EP2140109A1 - Rotary piston machine having an outside gear mechanism - Google Patents

Rotary piston machine having an outside gear mechanism

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Publication number
EP2140109A1
EP2140109A1 EP08716710A EP08716710A EP2140109A1 EP 2140109 A1 EP2140109 A1 EP 2140109A1 EP 08716710 A EP08716710 A EP 08716710A EP 08716710 A EP08716710 A EP 08716710A EP 2140109 A1 EP2140109 A1 EP 2140109A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder liner
rotor
frame
rotary
gear mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08716710A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Waldemar Kurowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2140109A1 publication Critical patent/EP2140109A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/07—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having crankshaft-and-connecting-rod type drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/077—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having toothed-gearing type drive

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston machine with a frame, a rotatably mounted in the frame cylinder liner, a coaxially mounted in the cylinder liner rotor and the frame, the cylinder liner and the rotor connecting gear mechanism, the gear mechanism outside of a working space, see between the cylinder liner and Rotor is arranged, and wherein the transmission mechanism, the cylinder liner and the rotor coupled, so that the rotor relative to the cylinder liner periodically leads ahead and lags.
  • a gear mechanism with a number of connecting rods acts on two shafts running into one another, one of which is connected to the rotor and the other to the cylinder bushing.
  • the transmission mechanism has a total of seven hinges, namely the storage of the central shaft in the hollow shaft, the storage of the hollow shaft in the frame and two connecting rods, each with two hinges and another connecting rod with a total of three swivel joints.
  • the arrangement of the frame around the cylinder and connecting rod greatly limits the geometric dimensions of the gear mechanism and the angular range of a relative movement between the rotor and the cylinder liner.
  • All these known rotary piston engines have the complicated structure of the transmission mechanism in common, which couples the cylinder liner and the rotor to a relative movement oscillating periodically between positive and negative rotational speed or to a periodically leading and trailing relative movement of the engine and the cylinder liner.
  • a rotary piston machine is to be created, which is characterized by a compact design and a relatively simple gear mechanism.
  • this is provided in a generic rotary piston machine, that the gear mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with five rotations of the degree of freedom 1 and a rotary / thrust joint, the gear mechanism a rotating body, by means of a first rotary joint rotatably mounted on the frame is mounted, and a connecting rod, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the rotary body and by means of a third rotary joint with the cylinder liner and by means of the rotary / sliding joint with the rotor comprises.
  • the transmission mechanism of the invention is running thus uniform and round and can be designed for high speeds and high torques.
  • the rotary piston machine according to the invention forms a six-membered flat gear of the degree of freedom 1 with five swivel joints and a rotary shear joint.
  • a flat gear is a gear in which all points of articulation move in parallel planes.
  • the problem underlying the invention is also solved by a generic rotary piston machine in which the Getriebeme- mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with five rotations of the degree of freedom 1 and two gear transmissions, wherein the transmission mechanism is a turntable by means of a first pivot rotatably mounted on the frame, a connecting rod, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the hub and by means of a third rotary joint with the cylinder liner, a first gear which is rigidly connected to a rotor shaft, a second gear which is rigid with the Turntable is connected and has at least one intermediate gear, which meshes with the first and the second gear has.
  • This solution according to the invention is particularly suitable for small, low-torque motors.
  • the problem underlying the invention is also achieved in a generic rotary piston machine in that the gear mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with seven rotations of the degree of freedom 1, wherein the transmission mechanism is a turntable which is rotatably supported by means of a first pivot joint on the frame , a first connecting rod, which by means of a second rotary joint rotatably connected to the hub and by means of a third rotary joint is rotatably connected to the cylinder liner, a second connecting rod which is rotatably connected by means of a fourth rotary joint with the rotary disc and by means of a fifth rotary joint with the rotor comprises.
  • the gear mechanism engages the cylinder liner radially outside of the working space.
  • the cylinder liner is mounted in the frame with its outer circumference.
  • the cylinder liner can be mounted on two sides and yet the gear mechanism can be radially out of the Ar- Attempt workspace on the cylinder liner, for example. At the outer periphery.
  • FIG. 2a shows the rotary piston machine according to the invention according to the first embodiment as a 3-D wire model
  • FIG. 2b shows the rotary piston machine of FIG. 2a in an exploded view
  • FIG. 3a to 3d a kinematic diagram of a rotary piston machine according to the invention according to a second embodiment in different rotational positions
  • FIG. 4a shows the rotary piston machine according to the second embodiment of the invention as a 3-D wire model
  • FIG. 4b shows the rotary piston machine of FIG. 4a in an exploded view
  • FIG. 5a to 5d a kinematic diagram of a rotary piston machine according to the invention according to a third embodiment in different rotational positions
  • Fig. 6a the rotary piston machine according to the third embodiment of the invention as a 3-D wire model
  • Fig. 6b the rotary piston machine of Fig. 6a in exploded view.
  • FIGS. 2 a and 2 b show a rotary piston machine according to the invention according to a first embodiment of the invention.
  • the rotary piston machine has a cylinder liner 10 which is rotatably received in a frame 12.
  • the cylinder liner 10 consists of a cup-like portion 14 and a cover plate 16, which closes a working space 18 within the cylinder liner 10 in the assembled state.
  • a rotor 20 is accommodated concentrically to this, which is rotatably mounted relative to the cylinder liner 10.
  • the cylinder liner 10 has two opposing approximately wedge-shaped webs 22 which extend from a circumferential wall of the cylinder liner 10 in the direction of its central longitudinal axis. At their respective, the central longitudinal axis end facing the webs 22 are provided with sealing strips 24.
  • the rotor 20 also has two mutually opposite webs 26 which extend radially outwards from a cylindrical center piece 28 of the rotor 20 and whose wedge-shaped cross-section tapers with increasing radius.
  • the outer edges of the webs 26 are provided with sealing strips 30.
  • the cylinder liner 10 is provided in its outer wall with two outlet openings 32, of which only one can be seen in the illustrations of FIGS. 2a, 2b.
  • the cylindrical central portion 28 of the rotor 20 is hollow and by means of an inlet opening 34 gases can pass from the working space 18 within the cylinder liner 10 into the interior of the cylindrical central portion 28 of the rotor 20 and ultimately into the environment.
  • the inlet opening 34 may be formed as an outlet opening and the outlet opening 32 as an inlet opening.
  • the cylinder liner 10 rotates continuously in operation of the rotary piston machine, the cylinder liner 10 is still surrounded by an annular chamber, not shown in FIG. 2, which is stationary relative to the frame 12 and which, for example, provides a suction space.
  • the cylinder liner 10 is received in the frame 12 at one end thereof with a cylindrical shaft 36 which fits in a mating bore 38 of the frame 12 is mounted. At its other end, the cylinder liner 10 is rotatably mounted with its outer periphery in a matching bore 40 of the frame 12. This second bearing bore 40 in the frame 12 is so large that the cylinder liner 10 with its diameter smaller cylindrical shaft 36 can be pushed through this bore 40 until the cylinder shaft 36 is disposed in the matching bore 38 in the frame.
  • the cylinder shaft 36 opposite end of the cylinder liner 10 which is closed during operation by means of the cover plate 16 is thus accessible from the front of the frame 12, which faces the viewer in Fig. 2.
  • a pin 42 is arranged, on which a connecting rod 44 engages a gear mechanism, as will be explained below.
  • the frame 12 has a total of three plates 46, 48, 50 arranged parallel to one another.
  • the rearmost in Fig. 2 of these plates 46 carries the bearing bore 38 for receiving the cylinder shaft 36
  • the middle of the plates 48 carries the bearing bore 40 for receiving the outer periphery of the cylinder liner 10
  • the foremost of these plates 50 carries a bearing bore 52 for receiving a Spigot 53 of a rotary body 54 which is designed as a crank handle.
  • the three mutually parallel plates 46, 48, 50 of the frame 12 are connected to two mutually parallel rods 56.
  • a gear mechanism by means of which the synchronization of the rotor 20 and the cylinder liner 10 is effected, so that they perform during a rotational movement of the cylinder liner 10 or the rotor 20 a periodically oscillating relative to a zero crossing relative movement, is between the front plate in Fig. 2 50 and the end of the cylinder liner 10 is arranged, on which the pin 42 is arranged.
  • the gear mechanism thus acts on the outer circumference of the cylinder liner 10, the rotor 20 and the frame 12 and is therefore outside of the Ar beitsraumes 18, which is located within the cylinder liner 10 is arranged. This makes it possible to make the working space 18 itself unaffected by space requirements for the accommodation of the transmission mechanism.
  • the engagement of the gear mechanism on the outer circumference of the cylinder liner 10 also enables the transmission of very high torques at low joint loads.
  • the arrangement of the gear mechanism between the front plate 50 and the cylinder liner 10 allows great freedom in the design of the transmission mechanism, since no frame struts or housing walls restrict the movements of the individual gear members. In the rotary piston machine according to the invention can thereby realize relative rotation angle between the rotor 20 and cylinder liner 10 of 160 °.
  • a first pivot of the gear mechanism is formed by means of the pin 53 of the rotary body 54 and the bearing bore 52 in the frame 12.
  • the gear mechanism has, in addition to the rotary body 54 on the connecting rod 44, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the rotary body 54, wherein the second rotary joint is formed by a pin 58 on the rotary body 54 and a bearing bore 60 on the connecting rod 44.
  • the rotary body 54 is also rotatably connected to the cylinder liner 10 with a third pivot, wherein the third pivot is formed by a bearing bore 62 on the connecting rod 44 and the pin 42 on the cylinder liner 10.
  • the connecting rod 44 is connected by means of a rotary / sliding joint with the rotor 20, said rotary / sliding joint by a pin 64 on the connecting rod 44, a sliding block 66 having a bearing bore 68 for receiving the pin 64, and a slotted guide 70th is formed, which in turn is rigidly connected to the central part 28 of the rotor 20 by a rectangular through-hole 72 is placed on the slotted guide 70 on a matching rectangular projection 74 on the rotor 20.
  • the sliding block 66 can thus move linearly within the sliding guide 70. gene and the connecting rod 44 is in turn rotatably supported by means of its pin 64 in the bearing bore 68 of the sliding block 66.
  • FIGS. 1 a to 1 d show various rotational positions of the rotary piston machine according to the invention according to the first embodiment with reference to a kinematic scheme.
  • the cylinder liner 10 is shown as a circle and the pin 42 on the outer circumference of the cylinder liner 10 can be seen.
  • the frame is not shown for the sake of clarity, but the cylinder sleeve 10 rotates about a central longitudinal axis O1.
  • a circular path, which covers the pin 58 of the rotary body 54, denoted by 76 and the fulcrum of the rotary body 54 on the frame 12 is denoted by O2.
  • the guide link 70 which is rigidly fixed on the one hand to the rotor 20 and thus extends radially outward from the central longitudinal axis O1 of the cylinder liner 10 and the rotor 20.
  • the sliding block 66 is received so that it can move in the radial direction within the guide 70.
  • the sliding block 66, the pin 42 and the pin 58 of the rotary body 54 are connected to each other by means of the connecting rod 44.
  • FIG. 1 a shows a first rotational position of the rotary piston machine, and on the basis of a comparison with the representation of FIG. 1 b a second rotational position of the rotary piston machine it can be seen that in the illustrated counterclockwise rotation, the cylinder liner 10 is slightly more than a quarter turn continues to recognize, at the position B1 of the pin 42 in Fig. 1a- -.
  • the rotor 20 rotates but at a larger angle, as based on the position C1 of the slide guide 70 in Fig. 1a and in comparison to the position C2 in Fig. 1b can be seen.
  • the rotor 20 thus precedes the cylinder liner 10, so that there is a positive rotational speed between the rotor 20 and cylinder liner 10.
  • the rotation of the cylinder liner 10 by the angle B1, O1, B2 is smaller than the rotation of the rotor 20 by the angle C1, O1, C2.
  • the rotor 20 thus rotates faster than the cylindrical bush 10.
  • the angle B3, O1, B4, around which the cylinder liner 10 rotates, is thus greater than the rotation of the rotor 20 by the angle C3, O1, C4. Between the rotational positions of FIGS. 1 c and 1 d, the cylinder liner 10 thus rotates faster than the rotor 20.
  • the rotary piston machine represents a special transmission with a total of six links and seven joints.
  • the cylinder liner 10 the rotor 20, the rotary body 54, the connecting rod 44, the sliding block 66 and the frame 12 are referred to.
  • n is the number of terms
  • FIG. 4a shows a schematic wire model of a rotary piston machine according to a second preferred embodiment.
  • the embodiment of the invention in perspective view and the illustration of Fig. 4b shows the rotary piston machine of Fig. 4a in exploded view.
  • FIG. 4 a shows lines which are not recognizable on their own.
  • the rotary piston machine in Fig. 4a as the already explained rotary piston machine of Fig. 2a, a cylinder liner 10 with a cover plate 16 which is rotatably received in a frame 12.
  • the cylinder liner 10 and the frame 12 are identical to the cylinder liner 10 and the frame 12 of the rotary piston machine of Fig. 2a formed and are therefore not explained again.
  • a rotor 80 is accommodated, which differs only slightly from the rotor 20 of the rotary piston machine of Fig. 2, so that only the differences are explained.
  • the rotor 80 has at its in Fig. 4a front end of a stub shaft 82 on which a first gear 84 can be rotatably attached.
  • the stub shaft 82 extends through the lid 16 therethrough, is sealed against this, and the gear 84 is then rotatably mounted on the stub shaft 82.
  • the rotary piston machine of Fig. 4a, 4b further comprises a hub 86, starting from its center starting a pin 88 and is concentric with its center with a second gear 90 is provided.
  • the second gear 90 is non-rotatably mounted on the pin 88, which extends from the center of the hub 86 to the same side as another pin 92.
  • the centrally located pin 88 on the hub 86 is mounted in the bearing bore 52 of the frame 12 so that the turntable 86 can rotate about its center relative to the frame 12.
  • the further pin 92 serves for the articulated arrangement of a connecting rod 94, which is connected on the one hand rotatably connected to the pin 92 and on the other hand rotatably connected to the pin 42 on the outer circumference of the cylinder liner 10.
  • the first gear 84 and the second gear 90 are equal in size and have the same number of teeth and are interconnected by means of two intermediate gears 96 which are freely rotatably mounted on a bearing bar 98 or in a bearing cage.
  • the two intermediate gears 96 provide for a connection of the first and the second gear 84, 90 and thereby for a synchronization of the rotational movement of the hub 86 and the rotor 80.
  • the rotational movement of the cylinder liner 10 is then synchronized with the rotational movement of the hub 86 and rotor 80 and cylinder liner 10 are coupled together so that relative movement between cylinder liner and rotor 80 oscillates periodically between positive and negative rotational speeds.
  • a gear mechanism that couples the frame 12, the rotor 80 and the cylinder liner 10 together thus consists of the connecting rod 94, which connects the pin 42 of the cylinder liner 10 with the pin 92 of the hub 86.
  • the turntable 86 is in turn mounted rotatably about its center on the frame 12.
  • the hub 86 is concentric with the second gear 90 and via this second gear 90 and the two idler gears 96, the hub 86 is coupled to the rotor 80 which has concentric with its central longitudinal axis the first gear 84.
  • the two intermediate gears 96 can be seen only an intermediate gear can be used, in which case a modified construction would have to be selected.
  • FIGS. 3a to 3d show different rotational positions of the rotary piston machine of FIG. 4a. It can be seen that during a rotation of the cylinder liner 10 in a first rotary half, corresponding to the transition from the rotational position of Fig. 3a on the Turning position of Fig. 3b, the hub 86 and connected to it via the gears rotor 80 rotate faster than the cylinder liner 10. Accordingly, the angle A1, O2, A2, the turntable 86 between the rotational positions of Fig. 3a and the Fig. 3b sets back, greater than the angle B1, O1, B2, the cylinder liner 10 travels between these two rotational positions.
  • the rotor 80 In the second rotary half, corresponding to the transition from the rotational position shown in FIG. 3c to the rotational position shown in FIG. 3d, the rotor 80 then rotates more slowly than the cylinder sleeve 10, since the angle A3, O2, A4 is smaller than the angle B3, O1, B4. As a result, the cylinder liner 10 and the rotor 80 move relative to each other, and that produces a relative movement between the cylinder liner 10 and the rotor 80, which periodically oscillates about a zero crossing between positive and negative rotational speed.
  • first gear mechanism as shown in Fig. 4a and to arrange a second rotating mechanism on the opposite side of the cylinder liner 10 in order to reduce joint stresses and transmit higher torque.
  • second rotating mechanism on the opposite side of the cylinder liner 10 in order to reduce joint stresses and transmit higher torque.
  • the rotor 80 and the cylinder liner 10 could be formed with not only two but opposite webs but, for example, four webs projecting into the working space to form a multi-section workspace.
  • FIG. 6a shows a third preferred embodiment of a rotary piston machine according to the invention in a wire model in a perspective view. Also in FIG. 6a, as in FIGS. 2a and 4a, lines are drawn which would not be recognizable to a viewer.
  • FIG. 6b shows the rotary piston machine of FIG. 6a in an exploded view. For simplicity, only those parts of the rotary written, which differ from the individual components of the rotary piston machine of Fig. 2a.
  • the cylinder liner 10, the cover 16, the rotor 20 and the frame 12 are identical to the rotary piston machine of Fig. 2a constructed. Differently formed is the gear mechanism that couples the cylinder liner 10, the rotor 20 and the frame 12.
  • This gear mechanism has a turntable 100, which is rotatably arranged in the bearing bore 52 of the frame 12 by means of a bearing pin 102 arranged concentrically to its center.
  • the hub 100 has two pins 104 and 106 which are spaced from the center of the hub 100 are arranged. With these two pins 104, 106 each have a connecting rod 108, 110 rotatably connected.
  • the first connecting rod 108 is rotatably connected at its end opposite the pin 104 with the pin 42 of the cylinder liner 10.
  • the second connecting rod 110 is rotatably connected to the rotor 20 at its end opposite the pin 106, wherein the connection is made by means of a crank 112, on the one hand rotationally fixed on the central longitudinal axis of the rotor 20 and on the other hand radially spaced from this central longitudinal axis a pin 114, which forms a pivot joint together with a bearing bore 116 in the second connecting rod 110.
  • the rotary piston machine shown in Fig. 6a and 6b thus forms a total of a transmission with seven rotations of the degree of freedom 1.
  • the gear mechanism itself has a first pivot, which connects the hub 100 with the frame 12 and the concentric shaft journal 102 on the hub 100 and the bearing bore 52 is formed on the frame 12.
  • a second pivot is formed by means of the pin 104 on the hub 100 and a first bearing bore 118 on the first connecting rod 108.
  • a third pivot is formed by the second bearing bore 120 in the first connecting rod 108 and the pin 42 on the cylinder liner 10.
  • a fourth pivot is formed by means of the pin 106 on the hub 100 and the first bearing bore 122 on the second connecting rod 110.
  • a fifth pivot is formed by means of the second bearing bore 116 on the second connecting rod 110 and the pin 124 on the crank 112 of the rotor 20.
  • a sixth rotary joint is formed by the rotatable mounting of the rotor 20 in the cylinder liner 10 and a seventh rotary joint by the rotatable mounting of the cylinder liner 10 in the frame 12.
  • the gear mechanism engages the cylinder liner 10 radially outside the working space.
  • the gear mechanism is disposed immediately in front of the cylinder liner 10 and the rotor 20 without interposition of a rack strut or the like, so that the gear mechanism can directly engage the cylinder liner 10 and the rotor 20, respectively, and a very compact, simple construction is achieved.
  • the cylinder liner 10 is also mounted in the frame 12 with its outer periphery, namely in the bearing bore 40 of the middle plate 48 of the frame 12. It could be seen another, identical transmission mechanism can be arranged immediately behind the cylinder liner to the torque to be transmitted by each gear mechanism reduce and, for example, to build a very compact pump.
  • FIGS. 5a to 5d show different rotational positions of the rotary piston machine of FIG. 6a, wherein the representation of a kinematic scheme is selected.
  • the cylinder liner 10 is shown with a circle, the rotor 20 through a smaller, concentric with the cylinder liner 10 circle.
  • Cylinder sleeve 10 and rotor 20 rotate about the central longitudinal axis O1.
  • the hub 100 is represented by two concentric circles, with a first, larger circle 130 representing the orbit of the center of the pin 104 and a second circle concentric with the first circle 132 representing the orbit of the center of the pin 106.
  • the hub 100 rotates about an axis O2, which passes through the center of the bearing bore 52 in the frame 12, see. Fig. 6b.
  • the first connecting rod 108 is as shown simple line and connects the pin 104 on the hub 100 with the pin 42 on the cylinder liner 10.
  • the second connecting rod 110 is also shown as a simple line and connects the pin 106 on the hub 100 with the pin 124 on the crank 112, the is rigidly connected to the rotor 20.
  • the angle B1, O1, B2 is greater than the angle D1, O1, D2, so that therefore the cylinder liner 10 rotates faster than the rotor 20.
  • the rotor 20 then rotates faster than the cylinder liner 10.
  • the cylinder liner 10 or its journal 42 rotates from a position B3 in FIG. 5c to a position B4 in FIG. 5d.
  • the angle B3, O1, B4 is smaller than the angle D3, O1, D4, so that therefore the cylinder liner 10 rotates slower than the rotor 20th
  • the invention thus provides for the coordination of the rotational movement of a cylinder liner and a rotor mounted concentrically therein, which fulfills the function of a piston, three embodiments of relatively simply constructed and easily realizable transmission mechanisms in rotary piston engines.
  • a first rotary mechanism according to FIGS. 1 a to 1 d and 2 a, 2 b forms, together with the cylinder liner 10 and the rotor 20, a six-membered special gearbox with five swivel joints and a degree of freedom of rotation swivel joint 1.
  • the second gear mechanism according to FIGS 3d and Fig.
  • the simplicity of the proposed constructions and the large number of essential geometric parameters available for optimization make it possible to optimize the working processes in the working space between the cylinder liner 10 and the rotor 20, 80 and to reduce stresses in the joints.
  • the resulting constructions of the respective transmission systems mechanisms are very compact.
  • the rotary piston engine according to the invention can even be constructed more compact than a Wankel engine. There are no valves needed to change the charge, and there is no need for camshafts to inject the charge.
  • the rotating cylinder liner 10 allows to dispense with an additional air cooling.

Abstract

The invention relates to a rotary piston machine comprising a frame, a cylinder liner rotatably supported in the frame, and a gear mechanism supported coaxially in the cylinder liner and connecting the frame, the cylinder line and the rotor, wherein the gear mechanism is located outside a working space located between the cylinder liner and rotor, and wherein the gear mechanism couples the cylinder liner and rotor for a periodically oscillating relative movement between a positive and negative rotational speed. According to the invention, the gear mechanism and the cylinder liner, together with the rotor, form a transmission having five rotational joints with the degree of freedom of 1 and a rotational/prismatic joint, wherein the gear mechanism comprises a rotational body, which is supported rotatably on the frame by means of a first rotational joint, and a connecting rod, which is rotatably connected to the rotational body by means of a second rotational joint, to the cylinder liner by means of a third rotational joint, and to the rotor by means of the rotational/prismatic joint.

Description

Beschreibung description
ROTATIONSKOLBENMASCHINE MIT AUSSENGETRIEBEMECHANISMUSROTARY PISTON MACHINE WITH OUTSIDE GEAR MECHANISM
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine mit einem Gestell, einer drehbar in dem Gestell gelagerten Zylinderbuchse, einem koaxial in der Zylinderbuchse gelagerten Rotor und einem das Gestell, die Zylinderbuchse und den Rotor verbindenden Getriebemechanismus, wobei der Getriebemechanismus außerhalb eines Arbeitsraumes, der zwi- sehen Zylinderbuchse und Rotor definiert ist, angeordnet ist und wobei der Getriebemechanismus die Zylinderbuchse und den Rotor koppelt, so dass der Rotor relativ zur Zylinderbuchse periodisch voreilt und nacheilt.The invention relates to a rotary piston machine with a frame, a rotatably mounted in the frame cylinder liner, a coaxially mounted in the cylinder liner rotor and the frame, the cylinder liner and the rotor connecting gear mechanism, the gear mechanism outside of a working space, see between the cylinder liner and Rotor is arranged, and wherein the transmission mechanism, the cylinder liner and the rotor coupled, so that the rotor relative to the cylinder liner periodically leads ahead and lags.
Gattungsgemäße Rotationskolbenmaschinen sind bspw. aus der deut- sehen Patentschrift DE 27432 bekannt. Ein Getriebemechanismus mit mehreren Pleueln wirkt dabei auf zwei ineinander laufende Wellen, von denen eine mit dem Rotor und die andere mit der Zylinderbuchse ver- bunden ist. Der Getriebemechanismus weist insgesamt sieben Drehgelenke auf, nämlich die Lagerung der zentralen Welle in der Hohlwelle, die Lagerung der Hohlwelle im Gestell sowie zwei Pleuel mit jeweils zwei Drehgelenken und ein weiteres Pleuel mit insgesamt drei Drehgelenken. Die Anordnung des Gestells um Zylinder und Pleuel beschränkt die geometrischen Abmessungen des Getriebemechanismus und den Winkelbereich einer Relativbewegung zwischen Rotor und Zylinder- buchse stark.Generic rotary piston machines are known, for example, from the German patent DE 27432. A gear mechanism with a number of connecting rods acts on two shafts running into one another, one of which is connected to the rotor and the other to the cylinder bushing. The transmission mechanism has a total of seven hinges, namely the storage of the central shaft in the hollow shaft, the storage of the hollow shaft in the frame and two connecting rods, each with two hinges and another connecting rod with a total of three swivel joints. The arrangement of the frame around the cylinder and connecting rod greatly limits the geometric dimensions of the gear mechanism and the angular range of a relative movement between the rotor and the cylinder liner.
Weitere gattungsgemäße Rotationskolbenmaschinen sind bspw. aus der US-Patentschrift US 1 ,556,843, WO 00/79102 A1 , DE 1926552 A1 und EP 0013947 A1 bekannt.Further generic rotary piston machines are known, for example, from US Pat. No. 1,556,843, WO 00/79102 A1, DE 1926552 A1 and EP 0013947 A1.
DE 197 40 331 A1 , DE 197 53 134 A1 und WO 2005/045198 A1 schlagen bei einer gattungsgemäßen Rotationskolbenmaschine ovalförmige Zahnräder vor, was kaum zu einer realisierbaren Lösung führt. WO 2007/009731 A1 beschreibt einen sehr komplizierten, ebenfalls kaum zu realisierenden Getriebemechanismus.DE 197 40 331 A1, DE 197 53 134 A1 and WO 2005/045198 A1 propose oval-shaped gears in a generic rotary piston machine, which hardly leads to a feasible solution. WO 2007/009731 A1 describes a very complicated gear mechanism, which is also difficult to implement.
Allen diesen bekannten Rotationskolbenmaschinen ist der komplizierte Aufbau des Getriebemechanismus gemein, der die Zylinderbuchse und den Rotor zu einer periodisch zwischen positiver und negativer Drehgeschwindigkeit schwingenden Relativbewegung beziehungsweise zu einer periodisch voreilenden und nacheilenden Relativbewegung des Mo- tors und der Zylinderbuchse koppelt.All these known rotary piston engines have the complicated structure of the transmission mechanism in common, which couples the cylinder liner and the rotor to a relative movement oscillating periodically between positive and negative rotational speed or to a periodically leading and trailing relative movement of the engine and the cylinder liner.
Mit der Erfindung soll eine Rotationskolbenmaschine geschaffen werden, die sich durch eine kompakte Bauweise und einen vergleichsweise einfachen Getriebemechanismus auszeichnet.With the invention, a rotary piston machine is to be created, which is characterized by a compact design and a relatively simple gear mechanism.
Erfindungsgemäß ist hierzu bei einer gattungsgemäßen Rotationskolbenmaschine vorgesehen, dass der Getriebemechanismus und die Zylinderbuchse mit dem Rotor ein Getriebe mit fünf Drehgelenken des Freiheitsgrades 1 und einem Dreh- / Schubgelenk bilden, wobei der Ge- triebemechanismus einen Drehkörper, der mittels eines ersten Drehgelenks drehbar am Gestell gelagert ist, und ein Pleuel, das mittels eines zweiten Drehgelenks drehbar mit dem Drehkörper und mittels eines dritten Drehgelenks drehbar mit der Zylinderbuchse und mittels des Dreh-/ Schubgelenks mit dem Rotor verbunden ist, aufweist.According to the invention, this is provided in a generic rotary piston machine, that the gear mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with five rotations of the degree of freedom 1 and a rotary / thrust joint, the gear mechanism a rotating body, by means of a first rotary joint rotatably mounted on the frame is mounted, and a connecting rod, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the rotary body and by means of a third rotary joint with the cylinder liner and by means of the rotary / sliding joint with the rotor comprises.
Mittels eines solchen kompakt aufbaubaren und vergleichsweise einfachen Getriebemechanismus lässt sich die gewünschte periodisch schwingende oder pendelnde Relativbewegung zwischen Rotor und Zylinderbuchse nicht nur realisieren sondern diese schwingende Relativ- bewegung erhält auch einen sehr gleichmäßigen Verlauf mit weichen Übergängen. Dies führt in der Folge zu geringen Belastungen der einzelnen Gelenke und vor allem zu geringen, in diesen Gelenken auftretenden Spitzenkräften. Der Getriebemechanismus der Erfindung läuft damit gleichmäßig und rund und kann auf hohe Drehzahlen und hohe Drehmomente ausgelegt werden. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine bildet ein sechsgliedriges flaches Getriebe des Freiheitsgrades 1 mit fünf Drehgelenken und einem Dreh-Schubgelenk. Als fla- ches Getriebe wird ein Getriebe bezeichnet, bei dem sich alle Gelenkpunkte in parallelen Flächen bewegen.By means of such a compact and relatively simple gear mechanism, the desired periodically oscillating or oscillating relative movement between the rotor and the cylinder liner can not only be realized, but this oscillating relative movement also obtains a very uniform course with smooth transitions. As a result, this leads to low loads on the individual joints and, above all, to low peak forces occurring in these joints. The transmission mechanism of the invention is running thus uniform and round and can be designed for high speeds and high torques. The rotary piston machine according to the invention forms a six-membered flat gear of the degree of freedom 1 with five swivel joints and a rotary shear joint. A flat gear is a gear in which all points of articulation move in parallel planes.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch eine gattungsgemäße Rotationskolbenmaschine gelöst, bei der der Getriebeme- chanismus und die Zylinderbuchse mit dem Rotor ein Getriebe mit fünf Drehgelenken des Freiheitsgrades 1 und zwei Zahnradübertragungen bilden, wobei der Getriebemechanismus eine Drehscheibe, die mittels eines ersten Drehgelenkes drehbar am Gestell gelagert ist, ein Pleuel, das mittels eines zweiten Drehgelenks drehbar mit der Drehscheibe und mittels eines dritten Drehgelenks drehbar mit der Zylinderbuchse verbunden ist, ein erstes Zahnrad, das starr mit einer Rotorwelle verbunden ist, ein zweites Zahnrad, das starr mit der Drehscheibe verbunden ist und wenigstens ein Zwischenzahnrad aufweist, das mit dem ersten und mit dem zweiten Zahnrad kämmt, aufweist.The problem underlying the invention is also solved by a generic rotary piston machine in which the Getriebeme- mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with five rotations of the degree of freedom 1 and two gear transmissions, wherein the transmission mechanism is a turntable by means of a first pivot rotatably mounted on the frame, a connecting rod, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the hub and by means of a third rotary joint with the cylinder liner, a first gear which is rigidly connected to a rotor shaft, a second gear which is rigid with the Turntable is connected and has at least one intermediate gear, which meshes with the first and the second gear has.
Durch Verwendung von lediglich drei Drehgelenken und zwei Zahnradübertragungen im Getriebemechanismus lässt sich ein kompakter und dabei kostengünstiger Aufbau erreichen. Insbesondere für kleine, drehmomentschwache Motoren ist diese erfindungsgemäße Lösung im be- sonderen Maße geeignet.By using only three hinges and two gear transmissions in the gear mechanism, a compact and cost-effective construction can be achieved. This solution according to the invention is particularly suitable for small, low-torque motors.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird bei einer gattungsgemäßem Rotationskolbenmaschine auch dadurch gelöst, dass der Getriebemechanismus und die Zylinderbuchse mit dem Rotor ein Getriebe mit sieben Drehgelenken des Freiheitsgrades 1 bilden, wobei der Getriebemechanismus eine Drehscheibe, die mittels eines ersten Drehgelenks drehbar am Gestell gelagert ist, ein erstes Pleuel, das mittels eines zweiten Drehgelenks drehbar mit der Drehscheibe und mittels eines dritten Drehgelenks drehbar mit der Zylinderbuchse verbunden ist, ein zweites Pleuel, das mittels eines vierten Drehgelenks drehbar mit der Drehscheibe und mittels eines fünften Drehgelenks drehbar mit dem Rotor verbunden ist, aufweist.The problem underlying the invention is also achieved in a generic rotary piston machine in that the gear mechanism and the cylinder liner with the rotor form a transmission with seven rotations of the degree of freedom 1, wherein the transmission mechanism is a turntable which is rotatably supported by means of a first pivot joint on the frame , a first connecting rod, which by means of a second rotary joint rotatably connected to the hub and by means of a third rotary joint is rotatably connected to the cylinder liner, a second connecting rod which is rotatably connected by means of a fourth rotary joint with the rotary disc and by means of a fifth rotary joint with the rotor comprises.
Auf diese Weise kann die zu erzielende Relativbewegung zwischen Zylinderbuchse und Rotor mit einem Getriebemechanismus erreicht werden, der ausschließlich Drehgelenke des Freiheitsgrades 1 aufweist. Ein solcher Getriebemechanismus lässt sich hoch präzise und dabei kos- tengünstig herstellen, da lediglich Drehgelenke realisiert werden müssen. Bei entsprechender Auslegung dieser Drehgelenke können mit dieser erfindungsgemäßen Lösung auch sehr hohe Drehmomente übertragen werden.In this way, the relative movement to be achieved between the cylinder liner and the rotor can be achieved by means of a transmission mechanism which has exclusively hinges of the degree of freedom 1. Such a transmission mechanism can be produced with high precision and cost-effectively, since only rotary joints need to be realized. With appropriate design of these joints and very high torques can be transmitted with this solution according to the invention.
Gemäß einem wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung, der auch unabhängig von der sonstigen Ausgestaltung des Getriebemechanismus realisiert werden kann, greift der Getriebemechanismus an der Zylinderbuchse radial außerhalb des Arbeitsraumes an.According to an essential aspect of the invention, which can also be realized independently of the other embodiment of the transmission mechanism, the gear mechanism engages the cylinder liner radially outside of the working space.
Auf diese Weise kann eine sehr kompakte Ausbildung der Rotationskolbenmaschine erreicht werden, da der Getriebemechanismus unmittelbar auf die Zylinderbuchse folgt und speziell keine Gestellstrebe zwischen Getriebemechanismus und Zylinderbuchse angeordnet ist. Auf diese Weise kann auf die äußerst kostenintensive Verwendung von ineinan- derlaufenden Wellen verzichtet werden.In this way, a very compact design of the rotary piston machine can be achieved, since the gear mechanism follows directly on the cylinder liner and especially no frame strut between transmission mechanism and cylinder liner is arranged. In this way, it is possible to dispense with the extremely cost-intensive use of intermeshing waves.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung, der unabhängig von der sonstigen Ausgestaltung des Getriebemechanismus realisiert werden kann, ist die Zylinderbuchse im Gestell mit ihrem Au- ßenumfang gelagert.According to a further essential aspect of the invention, which can be realized independently of the other embodiment of the transmission mechanism, the cylinder liner is mounted in the frame with its outer circumference.
Auf diese Weise kann die Zylinderbuchse zweiseitig gelagert werden und dennoch kann der Getriebemechanismus radial außerhalb des Ar- beitsraumes an der Zylinderbuchse angreifen, bspw. an deren Außenumfang.In this way, the cylinder liner can be mounted on two sides and yet the gear mechanism can be radially out of the Ar- Attempt workspace on the cylinder liner, for example. At the outer periphery.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den An- Sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the various embodiments shown and described can be combined with one another in any desired manner, without exceeding the scope of the invention. In the drawings show:
Fig. 1a bis 1d ein kinematisches Schema einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Drehpositionen,1a to 1d a kinematic scheme of a rotary piston machine according to the invention according to a first embodiment of the invention in different rotational positions,
Fig. 2a die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine gemäß der ersten Ausführungsform als 3-D-Drahtmodell,2a shows the rotary piston machine according to the invention according to the first embodiment as a 3-D wire model,
Fig. 2b die Rotationskolbenmaschine der Fig. 2a in einer auseinander- gezogenen Darstellung,2b shows the rotary piston machine of FIG. 2a in an exploded view, FIG.
Fig. 3a bis 3d ein kinematisches Schema einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform in verschiedenen Drehpositionen,3a to 3d a kinematic diagram of a rotary piston machine according to the invention according to a second embodiment in different rotational positions,
Fig. 4a die Rotationskolbenmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung als 3-D-Drahtmodell,4a shows the rotary piston machine according to the second embodiment of the invention as a 3-D wire model,
Fig. 4b die Rotationskolbenmaschine der Fig. 4a in auseinandergezo- gener Darstellung, Fig. 5a bis 5d ein kinematisches Schema einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform in verschiedenen Drehpositionen,4b shows the rotary piston machine of FIG. 4a in an exploded view, FIG. 5a to 5d a kinematic diagram of a rotary piston machine according to the invention according to a third embodiment in different rotational positions,
Fig. 6a die Rotationskolbenmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung als 3-D-Drahtmodell undFig. 6a, the rotary piston machine according to the third embodiment of the invention as a 3-D wire model and
Fig. 6b die Rotationskolbenmaschine der Fig. 6a in auseinandergezogener Darstellung.Fig. 6b, the rotary piston machine of Fig. 6a in exploded view.
Die Darstellungen der Fig. 2a und 2b zeigen eine erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Bezüglich der schematischen Darstellung der Fig. 2a ist zu berücksichtigen, dass dort die einzelnen Elemente als Drahtmodell inei- nandergezeichnet sind, so dass auch für einen Betrachter nicht erkennbare Linien dargestellt sind. Es ist zu erkennen, dass die Rotationskolbenmaschine eine Zylinderbuchse 10 aufweist, die drehbar in einem Gestell 12 aufgenommen ist. Die Zylinderbuchse 10 besteht aus einem becherartigen Abschnitt 14 sowie einer Deckelplatte 16, die im montier- ten Zustand einen Arbeitsraum 18 innerhalb der Zylinderbuchse 10 verschließt. Innerhalb der Zylinderbuchse 10 ist konzentrisch zu dieser ein Rotor 20 aufgenommen, der relativ zu der Zylinderbuchse 10 drehbar gelagert ist. Die Zylinderbuchse 10 weist zwei einander gegenüberliegende etwa keilförmige Stege 22 auf, die sich von einer umlaufenden Wandung der Zylinderbuchse 10 in Richtung ihrer Mittellängsachse erstrecken. An ihrem jeweiligen, der Mittellängsachse zugewandten Ende sind die Stege 22 mit Dichtleisten 24 versehen.The illustrations of FIGS. 2 a and 2 b show a rotary piston machine according to the invention according to a first embodiment of the invention. With regard to the schematic representation of FIG. 2 a, it should be taken into consideration that the individual elements there are drawn in the form of a wire model, so that lines that are not recognizable to a viewer are also shown. It can be seen that the rotary piston machine has a cylinder liner 10 which is rotatably received in a frame 12. The cylinder liner 10 consists of a cup-like portion 14 and a cover plate 16, which closes a working space 18 within the cylinder liner 10 in the assembled state. Within the cylinder liner 10, a rotor 20 is accommodated concentrically to this, which is rotatably mounted relative to the cylinder liner 10. The cylinder liner 10 has two opposing approximately wedge-shaped webs 22 which extend from a circumferential wall of the cylinder liner 10 in the direction of its central longitudinal axis. At their respective, the central longitudinal axis end facing the webs 22 are provided with sealing strips 24.
Der Rotor 20 weist ebenfalls zwei einander gegenüberliegende Stege 26 auf, die sich von einem zylinderförmigen Mittelstück 28 des Rotors 20 aus radial nach außen erstrecken und deren keilförmiger Querschnitt sich mit zunehmenden Radius verjüngt. Die Außenkanten der Stege 26 sind mit Abdichtleisten 30 versehen. Nach Anordnung des Rotors 20 in dem becherartigen Abschnitt 14 der Zylinderbuchse 10 liegen die Abdichtleisten 24 der Stege 22 der Zylinderbuchse 10 dichtend auf dem zylinderförmigen Mittelteil 28 des Rotors 20 an. Die Abdichtleisten 30 an den radial äußeren Enden der Stege 26 des Rotors 20 liegen wiederum dichtend an der Innenwand der Zylinderbuchse 10 an. Nach dem Einsetzen des Rotors 20 in die Zylinderbuchse 10 ist ein Arbeitsraum 18 innerhalb der Zylinderbuchse 10 somit in vier Abschnitte unterteilt. Bei einer relativen Drehbewegung des Ro- tors 20 zur Zylinderbuchse 10 verändern sich diese insgesamt vier Abschnitte in ihrer Größe. Bei einer periodisch zwischen positiver und negativer Drehgeschwindigkeit schwingenden Relativbewegung zwischen Rotor 20 und Zylinderbuchse 10 wird ein in den verschiedenen Abschnitten des Arbeitsraumes 18 befindliches Gas somit abwechselnd verdich- tet und komprimiert.The rotor 20 also has two mutually opposite webs 26 which extend radially outwards from a cylindrical center piece 28 of the rotor 20 and whose wedge-shaped cross-section tapers with increasing radius. The outer edges of the webs 26 are provided with sealing strips 30. After arrangement of the rotor 20 in the cup-like portion 14 of the cylinder liner 10, the sealing strips 24 of the webs 22 of the cylinder liner 10 are sealingly on the cylindrical central portion 28 of the rotor 20 at. The sealing strips 30 at the radially outer ends of the webs 26 of the rotor 20 are in turn sealingly against the inner wall of the cylinder liner 10. After inserting the rotor 20 in the cylinder liner 10, a working space 18 within the cylinder liner 10 is thus divided into four sections. With a relative rotational movement of the rotor 20 to the cylinder liner 10, these four sections change in size. At a periodically between positive and negative rotational speed oscillating relative movement between the rotor 20 and cylinder liner 10 located in the various sections of the working space 18 gas is thus alternately compressed and compressed.
Die Zylinderbuchse 10 ist in ihrer Außenwandung mit zwei Auslassöffnungen 32 versehen, von denen in den Darstellungen der Fig. 2a, 2b lediglich eine erkennbar ist. Der zylindrische Mittelteil 28 des Rotors 20 ist hohl ausgebildet und mittels einer Einlassöffnung 34 können Gase aus dem Arbeitsraum 18 innerhalb der Zylinderbuchse 10 in das Innere des zylindrischen Mittelteils 28 des Rotors 20 und letztendlich in die Umgebung gelangen. Umgekehrt kann selbstverständlich auch die Einlassöffnung 34 als Auslassöffnung und die Auslassöffnung 32 als Ein- lassöffnung ausgebildet sein.The cylinder liner 10 is provided in its outer wall with two outlet openings 32, of which only one can be seen in the illustrations of FIGS. 2a, 2b. The cylindrical central portion 28 of the rotor 20 is hollow and by means of an inlet opening 34 gases can pass from the working space 18 within the cylinder liner 10 into the interior of the cylindrical central portion 28 of the rotor 20 and ultimately into the environment. Conversely, of course, the inlet opening 34 may be formed as an outlet opening and the outlet opening 32 as an inlet opening.
Da sich die Zylinderbuchse 10 in Betrieb der Rotationskolbenmaschine fortlaufend dreht, ist die Zylinderbuchse 10 noch von einer in Fig. 2 nicht dargestellten Ringkammer umgeben, die relativ zum Gestell 12 stillsteht und die beispielsweise einen Ansaugraum bereitstellt.Since the cylinder liner 10 rotates continuously in operation of the rotary piston machine, the cylinder liner 10 is still surrounded by an annular chamber, not shown in FIG. 2, which is stationary relative to the frame 12 and which, for example, provides a suction space.
Die Zylinderbuchse 10 ist in dem Gestell 12 an ihrem einen Ende mit einer Zylinderwelle 36 aufgenommen, die in einer passenden Bohrung 38 des Gestells 12 gelagert ist. An ihrem anderen Ende ist die Zylinderbuchse 10 mit ihrem Außenumfang in einer passenden Bohrung 40 des Gestells 12 drehbar gelagert. Diese zweite Lagerbohrung 40 im Gestell 12 ist dabei so groß, dass die Zylinderbuchse 10 mit ihrer im Durchmes- ser kleineren Zylinderwelle 36 durch diese Bohrung 40 hindurchgeschoben werden kann, bis die Zylinderwelle 36 in der passenden Bohrung 38 im Gestell angeordnet ist. Das, der Zylinderwelle 36 gegenüberliegende Ende der Zylinderbuchse 10, das im Betrieb mittels der Deckelplatte 16 verschlossen wird, ist somit von der Vorderseite des Gestells 12, das in Fig. 2 dem Betrachter zugewandt ist, zugänglich. An diesem vorderen Ende der Zylinderbuchse 10 ist ein Zapfen 42 angeordnet, an dem ein Pleuel 44 eines Getriebemechanismus angreift, wie nachstehend noch erläutert wird.The cylinder liner 10 is received in the frame 12 at one end thereof with a cylindrical shaft 36 which fits in a mating bore 38 of the frame 12 is mounted. At its other end, the cylinder liner 10 is rotatably mounted with its outer periphery in a matching bore 40 of the frame 12. This second bearing bore 40 in the frame 12 is so large that the cylinder liner 10 with its diameter smaller cylindrical shaft 36 can be pushed through this bore 40 until the cylinder shaft 36 is disposed in the matching bore 38 in the frame. The, the cylinder shaft 36 opposite end of the cylinder liner 10 which is closed during operation by means of the cover plate 16 is thus accessible from the front of the frame 12, which faces the viewer in Fig. 2. At this front end of the cylinder liner 10, a pin 42 is arranged, on which a connecting rod 44 engages a gear mechanism, as will be explained below.
Das Gestell 12 weist in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform insgesamt drei parallel zueinander angeordnete Platten 46, 48, 50 auf. Die in Fig. 2 hinterste dieser Platten 46 trägt die Lagerbohrung 38 für die Aufnahme der Zylinderwelle 36, die mittlere der Platten 48 trägt die Lagerbohrung 40 für die Aufnahme des Außenumfangs der Zylinderbuchse 10 und die vorderste dieser Platten 50 trägt eine Lagerbohrung 52 zur Aufnahme eines Zapfens 53 eines Drehkörpers 54, der als Drehkurbel ausgebildet ist. Die drei parallel zueinander angeordneten Platten 46, 48, 50 des Gestells 12 sind mit zwei parallel zueinander verlaufenden Stangen 56 verbunden.In the embodiment shown in FIG. 2, the frame 12 has a total of three plates 46, 48, 50 arranged parallel to one another. The rearmost in Fig. 2 of these plates 46 carries the bearing bore 38 for receiving the cylinder shaft 36, the middle of the plates 48 carries the bearing bore 40 for receiving the outer periphery of the cylinder liner 10 and the foremost of these plates 50 carries a bearing bore 52 for receiving a Spigot 53 of a rotary body 54 which is designed as a crank handle. The three mutually parallel plates 46, 48, 50 of the frame 12 are connected to two mutually parallel rods 56.
Ein Getriebemechanismus, mittels dem die Synchronisation des Rotors 20 und der Zylinderbuchse 10 bewirkt wird, so dass diese bei einer Drehbewegung der Zylinderbuchse 10 oder des Rotors 20 eine periodisch um einen Nulldurchgang schwingende Relativbewegung ausfüh- ren, ist zwischen der in Fig. 2 vorderen Platte 50 und dem Ende der Zylinderbuchse 10 angeordnet, an dem der Zapfen 42 angeordnet ist. Der Getriebemechanismus greift somit am Außenumfang der Zylinderbuchse 10, am Rotor 20 und am Gestell 12 an und ist daher außerhalb des Ar- beitsraumes 18, der innerhalb der Zylinderbuchse 10 liegt, angeordnet. Dies ermöglicht es, den Arbeitsraum 18 selbst unbeeinträchtigt von räumlichen Erfordernissen für die Unterbringung des Getriebemechanismus zu gestalten. Das Angreifen des Getriebemechanismus am Au- ßenumfang der Zylinderbuchse 10 ermöglicht auch die Übertragung sehr hoher Drehmomente bei geringen Gelenkbelastungen. Die Anordnung des Getriebemechanismus zwischen der vorderen Platte 50 und der Zylinderbuchse 10 lässt große Freiheiten bei der Gestaltung des Getriebemechanismus, da keine Gestellstreben oder Gehäusewandungen die Bewegungen der einzelnen Getriebeglieder beschränken. Bei der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine lassen sich dadurch relative Drehwinkel zwischen Rotor 20 und Zylinderbuchse 10 von 160° realisieren.A gear mechanism, by means of which the synchronization of the rotor 20 and the cylinder liner 10 is effected, so that they perform during a rotational movement of the cylinder liner 10 or the rotor 20 a periodically oscillating relative to a zero crossing relative movement, is between the front plate in Fig. 2 50 and the end of the cylinder liner 10 is arranged, on which the pin 42 is arranged. The gear mechanism thus acts on the outer circumference of the cylinder liner 10, the rotor 20 and the frame 12 and is therefore outside of the Ar beitsraumes 18, which is located within the cylinder liner 10 is arranged. This makes it possible to make the working space 18 itself unaffected by space requirements for the accommodation of the transmission mechanism. The engagement of the gear mechanism on the outer circumference of the cylinder liner 10 also enables the transmission of very high torques at low joint loads. The arrangement of the gear mechanism between the front plate 50 and the cylinder liner 10 allows great freedom in the design of the transmission mechanism, since no frame struts or housing walls restrict the movements of the individual gear members. In the rotary piston machine according to the invention can thereby realize relative rotation angle between the rotor 20 and cylinder liner 10 of 160 °.
Ein erste Drehgelenk des Getriebemechanismus ist mittels des Zapfens 53 des Drehkörpers 54 und der Lagerbohrung 52 im Gestell 12 gebildet. Der Getriebemechanismus weist neben dem Drehkörper 54 weiter das Pleuel 44 auf, das mittels eines zweiten Drehgelenks drehbar mit dem Drehkörper 54 verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk durch einen Zapfen 58 am Drehkörper 54 und eine Lagerbohrung 60 am Pleuel 44 gebildet ist. Der Drehkörper 54 ist darüber hinaus mit einem dritten Drehgelenk drehbar mit der Zylinderbuchse 10 verbunden, wobei das dritte Drehgelenk durch eine Lagerbohrung 62 am Pleuel 44 und den Zapfen 42 an der Zylinderbuchse 10 gebildet ist. Weiterhin ist das Pleuel 44 mittels eines Dreh-/Schubgelenks mit dem Rotor 20 verbunden, wobei dieses Dreh-/Schubgelenk durch einen Zapfen 64 am Pleuel 44, einen Gleitstein 66, der eine Lagerbohrung 68 zur Aufnahme des Zapfens 64 aufweist, und eine Kulissenführung 70 gebildet ist, die wiederum starr mit dem Mittelteil 28 des Rotors 20 verbunden ist, indem eine rechtecki- ge Durchgangsöffnung 72 an der Kulissenführung 70 auf einen passenden rechteckigen Vorsprung 74 am Rotor 20 aufgesetzt ist. Der Gleitstein 66 kann sich somit linear innerhalb der Kulissenführung 70 bewe- gen und das Pleuel 44 ist wiederum mittels seines Zapfens 64 drehbar in der Lagerbohrung 68 des Gleitsteines 66 gelagert.A first pivot of the gear mechanism is formed by means of the pin 53 of the rotary body 54 and the bearing bore 52 in the frame 12. The gear mechanism has, in addition to the rotary body 54 on the connecting rod 44, which is rotatably connected by means of a second rotary joint with the rotary body 54, wherein the second rotary joint is formed by a pin 58 on the rotary body 54 and a bearing bore 60 on the connecting rod 44. The rotary body 54 is also rotatably connected to the cylinder liner 10 with a third pivot, wherein the third pivot is formed by a bearing bore 62 on the connecting rod 44 and the pin 42 on the cylinder liner 10. Furthermore, the connecting rod 44 is connected by means of a rotary / sliding joint with the rotor 20, said rotary / sliding joint by a pin 64 on the connecting rod 44, a sliding block 66 having a bearing bore 68 for receiving the pin 64, and a slotted guide 70th is formed, which in turn is rigidly connected to the central part 28 of the rotor 20 by a rectangular through-hole 72 is placed on the slotted guide 70 on a matching rectangular projection 74 on the rotor 20. The sliding block 66 can thus move linearly within the sliding guide 70. gene and the connecting rod 44 is in turn rotatably supported by means of its pin 64 in the bearing bore 68 of the sliding block 66.
Die Darstellungen der Fig. 1a bis 1d zeigen verschiedene Drehpositio- nen der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine gemäß der ersten Ausführungsform anhand eines kinematischen Schemas. In diesem Schema ist die Zylinderbuchse 10 als Kreis eingezeichnet und der Zapfen 42 am Außenumfang der Zylinderbuchse 10 ist zu erkennen. Das Gestell ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, die Zylinder- buchse 10 dreht sich aber um eine Mittellängsachse O1.The representations of FIGS. 1 a to 1 d show various rotational positions of the rotary piston machine according to the invention according to the first embodiment with reference to a kinematic scheme. In this diagram, the cylinder liner 10 is shown as a circle and the pin 42 on the outer circumference of the cylinder liner 10 can be seen. The frame is not shown for the sake of clarity, but the cylinder sleeve 10 rotates about a central longitudinal axis O1.
Weiterhin ist eine Kreisbahn, die der Zapfen 58 des Drehkörpers 54 zurücklegt, mit 76 bezeichnet und der Drehpunkt des Drehkörpers 54 am Gestell 12 ist mit O2 bezeichnet. Ebenfalls zu erkennen ist die Kulissen- führung 70, die einerseits starr am Rotor 20 befestigt ist und sich somit radial von der Mittellängsachse O1 der Zylinderbuchse 10 und des Rotors 20 nach außen erstreckt. In der Kulissenführung 70 ist der Gleitstein 66 so aufgenommen, dass er sich in radialer Richtung innerhalb der Führung 70 bewegen kann. Der Gleitstein 66, der Zapfen 42 und der Zapfen 58 des Drehkörpers 54 werden mittels des Pleuels 44 miteinander verbunden.Furthermore, a circular path, which covers the pin 58 of the rotary body 54, denoted by 76 and the fulcrum of the rotary body 54 on the frame 12 is denoted by O2. Also visible is the guide link 70, which is rigidly fixed on the one hand to the rotor 20 and thus extends radially outward from the central longitudinal axis O1 of the cylinder liner 10 and the rotor 20. In the slotted guide 70, the sliding block 66 is received so that it can move in the radial direction within the guide 70. The sliding block 66, the pin 42 and the pin 58 of the rotary body 54 are connected to each other by means of the connecting rod 44.
Die Darstellung der Fig. 1a zeigt eine erste Drehposition der Rotationskolbenmaschine, und anhand eines Vergleichs mit der Darstellung der Fig. 1 b einer zweiten Drehposition der Rotationskolbenmaschine ist zu erkennen, dass bei der dargestellten Drehung gegen den Uhrzeigersinn die Zylinderbuchse 10 sich um etwas mehr als eine Vierteldrehung weiter dreht, zu erkennen an der Position B1 des Zapfens 42 in der Fig. 1a- -. links oben und der Position B2 dieses Zapfens 42 der Fig. 1b links un- ten. Der Rotor 20 dreht sich dabei aber um einen größeren Winkel, wie anhand der Position C1 der Kulissenführung 70 in Fig. 1a und im Vergleich hierzu der Position C2 in der Fig. 1b zu erkennen ist. Zwischen Fig. 1a und Fig. 1b eilt der Rotor 20 somit der Zylinderbuchse 10 voraus, so dass sich eine positive Drehgeschwindigkeit zwischen Rotor 20 und Zylinderbuchse 10 ergibt. Die Drehung der Zylinderbuchse 10 um den Winkel B1 , O1 , B2 ist kleiner als die Drehung des Rotors 20 um den Winkel C1 , O1 , C2. Der Rotor 20 dreht sich also schneller als die Zylin- derbuchse 10.1 a shows a first rotational position of the rotary piston machine, and on the basis of a comparison with the representation of FIG. 1 b a second rotational position of the rotary piston machine it can be seen that in the illustrated counterclockwise rotation, the cylinder liner 10 is slightly more than a quarter turn continues to recognize, at the position B1 of the pin 42 in Fig. 1a- -. The rotor 20 rotates but at a larger angle, as based on the position C1 of the slide guide 70 in Fig. 1a and in comparison to the position C2 in Fig. 1b can be seen. Between FIGS. 1a and 1b, the rotor 20 thus precedes the cylinder liner 10, so that there is a positive rotational speed between the rotor 20 and cylinder liner 10. The rotation of the cylinder liner 10 by the angle B1, O1, B2 is smaller than the rotation of the rotor 20 by the angle C1, O1, C2. The rotor 20 thus rotates faster than the cylindrical bush 10.
Der umgekehrte Fall tritt ein, wenn der Zapfen 58 die in Fig. 1c dargestellte Position, also unten am Drehkreis 76, passiert und sich dann weiter dreht. Zwischen der dritten Drehposition in Fig. 1c und der vierten Drehposition in Fig. 1d legt die Zylinderbuchse 10 annähernd eine Vierteldrehung zurück, wie sich aus einem Vergleich der Position B3 des Zapfens 42 in Fig. 1c und der Position B4 des Zapfens 42 in Fig. 1d ergibt. Der Rotor 20 dahingegen legt zwischen der dritten Drehposition in Fig. 1c und der vierten Drehposition in Fig. 1d dahingegen deutlich we- niger als eine Vierteldrehung zurück, wie sich aus einem Vergleich der Position C3 der Kulissenführung 70 in Fig. 1c und ihrer Position C4 in Fig. 1d ergibt. Der Winkel B3, O1 , B4, um den sich die Zylinderbuchse 10 dreht, ist also größer als die Drehung des Rotors 20 um den Winkel C3, O1 , C4. Zwischen den Drehpositionen der Fig. 1c und 1d dreht sich die Zylinderbuchse 10 somit schneller als der Rotor 20.The reverse case occurs when the pin 58, the position shown in Fig. 1c, that is below the turning circle 76, happens and then continues to rotate. Between the third rotational position in FIG. 1c and the fourth rotational position in FIG. 1d, the cylinder liner 10 returns approximately a quarter turn, as can be seen from a comparison of the position B3 of the pin 42 in FIG. 1c and the position B4 of the pin 42 in FIG. 1d yields. On the other hand, the rotor 20 moves back considerably less than a quarter turn between the third rotational position in FIG. 1c and the fourth rotational position in FIG. 1d, as can be seen from a comparison of the position C3 of the sliding guide 70 in FIG. 1c and its position C4 in Fig. 1d results. The angle B3, O1, B4, around which the cylinder liner 10 rotates, is thus greater than the rotation of the rotor 20 by the angle C3, O1, C4. Between the rotational positions of FIGS. 1 c and 1 d, the cylinder liner 10 thus rotates faster than the rotor 20.
Eine geometrische Betrachtung zeigt, dass der Überholvorgang des Rotors 20 in der ersten Drehhälfte, also zwischen der ersten Drehposition in Fig. 1a und der zweiten Drehposition in Fig. 1 b, genau gleich dem Überholvorgang der Zylinderbuchse 10 in der zweiten Drehhälfte ist, also zwischen der dritten Drehposition in Fig. 1c und der vierten Drehposition in Fig. 1d. Nach einer vollen Umdrehung der Zylinderbuchse 10 unddes Rotors 20 ist die relative Drehung zwischen Zylinderbuchse 10 und Rotor 20 somit wieder null. Bei einer fortlaufenden Drehung der Zylin- derbuchse 10 und des Rotors 20 führt dies zu einer um einen Nulldurchgang schwingenden oder pendelnden Relativbewegung von Rotor 20 und Zylinderbuchse 10, eine Relativbewegung die somit zwischen positiver und negativer Drehgeschwindigkeit schwingt. Mit anderen Worten eilt der Rotor 20 der Zylinderbuchse 10 periodisch vor beziehungsweise nach, wobei sich die Relativbewegung über einen Drehwinkel von etwa 160° erstreckt.A geometric observation shows that the passing of the rotor 20 in the first half-rotation, ie between the first rotational position in Fig. 1a and the second rotational position in Fig. 1 b, exactly equal to the overtaking of the cylinder liner 10 in the second half-turn, so between the third rotational position in Fig. 1c and the fourth rotational position in Fig. 1d. After a full rotation of the cylinder liner 10 and the rotor 20, the relative rotation between the cylinder liner 10 and rotor 20 is thus zero again. With a continuous rotation of the cylinder bushing 10 and the rotor 20, this leads to a relative to a zero passage oscillating or oscillating relative movement of the rotor 20 and cylinder liner 10, a relative movement thus oscillates between positive and negative rotational speed. In other words The rotor 20 of the cylinder liner 10 is periodically leading or trailing, with the relative movement extending over a rotation angle of approximately 160 °.
Anhand der Darstellungen der Fig. 1a, 1b, 1c, 1d und 2a, 2b ist zu erkennen, dass die Rotationskolbenmaschine gemäß der ersten Ausführungsform ein Sondergetriebe mit insgesamt sechs Gliedern und sieben Gelenken darstellt. Als Glieder werden dabei die Zylinderbuchse 10, der Rotor 20, der Drehkörper 54, das Pleuel 44, der Gleitstein 66 und das Gestell 12 bezeichnet. Die sieben Gelenke werden durch die Drehlagerung der Zylinderbuchse 10 im Gestell 12, die Drehlagerung des Rotors 20 in der Zylinderbuchse 10, die Lagerung des Drehkörpers 54 am Gestell 12, die Lagerung des Drehkörpers 54 am Pleuel 44, die Lagerung des Pleuels 44 an der Zylinderbuchse 10, die Lagerung des Pleuels 44 am Gleitstein 66 und die Lagerung des Gleitsteins 66 in der Kulissenführung 70 gebildet. Alle Gelenkpunkte bewegen sich in zueinander parallelen Ebenen, so dass es sich definitionsgemäß um ein flaches Getriebe handelt. Alle Gelenke haben den Freiheitsgrad f = 1. Der Freiheitsgrad F des Getriebes ist somit 1. Der Freiheitsgrad F ergibt sich dabei gemäß der FormelIt can be seen from the illustrations of FIGS. 1a, 1b, 1c, 1d and 2a, 2b that the rotary piston machine according to the first embodiment represents a special transmission with a total of six links and seven joints. As members while the cylinder liner 10, the rotor 20, the rotary body 54, the connecting rod 44, the sliding block 66 and the frame 12 are referred to. The seven joints are the pivot bearing of the cylinder liner 10 in the frame 12, the pivot bearing of the rotor 20 in the cylinder liner 10, the bearing of the rotating body 54 on the frame 12, the bearing of the rotating body 54 on the connecting rod 44, the bearing of the connecting rod 44 to the cylinder liner 10, the bearing of the connecting rod 44 on the sliding block 66 and the mounting of the sliding block 66 in the slide guide 70 is formed. All points of articulation move in mutually parallel planes, so that by definition it is a flat gear. All joints have the degree of freedom f = 1. The degree of freedom F of the transmission is thus 1. The degree of freedom F results according to the formula
F= 3*(n - 1 ) - 2*g1 - g2 = 3*5- 2*7=1F = 3 * (n - 1) - 2 * g1 - g2 = 3 * 5- 2 * 7 = 1
wobei n die Zahl der Glieder ist, gl die Zahl der Gelenke mit dem Frei- heitsgrad F = 1 ist und g2 die Zahl der Gelenke mit dem Freiheitsgrad f = 2 ist, im vorliegenden Fall ist g2 = 0.where n is the number of terms, g1 is the number of joints with the degree of freedom F = 1 and g2 is the number of joints with the degree of freedom f = 2, in the present case g2 = 0.
Für-die Umlauffähigkeit soll dieses Getriebe eine ähnliche wie die Grashof-Bedingung für Viergelenkgetriebe erfüllen, was jedoch keine großen Schwierigkeiten mit sich bringt.For-orbital capability, this transmission is said to meet a similar to the grassroots condition for four-bar linkage, but this does not involve much difficulty.
Die Darstellung der Fig. 4a zeigt ein schematisches Drahtmodell einer Rotationskolbenmaschine gemäß einer zweiten bevorzugten Ausfüh- rungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht und die Darstellung der Fig. 4b zeigt die Rotationskolbenmaschine der Fig. 4a in auseinandergezogener Darstellung. Bezüglich der Darstellung der Fig. 4a ist wie bei der Darstellung der Fig. 2a zu beachten, dass auch an und für sich nicht erkennbare Linien dargestellt sind. Die Rotationskolbenmaschine in Fig. 4a weist, wie die bereits erläuterte Rotationskolbenmaschine aus Fig. 2a, eine Zylinderbuchse 10 mit einer Abdeckplatte 16 auf, die in einem Gestell 12 drehbar aufgenommen ist. Die Zylinderbuchse 10 und das Gestell 12 sind identisch zu der Zylinderbuchse 10 und dem Gestell 12 der Rotationskolbenmaschine der Fig. 2a ausgebildet und werden daher nicht erneut erläutert.The representation of FIG. 4a shows a schematic wire model of a rotary piston machine according to a second preferred embodiment. The embodiment of the invention in perspective view and the illustration of Fig. 4b shows the rotary piston machine of Fig. 4a in exploded view. With regard to the representation of FIG. 4 a, as in the representation of FIG. 2 a, it should be noted that lines which are not recognizable on their own are also shown. The rotary piston machine in Fig. 4a, as the already explained rotary piston machine of Fig. 2a, a cylinder liner 10 with a cover plate 16 which is rotatably received in a frame 12. The cylinder liner 10 and the frame 12 are identical to the cylinder liner 10 and the frame 12 of the rotary piston machine of Fig. 2a formed and are therefore not explained again.
In der Zylinderbuchse 10 ist ein Rotor 80 aufgenommen, der sich lediglich geringfügig vom Rotor 20 der Rotationskolbenmaschine der Fig. 2 unterscheidet, so dass lediglich die Unterschiede erläutert werden. Der Rotor 80 weist an seinem in Fig. 4a vorderen Ende einen Wellenstummel 82 auf, auf dem ein erstes Zahnrad 84 drehfest befestigt werden kann. Im zusammengebauten Zustand der Rotationskolbenmaschine erstreckt sich der Wellenstummel 82 durch den Deckel 16 hindurch, ist gegen diesen abgedichtet, und das Zahnrad 84 ist dann drehfest auf dem Wellenstummel 82 befestigt.In the cylinder liner 10, a rotor 80 is accommodated, which differs only slightly from the rotor 20 of the rotary piston machine of Fig. 2, so that only the differences are explained. The rotor 80 has at its in Fig. 4a front end of a stub shaft 82 on which a first gear 84 can be rotatably attached. In the assembled state of the rotary piston machine, the stub shaft 82 extends through the lid 16 therethrough, is sealed against this, and the gear 84 is then rotatably mounted on the stub shaft 82.
Die Rotationskolbenmaschine der Fig. 4a, 4b weist weiter eine Drehscheibe 86 auf, die von ihrem Mittelpunkt ausgehend einen Zapfen 88 aufweist und konzentrisch zu ihrem Mittelpunkt mit einem zweiten Zahnrad 90 versehen ist. Das zweite Zahnrad 90 ist drehfest auf dem Zapfen 88 angeordnet, der vom Mittelpunkt der Drehscheibe 86 sich zur selben Seite hin erstreckt wie ein weiterer Zapfen 92. Der mittig angeordnete Zapfen 88 auf der Drehscheibe 86 ist in der Lagerbohrung 52 des Ge- stells 12 gelagert, so dass die Drehscheibe 86 relativ zum Gestell 12 eine Rotationsbewegung um ihren Mittelpunkt ausführen kann. Der weitere Zapfen 92 dient zur gelenkigen Anordnung eines Pleuels 94, das einerseits drehbar mit dem Zapfen 92 und andererseits drehbar mit dem Zapfen 42 am Außenumfang der Zylinderbuchse 10 verbunden ist. Das erste Zahnrad 84 und das zweite Zahnrad 90 sind gleich groß und weisen die gleiche Zähnezahl auf und sind mittels zweier Zwischenzahnräder 96 miteinander verbunden, die frei drehbar auf einem Lagerbalken 98 oder in einem Lagerkäfig angeordnet sind. Die beiden Zwischenzahnräder 96 sorgen für eine Verbindung des ersten und des zweiten Zahnrads 84, 90 und dadurch für eine Synchronisation der Drehbewegung der Drehscheibe 86 und des Rotors 80. Über das Pleuel 94 wird dann die Drehbewegung der Zylinderbuchse 10 mit der Drehbewegung der Drehscheibe 86 synchronisiert und Rotor 80 und Zylinderbuchse 10 werden so miteinander gekoppelt, dass eine Relativbewegung zwischen Zylinderbuchse und Rotor 80 periodisch zwischen positiver und negati- ver Drehgeschwindigkeit schwingt.The rotary piston machine of Fig. 4a, 4b further comprises a hub 86, starting from its center starting a pin 88 and is concentric with its center with a second gear 90 is provided. The second gear 90 is non-rotatably mounted on the pin 88, which extends from the center of the hub 86 to the same side as another pin 92. The centrally located pin 88 on the hub 86 is mounted in the bearing bore 52 of the frame 12 so that the turntable 86 can rotate about its center relative to the frame 12. The further pin 92 serves for the articulated arrangement of a connecting rod 94, which is connected on the one hand rotatably connected to the pin 92 and on the other hand rotatably connected to the pin 42 on the outer circumference of the cylinder liner 10. The first gear 84 and the second gear 90 are equal in size and have the same number of teeth and are interconnected by means of two intermediate gears 96 which are freely rotatably mounted on a bearing bar 98 or in a bearing cage. The two intermediate gears 96 provide for a connection of the first and the second gear 84, 90 and thereby for a synchronization of the rotational movement of the hub 86 and the rotor 80. About the connecting rod 94, the rotational movement of the cylinder liner 10 is then synchronized with the rotational movement of the hub 86 and rotor 80 and cylinder liner 10 are coupled together so that relative movement between cylinder liner and rotor 80 oscillates periodically between positive and negative rotational speeds.
Ein Getriebemechanismus, der das Gestell 12, den Rotor 80 und die Zylinderbuchse 10 miteinander koppelt, besteht somit aus dem Pleuel 94, das den Zapfen 42 der Zylinderbuchse 10 mit dem Zapfen 92 der Drehscheibe 86 verbindet. Die Drehscheibe 86 ist wiederum um ihren Mittelpunkt drehbar am Gestell 12 gelagert. Die Drehscheibe 86 ist konzentrisch zu ihrem Mittelpunkt mit dem zweiten Zahnrad 90 versehen und über dieses zweite Zahnrad 90 und die beiden Zwischenzahnräder 96 wird die Drehscheibe 86 mit dem Rotor 80 gekoppelt, der konzentrisch zu seiner Mittellängsachse das erste Zahnrad 84 aufweist. Anstelle der beiden Zwischenzahnräder 96 kann ersichtlich lediglich ein Zwischenzahnrad verwendet werden, wobei in diesem Fall dann eine abgewandelte Konstruktion gewählt werden müsste.A gear mechanism that couples the frame 12, the rotor 80 and the cylinder liner 10 together, thus consists of the connecting rod 94, which connects the pin 42 of the cylinder liner 10 with the pin 92 of the hub 86. The turntable 86 is in turn mounted rotatably about its center on the frame 12. The hub 86 is concentric with the second gear 90 and via this second gear 90 and the two idler gears 96, the hub 86 is coupled to the rotor 80 which has concentric with its central longitudinal axis the first gear 84. Instead of the two intermediate gears 96 can be seen only an intermediate gear can be used, in which case a modified construction would have to be selected.
Die Darstellungen der Fig. 3a bis 3d zeigen verschiedene Drehpositionen der Rotationskolbenmaschine der Fig. 4a. Es ist zu erkennen, dass bei einer Drehung der Zylinderbuchse 10 in einer ersten Drehhälfte, entsprechend dem Übergang von der Drehposition der Fig. 3a auf die Drehposition der Fig. 3b, die Drehscheibe 86 und der mit ihr über die Zahnräder verbundene Rotor 80 sich schneller drehen als die Zylinderbuchse 10. Entsprechend ist der Winkel A1 , O2, A2, den die Drehscheibe 86 zwischen den Drehpositionen der Fig. 3a und der Fig. 3b zurück- legt, größer als der Winkel B1 , O1 , B2, den die Zylinderbuchse 10 zwischen diesen beiden Drehpositionen zurücklegt.The illustrations of FIGS. 3a to 3d show different rotational positions of the rotary piston machine of FIG. 4a. It can be seen that during a rotation of the cylinder liner 10 in a first rotary half, corresponding to the transition from the rotational position of Fig. 3a on the Turning position of Fig. 3b, the hub 86 and connected to it via the gears rotor 80 rotate faster than the cylinder liner 10. Accordingly, the angle A1, O2, A2, the turntable 86 between the rotational positions of Fig. 3a and the Fig. 3b sets back, greater than the angle B1, O1, B2, the cylinder liner 10 travels between these two rotational positions.
In der zweiten Drehhälfte, entsprechend dem Übergang von der in Fig. 3c dargestellten Drehposition auf die in Fig. 3d dargestellte Drehpositi- on, dreht sich dann der Rotor 80 langsamer als die Zylinderbuchse 10, da der Winkel A3, O2, A4 kleiner ist als der Winkel B3, O1 , B4. In der Folge bewegen sich die Zylinderbuchse 10 und der Rotor 80 relativ zueinander, und zwar entsteht eine Relativbewegung zwischen Zylinderbuchse 10 und Rotor 80, die periodisch um einen Nulldurchgang zwi- sehen positiver und negativer Drehgeschwindigkeit schwingt.In the second rotary half, corresponding to the transition from the rotational position shown in FIG. 3c to the rotational position shown in FIG. 3d, the rotor 80 then rotates more slowly than the cylinder sleeve 10, since the angle A3, O2, A4 is smaller than the angle B3, O1, B4. As a result, the cylinder liner 10 and the rotor 80 move relative to each other, and that produces a relative movement between the cylinder liner 10 and the rotor 80, which periodically oscillates about a zero crossing between positive and negative rotational speed.
Es ist selbstverständlich möglich, einen ersten Getriebemechanismus so wie in Fig. 4a dargestellt anzuordnen und einen zweiten Drehmechanismus auf der gegenüberliegenden Seite der Zylinderbuchse 10 anzu- ordnen, um Gelenkspannungen zu vermindern und ein höheres Drehmoment übertragen zu können. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der Rotor 80 und die Zylinderbuchse 10 mit nicht nur zwei jeweils einander gegenüberliegenden Stegen, sondern beispielsweise mit vier in den Arbeitsraum hineinragenden Stegen ausgebildet werden könnten, um ei- nen Mehrsektionsarbeitsraum zu bilden.It is, of course, possible to arrange a first gear mechanism as shown in Fig. 4a and to arrange a second rotating mechanism on the opposite side of the cylinder liner 10 in order to reduce joint stresses and transmit higher torque. Moreover, it can be seen that the rotor 80 and the cylinder liner 10 could be formed with not only two but opposite webs but, for example, four webs projecting into the working space to form a multi-section workspace.
Die Darstellung der Fig. 6a zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine in einem Drahtmodell in perspektivischer Ansicht. Auch in Fig. 6a sind wie in den Fig. 2a und 4a Linien eingezeichnet, die für einen Betrachter nicht zu erkennen wären. Die Darstellung der Fig. 6b zeigt die Rotationskolbenmaschine der Fig. 6a in auseinandergezogener Darstellung. Zur Vereinfachung werden lediglich diejenigen Teile der Rotationskolbenmaschine be- schrieben, die sich von den einzelnen Bauteilen der Rotationskolbenmaschine der Fig. 2a unterscheiden. So sind die Zylinderbuchse 10, der Deckel 16, der Rotor 20 und das Gestell 12 identisch zur Rotationskolbenmaschine der Fig. 2a aufgebaut. Unterschiedlich ausgebildet ist der Getriebemechanismus, der die Zylinderbuchse 10, den Rotor 20 und das Gestell 12 koppelt. Dieser Getriebemechanismus weist eine Drehscheibe 100 auf, die in der Lagerbohrung 52 des Gestells 12 mittels eines konzentrisch zu ihrem Mittelpunkt angeordneten Lagerzapfens 102 drehbar angeordnet ist. Die Drehscheibe 100 weist zwei Zapfen 104 und 106 auf, die beabstandet von dem Mittelpunkt der Drehscheibe 100 angeordnet sind. Mit diesen beiden Zapfen 104, 106 ist jeweils ein Pleuel 108, 110 drehbar verbunden. Das erste Pleuel 108 ist an seinem, dem Zapfen 104 gegenüberliegenden Ende mit dem Zapfen 42 der Zylinderbuchse 10 drehbar verbunden. Das zweite Pleuel 110 ist an seinem, dem Zapfen 106 gegenüberliegenden Ende drehbar mit dem Rotor 20 verbunden, wobei die Verbindung mittels einer Kurbel 112 hergestellt wird, die einerseits drehfest auf der Mittellängsachse des Rotors 20 befestigt ist und andererseits radial von dieser Mittellängsachse beabstandet einen Zapfen 114 aufweist, der zusammen mit einer Lagerbohrung 116 im zweiten Pleuel 110 ein Drehgelenk bildet.The representation of FIG. 6a shows a third preferred embodiment of a rotary piston machine according to the invention in a wire model in a perspective view. Also in FIG. 6a, as in FIGS. 2a and 4a, lines are drawn which would not be recognizable to a viewer. The representation of FIG. 6b shows the rotary piston machine of FIG. 6a in an exploded view. For simplicity, only those parts of the rotary written, which differ from the individual components of the rotary piston machine of Fig. 2a. Thus, the cylinder liner 10, the cover 16, the rotor 20 and the frame 12 are identical to the rotary piston machine of Fig. 2a constructed. Differently formed is the gear mechanism that couples the cylinder liner 10, the rotor 20 and the frame 12. This gear mechanism has a turntable 100, which is rotatably arranged in the bearing bore 52 of the frame 12 by means of a bearing pin 102 arranged concentrically to its center. The hub 100 has two pins 104 and 106 which are spaced from the center of the hub 100 are arranged. With these two pins 104, 106 each have a connecting rod 108, 110 rotatably connected. The first connecting rod 108 is rotatably connected at its end opposite the pin 104 with the pin 42 of the cylinder liner 10. The second connecting rod 110 is rotatably connected to the rotor 20 at its end opposite the pin 106, wherein the connection is made by means of a crank 112, on the one hand rotationally fixed on the central longitudinal axis of the rotor 20 and on the other hand radially spaced from this central longitudinal axis a pin 114, which forms a pivot joint together with a bearing bore 116 in the second connecting rod 110.
Die in Fig. 6a und 6b dargestellte Rotationskolbenmaschine bildet somit insgesamt ein Getriebe mit sieben Drehgelenken des Freiheitsgrades 1. Der Getriebemechanismus selbst weist dabei ein erstes Drehgelenk auf, das die Drehscheibe 100 mit dem Gestell 12 verbindet und das durch den konzentrischen Wellenzapfen 102 an der Drehscheibe 100 und die Lagerbohrung 52 am Gestell 12 gebildet ist. Ein zweites Drehgelenk ist mittels des Zapfens 104 an der Drehscheibe 100 und einer ersten Lagerbohrung 118 am ersten Pleuel 108 gebildet. Ein drittes Drehgelenk ist durch die zweite Lagerbohrung 120 im ersten Pleuel 108 und den Zapfen 42 an der Zylinderbuchse 10 gebildet. Ein viertes Drehgelenk ist mittels des Zapfens 106 an der Drehscheibe 100 und der ersten Lagerbohrung 122 am zweiten Pleuel 110 gebildet. Ein fünftes Drehgelenk ist mittels der zweiten Lagerbohrung 116 am zweiten Pleuel 110 und dem Zapfen 124 an der Kurbel 112 des Rotors 20 gebildet. Ein sechstes Drehgelenk wird durch die drehbare Lagerung des Rotors 20 in der Zylinderbuchse 10 und ein siebtes Drehgelenk durch die drehbare Lage- rung der Zylinderbuchse 10 im Gestell 12 gebildet.The rotary piston machine shown in Fig. 6a and 6b thus forms a total of a transmission with seven rotations of the degree of freedom 1. The gear mechanism itself has a first pivot, which connects the hub 100 with the frame 12 and the concentric shaft journal 102 on the hub 100 and the bearing bore 52 is formed on the frame 12. A second pivot is formed by means of the pin 104 on the hub 100 and a first bearing bore 118 on the first connecting rod 108. A third pivot is formed by the second bearing bore 120 in the first connecting rod 108 and the pin 42 on the cylinder liner 10. A fourth pivot is formed by means of the pin 106 on the hub 100 and the first bearing bore 122 on the second connecting rod 110. A fifth pivot is formed by means of the second bearing bore 116 on the second connecting rod 110 and the pin 124 on the crank 112 of the rotor 20. A sixth rotary joint is formed by the rotatable mounting of the rotor 20 in the cylinder liner 10 and a seventh rotary joint by the rotatable mounting of the cylinder liner 10 in the frame 12.
Wie bei den Rotationskolbenmaschinen gemäß Fig. 2a, 2b und Fig. 4a, 4b greift der Getriebemechanismus an der Zylinderbuchse 10 radial außerhalb des Arbeitsraumes an. Der Getriebemechanismus ist unmittel- bar vor der Zylinderbuchse 10 und dem Rotor 20 angeordnet, ohne Zwischenfügung einer Gestellstrebe oder dergleichen, so dass der Getriebemechanismus unmittelbar an der Zylinderbuchse 10 beziehungsweise am Rotor 20 angreifen kann und ein sehr kompakter, einfacher Aufbau erzielt wird. Weiterhin ist die Zylinderbuchse 10 ebenfalls im Gestell 12 mit ihrem Außenumfang gelagert, nämlich in der Lagerbohrung 40 der mittleren Platte 48 des Gestells 12. Ersichtlich könnte ein weiterer, identischer Getriebemechanismus unmittelbar hinter der Zylinderbuchse angeordnet werden, um das von jedem Getriebemechanismus zu übertragende Drehmoment zu reduzieren und um beispielsweise eine sehr kompakte Pumpe aufzubauen.As in the case of the rotary piston machines according to FIGS. 2 a, 2 b and FIGS. 4 a, 4 b, the gear mechanism engages the cylinder liner 10 radially outside the working space. The gear mechanism is disposed immediately in front of the cylinder liner 10 and the rotor 20 without interposition of a rack strut or the like, so that the gear mechanism can directly engage the cylinder liner 10 and the rotor 20, respectively, and a very compact, simple construction is achieved. Furthermore, the cylinder liner 10 is also mounted in the frame 12 with its outer periphery, namely in the bearing bore 40 of the middle plate 48 of the frame 12. It could be seen another, identical transmission mechanism can be arranged immediately behind the cylinder liner to the torque to be transmitted by each gear mechanism reduce and, for example, to build a very compact pump.
Die Darstellungen der Fig. 5a bis 5d zeigen verschiedene Drehpositionen der Rotationskolbenmaschine der Fig. 6a, wobei die Darstellung eines kinematischen Schemas gewählt ist. Die Zylinderbuchse 10 ist mit einem Kreis dargestellt, der Rotor 20 durch einen kleineren, zur Zylinderbuchse 10 konzentrischen Kreis. Zylinderbuchse 10 und Rotor 20 drehen sich um die Mittellängsachse O1. Die Drehscheibe 100 ist durch zwei zueinander konzentrische Kreise dargestellt, wobei ein erster, größerer Kreis 130 die Umlaufbahn des Mittelpunkts des Zapfens 104 und ein zweiter, zum ersten Kreis konzentrischer kleinerer Kreis 132 die Umlaufbahn des Mittelpunkts des Zapfens 106 darstellt. Die Drehscheibe 100 dreht sich um eine Achse O2, die durch den Mittelpunkt der Lagerbohrung 52 im Gestell 12 läuft, vgl. Fig. 6b. Das erste Pleuel 108 ist als einfache Linie dargestellt und verbindet den Zapfen 104 auf der Drehscheibe 100 mit dem Zapfen 42 an der Zylinderbuchse 10. Das zweite Pleuel 110 ist ebenfalls als einfache Linie dargestellt und verbindet den Zapfen 106 auf der Drehscheibe 100 mit dem Zapfen 124 an der Kurbel 112, die starr mit dem Rotor 20 verbunden ist.The representations of FIGS. 5a to 5d show different rotational positions of the rotary piston machine of FIG. 6a, wherein the representation of a kinematic scheme is selected. The cylinder liner 10 is shown with a circle, the rotor 20 through a smaller, concentric with the cylinder liner 10 circle. Cylinder sleeve 10 and rotor 20 rotate about the central longitudinal axis O1. The hub 100 is represented by two concentric circles, with a first, larger circle 130 representing the orbit of the center of the pin 104 and a second circle concentric with the first circle 132 representing the orbit of the center of the pin 106. The hub 100 rotates about an axis O2, which passes through the center of the bearing bore 52 in the frame 12, see. Fig. 6b. The first connecting rod 108 is as shown simple line and connects the pin 104 on the hub 100 with the pin 42 on the cylinder liner 10. The second connecting rod 110 is also shown as a simple line and connects the pin 106 on the hub 100 with the pin 124 on the crank 112, the is rigidly connected to the rotor 20.
Anhand des Übergangs der Drehposition von Zylinderbuchse 10 und Rotor 20 von der in Fig. 5a dargestellten ersten Position auf die in Fig. 5b dargestellte zweite Position ist zu erkennen, dass eine relative Dre- hung zwischen Zylinderbuchse 10 und Rotor 20 stattfindet, wobei die Zylinderbuchse 10 sich zwischen den beiden Drehpositionen in Fig. 5a und 5b schneller dreht als der Rotor 20. Die Zylinderbuchse 10 bzw. ihr Zapfen 42 dreht sich von einer Position B1 in Fig. 5a zu einer Position B2 in Fig. 5b. Der Rotor 20 bzw. der Zapfen 124 dreht sich von einer Position D1 in Fig. 5a auf eine Position D2 in Fig. 5b. Der Winkel B1 , O1 , B2 ist dabei größer als der Winkel D1 , O1 , D2, so dass sich also die Zylinderbuchse 10 schneller dreht als der Rotor 20. In der zweiten Drehhälfte, die durch den Übergang zwischen den Drehpositionen der Fig. 5c und der Fig. 5d dargestellt ist, dreht sich dann der Rotor 20 schneller als die Zylinderbuchse 10. Die Zylinderbuchse 10 bzw. ihr Zapfen 42 dreht sich von einer Position B3 in Fig. 5c auf eine Position B4 in Fig. 5d. Der Rotor 20 bzw. der Zapfen 124 an der Kurbel 112 dreht sich dahingegen von einer Position D3 in Fig. 5c auf eine Position D4 in Fig. 5d. Der Winkel B3, O1 , B4 ist kleiner als der Winkel D3, O1 , D4, so dass sich also die Zylinderbuchse 10 langsamer dreht als der Rotor 20.From the transition of the rotational position of the cylinder liner 10 and the rotor 20 from the first position shown in FIG. 5a to the second position shown in FIG. 5b, it can be seen that relative rotation takes place between the cylinder liner 10 and the rotor 20, the cylinder liner 10 between the two rotational positions in Fig. 5a and 5b rotates faster than the rotor 20. The cylinder liner 10 and its pin 42 rotates from a position B1 in Fig. 5a to a position B2 in Fig. 5b. The rotor 20 or the pin 124 rotates from a position D1 in Fig. 5a to a position D2 in Fig. 5b. The angle B1, O1, B2 is greater than the angle D1, O1, D2, so that therefore the cylinder liner 10 rotates faster than the rotor 20. In the second half of rotation, by the transition between the rotational positions of Fig. 5c and 5d, the rotor 20 then rotates faster than the cylinder liner 10. The cylinder liner 10 or its journal 42 rotates from a position B3 in FIG. 5c to a position B4 in FIG. 5d. The rotor 20 or the pin 124 on the crank 112, on the other hand, rotates from a position D3 in FIG. 5c to a position D4 in FIG. 5d. The angle B3, O1, B4 is smaller than the angle D3, O1, D4, so that therefore the cylinder liner 10 rotates slower than the rotor 20th
Eine geometrische Betrachtung zeigt, dass das Voreilen der Zylinderbuchse 10 in der ecsien Drehhälfte genau gleich zu der Voreilung des Rotors 20 in der zweiten Drehhälfte ist. Da dies bedeutet, dass bei einer vollen Umdrehung der Zylinderbuchse 10, des Rotors 20 und der Drehscheibe 100 die relative Drehung der Zylinderbuchse 10 und des Rotors 20 gleich Null ist. Es ergibt sich dadurch die zwischen positiver und negativer Drehgeschwindigkeit pendelnde Relativbewegung der Zylinder- buchse 10 und des Rotors 20, entsprechend einer abwechselnden Kompression und Expansion der Sektoren des Arbeitsraums zwischen den Stegen der Zylinderbuchse 10 und des Rotors 20.A geometrical observation shows that the advance of the cylinder liner 10 in the rotary half is exactly equal to the lead of the rotor 20 in the second half of rotation. Since this means that in one full revolution of the cylinder liner 10, the rotor 20 and the hub 100, the relative rotation of the cylinder liner 10 and the rotor 20 is equal to zero. This results in the relative movement of the cylinder oscillating between the positive and the negative rotational speed. socket 10 and the rotor 20, corresponding to an alternating compression and expansion of the sectors of the working space between the webs of the cylinder liner 10 and the rotor 20.
Auch die in den Fig. 5a bis 5d und 6a, 6b gezeigte Rotationskolbenmaschine und speziell deren Getriebemechanismus erfüllt die vorstehend genannte Formel für ebene Getriebe.Also, the rotary piston machine shown in Figs. 5a to 5d and 6a, 6b and especially their gear mechanism meets the above formula for planar gear.
Zusammenfassend stellt die Erfindung somit für die Abstimmung der Ro- tationsbewegung einer Zylinderbuchse und eines darin konzentrisch gelagerten Rotors, der die Funktion eines Kolbens erfüllt, bei Rotationskolbenmaschinen drei Ausführungsformen von relativ einfach aufgebauten und einfach realisierbaren Getriebemechanismen bereit. Ein erster Drehmechanismus entsprechend den Fig. 1a bis 1d und 2a, 2b bildet zusammen mit der Zylinderbuchse 10 und dem Rotor 20 ein sechsglied- riges Sondergetriebe mit fünf Drehgelenken und einem Dreh- Schubgelenk des Freiheitsgrades 1. Der zweite Getriebemechanismus gemäß den Fig. 3a bis 3d und Fig. 4a, 4b bildet zusammen mit der Zylinderbuchse 10 und dem Rotor 80 ein sechsgliedriges Sondergetriebe mit zwei Zahnradübertragungen und fünf Drehgelenken des Freiheitsgrades 1. Der dritte vorgeschlagene Getriebemechanismus gemäß den Fig. 5a bis 5d und Fig. 6a, 6b bildet zusammen mit der Zylinderbuchse 10 und dem Rotor 20 ein sechsgliedriges Getriebe mit sieben Drehgelenken des Freiheitsgrades 1. Die rein rotatorische Relativbewegung zwischen Zylinderbuchse 10 und Rotor 20, 80 ausschließlich um deren gemeinsame Drehachse ermöglicht es, einen sehr hohen Abdichtungsgrad zu erreichen, da die jeweiligen Abdichtungsleisten 24, 30, vgl. Fig. 2b, keiner Seitenkraft a^tsgesetzt sind. Die Einfachheit der vorgeschlagenen Konstruktionen und die für eine Optimierung zur Verfügung ste- hende große Zahl der wesentlichen geometrischen Parameter erlaubt es, die Arbeitsprozesse im Arbeitsraum zwischen Zylinderbuchse 10 und Rotor 20, 80 zu optimieren und Spannungen in den Gelenken zu reduzieren. Die sich ergebenden Konstruktionen der jeweiligen Getriebeme- chanismen sind sehr kompakt. Beim Aufbau eines Verbrennungsmotors kann die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine sogar kompakter als ein Wankelmotor aufgebaut werden. Für den Ladungswechsel werden keine Ventile benötigt und für das Einspritzen der Ladung entfällt die Notwendigkeit von Nockenwellen. Die rotierende Zylinderbuchse 10 erlaubt es, auf eine zusätzliche Luftkühlung zu verzichten. In summary, the invention thus provides for the coordination of the rotational movement of a cylinder liner and a rotor mounted concentrically therein, which fulfills the function of a piston, three embodiments of relatively simply constructed and easily realizable transmission mechanisms in rotary piston engines. A first rotary mechanism according to FIGS. 1 a to 1 d and 2 a, 2 b forms, together with the cylinder liner 10 and the rotor 20, a six-membered special gearbox with five swivel joints and a degree of freedom of rotation swivel joint 1. The second gear mechanism according to FIGS 3d and Fig. 4a, 4b, together with the cylinder liner 10 and the rotor 80, a six-membered special transmission with two gear transmissions and five rotations of the degree of freedom 1. The third proposed transmission mechanism according to FIGS. 5a to 5d and Fig. 6a, 6b together with The purely cylindrical relative movement between the cylinder liner 10 and rotor 20, 80 exclusively about their common axis of rotation makes it possible to achieve a very high degree of sealing, since the respective sealing strips 24, 30, cf. Fig. 2b, no side force a ^ tsgesetzt are. The simplicity of the proposed constructions and the large number of essential geometric parameters available for optimization make it possible to optimize the working processes in the working space between the cylinder liner 10 and the rotor 20, 80 and to reduce stresses in the joints. The resulting constructions of the respective transmission systems mechanisms are very compact. When constructing an internal combustion engine, the rotary piston engine according to the invention can even be constructed more compact than a Wankel engine. There are no valves needed to change the charge, and there is no need for camshafts to inject the charge. The rotating cylinder liner 10 allows to dispense with an additional air cooling.

Claims

Patentansprüche claims
1. Rotationskolbenmaschine mit einem Gestell (12), einer drehbar in dem Gestell (12) gelagerten Zylinderbuchse (10), einem koaxial in der Zylinderbuchse (10) gelagerten Rotor (20) und einem das Gestell (12), die Zylinderbuchse (10) und den Rotor (20) verbindenden Getriebemechanismus, wobei der Getriebemechanismus außerhalb eines Arbeitsraumes (18) liegt, der zwischen Zylinderbuchse (10) und Rotor (20) angeordnet ist, wobei der Getriebemechanismus die Zylinderbuchse (10) und den Rotor (20) koppelt, so dass der Rotor (20) relativ zur Zylinderbuchse (10) periodisch voreilt und nacheilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemechanismus und die Zylinderbuchse (10) mit dem Rotor (20) ein Getriebe mit fünf Drehgelenken des Freiheitsgrades 1 und einem Dreh- /Schubgelenk bilden, wobei der Getriebemechanismus einen Drehkörper (54), der mittels eines ersten Drehgelenks drehbar am Gestell (12) gelagert ist, und ein Pleuel (44), das mittels eines zweiten Drehgelenks drehbar mit dem Drehkörper (54) und mittels eines dritten Drehgelenks drehbar mit der Zylinderbuchse (10) und mittels des Dreh -/ Schubgelenks mit dem Rotor (20) verbunden ist, aufweist.1. Rotary piston machine with a frame (12), a rotatably mounted in the frame (12) cylinder liner (10), a coaxial in the cylinder liner (10) mounted rotor (20) and a frame (12), the cylinder liner (10) and the gear mechanism connecting the rotor (20), the gear mechanism being located outside of a working space (18) disposed between the cylinder liner (10) and the rotor (20), the transmission mechanism coupling the cylinder liner (10) and the rotor (20), such that the rotor (20) periodically leads and lags relative to the cylinder liner (10), characterized in that the transmission mechanism and the cylinder liner (10) with the rotor (20) comprise a transmission with five degrees of freedom 1 and a rotary / articulated joint form, wherein the gear mechanism comprises a rotary body (54) which is rotatably mounted on the frame (12) by means of a first pivot joint, and a connecting rod (44) rotatably connected to the rotary body by means of a second rotary joint he (54) and by means of a third rotary joint rotatably connected to the cylinder liner (10) and by means of the rotary / sliding joint with the rotor (20) is connected.
2. Rotationskolbenmaschine mit einem Gestell (12), einer drehbar in dem Gestell. (12) gelagerten Zylinderbuchse (10), einem koaxial in der Zylinderbuchse (10) gelagerten Rotor (80) und einem das Gestell (12), die Zylinderbuchse (10) und den Rotor (80) verbindenden Getriebemechanismus, wobei der Getriebemechanismus außerhalb eines Arbeitsraumes (18) liegt, der zwischen Zylinderbuchse (10) und Rotor (80) angeordnet ist, wobei der Getriebemechanismus die Zylinderbuchse (10) und den Rotor (80) koppelt, so dass der Rotor (20) relativ zur Zylinderbuchse (10) periodisch voreilt und nacheilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemechanismus und die Zylinderbuchse (10) mit dem Rotor (80) ein Getriebe mit fünf Drehgelenken des Freiheitsgrads 1 und zwei Zahnradübertragungen bilden, wobei der Getriebemechanismus eine Drehscheibe (86), die mittels eines ersten Drehgelenks drehbar am Gestell (12) gelagert ist, ein Pleuel (94), das mittels eines zweiten Drehgelenkes drehbar mit der Drehscheibe (86) und mittels eines dritten Drehgelenks drehbar mit der Zylinderbuchse (10) verbunden ist, ein erstes Zahnrad (84), das drehfest mit einer Rotorwelle (82) verbunden ist, ein zweites Zahnrad (90), das drehfest mit der Drehscheibe (86) verbunden ist, und wenigstens ein Zwischenzahnrad (96), das mit dem ersten Zahnrad (84) und dem zweiten Zahnrad (90) kämmt, aufweist.2. Rotary piston machine with a frame (12), one rotatable in the frame. (12) mounted cylindrical bushing (10), a coaxially mounted in the cylinder liner (10) rotor (80) and a frame (12), the cylinder liner (10) and the rotor (80) connecting gear mechanism, wherein the gear mechanism is located outside of a working space (18) disposed between the cylinder liner (10) and the rotor (80), the transmission mechanism coupling the cylinder liner (10) and the rotor (80) so that the rotor (20) relative to Cylinder sleeve (10) periodically leading and lagging, characterized in that the transmission mechanism and the cylinder liner (10) with the rotor (80) form a transmission with five rotations of the degree of freedom 1 and two gear transmissions, wherein the transmission mechanism is a turntable (86) is mounted rotatably on the frame (12) by means of a first rotary joint, a connecting rod (94) which is rotatably connected to the rotary disc (86) by means of a second rotary joint and rotatably connected to the cylinder sleeve (10) by means of a third rotary joint. 84) rotatably connected to a rotor shaft (82), a second gear (90) rotatably connected to the hub (86) is connected, and at least one Zwischenzahnra d (96) meshing with the first gear (84) and the second gear (90).
3. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemechanismus an der Zylinderbuchse (10) radial außerhalb des Arbeitsraumes (18) angreift.3. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gear mechanism on the cylinder liner (10) acts radially outside of the working space (18).
4. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbuchse (10) im Gestell (12) mit ihrem Außenumfang gelagert ist. 4. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder liner (10) in the frame (12) is mounted with its outer circumference.
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