DE2520778A1 - Umlaufende brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E E T Z sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr.

8 München 22, Steinsdorfstr. 10 Tel. (089)22 72 01/227244/295910

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81-24.152P(24.153H)

9. 5. 1975

Sayoko UCHIKOBA, Kagoshima-shi, Kagoshima-ken (Japan)

Umlaufende Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Brennkraftmaschine.

Eine urnlaufende Brennkraftmaschine bekannter Art hat die vier aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgänge des Ansaugens, der Verdichtung, der Ausdehnung und des Ausschubs über eine einzige Umdrehung des Läufers nicht genau auszuführen vermocht und ist infolge der mit den Kolbenhüben verbundenen Beschränkungen verwickelt in ihrer Bauart und sperrig.

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine umlaufende Brennkraftmaschine zu schaffen, die einfach in ihrer Bauart ist und im Betrieb hohen Wirkungsgrad hat und die frei von den genannten Mängeln ist.

Die erfindungsgemäße umlaufende Brennkraftmaschine ist ausgezeich-

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net durch ein Gehäuse mit Einlaß- und mit Auslaß-Öffnungen und mit einer inneren Umfangswand, die einen kreiszylindrischen Raum umgrenzt, einen Rotor, der in diesem Raum angeordnet und eingerichtet ist, an der inneren Umfangswand des Gehäuses gleitend umzulaufen, mindestens einen im Rotor angeordneten Zylinder, einen Kolben, der im Zylinder hin- und hergleiten kann, eine Kurbelwelle, die durch den Kolben gedreht wird, und eine Vorrichtung für Drehantrieb des Rotors, die den Rotor gemäß der Drehung der Kurbelwelle zu drehen eingerichtet ist.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße umlaufende Brennkraftmaschine im Querschnitt,

Fig. 2 dieselbe im Längsschnitt entlang der Linie II-II der Fig . 1, Fig. 3 den Gehäuse-Mittelteil derselben Maschine in Seitenansicht,

Fig. 4 denselben im Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile IV-IV der Fig . 3,

Fig. 5 denselben im Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile V-V der Fig. 3,

Fig. 6 denselben im Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile VI-VI der Fig. 3,

Fig. 7 den linken Gehäuse-Seitenteil in perspektivischer Darstellung,

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Fig. 8 den rechten Gehäuse-Seitenteil in perspektivischer Darstellung ,

Fig. 9 den Rotor in Seitenansicht von rechts, Fig. 10 den Rotor in Seitenansicht von links,

Fig. 11 den Rotor im Schnitt läigs der Linie XI-XI der Fig. 9 und Fig. 10,

Fig. 12 den Rotor im Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. und Fig. 10,

Fig. 13 eine Wellenringfeder in perspektivischer Darstellung,

Fig. 14 einen Gasabdichtungs-Ring in perspektivischer Darstellung,

Fig. 15 einen Ölabdichtungs-Ring in perspektivischer Darstellung,

Fig. 16 eine andere Wellenringfeder in perspektivischer Darstellung,

Fig. 17 die Kurbelwelle von ihrer Seite gesehen,

Fig. 18 die Haupt-Pleuelstange in Ansicht in Achsrichtung,

Fig. 19 dieselbe in Ansicht von ihrer Seite,

Fig. 20 eine Neben-Pleuelstange in Ansicht von ihrer Seite,

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Fig. 21 dieselbe in Ansicht in Achsrichtung,

Fig. 22 das nicht umlaufende, innen verzahnte Rad (Außenrad) in Ansicht in Achsrichtung,

Fig. 23 dasselbe in Seitenansicht, teilweise im Schnitt längs der Linie XXIII-XXIII der Fig. 22,

Fig. 24 ein Planetenrad nebst zugehörigen Bauteilen in perspektivischer Darstellung,

Fig. 25 die Stellungen der Haupt-Pleuelstange und der Neben-Pleuelstangen während des Bewegungsablaufes,

Fig. 26 diagrammatisch die Bestimmung der Länge der zugehörigen Neben-Pleuelstange.

Im folgenden wird eine neue Ausführungsform der Erfindung anhand dieser Zeichnung beschrieben.

Zunächst sei auf die in Fig. 1 und Fig. 2 gegebene Übersichtszeichnung einer erfindungsgemäßen umlaufenden Brennkraftmaschine verwiesen. Ein Gehäuse 10 besteht aus einem Gehäuse-Mittelteil 3, der eine innere Umfangswand 2 hat, die einen kreiszylindrischen Raum 1 umgrenzt, und einem Paar Gehäuse-Seitenteilen, nämlich dem linken Seitenteil 5 und dem rechten Seitenteil 6, die beide mittels Schrauben 4 starr am Gehäuse-Mittelteil 3 befestigt sind. Innerhalb des Raumes 1 befindet sich ein Rotor 11, der an der inneren Umfangswand 2 entlanggleitet und einen Hauptzylinder 12 und zwei Nebenzylinder 13 enthält;

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diese drei Zylinder bilden zusammen ein einziges Stück und sind im Winkel von 120 zueinander angeordnet. Im Hauptzylinder 12 ist ein Hauptkolben 14, in den Nebenzylindern 13 sind Nebenkolben 15 angeordnet; alle diese Kolben können in den zugehörigen Zylindern hin- und hergleiten.

Eine Kurbelwelle 16 ist drehbar durch die Mitte des linken und des rechten Gehäuse-Seitenteils 5 bzw. 6 hindurchgeführt und kann mittels einer Haupt-Pleuelstange 17 und je einer Neben-Pleuel stange 18, die an dem Hauptkolben 14 bzw. je einem der Nebenkolben 15 angelenkt sind, angetrieben werden.

Auf der Kurbelwelle 16 ist, drehfest mit ihr verbunden, ein Sonnenrad 20 eines Planeten-Zahnrädergetriebes angebracht; dessen Außenrad 21, innenverzahnt, ist im rechten Gehäuse-Seitenteil 6, starr mit diesem verbunden, angebracht. Am Rotor 11 sind drei Planetenräder 22 angebracht; sie kämmen mit dem Sonnenrad 11 und dem innenverzahnten Außenräd 21. Das Sonnenrad 20, das innenverzahnte Außenrad 21 und die Planetenräder 22 bilden eine Rotor-Drehvorrichtung. Genauer gesagt: Wenn die Kurbelwelle 16 vom Hauptkolben 14 und den Nebenkolben 15 gedreht wird, dann dreht sich das Sonnenrad 20 in Richtung des Pfeiles R der Fig. 1; infolgedessen laufen die Planetenräder 22 um das Sonnenrad 20 herum am innenverzahnten Außenrad 21 in Richtung des Pfeiles R der Fig. 1, und dabei drehen sie sich um ihre Achsen. Auf diese Weise wird infolge des Umlaufes der Planetenräder um das Sonnenrad der Rotor 11 in Richtung des Pfeiles R gedreht.

Nun wird die Bauart der erfindungsgemäßen umlaufenden Brennkraftmaschine im einzelnen anhand der Fig. 1-25 beschrieben:

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Der Gehäuse-Mittelteil 3, der kreisförmigen Querschnitt hat und mit seiner Innen-Um fangs wand 2 den Raum 1 umgrenzt, ist von wesentlich ringförmiger Gestalt| er enthält Wasserkammern 30 und hat mehrere angegossene Augen 32, deren jedes in seinem Loch 31 einen Bolzen 4 aufnimmt, wie Fig. 1-6 zeigen. Der Gehäuse-Mittelteil weist an einer Seite ein Paar Einlaßöffnungen 34 und ein Paar Auslaßöffnungen 35 auf, die durch in der Mittelebene angeordnete Rippen 33 a bzw. 33 b unterteilt sind; auf diesen Rippen gleiten später zu beschreibende Gasabdichtungs-Ringe 54. Auf der anderen Seite des Gehäuse-Mittelteils 3 sind eine Nische 37 und ein Loch 38 für eine Zündkerze 36 angeordnet. Der Gehäuse-Mittelteil 3 ist an seinen Stirnwänden mit Ringnuten 40 versehen, in denen kreisrund profilierte Dichtungsringe 39 liegen.

Der linke Gehäuse-Seitenteil 5 weist in Achsmitte ein Loch 42 auf, durch das die Kurbelwelle 16 hindurchgeht, wie aus Fig. 2 und 7 ersichtlich. An seiner inneren Stirnwand ist der linke Gehäuse-Seitenteil 5 mit einer Ringrippe 43, an der gleitend der Rotor 11 mit einer Ringrippe 68 zwecks Stabilisierung anliegt, ferner mit einer Ausnehmung 44, in welche die Kurbelwelle 13 mit einem Gleitflansch 69 a hineinragt, ferner mit Wasserkammern 45 und mit Schmieröl-Rücklauföffnungen 101 und 102 versehen. Der Gehäuse-Seitenteil 5 trägt ferner an seinem Außenumfang mehrere Augen 32 a mit Löchern 31a für Bolzen 4, mittels deren er starr mit dem Gehäuse-Mittelteil 3 verbunden werden kann.

Der rechte Gehäuse-Seitenteil 6 enthält in seiner Achsmitte ein Loch 46, durch das die Kurbelwelle 16 hindurchgeht, wie aus Fig. 2 und Fig. 8 ersichtlich, und an seinem Außenumfang mehrere Augen 32b

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mit Löchern 31b für die Bolzen 4, mittels deren er starr mit dem Gehäuse-Mittelteil verbunden werden kann. Er ist ferner an seiner inneren Stirnwand mit einer tiefen Ausnehmung 47 kleinen Durchmessers und mit einer flachen Ausnehmung 48 großen Durchmessers versehen; diese beiden Ausnehmungen sind konzentrisch zum achsmittigen Loch 46. Nahe dem Umfang dieser flachen, im Durchmesser großen Ausnehmung sind mehrere Löcher 50 angeordnet, in welche Bolzen 49 zur Befestigung des Sonnenrades 21 am rechten Gehäuse-Seitenteil eingesteckt werden. Nahe dem Umfang der inneren Seitenwand des rechten Gehäuse-Seitenteils 6 sind mehrere Schmieröl-Rücklauföffnungen 103 und 104 sowie Wasserkammern 51 ähnlich den Wasserkammern 45 des linken Gehäuse-Seitenteils 5 angeordnet.

Der Rotor 11 enthält den Hauptzylinder 12 und die Nebenzylinder 13, die alle in Winkelabständen von 120 zueinander angeordnet sind, wie Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 9-12 zeigen. In diesen Zylindern 12 und

13 gleiten der Hauptkolben 14 und die Nebenkolben 15. Wenn der Rotor 11 in den vom Gesamt-Gehäuse 10 gebildeten kreiszylindrischen Raum 1 eingebaut ist, bilden die Zylinder 12 und 13 zusammen mit den Kolben

14 und 15 und der inneren Umfangswand des Gehäuse-Mittelteils 3 je eine Brennkammer.

Am Außenumfang der beiden Stirnwände des Rotors 11 sind Ringnuten 55 angeordnet, in denen je eine in Fig. 13 dargestellte Wellenringfeder 53 und ein in Fig. 14 gezeigter Gasabdichtungs-Ring 54 liegen.

Der Gasabdichtungs-Ring 54 hat, wie Fig. 14 zeigt, an seinem

Außenumfang an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen zwei

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auswärts hervorragende Vorsprünge 56; diese verhindern, daß ver-

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dichtetes Gas ausgeblasen wird, wenn der Rotor am Loch 38 des Gehäuse-Mittelteils 3 vorbeigleitet. Die zugehörige Ringnut 55 ist mit zwei diese Vorsprünge aufnehmenden Taschen 57 versehen, so daß der Gasabdichtungs-Ring 54 mitsamt seinen Vorsprüngen 56 in die Ringnut 55 hineingeht.

Im Rotor 11 sind ferner an seinen beiden Stirnseiten nahe der Umfangskante Ringnuten 60 vorgesehen, die je einen in Fig. 15 gezeigten Ölabdichtungsring 58 und eine in Fig. 16 dargestellte Wellenringfeder 59 aufnehmen.

So bewirken die Wellenringfedern 53 und Gasabdichtungs-Ringe 54 in den Ringnuten 55 und die Wellenringfeder 59 und Ölabdichtungs-Ringe 58 in den Ringnuten 60 die Gasabdichtung zwischen dem Rotor 11 und dem Gehäuse 10.

Die innere Umfangswand 61 des Rotors 11 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, zur Mittelebene hin etwas verdickt und zu den Stirnseiten des Rotors hin verdünnt, also geneigt, so daß der Fluß des Schmieröls erleichtert wird, wie später noch erläutert werden wird.

An der rechten Stirnfläche des Rotors 11 ist, wie aus Fig. 2, 9 und 11 ersichtlich, eine ringförmige Verstärkungsrippe 63 vorgesehen, mit der die drei Zylinder 12, 13 verbunden sind; und radial innerhalb dieser Verstärkungsrippe 63 sind-Halteplatten 65 angeordnet, welche in eine achsmittige Ausnehmung 62 hineinragen und je ein Loch 64 aufweisen, in dem ein Wellenzapfen des zugehörigen Planetenrades 22 gelagert wird.

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An der linken Stirnfläche des Rotors 11 ist, wie aus Fig. 2, 10 und 11 ersichtlich, eine ringförmige Verstärkungsrippe 66 vorgesehen, mit der die drei Zylinder 12, 13 verbunden sind; und am Umfang eines durch diese Verstärkungsrippe 66-begrenzten achsmittigen Hohlraumes 67 ist eine Ringrippe 68 angeordnet, welche zur Stabilisierung dient.

Die Kurbelwelle 16 weist Flansche 69 a und 69 b von vergrößertem Durchmesser, ferner Wangen 70 a und 70b, die an den inneren, d. h. den zur Mittelebene hin gewandten Seiten jener Flansche 69 a, 69 b angeordnet sind, und einen diese Wangen verbindenden Kurbelzapfen auf. Zwischen einem jener Flansche vergrößerten Durchmessers, nämlich dem Flansch 69 b, und der ihm zugehörigen Wange 70b sind ein zweiter Flansch 72 von noch größerem Durchmesser und das Sonnenrad 20 angeordnet. Ein Schmierölkanal 73 geht durch die Kurbelwelle 16 hindurch.

Diese so gestaltete Kurbelwelle 16 geht durch die achsmittige Ausnehmung 62 und den achsmittigen Hohlraum 67 des Rotors 11 hindurch und ist in den achsmittigen Löchern 42 und 46 des linken bzw. rechten Gehäuse-Seitenteils 5 bzw. 6 drehbar gelagert.

Die Haupt-Pleuelstange 17, die den Hauptkolben 14 mit der Kurbelwelle 16 verbindet, ist, wie Fig. 1, 18 und 19 zeigen, am Pleuelstangenauge 76 mit dem Haupt kolben 4 durch einen Kolbenbolzen 75 (Fig. l) verbunden und am Pleuelstangenkopf 77 auf dem Kurbelzapfen 71 der Kurbelwelle 16 gelagert. Der Pleuelstangenkopf 77 weist eine zylindrische Außenfläche auf, in der eine achsmittige Bohrung 78 für den Kurbelzapfen 71 angeordnet ist, und ist in zwei halbzylindrische Teile 77 a

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und 77b geteilt, die mittels Bolzen 79 zu einem Ganzen zusammengeschraubt sind.

Der äußere dieser halbzylindrischen Bauteile des Pleuelstangenkopfes 77, d. i. der Lagerdeckel 77b, ist, wie Fig. 8 und 19 zeigen, mit zwei Ausschnitten 81, in deren jedem der Pleuelstangenkopf 80 je einer Neben-Pleuelstange 18 so angeordnet ist, daß diese sich hin- und herbewegen kann, und mit zwei Löchern 83 zur Aufnahme der Anlenk bolzen 82 der Neben-Pleuelstange 18 (Fig. l) versehen.

Wie aus Fig. 22 und 23 ersichtlich, hat das Sonnenrad 21, das in der Ausnehmung 48 des rechten Gehäuse-Seitenteils 6 befestigt werden muß, wesentlich kreisrunde Form und eine Anzahl von Löchern 86 für Befestigungsbolzen.

Wie aus Fig. 24 ersichtlich, hat das Planetenrad 22, das im Loch 64 der zugehörigen Halteplatte 65 gelagert wird, einen mit Gewinde vei?- sehenen Wellenzapfen 87 und wird mittels einer Mutter 89 und zweier Scheiben 88 im Loch 64 der zugehörigen Halteplatte 65 des Rotors 11 gelagert.

Das Sonnenrad 20, die Planetenräder 22 und das Außenrad 21, die zusammen die den Rotor drehende Vorrichtung bilden, sind so entworfen, daß sie ein Drehzahlverhältnis von 2:1:4 bieten, und daher ergibt sich das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 16 und dem Rotor 1 zu 3 : 1.

Nun sei anhand der Fig. 1-25 die Arbeitsweise dieser umlaufenden Brennkraftmaschine beschrieben:

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Wenn der Hauptkolben 14 sich aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung abwärts zu bewegen beginnt, dann wird die Kurbelwelle 18 mittels der Haupt-Pleuelstange 17 in Richtung des Pfeiles R gedreht, und dadurch wird das auf der Kurbelwelle 16 drehfest mit dieser verbundene Sonnenrad 20 ebenfalls in dieser Pfeilrichtung R gedreht- Daher werden die zwischen dem Sonnenrad 20 und dem innenverzahnten Außenrad 21 angeordneten Planetenräder 22 um das Sonnenrad 20 herum im Außenrad 21 in Richtung des Pfeiles R umlaufen, wobei sie sich um ihre eigenen Achsen drehen. Diese Drehung der am Rotor 11 gelagerten Planetenräder 22 bewirkt eine Drehung des Rotors 11 in Richtung des Pfeiles R , wodurch der Hauptzylinder 12 und die Nebenzylinder 13 in Richtung des Pfeiles R gedreht werden.

Während sich der Hauptzylinder 12 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in Pfeilrichtung R um wesentlich 90 dreht, wird Kraftstoff-Luft-Gemisch aus den Einlaßöffnungen 34 angesaugt, dann diese Mischung beim Verdichtungshub während einer darauffolgenden Drehung des Hauptrades 12 um 90 verdichtet und dabei mittels der Zündkerze 36 gezündet, danach beim Expansionshub während der darauffolgenden Drehung um 90 entspannt und schließlich als Auspuffgas während der restlichen Drehung um die letzten 90 aus den Auslaßöffnungen ausgestoßen .

Die Nebenzylinder 13 und Nebenkolben 15 arbeiten im wesentlichen derselben Art wie der Hauptzylinder 12 und der Hauptkolben 14. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist, wenn das Zähneverhältnis des Sonnenrades 20 der Um lauf räder 22 und des Außenrades 21 2:1:4 beträgt, das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 16 und dem Rotor 11 3:1, die aus der folgenden Formel hervorgeht:

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= (1 + — χ —),

^Ζ2

worin η die Drehzahl der Kurbelwelle 16, η die Drehzahl des Rotors 11, ζ die Zähnezahl jedes Umlaufrades, ζ die Zähnezahl des Sonnenrades 20 und ζ die Zähnezahl des innenverzahnten Außenrades 21 bedeuten.

Durch Drehung des Rotors 11 und des in ihm enthaltenen Hauptkolbens 14 um 90 dreht sich das Ende der Kurbelwelle 16 beim Vorwärtshub um 270 , wobei der Kurbelzapfen 71 während der Drehung um 180 (270 - 90 ) den Saughub vollendet und in den unteren Totpunkt gelangt.

Durch Drehung des Rotors 11 um 180 aus seiner Anfangsstellung dreht sich das Ende der Kurbelwelle 16 beim Vorwärtshub um 540 , wobei der Kurbelzapfen 71 den Verdichtungshub vollendet und in den oberen Totpunkt, den Verdichtungs-Totpunkt, gelangt.

Durch Drehung des Rotors 11 um 270 wird der Expansionshub vollendet, und durch Drehung des Rotors 11 um 360 wird der Auslaßhub vollendet.

So vollendet während einer Drehung des Rotors 11 der Hauptkolben 14 vier Hübe.

Im Rotor 11 sind der Hauptzylinder 12 und zwei Nebenzylinder 13 angeordnet, und zwar im Winkelabstand von 120 voneinander, und in diesen Zylindern sind der Hauptkolben 14 und die Nebenkolben 15, die

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mit Haupt- bzw. Neben-Pleuelstangen verbunden sind, angeordnet. So vollführen die Haupt- und die Neben-Pleuelstangen 17 bzw. 18 eine hin- und hergehende Drehbewegung, die eine wesentlich elliptische Bahn aufweist, wie Fig. 25 zeigt. Der Hauptkolben 14 und die beiden Nebenkolben 15 vollführen im Kreislauf vier aufeinanderfolgende Hübe, nämlich Saughub, Verdichtungshub, Expansionshub und Ausschubhub, wobei sich die Rauminhalte der symmetrischen Brennkammern in wesentlich derselben "Weise verändern.

In Fig. 25 bezeichnen die Bezugsziffern 17 A und 18 A bzw. 18 B die Stellungen der Haupt-Pleuelstange 17 und der beiden Neben-Pleuelstangen 18, die denen der Fig. 1 entsprechen, und der schraffierte Teil bedeutet die Volumenänderung der Brennkammer, die durch die Bewegung der Kolben 14 und 15 entsteht. Im einzelnen: Der Hauptkolben 14A, der mit der Haupt-Pleuelstange 17 A verbunden ist, hat den Auspuffhub vollendet und beginnt wieder einen Ansaughub, während der Nebenkolben 15 A, der mit der Neben-Pleuelstange 18 A verbunden ist, den Ansaughub vollendet hat und eine Stellung innerhalb des Verdichtungshubes einnimmt und der Nebenkolben 15 B, der mit der Neben-Pleuelstange 18B verbunden ist, den Verdichtungshub vollendet hat und eine Stellung innerhalb des Expansionshubes einnimmt.

Die zugehörigen Planetenräder 22, die in den Halteplatten 65 des Rotors 11 gelagert sind, kämmen mit dem Sonnenrad 20 und dem nicht umlaufenden, innenverzahnten Außenrad 21 und sind exzentrisch zum Kurbelzapfen 71, so daß der Rotor 11 gedreht wird, wobei seine Ringrippe 68 gleitend an der Innenseite der Ringrippe 43 des linken Gehäuse-Seitenteils 5 anliegt, was den Rotor bei seiner Drehung stabilisiert.

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Da das Zähneverhältnis zwischen dem Sonnenrad 20, den Planetenrädern 22 und dem nicht umlaufenden, innenverzahnten Außenrad 2:1:4 beträgt, zeigt eine von der Haupt- und den Neben-Pleuelstangen 17 bzw. 18 gebildete Hüll-Linie eine, wie Fig. 25 zeigt, elliptische zweiblättrige Kurve 90, und die von dieser Kurve 90 gebildete Fläche zeigt längliche Gestalt. Der Gesamt-Flächeninhalt des länglichen Bereiches ist bestimmt durch den Radius, der vom Maß der Exzentrizität der Kurbelwelle 16 und von der Länge der zugehörigen Pleuelstangen 17 und 18 erzeugt ist. Wenn das oben beschriebene Zähneverhältnis gewählt ist, dann ergibt sich das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 16 und dem Rotor 11 zwangsläufig zu 3 ;

Anders gesagt: In den Zylindern 12 und 13, die mit dem Rotor 11 einen gemeinsamen Bauteil bilden, bewirken die Kolben 14 und 15 eine hin- und hergehende Drehbewegung, und daher ergeben sich in der Brennkammer zwei symmetrische Kammern, und diese Kolben und 15 bewirken eine exzentrische Planetenbewegung anstelle einer reinen Hin- und Herbewegung oder Kreisbewegung.

Die Länge der Neben-Pleuelstangen 18 sollte aufgrund einer Länge

1, - s. Fig. 25 und 26 - bestimmt werden, d^e nötig ist, wenn die ο

Pleuelstange 18 im oberen Verdichtungs-Totpunkt ankommt. Dies soll Ungleichmäßigkeit der Verdichtung des Gasgemisches durch die Haupt- und Hilfskolben 14 und 15 verhindern, welche durch Doppel-Neigung der Anlenkbolzen 82 der Neben-Pleuelstangen 18 sich ansammeln kann. Wenn ein passender Wert für die Länge der Neben-Pleuelstangen ermittelt ist, ergeben beide, d. h. die Haupt-Pleuelstange 17 und die Neben-Pleuelstangen 18, den gleichen Verdichtungshub sowohl im oberen als auch

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im unteren Verdichtungshub bei Fehlen ungleichmäßiger Verdichtung des Gemisches.

Anstatt der beiden Neben-Pleuelstangen 18 können drei Pleuelstangen 17 auf demselben Kurbelzapfen 71 nebeneinander angeordnet werden, was unabhängige Hin- und Herbewegung zulassen würde- In diesem Falle werden die Linien, welche die Pleuelstangen mit den zugehörigen Kolben verbinden, am Kurbelzapfen 71 gegeneinander versetzt,und dadurch werden auch die Drucklinien gegeneinander versetzt. Um das zu vermeiden, muß man den Hauptzylinder 14 und den Nebenzylinder 13 des Rotors 11 in Achsrichtung der Kurbelwelle 16 im Zick-Zack vorwärts und rückwärts um den Betrag der Versetzung dieser Linien staffeln. Solche Bauart ist aber mit mancherlei Nachteilen verbunden: So wird der Rotor 11 dicker; der Kurbelzapfen 71 wird langer, damit die Pleuelstangenköpfe 77 dreier Pleuelstangen 17 nebeneinander auf ihm Platz haben, und dadurch wird die Umlaufkolben-Maschine insgesamt länger und schwerer; die Einlaßöffnungen 34 und Auslaßöffnungen 35 der einzelnen Zylinder 12 und 13 bekommen verschieden große lichte Querschnitte, und dadurch werden die Einlaß- und Auslaß-Wirkungsgrade der einzelnen Zylinder 12 und 13 voneinander verschieden; und es müssen drei Zündkerzen 36 vorgesehen werden, nämlich je eine in der Mittelebene jedes Zylinders, so daß ihre Stellungen nach Maßgabe der axialen Versetzung gegeneinander gestaffelt sein müssen.

Wegen dieser beschriebenen Nachteile ist nur die Haupt-Pleuelstange 17 am Kurbelzapfen angelenkt, und die Neben-Pleuelstangen 18 sind an ihr durch Anlenkbolzen 82 angelenkt; dies ist die wirksamste Ausführungsform .

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Nun wird anhand der Fig. 26 die Formel zur Bestimmung der Länge einer Neben-Pleuelstange 18 beschrieben:

In Fig. 26, < A = 60°, *< B = 90°, *CC = 30°, < E = 60°, < F = 120° und < L = 90°, und deshalb <H = 30°.

h = r cos <H (1)

^_π r cos < H ,_v

sin <D = (2)

<G = 180°- (<C + <B + <D) (3)

< I = 180° - ( <G +<F) (4)

Durch Ordnen der Gleichung (3) ergibt sich dann

Deshalb < I = <D.

0 = R sin < I (6)

1 = R cos < I (7)

- R cos <I (8)

Und deshalb \, = —

6 cos <C J

< K = 180° - ( <I + < J) (10)

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Wenn der Rotor 11 eine Drehung von einem Drittel eines Kreislauf-Drehwinkels vollführt, dann vollendet die Kurbelwelle 16, d. i. die Hauptwelle, einen Kreislauf-Drehwinkel. Daher vollenden auf einem Kreislauf-Drehwinkel des Rotors 11 drei Brennkammern von vier zugehörigen Zylindern 12 und 13 vier Kreisläufe von Ansaugen, Verdichten, Expansion und Ausschub mit Auftreten von drei Entspannungen, auf deren Dauer die Kurbelwelle 16 drei Kreislauf-Drehwinkel vollführt. Wenn man dies in Anbetracht der Kurbelwelle 16 ansieht, kann man sagen, daß pro Kreislauf-Drehwinkel der Kurbelwelle 16 je eine Verpuffung stattfindet, wie bei einer einzylindrigen Zweitaktmaschine.

Wenn die erfindungsgemäße umlaufende Brennkraftmaschine mit einer Zweitaktmaschine verglichen wird, dann entspricht ein Hubvolumen einer Volumenänderung der Brennkammer. Von einem anderen Blickwinkel aus betrachtet: Die Vorgänge des Ansaugens und des Aus-Schubes sind bei der erfindungsgemäßen Maschine mit Umlaufkolben kein Spülvorgang; sie machen die Vorverdichtung überflüssig. So ist in ihrer Leistung die erfindungsgemäße Maschine mit umlaufenden Kolben in der Leistung mit einer Viertaktmaschine vergleichbar, weil bei jedem Kreislauf-Drehwinkel des Rotors je eine Verpuffung stattfindet, wobei eine zweimal höhere Leistungsabgabe stattfindet als bei der Viertaktmaschine gleicher Drehzahl und gleichen Hubvolumens. In dieser Hinsicht entspricht ein Zylinder der erfindungsgemäßen Umlaufkolben-Maschine in seiner Wirkung zwei Zylindern bekannter Maschinen.

Gemäß der Erfindung vollführt die Kurbelwelle eine hin- und hergehende Drehbewegung mit einer Verringerung der Größe, als wenn der Kurbeltrieb weggelassen wäre. So zeigt die erfindungsgemäße Umlaufkolben-Maschine eine Eigenschaft einer äußerst kurzhubigen Kolbenma-

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schine, was zu einer Verringerung der Gesamtgröße der Maschine und trotzdem zur Fähigkeit, hohe Leistung zu liefern, führt. Die erfindungsgemäße Umlaufkolben-Maschine erhält sich gewöhnlich im Zustand guten Massenausgleiches mit geringster Gefahr von Schwingungen- Ferner läßt sich die Anzahl der Bauteile verringern, was sowohl den Zusammenbau beschleunigt als auch die Herstellungskosten verringert.

Wie aus Vorstehendem ersichtlich, ist die erfindungsgemäße umlaufende Brennkraftmaschine kleiner in ihren Abmessungen, aber zu hoher Leistungsabgabe fähig und ohne jedes Ventil, daher einfach in ihrer Bauart. Dies beseitigt die Gefahr des Verschleißes von Ventilsitz-Flächen, die bei Verwendung unverbleiten Kraftstoffes zunimmt. Das Verhältnis der Oberfläche der Brennkammer zum Inhalt der Brennkammer ist günstig, wodurch es möglich wird, den Ausstoß von Schadstoffen wie z.B. Stickoxyd zu verringern und auch minderwertige Kraftstoffe vollständig zu verbrennen. Ferner kann die Überlappung zwischen Einsaughub und Auspuffhub frei gewählt und der lichte Querschnitt der Einlaß- und der Auspufföffnungen vergrößert werden, was den Wirkungsgrad beim Einsaugen und Auspuffen verbessert.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   . 1. !Umlaufende Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

   ein Gehäuse (10) mit Einlaß- und mit A us laß-Öffnungen (34, 35) und mit einer inneren Umfangswand (2), die einen kreiszylindrischen Raum (l) umgrenzt,

   einen Rotor (ll), der in diesem Raum (l) angeordnet und eingerichtet ist, an der inneren Umfangswand (2) des Gehäuses gleitend umzulaufen,

   mindestens einen im Rotor (ll) angeordneten Zylinder (12, 13), einen Kolben (14, 15), der im Zylinder hin- und hergleiten kann, eine Kurbelwelle (16), die durch den Kolben gedreht wird, und

   eine Vorrichtung (20, 21, 22) für Drehantrieb des Rotors (ll), die den Rotor (11) gemäß der Drehung der Kurbelwelle (16) zudrehen eingerichtet ist.
2. 2. Umlaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   einen Haupt- und zwei Nebenzylinder (12, 13), die im Rotor (ll) im Winkelabstand von 120 voneinander angeordnet sind,

   einen Hauptkolben (14), der im Hauptzylinder angeordnet und darin hin- und herzugleiten eingerichtet ist,

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   zwei Nebenkolben (15), die in den Nebenzylindern angeordnet und darin hin- und herzugleiten eingerichtet sind,

   eine Haupt-Pleuelstange (17), deren Auge am Hauptkolben (14) und deren Kopf ander Kurbelwelle (16) angelenkt ist, und

   zwei Neben-Pleuelstangen (18), welche am Kopf der Haupt-Pleuelstange (17) und an den Nebenkolben (15) angelenkt sind.
3. 3. Umlaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   ein unverzahntes Außen-Getrieberad (21), das am Gehäuse (1O) starr befestigt ist,

   ein Sonnenrad (20), das starr auf der Kurbelwelle (16) befestigt ist, und durch :

   mehrere Planetenräder (22), die am Rotor (ll) gelagert und dazu eingerichtet sind, mit dem Außenrad (21) und dem Sonnenrad (20) zu kämmen und so den Rotor (ll) relativ zum Gehäuse zu drehen.
4. 4. Umlaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahlen des Sonnenrades (20), der Planetenräder (22) und des Außenrades (21) sich wie 2:1:4 verhalten.
5. 5. Umlaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Zähnezahlen des Sonnenrades, der Planetenräder und des Außenrades so gewählt ist, daß die Drehzahl der Kurbelwelle (16) sich zur Drehzahl des Rotors (ll) wie 3 : 1 verhält.

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   Leer seife