DE68907637T2

DE68907637T2 - Druckgas-Kolben-Zylinder-Anordnung.

Info

Publication number: DE68907637T2
Application number: DE89303253T
Authority: DE
Inventors: Richard J Armstrong
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2009-04-04
Also published as: US4928576A; JPH01305130A; AU3140389A; EP0339810A3; EP0339810A2; CA1327554C; AU609269B2; DE68907637D1; EP0339810B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Satz aus Kolben und Zylinder mit besonderer Anwendung in eine Druckgasmotor mit einem Nutationsantrieb.
Bei einem Nutationsantrieb ist eine Platte oder ein Rahmen auf einem Universalgelenk montiert (was eine begrenzte Universalbewegung um einen Nutationspunkt zuläßt), wobei die Platte bzw. der Rahmen so gesteuert wird, daß sie bzw. er in einem Winkel zu einer Achse durch den Nutationspunkt geneigt ist, die als Nutationsachse bekannt ist, während die Neigungsrichtung (aber nicht unbedingt die Platte bzw. der Rahmen) kontinuierlich um die Nutationsachse gedreht wird. Die Platte bzw. der Rahmen ist mit einer Mehrzahl sich hin- und herbewegender Elemente verbunden, deren Hin- und Herbewegungsachse allgemein mit der Symmetrieachse übereinstimmt, dann bewirkt die Hin- und Herbewegung der Elemente in einer richtigen Phasenbeziehung eine Drehung der Neigung der Platte bzw. des Rahmens, und es kann eine Verbindung von der Platte bzw. dem Rahmen als Kraftabnahme zur Bewirkung des Drehantriebs für eine Abtriebswelle benutzt werden.
Da die Platte bzw. der Rahmen ihre bzw. seine Neigungsrichtung in einem Azimut von 360º kontinuierlich dreht, ist die Achse, um die dieser Azimutwinkel gemessen wird, als die Nutationsachse bekannt.
Die Nutationsachse braucht der Rotationsachse nicht zu entsprechen. Eine solche Entsprechung scheint jedoch die praktischsten und symmetrischsten Lösungen zu ergeben. Wenn hierin nicht andere angegeben, gilt, daß die Nutationsachse der Rotationsachse der Abtriebswelle entspricht.
Ein Beipiel für einen Nutationsantrieb ist in meinem früheren US-Patent Nr. 4852418 dargestellt, insbesondere in den Abbildungen des Standes der Technik, die in den Figuren 1 und 2 davon dargestellt sind. Die Nachteile dieser früheren Anordnung bestehen darin, daß die Drehmoment- und Rotationsbelastung auf die Lager für die Welle Verschleiß, Schmierprobleme und Leistungsmängel verursacht haben.
Der hierin beschriebene Druckgasmotor kann mit vielen Druckgasen angetrieben werden, die lediglich den durch solche offensichtlichen Faktoren verursachten Beschränkungen unterliegen, wie daß das eingesetzte Gas nicht schädlich, umweltverschmutzend, korrodierend, explosiv oder entflammbar sein sollte. Offensichtliche Wahlmöglichkeiten sind Kohlendioxid (hiernach als CO&sub2; bzeichnet) und Stickstoff. Aufgrund der Kosten von Stickstoff verbietet sich jedoch diese Gas zugunsten des bevorzugten Gases CO&sub2;.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Kolben und einen Zylinder bereitzustellen, die für den Betrieb mit einer CO&sub2;- Druckgasquelle geeignet sind. Man wird sehen, daß der Kolben und die inneren Seitenwände des 'Zylinders' komplementäre Kegelstümpfe sind. Somit bezieht sich der Begriff 'Zylinder' hierin auf die die Kammer umschließenden Wände, auch wenn die Wände geometrisch gesehen konisch sind. Ein solcher Kolben und sein komplementärer Zylinder werden hierin zuweilen unter dem Begriff 'Satz' zusammengefaßt. Der hierin verwendete Begriff 'Kammer' ist der Raum zwischen Kolben und Zylinderwänden, der sich während der Hin- und Herbewegung verändert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Satz aus Druckgaskolben und -zylinder vorgesehen, der einen Kolben aufweist, der relativ zu dem Zylinder hin- und herbewegbar ist und eine Hin- und Herbewegungsachse definiert, und der eine Kammer variablen Volumens definiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Teilstück umfaßt, das eine Bohrung gleichförmigen Querschnitts aufweist, die dem größten Durchmesser des Kolbens entspricht und sich in der Expansions- Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckt, wobei die Länge der Bohrung größer ist als der Hub des Kolbens, der Zylinder ferner Wände aufweist, die sich im gleichen Sinne bezüglich der Richtung der Hin- und Herbewegung verjüngen, wobei die Verjüngungsneigung in bezug auf die genannte Richtung weniger als 45º beträgt, ein Kolben, der komplementär zum Zylinder geformt ist, wodurch während der Hin- und Herbewegung des Zylinders eine Kammer variablen Volumens dahingehend definiert wird, daß bei maximalem Volumen der Wandbereich, der die Kammer definiert, sich hauptsächlich aus den sich verjüngenden Kolben- und Kammerwänden zusammensetzt; und daß der Kolben einen Vorsprung gleichförmigen Querschnitts aufweist, der parallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung verläuft und der sich von der sich verjüngenden Wand des Kolbens aus in der Kontraktions-Bewegungsrichtung des Kolbens relativ zum Zylinder erstreckt, und der Zylinder mit einer komplementären Bohrung versehen ist, um den Vorsprung auf gleitbare Weise aufzunehmen, wobei die Erstreckung des Vorsprungs in die Bohrung hinein in der Kontraktionslage größer ist als die Länge des Hubs.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Druckgasmotor bereit, der einen Nutationsantrieb mit einem Nutationsrahmen verwendet, der zumindest drei Sätze aus Kolben und Zylinder gemäß dem vorhergehenden Absatz umfaßt, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz eine Expansionskammer definiert und diese Kammern zyklisch arbeiten, indem sie Expansions- und Kontraktionshub abwechseln, um eine zyklische Nutation des Rahmens zu bewirken, und der Rahmen mit einer Abtriebswelle so verbunden ist, daß die zyklische Nutation des Rahmens die Rotation der Abtriebswelle bewirkt.
Somit sind die drei oder mehr Kolben/Zylinder-Sätze geeignet für den Betrieb durch Expansion eines Gases von einer Druckgasquelle, wobei die Kraft der Expansion des Gases in der Kammer verwendet wird, um die Nutation eines Rahmens zu bewirken, was wiederum eine Rotation einer Kraftabtriebswelle bewirkt. Ein Vorteil der Verwendung eines Nutationsantriebs zur Umsetzung der Hin- und Herbewegung der Kolben/Zylinder- Sätze in einen Rotationsantrieb besteht darin, daß wesentlich kürzere Hin- und Herbewegungshübe tolerierbar sind als bei Einsatz einer Kurbelwelle (der konventionellen Weise der Umsetzung einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung).
Eines der Probleme in Verbindung mit dem Einsatz einer Druckgasquelle bei einem Kolbenzylinder besteht darin, daß dem expandierenden Gas im Zylinder Wärme mit einer Rate zugeführt werden muß, die verhindert, daß das Gas kondensiert und eine erhebliche Expansionsverringerung verursacht.
Aus diesem Grund wird ein Kolben/Zylinder-Satz bereitgestellt, bei dem Kolben und Zylinder gegenüberliegende Wände aufweisen, die unter einem Winkel von weniger als 45º zur Hin- und Herbewegungsachse geneigt sind. Kolbens und Zylinder können weiterhin so aufgebaut sein, daß der größte Teil der Kammer bei jedem beliebigen ihrer verschiedenen Volumen von der kontrahierten bis zur expandierten Position des Kolbens durch die geneigten Wände definiert ist. So gibt es keinen flachen Bereich am freien Ende des Kolbens, das mit der Innenseite der Kammer in Verbindung steht. Ein solcher flacher Bereich wird durch das Vorsehen einer Verlängerung bzw. eines Stiels des Kolbens mit gleichförmigem Querschnitt vermieden, die bzw. der sich von seinem schmalen Ende aus in Kontraktionsrichtung erstreckt und sich in einer komplementären Bohrung hin- und herbewegt, die im Ende der Kammer definiert ist, so daß die Seitenwände einer solchen Verlängerung die innerste Begrenzung der Kammer über die Länge des Kolbenhubes bilden.
Der Begriff 'Längsschnitt' hierin bezeichnet den in einer Ebene, welche die Hin- und Herbewegungsachse eines Zylinders einschließt, dargestellten Schnitt. Kolben und Zylinder können so angeordnet sein, daß sie eine Kammer zwischen Kolben und Zylinderwänden bilden, die in einem Winkel von weniger als 45º (vorzugsweise weniger als 10º) zur Hin- und Herbewegungsachse geneigt sind. Dort kann eine Kolbenkammer erzeugt werden, die wie eine dünne, kegelstumpfartige Hülse mit im wesentlichem axialem Verlauf und ringförmigem Querschnitt geformt ist, die einen entsprechend großen, axial verlaufenden Bereich der Zylinderwand benutzen kann, um Umgebungswärme zur Verhütung der Kondensation des Gases zu übertragen.
Die Vorteile dieses Merkmals werden dort noch verstärkt, wo, wie in der bevorzugten Ausgestaltung, die Kammerwände aus hochgradig wärmeleitfähigem Material, vorzugsweise aus Metall, hergestellt sind. Der dünne, durch vorwiegend axial verlaufende Wände definierte Expansionsraum läßt nur einen sehr kurzen Kolbenhub zu. Wie oben erläutert wurde, ist dies jedoch für den Einsatz mit einem Nutationsantrieb nicht nur akzeptierbar, sondern sogar günstig.
Der Nutationsantrieb, mit dem der Zylinder benutzt wird, kann einen Nutationsrahmen umfassen, der dafür ausgelegt ist, um einen vorzugsweise auf der Projektion der Motorwellen- Antriebsachse befindlichen Nutationspunkt zu nutieren und der eine gewöhnlich der Rotationsachse entsprechende Nutationsachse definiert. Die Nutationsachse verläuft nahezu und vorzugsweise im wesentlichen parallel zu den Hin- und Herbewegungsachsen von drei oder mehr Kolben/Zylinder-Sätzen, deren Achsen um die Nutationsachse herum beabstandet sind. Eine Stange bzw. ein äquivalentes Gestänge verbindet den bewegbaren Teil jedes Kolben/Zylinder-Satzes mit einem Verbindungspunkt an dem Nutationsrahmen, wobei die Punkte an dem Nutationsrahmen extern voneinander beabstandet und winkelmäßig relativ zueinander um den Nutationspunkt herum angeordnet sind. (Der Abkürzung halber wird davon ausgegangen, daß die Diskussion des Kolbens als bewegtes Element und der den Zylinder definierenden Struktur als stationäres Element die offensichtliche Alternative beinhaltet, bei der der Kolben stationär ist und der Zylinder sich bewegt und so verbunden ist, daß er den Nutationsrahmen antreibt. (In einigen Ausgestaltungen der Erfindung haben die Hin- und Herbewegungsachsen und Anschlußpunkte zwar eine zweiteilige Symmetrie um die Rotationsachse, sind jedoch mit unterschiedlichen Radien von der Rotationsachse aus gleichwinklig voneinander beabstandet). Die Stange bzw. das Gestänge zwischen Kolben und Nutationsrahmen muß an jedem Ende auf eine solche Weise verbunden sein, daß dem Bewegungsunterschied zwischen dem sich hin- und herbewegenden Kolben und dem nutierenden Rahmen Rechnung getragen wird. Die Verbindung ermöglicht auch die begrenzte winkelmäßige Hin- und Herbewegung des Nutationsrahmen, die eine Besonderheit der Nutationsbewegung ist. Die Kolben werden in einer regelmäßigen Zeitsequenz in einer Phasenbeziehung aktiviert, die ihrer sequentiellen winkelmäßigen Anordnung um den Nutationspunkt entspricht, so daß der Nutationsrahmen durch die Hin- und Herbewegung der Kolben zur Nutation um den Nutationspunkt veranlaßt wird. Somit beschreibt jeder Punkt, der einen Teil des Rahmens bildet und axial relativ zu der Achse der Abtriebswelle von dem Nutationspunkt verschoben ist, einen Kreis und kann als Drehkraftabnahme für den Motor verwendet werden.
Es kann hier angemerkt werden, daß eine der bevorzugten Anwendungen der erfindungsgemäßen Kombination von Kolben und Zylinder mit sich verjüngenden Wänden und einem Nutationsantrieb unter Einsatz von CO&sub2;-Druckgas ein Außenbord- Bootsmotor ist, bei dem ein leistungsfähiger und verschmutzungsfreier Antrieb erhalten wird. Bei einer solchen Anwendung soll die für die Expansionskammer benötigte Wärme eine Kondensation des CO&sub2; verhindern, und die Wärme ist praktisch in unendlichen Mengen aus dem den Motor umgebenden Wasser verfügbar und wird durch die konischen Zylinderwände sowie über den Kolben zur Kammer geleitet, wobei die Zylinderwände und der Kolben verlängert ausgebildet sind, um eine große Fläche für einen solchen Wärmefluß zu bilden.
In der bevorzugten Form der Erfindung unter Verwendung von CO&sub2; als Druckgas beträgt der übliche CO&sub2;-Versorgungsdruck etwa 58 bar (831 lb pro Quadratinch) (hiernach mit p.s.i. bezeichnet). Die Expansion dieses Gases bei dessen Übergang auf atmosphärischen Druck beträgt etwa das Hundertfache. Die Expansion schafft zwei Probleme. Zum einen muß die durch die Expansion verursachte Kühlung durch Umgebungshitze ausgeglichen werden, die mit einer Rate zugeführt wird, die zur Verhinderung der Kondensation des CO&sub2; ausreicht. Zweitens hat eine hundertfache Expansion einen Einfluß auf die erforderliche Größe der Kolbenkammer.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden beide durch die große Expansion entstehenden Probleme durch die Benutzung mehrerer Gasexpansionsstufen verringert, die jeweils einen oder mehrere Kolben/Zylinder-Sätze umfassen. Somit werden die Expansion und die Kühlung des Gases über zwei oder mehrere Stufen verteilt und können, wie nachfolgend beschrieben, über zwei oder mehrere Kolben/Zylinder-Sätze pro Stufe verteilt werden. Es ist einleuchtend, daß mehrere Stufen von Kolben/Zylinder-Sätzen mit einer entsprechenden Zahl von Kammerwandbereichen die Wärmeleitfläche für den Wärmefluß zu den Gasexpansionsbereichen erhöhen. Wenn zwei Kolben/Zylinder- Sätze für eine bestimmte Stufe benutzt werden, dann ist der Querschnitt des Wärmeflusses größer, als wenn diese Stufe nur einen einzigen, größeren Kolben/Zylinder-Satz zur Erreichung desselben Kammervolumens einsetzen würde. Ein solcher mehrstufiger Antrieb ist für die Verwendung mit anderen Druckgasen als CO&sub2; geeignet.
Der mehrstufige Antrieb wird in seiner bevorzugten Form beispielhaft durch einen CO&sub2;&submin;Nutationsmotor mit vier Kolben/Zylinder-Sätzen repräsentiert, bei denen sich jeweils ein entsprechender Kolben auf vorzugsweise parallelen Hin- und Herbewegungsachsen, die vorzugsweise in Winkelabständen von 90º um die Abtriebswellen-Rotationsachse herum und parallel dazu angeordnet sind, hin- und herbewegt. Gemäß der bevorzugten Anordnung mit den gewählten Stufen fungiert ein Kolben/Zylinder-Satz als die erste Expansionsstufe, daß heißt Expansion des Gases von etwa 58 bar (831 p.s.i.) bis etwa 20 bar (290 p.s.i.). Ein zweiter Kolben/Zylinder-Satz, der vorzugsweise um 180º winkelmäßig von dem ersten versetzt ist, entspricht der zweiten Expansionsphase des CO&sub2;-Gases. Somit wird das aus der ersten Phase mit etwa 20 bar (290 p.s.i.) ausgestoßene Gas wieder in der zweiten Phase expandiert, in der es einen Druckabfall auf etwa 5 bar (67 p.s.i.) erfährt. Das für das Gas in der zweiten Phase erforderliche größere Volumen wird dadurch geschaffen, daß der Zylinder verlängert wird und daß der Winkel zwischen Kammerwand und Hin- und Herbewegungsachse vergrößert wird. Das Volumen der Kolbenkammer variiert mit der Länge des Zylinders wie in A, wobei A der Winkel zwischen der Kammerwand und der Hin- und Herbewegungsachse ist. (Das Volumen variiert selbstverständlich auch mit der Hublänge, die jedoch in der bevorzugten Ausgestaltung beim ersten und dritten Zylinder gleich ist.) (Das Volumen variiert auch mit dem Durchmesser des großen Endes des Zylinders. Dieser variiert nicht in den Zylindern der Stufen eins und zwei, erhöht sich jedoch für den Zylinder von Stufe drei.)
Die dritte Stufe umfaßt die beiden anderen Kolben/Zylinder-Sätze, die um 90º und 270º winkelmäßig um die Rotationsachse und bezüglich des Betriebsphasenwinkels aus der ersten Stufe versetzt sind. In jedem dieser Sätze kann sich der aus dem Zylinder der zweiten Stufe ausströmende Gas von etwa 5 bar (67 p.s.i.) auf atmosphärischen Druck von etwa 1 bar (15 p.s.i.) ausweiten.
Es sind Ventile, Speicherbereiche und Zeitregeleinrichtungen vorgesehen, um die Strömung des Gases in die jeweilige Stufe, aus dieser heraus und zwischen den Stufen zu regeln. In der dritten Stufe werden der Kammerwandwinkel und die Länge sowie der Durchmesser des großen Zylinderendes wieder gewählt, um das Volumen der Kammern festzulegen, die vorzugsweise dieselbe Größe haben. Außerdem wird das Volumen der Kammern in der dritten Stufe weiterhin vorzugsweise durch Verlängerung des Hubes im Vergleich zu den Kolben der ersten und zweiten Stufe erhöht. Der Hub wird dadurch verlängert, daß die Hin- und Herbewegungsachse weiter von dem Nutationspunkt entfernt angeordnet wird. Die Zylinder in der dritten Stufe mit dem längeren Hub liegen einander gegenüber, so daß die 'Hublängen'-Anordnung der Zylinder relativ zum Nutationspunkt und der Rotationsachse ausgeglichen wird, so daß sich eine Zweiweg- anstatt einer Vierweg-Symmetrie darum ergibt.
Es versteht sich, daß die Anzahl der Stufen, der Druckabfall pro Stufe und die Geometrie der Kolbengestänge und der Stufen eine reine Konstruktionsfrage sind.
'Rückwärts' bedeutet hierin die Richtung, in der die Abtriebswelle relativ zum Nutationspunkt vorsteht, während 'vorwärts' die entgegengesetzte Richtung bedeutet.
In den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung veranschaulichen, zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Nutations-Rotationsantriebs mit vier sich hin- und herbewegenden Kolben;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verwendung einer Antriebsstange an einem Nutationsrahmen zum Antrieb einer Abtriebswelle;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Nutationsrahmen und die Zylinder sowie die winkelmäßige Anordnung der Zylinder C1, C2, C3, C4;
Fig. 4 eine beträchtlich vereinfachte Ansicht eines Schnitts entlang der Rotationsachse mit den Zylindern der ersten und zweiten Stufe, dargestellt entlang der Linie 4,5 - 4,5 von Fig. 3, mit dem in Richtung der ersten Stufe C1 geneigten Nutationsrahmen;
Fig. 5 eine ausführlichere Ansicht eines Schnitts entlang der Nutationsachse mit den Zylindern der ersten und zweiten Stufe entlang der Linien 4,5 - 4,5 von Fig. 3, jedoch mit in Richtung C4 geneigtem Nutationsrahmen, d.h. in einer winkelmäßig und in einer Phase um 270º von der Position von Fig. 4 nach vorne versetzten Stufe;
Fig. 8 einen Schnitt parallel zur Rotationsachse durch einen der Zylinder C2 der dritten Stufe entlang der Linie 6-6 von Fig. 3, mit in Richtung C2 geneigtem Nutationsrahmen;
Fig. 7 einen Schnitt parallel zur Rotationsachse durch den anderen Zylinder C4 der dritten Stufe mit in Richtung C2 geneigtem Rahmen entlang der Linie 7-7 von Fig. 3;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung mit der Lage der Ventile und Ventilstellglieder;
Fig. 9 ein Detail des Ventilstellkreises; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Leitungsanschlüsse für den Transport von Gas zu und zwischen den Stufen.
In den Figuren 1 und 2 ist der allgemeine Betrieb des Nutationsmotorantriebs dargestellt. Danach ist ein Rahmen 10- 12 an einem Nutationspunkt NP für eine beschränkte Universalbewegung montiert, die eine Neigung bzw. ein 'Nicken' des Rahmens in Richtungen eines Azimut von 360º um den NP zuläßt. Vier in Zylindern C1-C4 arbeitende Kolben P1-P4 sind in Winkelabständen von 90º um die Nutations- und die Rotationsachse angeordnet. Die Nutationsachse ist durch die Linie von dem Nutationspunkt NP zum Mittelpunkt des Kreises C des Rahmenschaftes dargestellt, während die Rotationsachse der Achse der Welle 24 von Fig. 2 entspricht und mit der Nutationsachse zusammenfällt. Die Zylinder P1-P4 werden in derjenigen Phasenbeziehung hin- und herbewegt (im Uhrzeigersinn von Kolben P1 aus gemessen), die ihrer winkelmäßigen Anordnung entspricht. Das Ergebnis ist eine Rotation des Rahmens 10-12, so daß seine Neigungsrichtung (in Fig. 1 durch die gepunkteten Linien in Richtung C1 angezeigt) (sic). Ein auf den Nutationspunkt NP ausgerichteten Schaft 28, der unter einem kleinen Winkel zur Rotationsachse vorsteht, weist ein freies Ende auf, das bei der Nutation des Rahmens 10-12 einen Kreis beschreibt. Fig. 2 zeigt, daß das freie Schaftende in einer Lagerkurbel CA verankert ist, wobei die Lagerachse auf den Nutationspunkt NP ausgerichtet ist. Es ist einleuchtend, daß die Bewegung des Schaftes 28 während der Nutation den Kurbelarm dreht, wodurch die Kurbel in eine Kreisbewegung versetzt und die Antriebswelle gedreht wird.
Die dargestellte schematische Betriebsart ist die Betriebsart der zu beschreibenden bevorzugten Ausgestaltung. In der bevorzugten Ausgestaltung ist der Kurbelarm, die Entfernung CA, d.h. der Abstand zwischen Lager und Rotationswellen-Mittelpunkten, wesentlich kürzer als in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 4 zeigt denselben Schnitt wie Fig. 5, jedoch in einer anderen winkelmäßigen Position. In Fig. 4 wurden jedoch viele Teile weggelassen, um das Funktionsprinzip sowie die bewegten und statischen Teile zu illustrieren.
Gemäß den Figuren 3-5 umfassen die lotrecht zueinander angeordneten Arme 10 und 12 einen starren Nutationsrahmen und sind mit Kolben verbunden, die den Rahmen wie nachfolgend beschrieben antreiben. Der Arm 12 ist durch Bolzen 22 an der rückwärtigen Seite von Arm 10 befestigt. Es zeigt sich, daß die Mitte CF der Arms 10 und 12 einen Kreis beschreibt um die Rotationsachse der Abtriebswelle 24 in Übereinstimmung mit der Nutationswirkung des Rahmens 10-12 um den Nutationspunkt NP. Der Nutationsschaft 28 ist starr mit dem Rahmen 10-12 verbunden. Der Nutationsschaft 28 verläuft durch das Pendellager 30. Dass Ende des Schafts 28, das von dem Rahmen 10-12 entfernt ist, ist in dem in Block 38 sitzenden Rotationslager 36 montiert. Der Block 38 ist starr auf der Abtriebswelle 24 zwecks Rotation mit dieser montiert. Die Abtriebswelle 24 ist auf Lagern 42 in dem Statorrahmen 44 montiert. Der Stator 44 umfaßt alle stationären Teile der Einrichtung einschließlich der Zylinder C1, C2, C3, C4 und der den sphärischen äußeren Laufring für das Lager 30 bildenden Wände 45. Der Statorrahmen 44 wird bei Verwendung des Motors als Außenbordmotor auf einer Außenbordmotorhalterung montiert. Das Lager 36 ist relativ zu der Welle 24 exzentrisch und ist daher in dem Winkel ausgerichtet, in der die Welle die Achse des Schaftes 28 hält, mit der vorbestimmten Exzentrizität an ihrem hinteren Ende und ihrer Längsachse in Richtung des vorderen Endes, das durch und über den Nutationspunkt NP hinaus verläuft. Somit beschreibt die Längsachse des Schaftes 28 einen Konus, dessen Spitze beim Nutationspunkt NP liegt und dessen Grundfläche der durch die Achse von Lager 36 beschriebene Kreis ist.
Nicht dargestellt in den Zeichnungen sind die zahlreichen Dichtungen, die dafür erforderlich sind, die Abdichtung aufrechtzuerhalten und das Wasser bei der CO&sub2;-Anwendung fernzuhalten. Bei der Beschreibung der Verbindungen mit Kolben und Zylinder ist zu bemerken, daß diese Verbindungen nur einmal beschrieben werden, da sie für jeden Kolben und jeden Zylinder gleich sind. Die Kolben P1, P2, P3 und P4 sowie die Zylinder C1, C2, C3 und C4 sind sich zwar prinzipiell ähnlich, haben jedoch wie dargestellt unterschiedliche Größen.
Im Hinblick auf die Rahmen-Kolben-Verbindung ist zu bemerken, daß die freien Enden eines Arms 10 oder eines Arms 12 jeweils starr mit einem Bolzen 50 an einem Anschlußblock 48 angeschlossen sind. Der Anschlußblock 48 ist so angeordnet, daß er eine flache zylindrische Kammer 49 definiert, die in Richtung des Kolbenzylinders (C1, C2, C3 oder C4) offen ist, wobei die zylindrische Platte 42 bei der Kammer 49 am freien Ende der Kolbenstange 54 in einem die Kammer 49 füllenden Elastomer (vorzugsweise Silikongummi) eingebettet ist. Jede Kolbenstange 54 ist gleitbar in der Hülse 55 montiert und definiert die Hin- und Herbewegungsachse der Kolben P1, P2, P3 bzw. P4. Da die Stangen 54 sich jeweils nur hin- und herbewegen, während sich die Blöcke 48 jeweils mit einer Nutations- oder Neigungsbewegung bewegen, läßt das Elastomer 58 die geringe Menge an Beugung zu, die zur Verbindung der jeweiligen Bewegungen notwendig ist.
Der Kolben P1 bewegt sich relativ zu einer Zylinderwand C1 hin und her, die sich nach hinten verjüngt und so einen Kegelstumpf definiert. Vor den konischen Wänden bzw. dahinter sind zylindrische Wände 62 bzw. 64 vorgesehen, die Verlängerungen der konischen Wände in jeder Richtung bilden. Der Kolben P1, der starr am Ende der Stange 54 befestigt ist, ist mit kegelstumpfartigen Wänden versehen, die zu denen des Zylinders C1 komplementär sind. Die zylindrischen Wände 62 bzw. 64 gleiten nach innen auf den Wänden 63 bzw. 65 von Zylinder C1. Die vorderen und hinteren zylindrischen Wände des Kolbens sind mit O-Ringdichtungen versehen (nicht dargestellt). Nach Einlaß des Druckgases (nachfolgend beschrieben) in eine Kammer wie C1 bei der Kontraktion expandiert dieses in der Kammer und drückt den Kolben P1 nach vorne. Der wirksame Bereich des Kolbens für den genannten Vorwärtsdruck ist lediglich die radiale (in bezug auf die Hin- und Herbewegungsachse) Komponente ihrer konischen Wandfläche. Die Ausdehnung der konischen Wand bietet jedoch eine sehr große Fläche für den Wärmefluß durch C1 und in einem gewissen Ausmaß entlang P1 zum Erhitzen des Gases und zur Verhinderung dessen Abkühlung auf Kondensationstemperatur. Somit sind die Zylinder und Kolben vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Metall, hergestellt.
Es ist wünschenswert, daß das zum Antreiben des Kolbens P1 expandierende Gas nur auf die geneigten Flächen des Kolbens wirkt, um deren Kühlwirkung maximal auszunutzen. Demgemäß ist die zylindrische Verlängerung des Stiels 64 des Kolbens so bemessen, daß er über den Kolbenhub hinausreicht und die zylindrische Wand C1 in ausgefahrener Position des Kolbens überlappt, so daß das expandierende Gas keinen Zugang zu einer nach hinten zeigenden Fläche des Kolbens hat. Zum Abdichten des Zylinders dichten die O-Ringe mit den zylindrischen Wänden 64 und 62 den kompletten Bereich des Kolbenhubs ab. Die dargestellte Schnittansicht der Kolben/Zylinder-Satze P1-C1 und P3-C3 zeigt lediglich Einlaß- und Auslaßöffnungen 72 und 74 zu den Kammern in gepunkteter Form an. Die Schnittansicht des Kolben/Zylinder-Satzes P2-C2 in den Figuren 6 und 7 zeigt jedoch die Einlaßöffnung 72 und die Auslaßöffnung 74, und diese Öffnungen sind in allen Zylindern von gleicher Konstruktion.
Die Einlaß-Tellerventile I1 und I3 für die Zylinder C1 und C3 sind in Fig. 5 durch gepunktete Linien dargestellt. Die Lage der Einlaßventile I1, I2, I3 und I4 sowie der Auslaßventile E1, E2, E3 und E4 ist in der Draufsicht von Fig. 8 dargestellt. Die Beschreibung des Tellerventils und dessen Betriebs folgt.
Um 180º (gemessen um die Rotationsachse) von der Kammer C1 versetzt befindet sich die den Zylinder der zweiten Stufe definierende und den Kolben P3 beinhaltende Wand C3. Montage, allgemeine Form und Funktionsprinzip des Kolbens P3 sind identisch mit denen von Kolben P1 und werden hier nicht ausführlich beschrieben. Wie aus dem Arm 10 in den in Fig. 8 dargestellten Abmessungen ersichtlich wird, ist der Radius des Armes 10 von der Rotationsachse zum Kolben P3 und somit dessen Hub der gleiche wie bei Kolben P1. Jedoch erhöht sich die maximale Kapazität der Kammer im Zylinder durch Erhöhen des Winkels der Kammerwände und durch Erhöhen der Zylinderlänge, jeweils wie gezeigt. Auf diese Weise soll das vergrößerte Kammervolumen in Verbindung mit dem Kolben 3 das größere Volumen aufnehmen, welches das Gas haben wird, da der Kolben/Zylinder P1-C1 die erste Stufe der Gasexpansion darstellt und der Kolben/Zylinder P3-C3 die zweite Stufe.
Der zur Kammer C2 komplementäre Kolben P2 ist um 90º im Uhrzeigersinn vom Kolben P1 aus versetzt. Ein zur Kammer C4 komplementärer Kolben P4, der mit dem Kolben P2 identisch ist, ist um 20º im Uhrzeigersinn vom Kolben P1 aus versetzt. Die Kolben/Kammer-Paare an den Positionen 90º bzw. 270º (wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt) weisen denselben Verbindungstyp, dieselbe Kammerbefestigungsart, dieselbe Kolbenbefestigungsart und dieselben allgemeinen Form- und Betriebseigenschaften wie die Kolben/Kammer-Paare P1-C1 und P3-C3 auf. Sowohl der Kolben P2 als auch sein gegenüberliegender Kolben P4 sind zu ihren Kammern C2 bzw. C4 komplementäre Kegelstümpfe und erhalten CO&sub2; zur Expansion in der dritten und letzten Gasexpansionsstufe. Die Länge des Armes 12 bis zu den Hin- und Herbewegungsachsen ist größer als die der Kolben an dem Arm 10 (siehe Fig. 8), wodurch der Kolbenhub länger wird. In den Kammern C2 und C4 ist der Winkel zwischen den Kammerwänden und der Hin- und Herbewegungsachse größer und der Zylinder ist länger als bei der Kammer P3. Alle diese Parameter erhöhen das Volumen jeder der Kammern C2 und C4. Außerdem ist der Durchmesser des breiten Endes der Kegel P2-C2 und P4-C4 größer als der des breiten Endes von P1-C1 und P3-C3, wodurch das effektive Kammervolumen noch weiter erhöht wird. Sowohl der Zylinder C2 als auch der Zylinder C4 stellen ihre Kammervolumen für die dritte Expansionsstufe bereit. Wie zuvor angemerkt, ergibt sich ein Wärmeströmungsweg mit weitaus größerem Bereich, wenn zwei Kammern C2 und C4 anstatt einer für die Direkt-Expansionsstufe verwendet werden.
Nachfolgend sollen der Aufbau des Tellerventils, das die Ausgestaltung der Einlaßventile I1, I2, I3 und I4 sowie der Auslaßventile E1, E2, E3 und E4 ist, und dann die winkelmäßige Anordnung des Nutationsrahmens zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils I1 und des Auslaßventils E1 beschrieben werden. Es versteht sich dann, daß der Betrieb der Ventile I2-I4 und E2-E4 identisch und jeweils um aufeinanderfolgende 90º- Intervalle von den Betriebspunkten I1 bzw. E1 versetzt ist.
Die Tellerventile sind wie folgt aufgebaut (Fig. 9). Der Ventilkörper 92 weist einen nach oben offenen Hohlraum auf, in dem eine Druckfeder 86 die Kugel 88 nach oben gegen den Sitz 90 drückt. Der Körper 92 hält die Ventilhülse und definiert den Ventileinlaßkanal 93 unterhalb des Ventilsitzes und den Ventilauslaßkanal 96 oberhalb des Sitzes. Der Körper 92 ist wie dargestellt an einen Abschnitt des Statorrahmens 44 befestigt und in Fig. 5 als gepunktete Linie dargestellt.
Die Hülse 94 kleidet die Wand oberhalb der Kugel 88 aus und bildet mit ihrer unteren Oberfläche dem Sitz 90. Gleitbar in der Hülse 84 befindet sich der zylindrische Bolzen 97, der nach unten auf die Kugel 88 drückt. Die in der Seitenwand des Bolzens 96 gezeigten senkrechten Nuten 98 verlaufen vom Boden des Bolzens 26 aus ausreichend hoch, um eine Verbindung für das in allen Einbaulagen des Bolzens 26 durch den Ventilsitz fließende Gas herzustellen. Die Nuten 98 enden jedoch in einem ausreichenden Abstand von der Oberseite des Körpers 92, um ein Entweichen von Gas an der Oberseite der Wand in allen Ventilpositionen zu verhindern. Der Rahmen 10-12 ist mit einer Betätigungsschraube 100 versehen, die sich während eines Teils eines Nutationszyklus am oberen Ende des Bolzens 96 befindet und so ausgerichtet ist, daß sie daran anliegt. Die Schraube 100 ist in den Arm 102 des Rahmens 10-12 eingeschraubt und die Kontermutter 104 ermöglicht eine Verteilung der Schraube 100 auf eine gewählte Tiefe. Während des Nutationszyklus des Rahmens 10-12 beschreibt das Ende der Schraube 100 eine nahezu sinusförmige senkrechte Oszillation. Daher wird der nach unten gerichtete Vorsprung der Schraube 100 so eingestellt, daß der benötigte Abschnitt ihrer nach unten gerichteten Auswanderung zum öffnen des fraglichen Ventiles für den erforderlichen horizontalen Winkelweg der Niederdrückrichtung des Nutationsrahmens benutzt wird. Für das Einlaßventil I1 und das Auslaßventil E1, die der Kolben/Zylinder-Kombination P1-C1 zugeordnet sind, sind diese Winkel in Fig. 8 dargestellt. Wird also der Azimutwinkel für ein vollständiges Niederdrücken des Kolbens P1 für den horizontalen Nutationszykluswinkel als 0º angesehen, so beginnt das Einlaßventil I11 für den Zylinder C1 bei 0º, sich zu öffnen, was mit I1so bezeichnet ist, ist bei 27º (mit 11fo bezeichnet) vollständig geöffnet und schließt bei 54º (I1fc). Das Auslaßventil E1 für den Zylinder C1 beginnt bei 180º (mit E1so bezeichnet), sich zu öffnen, ist bei 258º (E1fo) vollständig geöffnet und bei 335º (E1fc) vollständig geschlossen. (Somit entspricht E1fo dem vollständigen Niederdrücken der Kugel 88 im Ventil I1 und E1fo entspricht dem vollständigen Niederdrücken der Kugel 88 in dem Ventil E1.) Somit wird Gas über Azimutwinkel 0º bis 54º in den Zylinder C1 eingelassen, expandiert und drückt P1 nach oben von 54º bis 180º (eine gewisse Expansion beginnt vor 54º). Von 180º bis 336º wird das aus C1 abgelassen, von 336º bis 0º wird die kleine nicht abgelassene Gasmenge komprimiert und expandiert mit dem neuen, nach 0º eingelassenen Gas. (Es ist ersichtlich, daß die Schraube 100 von dem Bolzen 96 in jedem Ventil während des Nutationszyklusabschnitts, währenddessen sie nicht auf den Bolzen drückt, getrennt ist.)
Die Ventile I2-I4, E2-E4 arbeiten wie für die Ventile I1 bzw. E1 beschrieben in winkelmäßigen Positionen, die sequentiell im Uhrzeigersinn 90º hinter den entsprechenden, für I1, E1 gezeigten Positionen liegen.
Im allgemeinen werden die Parameter über das verfügbare Kammervolumen für die Expansion: Winkel der Kammerverjüngung, Länge der sich verjüngenden Wand, Kolbenhublänge, Durchmesser des breiten Endes des Konus und Anzahl der Kammern pro Stufe (wobei in jedem Fall der Kolben komplementär zur Kammerwand ist, so berechnet, daß sie zum Umfang der Expansionskapazität in jeder Stufe passen.
Es versteht sich, wobei die Ventil- und Gasanschlüsse weiter unten noch beschrieben werden sollen, daß der Nutationsantrieb durch die Expansion von Gas in den Kammern C1, C2, C3, C4 in zyklischer Folge entsprechend ihrer winkelmäßigen Anordnung erfolgt, was eine zyklische Nutation des Rahmens 10-12 verursacht, die wiederum dazu führt, daß der Schaft 28 einen Konus beschreibt, dessen Spitze am Nutationspunkt NP liegt und daß das Lager 36 einen Kreis um die Welle 24 beschreibt. Die Strecke CA zwischen der Mitte des Lagers 38 und der Achse der Welle 24 repräsentiert die Länge des Kurbelarmes, so daß die kreisförmige Bewegung des Lagers 38 eine Rotation der Abtriebswelle 24 erzeugt (auf der in der Anwendung als Außenbordmotor ein Propeller befestigt ist). Während des zyklischen Betriebs der Kolben erhitzt der Wärmestrom durch die Kammerwände das expandierende Gas, was dazu dienlich ist, eine Kondensation zu verhindern.
Die Gaszufuhr und -ableitung aus den Kammern während des Betriebs des Motors werden nachfolgend beschrieben. Die Anschlüsse sind wie in Fig 10 dargestellt. Der CO&sub2;-Gasvorrat befindet sich im Tank 100, der über ein Absperrventil 104 mit dem Einlaßventil I1 verbunden ist. Das Absperrventil 104 ist während des gesamten zu beschreibenden Betriebs geöffnet.
Der Betrieb wird mit dem Nutationsrahmen in der Position beschrieben, in der sich der Kolben P1 in seiner niedrigsten Auswanderung in der Kammer C1 (d.h. mit Azimutwinkel 0º) (Fig. 8) befindet, der Kolben P3 angehoben ist und die Kammer C3 zur vollen Kapazität öffnet (siehe Fig. 4) und der Kolben P2 sich in seiner mittleren Stellung befindet und sich in Richtung auf seine Kontraktionsposition bewegt und der gegenüberliegende Kolben 4 sich in der Zwischenposition befindet und sich öffnet. Der Zyklus wird beschrieben für die Kolbenkammer P1-C1 und die Ventile I1 und E1. Der Zyklus ist gleich für P2-C2, P3-C3, P4-C4 bei 90º, 180º und 270º Phasennacheilungen gegenüber dem beschriebenen Betrieb. Wenn die niedergedrückte Richtung des Rahmens beginnt, sich im Uhrzeigersinn von einer Ausrichtung in Richtung Kolben P1 zu einer Ausrichtung in Richtung Kolben P2 zu bewegen, ist das Einlaßventil I1 der Kammer C1 bei 0º geöffnet und CO&sub2; strömt von dem Tank zwei zur Kammer C1.
Wenn die niedergedrückte Ausrichtung des Nutationsrahmens die 54º-Marke passiert, schließt Ventil I1 zur Kammer C1 und der Kolben P1 bewegt sich weiter in die expandierte Position unter dem Druck des darin expandierenden Gases.
Wenn die niedergedrückte Ausrichtung des Nutationsrahmens die Kammer C3 passiert, wird das Auslaßventil E1 für Kammer C1 geöffnet. Der Kolben P1 beginnt nach diesem Punkt zu kontrahieren und drückt seine benutzte Ladung hinaus zum Sammler 116.
Wenn die niedergedrückte Ausrichtung des Rahmens die 336º-Marke passiert, schließt E1 und wenn die niedergedrückte Ausrichtung des Nutationsrahmens die Kammer C1 passiert, wird der Zyklus wiederholt.
Das Auslaßventil E1 befindet sich auf einer Leitung, die den Zylinder C1 mit dem Sammler 116 verbindet. Der Sammler 116 (sowie der noch zu beschreibende Sammler 114) sind Vorrichtungen, die dem Fachmann wohlbekannt sind, und nehmen eine Reihe konventionellen Formen an, die so ausgelegt sind, daß sie ein variables Gasvolumen mit einem gewählten Druck beinhalten können. Der Druck in der Kammer variablen Volumens kann durch Federspannung pneumatische Spannung oder hydraulische Spannung erhalten werden.
Der Betrieb von Kolben/Kammer P2-C2, I2 und E2 erfolgt wie beschrieben für die entsprechenden Teile in P1-C1, jedoch mit Phasen- und Azimutwinkeln, die jeweils um 90º nacheilen. Daß Gas zu I2 für die Kammer C2 wird von dem Sammler 114 zugeführt, der wie nachfolgend beschrieben versorgt wird. Das durchh E2 ausgelassene Gas entweicht in die Atmosphäre.
Der Betrieb von Kolbenkammer P3-C3, I3 und E3 ist ähnlich dem für P1-C1, jedoch mit jeweils um 180º nacheilenden Phasen- und Azimutwinkeln. Gas für C3 wird durch den Sammler 116 zugeführt, wenn das Ventil I3 geöffnet ist. Aus C3 bei geöffnetem E3 ausgelassenes Gas wird dem Sammler 114 zugeführt.
Der Betrieb von Kolben/Kammer P4-C4, I4 und E4 ist ähnlich dem für P1-C1, jedoch jeweils mit um 270º nacheilenden Phasen- und Azimutwinkeln. Gas für C4 wird von dem Sammler 114 zugeführt, und I4 ist offen. Das aus C4 bei geöffnetem E4 ausgelassene Gaß entweicht in die Atmosphäre.
Die bevorzugten Betriebsbedingungen für CO&sub2;-Gas (nur beispielhaft zu verstehen) für dreistufige Motoren sind in Tabelle A unten dargestellt. Es ist ersichtlich, daß sich die Stufe 3 auf den gemeinsamen Betrieb von P2-C2 und P4-C4 bezieht. TABELLE A Zusammenfassung der Ergebnisse Stufe Einlaßvolumen Verdrängung Einlaßdruck Auslaßdruck Mittlerer effektiver Druck Geleistete Arbeit Übertragene Wärme Volumeneinheiten sind Kubikzentimeter bzw. (Kubikinch) Druckeinheiten sind bar absolut bzw. (p.s.i.a.). Arbeitseinheiten sind Joules bzw. (Btu (britische Wärmeeinheit) (tausendstel)) Wärmeeinheiten sind in Joules bzw. (Btu (tausendstel)) Alle hier und für andere Parameter wie Ventilbetriebswinkel angegebenen Werte sind lediglich beispielhaft zu verstehen.

Claims

1. Satz aus Druckgaskolben (P1) und -zylinder (C1), der einen Kolben aufweist, der relativ zu dem Zylinder hin- und herbewegbar ist und eine Hin- und Herbewegungsachse definiert, und der eine Kammer variablen Volumens definiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (C1) ein Teilstück (63) umfaßt, das eine Bohrung gleichförmigen Querschnitts aufweist, die dem groößten Durchmesser (64) des Kolbens entspricht und sich in der Expansions-Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckt, wobei die Länge der Bohrung größer ist als der Hub des Kolbens, der Zylinder ferner Wände aufweist, die sich im gleichen Sinne bezüglich der Richtung der Hin- und Herbewegung verjüngen, wobei die Verjüngungsneigung in bezug auf die genannte Richtung weniger als 45º beträgt, ein Kolben (P1), der komplementär zum Zylinder geformt ist, wodurch während der Hin- und Herbewegung des Zylinders eine Kammer variablen Volumens dahingehend definiert wird, daß bei maximalem Volumen der Wandbereich, der die Kammer definiert, sich hauptsächlich aus den sich verjüngenden Kolben- und Kammerwänden zusammensetzt; und daß der Kolben (P1) einen Vorsprung (64) gleichförmigen Querschnitts aufweist, der parallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung verläuft und der sich von der sich verjüngenden Wand des Kolbens aus in der Kontraktions-Bewegungsrichtung des Kolbens relativ zum Zylinder (C1) erstreckt, und der Zylinder (C1) mit einer komplementären Bohrung (65) versehen ist, um den Vorsprung (64) auf gleitbare Weise aufzunehmen, wobei die Erstreckung des Vorsprungs (64) in die Bohrung (65) hinein in der Kontraktionslage größer ist als die Länge des Hubs.

2. Satz aus Druckgaskolben und -zylinder (P1, C1) gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die sich verjüngende Wand des Kolbens an jedem Ende durch einen Vorsprung gleichförmigen Querschnitts (62, 64) begrenzt wird, der mittels O-Ringen gegen die Zylinderwand (63, 65) abgedichtet ist, wodurch die sich verjüngenden Kolben- und Zylinderwände sich zwischen zwei Dichtungselementen befinden.

3. Satz aus Druckgaskolben und -zylinder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Zylinders (C1) aus Metall sind.

4. Druckgasmotor, der einen Nutationsantrieb mit eine Nutationsrahmen (10, 12) verwendet, der zumindest drei Sätze (P1, C1; P2, C2; P3, C3; P4, C4) aus Kolben und Zylinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz eine Expansionskammer definiert und diese Kammern zyklisch arbeiten, indem sie Expansions- und Kontraktionshub abwechseln, um eine zyklische Nutation des Rahmens (10, 12) zu bewirken, und der Rahmen mit einer Abtriebswelle (24, 28) so verbunden ist, daß die zyklische Nutation des Rahmens die Rotation der Abtriebswelle (24) bewirkt.

5. Druckgasmotor gemäß Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze (P1, C1; P2, C2;...) aus Kolben und Zylinder mit parallelen Hin- und Herbewegungsachsen winkelmäßig um die Rotationsachse herum beabstandet angeordnet sind, wobei ein jedem der Sätze aus Kolben und Zylinder entsprechender Stab (54) vorgesehen ist, der eine erste Verbindung mit dem Nutationsrahmen (10, 12) an Stellen aufweist, die winkelmäßig um einen auf dem Rahmen befindlichen Nutationspunkt (NP) herum beabstandet sind, welcher im wesentlichen auf der Rotationsachse liegt, wobei der Stab (54) mit einer zweiten Verbindung mit dem beweglichen Glied (P1) des Satzes aus Kolben und Zylinder versehen ist, und wobei ein Rotationsabtriebspunkt (36) zur Verbindung mit der Abtriebswelle (24) auf dem Nutationsrahmen vorgesehen ist und relativ zur Rotationsachse axial vom Nutationspunkt beabstandet ist.

6. Druckgasmotor nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß vier Sätze (P1, C1; P2, C2; P3, C3; P4, C4) aus Kolben und Zylinder vorgesehen sind, die winkelmäßig um die Rotationsachse herum angeordnet sind.

7. Druckgasmotor nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß einer der Sätze (P1, C1) so angeschlossen ist, daß er auf die erste Expansionsphase des Druckgases wirkt, ein zweiter der Sätze (P3, C3) so angeschlosssen ist, daß er auf die zweite Expansionsphase des Druckgases wirkt, und ein dritter und ein vierter der Sätze (P2, C2; P4, C4) so angeschlossen sind, daß sie auf die dritte Expansionsphase des Druckgases wirken, wobei das Volumen einer jeden Kammer (C1, C2, C3, C4) in expandierten Positionen des Kolbens durch die folgenden Parameter gesteuert wird :-

Verjüngungswinkel

Kammerlänge

Hublänge,

wobei die Parameter solcher Art sind, daß die Volumina der expandierten Kammern der dritten Sätze (P2, C2; P4, C4) zusammengenommen größer sind, als das Volumen der expandierten Kammer des zweiten Satzes (P3, C3), welches wiederum größer ist als das Volumen der expandierten kammer des ersten Satzes (P1, C1).