EP1499799B1 - Rotary piston machine - Google Patents

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EP1499799B1
EP1499799B1 EP03722509A EP03722509A EP1499799B1 EP 1499799 B1 EP1499799 B1 EP 1499799B1 EP 03722509 A EP03722509 A EP 03722509A EP 03722509 A EP03722509 A EP 03722509A EP 1499799 B1 EP1499799 B1 EP 1499799B1
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Abstract

Disclosed is a rotary piston machine (10) comprising a housing (12) which is provided with a cylindrical inner wall (18) and at least one piston (22, 24, 26, 28) which is disposed inside said housing (12) and rotates around a longitudinal central axis (20) of the housing (12) while moving back and forth in a linear manner by means of a control mechanism (40, 58) so as to periodically enlarge and reduce the size of at least one chamber (86, 90, 96, 98, 100, 102) that is associated with the piston. Linear movement of the at least one piston (22, 24, 26, 28) occurs parallel to the longitudinal central axis (20) of the housing (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, mit einem Gehäuse, das eine zylindrische Gehäuseinnenwand aufweist, mit zumindest einem in dem Gehäuse angeordneten Kolben, der um eine Längsmittelachse des Gehäuses umlaufen kann, und dabei durch einen Steuermechanismus eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführt, die dazu dient, zumindest eine dem Kolben zugeordnete Kammer periodisch zu vergrößern und zu verkleinern.The invention relates to a rotary piston machine, comprising a housing having a cylindrical housing inner wall, with at least one piston arranged in the housing, which can rotate about a longitudinal center axis of the housing, and thereby performs by a control mechanism, a reciprocating linear motion, which serves to periodically increase and decrease at least one chamber associated with the piston.

Eine solche Rotationskolbenmaschine wird vorzugsweise als Brennkraftmaschine mit interner Verbrennung verwendet.Such a rotary piston engine is preferably used as an internal combustion engine.

Rotationskolbenmaschinen gehören allgemein zu einer Art von Maschinen, bei denen ein oder mehrere Kolben in einem Gehäuse umlaufen, wobei der Umlaufbewegung des oder der Kolben üblicherweise eine weitere Bewegungsart überlagert ist, um die eine oder die mehreren dem oder den Kolben zugeordneten Kammern, die üblicherweise die Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß bilden, im Volumen periodisch zu vergrößern und zu verkleinern.Rotary piston engines generally belong to a type of machinery in which one or more pistons revolve in a housing, wherein the orbital motion of the piston or pistons is usually superimposed on another type of movement around the one or more chambers associated with the piston (s), which are usually the one or more pistons Working chambers for a Carnot cycle process make it possible to increase and decrease in volume periodically.

Aus dem Dokument US-A-4 553 506 ist eine Rotationskolbenmaschine bekannt, die ein Gehäuse aufweist, das eine zylindrische Gehäuseinnenwand aufweist. In dem Gehäuse sind zwei bezüglich der Längsmittelachse des Gehäuses mittig angeordnete Kolben vorhanden, die um die Längsmittelachse des Gehäuses umlaufen und durch einen Steuermechanismus dabei eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführen, wobei die Linearbewegung der beiden Kolben entgegengesetzt gerichtet ist. Den beiden Kolben ist jeweils stirnseitig eine Kammer zugeordnet, die sich bei der hin- und hergehenden Linearbewegung der Kolben periodisch vergrößern und verkleinern.From the document US-A-4 553 506 For example, a rotary piston machine is known that has a housing that has a cylindrical housing inner wall. In the housing two centrally located with respect to the longitudinal central axis of the housing piston are present, which rotate around the longitudinal central axis of the housing and thereby perform a reciprocating linear motion by a control mechanism, wherein the linear movement of the two pistons is directed in opposite directions. The two pistons each front of a chamber is assigned, which increase periodically in the reciprocating linear movement of the piston and shrink.

Eine damit vergleichbare Rotationskolbenmaschine ist aus dem Dokument US-A-5 351 657 bekannt. Auch bei dieser Rotationskolbenmaschine sind in einem zylindrischen Gehäuse zwei längsmittig zur Längsmittelachse des Gehäuses angeordnete Kolben vorhanden, die sowohl eine hin- und hergehende Linearbewegung parallel zur Längsmittelachse als auch eine Umlaufbewegung um die Längsmittelachse des Gehäuses ausführen, wobei die Linearbewegung aus der Umlaufbewegung mittels eines geeigneten Steuermechanismus abgeleitet wird.A comparable rotary piston machine is from the document US-A-5,351,657 known. Also in this rotary-piston machine, two pistons arranged longitudinally to the longitudinal central axis of the housing are present in a cylindrical housing, which encompass both a reciprocating linear movement parallel to the longitudinal central axis and a circulation movement perform the longitudinal central axis of the housing, wherein the linear movement is derived from the orbital movement by means of a suitable control mechanism.

Aus dem Dokument FR-A-2 546 232 ist eine Rotationskolbenmaschine bekannt, die drei außermittig zur Längsmittelachse des zylindrischen Gehäuses angeordnete Kolben aufweist, die gemeinsam um die Längsmittelachse des Gehäuses umlaufen und dabei, wiederum durch einen entsprechenden Steuermechanismus gesteuert, eine hin- und hergehende Linearbewegung parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses ausführen.From the document FR-A-2 546 232 a rotary piston machine is known which has three eccentrically arranged to the longitudinal central axis of the cylindrical housing piston, which rotate together about the longitudinal central axis of the housing and thereby, again controlled by a corresponding control mechanism, perform a reciprocating linear motion parallel to the longitudinal central axis of the housing.

Eine Rotationskolbenmaschine mit vier außermittig zur Längsmittelachse bzw. Abtriebswelle angeordneten Kolben, die neben der Umlaufbewegung um die Längsmittelachse des Gehäuses eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführen, ist aus dem Dokument FR-A-2 079 555 bekannt.A rotary piston machine with four eccentrically arranged to the longitudinal central axis and output shaft pistons, which perform a reciprocating linear motion in addition to the orbital movement about the longitudinal center axis of the housing, is from the document FR-A-2 079 555 known.

Bei einer aus der DE 100 01 962 A1 bekannten Rotationskolbenmaschine sind eine Mehrzahl an Kolben umfänglich um die Gehäusemittelachse des Gehäuses verteilt angeordnet. Die Kolben sind in dem Gehäuse radial beweglich gelagert, wobei der Steuermechanismus die radial gerichtete hin- und hergehende Hubbewegung der Kolben aus der Umlaufbewegung der Kolben ableitet.At one of the DE 100 01 962 A1 known rotary piston machine are arranged a plurality of pistons circumferentially distributed about the housing center axis of the housing. The pistons are mounted radially movable in the housing, wherein the control mechanism derives the radially directed reciprocating stroke of the piston from the orbital motion of the piston.

Bei der Verwendung der bekannten Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung werden die einzelnen Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens demnach durch die radial gerichtete hin- und hergehende Hubbewegung der einzelnen Kolben verwirklicht.When using the known rotary piston engine as internal combustion engine with internal combustion, the individual working cycles of the intake, compression, expansion and ejection are thus realized by the radially directed reciprocating stroke movement of the individual pistons.

Der Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine weist ein etwa gehäusemittig angeordnetes ortsfestes Kurvenstück auf, wobei die Kolben auf ihrer der Gehäusemittelachse zugewandten Seite jeweils zumindest ein Laufglied aufweisen, mit der die Kolben entlang der Steuerkurve geführt sind. Der Steuermechanismus ist ferner so ausgebildet, daß jeweils benachbarte der radial beweglichen Kolben eine gegensinnige Hubbewegung ausführen. Die Kolben der bekannten Rotationskolbenmaschine weisen an ihren in Umlaufrichtung der Kolben vorauslaufenden und nachlaufenden Stirnseiten jeweils eine Verzahnung auf, und zwischen den Stirnseiten jeweils benachbarter Kolben ist eine mit einer Verzahnung versehene mitumlaufende Welle angeordnet, die mit den Verzahnungen der beiden benachbarten Stirnseiten der Kolben kämmend in Eingriff steht.The control mechanism of the known rotary piston machine has a stationary cam piece arranged approximately on the center of the housing, the pistons each having at least one running member on its side facing the housing center axis, with which the pistons are guided along the control cam. The control mechanism is further configured so that each adjacent of the radially movable piston perform an opposite stroke. The pistons of the known rotary piston machine have at their in the direction of rotation of the piston leading and trailing end faces each have a toothing, and between the end faces of each adjacent piston is provided with a toothed mitumlaufende shaft, which meshes with the teeth of the two adjacent end faces of the piston in Intervention is.

Ein Nachteil dieser bekannten Rotationskolbenmaschine kann darin gesehen werden, daß die radial gerichtete Linearbewegung der Kolben abwechselnd in Richtung und entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft und der Wirkung der Zentrifugalkraft erfolgt. Dabei ändert sich aufgrund der radial gerichteten Hubbewegung der einzelnen Kolben ständig die Masseverteilung in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses und damit auch das Trägheitsmoment der Kolben. Darüber hinaus ist das gehäusemittige gehäusefeste Kurvenstück, das der Führung der Kolben dient, aufgrund der Zentrifugalkräfte und der mechanischen Kopplung jeweils benachbarter, sich gegensinnig radial bewegender Kolben kräftebelastet.A disadvantage of this known rotary piston machine can be seen in the fact that the radially directed linear movement of the pistons takes place alternately in the direction and against the action of the centrifugal force and the effect of the centrifugal force. In this case, the mass distribution with respect to the longitudinal center axis of the housing and thus also the moment of inertia of the piston changes constantly due to the radially directed lifting movement of the individual pistons. In addition, the housing-side housing fixed cam piece, which serves to guide the piston, due to the centrifugal forces and the mechanical coupling of adjacent, oppositely radially moving piston forces forces.

Eine andere Art einer Rotationskolbenmaschine ist aus der WO 98/13583 bekannt, bei der die einzelnen im Gehäuse umlaufenden Kolben als Schwenkkolben ausgebildet sind, die in dem Gehäuse bei ihrer Umlaufbewegung zusätzlich wippenartig hin- und hergehende Schwenkbewegungen ausführen. Der Steuermechanismus zum Steuern der wippenartig hin- und hergehenden Schwenkbewegungen der einzelnen Kolben entspricht nahezu identisch dem Steuermechanismus der zuvor genannten bekannten Rotationskolbenmaschine mit linear radial beweglichen Kolben.Another type of rotary piston engine is from the WO 98/13583 in which the individual pistons circulating in the housing are designed as swivel pistons which, in the case of their revolving movement, additionally perform rocker-like reciprocating movements in the housing. The control mechanism for controlling the rocker-like reciprocating pivotal movements of the individual pistons corresponds almost identical to that Control mechanism of the aforementioned known rotary piston machine with linearly movable radially pistons.

Auch bei dieser Schwenkkolbenmaschine kann ein Nachteil in der in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses nicht optimalen Masseverteilung bzw. in der nicht vollständigen Aufhebung der resultierenden Fliehkräfte der einzelnen Kolben gesehen werden.Even with this oscillating-piston engine, a disadvantage in the in relation to the longitudinal central axis of the housing not optimal mass distribution or in the incomplete cancellation of the resulting centrifugal forces of the individual pistons can be seen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine anzugeben, bei der es ermöglicht wird, daß die Arbeitskammern für den Carnot-Kreisprozeß mit einem Vordruck beaufschlagt werden können, wobei dieser Vordruck von den Kolben bei ihrer hin- und hergehenden Linearbewegung selbst erzeugt werden soll.The invention has for its object to provide a rotary piston machine, in which it is possible that the working chambers for the Carnot cycle can be acted upon with a form, this form is to be generated by the piston in their reciprocating linear motion itself.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Rotationskolbenmaschine gelöst, mit einem Gehäuse, das eine zylindrische Gehäuseinnenwand aufweist, mit zumindest einem in dem Gehäuse angeordneten Kolben, der um eine Längsmittelachse des Gehäuses umlaufen kann, und dabei durch einen Steuermechanismus eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführt, die dazu dient, zumindest eine dem Kolben zugeordnete erste Kammer periodisch zu vergrößern und zu verkleinern, wobei die Linearbewegung des zumindest einen Kolbens parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses erfolgt, wobei der Kolben in Bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses außermittig angeordnet ist und in dem Gehäuse zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse umlaufender Kolben angeordnet ist, dem zumindest eine zweite Kammer zugeordnet ist, die der ersten Kammer gegenüberliegt, und der in Bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses auf der dem ersten Kolben gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei die Kolben durch einen um die Längsmittelachse gemeinsam mit den Kolben umlaufenden Rotor, der axial unbeweglich ist, in ihrer Linearbewegung geführt sind, und wobei der Rotor einen auf der Längsmittelachse des Gehäuses liegenden Mittelabschnitt aufweist, der die dem ersten Kolben zugeordnete Kammer von der dem weiteren Kolben zugeordneten Kammer trennt, und wobei dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben auf ihrer der ersten bzw. der zweiten Kammer abgewandten Stirnseite eine dritte und vierte Kammer zugeordnet sind, wobei der Mittelabschnitt des Rotors auf Seiten der als Vordruckkammer dienenden Kammern fehlt oder so ausgebildet ist, daß jeweils zwei der als Vordruckkammer dienenden dritten und vierten Kammern miteinander kommunizieren.According to the invention this object is achieved by a rotary piston machine having a housing having a cylindrical housing inner wall, with at least one piston arranged in the housing, which can rotate about a longitudinal center axis of the housing, and thereby performs a reciprocating linear movement by a control mechanism, serving to periodically increase and decrease at least one of the first chamber associated with the piston, wherein the linear movement of the at least one piston is parallel to the longitudinal center axis of the housing, wherein the piston is arranged eccentrically with respect to the longitudinal central axis of the housing and in the housing at least a further piston surrounding the longitudinal central axis is arranged, to which at least one second chamber is assigned, which lies opposite the first chamber, and which is arranged with respect to the longitudinal central axis of the housing on the side opposite the first piston, wherein the pistons are guided in their linear motion by a rotor rotating around the longitudinal central axis together with the piston, which is axially immovable, and wherein the rotor has a center section lying on the longitudinal center axis of the housing, which the chamber associated with the first piston of the other Piston associated chamber separates, and wherein the first piston and the second piston facing away from the first and the second chamber end face, a third and fourth chamber are assigned, wherein the central portion of the rotor on the sides of serving as a pre-pressure chamber chambers is missing or so formed in that in each case two of the third and fourth chambers serving as a pre-pressure chamber communicate with one another.

Bei der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine führt der zumindest eine Kolben beim Umlaufen um die Längsmittelachse des Gehäuses eine parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses gerichtete Linearbewegung aus. Auf diese Weise besitzt der zumindest eine Kolben keine radial gerichtete Bewegungskomponente. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß der Abstand des Massenschwerpunkts des zumindest einen Kolbens bezüglich der Längsmittelachse des Gehäuses, die die Umlaufachse des Kolbens bildet, unveränderlich ist. Hierdurch wird der Vorteil einer verbesserten Laufruhe der Rotationskolbenmaschine erreicht.In the rotary piston machine according to the invention, the at least one piston executes a linear movement directed parallel to the longitudinal center axis of the housing when it revolves around the longitudinal central axis of the housing. In this way, the at least one piston has no radially directed component of movement. Thereby, the advantage is achieved that the distance between the center of mass of the at least one piston with respect to the longitudinal center axis of the housing, which forms the axis of rotation of the piston, is fixed. As a result, the advantage of improved smoothness of the rotary piston machine is achieved.

Ein weiterer Vorteil gegenüber der aus der DE 100 01 962 A1 bekannten Rotationskolbenmaschine besteht darin, daß die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine radial kleinbauend ausgestaltet werden kann, da der zumindest eine Kolben keine Radialbewegung oder eine Bewegung mit radialer Bewegungskomponente ausführen muß. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine eignet sich insbesondere als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei in diesem Fall die zumindest eine Kammer dann als Arbeitskammer für einen Carnot-Kreisprozeß dient, in dem die Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens stattfinden.Another advantage over from the DE 100 01 962 A1 known rotary piston machine is that the rotary piston engine according to the invention can be configured radially small-sized, since the at least one piston does not have to perform a radial movement or movement with a radial component of movement. The rotary piston machine according to the invention is particularly suitable as internal combustion engine with internal combustion, in which case the at least one chamber then serves as a working chamber for a Carnot cycle in which the working cycles of the intake, compression, expansion and ejection take place.

Die mehreren Kolben führen allesamt parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses gerichtete Linearbewegungen beim Umlaufen in dem Gehäuse aus, wie mit Bezug auf bevorzugte Ausgestaltungen hiernach noch beschrieben wird.The plurality of pistons all execute linear movements directed parallel to the longitudinal central axis of the housing when circulating in the housing, as will be described hereinafter with reference to preferred embodiments.

Die mehreren Kolben führen allesamt parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses gerichtete Linearbewegungen beim Umlaufen in dem Gehäuse aus, wie mit Bezug auf bevorzugte Ausgestaltungen hiernach noch beschrieben wird.The plurality of pistons all execute linear movements directed parallel to the longitudinal central axis of the housing when circulating in the housing, as will be described hereinafter with reference to preferred embodiments.

Der Kolben ist in Bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses außermittig angeordnet, und in dem Gehäuse ist zumindest ein weiterer, um die Längsmittelachse umlaufender Kolben angeordnet, der in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses auf der dem ersten Kolben abgewandten Seite angeordnet ist.The piston is arranged eccentrically with respect to the longitudinal central axis of the housing, and in the housing at least one further, about the longitudinal central axis rotating piston is arranged, which is arranged with respect to the longitudinal center axis of the housing on the side facing away from the first piston.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaachine ist demnach als zumindest zwei-zylindrige Brennkraftmaschine realisiert, wobei durch die in bezug auf die Längsmittelachse gegenüberliegende Anordnung der zumindest zwei Kolben, die nicht zwangsläufig auf axial gleicher Höhe liegen müssen, bei identischer Ausgestaltung der Kolben eine in bezug auf die Längsmittelachse achssymmetrische Massenverteilung erreicht werden kann. Die sich auf beide Kolben auswirkenden Fliehkräfte heben sich beim Umlaufen in dem Gehäuse gegenseitig vorteilhafterweise auf. Die beiden Kolben können dabei so angeordnet sein, daß die Linearbewegung mittels des Steuermechanismus gegensinnig zueinander erfolgt, oder die Linearbewegung der beiden Kolben kann gleichsinnig sein.The Rotationskolbenmaachine according to the invention is therefore realized as at least two-cylindrical internal combustion engine, with the opposite with respect to the longitudinal center axis arrangement of the at least two pistons, which need not necessarily be axially the same height, with an identical design of the piston with respect to the longitudinal center axis axisymmetric Mass distribution can be achieved. The centrifugal forces acting on both pistons advantageously cancel each other out when circulating in the housing. The two Pistons can be arranged so that the linear movement by means of the control mechanism takes place in opposite directions to each other, or the linear movement of the two pistons can be in the same direction.

Weiterhin ist der zumindest eine Kolben durch einen um die Längsmittelachse gemeinsam mit dem Kolben umlaufenden Rotor, der axial unbeweglich ist, in seiner Linearbewegung geführt.Furthermore, the at least one piston is guided in its linear movement by a rotor rotating around the longitudinal central axis together with the piston, which is axially immovable.

Das Vorsehen eines Rotors hat den Vorteil, daß von dem Rotor die Umlaufbewegung des zumindest einen Kolbens in dem Gehäuse über eine mit dem Rotor verbundene Abtriebswelle abgegriffen werden kann, bspw. wenn die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Auf diese Weise kann die Rotationsbewegung zentral an der Längsmittelachse des Gehäuses der Rotationskolbenmaschine abgegriffen werden, ohne daß aufwendige Übertragungs- oder Vorgelegewellen erforderlich sind. Auf diese Weise kann mit der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine ein herkömmlicher Hubkolbenmotor nachgebildet werden, gegenüber dem die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine jedoch den erheblichen Vorteil besitzt, daß aufgrund der Umlaufbewegung des zumindest einen Kolbens über den Rotor, der axial unbeweglich ist, die Rotationsenergie abgeleitet werden kann.The provision of a rotor has the advantage that from the rotor, the rotational movement of the at least one piston in the housing can be tapped via an output shaft connected to the rotor, for example. When the rotary piston machine according to the invention is used as an internal combustion engine in a motor vehicle. In this way, the rotational movement can be tapped centrally on the longitudinal center axis of the housing of the rotary piston machine, without complex transmission or countershafts are required. In this way, a conventional reciprocating engine can be simulated with the rotary piston engine according to the invention, but over which the rotary piston engine according to the invention has the considerable advantage that due to the orbital movement of the at least one piston via the rotor, which is axially immovable, the rotational energy can be derived.

Dabei weist der Rotor einen auf der Längsmittelachse des Gehäuses liegenden Mittelabschnitt aufweist, der die dem ersten Kolben zugeordnete Kammer von der dem weiteren Kolben zugeordneten Kammer trennt.In this case, the rotor has a lying on the longitudinal central axis of the housing central portion which separates the first piston associated chamber of the further piston associated chamber.

Auf diese Weise übernimmt der Rotor ohne zusätzliche aufwendige Konstruktionsmaßnahmen auch die Funktion einer Trennung der zumindest zwei Kammern, die bspw. im Falle der Verwendung der Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß bilden.In this way, the rotor takes over without additional complex design measures and the function of a separation of the at least two chambers, which form, for example. In the case of using the rotary piston machine as an internal combustion engine working chambers for a Carnot cycle.

Der Mittelabschnitt des Rotors fehlt auf Seiten der als Vordruckkammer dienenden Kammern, bzw. ist so ausgebildet, daß jeweils zwei der als Vordruckkammer dienenden Kammern miteinander kommunizieren.The central portion of the rotor is absent on the sides of the chambers serving as a pre-pressure chamber, or is designed so that each two of the serving as a pre-pressure chamber chambers communicate with each other.

Hierbei ist von Vorteil, daß die als Vordruckkammern dienenden Kammern zusammen eine Vordruckkammer mit einem Gesamtvolumen bilden, das größer ist, vorzugsweise vier Mal so groß wie das Volumen der zumindest einen Arbeitskammer, wodurch die in den Vordruckkammern vorkomprimierte Luft mit einem noch höheren Vordruck in die zumindest eine Arbeitskammer eingeleitet werden kann.It is advantageous that the serving as pre-pressure chambers chambers together form a Vordruckkammer with a total volume which is greater, preferably four times as large as the volume of at least one working chamber, whereby the precompressed in the pre-compressed air with an even higher form in the at least one working chamber can be initiated.

Beiden Stirnseiten des zumindest einen Kolbens ist jeweils eine Kammer zugeordnet, die sich gegensinnig verkleinern und vergrößern, wobei die eine Kammer als Arbeitskammer für einen Carnot-Kreisprozeß und die andere Kammer als Vordruckkammer zum Erzeugen eines Vordruckes dienen kann, um die Arbeitskammer mit einem Vordruck zu beaufschlagen.Each end face of the at least one piston is associated with a respective chamber, which shrink and enlarge in opposite directions, wherein one chamber can serve as a working chamber for a Carnot cycle and the other chamber as a pre-pressure chamber for generating a form to the working chamber with a form to apply.

Hierbei ist von Vorteil, daß im Falle einer Verwendung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eine Selbstaufladung der Arbeitskammer ohne externe Vorrichtungen wie einen Kompressor oder einen Turbolader und ohne Vergrößerung des Bauraums der Rotationskolbenmaschine erreicht wird. Während sich die Arbeitskammer bspw. im Volumen verkleinert, vergrößert sich entsprechend die Vordruckkammer, in die Frischluft angesaugt werden kann. Beim Expandieren der Arbeitskammer nach dem Zünden des Brennstoff-/Luftgemisches wird die in der Vordruckkammer zuvor angesaugte Frischluft entsprechend komprimiert und kann dann unter Druck nach dem Ausstoßen des verbrannten Brennstoff-/Luftgemisches aus der Arbeitskammer in diese hineingedrückt werden, wodurch das Brennstoff-/Luftgemisch im nächsten Zyklus mit höherem Druck verdichtet werden kann. Insbesondere mit der bevorzugten Ausgestaltung der Rotationskolbenmaschine mit vier Kolben kann ein besonders wirksamer Selbstaufladungseffekt erzielt werden. In dieser Ausgestaltung eignet sich die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine insbesondere als Brennkraftmaschine für den Betrieb mit Diesel- oder sogar Biodieselkraftstoffen.It is advantageous that in the case of using the rotary piston engine according to the invention as an internal combustion engine with a self-charging the working chamber without external devices such as a compressor or a Turbocharger and without increasing the installation space of the rotary piston machine is achieved. While the working chamber, for example, in volume decreases, correspondingly increases the pre-pressure chamber, can be sucked into the fresh air. When expanding the working chamber after the ignition of the fuel / air mixture in the pre-pressure chamber previously sucked fresh air is compressed accordingly and can then be pressed under pressure after ejection of the burned fuel / air mixture from the working chamber in this, whereby the fuel / air mixture can be compressed in the next cycle with higher pressure. In particular, with the preferred embodiment of the rotary piston machine with four pistons, a particularly effective self-charging effect can be achieved. In this embodiment, the rotary piston machine according to the invention is particularly suitable as an internal combustion engine for operation with diesel or even biodiesel fuels.

Der weitere Kolben kann dem ersten Kolben axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet sein.The further piston can be arranged axially opposite the first piston at the same height.

Auch bei dieser Ausgestaltung wird der Vorteil erzielt, daß die Fliehkräfte der beiden Kolben durch deren achssymmetrische Anordnung in bezug auf die Längsmittelachse gegeneinander aufgehoben werden können. Wie bei der zuvor genannten Ausgestaltung können bei dieser Anordnung zwei Kammern gebildet werden, die um 180° zueinander um die Längsmittelachse versetzt angeordnet sind, so daß über einen vollen Umlauf der Kolbenanordnung zwei volle Arbeitszyklen vollendet werden.Also in this embodiment, the advantage is achieved that the centrifugal forces of the two pistons can be canceled by their axisymmetric arrangement with respect to the longitudinal central axis against each other. As with the aforementioned embodiment, two chambers can be formed in this arrangement, which are arranged offset by 180 ° to each other about the longitudinal center axis, so that over a full revolution of the piston assembly two full cycles are completed.

Im Rahmen der zuvor genannten Ausgestaltung ist es weiterhin bevorzugt, wenn der weitere Kolben mit dem ersten Kolben fest verbunden ist.In the context of the aforementioned embodiment, it is further preferred if the further piston is firmly connected to the first piston.

Hierbei ist von Vorteil, daß sich die beiden gegenüberliegenden Kolben gegenseitig gegen die auf sie beim Umlaufen wirkenden Fliehkräfte abstützen und auf diese Weise eine Flächenreibung der Kolben am Gehäuse ausgeschaltet wird.It is advantageous that support the two opposite pistons against each other against the forces acting on them during centrifugal centrifugal forces and in this way a surface friction of the piston is turned off the housing.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Gehäuse zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse umlaufender Kolben angeordnet, der in geradliniger Verlängerung des ersten Kolbens angeordnet ist.In a further preferred refinement, at least one further piston, which revolves around the longitudinal central axis and is arranged in a straight-line extension of the first piston, is arranged in the housing.

Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß in Längsrichtung des Gehäuses mehrere Kammern realisiert werden können, so daß sich auf diese Weise ebenfalls eine mehrzylindrige Rotationskolbenmaschine realisieren läßt.The advantage of this measure is that a plurality of chambers can be realized in the longitudinal direction of the housing, so that can be realized in this way also a multi-cylinder rotary piston machine.

In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die zumindest eine Kammer durch den Raum zwischen einander zugewandten Stirnseiten des ersten Kolbens und des weiteren Kolbens gebildet wird.In this context, it is preferred if the at least one chamber is formed by the space between mutually facing end faces of the first piston and of the further piston.

Hierbei ist von Vorteil, daß sich bei gegensinniger Bewegung der beiden Kolben die Einzelhübe der beiden Kolben zu einem Gesamthub addieren, wodurch im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine in der gemeinsamen Kammer zwischen den beiden Kolben das Brennstoff-/Luftgemisch mit einem höheren Druck verdichtet werden kann.It is advantageous that add in opposite directions movement of the two pistons, the individual strokes of the two pistons to a total stroke, whereby in the case of using the rotary piston engine according to the invention as an internal combustion engine in the common chamber between the two pistons, the fuel / air mixture with a higher pressure can be compressed.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Linearbewegung des ersten Kolbens der Linearbewegung des zweiten Kolbens entgegengesetzt gerichtet ist, und der Raum zwischen den einander zugewandten Stirnseiten des ersten Kolbens und des weiteren Kolbens eine gemeinsame Kammer bildet.In a further preferred embodiment, the linear movement of the first piston is directed opposite to the linear movement of the second piston, and the space between the mutually facing end faces of the first piston and of the further piston forms a common chamber.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine auf diese Weise auch hinsichtlich der Linearbewegung der zumindest zwei Kolben masseausgeglichen ist, wodurch Vibrationen der Rotationskolbenmaschine in Längsrichtung ausgeschaltet werden.This measure has the advantage that the rotary piston machine according to the invention is mass-balanced in this way also with respect to the linear movement of the at least two pistons, whereby vibrations of the rotary piston machine are turned off in the longitudinal direction.

In einer Kombination der zuvor genannten Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, wenn in dem Gehäuse zumindest vier Kolben angeordnet sind, von denen jeweils zwei in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses einander axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet sind, und jeweils zwei in geradliniger Verlängerung zueinander angeordnet sind.In a combination of the aforementioned embodiments, it is particularly preferred if at least four pistons are arranged in the housing, two of which are arranged opposite each other with respect to the longitudinal central axis of the housing axially opposite each other at the same height, and two each arranged in rectilinear extension to each other are.

Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine mit vier Kolben bilden die beiden in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses einander axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordneten Kolben jeweils einen vorzugsweise starren Doppelkolben, wobei die beiden Doppelkolben dann in axial geradliniger Verlängerung zueinander angeordnet sind und gemeinsam in dem Gehäuse um die Längsmittelachse umlaufen und gegensinnig gerichtete Linearbewegungen ausführen. Bei dieser Ausgestaltung ist dem einen Doppelkolben und dem anderen Doppelkolben vorzugsweise jeweils ein eigener Steuermechanismus zur Steuerung der hin- und hergehenden Linearbewegung beim Umlaufen in dem Gehäuse zugeordnet.In this embodiment of the rotary piston machine according to the invention with four pistons, the two axially with respect to the longitudinal center axis of the housing axially opposite each other at the same height arranged piston each have a preferably rigid double piston, the two double pistons are then arranged in an axially rectilinear extension to each other and together in the housing revolve around the longitudinal center axis and execute oppositely directed linear movements. In this embodiment, the one double piston and the other double piston is preferably assigned in each case a separate control mechanism for controlling the reciprocating linear motion when circulating in the housing.

Der Steuermechanismus umfaßt in einer bevorzugten Ausgestaltung zumindest ein an dem zumindest einen ersten Kolben angeordnetes Führungsglied und zumindest eine in der Gehäuseinnenwand ausgebildete Steuerkurve, entlang der das Führungsglied läuft.The control mechanism comprises in a preferred embodiment, at least one arranged on the at least one first piston guide member and at least one formed in the housing inner wall cam, along which the guide member runs.

Ein solcher Steuermechanismus hat gegenüber dem Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine den Vorteil, daß er weniger verschleißanfällig ist, weil er im Unterschied zu dem Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine, der ein zentral im Gehäuse angeordnetes Kurvenstück und an den Kolben vorgesehene Laufglieder umfaßt, nicht der Wirkung der durch die Umlaufbewegung der Kolben verursachten Fliehkräfte unterworfen ist. Als Führungsglied ist an dem zumindest einen ersten Kolben vorzugsweise eine radial von dessen der Gehäuseinnenwand zugewandten Seite abstehende Achse vorgesehen, an der eine oder zwei Laufrollen angeordnet sind, während die Steuerkurve vorzugsweise als in der Gehäuseinnenwand ausgebildete Führungsnut ausgebildet ist, in die die Laufrollen eingreifen und beim Umlaufen des Kolbens in dem Gehäuse abrollen.Such a control mechanism has over the control mechanism of the known rotary piston machine has the advantage that it is less susceptible to wear, because it differs from the control mechanism of the known rotary piston machine, which comprises a centrally arranged in the housing curve piece and provided on the piston runners, not the effect of the orbital motion of the piston caused centrifugal forces is subjected. As a guide member is preferably provided on the at least one first piston radially projecting from the housing inner wall side projecting axis on which one or two rollers are arranged, while the control cam is preferably formed as formed in the housing inner wall guide groove, in which engage the rollers and when rolling the piston in the housing unroll.

Im Zusammenhang mit einer oder mehreren der zuvor genannten Ausgestaltungen, wonach dem ersten Kolben in bezug auf die Längsmittelachse ein weiterer Kolben auf axial gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet ist und die beiden Kolben fest miteinander verbunden sind, ist es weiter bevorzugt, wenn an dem ersten Kolben und dem weiteren Kolben jeweils ein Führungsglied angeordnet ist, wobei beide Führungsglieder entlang derselben Steuerkurve laufen.In connection with one or more of the aforementioned embodiments, according to which the first piston with respect to the longitudinal center axis, a further piston is arranged at the same axial height opposite and the two pistons are fixedly connected to each other, it is further preferred if on the first piston and the further piston is arranged in each case a guide member, wherein both guide members run along the same control cam.

Hierbei ist von Vorteil, daß der Massenschwerpunkt der beiden auf gleicher Höhe gegenüberliegenden Kolben auf der Längsmittelachse, d.h. der Umlaufachse, liegt, was nicht der Fall wäre, wenn nur an einem der beiden Kolben ein Laufglied vorhanden wäre. Die letztere Ausgestaltung kann jedoch ebenfalls in Betracht gezogen werden, wobei dann derjenige Kolben, der kein Führungsglied aufweist, zum Massenausgleich in bezug auf die Längsmittelachse eine entsprechende Zusatzmasse aufweisen kann.It is advantageous that the center of gravity of the two opposing piston at the same height on the longitudinal center axis, ie the axis of rotation, is what would not be the case if only one of the two pistons a running member would be present. However, the latter embodiment can also be taken into consideration, in which case the piston which has no guide member, for mass balance with respect to the longitudinal central axis may have a corresponding additional mass.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine der Gehäuseinnenwand zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet.In a further preferred refinement, a side of the at least one piston facing the inside wall of the housing is formed in cross section in the form of a partial circle.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die der Gehäuseinnenwand zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens an die kreisförmige Innenkontur der Gehäuseinnenwand angepaßt ist, wodurch eine Abdichtung des Kolbens auf vorteilhaft einfache Weise durch kreisabschnittsförmige Dichtungen erfolgen kann. Vorzugsweise erstreckt sich die der Gehäuseinnenwand zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens über etwa 90°.This measure has the advantage that the housing inner wall facing side of the at least one piston is adapted to the circular inner contour of the housing inner wall, whereby a sealing of the piston can be carried out in an advantageously simple manner by circular segment-shaped seals. The side of the at least one piston facing the inner wall of the housing preferably extends over approximately 90 °.

In einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer über eine gehäuseaußenseitige Leitung verbunden, in der vorzugsweise ein Ventil, insbesondere steuerbares Ventil, angeordnet ist.In a first preferred embodiment variant, the admission pressure chamber is connected to the working chamber via a housing-outside line, in which preferably a valve, in particular controllable valve, is arranged.

Das steuerbare Ventil kann bspw. ein Magnetventil sein, das dann geöffnet wird, wenn in der Vordruckkammer ein maximaler Vordruck erzeugt wurde.The controllable valve may, for example, be a solenoid valve which is opened when a maximum admission pressure has been generated in the admission pressure chamber.

Alternativ zu der zuvor genannten Ausgestaltung kann jedoch auch die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer direkt durch den Kolben hindurch verbunden sein, wobei dann in dem Kolben zumindest ein Ventil, vorzugsweise ein selbsttätiges Ventil, angeordnet ist.As an alternative to the aforementioned embodiment, however, the admission pressure chamber may also be connected to the working chamber directly through the piston, in which case at least one valve, preferably an automatic valve, is arranged in the piston.

Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß auf eine gehäuseaußenseitige Verbindungsleitung zwischen der Vordruckkammer und der Arbeitskammer verzichtet werden kann, wodurch die Rotationskolbenmaschine weniger Raum einnimmt. Das zuvor genannte selbsttätige Ventil kann bspw. ein Flatterventil sein.The advantage of this measure is that it can be dispensed with a housing-external connection line between the pre-pressure chamber and the working chamber, whereby the rotary piston machine takes up less space. The aforementioned automatic valve may, for example, be a flutter valve.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine kann als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung oder auch als Kompressor verwendet werden.The rotary piston machine according to the invention can be used as an internal combustion engine or as a compressor.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages and features will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1
eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer Rotationskolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsstellung;
Fig. 2
die Rotationskolbenmaschine in Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung;
Fig. 3
die Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 und 2 in einer dritten Betriebsstellung;
Fig. 4
die Rotationskolbenmaschine in der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung;
Fig. 5
eine perspektivische Darstellung eines Einzelteils der Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 bis 4;
Figuren 6a) bis d)
einen Längsschnitt durch die Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 bis 4 in vier verschiedenen Betriebsstellungen;
Figuren 7a) bis d)
jeweils einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Figuren 6a) bis d);
Figuren 8a) bis d)
Schnitte entlang der Linien VIII-VIII in Figuren 6a) bis d);
Figuren 9a) und b)
den Figuren 6a) und 6b) entsprechende Längsschnitte einer Rotationskolbenmaschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in zwei Betriebsstellungen;
Figuren 10a) und b)
jeweils einen Schnitt entlang der Linie X-X in Figuren 9a) und b);
Figuren 11a) und b)
jeweils einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Figuren 9a) und b);
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail with reference to this. Show it:
Fig. 1
a perspective, partially sectioned view of a rotary piston machine according to a first embodiment in a first operating position;
Fig. 2
the rotary piston machine in Fig. 1 in a second operating position;
Fig. 3
the rotary piston machine in FIGS. 1 and 2 in a third operational position;
Fig. 4
the rotary piston machine in the in Fig. 3 shown operating position in a partially broken representation;
Fig. 5
a perspective view of an item of the rotary piston machine in FIGS. 1 to 4 ;
FIGS. 6a) to d)
a longitudinal section through the rotary piston machine in FIGS. 1 to 4 in four different operating positions;
FIGS. 7a) to d)
in each case a section along the line VII-VII in FIGS. 6a to d);
FIGS. 8a) to d)
Sections along the lines VIII-VIII in FIGS. 6a to d);
FIGS. 9a) and b)
the FIGS. 6a) and 6b ) corresponding longitudinal sections of a rotary piston machine according to a further embodiment in two operating positions;
FIGS. 10a) and b)
in each case a section along the line XX in FIGS. 9a) and b) ;
FIGS. 11a) and b)
in each case a section along the line XI-XI in FIGS. 9a) and b) ;

In Figuren 1 bis 8 ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene Rotationskolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.In FIGS. 1 to 8 is a provided with the general reference numeral 10 rotary piston machine according to a first embodiment shown.

Die Rotationskolbenmaschine 10 wird vorliegend als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung verwendet.The rotary piston engine 10 is used herein as an internal combustion engine.

Die Rotationskolbenmaschine 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das eine im wesentlichen zylindersymmetrische Grundform aufweist. An seinen Längsenden ist das Gehäuse 12 durch einen Gehäusedeckel 14 sowie einen Gehäusedeckel 16 geschlossen, wobei jedoch auch eine andere Aufteilung des Gehäuses 12 in Betracht gezogen werden kann, wie bspw. aus Fig. 6a) hervorgeht.The rotary piston machine 10 has a housing 12 which has a substantially cylindrically symmetrical basic shape. At its longitudinal ends, the housing 12 is closed by a housing cover 14 and a housing cover 16, but also a different division of the housing 12 may be considered, such as, for example Fig. 6a ).

Das Gehäuse 12 weist eine zylindrische Gehäuseinnenwand 18 auf, die also im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.The housing 12 has a cylindrical housing inner wall 18, which is thus circular in cross section.

Eine Längsmittelachse 20 bildet die Zylinderachse der Gehäuseinnenwand 18.A longitudinal central axis 20 forms the cylinder axis of the housing inner wall 18th

In dem Gehäuse 12 ist zumindest ein erster Kolben 22, und sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein weiterer zweiter Kolben 24, der in den perspektivischen Darstellungen nur in Fig. 4 zu sehen ist, ein weiterer dritter Kolben 26 und ein weiterer vierter Kolben 28, der ebenfalls in der perspektivischen Darstellung nur in Fig. 4 zu sehen ist, angeordnet.In the housing 12 is at least a first piston 22, and in the embodiment shown, a further second piston 24, which in the perspective views only in Fig. 4 to see is another third piston 26 and another fourth piston 28, which also in the perspective view only in Fig. 4 can be seen, arranged.

Von den vier Kolben 22 bis 26 sind jeweils zwei Kolben zu einem Doppelkolben fest miteinander verbunden, und zwar sind dies der erste Kolben 22 und der dritte Kolben 24, die einen ersten Doppelkolben bilden, und der zweite Kolben 26 und der vierte Kolben 28, die einen zweiten Doppelkolben bilden. Der erste Kolben 22 ist mit dem dritten Kolben 24 über ein erstes Verbindungsstück 30 fest verbunden, und der dritte Kolben 26 ist mit dem vierten Kolben 28 über ein zweites Verbindungsstück 32 fest verbunden. Die Verbindungsstücke 30 und 32 stellen jeweils eine starre Verbindung zwischen den Kolben 22 und 24 bzw. 26 und 28 her.Of the four pistons 22 to 26, two pistons are firmly connected to a double piston, namely the first piston 22 and the third piston 24, which form a first double piston, and the second piston 26 and the fourth piston 28, the form a second double piston. The first piston 22 is fixedly connected to the third piston 24 via a first connecting piece 30, and the third piston 26 is fixedly connected to the fourth piston 28 via a second connecting piece 32. The connecting pieces 30 and 32 respectively establish a rigid connection between the pistons 22 and 24 or 26 and 28.

Der erste Kolben 22 und die weiteren Kolben 24 bis 28 laufen in dem Gehäuse 12 gemeinsam um die Längsmittelachse 20 gemäß einem Pfeil 34 um, so daß die Längsmittelachse 20 auch als Umlaufachse bezeichnet werden kann.The first piston 22 and the further pistons 24 to 28 run together in the housing 12 about the longitudinal central axis 20 according to an arrow 34, so that the longitudinal center axis 20 can also be referred to as a revolving axis.

Der erste Kolben 22 und die weiteren Kolben 24 bis 28 führen beim Umlaufen um die Längsmittelachse 34 des Gehäuses 12 durch einen später noch zu beschreibenden Steuermechanismus hin- und hergehende Linearbewegungen aus, wobei diese Linearbewegungen parallel zur Längsmittelachse 34 gerichtet sind, wie mit einem Doppelpfeil 36 angedeutet ist.The first piston 22 and the other pistons 24 to 28 lead when running around the longitudinal central axis 34 of the housing 12 by a later to be described control mechanism reciprocating linear movements, these linear movements are directed parallel to the longitudinal central axis 34, as with a double arrow 36th is indicated.

Die vier Kolben 22 bis 28 sind jeweils in bezug auf die Längsmittelachse 20 des Gehäuses 12 außermittig angeordnet, wie aus den Querschnittdarstellungen in Figuren 7a) bis 7d) hervorgeht.The four pistons 22 to 28 are each arranged eccentrically with respect to the longitudinal central axis 20 of the housing 12, as shown in the cross-sectional views in FIG FIGS. 7a) to 7d ).

Der weitere zweite Kolben 24 und der weitere vierte Kolben 28 sind dem ersten Kolben 22 in bezug auf die Längsmittelachse 20 gegenüberliegend, d.h. auf der dem ersten Kolben 22 abgewandten Seite der Längsmittelachse 20 angeordnet. Dabei ist der weitere zweite Kolben 24 dem ersten Kolben 22 auf axial gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet, während der weitere vierte Kolben 28 dem ersten Kolben 22 axial versetzt gegenüberliegend angeordnet ist. Der weitere dritte Kolben 26 ist in dem Gehäuse in geradliniger Verlängerung zu dem ersten Kolben 22 angeordnet, d.h. befindet sich in bezug auf die Längsmittelachse 20 in derselben Umfangsposition wie der erste Kolben 22. Demgegenüber sind der zweite Kolben 24 und der vierte Kolben 28 in Umfangsrichtung bezüglich dem ersten Kolben 22 und dem dritten Kolben 26 um 180° versetzt angeordnet.The further second piston 24 and the further fourth piston 28 are the first piston 22 with respect to the longitudinal center axis 20 opposite, that is arranged on the side facing away from the first piston 22 side of the longitudinal central axis 20. In this case, the further second piston 24 is disposed opposite to the first piston 22 at the same axial height, while the other fourth piston 28 is arranged offset axially opposite the first piston 22. The further third piston 26 is arranged in the housing in straight extension to the first piston 22, that is, with respect to the longitudinal center axis 20 in the same circumferential position as the first piston 22. In contrast, the second piston 24 and the fourth piston 28 in the circumferential direction with respect to the first piston 22 and the third piston 26 offset by 180 °.

Da der erste Kolben 22 mit dem weiteren zweiten Kolben 24 fest verbunden ist, führen der erste Kolben 22 und der zweite Kolben 24 beim Umlaufen in dem Gehäuse 12 gleichsinnig gerichtete Linearbewegungen parallel zur Längsmittelachse 20 aus. Ebenso führen der weitere dritte Kolben 26 und der weitere vierte Kolben 28 aufgrund ihrer festen Verbindung mittels des Verbindungsstückes 32 beim Umlaufen in dem Gehäuse 12 gleichsinnig gerichtete Linearbewegungen aus.Since the first piston 22 is fixedly connected to the further second piston 24, the first piston 22 and the second piston 24, when circulating in the housing 12, execute linear movements directed in the same direction parallel to the longitudinal central axis 20. Likewise, the further third piston 26 and the further fourth piston 28 due to their fixed connection by means of the connecting piece 32 when circulating in the housing 12 in the same direction directed linear movements.

Demgegenüber sind die relativen Linearbewegungen zwischen dem ersten Kolben 22 und dem zweiten Kolben 24 einerseits und dem dritten Kolben 26 und dem vierten Kolben 28 andererseits gegensinnig gerichtet. Mit anderen Worten bewegen sich die Kolben 22, 24 einerseits und die Kolben 26 und 28 andererseits entweder aufeinander zu oder voneinander weg. Alle vier Kolben 22 bis 28 verändern jedoch ihre Drehlage beim Umlaufen um die Längsmittelachse 20 relativ zueinander nicht.In contrast, the relative linear movements between the first piston 22 and the second piston 24 on the one hand and the third piston 26 and the fourth piston 28 on the other hand are directed in opposite directions. In other words, the pistons 22, 24 on the one hand and the pistons 26 and 28 on the other hand move either toward or away from each other. However, all four pistons 22 to 28 do not change their rotational position when revolving about the longitudinal central axis 20 relative to each other.

Die vier Kolben 22 bis 28 sind hinsichtlich ihrer Geometrie und Abmessungen identisch zueinander ausgebildet. Aufgrund der in bezug auf die Längsmittelachse 20 achssymmetrischen. Anordnung der vier Kolben 22 bis 28 kompensieren sich die beim Umlaufen der Kolben 22 bis 28 um die Längsmittelachse 20 auftretenden Fliehkräfte vollständig. Darüber hinaus kompensieren sich bei der Rotationskolbenmaschine 10 auch die bei der Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 auftretenden Trägheiten, weil sich der aus dem Kolben 22 und 24 gebildete erste Doppelkolben gegensinnig linear zu dem aus den Kolben 26 und 28 gebildeten zweiten Doppelkolben in dem Gehäuse 12 bewegt.The four pistons 22 to 28 are formed identical to each other in terms of their geometry and dimensions. Due to the axisymmetric with respect to the longitudinal central axis 20. Arrangement of the four pistons 22 to 28, the centrifugal forces occurring during the rotation of the pistons 22 to 28 around the longitudinal center axis 20 compensate completely. In addition, in the rotary piston machine 10, the inertia occurring during the linear movement of the pistons 22 to 28 also compensates because the first double piston formed from the pistons 22 and 24 is opposite in direction to the second double piston formed from the pistons 26 and 28 in the housing 12 emotional.

Wie bereits erwähnt, ist zum Ableiten der Linearbewegung der einzelnen Kolben 22 bis 28 aus ihrer Umlaufbewegung um die Längsmittelachse 20 ein Steuermechanismus vorgesehen, der in Figuren 1 bis 4 und 6 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 40 versehen ist, der nachfolgend lediglich in bezug auf den Kolben 22 beschrieben wird.As already mentioned, a control mechanism is provided for deriving the linear movement of the individual pistons 22 to 28 from their orbital movement about the longitudinal central axis 20, which in FIGS. 1 to 4 and 6 is provided with the general reference numeral 40, which will be described below only with respect to the piston 22.

Der Steuermechanismus 40 umfaßt ein an dem ersten Kolben angeordnetes Führungsglied 42 und eine in der Gehäuseinnenwand 18 ausgebildete Steuerkurve 44, entlang der das Führungsglied 42 läuft.The control mechanism 40 comprises a arranged on the first piston guide member 42 and formed in the housing inner wall 18 control cam 44 along which the guide member 42 runs.

Das Führungsglied 42 ist fest mit dem ersten Kolben 22 verbunden und weist einen Achszapfen 46 sowie eine an dem Achszapfen 46 befestigte erste Laufrolle 48 und eine zweite Laufrolle 50 auf. Die Laufrolle 48 hat einen kleineren Außendurchmesser als die Laufrolle 50.The guide member 42 is fixedly connected to the first piston 22 and has a journal 46 and a fixed to the axle 46 first roller 48 and a second roller 50 on. The roller 48 has a smaller outer diameter than the roller 50.

Die Steuerkurve 44 ist in Form einer in der Gehäuseinnenwand 18 ausgebildeten Führungsnut 52 ausgebildet. Die Führungsnut 52 weist dabei einen Abschnitt 54 geringeren Durchmessers und einen Abschnitt 56 größeren Innendurchmessers auf, entsprechend dem Außendurchmesser der Laufrolle 48 und dem Außendurchmesser der Laufrolle 50. Durch das Vorsehen zweier Laufrollen 48 und 50 unterschiedlichen Durchmessers, die in den entsprechenden Abschnitten 54 und 56 der Führungsnut 52 laufen, wird gewährleistet, daß jede Laufrolle 48 und 50 nur eine Drehrichtung um den Achszapfen 46 beim Laufen in der Führungsnut 52 besitzt, d.h., daß die Laufrolle 48 und die Laufrolle 50, die entsprechend nur an einer Seite ihres jeweils zugeordneten Abschnitts 54 bzw. 56 anliegen, während des Umlaufens in der Führungsnut 52 keine Drehumkehr erfahren.The control cam 44 is in the form of a guide groove 52 formed in the housing inner wall 18. The guide groove 52 in this case has a portion 54 of smaller diameter and a portion 56 of larger inner diameter, corresponding to the outer diameter of the roller 48 and the outer diameter of the roller 50. By providing two rollers 48 and 50 of different diameters, in the corresponding sections 54 and 56 run the guide groove 52, it is ensured that each roller 48 and 50 has only one direction of rotation about the journal 46 when running in the guide groove 52, that is, the roller 48 and the roller 50, which only one side of their respective associated section Abut 54 and 56, during rotation in the guide groove 52 experience no rotation reversal.

Die Steuerkurve 44 in Form der Führungsnut 52 erstreckt sich vollumfänglich um die Längsmittelachse 20 und stellt eine geschlossene Steuerkurve dar, die, um die Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 aus der Umlaufbewegung derselben um die Längsmittelachse 20 abzuleiten, eine entsprechend geschwungene Form auf, die etwa die Form eines um einen Durchmesser gebogenen Kreises aufweist. Die Steigungshöhe der Steuerkurve 44 längs der Längsmittelachse 20 bestimmt den Hub des Kolbens 22.The control cam 44 in the form of the guide groove 52 extends completely around the longitudinal center axis 20 and represents a closed control curve, which, in order to derive the linear movement of the pistons 22 to 28 from the orbital motion of the same about the longitudinal central axis 20, a correspondingly curved shape, the approximately has the shape of a circle bent around a diameter. The pitch of the control cam 44 along the longitudinal central axis 20 determines the stroke of the piston 22nd

Der zweite Kolben 24 ist, wie aus Fig. 6a) hervorgeht, mit einem mit dem Führungsglied 42 identisch ausgebildeten Führungsglied ausgestattet, an dem entsprechend zwei Laufrollen angeordnet sind, wobei das Führungsglied 42 entlang derselben Steuerkurve 44, d.h. in derselben Führungsnut 52, läuft. Der Steuermechanismus 40 stellt somit eine gemeinsamen Steuermechanismus für den aus den Kolben 22 und 24 gebildeten Doppelkolben dar.The second piston 24 is as shown Fig. 6a ), provided with a guide member 42 identically formed guide member on which two rollers are arranged accordingly, wherein the guide member 42 along the same cam 44, that is, in the same guide groove 52 runs. The control mechanism 40 thus constitutes a common control mechanism for the double piston formed from the pistons 22 and 24.

Wie ebenfalls aus Fig. 6a) hervorgeht, können die Laufrollen 48 und 50 und entsprechend die Führungsnut 52 auch konisch ausgebildet sein.Like also out Fig. 6a ), the rollers 48 and 50 and correspondingly the guide groove 52 may also be conical.

Ein entsprechender Steuermechanismus 58 ist für den aus den Kolben 26 und 28 gebildeten weiteren Doppelkolben vorgesehen, der sich von dem Steuermechanismus 40 lediglich dadurch unterscheidet, daß eine Steuerkurve 60 bezüglich der Steuerkurve 44 des Steuermechanismus 40 spiegelsymmetrisch in bezug auf die Querschnittmittelebene des Gehäuses 12 ausgebildet ist.A corresponding control mechanism 58 is provided for the further double piston formed from the pistons 26 and 28, which differs from the control mechanism 40 only in that a control cam 60 with respect to the control cam 44 of the control mechanism 40 is formed mirror-symmetrically with respect to the cross-sectional center plane of the housing 12 ,

Die Kolben 22 bis 28 sind in ihrer Linearbewegung durch einen Rotor 62 geführt, der in Fig. 5 in Alleinstellung dargestellt ist.The pistons 22 to 28 are guided in their linear movement by a rotor 62, which in Fig. 5 is shown in isolation.

Der Rotor 62 weist allgemein eine zylindrische Form auf, die der Innenwand 18 des Gehäuses 12 der Rotationskolbenmaschine 10 angepaßt ist.The rotor 62 has a generally cylindrical shape, which is adapted to the inner wall 18 of the housing 12 of the rotary piston machine 10.

Der Rotor 62 weist zur Aufnahme der Kolben 22 bis 28 zwei um 180° bezüglich der Längsmittelachse 20 um 180° versetzte wannenartige Ausnehmungen 64 und 66 (vgl. bspw. Fig. 8a)) auf, von der in Fig. 5 nur die Ausnehmung 64 zu sehen ist. Die einander gegenüberliegenden Wände der wannenartigen Ausnehmungen 64 und 66 sind im Querschnitt teilkreisförmig ausgebildet. Zwischen den Ausnehmungen 64 und 66 weist der Rotor 62 eine Sohle bzw. einen Mittelabschnitt 68 auf, der die Ausnehmungen 64 und 66 voneinander trennt. In dem Mittelabschnitt 68 sind ferner zwei Langlöcher 70 und 72 ausgespart, durch die die Verbindungsstücke 30 und 32 (vgl. Fig. 4) hindurchgreifen. Anstelle der Langlöcher 70 und 72 kann der Mittelabschnitt 68 dort auch anders geformte Durchbrechungen aufweisen, oder der Mittelabschnitt 68 kann in diesem Bereich ganz fehlen, d.h. sich bezogen auf die Längsrichtung des Rotors 62 nur über einen mittleren Teilbereich desselben erstrecken.The rotor 62 has for receiving the pistons 22 to 28 two 180 ° offset with respect to the longitudinal central axis 20 by 180 ° trough-like recesses 64 and 66 (see, for example. Fig. 8a )), of which in Fig. 5 only the recess 64 can be seen. The opposing walls of the trough-like recesses 64 and 66 are formed part-circular in cross-section. Between the recesses 64 and 66, the rotor 62 has a sole or a central portion 68 which separates the recesses 64 and 66 from each other. In the central portion 68, two slots 70 and 72 are further recessed, through which the connecting pieces 30 and 32 (see. Fig. 4 ). Instead of the elongated holes 70 and 72, the middle section 68 may also have differently shaped openings there, or the central section 68 may be completely absent in this area, ie extend only over a central partial area of the rotor 62 relative to the longitudinal direction.

Der Rotor 62 ist im Querschnitt gesehen kreisförmig, wobei sich die beiden Ausnehmungen 64 und 66 etwa über 90° in bezug auf die Längsmittelachse 20 in Umfangsrichtung erstrecken. Ebenso erstreckt sich der Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 an seinen breiten Enden etwa über jeweils 90° bzw. ein Viertel des vollen Umfangs.The rotor 62 is seen in cross-section circular, with the two recesses 64 and 66 extend approximately 90 ° with respect to the longitudinal central axis 20 in the circumferential direction. Likewise, the central portion 68 of the rotor 62 extends at its wide ends about each 90 ° and a quarter of the full circumference.

Der Mittelabschnitt 68 des axial unbeweglichen Rotors 62, mit dem die Kolben 22 bis 28 gemeinsam umlaufen, liegt zentrisch auf der Längsmittelachse 20 des Gehäuses 12. An dem Rotor sind endseitig Wellenfortsätze 74 und 76 vorgesehen, über die der Rotor 62 in dem Gehäuse 12, genauer gesagt in den Gehäusedeckeln 14 und 16, drehbar gelagert ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der Wellenfortsatz 74 mit einem gezahnten Endstück 78 aus dem Gehäuse 12 hervor, und ebenso ragt der Wellenfortsatz 76 mit einem gezahnten Endstück 80 aus dem Gehäuse hervor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Endstück 80 wegzulassen und den Gehäusedeckel 16 über dem Wellenfortsatz 76 geschlossen auszugestalten. Über das Endstück 78 und/oder das Endstück 80 kann die Umlaufbewegung des Rotors 62 als Rotationsenergie abgegriffen werden, d.h. das Endstück 78 und/oder das Endstück 80 können als Abtriebswelle dienen.The central portion 68 of the axially immovable rotor 62, with which the pistons 22 to 28 rotate together, is located centrally on the longitudinal center axis 20 of the housing 12. At the rotor end extensions 74 and 76 are provided, via which the rotor 62 in the housing 12, more precisely, in the housing covers 14 and 16, is rotatably mounted. In the embodiment shown, the shaft extension 74 protrudes with a toothed end piece 78 out of the housing 12, and also protrudes the shaft extension 76 with a toothed end piece 80 from the housing. However, it may also be provided to omit the end piece 80 and to design the housing cover 16 closed over the shaft extension 76. Via the end piece 78 and / or the end piece 80, the rotational movement of the rotor 62 can be tapped as rotational energy, i. the end piece 78 and / or the end piece 80 can serve as an output shaft.

Im übrigen können Maßnahmen, bspw. Stützrollen, an dem Rotor 62 vorgesehen sein, um bei großer Baulänge den Rotor 62 gegen Querkräfte in dem Gehäuse 12 abzustützen.Incidentally, measures, for example. Support rollers may be provided on the rotor 62 to support the rotor 62 against lateral forces in the housing 12 at a large length.

Jeder der Kolben 22 bis 28 weist, wie nachfolgend für den Kolben 22 beschrieben wird, eine der Gehäuseinnenwand 18 zugewandte Seite 82 auf, die im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet ist, so daß jeder der Kolben 22 bis 28 außenseitig an die Gehäuseinnenwand 18 angepaßt ist. Die Seite 82 erstreckt sich dabei über einen Kreiswinkel von etwa 90°.Each of the pistons 22 to 28 has, as described below for the piston 22, a housing inner wall 18 facing side 82 which is formed in cross section in the form of a partial circle, so that each of the pistons 22 to 28 adapted to the outside of the housing inner wall 18 is. The side 82 extends over a circle angle of about 90 °.

Eine der Seite 82 abgewandte Seite 85 jedes Kolbens 22 bis 28, die der Längsmittelachse 20 zugewandt ist, ist ebenfalls im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet, dessen Kreismittelpunkt von dem Kreismittelpunkt des Teilkreises beabstandet ist, der die Seite 82 der Kolben 22 bis 28 jeweils bildet. Somit ist jeder Kolben 22 im Querschnitt etwa mandelförmig oder linsenförmig ausgebildet.A page 82 opposite side 85 of each piston 22 to 28, which faces the longitudinal center axis 20 is also formed in cross-section in the form of a pitch circle whose circle center point of the circle center of the pitch circle spaced, which forms the side 82 of the pistons 22 to 28, respectively. Thus, each piston 22 is approximately almond-shaped or lenticular in cross section.

Jedem der Kolben 22 ist zumindest eine Kammer zugeordnet, die sich aufgrund der hin- und hergehenden Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 im Volumen periodisch verkleinert und vergrößert.Each of the pistons 22 is associated with at least one chamber which periodically decreases in volume due to the reciprocating linear movement of the pistons 22 to 28 and increases.

Dem ersten Kolben 22 ist an einer Stirnseite 84 eine erste Kammer 86 zugeordnet. Dem Kolben 22 ist an einer der Stirnseite 84 entgegengesetzt angeordneten Stirnseite 88 eine zweite Kammer 90 zugeordnet. Dem dritten Kolben 26 ist an einer der Stirnseite 84 des ersten Kolbens 22 zugewandten Stirnseite 92 wiederum die Kammer 86 zugeordnet, so daß die Kammer 86 beiden Kolben 22 und 26 gemeinsam zugeordnet ist. An einer der Stirnseite 92 abgewandten Stirnseite 94 ist dem Kolben 26 eine weitere Kammer 96 zugeordnet. Aufgrund der gegensinnig gerichteten Linearbewegung der Kolben 22 und 26 relativ zueinander verkleinern sich die Volumina der Kammern 90 und 96, wenn sich das Volumen der Kammer 86 vergrößert und umgekehrt.The first piston 22 is assigned to a front side 84, a first chamber 86. The piston 22 is at one of the end face 84 opposite end face 88, a second chamber 90 assigned. The third piston 26 is in turn assigned to one of the end face 84 of the first piston 22 facing end face 92, the chamber 86, so that the chamber 86 is associated with both pistons 22 and 26 together. On one of the end face 92 facing away from the end face 94 of the piston 26 is assigned a further chamber 96. Due to the oppositely directed linear movement of the pistons 22 and 26 relative to each other, the volumes of the chambers 90 and 96 decrease as the volume of the chamber 86 increases and vice versa.

In entsprechender Weise sind den Kolben 24 und 28 Kammern 98, 100 und 102 zugeordnet, die bezüglich der Kammern 86, 90 und 96 in bezug auf die Längsmittelachse 20 um 180° versetzt angeordnet sind.In a corresponding manner, the pistons 24 and 28 associated chambers 98, 100 and 102, which are arranged offset relative to the chambers 86, 90 and 96 with respect to the longitudinal center axis 20 by 180 °.

Die Kammern 86 und 98 sind durch den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 voneinander vollständig getrennt. Die Kammer 86 ist von den Kammern 90 und 96 mittels einer Dichtung 104, die den Kolben 22 gegen die Gehäuseinnenwand 18 sowie gegen den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 hin abdichtet, und eine Dichtung 106, die den Kolben 26 gegen die Gehäuseinnenwand 18 und den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 hin abdichtet, vollständig getrennt.The chambers 86 and 98 are completely separated from each other by the central portion 68 of the rotor 62. The chamber 86 is separated from the chambers 90 and 96 by means of a seal 104 which seals the piston 22 against the housing inner wall 18 and against the central portion 68 of the rotor 62, and a seal 106, which seals the piston 26 against the housing inner wall 18 and the central portion 68 of the rotor 62, completely separated.

In entsprechender Weise ist die Kammer 98 von den Kammern 100 und 102 über Dichtungen 108 und 110 an den Kolben 24 bzw. 28 vollständig getrennt.Similarly, the chamber 98 is completely separated from the chambers 100 and 102 via seals 108 and 110 to the pistons 24 and 28, respectively.

Dagegen kommunizieren die Kammern 90 und 100 über das Langloch 70 miteinander, und auch die Kammern 96 und 102 kommunizieren über das Langloch 72 miteinander. Wie bereits oben erwähnt, können die Langlöcher 70 und 72 auch anders genormt sein oder der Mittelabschnitt 68 kann an diesen Stellen fehlen, wodurch die Kammern 90 und 100 sowie 96 und 102 ebenfalls miteinander kommunizieren und jeweils ein doppeltes Gesamtvolumen bilden.In contrast, the chambers 90 and 100 communicate with each other via the slot 70, and also the chambers 96 and 102 communicate with each other via the slot 72. As mentioned above, the slots 70 and 72 may also be otherwise standardized, or the central portion 68 may be absent at these locations, whereby the chambers 90 and 100 as well as 96 and 102 also communicate with each other and each form a double total volume.

In dem in Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Kammern 86 und 98 als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß, und die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 dienen als Vordruckkammern zum Erzeugen eines Vordruckes, mit dem die Arbeitskammern 86 und 98 beaufschlagt werden können.In the in FIGS. 1 to 6 illustrated embodiment, the chambers 86 and 98 serve as working chambers for a Carnot cycle, and the chambers 90, 100 and 96, 102 serve as pre-pressure chambers for generating a form, with which the working chambers 86 and 98 can be acted upon.

Zu diesem Zweck sind die Kammern 90 und 100 über eine Öffnung 104 in dem Gehäuse 12 und eine Verbindungsleitung 106 mit den Kammern 86 bzw. 98 verbunden, je nach dem, welche der Kammern 86 oder 98 gerade bei der Umlaufbewegung der Kolben 22 bis 28 um die Längsmittelachse 20 einer Einlaßöffnung 108 gegenüberstehen. In der Einlaßöffnung 108 ist ein Ventil 110 angeordnet, das als steuerbares Ventil, insbesondere Magnetventil, 112 ausgebildet ist. Die Kammern 96 und 102 stehen entsprechend über eine Öffnung 114 und eine Verbindungsleitung 116 unter Zwischenschaltung des Ventils 110 mit der Einlaßöffnung 108 in Verbindung.For this purpose, the chambers 90 and 100 are connected via an opening 104 in the housing 12 and a connecting line 106 with the chambers 86 and 98, depending on which of the chambers 86 or 98 just in the orbital movement of the piston 22 to 28 to the longitudinal central axis 20 facing an inlet opening 108. In the inlet opening 108, a valve 110 is arranged, which is designed as a controllable valve, in particular solenoid valve, 112. The chambers 96 and 102 are correspondingly via an opening 114 and a connecting line 116 with the interposition of the valve 110 with the inlet opening 108 in connection.

Den als Arbeitskammern dienenden Kammern 86 und 98 ist insgesamt eine Zündkerze 118 zur Abgabe von Zündfunken sowie eine Einspritzdüse 120 zum Einspritzen eines Kraftstoffes, bspw. Benzin, Diesel oder Biodiesel, zugeordnet.The working chambers serving as chambers 86 and 98 is a total of a spark plug 118 for the delivery of spark and an injection nozzle 120 for injecting a fuel, for example. Gasoline, diesel or biodiesel assigned.

Gemäß Fig. 7a) bis d) ist in dem Gehäuse den Kammern 86 und 98 noch eine Auslaßöffnung 122 zum Ausstoßen des verbrannten Brennstoff-/Luftgemisches zugeordnet.According to Fig. 7a ) to d) is assigned in the housing the chambers 86 and 98 nor an outlet port 122 for ejecting the combusted fuel / air mixture.

Den als Vordruckkammern dienenden Kammern 96 und 102 ist gemäß Figuren 8a) bis d) weiterhin eine gemeinsame Ansaugöffnung 124 zugeordnet, wobei den ebenfalls als Vordruckkammern dienenden Kammern 90 und 100 eine nicht näher dargestellte entsprechende Ansaugöffnung im Gehäuse 12 zugeordnet ist.The serving as pre-pressure chambers chambers 96 and 102 is according to FIGS. 8a ) to d) further associated with a common intake port 124, wherein the likewise serving as pre-pressure chambers chambers 90 and 100, a non-illustrated corresponding intake port in the housing 12 is assigned.

Nachfolgend wird nun die Funktion der Rotationskolbenmaschine 10 anhand der Figuren 6 bis 8 näher beschrieben.Subsequently, the function of the rotary piston machine 10 based on the FIGS. 6 to 8 described in more detail.

In Figuren 6a), 7a) und 8a) ist die Rotationskolbenmaschine in einer ersten Betriebsstellung dargestellt, die der Betriebsstellung in Fig. 3 bzw. Fig. 4 entspricht. In der Kammer 86 wird gerade über die Zündkerze 118 das Brennstoff-Luftgemisch, das maximal verdichtet ist, gezündet. Aus der Kammer 98 wurde gerade verbranntes Brennstoff-Luftgemisch vollständig ausgestoßen. Die als Vordruckkammern dienenden Kammern 96, 102 wurde durch die Ansaugöffnung 124, in der ein entsprechendes Ventil, vorzugsweise ein selbsttätiges Ventil, bspw. ein Flatterventil angeordnet sein kann, vollständig mit Luft gefüllt. Ebenso wurden die als Vordruckkammern dienenden Kammern 90 und 100 die eine entsprechende Ansaugöffnung vollständig mit Frischluft gefüllt.In FIGS. 6a), 7a) and 8a ), the rotary piston machine is shown in a first operating position, the operating position in Fig. 3 respectively. Fig. 4 equivalent. In the chamber 86, just above the spark plug 118, the fuel-air mixture, which is compressed to the maximum, ignited. From chamber 98 just burned fuel-air mixture was completely expelled. The serving as pre-pressure chambers chambers 96, 102 was through the suction port 124, in which a corresponding valve, preferably an automatic valve, for example. A flutter valve can be arranged, completely filled with air. Likewise, the serving as pre-pressure chambers chambers 90 and 100 which a corresponding intake completely filled with fresh air.

Ausgehend von Figuren 6a), 7a) und 8a) laufen die Kolben 22 bis 28 im Uhrzeigersinn um die Längsmittelachse 20 zusammen mit dem Rotor 62 um und haben sich zu der Betriebsstellung in Fig. 6b), 7b) und 8b) (vgl. Fig. 1) um etwa 45° gedreht. Das in der Kammer 86 zuvor gezündete Brennstoff-/Luftgemisch expandiert nun in der sich im Volumen vergrößernden Kammer 86, während in die Kammer 98 von den Vordruckkammern 90, 100 bzw. 96, 102, die sich im Volumen verkleinern und dadurch die zuvor eingeführte Frischluft verdichten, Frischluft hineingedrückt wird. Wie in Fig. 6b) dargestellt, ist das Ventil 110 geöffnet, um die aus den als Vordruckkammern dienenden Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 vorkomprimierte Frischluft in die Kammer 98 einzulassen. Da das maximale Volumen der Kammern 90, 96, 100, 102 zusammen größer ist als das maximale Volumen der Kammer 98, nämlich etwa viermal so groß, tritt eine (Vor-)Komprimierung der in die Kammer 98 hineingedrückten Luft auf.Starting from FIGS. 6a), 7a) and 8a ) run the pistons 22 to 28 clockwise about the longitudinal central axis 20 together with the rotor 62 and have to the operating position in Fig. 6b), 7b) and 8b ) (see. Fig. 1 ) rotated by about 45 °. The previously ignited in the chamber 86 fuel / air mixture now expands in the volume-increasing chamber 86, while in the chamber 98 of the pre-pressure chambers 90, 100 and 96, 102, which shrink in volume and thereby the previously introduced fresh air compact, fresh air is forced into it. As in Fig. 6b ), the valve 110 is opened in order to admit the fresh air precompressed from the chambers 90, 100 or 96, 102 serving as admission pressure chambers into the chamber 98. Since the maximum volume of the chambers 90, 96, 100, 102 together is greater than the maximum volume of the chamber 98, namely about four times as large, enters a (pre-) compression of the pressed into the chamber 98 air.

Die Kolben 22 und 24 bewegen sich währenddessen gemäß einem Pfeil 126 parallel zur Längsmittelachse 22, und die Kolben 26 und 28 bewegen sich in entgegengesetzter Richtung gemäß einem Pfeil 128 parallel zur Längsmittelachse 20. Die Längsbewegung der Kolben 22, 24 bzw. 26, 28 wird durch die Steuermechanismen 40 bzw. 58 vermittelt.The pistons 22 and 24 meanwhile move according to an arrow 126 parallel to the longitudinal central axis 22, and the pistons 26 and 28 move in the opposite direction according to an arrow 128 parallel to the longitudinal central axis 20. The longitudinal movement of the pistons 22, 24 and 26, 28 is mediated by the control mechanisms 40 and 58, respectively.

Nach einer weiteren Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° um die Längsmittelachse 20 wird die in Figuren 6c), 7c) und 8c) (vgl. Fig. 2) dargestellte Betriebsstellung erreicht, in der die Kammer 98 ihr maximales Volumen erreicht hat und mit vorkomprimierter Frischluft gefüllt ist, während die in der Zeichnung nicht sichtbare gegenüberliegende Kammer 86 nach vollständigem - Expandieren des zuvor gezündeten Brennstoff-/Luftgemisches ebenfalls ihr größtes Volumen einnimmt. Demgegenüber besitzen die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 nun ihr minimales Volumen.After a further rotation of the piston 22 to 28 by 45 ° about the longitudinal central axis 20, the in FIGS. 6c), 7c) and 8c ) (see. Fig. 2 ), in which the chamber 98 has reached its maximum volume and is filled with precompressed fresh air, while the invisible in the drawing opposite chamber 86 also assumes its full volume after complete - expanding the previously ignited fuel / air mixture. In contrast, the chambers 90, 100 and 96, 102 now have their minimum volume.

Durch eine weitere Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° wird die in Figuren 6d), 7d) und 8d) erreichte Betriebsstellung erreicht, in der nun die zuvor in die Kammer 98 eingelassene Frischluft kontinuierlich weiter verdichtet wird, indem sich die Kolben 24, 28 gemäß Pfeilen 130 und 132 in gegensinniger Richtung wieder aufeinander zu bewegen. In der in Figuren 6d), 7d) und 8d) nicht sichtbaren Kammer 86, die sich nunmehr ebenfalls im Volumen wieder verringert, weil sich die Kolben 22 und 26 ebenfalls gemäß den Pfeilen 130, 132 aufeinander zu bewegen, wird nun das vollständig expandierte Brennstoff-Luftgemisch durch Verringerung des Volumens der Kammer 86 aus der Auslaßöffnung 122 ausgestoßen. In die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102, die sich nunmehr im Volumen wieder vergrößern, wird entsprechend Frischluft von außen angesaugt.By a further rotation of the piston 22 to 28 by 45 °, the in Figures 6d), 7d) and 8d reached operating position, in which now the previously introduced into the chamber 98 fresh air is continuously further compressed by the piston 24, 28 according to arrows 130 and 132 in the opposite direction to move toward each other again. In the in Figures 6d), 7d) and 8d ) invisible chamber 86, which now also decreases in volume again because the pistons 22 and 26 also according to the arrows 130, 132 to move toward each other, now the fully expanded fuel-air mixture by reducing the volume of the chamber 86 from the Outlet opening 122 ejected. In the chambers 90, 100 and 96, 102, which now increase in volume again, according to fresh air is sucked from the outside.

Nach einer weiteren Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° ausgehend von Figuren 6d), 7d) und 8d) wird wieder der in Figuren 6a), 7a) und 8a) dargestellte Zustand erreicht, wobei jedoch nunmehr die Kolben 24 und 28 "oben" und die Kolben 22 und 26 "unten" liegen. Mit anderen Worten haben die Kolben 22 bis 28 bis dahin insgesamt eine Drehung um 180° um die Längsmittelachse 20 vollzogen, und dabei wurden die vier Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens einmal durchlaufen. Dementsprechend werden bei einer vollen Umdrehung der Kolben 22 bis 28 um 360° um die Längsmittelachse 20 zwei volle Arbeitszyklen vollendet.After a further rotation of the piston 22 to 28 by 45 ° starting from Figures 6d), 7d) and 8d ) will be back in FIGS. 6a), 7a) and 8a ), but now the pistons 24 and 28 are "up" and the pistons 22 and 26 are "down". In other words, the pistons 22 to 28 until then have a total of 180 ° rotation about the longitudinal central axis 20 completed, and thereby the four power strokes of the inlet, compacting, expanding and expelling were once passed through. Accordingly, in a full revolution of the pistons 22 to 28 by 360 ° about the longitudinal center axis 20 two full cycles completed.

In Figuren 9a) und b), 10a) und b) und 11a) und b) ist ein gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Rotationskolbenmaschine 10' dargestellt, das sich von der Rotationskolbenmaschine 10 durch die folgenden Merkmale unterscheidet.In FIGS. 9a) and b), 10a) and b) and 11a) and b) an embodiment of a rotary piston machine 10 'slightly modified from the previously described embodiment is shown, which differs from the rotary piston machine 10 by the following features.

Die den Kolben 22' und 24' zugeordneten Kammern 90' und 100', die wiederum als Vordruckkammern zur Beaufschlagung der Kammern 86' bzw. 98' mit einem in den Kammern 90' und 100' erzeugten Vordruck dienen, und wobei die Kammern 90' und 100' wiederum miteinander kommunizieren, sind nicht über gehäuseaußenseitige Leitungen mit der Kammer 86' bzw. 98' verbunden, sondern direkt über die Kolben 22' und 24'. Zu diesem Zweck sind die Kolben 22' und 24' hohlförmig ausgebildet, und in den Kolben 22' und 24' ist jeweils ein Ventil 138 angeordnet, das als selbsttätiges Ventil, vorzugsweise als Flatterventil, ausgebildet ist.The pistons 22 'and 24' associated chambers 90 'and 100', which in turn serve as pre-pressure chambers for acting on the chambers 86 'and 98' with a generated in the chambers 90 'and 100' form, and wherein the chambers 90 ' and 100 'in turn communicate with each other, are not connected via housing outside lines to the chamber 86' or 98 ', but directly via the piston 22' and 24 '. For this purpose, the pistons 22 'and 24' are hollow, and in the pistons 22 'and 24' are each a valve 138 is arranged, which is designed as an automatic valve, preferably as a flutter valve.

Entsprechend sind die den Kolben 26' und 28' zugeordneten Kammern 96' und 102', die ebenfalls miteinander kommunizieren, direkt mit den Kammern 86' und 98' über in den Kolben 26' und 28' vorhandene Ventile 140 mit den Kammern 86' und 98' verbunden.Accordingly, the pistons 26 'and 28' associated chambers 96 'and 102', which also communicate with each other, directly to the chambers 86 'and 98' in the piston 26 'and 28' existing valves 140 with the chambers 86 'and 98 'connected.

Während die Ventile 138, 140 in Fig. 9a) in ihrer Schließstellung gezeigt sind, wobei sich die Kolben 22' bis 28' in ihrer maximal zur Mitte des Gehäuses 12' hin verschobenen Position bewegen, sind die Ventile 138 und 140 in Fig. 9b) in ihrer Offenstellung gezeigt, wenn sich die Kolben 22' bis 28' gegensinnig auseinander bewegen und sich die Kammern 90', 100' sowie 96' und 102' in ihrem Volumen verkleinern. Auf diese Weise kann die zur Ansaugung bereitstehende Kammer 98' zwischen den Kolben 24' und 28' mit vorkomprimierter Luft aus den Kammern 90', 100' sowie 96' und 102' beaufschlagt werden.While the valves 138, 140 in Fig. 9a ) are shown in their closed position, wherein the piston 22 'to 28' in their maximum shifted to the center of the housing 12 'position move, the valves 138 and 140 are in Fig. 9b ) in its open position, when the pistons 22 'to 28' move apart in opposite directions and the chambers 90 ', 100' and 96 'and 102' shrink in volume. In this way, the suction-ready chamber 98 'between the pistons 24' and 28 'can be pressurized with precompressed air from the chambers 90', 100 'and 96' and 102 '.

Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung weitere Modifikationen der Rotationskolbenmaschine 10, 10' möglich sind.It is understood that in the context of the present invention, further modifications of the rotary piston machine 10, 10 'are possible.

Bspw. ist es denkbar, in der Rotationskolbenmaschine 10 lediglich die Kolben 22 und 24 als Doppelkolben vorzusehen, während die Kolben 26 und 28 weggelassen sein können. In diesem Fall wäre allerdings die Linearbewegung der Kolben 22 und 24 nicht massenausgeglichen. Andererseits können auch nur der Kolben 22 und der Kolben 28 vorgesehen sein, während die Kolben 24 und 26 weggelassen würden und in dem Rotor 62 entsprechende Querwände zur Begrenzung der Kammern 86 und 98 vorgesehen sind. Eine solche Anordnung würde wiederum zu einer massenausgeglichenen Konfiguration auch hinsichtlich der Linearbewegung der Kolben 22 und 28 führen.For example. it is conceivable to provide only the pistons 22 and 24 as a double piston in the rotary piston machine 10, while the pistons 26 and 28 may be omitted. In this case, however, the linear movement of the pistons 22 and 24 would not be mass-balanced. On the other hand, only the piston 22 and the piston 28 may be provided, while the pistons 24 and 26 would be omitted and in the rotor 62 corresponding transverse walls for limiting the chambers 86 and 98 are provided. Such an arrangement would in turn lead to a mass-balanced configuration also with respect to the linear movement of the pistons 22 and 28.

Claims (13)

  1. A rotary piston machine, comprising a housing (12) which has a cylindrical housing inner wall (18), and at least one piston (22, 26) which is arranged in the housing (12) and which can rotate about a longitudinal mid-axis (20) of the housing (12) and at the same time executes, by means of a control mechanism (40, 58), a to-and-fro linear movement which serves for periodically enlarging and reducing at least one first chamber (86) assigned to the piston (22, 26), the linear movement of the at least one piston (22, 26) taking place parallel to the longitudinal mid-axis of the housing (12), the piston (22, 26) being arranged eccentrically with respect to the longitudinal mid-axis (20) of the housing (12), and the housing (12) having arranged in it at least one further piston (24, 28) which rotates about the longitudinal mid-axis (20) and which is assigned at least one second chamber (98) located opposite the first chamber (86), and which is arranged, with respect to the longitudinal mid-axis (20) of the housing (12), on the side located opposite the first piston (22), the pistons (22-28) being guided in their linear movement by a rotor (62) which rotates jointly with the pistons (22-28) about the longitudinal mid-axis (20) and which is axially immovable, and the rotor (62) having a middle portion (68) which lies on the longitudinal mid-axis (20) of the housing (12) and which separates the chamber (86) assigned to the first piston (22, 26) from the chamber (98) assigned to the further piston (24, 28), and the first piston (22, 26) and the second piston (24, 28) being assigned, on their end face facing away from the first or the second chamber (86, 98) respectively, a third and a fourth chamber (90, 96, 100, 102), wherein the middle portion (68) of the rotor (62) is absent on the side of the chambers (90, 96; 100, 102) serving as boost pressure chambers or is configured such that in each case two of the third and fourth chambers (90, 100; 96, 102) serving as boost pressure chambers communicate with one another.
  2. The rotary piston machine of Claim 1, characterized in that the further piston (24) is arranged opposite the first piston (22) at the same height axially.
  3. The rotary piston machine of Claim 2, wherein the further piston (24) is firmly connected to the first piston (22).
  4. The rotary piston machine of anyone of the preceding claims, wherein the housing (12) has arranged in it at least one further piston (26) which rotates about the longitudinal mid-axis (20) and which is arranged in the rectilinear prolongation of the first piston (22).
  5. The rotary piston machine of Claim 4, wherein the at least one first chamber (86) is formed by the space between mutually confronting end faces of the first piston (22) and of the further piston (26).
  6. The rotary piston machine of anyone of Claims 1 through 5, wherein the linear movement of the further piston (26) is directed opposite to the linear movement of the first piston (22).
  7. The rotary piston machine of anyone of Claims 1 through 6, wherein the housing has arranged in it at least four pistons (22-28), of which in each case two pistons (22, 24; 26, 28) are arranged opposite one another at the same height axially with respect to the longitudinal mid-axis (20) of the housing (12) and in each case two pistons (22, 26; 24, 28) are arranged in the rectilinear prolongation of one another.
  8. The rotary piston machine of anyone of the preceding claims, wherein the control mechanism (40, 58) comprises at least one guide member (42) arranged on the at least one piston (22-28) and at least one control cam curve (44, 60) which is formed in the housing inner wall (18) and along which the guide member (42) runs.
  9. The rotary piston machine of anyone of Claims 2 through 8, wherein a guide member (42) is arranged in each case on the first piston (22) and the further piston (24) located opposite at the same height axially, the two guide members (42) running along the same control cam curve (44).
  10. The rotary piston machine of anyone of the preceding claims, wherein one side of the at least one piston (22-28), the said side facing the housing inner wall (18), is designed in cross section in the form of a part-circle which extends over an angle of circle of preferably about 90°.
  11. The rotary piston machine of anyone of the preceding claims, wherein the first and the second chamber (86, 98) serve as working chambers for Carnot cycles.
  12. The rotary piston machine of anyone of Claims 1 through 11, wherein the boost pressure chamber is connected to the working chamber via a connecting line (106, 116) which is located on the outside of the housing and in which a valve (110), in particular a controllable valve (102), is preferably arranged.
  13. The rotary piston machine of anyone of Claims 1 through 12, wherein the boost pressure chamber is connected to the working chamber directly through the piston (22-28), at least one valve (138, 140), preferably an automatic valve, being arranged in the piston (22-28).
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