DE19758337A1 - Rotationsverbrennungsmotor mit ringförmigem Arbeitsbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationsverbrennungsmotor mit ringförmigem Arbeitsbereich.

In der DE 40 03 454 A1 ist ein Rotationsmotor mit ringförmigem Verbrennungsraum beschrieben. Bei diesem Motor rotieren Kolbenscheiben, die den ringförmigen Verbrennungsraum bilden. Die Kolbenscheiben weisen ringförmige Aussparungen auf, in denen Kolben mit der Kolbenscheibe fest verbunden angeordnet sind. Jeweils zwei Kolbenscheiben sind stirnseitig zusammengefügt und rotieren frei gegeneinander. Der Kolben der einen Kolbenscheibe springt hierbei bis in die Aussparung der anderen Kolbenscheibe hinein. Das Besondere gegenüber den bekannten weiteren Motorarten besteht insbesondere darin, daß keine Kolben in einem ruhenden Verbrennungsraum bewegt werden, sondern daß sich die den Verbrennungsraum bildenden Kolbenscheiben drehen. Eine stirnseitige Abdichtung der Kolbenscheibe durch eine Ringdichtung ist einfach zu lösen. Die Kraftübertragung erfolgt durch die den ringförmigen Verbrennungsraum bildenden Kolbenscheiben auf den Antrieb. Der Rotationsantrieb wiederum erfolgt durch das auf die Kolben bei der Zündung des Kraftstoff-Luft-Ge­ misches einwirkende Drehmoment.

Der beschriebene Motor hat verschiedene Nachteile. Die Herstellung dieses Motors erfordert eine relativ große Anzahl von Bauteilen. Durch die Verwendung relativ schwergewichtiger Kolbenscheiben, die zusätzlich mit Kolben verbunden sind, erreicht der Motor ein nachteiligerweise größeres Leistungsgewicht.

Weiterhin nachteilig ist das Erfordernis der Anordnung von Ventilen, die über Steuernocken auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite geöffnet oder geschlossen werden und mit den Verbrennungsräumen zusammenrotieren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Rotationsverbrennungsmotor mit ringförmigem Arbeitsbereich anzubieten, der für seine Herstellung nur wenige, einfache Bauteile erfordert, der ein sehr niedriges Leistungsgewicht hat, der keine Ventile und deren Steuerung erfordert und der durch ständig gleichzeitige Ausführung aller vier Arbeitstakte nach dem Otto-Prinzip eine hohe spezifische Leistung aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Der hier vorgestellte erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor, im folgenden immer als Ringmotor bezeichnet, ist eine Wärmekraftmaschine, die nach dem Viertakt-Otto-Motor-Prinzip arbeitet. Hierbei wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt, verdichtet, verbrannt und das verbrannte Gas ausgestoßen. Die Unterschiede zum an sich bekannten Hubkolbenmotor sind im Vergleich zum Ringmotor, daß die vier Arbeitstakte nicht nacheinander, sondern gleichzeitig abgearbeitet werden und daß die durch das expandierende Gas erzeugte Bewegung nicht geradlinig, sondern ringbogenförmig direkt in eine Drehung/Bewegung umgesetzt wird. Es werden keine Pleuel und keine Kurbelwelle benötigt. Das so erzeugt Drehmoment wird nur durch den Antrieb von Lichtmaschinen und Kühlmittelpumpe verringert, der Rest ist nutzbar. Es gibt vorteilhafterweise keinen leistungsfressenden Ventiltrieb und keine Schmiermittelpumpe.

Weitere Vorteile der Erfindung sind, daß wenige Bauteile einfach hergestellt werden können, daß der Motor ein sehr geringes Leistungsgewicht aufweist, daß eine hohe spezifische Leistung durch ständig gleichzeitige Ausführung aller vier Arbeitstakte gegeben ist, daß eine maximale Kraftstoffnutzung durch einen langen Kolbenweg ohne Kurbeltrieb erreicht wird, daß keine Schwingungen durch Massenkräfte auftreten und daß kein Ballast durch Steuerorgane vorhanden ist.

Die Grundform des erfindungsgemäßen Ringmotors ist ein hohlringförmiger Zylinderraum, der aus mindestens einer feststehenden ringförmigen Gehäusewand eines ringförmigen Gehäuses und aus Läuferwänden zweier unabhängig voneinander, jedoch nur in eine Richtung drehbar gelagerten ringförmigen Läufern besteht. Die Gehäusewand und die Läuferwände bilden hierbei miteinander weitgehend gasdichte Ringstoßfugen. An den Läufern befestigt sind Kolbenscheiben, die in radialer Richtung den Querschnitt des hohlringförmigen Zylinderraumes gasdicht ausfüllen. An jedem Läufer sind mindestens zwei Kolbenscheiben befestigt. In der ringförmigen Gehäusewand sind ein Gaseinlaß und ein Gasauslaß angeordnet. Der Gaseinlaß kann dabei mit einer Einspritzvorrichtung versehen sein. Weiterhin ist eine Zündeinrichtung vorgesehen. Eine Kombination von Drehmoment übertragenden Elementen ist von den Läufern auf eine Abtriebswelle ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen.

Eine Startvorrichtung erlaubt es dem Ringmotor auf eine kritische Umdrehungszahl zu bringen.

Der hohlringförmige Zylinderraum wird im einfachsten Falle durch vier Kolbenscheiben in vier kreisbogenförmige Kammern mit kreisförmigem Querschnitt unterteilt. Jeweils zwei gegenüberliegende Kolbenscheiben sind mit einem ringförmigen Läufer fest verbunden. Die Wände dieser Läufer bilden einen Teil der Kammerseiten. Die Läufer sind mit den Kolbenscheiben um die Mittelachse des Ringmotors unabhängig voneinander bis zum gegenseitigen Anschlag der Kolbenscheiben drehbar, wobei für beide Läufer die Drehung nur in eine Richtung möglich ist. Der hohlringförmige Zylinderraum wird demzufolge nach außen aus drei Teilen gebildet; aus den beiden Läuferwänden und aus der feststehenden Gehäusewand.

Aufgrund der Relativbewegungen der Läufer zueinander werden durch die Kolbenscheiben im Zylinderraum die Volumina der Kammern vergrößert oder verkleinert. Diese Volumenänderungen der Kammern werden zur Abarbeitung der genannten Arbeitstakte genutzt.

Damit diese Anordnung funktioniert muß ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinderraum hineingebracht werden. Das kann zum Beispiel durch Einspritzung über den Gaseinlaß erfolgen. Die Zündung des sodann verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt zweckmäßigerweise über handelsübliche Zündeinrichtungen mit Zündkerzen. Das verbrannte Gemisch wird durch eine weitere Öffnung im Gehäuse nach außen gebracht. Die Relativbewegungen der sich unterschiedlich schnell die gleiche Drehrichtung sich bewegenden Läufer bewirken eine Größenveränderung der Volumina der Kammern. Dadurch ist es möglich, sowohl Verdichtung als auch Expansion nach Zündung und damit die Erzeugung eines Drehmomentes auf die Läufer zu erreichen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen radialen Schnitt des hohlringförmigen Zylinderraumes,

Fig. 2 einen Axialschnitt des Ringmotors,

Fig. 3a einen Axialschnitt des Ringmotors der einen Hälfte,

Fig. 3b einem Teilschnitt A-B

Fig. 4a eine perspektivische Darstellung einer Kolbenscheibe 45° zur Zylinderachse,

Fig. 4b einen Längsschnitt einer Kolbenscheibe quer zur Zylinderachse,

Fig. 4c einen Querschnitt einer Kolbenscheibe längs zur Zylinder längs zur Zylinderachse,

Fig. 5 eine Detaildarstellung einer Dichtringleiste im Schnitt,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Läufers mit den Kolbenscheiben,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Stellung der beiden Läufer zueinander,
und

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses mit Sicht auf den Steuerschieber.

Aus Fig. 1 ist die prinzipielle Funktion des erfindungsgemäßen Ringmotors erkennbar. Eine Kolbenscheibe 6.1.2 und eine Kolbenscheibe 6.1.1 sind an einem Läufer 3.1 befestigt. Eine Kolbenscheibe 6.2.1 und eine Kolbenscheibe 6.2.2 sind an einem zweiten Läufer 3.2 befestigt. Beide Läufer 3.1 und 3.2 haben eine Ringform und sind nur in eine Richtung drehbar gelagert. Die in Fig. 3a besser erkennbaren Läuferwände 4.1 und 4.2 sowie die Gehäusewand 2 bilden mit den Kolbenscheiben 6.1.1 bis 6.2.2 Kammern 7. Die Kammern 7 als hohlringförmiger Ringsegmentanteil eines hohlringförmigen Zylinderraumes 5 mit kreisförmigen Längsschnitt (Fig. 1) und kreisförmigen Querschnitt (Fig. 2) verändern die Größe ihres Ringsegmentanteil entsprechend dem Arbeitstakt des Ringmotors.

Die jeweilige Größe der Kammern 7 werden in Winkelgraden eines Kreisumfanges angegeben. In dem in Fig. 1 dargestellten Arbeitsstadium des Ringmotors steht die Kammer 7.1 mit einem Gaseinlaß 12 Einlaß eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in offener Verbindung. Die Größe der Kammer 7.1, die durch die beiden im Uhrzeigersinn gegeneinander verschiebbaren Kolbenscheiben 6.1.2 des Läufers 3.1 und 6.2.2 des Läufers 3.2 radial begrenzt ist, hat eine Ringsegmentgröße von 350° bis 10°. Die Kolbenscheibe 6.2.2 bildet mit der Kolbenscheibe 6.1.1 die Kammer 7.2, die in diesem Stadium von 10° bis 170° reicht. Die Kammer 7.2 ist geschlossen und enthält das im vorhergehenden Arbeitstakt angesaugte zündfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die Kolbenscheibe 6.1.1 des Läufers 3.1 bildet zusammen mit der Kolbenscheibe 6.2.1 die Kammer 7.3. Die Kammer 7.3 reicht in diesem Stadium von 170° bis 190°, ist geschlossen und hält das im vorgehenden Arbeitstakt verdichtete zündfähige Gemisch. In die Kammer 7.3 mündet eine Zündeinrichtung 14. Die Kolbenscheibe 6.2.1 des Läufers 3.2 bildet zusammen mit der Kolbenscheibe 6.1.2 die Kammer 7.4. Die Kammer 7.4 enthält das im vorhergehenden Arbeitstakt verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch und ist zu einen Gasauslaß 13 hin offen. Bei Zündung des in Kammer 7.3 befindlichen komprimierten Gemisches dehnt sich dieses aus und entwickelt einen Überdruck auf alle Begrenzungen der Kammer 7.3. Diesem Druck kann jedoch nur die Kolbenscheibe 6.2.1 des Läufers 3.2 im Uhrzeigersinn ausweichen. Die Läufer 3.1 und 3.2 sind hierbei axial durch Kegelrollenlager geführt, wie aus Fig. 2 und Fig. 3 zu entnehmen ist. Das in Fig. 2 und Fig. 3a sowie als Teilschnitt A-B in Fig. 3b dargestellte Gehäuse 1 ist stationär angeordnet. Die Kolbenscheibe 6.1.1 des Läufers 3.1 ist am Ausweichen gegen Uhrzeigersinn mechanisch gehindert. Die Bewegung der Kolbenscheibe 6.2.1 im Uhrzeigersinn hat zwangsläufige Änderungen der Volumina der Kammern 7.1, 7.2, 7.3 und 7.4 und der darin befindlichen Gemischzustände zur Folge. Die Kammer 7.1 vergrößert sich als Folge der Drehbewegung des Läufers 3.2. Dabei wird über den Gaseinlaß 12 zündfähiges Gemisch eingesaugt. Demzufolge wird die Kammer 7.2 kleiner und das dort zuvor hineingesaugte Gasgemisch wird verdichtet. Die Kammer 7.3 vergrößert sich und das verbrennende Gasgemisch kann sich ausdehnen. Als Folge verkleinert sich die Kammer 7.4 und das darin vorhandene vorher verbrannte Kraft­ stoff-Luft-Gemisch wird durch den Gasauslaß 13 hinausgeschoben. Sobald die Kolbenscheibe 6.2.1 des Läufers 3.2, den Gasauslaß 13 erreicht, sinkt der Gasdruck in der Kammer 7.3 ab. Der in der Kammer 7.2 aufgebaute Verdichtungsdruck, der auf die Kolbenscheibe 6.1.1 des Läufers 3.1 im Uhrzeigersinn wirkt, wird größer als der Restdruck in der Kammer 7.3 und schiebt die Kolbenscheibe 6.1.1 des Läufers 3.1 weiter. Sobald die Kolbenscheibe 6.1.1 die Position der Zündeinrichtung 14 bei 180° passiert, erfolgt eine neue Zündung und die oben beschriebenen Vorgänge laufen mit nunmehriger Drehung des Läufers 3.1 ab. Man muß demnach bei jedem Arbeitstakt des erfindungsgemäßen Ringmotors einen Arbeitsläufer und einen Ruheläufer unterscheiden. Die Funktionen Arbeits- bzw. Ruheläufer wechseln jedesmal von einem Läufer auf den anderen. Das in Kammer 7.3 verbrennende Gasgemisch erzeugt Druck auf die Fläche der Kolbenscheibe 6.2.1 und damit über den Halbmesser des Ringes ein Drehmoment der Mittelachse es Arbeitsläufers. Dieses Drehmoment wird teilweise für die anderen drei Arbeitstakte des Ringmotors benötigt. Der bei weitem größere Teil des Momentes steht als nutzbare Drehbewegung zur Verfügung.

In Fig. 2, Fig. 3a sowie in Fig. 3b ist der erfindungsgemäße Ringmotor im Axialschnitt dargestellt. Während Fig. 2 die komplette Schnittdarstellung des Motors zeigt, ist in Fig. 3a nur der halbe Motor dargestellt. Der hier geschnittene hohlringförmige Zylinderraum 5 wird gebildet durch eine Gehäusewand 2 des Gehäuses 1 sowie der Läuferwände 4.1 und 4.2 der Läufer 3.1 und 3.2 und einer inneren Gehäusewand 2.2. Der hier kreisförmig dargestellte Querschnitt des Zylinderraumes 5 wird ausgefüllt durch eine Kolbenscheibe 6. Die Kolbenscheibe 6 wird durch die Läuferwand 4.2 mittels einer Kolbenscheibenbefestigung 23a, die in einer Gewindebohrung 23b verschraubt ist, fest fixiert. Die beiden Läufer 3.1 und 3.2 sind auf einem Kegelrollenlager 22 drehbar in Uhrzeigerrichtung gelagert. Zwischen der äußeren Gehäusewand 2.1 den Läuferwänden 4.1 und 4.2 sowie der inneren Gehäusewand 2.2 entstehen Ringstoßfugen 8. Die Ringstoßfugen 8.1, 8.2, 8,3 und 8.4 sind mit einer Dichtringleiste 16 abgedichtet. Im Gehäuse 1 ist umlaufend ein Kühlmantel 21 angeordnet. Das Gehäuseinnenteil 1.1 ist Träger des Kugelrollenlagers 22 sowie der Gehäuseinnenwand 2.2 und schließt einen inneren Kühlmantel 21.1 ein.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen in verschiedenen Detaildarstellungen eine Kolbenscheibe 6. Die Kolbenscheibe 6 besteht im wesentlichen aus einem Trägerteil 18, das beidseitig je eine Dichtscheibe 19.1 und 19.2 aufweist. In den Dichtscheiben 19.1 und 19.2 sind Kolbenringe 20 eingelegt, die an den Läuferwänden 4 bzw. an der Gehäusewand 2 entlanggleiten und die die Abdichtungen der Kammern 7 untereinander bewirken.

In Fig. 5 ist beispielhaft die Ausführung einer Dichtringleiste 16 in einer Ringstoßfuge 8 im Detailschnitt dargestellt. Die Dichtringleiste 16 weist hierbei eine Ausnehmung 17 auf. Die Dichtringleisten 16 sind in den Ringstoßfugen 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 (Fig. 3) angeordnet. Hierbei ist die Dichtringleiste 16.1 in der Ringstoßfuge 8.1, die Dichtringleiste 16.2 in der Ringstoßfuge 8.2, die Dichtringleiste 16.3 in der Ringstoßfuge 8.3 und die Dichtringleiste 16.4 in der Ringstoßfuge 8.4 angeordnet. Die Dichtringleisten 16.1 und 16.2 sind untereinander und die Dichtringleiste 16.3 und 16.4 untereinander austauschbar. Das hier im Schnitt dargestellte Profil einer Dichtringleiste 16 kann als Draht gezogen, abgelängt, gebogen und gehärtet werden. Die Dichtringleisten 16 haben eine Kreisbogenlänge von 180° und sind am Gehäuse 1 befestigt. Im Bereich dieser Befestigung in Laufrichtung steht die U-förmige Ausnehmung 17 der Dichtringleiste 16 direkt in Verbindung mit dem Zylinderraum 5 des Ringmotors, was in diesem Fall ein gewolltes Dichtungsleck ist. Die Funktion der Dichtringleisten 16 ist folgende: Der in Kammer 7.3 des Ringmotors (Brennraum) anstehende Gasdruck gelangt in die U-förmige Ausnehmung 17 einer Dichtringleiste 16 und spreizt diese gegen die benachbarten Regionen überall da auf, wo es ein Druckgefälle gibt. Der in die Ausnehmung 17 eindringende Verbrennungsdruck drückt die Dichtringleiste 16 gegen die Gehäusefugenflächen 9 und die Läuferfugenflächen 10 und 11 und dichtet diese dadurch ab. Das Anpressen der Dichtringleisten 16 an die gegenüberliegenden Gehäusefugenflächen 9 bzw. Läuferfugenflächen 10 und 11 führt zur Reibung und zum Verschleiß. Jedoch kann die Reibung in Anbetracht der einbezogenen Flächen vernachlässigt werden. Der Verschleiß kann so gesteuert werden, daß die Dichtringleisten 16 im Zusammenhang mit Motorinspektionen ausgetauscht werden.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Läufers 3.1 mit den an der Läuferwand 4.1 befestigten Kolbenscheiben 6.1.1 und 6.1.2. Im Läuferrand 31 sind Unterbrechungen 32a und 32b vorgesehen.

Fig. 7 zeigt die Anordnung des Läufers 3.1 und des Läufers 3.2 gegenüberliegend.

Zum Anlassen des Ringmotors bis zum Erreichen einer kritischen Drehzahl ist es erforderlich, den jeweiligen Arbeitsläufer von außen in Drehung zu versetzen, ohne auf den Ruheläufer dabei eine Kraft (abgesehen von dem Verdichtungsdruck) auszuüben. Da dies entgegen der "Kraft"-Richtung der Freiläufe 24.1 und 24.2 geschehen muß, kann die Drehkraft nicht über die Freiläufe 24.1 und 24.2 eingeleitet werden. Weiterhin ist es erforderlich, den Kraftfluß zwischen Anlasser und Läufer 3 bei Erreichen eines Steuerschiebers 29 zu lösen.

Gegen Ende der Verbrennung fällt der Verbrennungsdruck in Kammer 7.3 unter den zu erzeugenden Verdichtungsdruck in Kammer 7.2 - es entsteht ein (Druck-)Kraftmangel, der um das dem Arbeitsläufer erteilte Massendrehmoment vermindert wird. Die kritische Drehzahl ist erreicht, wenn das dem Arbeitsläufer im aktuellen Arbeitstakt erteilte Massendrehmoment (der "Schwung" der Drehung) zur Vollendung der Verdichtungsbewegung bis Erreichen des Steuerschiebers 29 ausreicht. Oberhalb dieser Drehzahl kann der Kraftschluß über die Magnetpulverkupplung 25 unverändert weiterhin stattfinden. Er ist nicht mehr notwendig aber auch nicht schädlich. Der Steuerschieber 29 ist im Detail in Fig. 8 dargestellt. Er wird in einer Aussparung 33 des Gehäuses 1 eingeschoben.

Die Funktion der Magnetpulverkupplung 25 ist an dem gezeigten Ausführungsmuster (siehe Fig. 2, 3a und 3b) nachstehend beschrieben.

In ringförmig umlaufende Nute 34 der Läufer 3 sind außer dem Freilauf 24.1 bzw. 24.2 ringförmige Ansätze des Abtriebrades 27.1 und 27.2 für die Nutzleistung untergebracht. Dieser ringförmige Ansatz nimmt an seiner Innenseite die von den Freilaufrollen 35 auf ihn ausgeübten Kräfte auf und trägt an der Außenseite eine Magnetspule 25.1 bzw. 25.2 in einem Magnetkern 28.1 bzw. 28.2 für die Magnetpulverkupplung 25. In dem verbleibenden Hohlraum zum äußeren Kranz des Läufers 3.1 ist Magnetpulver 26.1 bzw. 26.2 eingeschlossen.

Über hier nicht dargestellte Schleifringe werden die Magnetspulen 25.1 bzw. 25.2 der Abtriebsräder 27.1 und 27.2 mit Strom versorgt. Sobald an den Magnetspulen 25.1 bzw. 25.2 Spannung anliegt, wird über das Magnetpulver 26.1 und 26.2 ein Kraftschluß zum Läufer 3 hergestellt, der das Einleiten von Drehkraft von außen gestattet. Das Gasgemisch in Kammer 7.2 läßt sich damit auf den gewünschten Verdichtungsdruck verdichten. Als Ausschalter für die Stromzufuhr dient der Steuerschieber 29. Sobald der Arbeitsläufer zum Ruheläufer wird, wechselt der Steuerschieber 29 die Eingreifseite und mit dieser Bewegung schaltet er die Stromzufuhr für den bisherigen Arbeitsläufer ab (die Kupplung gibt den Läufer frei) und für den nunmehr Arbeitsläufer werdenden bisherigen Ruheläufer zu. Gleichzeitig löst der Steuerschieber 29 die Zündeinrichtung 14 aus.

Durch die jetzt erfolgende Verbrennung des in Kammer 7.3 befindlichen hochgespannten Gasgemisches wird der nunmehrige Arbeitsläufer stark beschleunigt. Die Freilaufrollen 35 bleiben aufgrund ihrer Massenträgheit zurück und geraten damit in den Klemmbereich des Freilaufs 24.1 und 24.2. Die hier beschriebene Magnetpulverkupplung 25 hat ebenfalls Spannung=Kraftschluß und überträgt ebenso wie der Freilauf Drehmoment auf das Abtriebsrad 27.1 bzw. 27.2.

Der Kraftschluß durch die Magnetpulverkupplung 25 bleibt erhalten, solange der Läufer 3 als Arbeitsläufer fungiert. Anschließend wird durch den Steuerschieber 29 die Stromzufuhr abgeschaltet - die Magnetpulverkupplung 25 wird frei. Das Nutzlast-Abtriebsrad 27.1 bzw. 27.2 kann sich frei weiter drehen, obwohl der bisher mitdrehende Läufer 3 stehen bleibt, bis der andere Läufer 3 seinen Arbeitstakt beendet hat und seinerseits zum Stehen kommt. Dieses wechselweise Anhalten und Beschleunigen der Läufer 3 braucht nicht über irgendwelche Brems- oder Haltevorrichtungen erzwungen zu werden. Es erfolgt durch die Gaskräfte beim Verdichten in Kammer 7.2 des Ringmotors und ist damit ein Normalvorgang im Kräftespiel eines Viertaktmotor-Sys­ tems. Die Magnetpulverkupplung 25 wurde gewählt, weil zu ihrer Betätigung keine Massen bewegt werden müssen, sondern nur elektrische Spannung zugelassen bzw. abgeschaltet werden muß.

Beim Ringmotor bewegen sich die Läufer 3 im ständigen Wechsel wie die Läufer beim Staffettenlauf. Diese Bewegung wird durch Gas- bzw. Massenkräfte erzeugt und über den nachstehend beschriebenen Steuerschieber 29 gesteuert. Gemäß Fig. 8 befindet sich im Gehäuseinnenteil 1.1 parallel zur Läuferachse eine Aussparung 33, vorzugsweise mit rechteckigem Querschnitt. In dieser Aussparung 33 befindet sich formschlüssig eingeschoben der Steuerschieber 29, der um einen Betrag X länger ist als die Breite des Gehäuses 1 bzw. als der Abstand der Läufer 3.1 und 3.2 zueinander. Dieser Steuerschieber 29 steht demnach immer an einer Seite des Gehäuses 1 um den Betrag X über.

Der Läufer 3.1 und 3.2 haben an ihrem Umfang an der dem Gehäuse zugewandten Seite einen überstehenden Läuferrand 31 der Breite X. Dieser Läuferrand deckt den Bereich der Aussparung im Gehäuse 1 bis auf je zwei Unterbrechungen 32a und 32b im überstehenden Läuferrand 31 vollständig ab.

Die Unterbrechungen 32a und 32b im Läuferrand 31 haben die Länge von etwa 10 Grad Umfangswinkel, der Rest des Umfangs von zweimal 170 Grad ist geschlossen. Durch die Länge dieser Unterbrechung wird die gewünschte Kompression des Ringmotors bestimmt.

Wenn der überstehende Teil des Steuerschiebers 29 an einer Seite des Gehäuses 1 bündig eingeschoben ist, steht er auf der anderen Seite - wegen seiner Gesamtlänge Gehäusebreite + X - um den Betrag X über. Das ist nur möglich, wenn eine Unterbrechung 32a oder 32b des Läuferrandes 31 die Aussparung 33 im Gehäuse 1 freigibt. Der Steuerschieber 29 kann dann in die Unterbrechung 32a oder 32b im Läuferrand 31 eingreifen.

Durch diesen Eingriff versperrt der Steuerschieber 29 dem Läufer 3 (der Ruheläufer) jedoch jede Bewegung außerhalb der durch die Größe der Unterbrechung 32a und 32b vorgegebene Größenordnung.

Da der Steuerschieber 29 auf der anderen Seite des Gehäuses 1 bündig fluchtet, kann der andere Läufer 3 (der Arbeitsläufer) sich frei drehen.

Sobald der Arbeitsläufer mit der Unterbrechung 32a oder 32b des Läuferrandes 31 in den Bereich des Steuerschiebers 29 kommt, kann der Steuerschieber 29 aus der Flucht an dieser Seite hervortreten und damit den bisherigen Arbeitsläufer an Vor- oder Rückwärtsdrehung hindern. Er wird damit Ruheläufer.

Diese Schiebe-Bewegung des Steuerschiebers 29 zur Steuerung wird über schräge Flanken der Unterbrechungen 32a und 32b erzwungen. Das erfolgt dadurch, daß immer die in Drehrichtung hintere Flanke der Unterbrechungen 32a und 32b abgeschrägt ist. Die in Drehrichtung wirkende Kraft des Ruheläufers (erzeugt durch die Kompression der Frischgase in Kammer 7.2) kann über die genannte Schräge eine Kraft auf den Steuerschieber 29 ausüben, während die entgegengesetzte Kraft des bisherigen Arbeitsläufers über die nicht abgeschrägte gegenüberliegende Flanke der Unterbrechung 32a und 32b rechtwinkelig auf den Steuerschieber 29 wirkt und dabei keine Längskräfte auf den Steuerschieber 29 ausüben kann. Der Steuerschieber 29 ist ein Metallprisma, dessen beide enden rechtwinklig zur Langseite und flach ausgebildet sind. An den Enden stehen Vorsprünge in Achsrichtung über den Steuerschieber hervor, damit der Läuferrand 31 nicht zu breit sein muß.

Die Erzeugung der Kompressionskraft erfolgt bis zu einer kritischen Drehzahl über die Magnetpulverkupplung 25 mittels Magnetkräften - zunächst über die von außen eingebrachte Kraft des Anlassermotors - nach Start des Ringmotors durch die in der Drehung des Abtriebrades 27.1 bzw. 27.2 gespeicherten kinetischen Energie. Die Schaltung (Strom ein/Strom aus) der Magnetpulverkupplung 25 erfolgt durch den Steuerschieber 29. Ebenso die Auslösung der Zündeinrichtung 14.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

1.1

Gehäuseinnenteil

2

Gehäusewand

2.1

äußere Gehäusewand

2.2

innere Gehäusewand

3

Läufer

3.1

Läufer

3.2

Läufer

4

Läuferwand

4.1

Läuferwand

4.2

Läuferwand

5

Zylinderraum

6

Kolbenscheibe

6.1.1

Kolbenscheibe

6.1.2

Kolbenscheibe

6.2.1

Kolbenscheibe

6.2.2

Kolbenscheibe

7

Kammer

7.1

Kammer

7.2

Kammer

7.3

Kammer

7.4

Kammer

8

Ringstoßfuge

8.1

Ringstoßfuge

8.2

Ringstoßfuge

8.3

Ringstoßfuge

8.4

Ringstoßfuge

9

Gehäusefugenfläche

9.1

Gehäusefugenfläche

9.2

Gehäusefugenfläche

10

Läuferfugenfläche

10.1

Läuferfugenfläche

10.2

Läuferfugenfläche

11.1

Läuferfugenfläche

11.2

Läuferfugenfläche

12

Gaseinlaß

13

Gasauslaß

14

Zündeinrichtung

16

Dichtringleiste

16.1

Dichtringleiste

16.2

Dichtringleiste

16.3

Dichtringleiste

16.4

Dichtringleiste

17

Ausnehmung

18

Trägerteil

19

Dichtscheibe

19.1

Dichtscheibe

19.2

Dichtscheibe

20

Kolbenring

21

äußerer Kühlmantel

21.1

innerer Kühlmantel

22

Kegelrollenlager

23

a Kolbenscheibenbe­ festigung

23

b Gewindebohrung

24.1

Freilauf

24.2

Freilauf

25

Magnetpulverkupplung

25.1

Magnetspule Starkupplung

25.2

Magnetspule Startkupplung

26.1

Magnetpulver

26.2

Magnetpulver

27.1

Abtriebsrad für Nutzleistung

27.2

Abtriebsrad für Nutzleistung

28.1

Magnetkern für Startkupplung

28.2

Magnetkern für Startkupplung

29

Steuerschieber

30

Ölzuführung

31

Läuferrand

32

a Unterbrechung im Läuferrand

32

b Unterbrechung im Läuferrand

33

Aussparung im Gehäuse

34

Nut

35

Freilaufrollen

Claims (19)

1. Rotationsverbrennungsmotor mit ringförmigem Arbeitsbereich, Zündeinrichtung (14) sowie Gaseinlaß (12) und Gasauslaß (13) und Drehmomenten übertragenen Elementen, bestehend aus

• - einem hohlringförmigen Zylinderraum (5), indem zwei unabhängig voneinander, jedoch nur in eine Richtung drehbar gelagerte ringförmige Läufer (3) angeordnet sind, die mit den Läufern (3) in radialer Richtung fest verbundene, den Querschnitt des Zylinderraumes (5) gasdicht ausfüllende Kolbenscheiben (6) aufweisen, die den Zylinderraum (5) in je nach Arbeitstakt sich größenmäßig verändernde Kammern (7) unterteilen,
• - mit Verbindung zum Zylinderraum (5) angeordnete Gasein- und Gasauslässe (12, 13) und Zündeinrichtungen (14) und
• - mit den Läufern (3) verbundene, Drehmomente auf eine Antriebswelle übertragenden Elemente.

2. Rotationsverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlringförmige Zylinderraum (5) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Rotationsverbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlringförmige Zylinderraum (5) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist.

4. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlringförmige Zylinderraum (5) aus einer ringförmigen stationären äußeren Gehäusewand (2.1) und einer ringförmigen stationären inneren Gehäusewand (2.2) und den beiden drehbaren, ringförmigen Läuferwänden (4.1, 4.2) zusammengesetzt ist.

5. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer (3.1, 3.2) über Freiläufe (24.1, 24.2) mit der Abtriebswelle verbunden sind.

6. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Freiläufe (24.1 und 24.2) als Rücklaufsperren für die Läufer (3.1, 3.2) ausgebildet sind.

7. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer (3.1, 3.2) auf Kegelrollenlager (22) nur in eine Richtung drehbar gelagert sind.

8. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringstoßfugen (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) Dichtringleisten (16) angeordnet sind.

9. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringleisten (16) U-förmige Ausnehmungen (17) aufweisen.

10. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß daß im Gehäuse (1) ringförmig umlaufend ein äußerer Kühlmantel (21) und ein innerer Kühlmantel (21.1) angeordnet ist.

11. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmäntel (21, 21.1) auf die äußere Gehäusewand 82.1) und die innere Gehäusewand (2.2) wirkend angeordnet sind.

12. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheiben (6.1-6.4) aus einem Trägerteil (18) und mindestens einer Dichtscheibe (19.1, 19.2) besteht.

13. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (19.1, 19.2) mindestens einen Kolbenring (20) aufweist.

14. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheiben (6.1-6.4) auf einem Läufer (3.1, 3.2) gegenüberliegend, fest mit dem Läufer verbunden, angeordnet sind. .

15. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (5) aufgrund der Kolbenscheibenanordnung Kammern (7.1-7.4) aufweist.

16. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kolbenscheiben pro Läufer 2, 4, 8, 16 oder mehr beträgt.

17. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibe (6.1-6.4) die Form eines Hohlringsegmentes aufweist.

18. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (18) der Kolbenscheiben (6.1-6.4) mit den Läufern (3.1, 3.2) verschraubt ist.

19. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheiben (19.1, 19.2) in Drehrichtung gesehen vor und hinter dem Trägerteil (18) angeordnet sind.