DE2365050A1

DE2365050A1 - Umlaufkolbenmaschine, insbesondere verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2365050A1
Application number: DE19732365050
Authority: DE
Inventors: Alan Cameron-Johnson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1974-07-18
Also published as: FR2323870A3; IT1004689B; JPS49101712A

Description

Umlaufkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Umlaufkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit einem kreisringförmigen Gehäuse und einem darin angeordneten, eine Kurbelwelle umgreifenden Kolbenläufer, der gegen das Gehäuse abgedichtet ist und wenigstens eine diametral.verlaufende Zylinderbohrung aufweist, die bei der relativ zum Gehäuse erfolgenden Drehung des Kolbenläufers mit im Gehäuse ausgebildeten Überströmkanälen zyklisch in Verbindung kommt und innerhalb welcher ein bei dieser Drehung verschieblicher Kolben angeordnet ist, der zur Erzeugung einer ungleichförmigen Bewegung von Kolbenläufer und Kurbelwelle mit einem mit der Kurbelwelle treibend verbundenen Exzenter treibend verbunden ist.

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Aus der Zeltschrift "New Scientist", Band 56, Seite, 579 vom 7. Dezember 1972 ist eine Vierzylinder-Antriebsmaschine der vorgenannten Art bekannt, bei welcher der Kolbenläufer in derselben Richtung wie die Kurbelwelle dreht, jedoch nur mit der halben Drehzahl derselben. Die Kurbelwelle ist dabei als eine Nockenwelle ausgebildet, an welcher in sich kreuzenden Zylinderbohrungen verschiebliche doppeltwirkende Kolben wirksam sind. Dabei ist eine solche Anordnung-getroffen, daß die Kurbelwelle zu der Drehachse des Kolbenläufers versetzt ist. Infolge dieser versetzten Anordnung kann es zur Erzeugung eines beträchtlichen Seitenschubes durch die Kolben auf die Zylinderwände kommen, wobei dieser Seitenschub sowohl im oberen als auch im unteren Totpunkt seinen maximalen Wert erreicht, also dann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolben am größten und die dynamische Schmierung am geringsten ist. In der mittleren Kolbenstellung addieren sich zu diesem Seitenschub noch die-Kräfte der Coriolis-Beschleunigung.

Solche einem Seitenschub unterworfene Kolben sind beträchtlichen Reibungskräften ausgesetzt, die im Übrigen auch zwischen dem Kolbenläufer und dem Gehäuse existent sind. Weiterhin kann esbei diesen bekannten Maschinen wegen der versetzten Anordnung der Kurbelwelle und wegen der freien Drehbarkeit des Kolbenläufers relativ zu dem Gehäuse zur Übertragung einer Drehmomentreaktion zwischen der Kurbelwelle und dem Gehäuse kommen, indem der Kolbenläufer auf die Seitenschufee · der Kolben reagiert. Selbst unter der Voraussetzung, daß der Kolbenläufer nur mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle umläuft, muß bei den hohen Maschinendrehzahlen damit gerechnet werden, daß die Schleifreibung einen beträchtlichen Anteil der in den Zylindern erzeugten Kraft absorbiert, so daß da-. durch der Drehzahlbereich der Maschine eingeengt wird, über welchen das Verhältnis von Drehzahl zu Leistung optimal ist.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Umlaufkolbenmaschine dieser bekannten Art so weiterzubilden, daß die besagten Seiten-

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sehübe auf ein Minimum reduziert werden. In diesem Zusammenhang ist in der vorerwähnten Veröffentlichung angedeutet, daß solche Seitenschübe duroh ein geeignetes Getriebe reduziert werden könnten, wobei aber nicht näher ausgeführt ist, wie dieses Getriebe aussehen und wo genau es angeordnet werden soll.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einem Umlaufkolbenmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kurbelwelle koaxial zu dem Kolbenläufer angeordnet und der Exzenter um eine um die Drehachse der Kurbelwelle kreisenden Achse drehbar ist, wobei diese Drehung des Exzenters durch ein Getriebe in einer solchen seitlichen Beziehung zur Drehung der Kurbelwelle aufrechterhalten wird, daß der geometrische Mittelpunkt des Exzenters einen geometrischen Ort seiner Bewegung hat, welcher geradlinig und längs der Zylinderbohung des Kolbenläufers verläuft.

Es wird damit eine Umlaufkolbenmaschine bereitgestellt, die für eine gegenüber der Kurbelwelle wesentlich kleinere Drehzahl des Kolbenläufers ausgelegt werden kann, wobei eine solche Konstruktion bevorzugt wird, gemäß welcher das Verhältnis zwischen der Kurbelwellen-Drehzahl und der Kolbenläufer-Drehzahl gleich der Zylinderanzahl ist. In einer Sechszylinder-Umlauf kolbenmaschine wäre dann also die Kolbenläufer-Drehzahl ein Sechstel der Kurbelwellen-Drehzahl, wodurch der Vorteil einer öehr beträchtlichen Verringerung der Leistungsverluste erreicht wird, die bei den bekannten Maschinen durch die Schleifreibung der Kolben hingenommen werden muß.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Ansprüchen erfaßt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

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Pig. 1 einen Querschnitt nach der Linie I - I in Fig. 2 durch eine Vierzylinder-Umlaufkolben-Verbrennungskraftmaschine gem. Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch diese Maschine nach der_ Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III - III in Fig. 5 durch eine Vierzylindermaschine gemäß einer anderen Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch diese Maschine nach der Linie IV - IV in Fig. 5,

Fig. 5 den entsprechenden Längsschnitt durch diese Maschine,

Fig. 6 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch eine Sechszylindermaschine und

Fig. 7 ein Nomogramm.

Die in den Fig. 1 und. 2 gezeigte Umlaufkolbenmaschine hat ein stationäres Gehäuse I, in welchem Einlaß- und Auslaßkanäle IA und ΊΒ ausgebildet ist. In der zylindrischen Gehäusebohrung IG, die alternativ dazu auch als abgestumpfte Kugel ausgebildet sein kann, ist ein Kolbenläufer 2 drehbar angeordnet, der auf inneren Gehäusevorsprüngen IH, U so gelagert ist, daß gegenüber der Gehäuseinnenwand ein radiales Spiel besteht. Der Kolbenläufer ist jedoch gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. An den beiden Gehäusevorsprüngen, die jeweils hohl ausgebildet sind, ist ein jeweiliger Zahnkranz ID und IF ausgeformt.

Der Kolbenläufer 2 hat zwei Paare diametral ausgerichteter Zy-1inderbohrungen 2A, 2C und 2B, 2D, innerhalb welcher jeweils ein doppeltwirkender Kolben J, 4 angeordnet ist. Die Kolben J>, 4 können innerhalb ihrer jeweiligen Zylinderbohrung hin- und herbewegt werden, wobei eine solche Anordnung getroffen ist, daß sich der Kolbenkopf J>k des Kolbens J5 in der Zylinderbohrung 2B und dessen Kopf ^B in der Bohrung 2D bewegt, während

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sich der Kolbenkopf 4 A des Kolbens 4 in der Bohrung 2A und dessen Kopf 4b in der Bohrung 2C bewegen. Die beiden Köpfe 4A, 4B des Kolbens 4 sind über .einen Steg 4D einstückig miteinander verbunden, wobei in diesem Steg eine Querbohrung 4C ausgebildet ist, über welche dieser Kolben auf einem Exzenter 5A gelagert wird. In gleicher Art und Weise sind die beiden Köpfe 3A und 3B des Kolbens 3 über zwei Stege 3D einstückig miteinander verbunden, wobei auch diese Stege eine jeweilige Querbohrung haben, über welche der Kolben 3 auf den beiden gleich ausgebildeten Exzentern 5B gelagert ist. Der Steg 4D des Kolbens 4 kann sich zwischen den beiden ihn flankierenden Stegen 3D des Kolbens 3 frei bewegen. Die Exzenter 5A und 5B sind mit einer Welle 5 einstückig verbunden, die nach Art eines Kurbelzapfens um die dem Kolbenläufer 2 und dem Gehäuse 1 gemeinsame Achse X-X kreisen kann. Die Welle 5 kann außerdem um ihre eigen Achse drehen, wozu ihre Enden 5C, 5E in Lagerbohrungen 6b, 7Bvon zwei radialen Stegen 6D, 7D der beiden Kurbelwellenteile 6 und 7 angeordnet sind. Diese Kurbelwellenteile 6, 7 sind in Bohrungen IC und IE der Gehäusevorsprünge IH, IJ drehbar gelagert und über eine jeweilige Verlängerung βΑ, 7A zentriert, so daß die Drehachse X-X, um welche auch der Kolbenläufer 2 dreht, ausreichend abgestützt ist. Die Verlängerung 6A steht über das Gehäuse 1 vor und bildet die Ausgangswelle der Maschine.

Mit der Welle 5 sind außerdem zwei Ritzel 5D, 5? einstückig verbunden, die mit den Zahnkränzen ID, IP kämmen. Dabei erfüllt der Zahneingriff zwischen dem Ritzel 5F und dem Zahnkranz IP den Zweck, eine relative Winke!verstellung zwischen den beiden Kurbelwellenteilen 6, ¹J zu verhindern, so daß es deshalb auch nicht zu einem Schrägstellen bzw. Verklemmen dieser Kurbelwellenteile kommen kann. Die zweiteilige Ausbildung der Kurbelwelle ist weiterhin unter dem Gesichtspunkt eines erleichterten Zusammenbaus gewählt, wobei eine solche Anordnung getroffen ist, daß die beiden Exzenter 5A und 5B so in Erscheinung treten als wären sie auf einem jeweiligen Kurbelzapfen drehbar gelagert. Weiterhin bilden dabei das Ritzel 5D,

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der Innenzahnkranz ID, der Kurbelzapfen 5C und der Kurbelwellen steg 6D einen Antrieb, welcher die Drehung der Exzenter 5A, 5B in ein zeitliches Verhältnis setzt zu der Drehung des Kurbelwellenteils 6. Gleiche Überlegungen treffen zu bezüglich des Ritzels 5F, des Innenzahnkranzes IF und des Kurbelwellensteges 7D.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen den. Ritzeln 5D, 5F und dem jeweiligen Zahnkranz ID, IP ist so gewählt, daß bei der Drehung der Kurbelwelle in der einen Richtung der in der anderen Richtung drehende Kolbenläufer mit einem Viertel der Drehzahl der Kurbelwelle dreht, wobei dann die Exzenter 5A, 5B die Kolben 3, 4 in ihrer jeweiligen Zylinderbohrung hin- und herbewegen. Dabei tritt dann als geometrische Mitte der Bewegung der einzelnen Exzenter eine Gerade auf, die längs der Achse der zugeordneten Zylinderbohrung verläuft, wobei der ideale Fall ein paralleler Verlauf zu dieser Achse ist.

Wenngleich in der hier beschriebenen Ausführungsform die Kurbelwelle in einer zu dem Kolbenläufer entgegengesetzten Dreh-• richtung dreht, kann das Übersetzungsverhältnis zwischen "den Ritzeln 5D, 5F und ihrem jeweiligen Zahnkranz ID, IF doch so gewählt werden, daß eine Drehung auch im gleichen Drehsinn erfolgt. In diesem Zusammenhang wird auf das Nomogramm der Fig. 7 hingewiesen, aus welchem das Zähneverhältnis entnommen werden kann, ab welchem eine gleichsinnige Drehung von Kurbelwelle und Kolbenläufer stattfindet.

Bei der vorbeschriebenen Maschine werden die Reaktionskräfte auf das stationäre Gehäuse 1 über die Exzenter 5A, 5B, die Ritzel 5C, 5E und die Zahnkränze ID, IE übertragen, so daß dann als einzige Seitenschübe, die auf den Kolbenläufer 2 einwirken können, nur diejenigen sind, die zur Drehung des Kolbenläufers ohnehin zwingend vorhanden sein müssen, damit die Coriolis-Beschleunigungskräfte und auch die Reibungskräfte der Dichtung überwunden werden, die zwischen den Zylindern und dem Gehäuse angeordnet sind. Ein weiterer Vorteil der vorbeschrie-

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benen Konstruktion ist in der Lagerung des Kolbenläufers 2 in den GehäusevorSprüngen IH, IJ gegeben, da dadurch der Kolbenläufer in keine schleifende KontaktberUhrung mit dem Gehäuse kommen kann.

Die vorbeschriebene Maschine ist im übrigen so konstruiert, daß in jeder Zylinderbohrung eine Ansaugung, eine Zündung und ««ι* ein Auspuffen insgesamt fünfmal während der Drehung des Kolbenläufers 2 relativ zu dem Gehäuse 1 stattfindet, also einmal mehr als es der Anzahl η der Zylinderbohrungen entspricht. Es sind deshalb in Pig. I sowohl fünf Einlaßkanäle IA als auch fünf Auslaßkanäle IB gezeigt. Nicht gezeigt sind die Zündeinrichtungen, welche durch eine jeweilige Zündkerze geschaffen sein können, die dabei so anzuordnen wären, daß jeweils eine Zündkerze zwischen zwei benachbarten Einlaß- und Auslaßkanälen liegt. Das dynamische Gleichgewicht der Maschine wird im übrigen mittels Gegengewichten 6C, 7C erreicht, die mit den Kurbelwellenteilen 6, 7 einstückig verbunden sind. Die Abdichtung der einzelnen Zylinderbohrungen und die Abdichtung des Kolbenläufers gegen das Gehäuse erfolgt mittels üblicher Mittel, so daß die zeichnerische Darstellung diesbezüglich nicht näher detailiert ist. Sollte es erwünscht sein, die vorbeschriebene Maschine zu einer solchen mit nur einem Kolben in nur einer Zylinderbohrung umzufunktionieren, dann müßten natürlich geeignete ZusatzVorkehrungen getroffen werden, um beispielsweise bei der dafür getroffenen Auswahl des in der Zylinderbohrung 2C verschieblichen Kolbens 4B den notwendigen dynaifaischen Ausgleioh zu erhalten.

Bei der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Maschine ist wiederum ein Kolbenläufer 12 in einem stationären Gehäuse 11 drehbar, welches auch hier mehrere Überströmkanäle hat, nämlich die Einlaßkanäle HA und die Auslaßkanäle HB. An dem Kolbenläufer 12 sind zu diesem Zweck entsprechende Drehzapfen 12E, 12F ausgebildet. Doppeltwirkende Kolben 13, 14 sind in Zylinderbohrungen 12 A, 12C und 12B, 12D beweglich, wobei auch hier

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wiederum der Kolben 13 ausden beiden Kolbenköpfen IJA und I3B besteht, die über zwei Stege I3D einstückig miteinander verbunden sfad. Jeder Steg I3D hat eine Querbohrung I3C, über wel- «he der Kolben 13 auf einem jeweils zugeordneten Exzenter I5B gelagert ist. Gleichartig besteht auch der Kolben 14 aus zwei Kolbenköpfen 14A und 14B, die über einen Steg 14D einstückig miteinander verbunden sind. Der Steg 14D hat eine Querbohrung 14C, über welche der Kolben 14 auf einem zugeordneten Exzenter I5A gelagert ist.

Innerhalb des hohlen Drehzapfens 12F des Kolbenläufers 12 ist eine Hohlwelle I9 drehbar gelagert, an deren einem Ende ein Zahnkranz I9B und an deren anderem Ende ein Ritzel I9C ausgebildet sind. Innerhalb der Hohlwelle I9 ist die Verlängerung 16b einer Kurbelwelle 16 drehbar gelagert, deren anderes Ende 16C in dem ebenfalls hohlen Drehzapfen 12E des Kolbenläufers 12 drehbar gelagert ist und über das Gehäuse 11 vorsteht, um damit die Ausgajigswelle der Maschine zu bilden.

Die Exzenter I5A, I5B sind einstückig verbunden mit einer Hohlwelle 15* an welcher außerdem ein Ritzel I5C ausgebildet ist. Die Welle I5 ist auf einem Kurbelzapfen 16a drehbar gelagert, und das Ritzel I5C kämmt mit dem vorerwähnten Zahnkranz I9B der Hohlwelle I9.

An dem Lagerzapfen 16B der Kurbelwelle ist endseitig ein Ritzel 17 ausgebildet, mit welchem zwei Planetenräder 18 im Zahneingriff stehen, die auf einer jeweiligen Welle HE gelagert sind. Die Wellen HE sind einstückig ausgebildet mit dem Gehäuse 11 bzw. genauer mit dem Gehäuseteil HD, welcher den Getriebekasten bildet. Die Planetenräder 18 stehen im übrigen noch mit einem Zahnkranz 12G im Zahneingriff, der an dem Kolbenläufer 12 bzw. genauer an einer Verlängrungswelle 12P desselben ausgebildet ist. In dem Getriebekasten HD sind außerdem noch zwei Ritzel 20 untergebracht, die auf einer jeweiligen Welle HP gelagert sind und welche sowohl mit den Planetenrädern 18

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als auch mit dem einen Ritzel I9C kämmen. Damit liegt eine so beschaffene Getriebeausbildung vor, daß der Kolbenläufer 12 mit einer von der Kurbelwelle 16 unterschiedlichen Drehzahl und in einer davon abweichenden Drehrichtung angetrieben wird.

Hinsichtlich des Antriebes der Exzenter I5A, I5B und desjenigen der Kurbelwelle 16 liegen zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 analoge Verhältnisse vor. Der Antrieb umfaßt das Ritzel 15c/ den Zahnkranz I9B, den Kurbelzapfen I6A und die Kurbelwange IOD. Bei der vorliegenden Ausführungsform isb jedoch eine zusätzliche Rädergruppe vorhanden, die mit dem Hohlrad I9B treibend verbunden ist, nämlich die Ritzel I9C, 20 und das Zahnräderwechselgetriebe mit den Planetenrädern 18, dem als Sonnenrad fungierenden Ritzel I7 und dem als Hohlrad fungierenden Zahnkranz 12G. Auf diese Weise wird auch hier zwischen den Exzentern I5A, I5B, der Kurbelwelle 16 und dem Kolbenläufer 12 eine bestimmte zeitliche Beziehung aufrechterhalten. Dabei werden die Reaktionsmomente dieser Bauteile über die Wellen HE, HF an das Gehäuse 11 abgeleitet, so daß die Seitenschübe der Kolben vernachlässigbar klein werden. Solange die Exzenterwelle I5 in dem bestimmten Verhältnis zu dem Kolbenläufer 12 und der Kurbelwelle 16 angetrieben wird, welches für die Aufrechterhaltung der erwähnten geradlinigen Bewegung jedes Exzenters längs der jeweiligen Zylinderbohrung benötigt wird, kann somit auch bei dieser Ausführungsform das Übersetzungsverhältnis zwischen den einzelnen Zahnradsätzen völlig beliebig gewählt werden.

Die in Fig. 6 gezeigte weitere Ausführungsförm der Erfindung ist hier eine Sechszylinderraaschine, die bevorzugt hinsichtlich Ih¹Or wesentlichen Konstruktionsmerkmale so gebaut ist wie die Vierzylindermaschine in der Ausführungsform gem. den Fig. 3 bis 5. Folglich ist auch hier innerhalb eines Gehäuses 21 ein Kolbenläufer 22 angeordnet, in welchem insgesamt sechs Zylinderbohrungen 22A bis 22F ausgebildet sind. Im Gehäuse 21 sind wiederum fünf Paare Überströmkanäle mit jeweils einem Einlaßkanal 21A und einem Auslaßkanal 21B angeordnet, welche Paar-

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zahl von Überströmkanälen deshalb um eins niedriger ist als die Anzahl von Zylinderbohrungen, weil bei dieser Ausführungsform eine gleiche Drehrichtung von Kolbenläufer und Kurbelwelle vorausgesetzt ist, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen beiden 1 : η ist, wobei η die Zahl der Zylinderbohrungen ist.

In diesen Zylinderbohrungen 22A bis 22F sind insgesamt drei doppeltwirkende Kolben 23, 24, 25 angeordnet, die auf Exzentern 26a, 26b, 26c einer Exzenterwelle 26 gelagert sind. Die Exzenterwelle 26 ist über die Kurbelzapfen 27 im Gehäuse gelagert und wird mittels eines Getriebes angetrieben, welches demjenigen der Maschine gem. den Fig. 3 bis 5 entspricht.

In allen dargestellten und beschriebenen AusfUhrungsbeispielen der Erfindung ist die Exzentrizität e jedes einzelnen Exzenters, beispielsweise des Exzenters 26A, gleich der Kröpfung r der betreffenden Kurbel, und weiterhin ist der Hub s jedes Kolbens, wie beispielsweise des Kolbens 23, gleich dem vierfachen Wert sowohl dieser Exzentrizität e als auch dieser Kröpfung r. Die effektive Kröpfung der Kurbel ist damit verdoppelt und gleich dem zweifachen Wert sowohl der Exzentrizität e als auch der Kröpfung r.

Wie bei den übrigen Ausführungsformen wird auch in der Sechszylindermaschine gem. Fig. 6 die geometrische Mitte a beispielsweise des Exzenters 26a in eine Bewegung parallel zu der Achse A der koaxialen Zylinderbohrungen 22A und 22D gezwungen. Die geometrische Mitte b des Exzenters 26B bewegt sich parallel zur Achse B der Zylinderbohrungen 22B, 22E und gleichartig bewegt sich schließlich die geometrische Mitte ο des Exzenters 26C parallel zur Achse C der Zylinderbohrungen 220 und 22P. Weiterhin gilt auch für diese Ausführungsform die folgende allgemeine Beziehung zwischen der Drehzahl N des Hohlrades und der Drehzahl N₀ der Kurbelwelle:

₁ _ _R) Nc T .

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wobei t β Zähnezahl des Ritzels (beispielsweise Ritzel

T = Zähnezahl des Hohlrades (beispielsweise Hohlrad ID) R β Drehzahlverhältnis zwischen Kolbenläufer und Kurbelwelle (beispielsweise Kolbenläufer 2 und Kurbelwelle 6)

Bei der vorstehenden Gleichung ist vorausgesetzt, daß Drehungen im Uhrzeigersinn ein positives Vorzeichen und Drehungen im Uhrzeigergegensinn ein negatives Vorzeichen haben. Wenngleich bei allen vorbeschriebenen AusfUhrungsbeispielen der Erfindung ein Drehzahählverhältnis R in der Größe von l/n gewählt ist, kann dafür auch jeder andere beliebige Wert gewählt werden.

Bei dem AusfUhrungsbeispiel 1, 2 ist das Hohlrad ID ortsfest gehalten, so daß der Wert N_r zu Null wird. Weiterhin hat dort das Drehzahlverhältnis R den Wert -l/n, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel die vorstehende Gleichung öle folgende Vereinfachung erhält:

T =2t (1 +1 )

weil insgesamt vier Zylinderbohrungen vorhanden sind, muß folglich dort das Hohlrad zweieinhalbmal so viele Zähne haben wie das Ritzel 5C Wird für dieses Ausführungsbeispiel jedoch verlangt, daß der Kolbenläufer in derselben Richtung drehen soll wie die Kurbelwelle, dann muß das Hohlrad ID nur eineinhalbmal so viele Zähne haben wie das Ritzel 5D, weil dann das Drehzahlverhältnis R zwischen dem Kolbenläufer und der Kurbelwelle den Wert 1/4 annimmt.

Um für das AusfUhrungsbeispiel der Fig. 1 und 2, bei welchem das Drehzahlverhältnis R immer einen positiven Wert hat, weil Kolbenläufer und Kurbelwelle in derselben Richtung drehen, die zutreffende Zähnezahl für das Hohlrad und das Ritzel schnell zu erhalten, kann man dafür auch das in Fig. 7 gezeigte Nomogramm heranziehen. Weißman die Anzahl η der Zylinder und kennt man den Wert der Exzentrizität e des jeweiligen Exzenters,

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dann muß lediglich die Gerade 40 gezogen werden, die dann zum Schnitt gebracht wird mit der Vertikalen cp, welche für einen bestimmten'Teilkreisdurchmesser des Ritzels maßgebend ist. Von dem betreffenden Schnittpunkt aus wird dann die Verbindungsgerade zu einem auf der Vertikalen t ausgewählten Punkt gezogen, wobei dieser ausgewählte Punkt die für das Ritzel gewählte Zähnezahl ist. Von dem Schnittpunkt der Verbindungsgeraden 41 mit der Vertikalen P, auf welcher die Zahnteilung im Teilkreis des Hohlrades abgetragen ist, wird dann die Verbindungsgerade 42 zu dem gewählten Wert e hin gezogen, so daß dann an dem Schnittpunkt mit der "Vertikalen Tt der Wert für (T-t) direkt abgelesen werden kann.

Bei den erfindungsgemäßen Umlaufkolbenmaschinen ist es möglich, sowohl von dem Kolbenläufer als auch von der Kurbelwelle einen Antrieb abzuleiten bzw. darüber einen Antrieb der Maschine vorzunehmen. Diese Möglichkeit besteht insbesondere für solche AusfUhrungsformen, bei denen der Kolbenläufer mit der Kurbelwelle über ein Getriebe gekuppelt ist. Der Konstrukteur hat damit den Vorteil, daß/ er zwischen dem Kolbenläufer und der Kurbelwelle jede beliebige Drehzahldifferenz herstellen kann. Wenngleich sich die erfindungsgemäße Umlaufkolbenmaschine insbesondere für"\ferbrennungskraftmaschinen. eignet, kann sie daneben auch als eine Dampfmaschine oder als eine Heißluftmaschine mit. beispielsweise einem Stirling- oder einem Ericson-Kreislauf entweder als Pumpe oder als Kompressor ausgeführt sein, wobei dann eine mechanische Kupplung zur Erzeugung der geradlinigen Bewegung der geomatrischen Mitte jedes einzelnen Exzenters verwendet werden würde. Eine solche Kupplung, die folglich ebenfalls von der vorliegenden Erfindung erfaßt wird, kann auch für·stationäre Maschinen verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

l.yUmlaufkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit einem kreisringförmigen Gehäuse und einem darin angeordneten, eine Kurbelwelle umgreifenden Kolbenläufer, der gegen das Gehäuse abgedichtet ist und wenigstens eine diametral verlaufende bzw. ausgerichtete Zylinderbohrung aufweist, die bei der relativ zum Gehäuse erfolgenden Drehung des Kolbenläufers mit im Gehäuse ausgebildeten Überströmkanälen zyklisch in Verbindung kommt und innerhalb welcher ein bei dieser Drehung verschieblicher Kolben angeordnet ist, der zur Erzeugung einer ungleichförmigen Bewegung von Kolbenläufer und Kurbelwelle mit einem mit der Kurbelwelle treibend verbundenen Exzenter treibend verbunden ist, dadurch gekennzeichne t., daß die Kurbelwelle (6, 16) koaxial zu dem Kolbenläufer (2, 12) angeordnet und der Exzenter (5A, 5B, 15A, 15B) um eine um die Drehachse (X, 16, 16b) der Kurbelwelle kreisende Achse (5, 16a) drehbar ist, wobei diese Drehung des Exzenters durch ein Getriebe (ID, 5D, IP, 5P, HD, 15c, I9B) in einer solchen zeitlichen Beziehung zur Drehung der Kurbelwelle aufrechterhalten wird, daß der geomatrische Mittelpunkt des Exzenters einen geometrischen Ort seiner Bewegung hat, welcher geradlinig und längs der Zylinderbohrung des Kolbenläufers verläuft.
2. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zu der Kurbelwelle (6) koaxial angeordnetes, stationäres Hohlrad (ID) und ein damit kämmendes, für einen gemeinsamen Umlauf mit dem Exzenter (5A, 5B) angeordnetes Ritzel (5D) umfaßt.
3. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zur Drehung um die Drehachse der Kurbelwelle (16, 16b) angeordnetes Hohlrad (I9B), ein zur Drehung mit dem Exzenter (15A, I5B) angeordnetes und mit dem Hohlrad kämmendes Ritzel (15C) und eine

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Rädergruppe umfaßt, welche mit dem Hohlrad treibend verbunden ist und welche gemeinsam mit dem Antrieb (16A, 16d) den Kolbenläufer (12), die Kurbelwelle (16, 16b) und den Exzenter (15A, 15B) für eine zeitlich abgestimmte Drehung verbindet.
4. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rädergruppe ein Zahnräderwechselgetriebe umfaßt, bestehend aus einem zur Drehung mit der Kurbelwelle (16, ΙβΒ) angeordneten Sonnenrad (1?)» einem dieses Sonnerirad umgebenden und zur Drehung mit dem Kolbenläufer (12) angeordneten Hohlrad (12G) und einem zur Drehung um eine gehäusefeste Achse (HE) angeordneten Planetenrad (18), welchesmit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt.
5. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rädergruppe weitere Zahnräder (19c, 20) zur Verbindung des Planetenrades (18) des Zahnräderwechselgetriebes mit dem Hohlrad (I9B) "aufweist, welches über das RitzeJ. (15C) mit dem Exzenter (I5A, 15B) verbunden ist. ' "
6. Umlaufkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Kurbelzapfen (5C, 5E, 16a) und eine diesen mit der Kurbelwelle (6, 16) verbindende Kurbelwange (6D, 7D, 16d) umfaßt, wobei der Exzenter (5A, 5B, I5A, I5B) für eine Drehung um die Längsachse des Kurbelzapfens angeordnet ist.
7. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ ei ohne t , daß der Kurbelzapfen (5C, 5E) für eine Drehung um seine Längsachse und der Exzenter (5A> 5B) für eine gemeinsame Drehung mit dem Kurbelzapfen (5C, 5E) angeordnet sind.
8. Umlaufkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderboh-

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rung (2A, 2C, 12A, 12C) im Kolbenläufer (2, 12) durchgehend ist und daß der Kolben (4, 14) an beiden Enden dieser Zylinderbohrung wirkt.
9. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine durchgehende Zylinderbohrung (2A, 2C, 12A, 12C) mit wenigstens einer weiteren durchgehenden Zylinderbohrung (2B, 2D, 12B, 12D) gekreuzt ist, in welcher ein weiterer doppeltwirkender Kolben (J>$ 13) angeordnet ist, wobei die beiden Antriebsexzenter (5A, 15A, 5B, 15B) für diese beiden Kolben für einen gemeinsamen Antrieb in einer zeitlichen Beziehung zu -der Drehungder Kurbelwelle (6, 16) durch ein so gestaltetes Getriebe (ID, 5D, IP, 5P, 15c, I9B) gestaltet sind, daß der geomatrische Mittelpunkt jedes Exzenters einen geomatrischen Ort seiner Bewegung erhält, welcher geradlinig und längs der Zylinderbohrung des zugehörigen Kolbens verläuft.
10. Uralaufkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzei chnet , daß der Kolbenläufer (2, 12) eine zylindrische Umfangsflache hat und in eine angepaßte Zylinderbohrung (IG, lic) des Gehäuses fl, 11) eingepaßt ist.

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