-
ROTIERENDER MOTOR MIT EtÄSTISOHEM ANTRIEB
-
In der Vergangenheit sind mancherlei Versuche unternommen worden,
um einen ausgeglichenen und wirksamen Typ eines mit einem Fluidum betriebenen drehenden
Motors oder einer Maschine zu schaffen, die eine Kraftabgabewelle treibt. Die vorliegende
Erfindung betrifft einen sich drehenden, mit einem Fluidum betriebenen Motor, der
ein Paar mit Flügeln versehene, konzentrisch angeordnete Elemente aufweist, die
abwechselnd in derselben
Richtung angetrieben werden, um mit Hilfe
einer nachgiebigen Antriebsverbindung einen gleichmäßigen Antrieb einer Kraftabgabewelle
sicherzustellen. Dabei sind selbsttätige Sperrvorrichtungen vorgesehen, um zur richtigen
Zeit eine gegenläufige Drehung eines der beiden rotierenden Elemente zu verhindern,
so daß der gesamte Mechanismus einen gleichiörmigen und ausgeglichenen Drehantrieb
sichert, der dazu dient, mit Hilfe einer unter Druck stehenden Quelle eines Fluidums
eine Drehbewegung auf eine Kraft abgab ewelle zu übertragen.
-
Wechselweise kann die hier beschriebene und dargestellte Einrichtung
in eine Brennkraftmaschine umgewandelt werden, indem Zündkerzen oder Funkenerzeuger
für die das Fluidum aufnehmende Kammer der Vorrichtungen vorgesehen werden.
-
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch
die beiliegenden Zeichnungen erläutert: Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine rotierende
Maschine, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhaltet; Fig. 2 ist ein
Querschnitt längs der Linie 2----2 in Fig. 1, wobei der Klarheit wegen einige Teile
weggebrochen sind; Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3----3 in Fig.1; Fig.
4 ist ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach
Fig. 1; Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie 5---5 in Fig.4,
wobei
der Klarheit wegen einige Teile weggebrochen sind; Fig. 6 ist ein Querschnitt einer
weiteren Ausführungsform eines mit einem Fluidum betriebenen Motors, der hier beschriebenen
Art; und Fig. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie 7----7 in Fig.6, wobei der Klarheit
wegen einige Teile weggebrochen sind.
-
In den Fig. 1-3 ist eine verbesserte Ausführungsform eines mit einem
Fluidum betriebenen Motors oder einer Maschine 10 vom rotierenden Typ dargestellt.
Die Maschine 10 besitzt grundsätzlich ein Gehäuse 12, in dem eine Kraftabgabewelle
14 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses sind ein Paar rotierende mit Flügeln besetzte
Elemente 16 und 18 drehbar angeordnet,was im einzelnen noch beschrieben werden wird.
Das Gehäuse hat,wie dargestellt, zwei Getriebeabschnitte 20 und 22 und einen Motorabschnitt
24. Die Getriebeabschnitte 20 und 22 weisen jeder ein Getriebe zur Übertragung der
Drehung der mit Flügeln besetzten rotierenden Elemente auf die Kraftabgabewelle
14 auf.
-
Im folgenden werden die Elemente innerhalb des Motorabschnitts 24
und des Getriebeabschnitts 22 beschrieben; die Elemente im Getriebeabschuitt 20
sind mit denen im Abschnitt 22 identisch.
-
Das als Beispiel dienende Element 18 weist eine Mehrzahl von daran
befestigten Flügeln 26 und im inneren Durchmesser eine bei Gegendruck gebremste
Lagerbüchse 28 auf. Der Aussendurchmesser
des innerhalb der Zylinderfläche
30 des Gehäuses 12 angeordneten Elementes 18 ist so groß, daß es sich dicht an die
Zylinderfläche anschmiegt und eine den Durchtritt des Fluidums hindernde Dichtung
schafft, um einen in den Hohlräumen zwischen den Flügeln vorhandenen Gasdruck aufrechtzuerhalten.
Das Drehelement 16 weist eine Mehrzahl von Flügeln 32 auf, die bei der Montage innerhalb
des Gehäuses 12 zwischen die Flügel 26 des Elements 18 angeordnet werden. Der äussere
Durchmesser des rotierenden Elements 16 entspricht ebenfalls der Innenfläche 30
und schafft so eine Dichtung gegen das Austreten des Fluidums.
-
Im Innendurchmesser der mit Flügeln besetzten Elemente 16 und 18 ist
ein gegenüber diesen drehbares, rotierendes Teil 36 angeordnet. Dieses Element 36
ist in die zugehörigen Flächen der Drehelemente 16 und 18 dicht eingepasst.
-
Die Flügelräder 16 und 18,die Fläche 30 und das innere zylindrische
Element 36 bilden innerhalb des sich drehenden Motors 24 eine Mehrzahl von Druck-
und Auspuffkammern 42. Da an jedem der Drehelemente 16 und 18 acht Flügel angeordnet
sind, wobei die Flügel des einen Flügelrades zwischen denen des anderen liegen,
sind beispielsweise zwischen den Flügeln 16 Kammern 42 vorhanden.
-
Die Lagerbüchse des Drehelementes 1o besitzt eine Mehrzahl von Antriebsteilen
oder Flächen 44, die dazu dienen, mit Hilfe einer Mehrzahl von Spiralfedern 48 ein
Drehglied +5 in Drehung zu versetzen. Es können beispielsweise vier Drehglieder
46 an
dem Teil 45 sitzen, das durch die Federn 48 in Drehung versetzt
wird.
-
Innerhalb des Getriebeabschnitts 22 ist ein Planetengetriebe 52 angeordnet,
das dazu dient, den Antrieb vom Drehelement 18 auf die Kraftabgabewelle 14 zu übertragen.
Das Getriebe 52 besteht aus einem stationären Teil 54 mit Drehkränzen 56 und 58.
-
Das feststehende Teil 54 ist mit Bolzen an einer feststehenden Leitfläche
60 befestigt, die sich innerhalb des Gehäuses 12 befindet. Eine Mehrzahl von Planetenrädern
62 sind vorgesehen, die an dem Drehglied 45 sitzen. Ein Sonnengetriebe 64 greift
in die Planetenräder 62 ein, die ihrerseits mit dem Drehkranz 56 in Eingriff stehen.
Das Sonnengetriebe 64 ist an einem Planetenrahmen 66 befestigt, an dem eine Mehrzahl
von Antriebsrädern 68 sitzen. An einem Doppelzahnrad 70 sitzt ein Sonnenrad 72 und
ein Gegendruckrad 74. Die Planetenräder 68 greifen in den stationären Drehkranz
58 und das Sonnenrad 72 ein. Das Sonnenrad 72 und das Gegendruckrad 74 sind bei
ihrer Drehung mit der Welle 14 verbunden und dienen dazu, die Arbeitsleistung unter
Drehung auf die Welle 14 zu übertragen. Die Arbeitsweise ist dabei folgende: wenn
das Antriebsorgan 45 durch das Drehelement 18 in Drehung versetzt wird, dreht sich
das Sonnengetriebe 64 mit verminderter Drehgeschwindigkeit in der gleichen Richtung
und treibt dabei den Planetenrahmen 66, der seinerseits das Sonnengetriebe 72 ebenfalls
mit weiter verminderter Geschwindigkeit in der gleichen Richtung antreibt, wodurch
der Welle 14 eine verminderte Drehgeschwindigkeit ertelt wird.
-
In dem Gehäuse 12 sind eine Anzahl von Druckeinlässen 80, beispielsweise
acht an der Zahl, und eine Mehrzahl von Auslässen 82, beispielsweise sechzehn an
der Zahl, vorgesehen. Bei der Drehung der Flügelelemente 16 und 18 bilden die Kammern
42 abwechselnd Auspuff- und Druckkammern, wie dies noch naher beschrieben wird.
-
Um eine Rückwärtsdrehung eines der Blügelelemente 16 und 18 zu verhindern,
wenn durch die Druckgaseinlässe 80 innerhalb der abwechselnd aufeinander folgenden
Kammern 42 Druckstöße erzeugt werden, ist eine Bremsvorrichtung vorgesehen. Diese
Bremsvorrichtung besteht aus einer drehbaren Welle 100, an der ein elliptisches
Zahnrad 102 befestigt ist, das in das an der Welle 14 sitzende elliptische Zahnrad
74 eingreift. Auf diese Weise dreht sich das Zahnrad 74 zusammen mit der Eraftabgabewelle
14 und dem Antriebsrad 102 mit verschiedener Drehgeschwindigkeit infolge der elliptischen
Form der Getrieberäder.
-
Die Bremswelle 104 besitzt eine Festhaltevorrichtung in Form einer
Halbmondsichel 104, die zusammen mit der Bremswelle 100 umläuft. Auf der Lagerbüchse
28 des Drehelementes 18 ist eine Mehrzahl von Nockenrädern 106 angeordnet, die drehbar
auf den Zapfen 108 sitzen. Die Räder 106 können von der halbmondförmigen Haltevorrichtung
104 aufgenommen werden, wie dies in Fig.2 dargestellt ist.
-
Eine Anzahl der im Abschnitt 20 vorhandenen Elemente sind ebenso wie
die Elemente im Abschnitt 22 beziffert mit dem Zusatz "a".
-
Das Drehelement 16 besitzt so ebenfalls eine zentrale Antriebslagerbüchse
28a, in der eine Anzahl auf Zapfen 108a sitzende Rollen 106a befestigt sind. Die
übrigen Elemente in dem Ge -triebeabschnitt 20- sind denen im Abschnitt 22 gleich.
Aus Gründen, die sich aus der folgenden Beschreibung ergeben, sind die Bremsvorrichtungen
einschließlich der Welle 100 und der Räder 106 der Drehelemente 16 und 18 um 180
0C gegeneinander phasenverschoben.
-
Die Wirkungsweise des oben beschriebenen und in den Fig. 1, 2, und
3 dargestellten Fluidum-Motors ist folgende: Wenn alle rammern, beispielsweise acht,
die gegenüber den Druckeinlässen 80 liegen, unter Druck gesetzt werden, werden die
auf der linken Seite befindlichen Flügel im Uhrzeigersinn angetrieben, beispielsweise
durch den Druck eines durch die Druckeinlässe 80 eintretenden Druckgases. Dieser
Gasdruck übt einen Rückstoß beispielsweise auf die Flügel 26 aus, indem er das Bestreben
zeigt, die Flügel 26 und das Drehelement 18 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. In
diesem Augenblick befindet sich jedoch die Bremsvorrichtung aus dem halbmondförmigen
Teil 104 in einer Stellung, die etwa um 1500 gegenüber der in Fig. 2 dargestellten
verschoben ist. Diese hindert das Drehelement 18 infolge des Eingriffs zwischen
dem halbmondförmigen Teil 104 und dem Rad 106 sich in der Gegenrichtung zu drehen.
Es ist offensichtlich, daß die Einstellung der Drehung des halbmondförmigen Teiles
104 kritisch ist. Diese Einstellung wird durch den Antrieb von der ßraftababewelle
14 durch die ellipSischer
Getrieberäder 74 und 102 erzielt, so
daß bei geeigneter Stellung des Drehelements 18 gegenüber den Druckeinlässen 80
das halbmondförmige Teil 104 eine Rückdrehung der Lagerbüchse 28, an der die Räder
106 befestigt sind, verhindert. Der Antrieb der Kraft abgab ewelle 14 in der gewünschten
Richtung wird beispielsweise dadurch geschaffen, daß das Drehelement 18 in einer
Stellung sich befindet, in der es durch den sich ausdehnenden Ga.sdruck innerhalb
der abwechselnden Kammern 42 angetrieben wird; dabei treibt es dann seinerseits
das Drehglied 45 an.
-
Mit Hilfe des doppelten planetarischen Untersetzungsgetriebes wird
das Sonnenrad 72 und die Kraft abgab ewelle 14 in der gleichen Richtung wie das
Drehelement 18 mit verminderter Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Wenn einer
der Rotoren in der gewünschten Richtung angetrieben wird, befindet sich also offensichtlich
der andere Rotor in der Bremsphase; er ist im augenblick gegenüber dem anderen Rotor
stationär und wird durch das halbmondförmige Teil 104 festgehalten. Da acht der
abwechselnd angeordneten Kammern 42 einen Druck-impuls empfangen und acht Flügel
in der gewünschten Richtung in Bewegung gesetzt werden, kommen die Druckauslässe
82 in eine Lage, daß sie das Gas, das sich ausgedehnt und Arbeit geleistet hat,
aus den abwechselnd vorhandenen acht Kammern 42 austreten lassen. Offensichtlich
muß ein Ventilsystem vorgesehen werden, um abwechselnd die Druckeinlässe 80 zu öffnen
und den Druck aus den Auslässen 82 ausströmen zu lassen. Dies kann in bekannter
Weise erfolgen und soll im einzelnen hier nicht beschrieben werde3
Aus
den obigen Darlegungen dürfte klar sein, daß der durch ein Fluidum betriebene Drehmotor
gemäß der Erfindung einen wirksamen Antrieb der Welle 14 unter ausgeglichener Drehung
erzeugt, wobei ein gleichmäßiger Äntrieb aus einer Druckquelle eines Fluidums sichergestellt
ist. Die Bremsvorrichtungen für die Drehelemente 16 und 18 sind um 1800 phasenverschoben,
um zu der ausgeglichenen Art des durch ein Fluidum betriebenen Motors beizutragen.
-
Offensichtlich kann bei Verwendung von Ventilen zum abwechselnden
Öffnen und Schließen der Eintritts- und Austrittsöffnungen 80, 82 und unter zusätzlicher
Anordnung von Zündkerzen an den geeigneten Stellen der durch ein Fluidum betriebene
Motor 110 leicht aus einem durch äussere Kräfte angetriebenen Verbrennungsmotor
zu einer Verbrennungsmaschine mit Innenverbrennung umgewandelt werden, um der Kraftabgabewelle
14 eine entsprechende Drehung zu verleihen.
-
In den Fig. 4 und 5 ist eine modifizierte Ausführungsform des rotierenden
Motors dargestellt. Die Elemente dieser Ausführungsform sind den Elementen der Fig.
1, 2 und 3 ähnlich, sie sind daher mit den gleichen Ziffern unter Vorsatz- der Ziffer
"2" bezeichnet; dies bedeutet, daß die Ziffern in der 200er Reihe ähnlich- denen
der Fig. 1 sind. Der Hauptunterschied zwischen der Ausführungsform der Fir. 4 und
derjenigen der Fig. 1 bis 3 besteht in der Bremsvorrichtung für die Rotoren 216
bis 218,um sie in Bremsstellung zu halten, wenn der andere Rotor in der
gewünschten
Richtung angetrieben wird. Eine Beschreibung des Antriebs durch das Planetengetriebe
252 erübrigt sich, da dieses mit dem in Fig. 1 beschriebenen identisch ist. Ebenso
soll die Wirkung des Fluidum-Äntriebs durch die Eintrittsöffnungen 280 und die Austrittsöffnungen
282 nicht beschrieben werden, da dies ebenfalls identisch ist. Der Bremsmechanismus
für die Ausführungsform des durch ein Fluidum angetriebenen Motors, wie er in den
Fig. 4 und 5 dargestellt ist, besteht aus einem verhältnismäßig großen Einweg-tipplungsmechanismus
302, der selbsttätig dazu dient, die Drehelemente 216 und 218 an einer Drehung in
umgekehrter Richtung zu derjenigen, in der sie normalerweise angetrieben werden,
zu hindern.
-
Das Element 218 besitzt beispielsweise eine Axialnabe 304,die einen
inneren Drehkranz 306 für die Einweg-Kupplung 302 aufweist. Die Nabe 304 befindet
sich bei der Drehung im Eingriff mit der Nabe 308, die mit Hilfe der nachgiebigen
Segmente 310, Anschläge 312 an dem Planetenrahmen 252 antreibt.
-
Innerhalb des Gehäuses 212 ist eine Bremsplatte 320 für eine Einwegkupplung
302 vorgesehen. Die Bremsplatte 320 besteht aus einer Reihe von Schlitzen 322, in
der Räder 324 angeordnet sind. Die Räder324 werden durch Stäbe 326 festgehalten,
die in Bohrungen 328 der Bremsplatte 320 vorhanden sind. An jedem der Stäbe 326
greift eine Spiralfeder 330 ein, die den Stab beispielsweise nach links drückt,
wie dies aus Fig.5 ersichtlich ist, um auf diese Weise die Räder 324 zwischen dem
inneren
Laufkranz 306 und der in den Schlitzen 322 vorgesehenen
äusseren Eurvenfläche 332 festzuhalten. Wenn die Nabe 308 versucht, sich in einer
Richtung gegen den Uhrzeiger zu drehen, ist dies augenscheinlich nicht möglich,
da die Bremsplatte 320 ja feststeht. Der Versuch einer Gegendrehung drückt die Räder
324 nur dichter an die Kurvenfläche 332 und hält den inneren Laufring 306 stationär.
Dieser Laufring 306 kann jedoch im Uhrzeigersinn sich drehen, da hierdurch die Räder
324 aus der festgeklemmten Stellung zwischen den Survenflächen 332 und dem Laufkranz
306 gelöstwerden.Eine ähnliche Einweg-Einrichtung oder Kupplung 302a ist für den
Getriebe abschnitt 222a vorgesehen, er dient in gleicher Weise dazu, das Drehelement
216 bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn festzuhalten in ähnlicher Weise, wie
dies durch die Binwegkupplung 302 für das Drehelement 218 geschieht. Somit ist bei
der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 eine vereinfachte Form eines Bremsmechanismus
geschaffen, um die Rotoren 216 und 218 selbsttätig an einer Drehung in der Gegenrichtung
zu hindern, wenn sie als Bremsvorrichtung für den Fluidumsantrieb des Motors 210
dienen.
-
In den Fig. 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform für einen durch
ein Fluidum getriebenen Motor dargestellt, bei dem ein einziges Antriebssystem zwischen
den Drehelementen und der Kraftabgabewelle dargestellt ist. Gleiche Konstruktionselemente
der Fig. 6 und 7 tragen die gleichen Zahlen, wie in den Big. 1 bis 3, mit dem Unterschied,
daß sie mit der vorgesetzten Zahl "4" versehen sind; mit anderen Worten, handelt
eß rsieh hier
um die 400er Reihe. Der durch ein Fluidum angetriebene
Motor 410 der Fig. 6 arbeitet in gleicher Weise, wie dies bei Fig.1 beschrieben
ist. Dabei dient der durch die Einlässe 480 eintretende Druck des Fluidums dazu,
abwechselnd die Drehelemente 416, 418 in der gewünschten Richtung zu drehen, um
so die Kraftabgabewelle 414 anzutreiben. Die Nabe 502, die mit dem Element 418 verbunden
ist, besitzt innere Anschläge 520, die mit einem Stahlfederantrieb 522 im Eingriff
stehen. Die Äntrieb steile 522 und 524 sind jeder mit einem Arm 525 versehen, der
durch die anschlage 520 in Bewegung gesetzt wird. Die Stahlfederantriebsglieder
522 und 524 besitzen nach innen reichende Arme 526, die in Bohrungen 528 eingreifen,
die in den an der Welle 414 sitzenden Antriebszapfen/ vorgesehen sind.
-
Wenn also beispielsweise das Drehelement 418 in der gewünschten Richtung
angetrieben wird, treibt es seinerseits die Arme 525 der Federn 522 und 524 in der
gewünschten Richtung, und durch Vermittlung dieser Federn die Welle 414. Wie ersichtlich
ist der Antrieb sehr sanft, da die Bedern sich leicht biegen können, um Stöße innerhalb
des Systems zu vermeiden, obwohl sie in entsprechender Weise dazu dienen, die Kraftabgabewelle
414 anzutreiben.
-
An der Nabe 502 ist ein äusserer Kupplungskranz 540 vorgesehen, der
in Verbindung mit dem Einwegkupplungsmechanismus 542 dazudient, das Drehelement
418 an einer Drehung in der Gegenrichtung zu hindern, ähnlich wie die Einwegkupplung
302 in Sir.4.
-
Die Einwegkupplumg 542 weist eine Mehrzahl von keLförmigen
Segmenten
544 auf, die innerhalb einer passenden Bohrung 546 in der Bremsplatte 548 vorgesehen
sind, die ihrerseits an dem Gehäuse 412 befestigt ist. Spiralfedern 550 wirken auf
die Keilsegmente 544 ein, indem sie diese, wie in Fig. 7 dargestellt, nach links
drücken. Wenn der innere Supplungskranz 540 versucht, sich gegen den Uhrzeigersinn
zu drehen, dienen die in einem Winkel angeordneten keilförmigen Elemente 544 dazu,
eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn zu verhindern, wie dies in Fig. 7 dargestellt
ist, wobei sie das Element 418 bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn festhalten.
Das Element 418 kann jedoch im Uhrzeigersinn sich drehen, da dies die keilförmigen
Elemente 544 gegen die Kraft der Feder 550 verschiebt und hierdurch die Drehung
freigibt.
-
Ein ähnlicher Typ einer Einweg-Supplung, der hier nicht dargestellt-ist,
kann für das Drehelement 416 vorgesehen sein; er verhindert eine Drehung des Elements
416 in der Gegenrichtung, wenn es als Bremselement für den durch ein Fluidum angetriebenen
Motor dient.
-
Der Federantrieb für das Drehelement 416 ist nicht im einzelnen beschrieben,
da er mit demjenigen des Drehelements 418 identisch ist, wobei ebenfalls ein paar
von Federantriebsgliedern 522a und 524a verwendet werden.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß der durch ein fluidum
angetriebene Motor nach den Fig. 6 und 7 eine Roapakbe
Konstruktion
aufweist und einen antrieb einer Kraftabgabewelle 414 durch ein Fluidum ermöglicht.
Der Antrieb ist sanft und vibrationsfrei, da der Antrieb durch Federstahlantriebsteile
erfolgt, die die Erschütterungen durch Druckstöße absorbieren.
-
Ebenso wie die Konstruktionen nach den Fig. 1 bis 3 und 4 und 5 kann
der durch ein Fluidum angetriebene Motor 410 der Fig.
-
6 und 7 durch anordnung von Zündkerzen zum Zünden von Gas in den Kammern
442 zu geeigneter Zeit als innere Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, um
Drehelemente in der gewünschten Richtung anzutreiben.