DE60206054T2

DE60206054T2 - Oszillierender rotationsmotor

Info

Publication number: DE60206054T2
Application number: DE60206054T
Authority: DE
Inventors: Vasile V. Hangan
Original assignee: HANGAN VASILE V
Current assignee: HANGAN VASILE V
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: WO2003008764A1; EP1407117A1; EP1407117B1; DE60206054D1; EA008641B1; RO118978B1; ATE304116T1; US20060027207A1; EA200400189A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen oszillierenden Viertakt-Rotationsmotor mit innerer Verbrennung.
Es ist bekannt, dass der am meisten verbreitete Motortyp – trotz wiederholter Versuche ihn zu ersetzen – der klassische Verbrennungsmotor ist. Der Motor besteht aus Zylindern und Kolben, die Alternativbewegungen durchführen und deren hauptsächliche Nachteile folgende sind:

– eine komplizierte Bauart, die außer Zylindern und Kolben noch sonstige Bauteile wie Kolbenstangen, Kurbelwellen, Nockenwellen, Ventile mit einem äußerst komplizierten Arbeits-und Kontrollmechanismus voraussetzt;
– seine Größe und Gewicht sind groß im Verhältnis zur Leistung;
– kurze Lebensdauer wegen der Komplexität und des reibungsbedingten Verschleißes;
– niedrige Leistung wegen der Hin-und Herbewegung, die einige schwere Teile unter großer Reibung durchführen;
– Abgase sind zu stark;
– Schwingungen, die durch Schwungkörper ausgeglichen werden müssen;
– das Schmiersystem, das Anlassen und Kühlen sind sehr kompliziert.

Diese Erfindung bezieht sich – gem. Forderung 1 – auf einen oszillierenden Viertakt-Rotationsmotor mit innerer Verbrennung, bei dem die oben aufgezählten Nachteile nicht mehr auftreten, da dieser Motor eine kompakte Bauweise hat, die aus einem Motorblock mit einem einzigen Zylinder besteht. Es gibt eine einzige Einlaufstrecke und eine einzige Abgasstrecke, eine Zündkerze; im Inneren des Motorblocks befindet sich eine sich oszillierend drehende Einheit, deren Gleichgewicht vom Standpunkt der entstehenden Fliehkraft sehr gut ausgewogen ist. Der oszillierende Rotationsmotor ist so aufgebaut, dass die vier Takte eines Verbrennungsmotors gleichzeitig stattfinden und eine mechanische Arbeit in Form von oszillierenden Rotationsbewegungen entwickeln. Diese mechanische Arbeit wird mit Hilfe eines Sondergetriebes in eine kontinuierliche Drehbewegung verwandelt, die an eine Antriebswelle übertragen wird.
Der oszillierenden Rotations-Verbrennungsmotor weist folgende Vorteile auf:

– es ist ein kompakter Motor von einer stark vereinfachten Bauart, leicht herzustellen und sehr praktisch, da er keine Kolbenstangen, Kurbelwellen, Nockenwellen oder Ventile mit komplizierten Mechanismen für den Betrieb und die Kontrolle hat;
– das Größe-Gewicht-Leistung Verhältnis ist wegen eines Maximums von Kräftepaaren im Sinne der Drehung optimal;
– lange Lebensdauer, da es wenige Bestandteile gibt, die der Reibung ausgesetzt sind;
– große Leistung, da keine schweren Teile eine Hin-und Herbewegung ausführen, die der Reibungskraft und der Trägheit ausgesetzt sind;
– der Geräuschpegel ist ebenfalls niedrig dank der großen Anzahl von Verbrennungen während einer Drehbewegung und der zentrifugalen Standhaftigkeit der sich drehenden Teile;
– Schmieren, Anlassen und Kühlen des Motors sind stark vereinfacht.

Es folgt ein Beispiel der Bau- und Arbeitsweise des oszillierenden Rotationsmotor:

– I – allgemeine Ansicht des Motors;
– II – Ansicht des inneren Teils, der feststehenden Einheit und der die Drehbewegung ausführende Einheit des Motors;
– III (a, b) – Kupplungseinheit in zwei Ausführungen:
– III.a – „umkehrbarer Hebel";
– III.b – „variable Übertragung";
– IV – Arbeitsweise:
– IV.a – Zusammenarbeit „Flügel-Arme"
– I.b. – Ausführung der vier Arbeitstakte des sich in Betrieb befindlichen Motors;

Der oszillierende Rotationsmotor besteht aus drei Einheiten: eine feststehende Einheit, eine Rotationseinheit, die beide gegenteilig oszillierende Drehbewegungen hervorrufen und eine Kupplungseinheit die die gegenteilig oszillierenden Drehbewegungen übernimmt und sie in eine gleichmäßige Drehbewegung umwandelt, die auf die Antriebswelle übertragen wird.
Die feststehende Einheit besteht aus: Zylinder 1, der durch die Deckel 2 und 3 verdichtet wird – der vordere Deckel 2 hat zwei Fenster 4 und 5; das Fenster 4 ist die Öffnung für die Einlassstrecke, das Fenster 5 ist die Abgasstrecke, eine Zündkerze 6, zwei Lager 7 und 8 befinden sich in der Mitte der beiden Deckel.
Die Rotationseinheit besteht aus einer speziellen Nabe 9, auf der sich zwei konzentrische Wellen 10 und 11 befinden; der äußere Teil der Welle besteht aus zwei Teilen, an denen zwei Paar Flügel A-B and C-D befestigt sind. An jedem Rand der Flügel sind S-Dichtungen angebracht, die die Dichtigkeit sichern. Das Flügelpaar A-B kann sich unabhängig vom Flügelpaar C-D drehen, wenn die Welle 10 sich unabhängig von der Welle 11 dreht.
Die Kupplungseinheit kann in zwei Ausfertigungen gebaut werden: die erste Variente, die auch die Grundlage der Erfindung darstellt, ist das Modell "umkehrbare Hebel", die zwei Arme 24 und 25 hat.
Jeder Arm hat längsgerichtete Rillen und zwei Gegengewichte. Jeder Arm ist an einer der konzentrischen Wellen 10 und 11 befestigt. Im Inneren der Rillen, auf den Armen 24 und 25, gleiten zwei Bolzen 22 über die zwei "Kufen" 23. Sie befinden sich auf der Scheibe 21 des Zahnrads 19, das sich in Kreisen über dem Radkamm 20 bewegt. Der Radkamm hat eine doppelte Anzahl von Zähnen im Vergleich zum Zahnrad 19. das sich im Gehäuse 12 befindet.
Das Zahnrad 19 ist auf dem Dreharm mittels eines Lagers 18 befestigt, das seinerseits in die kurze Welle 17 auf dem Dreharm 15 eingeführt wird; der Dreharm befindet sich auf der Antriebswelle 13.
Der Dreharm 15 sichert das Gleichgewichts über das Gegengewicht 16.
Zwecks einer besseren mechanischen Stabilität ist die Antriebswelle von einer Gruppe von Lagern 14 gestützt, die sich im Schutzgehäuse 12 befinden. Wenn man also die Antriebswelle in eine Richtung dreht, wird sie dem Zahnrad eine Umdrehbewegung in dieselbe Richtung übertragen. Diese Drehbewegung wird die beiden Bolzen in je eine Dreh- und Oszillierungsbewegung versetzen und wegen der Stellung der Bolzen kommt es zu Gegenphasenbewegungen.
Auf diese Art werden die beiden Bolzen, die auf den beiden Arme mit Hilfe "Kufen" befestigt sind, die Arme in zwei Gegenphasen-Dreh-und Oszillationsbewegungen versetzen, die dann auf die oszillierende Rotoreinheit übertragen wird.
Da das System umkehrbar ist, wenn die zwei Flügelpaare von der Kupplungseinheit gedreht (Drehung und Oszillierung) werden, erhält die Antriebswelle eine kontinuierliche Drehbewegung.
Die gesamte Teilegruppe: Rotationsbewegung aufgrund der Trägheit erfüllt die Rolle eines Schwungksrpers, der die Schwingungen der Motorkupplung dämpft und den gesamten Mechanismus in einer ständigen Unwucht hält, so dass die Drehebewegung in einer Richtung kontinuierlich ist.
Die zweite Variante der Kupplungsruppe ist die "variable Übertragung" die sich auf das Übertragunsprinzip eines Kräftepaares ohne Gleiten mit einem periodisch variablen Übertragungsverhältnis stützt. Die Kupplungsgruppe besteht aus einem ovalen Schutzgehäuse 26, das sich auf die Lager 27 stützt, der Antriebswelle 28, auf der die Zahnräder 29 und 30 fest angebracht sind. Sie hat die Form eines elliptischen Zylinders, deren zugeordneter Radius in senkrechter Stellung ist. Die Zahnräder erfüllen die Rolle eines Schwungkörpers und werden von anderen zwei Zahnrädern 31 und 32 angetrieben, die unabhängig auf zwei konzentrischen Wellen 10 und 11 der oszillierend-drehenden Einheit befestigt sind; die Zahnräder haben dieselbe geometrische Form wie auch die Zahnräder 29 und 30, die auf der Antriebswelle 28 befestigt sind, sie sind jedoch aus leichtem Material hergestellt, oder sie sind hohl und ihr Widerstand wird durch Einbauen von Speichen gesichert, so dass die Trägheit so niedrig wie nur möglich gehalten wird. Die ganze Kupplungsgruppe wird mit dem feststehenden Teil mit Hilfe der Scheibe 33 verbunden.
Die Einheit des Rotationsmotor und die feststehende Einheit bilden mithilfe der zwei Flügelpaare vier verschiedene Kammer mit variablem Rauminhalt. Diese Kammern kommunizieren während ihrer Rotation zu feststehenden Momenten mit den Öffnunghen der Einlass – und Ausstoss gallerie.
Der oszillierende Rotationsmotor ist dermaßen aufgebaut, dass die beiden Einheiten, nämlich die oszillierende Rotationseinheit und die Kupplungsgruppe miteinander verbunden werden, so dass das Flügelpaar A-B den 24 arbeitet und das Flügelpaar C-D den Arm 25 antreibt. Während des Betriebs geht der Motor von der Position "a" zu "i" und so kommen die vier Takte zustande:

– Einlauf-wenn die Flügel ihre Bewegung von "a" beginnen, die Öffnung der Einlaufstrecke wird durch das Flügelpaar A-B geöffnet, die Luft-Kraftstoff Mischung wird eingelassen und geht auf Position "b", die AOC Kammer vergrößert ihr Volumen und geht auf Position "c";
– Verdichtung – wenn die Flügel die Positin "c" verlassen, wird die Öffnung der Einlassstrecke vom Flügelpaar C-D geschlossen und die Position "d" wird erreicht; die AOC Kammer verkleinert ihr Volumen, verdichtet die Luft-Kraftstoff Mischung und geht auf Position "e";
– Verbrennung – die Flügel bewegen sich von Position "e" auf Position "f" wenn die Zündkerze die Luft-Kraftstoff Mischung zündet, die AOC Kammer vergrößert ihr Volumen, die verbrannten Gase bewirken eine mechanische Arbeit, die Position "g" wird erreicht, die Öffnung für Abgase wird von dem Flügelpaar A-B freigegeben;
– Auslass – die Flügel gehen von Position "g" auf Position "h", die AOC Kammer verkleinert ihr Volumen und lässt die Abgase durch die Auslassöffnung ausströmen; die Flügel gehen schließlich auf Position "i".

Bei diesem Motor gibt es jederzeit eine aktive Phase – Verbrennung –, die mechanische Arbeit produziert. Die anderen Phasen finden gleichzeitig in den anderen Kammern statt.

Claims

Der oszillierende Rotationsmotor wird dadurch charakterisiert, dass zum Zweck der Erzielung einer vereinfachten Bauweise und großer Leistung der Motor aus folgenden Teilen besteht: eine feststehende Einheit aus einem Zylinder (1), der von zwei Deckeln (2, 3) geschlossen wird, ein Stirndeckel (3) mit zwei Öffnungen (4, 5) und einer Zündkerze (6); im Inneren des Zylinder (1), der von zwei Lagern (7, 8) getragen wird, die in der Mitte der Deckel angebracht sind, befindet sich die oszilliernde Rotationseinheit, deren Gleichgewicht vom Standpunkt der Fliehkraft, durch zwei Flügelpaare (A-B, C-D) gewährleistet wird; an den Rändern der Flügel befinden sich Dichtungen (S), die die Dichtheit sichern; die Flügel befinden sich auf der Zentralnabe (9), deren Drehachse dieselbe mit dem geometrischen Punkt (0) der beiden Deckel (2, 3) ist. Von dieser Nabe gehen zwei konzentrische Wellen (10, 11) aus, die derart berechnet sind, dass, wenn die Welle (10) in Bezug auf die Welle (11) eine Drehbewegung ausführt, ein Flügelpaar (A-B) sich unabhängig zu dem anderen Flügelpaar (C-D) bewegen kann. Auf diese Art entstehen innerhalb des Zylinders (1) vier verschiedene Kammern u.zw. zwischen den Deckeln (2, 3) und der Oberfläche der Flügel (A-B, C-D); während des Betriebs des Motors bilden sich in seinem Inneren, durch eine alternative Rotationsbewegung und eine Gegenphase der Flügel (A-B, C-D) von 180° eine Verschiebung mit Volumenänderung aller Kammern, so dass bei einer 360° Verschiebung der Flügelpaare (A-B, C-D) die vier Takte eines Verbrennungsmotors stattfinden (Einlass, Verdichtung, Verbrennung, Auslass). Die Flügelpaare erfüllen gleichzeitig die Rolle der Kommunizierung bestimmter Kammern mit Hilfe der Fenster (4, 5) mit einer bestimmten Einlass- oder Auslassstrecke zu einem gegebenen Zeitpunkt durch die Positionierung der Fenster auf den Stirndeckel (2). Dank der Tatsache, dass es vier Kammern gibt, gibt es immer eine aktive Phase (Verbrennung), die wegen des Drucks, der sich durch die Verbrennung der Luft-Kraftstoff Mischung bildet, hervorgerufen durch die Zündkerze, (6), die sich auf dem Deckel (2) befindet, die Flügel (A-B, C-D) antreibt. Der Antrieb geschieht mit Hilfe der Kraftkupplung der Kupplungseinheit von einem Schutzgehäuse (12) aus, das ein "umkehrbärer Hebel" ist und auf dem Prinzip der Hebel mit variablen Stellungen, nämlich variable Stellungen der aktiven Kräfte bzw. die Widerstandskräfte und der Stützpunkt; dieses System spielt die Rolle einer Hebelgruppe, die die umkehrbare Bewegungshebel in Krafthebel verwandeln und mit deren Hilfe das Kräftepaar eine Drehbewegung in eine Richtung durchführt; die beiden oszillierenden Drehbewegungen der konzentrischen Wellen (10, 11) werden in eine einheitliche Drehbewegung umgewandelt, die durch die Trägheit des gesamten Systems aufrechterhalten wird; das System spielt auch die Rolle eines Schwungkörpers und besteht aus einer Antriebswelle (13), die sich im Gehäuses (12) befindet. Befestigt ist die Welle durch die Lagergruppe (14) auf der sich ein Dreharm (15) befindet, der ein Gegengewicht (16) an einer Seite hat; an der anderen Seite befindet sich die kurze Welle (17), die mit Hilfe eines Lagers (18) das Zahnrad (19) hält. Dieses Zahnrad hat eine Anzahl "n" von Zähnen und dreht sich innerhalb des Gehäuses auf dem Radkamm (20), der eine Anzahl von " 2n" Zähnen hat und sich im Gehäuse (12) befindet; auf dem Zahnrad (19) befindet sich eine Scheibe (21), die in gegenüberliegenden Punkten zwei Bolzen (22) hat, die durch die "Kufen" (23) angetrieben werden u.zw. mit Hilfe von zwei Gegengewichten (24, 25). Die Arme haben Rillen, wo die "Kufen" (23), die sich in konzentrischen Wellen befinden, gleiten.
Der oszillierende Rotationsrotor, gem. Forderung 1, wird dadurch characterisiert, dass die Größe und Form der Flügel (A-B, C-D), die das Volumen der vier Kammern ändern und das volumetrische Verhältnis bestimmen, derart gestaltet werden kann, dass ein großes volumetrisches Verhältnis geschaffen wird, so dass der Motor durch Zündungsverdichtung (Diesel) funktionieren kann.
Der oszillierende Rotationsmotor, gem. Forderung 1 und 2, wird durch die Tatsache characterisiert, dass er an den Kontaktoberflächen der Flügel (A-B, C-D) Dichtungen besitzt; er wird mit Öl geschmiert, das in die Flügel geschüttet wird, so dass die Bewegung des Öls in den Flügeln und eine entsprechende äußere Ventilation eine optimale Kühlung gewährleistet wird.
Der oszillierende Rotationsmotor, wie es in Forderung 3 heißt, wird durch die Tatsache charakterisiert, das die oszillierende Rotoreinheit weder den Zylinder noch die Deckel berührt; lediglich die viereckigen Dichtungselement werden berührt und von den flexiblen Bändern mit Federeffekt angedrückt werden. Die Länge der Bänder wird während des Betriebs nicht geändert. Die Dichtungen bestehen aus porösem Stahl oder anderen selbstschmierenden Werkstoffen, so dass sie selten ausgetauscht werden müssen und der Motor lange funktionieren kann, ohne seine Eigenschaft oder den Stand der Abgase ändert.
Im oszillierenden Rotationsmotor, gem. Forderung 1, hat die feste Einheit Doppelwände und im Leerraum kann die Kühlflüssigkeit zirkulieren. Damit wird die Kühlung des Motors gesichert.
Im oszillierenden Rotationsmotor, gem. Forderung 1, ist das gesamte Schmiersystem der Kupplungsgruppe dadurch gesichert, dass in das Schutzgehäuse (l2) eine bestimmte Ölmenge eingefüllt wird. Die Schmierung geschieht durch die Bewegung des Öls innerhalb des Zahnrads (19) und der beiden Anne (14, 25).
Bei dem oszillierenden Rotationsmotor, gem. Forderung 1, befinden sich die Öffnungen der Einlass- und Auslassstrecken (4, 5) und die Zündkerze (6) auf dem Stirndeckel (2); bei Motoren mit hohen Drehzahlen, wo der feste Teil einen kleinen Durchmesser aber eine große Länge hat, werden die Fenster zu schmalen
Schlitzen oder es wird eine Reihe von Öffnungen auf der ganzen Länge des Zylinders angebracht, so dass eine komplette Verbrennung der Luft-Kraftstoff Mischung gewährleistet wird; dadurch wird vermieden, dass unverbrannte Gase in die Luft gelangen.
Der oszillierende Rotationsmotor, gem. Forderung 1, hat zum Zweck der Kühlung der festen Einheit auf dem Zylinder (1) eine Reihe von kleinen Flügeln mit Kühlwirkung; die Luftmenge von der Blaseinheit wird elektronisch kontrolliert u.zw. von einem Gerät, das sich auf dem Zylinder befindet.
Der oszillierende Rotationsmotor, gem. Forderung 1, kann bei Luft- und Wasserfahzeugen (Schiffe, Boote) verwendet werden. Er kann bei Fahrzeugen des Landverkehrs eingesetzt werden (LKW, PKW, Busse, Krafträder), bei landwirtschaftlichen Maschinen (Traktoren aller Aart und Mähdreschern) sowie auch bei allen Arten von Maschinen, die mechanischen Antrieb benutzen je nach Bauweise: Zündung oder Verdichtung.