichtete Kraftstoff mischung dargestellt.

Fif-;, 4 stellt das Ende des Ansaugtaktes der Kolbenkarnraer 7 der rechten ;Seite "B" bei unverdiohtete* LliBOhung und den Anfang des Auspuff- oder Ausschubtaktes 0 in" Pfeilrichtung dar. Der Kolben 1 läuft weiter in Pfeilriehtung 2, während an der linken Seite "A* des Kolbens 6 durch die verdichtete Kraftstoff mischung und den Sprung des Funkens der Zündkere· der Verbrennung^- oder Expansions- oder Schubtakt erfolgt.

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in Pf ei !richtung 2 und taumelt an der linken Seit· "A-C" etwa in Richtung des Pfeiles 9..während die Ecke des Kolbens 10 und des Dichtleistenträgerθ im Uhrzeigersinne τοπ rechts "B-D" gesehen weitereleitet. Die rdLt unterbrochenen Linien an der oberen rechte.-; Seite ⁿB" dargestellt Zündkerze 11 zeigt ihre Lage ir. Falle einer Bauart mit naoheiriander wirkenden Schubtakten des Kolbens, d.h. sechsmal einen Schubtakt bei jeder Umdrehung derselben. Diese Zeichnungen zei en aber das gleichzeitig wirkende Verfahren, d.h. dreimal zwei Schubtakte gleichzeitig an den entgegengesetzten Seiten des Xdlbons bei Jede*· Umdrehung desselben, \xnö zwar an den Stellen, wo die Zünderzen 12 und 13 gezeichnet sind. In dieser Zeichnung» wie bei allen anderen ist aich die Lage und die geometrische Achse der Scheibe der Taumelwelle 5 zu sehen. Die wassergekühlten Kästnern dee Gehäuses sind im Längsschnitt parallel und senkrecht zur Längsachse zwischen den Linien "A-B" und "C-D" dargestellt.

7 stellt einen Längsschnitt durch die Längsachse der

Maschine bzw. des Kolbensdni Getriebes dar. ?ax sehen sind fast die ganze Taumelwelle 5, die Hälfte der beiden an dem Kolben befestigten Hohlräder 14 mit je eines Teil der kugel förmigen Gleitfläche 15· die Längs- oder Schulterkugellager 16, die Längs- oder Schulter kugelrollenlager 17 der Taumel*

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!,lit unterbrochene! Linien ist wieder die entsprechend· Lage der Scheibe der Taumelwelle, auoh 20° schräg zur Querachse der Maschine« angedeutet·

» 5 zeigt den Expansions- oder Schubtakt an der linken

Seite "A" der Maschine bzw, der Kolbenkammer 6 bei etwa 1/8 Umdrehung in Pfeilrichtung_f während an der rechten Seite ⁿB^w der Auspufftakt der verbrannten Gase erfolgt, die durcii den geöffneten Auslaßkanal 4 austreten. Gleichzeitig erfolgt bei der gezeichneten Ausführung der Expans ionstakt an der unteren rechten Seite "D". Die Lage der Scheibe der Taumelwelle 5 ist auoh ersichtlich.

^> 6 stellt eine Hochkantenstellung der Maschine τοη ein;r Seite zwischen den Linien "A-B" und "C-D" gesehen dar, wobei beide entgegengesetzt angeordnete Zündkerzen für den gleichzeitigen Scliubtakt zu sehen sind« Es handelt sich um die gleiche Kolbenstellung wie in Fig, 2, d.h. nullstellung an der oberen rechten Seite "B", d.h. zwischen dem Ende des Auspufftaktes und vor Beginn des Ansaugtaktes und Ende des Schubtaktes an der unteren rechten Seite "D* und der oberen seite "A", und Ende des Auspftifftaktes vor Beginn des Anaaugtaktee an der unteren Seite "C" und vor Beginn des Verdichtungetaktes an der linken oberen Seite "A" der Mischung in der Kolbenkammer 6, Der Kolben dreht »ich

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scheibe 5, das Kugellager zwischen Kolben und Taumelscheibe 18» die Befestigungsschrauben der Hohlräder zum Befestigen derselben an dem Kolben 19, die Schmierkanäle der Dioht-Ieietön bzw· Dichtleistenträger 20, einen der zwei feststellenden, an dem Gehäuse befestigten Ritzel 21, die Ein- und Auelaßkanäle 3 bzw. 4, die Ausgleichsgewichte 22 der auf dem Flügel des Kolbensfeingebetteten Dichtungen 23, die ertl. feststehenden, an die Halbkugeln des Kolbens gleitenden Dichtungen 24, die um den Bolzen schwenkbaren HauptdiciitieIstonträger 25, die Kreislaufachmierungs- und Kühlungs u- bzw. - abführungskanäle 26 und den wassergekühlten, kugelförmigen Außenmantel. Der längsgeuchnittene Kolben befindet sich jetzt in derselben Stellung wie bei der Fig. 4 bzw. den Schemen 36 bei den Pig· 20 und 29,

Fig. 8 stellt einen Teil des Längsschnittes der LIasohin· mit luftgekühltem Gehäuse und mit kraft-toffmischungsgekülilten und geschmiertem Kolben 1 mit der entsprechend· schneckenförmige Auflader-Ansaugkanäle 27 aufweisenden Taumelwelle und/oder Durchströmkanäle 28 bsw. 28» dar. Außerdem ist in Fig. 10 ein Querschnitt durch die schneckenförmigen Verdichtungskanäle der Taumelwelle 5, ein revgrößerter Längsschnitt (Fig. 12) durch den Flügel des Kolbens 1 gezeigt, ur: eine klarere Darstellung der Arbeits-

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weise der Ausgleichsgewicht· 22 der Flug el dichtungen 23 zu ermöglichen, β ο wie ein Tergröflert er, schwenkbarer, ebenso mit Ausgleichsgewichten ausgerüsteter, etwa kegelstumpfförraiger Hauptdichtleistenträger 25 (Pig» 9)» Man kann daraus ersehen» daß die beiden um den Bolzen schwenkbaren Dichtleistenträger 25 (Fig. 11), um einen gleichmäßigeren bzw. gleichbleibenderen Gleitdruck gegen die seitlichen Innenbegrenzungen 33 des Innenmantels bei allen afimniungaradien und KolbengesohwindigkB iten zu ermöglichen, d.h. den Sprung der Dichtleisten beim Ausgang von den Kurven ⁿA-C^w bzw· ⁿB-D^M der feststehenden Gehäusegleitbahnen zu vermeiden, auch mit Ausgleichsgewichten und mit Federn ohne festen Stützpunkt ausgerüstet sind*

Fig» 13 und 14 stellen, um einen besseren Verbrennungsraum zu schaffen, ein· Abrimdtmg dor feststehenden Vorsprung· der Gleitbahnen desGehäuses dar, wo die Verbrennungstakte stattfinden, die sonst auch gemäß der unterbrochenen Beispiels linie 34 in Fig. 12 oder gegenüber dieser, d.h. im Flügelkolben gesohaffen werden kann, sowie in Fig. 14» um die Arbeitsbelastung der Zündkerzen und/oder Einspritzdüsen zu vermindern, *?rei Zündkerzen, d.h. eine Je Kolbenarbeitekammer, die nacheinander ihre Arbeit leisten, und ein Beispiel für die Anordnung der Ansaug- bzw· Auspuffkanäle, we loh·, um einen kleineren Widerstand derGase entgegenzustellen, etwa

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in Richtung der taumelnden und rotierenden Bewegung de· Kolbens in die Arbeitskannern münden·

Fig. If zeigt einen Dichtleistonträger, in dem Tier Dichtleisten anstatt zwei Platz finden, die um drei Bolzen sehwenken·

g, 16 und 17 zeigen eine Mehrfachkolben- bzw· -gehäus·- masehine, wobei das Gehäuse längs oder qpr zu seiner Achoe geöffnet werden kann» wobei die Schubtakte nacheinander» d,h« einseinwirkend stattfinden·

Fig» 18 bis 21 und gig· 29 zeigen in vier Tersohiedenen Stellungen die wellenförmig geschlossene Kreisbahn 36_t d,h.

die Arbeitsweise der !laschine und/oder die Form des Flügels des Kolbens» die von einem feststehenden Schreibstift um die taumel-rotierende Oberfläche dee Kolbens beschrieben

Fig. 22 bis 25 und 29 zeigen die wellenförmig ^eschleesenen Kreislinien, die von einem bzw· zwei auf der Oberfläch· des Kolbens befestigten und mit ihm rotierenden Schreibstift 38 bzw· 37 beschrieben werden, die den Gleitbahnen der Kolbenradialdlohtleisten 35 oder Wänden 33 des feststehenden Gehäuses entsprechen und di·

Fig· 26 und 2f »eigen bei 36 eine ebene Darstellung des Flügelkolbens (Fig· 1) und die beiden feststehenden Radial-

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diohtleistengleitbahnen dee Gehäuse· 35 bzw· der Gehäusewände 33.

Fig, £β eeigt ein einfaches Abdiohtungssystem, wobei die Dichtleisten mittels eines sternförmigen Teiles 39 zwisohen Kolbenflügeleegmenten und Radialdichtleisten die äußere Abdichtung vervollständigen· '

Fig. 29 aeigt eine auseinandergezogene perspektivisch· Darstellung, wobei die wellenförmige Kreislinie, die Ton einem feststehenden Schreibstift um die taumel-rotierende Oberfläche des Kolbens 36 beschrieben wird, ersichtlich ist. Außerdem zeigt die Figur einen bzw. zwei in 60° Abstand auf den Flügdkanten des Kolbens befestigte, d.h. sich mit dem Kolben drehende Schreibstifte 37 bzw. 37·, wobei auf dem feststehenden Gehäuse wellenförmige Gleitbahnen 35 bsw. Wand· 33 beschrieben werden.

Flg. 30 selßt ein einfacheaSysten für die Federung und Verankerung gegen die Wirkungen der Fliehkraft der einseinen Radialdichtleieten 40 und die vervollständigte Abdichtung zwischen umlaufenden Segmenten 41 (Fig. 3D und Dichtleisten 40.

Fig» 31 seigt ein Beispiel, wobei durch mit dem Kolben sich drehende Segmente und sternförmige Diohtungselemente 41 -

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etwa wie bei Pig· 28 - die Abdichtung Über die Radialdichtleiaten 40 τοη-oder zueinander und zwischen den Arbeitskammern gewährleistet wird·

Der wesentliche Portschritt dieser Maschine gegenüber den bekannten Typen besteht in erster Linie darin, daß die Radialhauptdichtleisten senkrecht zur I'ittelpunkt- oder Drehachse dea Kolbens eingebaut sind. Dadurch wird ein theoretisch und praktisch ohne schädlichen Einfluß der Fliehkraft gleichmäßigerer und nur von den Federn bestimmter, bei jeden Drehzahlbereich gleitender Druek von den Hauptdichtleisten gegen die seitlichen Innenbegrenzungen des Geliäuses ohne vorzeitige Abnutzungen erzielt· D.h., daß ciie Laschine wesentlich schneller als die bisher bekannten umlaufen und auch bei niedrigeren Drehzahlbereich en oder wiederholten Beschleunigungen wirtschaftlich auegenutzt werden kann«

Bei Herstellung einer solchen llaschine kann man das gewünschte Verdichtungsverhältnis wählen, weil die veränderlichen Arbeitskanmern nicht von dem äußeren Kreieumfang dea Kolbens bzw· von dem inneren Kreisumfang dee Gehäuses begrenzt oder bestimmt sind, sondern nur von der Schräg« der Taumelscheibe der Taumelwelle· Dh Gleitbahnen der Radialdichtleisten weisen kein "Sprungbrett" zur Beschädigung der Dichtleisten und Gleitbahnen wie bei den

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bekannten Typen auf·

Die Arbeitskammer« bekommen nach etwa 1/8 Umdrehung des Kolbens konkave oder muldenförmige Ausgestaltung, wodurch die Schubgaae, statt wie Üblich« auseinander geleitet zu werden, gegeneinander stoßen und damit eine höhere Verbrennungs- und Schubjcraft hervorgerufen wird·

Außerdem hat der Kolben keine exzentrischen Bewegungen, und seine kugelförmige Oberfläche verläuft immer zentrisch zu seiner Achse bzw. zum Mittelpunkt der Maschine· Dieser Vorteil soll leicht eine wesentlich höhere Drehzahl ohne Gegen- oder Ausgleichsgewichte in oder für den Kolben bei sehr geringen Schwingungen erzielen.

Die Taumelscheibe der Taumelwelle hat eine wesentlich größere RolleEibahnfläehe bzw. Tragfähigkeit als eine Kurbeloder Exzenterwelle, die auch bei einseitiger Ausnützung des Kolbens auf beiden Scheibenbahnen gleichzeitig belastet wird· Des weiteren braucht die ganze Taunelwelle an und für sich keine Ausgleichsgewichte.

Die Längs- oder Schulterkugellager 16, die um die Achse der Maschine an den Seiten der Taumelscheibe angeordnet sind, erleiden bei Benutzung der Maschine mit gleich-

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seitigen, gegenseitig wirkenden Schubtakten fast keine Belastung, und sie wären auch nicht erforderlich· Außerdem kann man wahlweise je nach Bauart der Maschine dreimal zwei ausgeglichene» gleichseitige Schubtakte oder sechsmal einen einzelnen Sohubtakt bei jeder Umdrehung des Kolbens erzielen·

Ein letzter Torteil besteht darin, daß das6ewieht der Maschine im Verhältnis zu dem Doppeleffekt des Kolbens bzw· der Leistung sehr gering ist» d.h., daß die erfindungsgemäße "asohine außer bei den üblichen Fahrzeugen ein· vorteilhafte Anwendung insbesondere in Hubschraubern» Sport-, Kurzstrecken- oder Frachtflugzeugen, selbstgesteuerten Segelflugzeugen, Sportmotorbooten, Luftkissenfahrzeugen, tragbaren Arbeitsmaschinen etc· finden kann, wobei auch der Kraftstoffverbrauch bzw« -vorrat in Verhältnis zu der Drehzahl bzw· der Leistung aufgrund der statt exzentrisch oder hin- und hergehenden, kreisenden Weise aller beweglichen Teile, niedriger als bei den bekannten Typen liegt, und bei Automobilen könnte sein verringertes Gewicht durch ein verstärktes Karossierievarderteil ersetzt worden·

Die Maschine könnte durch eineklein· Änderung der Ein- und Aualaßkanäl· an einer Seite als Motor und «f der

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anderen Seite als Kompressor oder nur als Kompressor benutzt werden*

Wie schon erwähnt, wurde also diese Maschine im Vengleich zu einem Kurbelwellen-Viertaktmotor in einer Kolben- oder Läuferumdrehung die gleichen Expansions takte wie be.i einer Kurbelwellenumdrehung eines Zwölieylinder-atotars er* möglichen, bei nur swel beweglichen Teilen anstatt mindestens 98, und zwar: Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwelle, Nockenwelle, Ventile, Ventilstößel, Schwinghebel ohne dl« Federn, StöQelschaft etc. - od'er wie bei einer zwei Läufer bzw, drei bewegliche Teile aufweisenden heutigen Kreiskolbenmaschine au aählen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Taurcelkreiskolbenbrennkraftmaschine bzw. Taunelkreiekolbenmaschine, bei welcher innerhalb eines wasser· oder luftgekühlten» grundsätzlich kugelförmigen, feststehenden Umachließungskörpers mit nehrbogigen, seitlichen, gegenüberliegenden Innenbegrenzungen ein hohler» mehreekiger zusammengesetzter, grundsätzlich kugelförmiger, um einen festen Mittelpunkt taumelnd, von Schmierkühlflüssigkeit durchströmter Läufer auf einer von ihm durchsetzten, auf Kurel- oder Rollenlager laufender, mit schneckenförmigen Ansaug- und Schraierungskühlungskanäleη ausgerüsteter Taumel-Welle umläuft, wobei der Läufer, der bei seiner mittels Taumelscheibe durchsetzten Taumelbewegung gegenüber dem UmsehließungskSrper mit den seitlichen Kanten seiner eckigflü£eiförmigen VorSprünge ständig an den seitlichen, gegenüber lie κ end en, vorSprungartigen Innenbegreneungen dee Umschlietungßkörpei's entlanggleitet, Trodurch vom Zentrum in gleichem Abstand liegende, mit Zündkerzen und/oder Einspritzdüsen versehene Arbeitskammerη veränderlichen Rauminhaltes gebildet w rden, bei welcher die Ein- und Auslaßkanäle im Innenmantel münden, wobei die Öffnungen der Kanäle durch die Kanten der Ko 1» enf lügel gesteuert werden, wobei innerhalb des Kolbens ein Getriebe in einer, festen Verhältnis zur Drehzahl der Taumelwelle bzw. des feststehenden

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   Mantels steht, in welcher drei doppelte oder sechs «Inseln·, etwa in Achsrichtung schiebend· Verbrennungstakte bei jeder Kolbenumdrehung stattfinden können, wo mittels Ausgleiehsgesichten gesteuerte, zum r.Iittelpunkt in den schwenkbaren, kegelsturapfförmigen, abgedichteten, unabhängigen, senkrecht stehenden Körper und um den Kreiaumfang eingebaute, von Schmierflüssigkeit durchströmte, geteilte Dichtungen eingebaut sind, und wobei im Getriebe ein oder zwei gegenüberliegende, an dem Kolben befestigte, taumelnde, kegelinnenverzahnte Hohlräder in dauerndem Eingriff mit feststehenden Ritzeln an den Seiten eines taumelnden Kugel- · und Rollenlagers stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der taurael-ro tierende Kolben o<?er Lauf or durch einen bzw* zwei oder drei in 120° Krei3bogenwinkelabatand von- oder zueinander an ihm befestigten Schreibstiften (38, Pig, 22 und 29) eine wellenlinienförmige Kreislinie um eine feststehende kugelförmige Fläche (35, Pig· 22 und 29) und von einem feotstehenden Mittelpunkt in gleichbleibendem Abstand beßchreibt»

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß mittels eines unbeweglichen, d.h. feststehenden Sohreibatiftss (Fi£. 18, 19, 20, 21, 29), um die sphärisch· Oberfläche d<33 in Bewegung gesetzten taumel-rotierenden Kolbens und von einem gemeinsamen feststehenden Masehinenmittelpunkt

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   in gleichbleibendem Abstand eine wellenförmige geschlossene Kreislinie, die dem Kolbenflügel entspricht, besehrieben wird (36, Wg. 18_t 19, 20, 21, 26, 27, 29).

   3· Maschine nach den Anap riiehen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberfläche des FIoIb ens befestigten bohreibstifte (37, Fig. 23, 2/|, 25), die den Kolbenkanten entsprechen, welche die wellenförmigen Kreis- baw. Gleitbahnen (35) auf dem feststehenden Gehäuse beschreiben, mindestens zwei sein raus se η und einen Winkel im Kreisbogenabstand um die Kolbenachse (d.h. senkrecht zur Kolbenachse) von 60° von- oder zueinander aufweisen.

   4. Itlasohine nach den vorhergehenden Ansprflchen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zwei in 60° Kreiabogenwinkelabstand auf der taumel-rotierenden Überfläche des Kolbens befestigter Stifte (37) zwei gleichförmige und gleichgestellte wellenförmige Kreislinien (35$ Fig. 23, 24, 25, 26, 27, 23) mit gegenüberliegenden Vorsprüngen (A-B und C-D) auf

   kugelförmigen fe0tstehenden7j?lächen, die immer in gleicher¹ Abstand rom feststehenden Kolben- bzw. Maschinenr/iitteIpunkt verlaufen, und welche den Dichtloiotengeliäusegleitbahnen (33) entsprechen, beschrieben werden ·

   5. Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadureh gekennzeichnet» daß von den zwei in 60° Kreiswinkelabstand ange«

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   braehten Schreibstift«. (37| ?ig· 23, 24» 25, 29) mindestens ein Stift gegenüber dem anderen.zur Längs« oder Dreh-Und Querkolbenaohs· auf einem sohräggestellten Radius angeordnet ist, um zwei getrennte wellenförmige Xreislinim (35) bzw. Gleitbahnen (33) auf dem fest» stehenden Gehäuse beschreiben zu können und um di· . wellenartigen Kolbenflügel (Is Fig. 1) zwischen den VorsprÜngen (A-B und C-D) durchlaufen zu laaaen.

   6. liaaohine nach den Torhergehenden Ansprüchen, dadmreh gekennzeichnet, daß die läufer·* oder Kolbenachse bzw. die rotierende Achse der Hohlräder (14) ira gleichen Drehsinn· und mit einer anderen Drehzahl im Verhältnis zur Drehzahl der Antriebswelle rotiert und 3tändig ihre eohräggestellte lage abwechselt.

   7· LTaschine nach den Torhergelienden Ansprüchen, da&ireh gekennzeichnet, daß die Rotation der Antriebswelle (5) und die rotierende und taumelnde Bewegung des Kolbens mittels einer Taumelscheibe und ifcer ein Getriebe mit einem oder swd stets miteinander im Eingriff stehenden Zahnradpaaren (14, 21) hervorgerufen wird.

   8« faschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet» daß auf der sphärischen Oberfläche des Kolben· •in hohler sprungartiger, etwa ringförmiger und mit sieh

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   einstückig taumelnder und rotierender Flügel, vorgesehen ist und dsß seine ai f der rechten und linken Seite liegenden VorSprünge senkrecht um die Kolbenachse gemessen in 120° Kreisbogenabstand von- oder zueinander angeordnet sind oder die rechte Seite gegenüber der linken um 60° versetzt ist* und daß seine äußerste Oberfläche in allen Richtungen kreisbogenfärinig ausgebiü et ist·

   9. Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben oder Läufer (Hg. 1) Dichtleisten bzw· kegel stuiapffärra ige Dichtleistenträger (25) und deren Ausgleichsgewichte (31), Federn, Dichtsegmente (1) etc. immer r.iit dem gleichen Abstand von dem und um den einsigen feststehenden geometrischen Masöhinemiittelpunkt taumeln und daß diese Träger geteilt und mit schwebenden Federn gefedert sind und daß das Schwenken ihrer Sektoren dem kleinsten Krümmungsradius der feststehenden gewölbten Gleitbahnen ihres UmsehlieÖungekörpers (33) entspricht.

   10· rJaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bzw. das Gehäuse an einer oder an beiden Seiten des Kolbenflügels ausgenützt werden kann und daß die Neigung oder Schräge der feststehenden Gehäusewände (33) in Jedem Bereich etwa üenkreoht zum lüttelpunkt der Maschine axsgebildet ist und daß die Arbeite· kammern zwischen xwei kugelförmig gewölbten Kolben- bzw«

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   Mantel*· oder Gehäuaefläehen entstehen·

   11, Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet» daß der Kolben an einor oder auch an beiden Seiten drei zahnartige gleiche Vorqp ränge in 120° iireisbogenwinkelabstand aufweist, wodurch drei baw· sechs Arbeitslcaramern wechselnden Rauminhalts gebildet worden,. und d3Ü drei vollständige Taunelbewegungen während jeder Umdrehung um aich selbst durchgeführt warden.

   12, dfaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen» dadurch gekennzeichnet» daß die Inneribegrenzung des Umschließungakörpers zwai (A-C) oder zweimal zwai (A-G, B-D) an dar Gegenseite liegende zahnartige Vorsprung© in 180 Kreiabogitnabatand aufweist, auf denen Zündkerzen und/oder Einsprit»- düaen für Benzin- oder Dieaeleiiiapritzung und Bin- bzw. AualaXiöffnungen_f welche In taurael-rotierender Richtung des Flügels des Kolbensmünden (l^?ig· 14) vorgesehen öl ηά·

   13« Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen» dadurch gekennzeichnet, daß ein G&triebe im Verhältnis 3s2 zur Festlegung des Drehzahlverhältnis see zwischen Kolben und fauraelweHe in Verbindung mit dem bzw· den feststehenden Ritzeln vorhanden ist und daß der Läufer oder Kolben wie eein Flügel hohl- und kugelförmig ausgebildet ist und daß dieses Getriebe und die Taumelscheibe der Antriebswelle in

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   dieser Höhlung gelagert sind, und daß dieses Getriebe und die übrigen Kolbenaggregate von einer Schmier kühlflüssigkeit durchströmt werden, die auch durch Ausnutzung der Fliehkraft erfolgen kann*

   14. Uaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstakte wahlweise, Je nach Bauart, gleichzeitig, d.h.· dreimal zwei,oder nacheinander, d.h. einmal sechs bei jeder Umdrehung des Kolbens erfolgen können und daß ura die kugelförmigen Seitenoberflächen (15) des Kolbens mit ihn rotierende Dichtungen (41, Fig· 31) und in oder unter dem Flügel des EoIt ens Ausgleichsgewichte (22) eingebaut sind, die diirch Zugbolzen in Verbindung mit den Umfangs&ichtungen stehen.

   15· Maschine nach Jen vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe der Antriebs- oder Taumelwelle (5) mit el nem trennbaren, at f einer kegel· fömiigen 'Viderlagfläche gelagerten Plansch und mit Steck· schrauben versehen ißt, die sich von den beiden bequemer zugänglichen Seiten der Scheibe einstecken lass«·

   16. Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten des Kolbens je aswei nach außen kugelförmig ausgebildete Flansche (15) an beiden Stirnseiten (Trochoidenseiten) eingebaut sind, und daß das

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   Gehäuse wasser- oder luft- und der Kolben und sein· Aggregat· (26; Fig, 7) öl- oder kraftatofimisc&ungsgwkühlt land «»geschi&iert (27 und 28 in Pig· 8) werden können.

   17. Maschine nach den vorhergehenden Ansp rüchen, daduroh gekenneeichnet, daß die Sektaren der Dicht leie ten träger (25) mindestens je eine gegen den Mantel dee Gehäuse« gleitend· Dichtleiete (Pig« 11) oder swei um je weitere Schwenkbolzen (Fig. 15) aufweisen und da3 in der Nut (1| Fig. 1) auf dem Flügel des Kolbens mindestens eine Reih· aucß von geteilten Segmentdichtungen eingebaut wLrd und daß die Abdichtung auch mit eineeinen oder mehrfachen an den Flügelkolbenkmnten geankerten Dichtleisten (40t Fig.30) und mit sternförmigen fliehlcraftansgeglichenen Diohtungs e lementen (39| Fig. 28) erfolgen kenn·

   18. Maschine nach den Torhergehenden Ansprüchen» dadurch gekennseL chnet, daß die Arbeitsweise dee (Betriebes durch die taumelnd· und exzentrische Umlaufbewegung der Hohlräder und Λer die feststehenden Ritzel ausgeführt wird und daß die Voreilung der TauuelweJle (5) gegenüber d«m Kolben (1) durch ein oder swei an den Seiten der Taumelscheibe, aber im Kolben befestigtes, d.h. mit ihm drehendes Hohlrad bzw. Hohlrädern (14) erfolgt·

   19· Jtaachine nach den vorhergehenden Ansprüchen, daduroh

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   gekennzeichnet, daß drei ZJndkerztn und/oder Einspritzdüsen in jeder n«häusearbeitskammer (Fig. 14), die nacheinander zünden, d.h. eine pro Kolbenarbeitskammer, vorgesehen sind·

   20· Maschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge der sphärisch wellenlinienförmigen Gleitbahnen des Gehäuses (A-B und G-D) sich gegenüberliegen und daß, um einen besseren Verbrennungsraum zu erzielen, wo die zündkerzen und/oder JSinsprita-· düsen montiert werden, mittels einer Mulde in den gleichen Stellen (gemäß der unterbrochenen Linie 34* Fig» 12 in Beispiel) oder gegenüber derselben, d,h. im Kolbenflügel oder abgerundet (Fig, 13 und 14) sein können und daß durch die Ausnützung der Voreilung der Taumelwell· gegenüber dem Kolben diese durch die uchneckenförmigen Kanäle (27| Fig· 8 und 10) als Auflader verwendet werden kenn,

   21. Haschine nach den vorhergehender. Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse quer- oder längs zur Haschinenachse geöffnet und daß eine verlängerte, mehrsolieiben- bzw. mehr kolb ige Taumel weit mit Melirfachgehäus· vorgesehen ist (Fig. 16 und 17) und daß die -laschine aueh als Dampf- bzw· Druckluft- oder Gas* oder Flüssigkeits- d.h. hydrostatische- oder Vakuum- oder Verdichter- oder Aufladermaschine verwendet werden kam,

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   22· Maschine naoh den vornergehenden Ansp rüchen» daduroh gekennzeichnet, daß um die Oberfläche der Kugelabschnitt· (15) mit dem Kolben umlaufende sternförmige Dlehtungselemente (41; Mg· 3D» die zusammen mit den Ewe!stufigen Bichtleisten (4Oi Pig. 30)»die die Arbeitskammem von- und zueinander vollständig abdichten, angeordnet sind.

   23· faschine nach den vorhergehenden Ansprüchen» daduroh gekennzeichnet, daß die Arbeitskammern an den Seiten des PlUgels des KoJj ens, die zwischen den Voreprüngen ent* stehen konkav oder muldenförmig ausgebildet sind·

   24· Haschine nach den vorhergehenden Ansprüchen» daduroh gekennzeichnet, daß die feststehenden Riteel des Getriebes (21) im Sinne ihres Kreisucifanges gegen* oder auseinander und elastisch verspannt sind«

   25. Ifaeohlne naoh den vorhergehenden AnspxUohen» dadureh gekennseiohnet» dad die Unfangeabdiahtung muoh an beiden selten entlang dem Profil des KolbenflUgels (rig· 32) in dazugehörigen Nuten und mit einer einteilten In den lauten eingebetteten Radlaldiohtleiste eingebettet sein kann·

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