DE1962782A1 - Drehkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Drehkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine.
• Der nur aus rotierenden Teilen bestehende Kolbenmotor ist an sich schon seit Jahrzehnten bekannttvgl. z. B. die französische Patentschrift 567 249 aus dem Jahre 1924, die amerikanische Patentschrift 2 193 178 von 1940 und die deutsche Patentschrift 640 480 von 1937). Ein wirklich betriebsfähiger Rotationskolbenmotor konnte jedoch erst im Jahre 1960 der Öffentlichkeit vorgestellt werden (vgl.
• Günther Schneider "Verbrennungskraftmaschinen", Carl Hanser Verlag München 1967 Seite 27-38).
• Nach einer Veröffentlichung von F. Wankel "Einteìlung der Rotations-iolbenmaschinen", Deutsche Verlagsanstalt, Stuttgart 1963, sind unter dem Sammelbegriff Rotationskolbenmaschinen folgende Bauarten bekanntgeworden: Drehkolbenmaschinen, Kreiskolbenmaschinen und die Umlaufkolbenmaschinen.
• Bei der bekannten Drehkolbenmaschine drehen sich alle Hauptbauteile gleichförmig und nur um ihre eigene, durch den Schwerpunkt gehende Achse; sie lassen sich unmittelbar auswuchten und belasten die Lager nicht mit liehkräften, sind also für höchste Drehzahlen geeignet.
• Bei der bekannten Kreiskolbenmaschine drehen sich die Hauptbauteile gleichförmig na ihre eigene Achse, aber mindestens eines kreist zusätzlich gleichförmig mit seinem Schwerpunkt na eine nicht durch diesen gehende Achse dieses kreisende Bauteil ist nur mittelbar über eine Lagerstelle auswuchtbar, und je nach Lagerung sind solche Maschinen für mehr oder weniger hohe Drehzahlen geeignet Bei der bekannten Umlaufkolbenmaschine vollführt mindestens ein Hauptbauteil einen ungleichförmigen, drehenden oder kreisen Umlauf oder gar nur eine Schwingbewegung.
• Die bisher bekanntgewordenen Umlaufkolbenmaschinen bieten gegenüber den Rubkolben-Motor kaum Vorteile.
• Die Anforderungen an einen betriebsfähigen Rotationskobenmotor sind hoch. Erforderlich ist eine gleichfõrmige Bewegung der Hauptbauteile und ihre konstruktive Gestaltung für hohe Drehzahlen. Erforderlich ist ferner ein gasdichter Arbeitsraum sowie ein exakter Ablauf der Gaswechselvorgänge und Eignung der Steuerteile auch fur hohe Drehzahlen. Erforderlich ist außerdem eine funktionssichere Schmierung und Kühlung unter allen Betriebsverhältnissen.
• Erforderlich ist nicht zuletzt eine Konkurrenzfähigkeit mit dem hochentwickelten Hubkolben-Motor hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Leistungsgewicht.
• Der bekannte Wankelmotor ist eine spezielle Art des Kreiskolbenmotors. In seinem Gehause, das die Form einer Mpitrochoide besitzt und in das der Einlaßkanal -und der Auslaßkanal münden, bewegt sich ein dreieckiger Läufer (Kolben) so, daß seine Eckpunkte stets am Gehäuseumfang anliegen. Der Läufer ist auf der Exzenterwelle selazert, deren Achse durch den Gehäusemittelpunkt geht und die die Vrehmoment n-Weiterleitung übernimmt. sußer der durch den Exzenter hervorgerufenen Hubbewegung vollführt der Läufer eine Drehung um die Exzenterwelle. Diese Drehung wird durch eine Innenverzahnung am Läufer hervorgerufen, deren Zähne mit einem fest am Gehäuse angebrachten Zahnrad kämmen. Infolge dieser überlagerten Bewegungen führt der Läufer eine Flanetenbewegung aus. Der Läufer bildet mit dem Gehäuse drei Arbeitsräume (Kammern), die sich periodisch vergrößern und verkleinern.
• Bei der Arbeitsweise des bekannten Wankelmotors handelt es sich um einen Viertaktprozeß mit den in sich abgeschlossenen Takten Ansaugen, Verdichten, Ausdehnen und Ausschieben, die jeweils in einer der Kammern ablaufen. Dieses Arbeitsspiel erfolgt wShrend dreier Exzenterwellenumdrehungen.
• Da drei Kammern vorhanden sind, kommt auf jede Exzenterwellenumdrehung ein Arbeitstakt, d. h. der Wankelmotor hat den gleichen Zündabstand wie ein Einzylinder-Zweitaktmotor oder ein Dreizylinder-Viertaktmotor. Konstruktive Details bekannter Ausführungsformen des Wankelmotors auf dem Gebiete des Kraftfahrzeugmotorenbaus zeigen die Abbildungen 3 und 4 eines japanischen Zweischeiben-Wankelmotors und die Abbildungen 5 und 6 eines deutschen Zweischeiben-Wankelmotors in der Veröffentlichung von Hans-Otto Derndinger "Kraftfahrzeugmotoren" in der VDI-Zeitschrift Band 110 (1-68), Seite 978-982, insbes. S. 980 u. 981.
• Die Verbesseruns und Weiterbildung der bekannten Drehkolbenbrennkreftmasc£"ine im Sinne der vorstehend aufgezählten Erfordernisse ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
• Für eine Drehkolbenbrennkraftmaschine besteht danach die Erfindung darin, daß Kolbenpaare mit inneren Laufringen und andere Eolbenpaare mit äußeren Laufringen verbunden sind, daß diese inneren und äußeren Laufringe mit gemeinsamer Drehachse durch nebeneinander angeordnete und in ihrer Umfangsmittenfläche aufgeteilte Hohlringe (Torus) gebildet sind, so daß jeder innere Laufring gegenüber dem zugeordneten äußeren Laufring aus dem gleichen Hohlring (Torus) relativ um die gemeinsame Drehachse drehbar eingerichtet ist.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist å jeder der aus seinem Hohlring gebildete äußere Laufring zweiteilig und die Hälften å jedes der äußeren Laufringe sind durch Flanschringe zusammenehalten, welche um die äußeren Laufringe so gelegt sind, daß sie zugleich Wandungen von Kühlmittelr:umen sind, die den äußeren Laufringen zugeordnet sind. Die Flanschringe sitzen in vorteilhafter Weise abgedichtet auf konzentriscilen Schulterringen der äußeren LaufringeO Im innendurchmesser der inneren Laufringe sind vorteilhaft Kanäle zur Führung der Spülluft eingearbeitet, die durch eingepreßte konzentrische Ringe im inneren Gebiet des Torus abgedichtet sind.
• Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Hohlringen eine mit der Turbinenwelle starr verbundene Schwungscheibe angeordnet, wobei der eine innere Laufring des einen Hohlringes mit der einen Schwunscheibenfläche und der andere innere Laufring des anderen Hohlringes mit der anderen Schwungscheibenfläche verbunden ist und wobei die gemeinsame Drehachse der Turbinenwelle und der Schwungscheibe senkrecht zur Kehlfläche durch die Mitte des Toruskehlkreises eines beiden Hohlzylinders gelegt ist.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens liegt in jedem der Hohlringe der am äußeren Laufring befestigte Kolben zwischen solchen Eolben, die am inneren Laufring befestigt sind, so daß sich in jedem der Hohlringe zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring vier Zylinderräume bilden.
• Durch die Relativbewegungen der äußeren und inneren Laufringe zueinander erfolgt bei der Erfindung bei höchster Arbeitsleistung, also bei den höchsten Umdrehungen durch die in den äußeren Laufringen aufgespeicherte Energie ein langsamer Abbau des Druckes in den einzelnen Zylindern, womit eine reine Expansion bei geschlossenen Ventilen angenähert wird.
• Gegenüber Zweitaktmotoren mit einer Zündung pro Umdrehung und gegenüber Viertaktmotoren mit einer Zündung pro zwei Umdrehungen finden bei der Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung bis zu zwölf Zündungen pro Umdrehung statt.
• In Leerlaufstellung und unter Vollast läuft die Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung zweckmäßig mit den höchsten Undrehungszahlen. Die Einhaltung dieses Umdrehungabereiches wird erfindungsgemäß automatisch durch 33renastoffzuMr geregelt, wodurch eine wesentliche Berabsetzung des Brennstoffterbrauches gewonnen wird.
• Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich gegenüber dem Wantelmotor durch das Fehlen von Fliehkräften. Der Dreholbembrennkraftmotor nach der Erfindung kann auch mit Diese-Kraftstoff betrieben werden, er ermöglicht eine einfache AbasOntgiftung verwendet konventionelle Bauelemente und gewährleistet einen einfachen Zusammenbau.
• Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen einer beispielsweisen Ausführngsform naher erläutert.
• In der nachstehenden Erläuterung sind weitere Erfindungsmerkmale enthalten.
• Fig. 1 zeigt eine Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung im Längsschnitt durch die Turbinenwelle.
• Fig. 2 und Fig. 3 sind Darstellungen eines durch die Mitte des linken Torus gelegten Senkrechtschnittes der erfindungsgemäßen Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Fig. 1.
• /Schnitt Fig. 4 ist eine Darstellung mit einem durch die zur Turbinenachse senkrecht verlaufenden Mittellinie der zwischen den beiden Hohlringen liegenden Schwungscheibe.
• Fig. 5 und Fig. 6 sind Darstellungen eines durch die Mitte des rechten Tor':is gelegten Senkrechtschnittes der erfindungsgemäßeu Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung.
• Die erfindungsgemäße Drehkoibenbrennkraftmaschine nach der Zeichnung weist zwei Zylinder auf, die als liohizylinder (Torus) ausgebildet sind. Diese sind in der Umfangsmittenebene geteilt, so daß zwei innere Laufrin 1 und 2, sowie zwei äußere Laufringe 3 und 4 vorhanden sind.
• Die äußeren Laufringe 3 und 4 sind aus Montagegründen vorteilhaft zweiteilig. Durch vier Flanschringe 5 als Nandungen für die Kühlmittelräume 6 na die äußeren Laufringe 3 und 4 werden jeweils die beiden Hälften bei der Montage zu einer Einheit fest zusammengefügt. Än den Seiten der inneren Laufringe 1 und 2 sind zur Aufnahme von vier Käfigringen nit Kugeln 7 Schulterringe 8 angebracht, deren Innen= und Außenwandungen konzentrisch geschliffen sind und die all den Seiten der Außenmantel Rillen 9 für die Führungen der Kugeln haben.
• Die Schulterringe 8 haben zur Aufnahme von Dicht- oder Kolbenringen 10 jeder zwei Einstiche 11. Während des Betriebes stehen die Dichtringe 10 in den Einstichen 11 unter ständigem Öldruck. Zwischen Einstichen 11 ist ein gleichgroßer einstich 12 angeordnete Durchbrüche 13 verbinden die Einsticbe 12 mit den Kühlmittelräumen 14 der inneren Laufrine 1 und 2. In die beiden Innendurchmesser der Laufringe 1 und 2 sind Kanäle 15 zur Führung der Spülluft eingearbeitet, die durch eingepreßte Ringe 16 abgedichtet werden.
• In den Gleitbahnen der inneren Laufringe 1 und 2 sind je zwei Kolbenpaare 17 und 18 mit Eolbenbolzen 19 befestigt.
• Dadurch wird die Wärmeableitung von dem Kolben 17 zu dem inneren Laufring 1 und von dem wölben 18 zu dem inneren Laufring 2 gnstig.
• Eine Schwungscheibe 20 ist mit der Turbinenwelle 21 starr verbunden. Mit konzentrisch geschliffenen Innenwandungen der Schulterringe 8 sind die inneren Laufringe 1 und 2 an beiden seiten der Schwungscheibe 20 durch Schrumpfungen fest verbunden. Dabei sind die Kolbenpaare 17 zu den Kolbenpaaren 18 um 90° zueinander versetzt. An jeder Seite der Schwungscheibe 20 sind zu beiden Seiten der Turbinenwelle 21 zwei Wälzlager 22 aufgezogen, die in je einem Lagerträger 23 eingesetzt und gehalten werden.
• Die kleinen außeren Durchmesser der Lagerträger 23 sind gehärtet und konzentrisch zu den Wälzlageraufnahmen von 22 geschliffen und dienen zur Aufnahme von beiderseitig abgedichteten Rücklaufsperren mit Eigenlagerungen 24.
• Die Flanschringe 5 der äußeren Laufringe 3 und 4 sitzen abgedichtet auf den Schulterringen25 zu denselben und sind untereinander durch Schrauben 26 verbunden. Den Einstichen 12 in den Schult erringen 8 gegenüber sind in den Schulterringen 25 Durchbrüche 27 zu den Kühlmittelräumen 6 angeordnet.
• Vor der Montage der Flanschringe 5 werden an den Gleitbahnen der äußeren Laufringe 3 und 4 Kolbenpaare 28 und 29 durch Kolbenbolzen 30 fest verbunden, Sämtliche Kolben, also 17, 18, 28 und 29 haben Einstiche 31 zur Aufnahme von Kolbenringen 32. Bei der Montage finden die Kolbenpaare 28 Aufnahme zwischen den Kolbenpaaren 17 und die Kolbenpaare 29 zwischen den Kolbenpaaren 18. Dadurch bilden sich zwischen jedem inneren Laufring 1 und dem äußeren Laufring 3, sowie zwischen dem inneren Laufring 2 und dem äußeren Laufring 4 je vier Zylinderräume 33 usw. bis 40.
• Die Kolbenpaare 28 und 29 haben zu den halbkugelförmigen Kolbenböden 41 eine durchgehende Gewindebohrung 42 und eine größere Bohrung 43 zur Aufnahme von Zündkerzen 44 oder -Glühkerzen 45. Die Kugeln 46 mit den Käfigen werden von Außenlagerringen ummazrfeelt, die mit den nachfolgend beschriebenen Bauteilen vereint sind. An den beiden Seiten der Flanschringe 5, die der Schwungscheibe 20 zugewandt sind, werden Ringe 47 mit Schrauben 46 angeschraubt, die konzentrisch zur Achsmitte verlaufen und deren gehärtete Bohrungen als Äußenlageitnge-tdurchgebildet sind.
• Der Schwungscheibe 2Q zugewandt sind an den beiden Seiten der Ringe 47 je Kegelradsegmente 49 und 50. An den beiden Flansciirin:en 5, die seitlich außen angeordnet sind, werden Stützscneiben 51 mit konzentrischer Zentrierung mit Schrauben 46 gehalten. Die Zentrierungen sind als Außenlageringe 52 abgestuft.
• Die Stützscheiben 51 verjüngen sich nach den Lagerträgern 23 zu. Die so entstehenden Hülsen 53 sind innen gehärtet, geschliffen und konzentrisch zur Achsmitte. Die Hülsen 53 nehmen die abgedichteten Rücklaufsperren 24 mit den Eigenlagerungen auf. Die Stützscheiben 51 haben nach außen je einen konischen Ring 54 in die zum Anlassen der Drehkolbenbrennkraftturbine durch einen Starter, oder von Hand, oder elektromagnetisch, umschichtig ein nur achsial verschiebbarer Bremsring 55 eingeschoben werden kann, bis in einem der Zylinder die erste Zündung erfolgt.
• im Mantel der Schwungscheibe 20 sind auf zwei in der Schwungscheibe befestigten Laufzapfen 56 kleine Eegelräder 57 gelagert, die mit den beiderseitig angeordneten Kegelradsegmenten 49 und 50 derart in Eingriff gebracht werden, daß auf beiden Segmenten gleichzeitig die kleinen Kegelräder 57 einen vollen Weg von 600 beschreiben können.
• In jeden äußeren Laufring 3 und 4 sind zwei Dufteintritts-Schlitze 58 und zwei Schlitze 59 für die Abgase eingearbeitet. Zin Außenmantel 6O ist um jeden äußeren Laufring 3 und 4 aufgezogen und mit den Berührungsstellen und an den Außendurchmessern der vier Flansohringe 5 verbunden.
• An jedem Außenmantel 60 sind zwei Stutzen 61 für den Luft eintritt und zwei Stutzen 62 für die Abgase angebracht.
• 7ür den Lufteintritt ist eine verstellbare Reguliereinrichtung Q3 vorgesehen, die durch Druckluft oder Öldruck betätigt werden kann. Aus dem Stutzen 62 für die Abgase bzw dieselbe beim Start durch einen Dreiwegehahn 63 nach augen abgeführt werden.
• Bei Stillstand der Turbine kann in dieser Stellung des Dreiwegehahns 63 kein Kühlmittel in die Zylinderräume fließen. Nach dem Anlaufen der Drehkolbenbrennkraftturbine schalten die Dreiwegehähne 63 durch Fliehkraft um, so daß die Abgase in die Kühlräume 6 strömen und mit dem Kühlmittel den Kreislauf durch das Kühlsystem vollziehen.
• Der Weg des Kühlmittels verläuft erfindungsgemäß vom Eintritt in den Rohrstutzen am Umlaufkanal 64 in das Rohr 65, durch die Abzweigung 66 in der Schwungscheibe 20 zu den~Querbohrungen 67 in die inneren Kühlräume 14, von dort durch die Durchbrüche 13 in die Einstiche 12 zu den Durchbriichen 27 in die Kühlräume 6, um bei Umspülen der äußeren Laufringe 3 und 4, von dort in die anderen Kammerseiten der Kühlräume 6 durch die Durchbrüche 27 der Außenseiten, Einstiche 12, Durchbrüche 13 in die inneren Kühlräume 68 zu den Kanälen 69 in den Stützscheiben 51 zu den Lager trägern 23 in die Einstiche 70, in denselben durch Durchbrüche 71 der Turbinenwelle 21, durch-dieselben zu den Durchbrüchen 72 in den Umlaufkanal 73 zum Ablaufrohr 74 und von dort durch das Edblsystem.
• Die Schmierzufuhr erfolgt unter Druck durch die Rohrle1-tung 75, die die Rohrleitung 76 fir die Brennstoffzufuhr ammanblt. Von einem Verteilerkopf 77 fließen Schmierstoff und Brennstoff durch Kanäle zu den Verbrauchs stellen.
• Der Brennstoff fließt unter variablen Druck durch Kanäle 28 zu hohlen Plungern 79, die unter Federdruck stehen und nach Außen durch Bleipackungen vollkommen abgedichtet sind und durch Schlitze in denselben zu den Düsenleitungen 80 durch Hubbewegungen gesteuert werden. Leitlineale 81 sind an den Ringen 47 angebracht und steuern durch Einsparungen 82 die Hubbewegungen der Plunger 79.
• Die Einspritzdüsen 83 befinden sich vorteiltaft in den Kolben 17 und 18 und ragen in die halbkugelförmigen Kolbenböden 84 hinein. Die halbkugelförmi en Kolbenböden 84 und 41 bilden im Zündmoment, also bei maximaler AnnWherung derselben, ideale Verbrennungsräume. Die Zündung wird bei Zündkerzen 44 durch von Nocken gesteuerte Zündhebel 86 ausgelöst. Die Nocken 85 sind an vier Stellen an dem Außenmantel der Schwungscheibe 20 angeordnet.
• Fig. 2 und 3 zeilen die Stellungen der Kolben 17 am inneren Laufring 1 zu den Kolben 28 am äußeren Laufring 2.
• Fig. 2 zeigt die Stellungen im ijoment des Zünizeitpunktes in den fast kugelförmigen Brennkammern der Kolbenböden 41 und 84. Dabei verhindert der Kraftfluß über die Kolben 28 zu der zugehörigen Rücklaufsperre 24 eine Bewegung in der wirkenden Druckrichtung, während die Kolben 17 über die kraftschlüssigen Verbindungen der zwischengeschalteten Bauelemente die Turbinenwelle 21 antreibt.
• Die durch Vakuum eingesaugte Spülluft wird durch die Arbeitsleistung der in den Zylinderräumen 33 und 35 expandierenden Gase in den Zylinderräumen 34 und 36 verdichtet.
• Die Luft war durch die Lufteintrittsschlitze 58 in die Zylinderräume 34 und 36 eingeströmt und fließt bei höchster Verdichtung durch die Spülluftkanäle 15 in die Zylinderräume 33 und 35, wobei die Abgase durch die Schlitze 59 und Stutzen 62 herrausgedrückt werden. Nach Verschluß der Spülschlitze 15 und 59 durch die zwei mit doppelter Umlaufgeschwindigkeit den Kolben 17 nacheilenden Kolben 28, wird die Luft in den Zylinderräumen 33 und 35 mit dem über die zinspritzdüsen 87 zugeführten Brennstoff vermischt und verdielitet, bis wieder der i;Ioment des Zündzeitpunktes erreicht ist.
• Während der Zeit, in der die Rücklaufsperre 24 die Kolben 28 hemmt, wickeln sich die auf der Schwungscheibe 20 auf zwei Laufzapfen 56 gelagerten kleinen Kegelräder 57 an den ebenfalls verzögerten Kegelradsegmezlten 49 ab und übertragen die Drehrichtung der kleinen Kegelräder 57 auf die Kegelradsegmente 50, die dadurch einmal mit der Umlaufgeschwindigkeit der an der Schwungscheibe 20 befestigten Laufzapfen 56 plus der Abwicklungsgeschwindigkeit der kleinen Kegelräder 57, also mit verdoppelter Umlaufgeschwindigkeit sich bewegen und somit die Kolben 29 den Kolben 18 nacheilen.
• Dabei entsteht in den Zylinderräumen 38 und 40 ein Vakuum, bis die Lufteinlaßschlitze 58 und 59 von den Kanten der Kolben mit flacher Wöblbung 18 und 19 freigegeben werden und Frischluft einströmen kann. Während in den Zylinderräumen 33 und 35 Zündungen mit anschließender Expansion stattfindet, wird in den Zylinderräumen 34 und 36 eingeströmte Frischluft verdichtet. Aus den Räumen 37 und 39 werden die Verbrennungsrückstände ausgespült und anschließend ein Luft-Gasgemisch verdichtet, wahrend in den Zylinderräumen 38 und 40 ein Vakuum entsteht.
• Finden in den Zylinderräumen 37 und 39 Zündungen mit anschließender Expansion statt, so wird die in den Zylinderräumen 38 und 40 eingeströmte Frischluft verdichtet.
• Aus den Räumen 33 und 35 werden die Verbrennungsrückstände ausgespült und anschließend ein Luft-Gasgemisch verdichtet, während in den Zylinderräumen 34 und 36 ein Vakuum entsteht.
• In ununterbrochener Folge findet bei Dauerbetrieb in den Zylinderräumen 33 und 35, in den Zylinderräumen 37 und 39 Arbeitsleistungen durch Expansionen statt, die sich auf die Kolbenpaare 17 und 18 über die inneren Laufringe 1 und 2 und die SchwunÒscheibe 20 direkt auf die urbinenwelle übertragen. Eine starre und zwanghäufige Verbindung zwischen der angetriebenen Turbinenwelle 21, den beiden als Lader arbeitenden äußeren Laufringen 3 und 4 mit den daran befestigten Kolben 28 und 29 besteht nicht. Die Steuerung erfolgt durch die Zündung des Gasgemisches, durch die auch die Rücklaufsperren 24 betätigt werden. Ein DifJ:erential-Kegelradgetriebe, bestehend aus den Kegelradsegmenten 49 und 50, mit den dazwischen sich abwickelnden kleinen Kegelrädern 57 auf den Laufzapfen 56 an der Schwungscheibe 20 sorgt für die wei chen und elastischen Abläufe der Zünd= und Ladevorgange, so daß keine metallische Berührung der Kolbenpaare 17 und 18 mit 28 und 29 stattfinden kann.
• Die Drihkolbenbrenakraftturbine nach der Erfindung setzt sich aus fünf Hauptgruppen zusammen. 1. der Stator mit zwei Lagerträgern 23 und zwei Bremsringen 55. II. dem Rotor mit der Turbinenwelle 21 mit der Schwungscheibe 20 und den mit derselben.ifest verbundenen zwei inneren Laufringen 1 und 2 mit den Kolbenpaaren 17 und 18, die zueinander um 90° versetzt sind. III. der linke Lader bestehend aus dem äußeren Laufring 3 mit den daran festverbundenen Kolbenpaaren 28 und einer Stützscheibe 51 mit der Hülse 53, in der eine Rücklaufsperre 24 eingebaut ist. IV. der rechte Lader bestehend aus dem äußeren Laufring 4 mit den daran festverbundenen Kolbenpaaren 29 und einer Stützscheibe 51 mit Hülse 53, in der eine Rücklaufsperre 24 eingebaut ist. V. ein Differentialtrieb mit je zwei sich gegenüberstehenden Kegelradsegmenten 49 und 50 sowie zwei kleinen Kegelrädern 57, die beim Eingriff mit 49 und 50 an jedem Kegelradsegment einen Weg von 600 zurücklegen können.
• Alle Zusatzaggregate, wie dieselben an Brennkraftmaschinen gebräuchlich sind, wie z. B. Starter, Zündanlage, lSühlflüssigkeitspumpe, Öldruckpumpe und Brennstoffpumpe sind nicht besonders dargestellt.
• /22 Durch die in zwei Wälzlagern gelagerte Turbinenwelle 21 wird durch einen Starter das gesamte Aggregat angetriebenO Dabei bleiben die Rücklaufsperren 24 außer Funktion. Alle Zusatzaggregate sind in Tätigkeit, so daß Brennstoff, Öl und Kühlflüssigkeit gefördert wird. Ist eine geringe Umlaufgeschwindigkeit erreicht, so werden die beiden Bremsringe 55 wechselseitig betätigt und die beiden Stützscheiben 51 abwechselnd gebremst. Durch die dadurch zueinander entstehenden Verschiebungen der Kolbenpaare wird das Volumen in den Zylinderräumen ständig verändert. Wenn z. B.
• zwischen den Kolbenpaaren 17 und 28 durch die Kompression in den Zylindern 33 und 35 ein zündfähiges Gemisch durch Binspritzung mit den Plungern 79, die durch die Einsparungen 82 in den Leitlinealen 81 betätigt werden, entsteht und dasselbe im Zündzeitpunkt durch die Zünd= oder Glühkerzen 44 oder 45 gezündet wird, so hat der entstehende allseitig gleiche Druck der expandierenden Gase auf die Kolbenböden 41 und 84 das Bestreben, die Kolbenpaare 17 und 28 in entgegengesetzte Richtungen zu treiben.
• Die Kolbenpaare 28 an dem äußeren Laufring 3 werden aber von der Rücklaufsperre 24 in der Hülse 23 der Stützscheibe 51 an dem kleinen äußeren Durchmesser der Lagerträger 23 gehemmt und somit auch die in starrer Verbindung stehenden Kegelradsegmente 49. Die Kolbenpaare 17 teilen die auf diese wirkenden KruSte über den inneren Laufring 1 der Schwungscheibe 20 und allen mit derselben in Verbindung stehenden Bauelementen, wie innerer Laufring 2 mit Kolbenpaaren 18, der Turbinenwelle 21 in den Wälzlagern 22 und den zwei Laufzapfen 56 mit. Die kleinen Kegelräder 57 wickeln sich dabei an den gehemmten Kegelrdsementen 49 ab, drehen sich dabei um die Laufzapfen 56 und werden in der Drehrichtung der Scllwungscheibe 20 mitgenommen und treiben die eelradsegmente 50 durch die entstehende Hebelwirkung beim eingriff mit 57 mit doppelter Umlaufgeschwindigkeit der auf der Schwungscheibe 20 befestigten Laufzapfen 56 an. Der äußere Laufring 4 mit den daran befestigten Kolbenpaaren 29 erreicht dadurch die doppelte Umlaufgeschwindigkeit wie die Kolbenpaare 18 am inneren Laufring 2. Mit den ersten Zündungen in den Zylindern 33 und 35 strömt durch die Spülluftkanäle 15 Spülluft von den Zylindern 38 und 40 nach den Zylindern 37 und 39 und drücken die Abgase aus den geöffneten Schlitzen 59 in die Stutzen 62. Die Kolbenpaare 29 eilen durch die Zündungen den Kolbenpaaren 18 mit doppelter Geschwindigkeit nach und verdichten dabei die Luft mit dem eingespritzten Breimstoff in den Zylindern 37 und 39 bis der Zündzeitpunkt zwischen den Kolbenböden 41 und 84 erreicht ist.
• Durch die Relativbewegung ist die Lompressionsgeschwindigkeit gleich der Expansionsgeschwindigkeit. Jetzt betätigen die Kolbenpaare 29 die mit denselben kraftschlüssig verbundenen Rücklaufsperren 24. Das Wechselspiel wiederholt sich kontinuierlich und erteilt der Turbinenwelle 21 eine gleichförmige Drehbewegung.
• Patentansprüche

Claims (1)

1. Patentansprüche 1.) Drehkolbenbrennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, aß Kolbenpaare (17, 18) mit inneren Laufringen (1, 2) und andere Kolbenpaare (28, 29) mit äußeren Laufringen (3, 4) verbunden sind, daß diese inneren und äußeren Laufringe mit gemeinsamer Drehachse (a-a3 durch nebeneinander angeordnete und in ihrer Umfangsmittenfläche aufgeteilte Hohlringe (Fig. 1) gebildet sind, so daß Jeder innere Laufring (1, 2) gegenüber dem zugeordneten äußeren Laufring (3, 4) aus dem gleichen Hohlring (Xorus) relativ um die gemeinsame Drehachse (a-a) drehbar eingerichtet ist.

   2.) Drehkolbenbrennkraftmachine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der aus seinem Rohling (tores) gebildete äußere Laufring (3, 4) zweiteilig ist, und daß die Hälften Sedes der äußeren Laufringe (3, 4) durch Flansohringe (5) zusammengehalten sind, welche (5) um die äußeren Laufringe (3, 4) so gelegt sind, daß sie zugleich Wandungen von Kühlmittelräumen (6) sind, die den äußeren Laufringen (3, 4) zugeordnet sind.

   3.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nnch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschringe (5) abgedichtet auf konzentrischen Schulterringen (25) der äußeren Laufringe (3, 4) sitzen.

   4.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innendurchmesser der inneren Laufringe (1, 2) Kanäle (15) zur Rührung der Spülluft eingearbeitet sind, die durch eingepreßte konzentrische Ringe (16) im inneren Gebiet des Torus abgedichtet sind0 5.)Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hohlringen eine mit der Turbinenwelle (21) starr verbundene Schwungscheibe (20) angeordnet ist, wobei der eine innere Laufring (1) des einen Hohlringes (Torus) mit der einen Schwungscheibenfläche und der andere innere Laufring (2) des anderen Hohlringes (tores) mit der anderen Schwungscheibenfläche verbunden ist und wobei die gemeinsame Drehachse (a-a) der Turbinenwelle (21) und der Schwungscheibe (20) senkrecht zur Kehlfläche durch die Mitte des Torus-Kehlkreises eines jeden Hohlzylinders gelegt ist.

   6.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß innere Laufringe (1,2) konzentrische Schulterringansätze (8) enthalten, die parallel zur Laufachse (a-a) abstehen, und daß der eine dieser inneren Laufringe (1) mit seinem konzentrisch geschliffenem Schulterring (8) auf der einen Schwungscheibenfläche und der andere innere Laufring (2) mit seinem konzentrisch geschliffenen Schulterring auf der anderen Schwungscheibenfläche durch Schrumpfung festgemacht ist.

   7.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Schwungscheibe (20) auf der in Achsrichtung verlängerten Nabe dieser Schwungscheibe (20) Wälzlager (22) aufgezogen sind, die in einen Lagerträger (23) eingesetzt und gehalten sind, der im Gebiete seines äußeren Durchmessers beiderseitig abgedichtete Rücklaufsperren (24) mit Eigenlagerungen enthält.

   8.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gleitbahnen jedes der inneren Laufringe (1, 2) Kolbenpaare (17, 18) mit Kolbenbolzen (19) befestigt sind.

   9.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an Gleitbahnen der beiden inneren Laufringe (1, 2) befestigten Kolbenpaare (17 bzw. 18) beider Hohlringe gegeneinander um 90° versetzt angeordnet sind (Fig. 3 und 6 bzw. Fig. 2 und 5).

   10.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an Gleitbahnen der beiden äußeren Laufringe (3, 4) befestigten Kolbenpaare (28 bzw. 29) durch Kolbenbolzen (30) fest verbunden sind.

   11.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprechen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Hohlringe der am äußeren Laufring (3 bzw. 4) befestigte Kolben (28 bzw. 29) zwischen solchen Kolben (17 bzw. 18) liegt, die am inneren Laufring (1 bzw. 2) befestigt sind, so daß sich in jedem der Hohlringe zwischen dem inneren Laufring (1 bzw 2) und dem äußeren Laufring ( 3 bzw. 4) vier Zylinderräume (33-36 bzw. 37-40) bilden.

   12.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der am äußeren Laufring (3 bzw. 4) befestigte Kolben (28 bzw. 29) einen halbkugelförmigen bzw. kalottenförmigen Kolbenboden (41) mit in den massiven Kolbenkorper hineinragender Wölbung aufweist, zu dem (i-1Q eine durchgehende Bohrung (42) führt, an derem An-iarL e Z-!indkerze 44 oder die Glühkerze eingebaut ist, 13.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schwungscheibe (20) benachbarte Flanschring (6) jedes Hohlzylinders auf seiner der Schwungscheibe (20) zugewandten Fläche mit einem Tragring (47) zur Aufnahme von Eegelradsegmenten (49 bzw. 50) fest verbunden ist, die im Eingriff mit einer Kegelradverzahnung (57) steht, welche sich gm äußeren Umfang zu beiden Seiten der Schwungacheibe (20) befindet.

   14.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 13, daudph ekeflflzechnet, daß der der Schwungscheibe (20) abgewandte, andere Flanschring (5) jedes Hohlzylinders außenseitig mit einer konzentrischen Stützscheibe (51) in Verbindung steht, deren zentraler Teil als Hülsenkörper (23) den Hohlring konzentrisch zur Achsmitte (a-a) durchsetzt und dort den Lagerträger (23) bildet.

   15.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben (51) auf den zur Schwungscheibe (20) abgewandten Seite sich nach den Lagerträgern (23) zu verjüngen.

   16.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stützscheibe (51) außen eine Kupplung (54, 55) eingebaut ist, die bei der Anlaßop eration der Drehkolbenbrennkraftmas chine bis zum Beginn der ersten Zündung in einem der Zylinder maquell oder mit elektrischer oder mit pneumatischer Schaltung betätigt werden kann.

   17.) Drehkobenbrennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützßcheibe (51) außen einen konischen Ring (54) beßitzt1 welcher die eine Hälfte der Kupplung bildet und welcher mit einem axial verschiebbaren Bremsring (55) kuppelbar ist, der die andere Hälfte der Schaltkupplung bildet.

   18.) Drehkobenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mantelfläche des Schwungrades (20) an zwei Stellen je ein Laufzapfen (56) für ein Kegelrad 57 angeordnet sind, die mit den beiderseits des Schwungrades (20) vorgesehenen Kegelradsegmenten (49, 50) auf dem Tragring (47) derart im Eingriff stehen, daß die Kegelräder (57) des Schwungrades auf den beiden Kegelradsegmenten (49, 50) des Tragringes (47) gleichzeitig einen vollen Weg von 600 beschreiben können (Fig. 4).

   19.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in senden äußeren Laufring (3, 4) zwei Luft&ntrittsschlitze (58) und zwei Schlitze (59) für die Abgase eingearbeitet sind.

   20.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, daß der mit Lufteintrittsschlitzen (58) und Abgasschlitzen (59) versehene äußere Laufring C3, 4) mit einem Außenmantel (60) umgeben ist, auf den die Stutzen (61) für den Lufteintritt mit dem Lufteintrittsregler (63) und der Stutzen (62) für die Abgase aufgebracht sind.

   2i) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede der verstellbaren Reguliereinrichtungen (63) ein Dreiwegehahn (63) ist, der nach dem Anlaufen der Drehkolbenbrennkraftmaschine durch Fliehkraft umschaltbar eingerichtet ist, so daß die Abgase in die Kühlräume (6) strömen und sich mit dem Kühlmittel der Kreislauf des Kühlsystems vollziehen kann.

   22.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Reguliereinrichtung (63) so eingerichtet ist, daß durch einen Dreiwegehahn im Stillstand der Maschine kein Kühlmittel in die Zylinderräume fließen kann.

   23.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufllhr automatisch geregelt ist, so daß im Leerlauf und unter Vollast die Drehkolbenmaschine mit den höchsten Drehzahlen läuft.

   24.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß pro Umdrehung mehr als eine Zündung stattfindet.

   25.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß pro Umdrehung zwölf Zündungen stattfinden.

   26.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (17,18), welcher mit dem inneren Laufring (1, 2) verbunden ists eine Einspritzdüse (83) eingebaut ist, welche aus einem halbkugelförmig in den Kolbenkörper (17, 18) eingewölbten Kolbenboden herausragt und in eine damit gebildete halbkugelartige oder etwa halbkugelartige Breakammer C84, 41) hineinragt.

   27.) Dr ehkolb enbrennkraf tmaschina nach den Ansprüchen 5 bis 26, dadurch gekennzeichnet, da{ im Falle der Verwendung von Zündkerzen (44) die Zündung durch einen nockengesteuerten Zündhebel (86) auslösbar ist, wobei die Nokken (85) an vier Stellen des Außenmantels der Shvungscheibe (20) angeordnet sind.

   28.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stator mit zwei Lagerträgern (23) und mit zwei Bremsringen (55) vorgesehen ist, daß der Rator mit der Turbinenwelle (21) sowie mit der Schwungscheibe (20) verbunden ist, wobei letztere (20) wiederum mit den beiden inneren Laufringen (1, 2), welche die zueinander um 90° versetzten Kolbenpaare (17, 18) tragen, fest verbunden sind, daß ferner ein Lader vorgesehen ist, welcher aus einem äußeren Laufring (3) mit dem daran befestigten Kolbenpaar (28) und einer Stützscheibe (51) mit Hülse (53), in der eine Rücklaufsperre (24) eingebaut ist, besteht, daß außerdem ein anderer Lader vorgesehen ist, welcher aus dem äußeren Laufring (4) mit dem daran befestigten Kolbenpaar (29) und einer Stützscheibe (51) mit Hülse (53), in der eine Rücklaufsperre (24) eingebaut ist, besteht, und daß schließlich ein Differentialtrieb mit je zwei sich gegenubers.tehenden Kegelradsegmenten (49', 50) sowie zwei kleinen Kegelrädern (57), die beim Eingriff mit den Segmenten (49, 50) an jedem Kegelradsegment einen Weg von 600 zurücklegen können, vorgesehen ist.

   29.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß de axial durch die Turbinenhohlwelle geführte Kühlmitteleitung zentral auf die .Schwungscheibe (20) stößt und in dieser in eine innere Radialbohrung (66) der Schwungscheibe (20) einmündet, welche bis zur Höhe des inneren Kühlmittelraumes (14) am inneren Laufring (1, 2) reicht und in dieser Höhe über eine querbohrung (67) nach außen abbiegt.

   30.) Drehkolbenbrennkraftmaschine nach AriQr;ruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmittelpfsd vom inneren Kühlmittelraum (14) des inneren Laufringes (1, 2) über Durchbrüche (13, 27) und Einstiche (12) zum äußeren Kühlraum (6) des äußeren Laufringes (3, 4) vorgo-ehn ist.

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