DE3117651A1

DE3117651A1 - Drehkolbenmotor mit im durchmesser vergroesserter antriebswelle

Info

Publication number: DE3117651A1
Application number: DE19813117651
Authority: DE
Inventors: Ralph M. 55343 Eden Prairie Minn. Hoffmann
Original assignee: TROCHOID POWER CORP
Current assignee: TROCHOID POWER CORP
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1981-05-05
Publication date: 1982-03-11
Also published as: GB2077357A; JPS56162203A; US4382755A; CA1197425A; GB2077357B

Description

Trochoid Power Corporation, 14789 Martin Drive, Eden Prairie, Minnesota 55344, U.S.A.

Drehkolbenmotor mit im Durchmesser vergrößerter Antriebswelle

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor mit einem Gehäuse, welches einander gegenüberliegende, mittels einer Umfangswand längs einer ersten Achse auf Abstand gehaltene Stirnwände aufweist, wobei die Umfangswand einen zur ersten Achse symmetrischen trochoiden Hohlraum bildet; einem zu einer zweiten, zur ersten Achse parallelen und zu ihr mit Abstand angeordneten Achse symmetrischen Rotor, der im Hohlraum mit abdichtendem Eingriff beweglich ist und mehrere Arbeitskammern bildet; Leitungen zum Zu- und Abführen

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eines Strömungsmittels in die bzw. aus den Arbeitskammern; einer zur ersten Achse konzentrischen Triebwelle, die die Bewegung des Rotors im Hohlraum begrenzt, wobei dieser (Rotor) eine Planentenbewegung um die erste Achse ausführt.

Es ist bekannt, daß die Expansionskraft in derartigen Drehkolben-Expansionsmotoren oder Umlauf-Expansionsmotoren entweder durch ein komprimiertes Expansions-Strömungsmittel oder durch Verbrennung erzeugt werden kann, wobei derartige Vorrichtungen, insbesondere solche, die ein komprimiertes Expansions-Strömungsmittel vorsehen, auch umgekehrt als Kompressionsvorrichtung, z.B. als Luft-Kompressor, einsetzbar sind. Obwohl im folgenden die Erfindung im Zusammenhang mit einem ein komprimiertes Expansions-Strömungsmittel verwendenden Drehkolbenmotor beschrieben wird, ist offensichtlich, daß sie auch bei Verbrennungsmotoren oder Kompressoren einsetzbar ist. Bei einem konventionellen Umlaufmotor wird die Drehung des Rotors um den Exzenter und der Umlauf des Rotor-Mittelpunktes um die Achse der Triebwelle mittels eines sogenannten Phasengetriebes gesteuert. Derartige Phasengetriebe weisen ein ringförmiges Innen-Zahnrad auf, das im Rotor ausgebildet ist und mit ihm dreht, sowie ein stationäres Außen-Zahnrad, das in bezug auf das Gehäuse ortsfest angeordnet ist. Aufgrund des Zusammenwirkens beider Zahnräder dreht sich der Rotor während seines Umlaufes um die Achse der Triebwelle um den Exzenter. Dabei sind die beiden Zahnräder derart ausgelegt, daß ein kontinuierlicher Kontakt zwischen jeder der Dreieckspitzen des Rotors und der Innenwand des epiotrochoidalen Hohlraumes gewährleistet

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ist. Derartige UmIaufmotoren weisen geeignete Dichtungen und Ventile auf, die das Expansions-Strömungsmittel selektiv in die durch die Außenfläche des Rotors sowie die Innenwand des Gehäuses definierten Arbeitskaitunern steuern. In der US-PS 40 47 856 ist beispielsweise ein derartiger Drehkolbenmotor beschrieben.

Drehkolbenmotoren weisen verschiedene Konstruktions-Variablen auf: Eine derartige Variable ist die Zahl der Ausbauchungen im epitrochoidalen Hohlraum und die zugehörige Anzahl von Spitzen des Rotors. Üblicherweise weist der epitrochoidale Hohlraum zwei gegenüberliegende Ausbauchungen und einen umlaufenden Rotor mit drei Spitzen auf. Eine vorgegebene Randbedingung für solche Drehkolbenmotoren ist die übersetzung zwischen dem Innen-Zahnrad des Rotors und dem stationären, mit dem Gehäuse verbundenen Zahnrad, welche 3 : 2 sein muß. Mit anderen Worten, der Teilkreisdurchmesser des Ring-Zahnrades muß eineinhalbmal größer als der Teildurchmesser des stationären Zahnrades sein. Dementsprechend hat das Ringzahnrad eineinhalbmal so viele Zähne wie das stationäre Zahnrad. Eine andere notwendige Randbedingung derartiger Motoren ist das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers des Ring-Zahnrades zur Exzentrizität des Rotors, welches 6:1 betragen muß. Die Exzentrizität des Rotors ist dabei der Abstand zwischen der Achse der Antriebswelle und der Mittelachse des Rotors. Nach dem oben Gesagten muß deshalb der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades viermal so groß sein wie die Exzentrizität. Für eine gegebene Exzentrizität sind also die Abmessungen des Ring-Zahnrades und des stationären Zahn-

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rades beschränkt. Da sich aber ein Abschnitt der Antriebswelle durch das stationäre Zahnrad erstreckt, ist der Durchmesser der Antriebswelle notwendigerweise beschränkt. Er kann nicht größer sein als der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades abzüglich des zum Tragen der Zähne erforderlichen Radiusabschnittes. Bei einem herkömmlichen Drehkolbenmotor mit zwei epitrochoidalen Ausbauchungen im Hohlraum beträgt der Teilkreisdur chines ser des stationären Zahnrades das vierfache der Exzentrizität. Ist der Motor durch einen Rotor mit "innerer "Einhüllender" definiert, so wird bei einem epitrochoidalen Hohlraum mit M-Ausbauchungen der Rotor M + 1 Flächen bzw. Spitzen aufweisen. Im Falle der US-PS 40 47 856 ist M = 2, also M + 1 = 3. Daraus folgt, daß im allgemeinen das stationäre Zahnrad in einem derartigen Rotor gegenüber dem Ring-Zahnrad ein Verhältnis ^

bezüglich des Zahnverhältnisses sowie der Teilkreisdurchmesser aufweist.

Diese Beschränkung des Durchmessers der Antriebswelle, welche durch die eingangs beschriebenen notwendigen Beziehungen zwischen den Teilkreisdurchmessern der Zahnräder bedingt ist, führt bei herkömmlichen Drehkolbenmotoren zu verschiedenen Nachteilen und Einschränkungen. Zunächst kann die Antriebswelle nur ein beschränktes Drehmoment aufnehmen. Auch ist bekannt, daß sich die Antriebswelle aufgrund von auf dem Rotor lastenden Radialkräften verbiegt, so daß unerwünschte Vibrationen auftreten. Drittens ist bekannt, daß die genannte Verbiegung der Antriebswelle das stationäre Zahnrad beschädigen kann, insbesondere ist eine ungleichmäßige Abnutzung der Zahnräder häufig

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zu beklagen. Weiterhin hat die herkömmliche Antriebswelle eine Lagerfläche, die der Belastung des Rotors nicht entspricht.

Aufgrund dieser Beschränkungen besteht ein Bedürfnis nach einem Drehkolbenmotor bzw. einem Kompressor, der es gestattet, eine Antriebswelle mit wesentlich vergrößertem Durchmesser zu benutzen. Dieser Durchmesser der Antriebswelle war nach dem Stand der Technik durch die vorgegebenen Beziehungen zwischen den Zahnrädern und der Exzentrizität stark beschränkt.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Drehkolbenmotor derart weiterzubilden, daß der Durchmesser der Antriebswelle vergrößert werden kann. Dazu sollen insbesondere die Teilkreisdurchmesser des stationären und des ringförmigen Zahnrades vergrößert werden, ohne daß die .Größe oder die Betriebsbedingungen des Drehkolbenmotors verändert werden müssen. Darüber hinaus soll eine zusätzliche Vergrößerung des Durchmessers der Antriebswelle (Triebwelle) dadurch möglich sein, daß das bisher erforderliche Übersetzungsverhältnis zwischen dem Ring-Zahnrad und dem stationären Zahnrad nicht mehr befolgt zu werden braucht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein erstes, mit dem Rotor verbundenes und sich mit ihn um die zweite Achse drehendes Zahnrad; ein mit dem ersten Zahnrad kämmendes zweites Zahnrad; einen mit der Triebwelle verbundenen, den Rotor bei dessen Drehung um die zweite Achse abstützenden ersten Exzenter; einen mit der Triebwelle verbundenen, das zweite Zahnrad zur

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Rotation um eine dritte Achse tragenden zweiten Exzenter, wobei sich die dritte Achse unter Abstand parallel zur ersten Achse erstreckt; und ein das zweite Zahnrad während der Rotation der Triebwelle um die erste Achse um die dritte Achse drehendes Scheibengetriebe.

In einem anderen erfindungsgemäßen Drehkolbenmotor wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß folgende, die Planetenbewegung des Rotors um die erste Achse steuernde Einrichtungen vorgesehen sind: Ein erstes, am Rotor befestigtes und mit ihm um die zweite Achse drehbares Zahnrad; ein zweites, drehbar auf dem zweiten Exzenter mit diesem drehbar um eine dritte Achse drehbares Zahnrad, welches durch das erste Zahnrad beaufschlagbar ist; und ein drittes Zahnrad, das mit dem Gehäuse verbunden ist und das zweite Zahnrad beaufschlagt, wobei das erste, zweite und dritte Zahnrad in Ansprache auf die Rotation der Triebwelle betätigbar sind, um die Bewegung des Rotors in dem Hohlraum auf eine Planentenbewegung um die erste Achse zu begrenzen.

Das erste Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens erlaubt es also, den Durchmesser des stationären Zahnrades zu vergrößern ohne die Betriebsbedingungen zu beeinträchtigen. Es wird die zuvor bei einem Um-· laufmotor mit zwei epitrochoidalen Ausbauchungen geltende Einschränkung, nach der der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades das vierfache der Rotor-Exzentrizität beträgt, aufgehoben. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist zwar weiterhin das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser des Ring-Zahnrades

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und des stationären Zahnrades 3:2, doch wird die Notwendigkeit, den Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades viermal so groß wie die Rotor-Exzentrizität zu wählen, aufgehoben, weshalb auch der Teilkreisdurchmesser des ersten Zahnrades (RingZahnrades) nicht das sechsfache der Rotor-Exzentrizität betragen muß. Dies wird dadurch erreicht, daß das vergrößerte stationäre Zahnrad auf einem eigenen Exzenter montiert wird, wobei es eine entsprechende Planentenbewegung um die Achse der Antriebswelle ausführt. Die Größe des Rotors bleibt aber weiterhin durch die Rotor-Exzentrizität e sowie den Parameter R

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(wobei — = K) beschränkt, welche zusammen die Form und Größe des Rotors und der epitrochoidalen Bohrung definieren.

Im zweiten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist es möglich, den Durchmesser der Antriebswelle weiter zu vergrößern, wobei die Form des Rotors erhalten bleibt. Hierbei ist das 3 : 2-Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern des ersten Zahnrades (Ring-Zahnrades) und des stationären Zahnrades bei einem Drehkolbenmotor mit zwei epitrochoidalen Ausbauchungen nicht weiter erforderlich. Beispielsweise wird das stationäre Zahnrad bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel weiter vergrößert, ohne daß eine entsprechende Vergrößerung des Durchmessers des Ring-Zahnrades erforderlich ist. Die Wirkung dieser Vergrößerung des stationären Zahnrades in bezug auf das Ring-Zahnrad hat allerdings zur Folge, daß der Rotor langsamer umläuft als er sollte. Deshalb sind Mittel erforderlich, die ihn beschleunigen, um die unzulängliche Umlaufgeschwindigkeit des Rotors zu kompensieren. Dies wird durch die angegebenen Mittel er-

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reicht.

Die erfindungsgemäße Möglichkeit, das stationäre, zweite Zahnrad und damit den Durchmesser der Antriebswelle zu vergrößern, erlaubt es, gegenüber herkömmlichen Drehkolbenmotoren einige Verbesserungen vorzunehmen: Zunächst bewirkt der vergrößerte Durchmesser der Antriebswelle einen wesentlichen Anstieg: der maximalen Torsionsbelastung, wobei K-Faktoren von 7,5 zumindest verdoppelt und K-Faktoren von 11 zumindest verzehnfacht werden. Zweitens erlaubt es diese Vergrößerung des Durchmessers des stationären Zahnrades bei größeren Leistungsanforderungen den Drehkolbenmotor zu multiplizieren, ohne daß das Ring-Zahnrad, wie in der US-PS 30 62 435, geteilt werden muß, weil die durch das stationäre Zahnrad durchlaufende Antriebswelle nun einen Durchmesser aufweisen kann, der größer ist als die benachbarten Abschnitte der abnehmenden Hauptwelle. Drittens wird sich die größere und stabilere Antriebswelle weniger verbiegen, so daß die Lager nicht angegriffen werden, also beispielsweise eine "glockenförmige" Abnutzung gemäß US-PS 38 81 847 vermieden wird. Viertens bewirkt die Vergrößerung des Durchmessers der Antriebswelle eine Reduzierung des Radialdruckes auf den Lagern, so daß die Lebensdauer der Lager erhöht wird.

Zwar ist die Erfindung obenstehend und im folgenden in erster Linie in bezug auf einen Drehkolbenmotor mit einem epitrochoidalen Hohlraum mit zwei Ausbauchungen und einem umlaufenden Rotor mit drei Spitzen beschrieben, doch ist es dem Fachmann ohne

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weiteres möglich, den Erfindungsgedanken auf Anordnungen mit epitrochoidalen Hohlräumen mit K-Ausbauchungen und Rotoren mit Κ+1-Spitzen anzuwenden. Auch gelten die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht nur für Motoren mit"innerer Einhüllender" sondern auch für epitrochoidal Anordnungen mit "äußeren Einhüllenden", bei denen der Rotor ein Epitrochoid ist und das Gehäuse eine äußere Einhüllende des Epitrochoiden bildet. In derartigen Anordnungen -werden alle Elemente insofern "umgekehrt" als der epitrochoidale Rotor ein Antriebs-Zahnrad, also kein Ring-Zahnrad, trägt und das kämmende Zahnrad ein Ring-Zahnrad ist, also kein Antriebs-Zahnrad, das am stationären Gehäuse befestigt ist. Auch sind alle Dichtungen, Spitzen, Bögen und Flächen im stationären Gehäuse und nicht im sich bewegenden Rotor montiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehkolbenmotors;

Fig. 2 einen Schnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Zahnräder und der zugehörigen Scheiben bzw. Zahnscheiben des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispieles;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines verbesserten, erfindungsgemäßen Drehkolbenmotores;

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Fig. 5 einen -Schnitt durch das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entlang der Linie 5-5;

Fig. 6 einen weiteren Schnitt durch das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entlang der Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 eine Explosionsdarstellung des Innen- und des AußenZahnrades sowie des zugehörigen Getriebezahnrades gemäß den Fig. 4, 5 und 6; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Bestimmung des Korrektur-Getriebes des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Die Figuren 1,2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehkolbenmotores, während die Fig. 4, 5, 6 und 7 ein zweites Ausführungsbeispiel illustrieren. Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen Drehkolbenmotor mit einem epitrochoidalen Hohlraum, der zwei Ausbauchungen aufweist, wobei das herkömmliche 3 : 2-Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern des ersten Zahnrades (Ringzahnrad) und des zweiten Zahnrades (Getriebezahnrad) erhalten bleibt, während die herkömmlichen 6 : 1-und 4 : 1-Verhältnisse zwischen den Teilkreisdurchmessern des Ring-Zahnrades bzw. des Getriebe-Zahnrades zur Rotor-Exzentrizität geändert sind. Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt einen derartigen Drehkolben- oder Umlaufmotor mit einem epitrochoidalen Hohlraum, der ebenfalls zwei Ausbauchungen aufweist, wobei aber weder das 3 : 2-Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern, noch die 6:1- bzw. 4 : 1-Verhältisse zwischen dem Teilkreisdurchmesser des Ring-Zahnrades zu der Rotorexzentrizität bzw. dem Teilkreisdurchmesser des Getriebe-Zahnrades zur Rotor-Exzentrizität erhalten sind.

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Gemäß den Figuren 1 und 2 weist der erfindungsgemäße Drehkolbenmotor ein Gehäuse 11, einen Rotor 12 und eine Triebwelle 13 auf. Das Gehäuse 11 sieht ein Paar von gegenüberliegenden Stirnwänden 14 und 15 vor, welche entlang der zentralen Achse 16 der Triebwelle 13 unter Abstand angeordnet sind. Das Gehäuse 11 weist ebenfalls eine Umfangswand 17. auf, die sich zwischen den Stirnwänden 14 und 15 erstreckt und einen epitrochoidalen Hohlraum 20 umgrenzt, welcher symmetrisch in bezug auf die Achse 16 ist. Wie z.B. Fig. zu entnehmen ist, sind im Hohlraum 2o ein Paar von epitrochoidalen Ausbauchungen 21 und 22 vorgesehen, die sich an dem Scheitel-Paar 23 und 24 treffen, um die Neben-Achse des Gehäuses zu definieren. Ein Paar O-Ringe 62, 62 (Fig. 1) oder entsprechende Dichtungen befinden sich zwischen den Stirnwänden 14, 15 und den Stirn-Kanten der umfangswand 17, um den Hohlraum 2o abzudichten. Die Triebwelle 13 ist mit einem Ende drehbar im Lagergehäuse 19 gelagert, welches mittels einer Vielzahl von Schraubenbolzen 18 oder dergleichen an der Stirnwand 15 befestigt ist. Eine Lagerbuchse 51 ist zwischen der Triebwelle 13 und dem stationären Lagergehäuse 19 angeordnet. Das andere Ende der Triebwelle 13 ist mittels einer Lagerbuchse 50 drehbar in einem Abschnitt der Stirnwand 14 gelagert.

Die Triebwelle 13 weist einen ersten Exzenter 25 mit einer im wesentlichen zylinderförmigen Außenfläche 48 auf. Der Exzenter 25 ist im Querschnitt kreisförmig und konzentrisch zu einer zweiten Achse angeordnet, die sich unter Abstand parallel zur Triebwellenachse 16 erstreckt. Der Abstand zwischen diesen Achsen ist mit "e" bezeichnet. Im allgemeinen wird

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■unter .diesem Abstand ¹Ή" die Exzentrizität des Rotors verstanden. In bezug auf- die ,äußere, zylindrische Fläche 48 ist der Rotor 12 mittels einer ringförmigen Lagerbuchse 26 drehbar gelagert. In bezug auf die Achse 28 des Exzenters 25 ist der Rotor 12 symmetrisch und der Rotor 12 und der Exzenter 25 sind konzentrisch angeordnet, wobei ihre Achse den Radialabstand e von der Achse 16 der¹Triebwelle 13.hat.

Der Rotor 12 weist ein Paar gegenüberliegender äußerer Seitenwandflächen 30, 31 auf, welche mit geringem Abstand den Stirnwänden 14 bzw. 15 benachbart sind. Die Seitenwandflächen 30 und 31 sind durch mehrere epitrochoidale Flankenflächen 32, 33 und verbunden, welche sich an den Dreiecksspitzen 35, und 37 schneiden (Fig. 2). Die Spitzen 35, 36 und definieren mehrere Arbeitskammern 56, 57 und 58 (Fig. 2). Eine innere Zylinderfläche des Rotors stützt die Lagerbuchse 26, so daß er in bezug auf die zylindrische Außenfläche 48 des Exzenters 25 drehbar ist.

Gemäß Fig. 1 sind die Seitenwandflächen 30 und 31 des Rotors mit geeigneten Lagerflächen für mehrere Dichtungen 55 und 54 versehen. Die Dichtungen 55 und 54 bilden zusammen mit den Dreieckspitzen 35, 36 und 37 eine Vielzahl von Expansions-Strömungsmittelleitungen zum Einführen des Strömungsmittels in die verschiedenen Arbeitskammern, wie etwa der US-PS 40 47 856 zu entnehmen ist. Das Gehäuse ist mit geeigneten Dampf- bzw. Strömungsmittelleitungen versehen, um das Strömungsmittel in die Arbeitskammern 56, 57 und 58 zu überführen. Auch sind geeignete Ventile

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'derart angeordnet, daß das Expansionsströmungsmittel in der vorgesehenen Folge in die Arbeitskammern 56, 57 und 58 gelangt.

Bei herkömmlichen Drehkolbenmotoren, wie sie beispielsweise in der ÜS-PS 40 47 856 beschrieben sind, ist ein Paar von kämmenden Zahnrädern vorgesehen, die den Rotor 12 im epitrochoidalen Hohlraum 20 während der Rotation der Triebwelle 13 positionieren. Diese herkömmlichen Zahnräder , bei denen eines ein ringförmiges Innen-Zahnrad ist, das mit dem umlaufenden Rotor verbunden ist und das andere ein stationäres Außen-Zahnrad, das mit einer Stirnwand des Gehäuses verbunden ist, gewährleisten, daß die Spitzen 35, und 37 (Fig. 2) des Rotors während des Betriebes des Motores kontinuierlich in Kontakt mit einem Oberflächenabschnitt des epitrochoidalen Hohlraums 20 sind. Um diesen Kontakt aufrecht zu erhalten, müssen die herkömmlichen Zahnräder zueinander und zur Exzentrizität des Rotors eine bestimmte Beziehung haben. Aufgrund dieser Beziehung gilt für einen Drehkolbenmotor mit einem epitrochoidalen Hohlraum mit zwei Ausbauchungen und einem Rotor mit drei Spitzen (bzw. Kanten), daß der Teilkreisdurchmesser des ringförmigen Innenzahnrades sechsmal so groß ist wie die Exzentrizität e des Rotors und daß der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades viermal so groß ist wie die Rotor-Exzentrizität e. Aufgrund dieser notwendigen Bedingung, beträgt das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser des InnenZahnrades und des Außenzahnrades 3:2. Mit anderen Worten: Der Teilkreisdurchmesser des Ring-Zahnrades muß eineinhalbmal größer sein als der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades und die

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Anzahl der Zähne des erstgenannten Zahnrades ist eineinhalbmal so groß wie die Anzahl der Zähne auf dem zweitgenannten Zahnrad.

Da die Triebwelle des Drehkolbenmotors das stationäre Zahnrad durchragt, muß der Durchmesser der Triebwelle notwendigerweise kleiner sein als der Teilkreisdurchmesser des stationären Zahnrades. Diese Bedingung .bewirkt die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel weist ein ringförmiges Innen-Zahnrad 41 (erstes Zahnrad) mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Zähnen, die mit dem Rotor 12 verbunden sind, sowie ein Außen-Zahnrad 42 (zweites Zahnrad) mit einer Vielzahl von nach außen gerichteten Zähnen,die mit dem Zahnrad 41 kämmen, auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Teilkreisdurchmesser PD₁ des zweiten Zahnrades 42 größer als die übliche vierfache Exzentrizität und der Teilkreisdurchmesser RD₁ des ersten Zahnrades ist größer als die übliche sechsfache Exzentrizität e des Rotors. Das Verhältnis der beiden Teilkreisdurchmesser der Zahnräder bleibt allerdings 3 : 2. Da das erste Zahnrad 41 und das zweite Zahnrad 42 nicht mehr die herkömmliche Beziehung zur Exzentrizität aufweisen, ist es notwendig, diese Veränderung zu kompensieren. Diese Kompensation wird dadurch bewirkt, daß das zweite Zahnrad 42 auf einem eigenen Exzenter montiert ist und entsprechend um die Triebwellenachse 16 umläuft. Wie gezeigt, wird das zweite Zahnrad 42 drehbar in bezug auf einen integral mit der Triebwelle 13 ausgeformten zweiten Exzenter 38 gelagert. Eine zylindrische

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Lagerbuchse 4D ist zwischen der inneren zylindrischen Fläche des zweiten Zahnrades 42 und der äußeren zylindrischen Fläche 39 des Exzenters 38 angeordnet, um das Zahnrad 42 drehbar zu lagern. Der Exzenter 38 hat seinen axialen Mittelpunkt auf einer dritten Achse 44, die parallel zur Achse 16 der Triebwelle verläuft und von dieser den Abstand "d" hat.

Die exzentrische Montage des vergrößerten zweiten Zahnrades 42 in bezug auf die Achse 16 kompensiert die Abweichungen von den erforderlichen 6 : 1- und 4 : 1-Beziehungen zwischen dem Teilkreisdurchmesser RD- und der Rotor-Exzentrizität e bzw. zwischen dem Teilkreisdurchmesser PD₁ und der Rotor-Exzentrizität e nur teilweise. Zur vollen Kompensation muß das vergrößerte zweite Zahnrad 42 ebenfalls auf seiner Achse

44 eine Planentenbewegung um die Achse 16 ausführen. In dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Einrichtungen vorgesehen, die eine derartige Bewegung des zweiten Zahnrades 42 um seine Achse 44 mit einer Geschwindigkeit von einer Drehung pro tfinlauf bewirken. In einer derartigen Anordnung wird das zweite Zahnrad 42 um die Achse 16 umlaufen aber nicht in bezug auf diese Achse rotieren.

Wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt ist, weist das zweite Zahnrad 42 eine vergrößerte Scheibe 45 auf, die mittels eines Zwischenstückes 46 mit dem Abschnitt des zweiten Zahnrades 42 verbunden ist, welcher mit dem ersten Zahnrad 41 kämmt. Die paßgenaue Scheibe

45 weist ein Paar von aufnehmenden Schlitzen 47,

47 auf, die diametral am Umfang der Scheibe 45 gegenüberliegen. Diese Schlitze 47 haben im wesentlichen

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rechteckförmigen Querschnitt- 'Wie gezeigt, sind die Schlitze 47 am. Umfang der Scheibe 45 offen *ind erstrecken sich radial zur Achse 44 und zum Zahnrad 42.

Eine ringförmige, die Rotationsbewegung steuernde Zahn-Scheibe 49 ist benachbart zur Scheibe 45 angeordnet, wobei sich die Stirnseiten eier Scheiben gegen-•überliegen. :Die Z-ahn.-Sched.be 49 ist im wesentlichen ringförmig und weist ein erstes Paar von;-diamentral gegenüberliegenden vorspringenden Zähnen 53, 53 im Bereich ihres Umfanges auf. Diese Zähne 53, 53 erstrecken sich radial in bezug auf den Mittelpunkt der Zahn-Scheibe 49 und sind so ausgelegt, daß sie mit den Schlitzen 47, 47 in der Scheibe 45 zusammenwirken. Wie gezeigt, müssen die Schlitze 47, 37 lang genug sein, um eine Gleitbewegung der Zähne 53 in ihnen während der Rotation des zweiten Zahnrades 42 um die Achse 16 zu ermöglichen. Die Schlitze 47 und die Zähne 53 erlauben also eine begrenzte Relativbewegung zwischen der Scheibe 45 und der Zahnscheibe 49 in radialer Richtung, doch verhindern, sie eine Drehung zwischen den Scheiben.

Die den Zähnen 53 gegenüberliegende Seite der Zahn-Scheibe 49 ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Zähnen 52 versehen, die ebenfalls am Umfang der Zahn-Scheibe 49 angeordnet sind. Diese Zähne 52 entsprechen den Zähnen 53, sind aber gegenüber diesen um einen Winkel von 90° versetzt. Die Zähne 52 sind derart ausgelegt, daß sie mit einem Paar von Ausnehmungen 54' zusammenwirken, welches in einem die Rotationsbewegung steuernden Abschnitt des Lagergehäuses 19 ausgeformt ist. Die Schlitze 54' und die

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Zähne 52 erlauben eine begrenzte Bewegung zwischen der Zahn-Scheibe 49 und dem stationären Lagergehäuse 19 in radialer Richtung, parallel zur Richtung der Zähne bzw. der Ausnehmungen, verhindern aber eine Relativdrehung zwischen der Zahn-Scheibe 49 und dem Lagergehäuse 19. Das Lagergehäuse 19 weist eine im wesentlichen zylinderförmige Scheibe 55' auf, in die die Schlitze 54' eingelassen sind. Ein Flansch 56' mit mehreren Löchern 58' dient der Verbindung mit dem Gehäuse des Motors.

Bei Drehung der Triebwelle 13 läuft das zweite Zahnrad 42 um die Achse 16. Aufgrund des Zusammenwirkens der Schlitze 47 mit den Zähnen 53 und der Schlitze 54' mit den Zähnen 52 wird aber eine Rotationsbewegung des zweiten Zahnrades 42 in bezug auf die Triebwellen-Achse 16 verhindert.

Es kann gezeigt werden, daß bei der beschriebenen Zahnrad-Anordnung entsprechend den Fig. 1 bis 3 für die Exzentrizität d des zweiten Zahnrades 42 folgende Beziehungen gelten:

d = r/2 - e, wobei:

d = Exzentrizität des zweiten Zahnrades 42 r = Teilkreisradius des zweiten Zahnrades 42 e = Exzentrizität des Rotors

Aus den Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, daß die Exzentrizität d des zweiten Zahnrades 42 der Exzentrizität e des Rotors genau um 180° entgegengesetzt ist.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der

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Erfindung anhand der Fig. 4 bis 7 erläutert. Wie gezeigt, wird in dem in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kompensation für eine Anordnung angegeben, in der das 3 : 2-Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern des ersten und des zweiten Zahnrades beibehalten werden, während dort die 6 : 1- und 4 : !-Verhältnisse der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder zu dex "Exzentrizität des Rotors geändert sind. Nach .dem ±n den Fig. 4 bis gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Durchmesser der Triebwelle weiter zu vergrößern, wobei der Rotor im Umfang nicht vergrößert zu werden braucht. Dazu wird das stationäre, zweite Zahnrad weiter vergrößert.

Der in den Fig. 4 bis 7 gezeigte Drehkolbenmotor entspricht in wesentlichen Teilen dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Deshalb sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der in den Fig. 4 bis 7 dargestellte Drehkolbenmotor weist ein Gehäuse 11 mit Stirnwänden 14 und auf, wobei eine ümfangswand 17 mit ihren Stirn-Kanten mit den Stirnwänden 14 und 15 verbunden ist. Ein Paar O-Ringe 62 oder andere geeignete Dichtungen dichten die Bauteile 14, 15 und 17 ab. Die Triebwelle 13 erstreckt sich durch das Gehäuse und wird mittels der Laufbüchsen 50 und 51 drehbar im Gehäuse gelagert. Die Laufbuchse 50 wird durch die Stirnwand 14 abgestützt, während die Laufbuchse 51 durch das Lagergehäuse 19 gehalten wird. Das Lagergehäuse 19 ist mittels mehrerer Schrauben-Bolzen 18 an der Stirnwand 15 befestigt. Das in den Fig. 4 bis 7 gezeigte Ausführungsbeispiel weist weiterhin einen Rotor 12

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BOEHMERT &BOEHMERT ,-.:"· .**·'"' > -;

und geeignete Dichtungen 54, 55 auf, die zwischen dem Rotor und der Innenfläche der Stirnwände 14_f 15 angebracht sind. Die Dichtungen 54 und 55 definieren zusammen mit den Spitzen 35, 36 und 37 mehrere Arbeitskammern im Gehäuse 11. Auch die Einrichtungen zur Steuerung des Expansionsströmungsmittels in die Arbeitskammern sind bekannt. Der Rotor 12 ist mittels des integral mit der Triebwelle 13 ausgeformten Exzenters 25 drehbar abgestützt. Der Exzenter 25 weist eine zylindrische Außenfläche 48 auf, die mittels der Laufbuchse 26 den Rotor 12 drehbar abstützt. Entsprechend den Fig. 1 bis 3 ist die Achse 28 des Exzenters 25 gegenüber der Achse 16 der Triebwelle 13 um die Exzentrizität e versetzt.

Das in den Fig. 4 bis 7 gezeigte Ausführungsbeispiel weist weiterhin ein Ring-Zahnrad 59 mit einer Vielzahl von Innen-Zähnen und ein Antriebszahnrad 6o mit einer Vielzahl von Außen-Zähnen auf, wobei beide Zahnräder miteinander kämmen. Dieses Ring-Zahnrad 59 ist in bezug auf den Rotor 12 ortsfest und führt deshalb mit diesem Rotations- und Umlaufbewegungen aus. Das Antriebs-Zahnrad 6O ist im Gegensatz zu herkömmlichen Drehkolbenmotoren drehbar auf einem zweiten Exzenter 61 montiert, der integral mit der Triebwelle 13 ausgeformt ist. Eine Laufbuchse 64 ist zwischen der zylindrischen Außenfläche des Exzenters 61 und der zylindrischen Innenfläche des Antriebs-Zahnrades angeordnet, um die Relativ-Drehung zu ermöglichen. Die dritte Achse 44 des zweiten Exzenters 61 und damit auch das Antriebs-Zahnrad ist gegenüber der Achse 16 der Triebwelle 13 um den Abstand d versetzt. Diese Exzentrizität des Antriebs-Zahnrades 60

19 -

BOEHMERT &BOEHMERT ,··.

kompensiert die Abweichung der genannten, aus den Teilkreisdurchmessern und der Exzentrizität e gebildeten Quotienten von den üblichen 6 : 1- und 4 : 1-Werten. Beispielsweise ist der Teilkreisdurchmesser RD2 des Ring-Zahnrades 59 etwa 14 χ so groß wie die Rotor-Exzentrizität e, während der Teilkreisdurchmesser PD₉ des Antriebs-Zahnrades 60 über zehnmal so groß ist wie die Rotor-Exzentrizität e.

In dem in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Antriebs-Zahnrad 60 derart vergrößert, daß das Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern des Ring-Zahnrades 59 und des Antriebszahnrades 60 kleiner ist als 3 : 2. Da die 3 : 2-Beziehung nicht weiter aufrechterhalten ist, und das Antriebs-Zahnrad 60 größer als gewöhnlich ist, dreht das Antriebs-Zahnrad 60 das Ring-Zahnrad 59 und den Rotor 12 langsamer als erforderlich.. Deshalb muß das Antriebs-Zahnrad 60 während jedes Umlaufes um die Triebwelle 13 geringfügig gedreht werden, um den "Rotationsfehler" EIR durch eine entsprechende Drehung in umgekehrter Richtung zu korrigieren. In dem in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieses durch ein drittes und ein viertes Korrekturzahnrad bewirkt, wobei ein drittes Ring-Zahnrad 68 mit einer Vielzahl von Innen-Zähnen und ein viertes Antriebs-Zahnrad mit einer Vielzahl von Außen-Zähnen vorgesehen sind.

Wie oben erwähnt, ist der Teilkreisdurchmesser RD „ des Ring-Zahnrades 59 etwa 14 χ so groß wie die Rotor-Exzentrizität e. Der Teilkreisdurchmesser PD2 des Antriebs-Zahnrades 60 ist mehr als zehnmal so groß wie die Rotor-Exzentrizität e. Mit diesen Ab-

- 20 -

Ol I / 0 0 I BOEHMERT &BOEHMERT V" .**-""* - -:

messungen sind weder das 3 : 2-Verhältnis zwischen den Teilkreisdurchmessern RD₂ und PD₂ noch die 6 : 1- und 4 : 1-Beziehungen zwischen den Teilkreisdurchmessern RD₂ bzw. PD₂ und der Rotorexzentrizität beibehalten. Um diese Abweichungen zu kompensieren, wird das Antriebs-Zahnrad 60 wie oben beschrieben, exzentrisch in bezug auf die Achse 16 der Trißbwelle 13.angeordnet. Während es bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung nur erforderlich war, zu verhindern, daß das zweite Zahnrad (Antriebs-Zahnrad) beim Umlauf um die Triebwellenachse 16 rotiert, ist es bei der in den Fig. 4 bis 7 gezeigten Anordnung zusätzlich erforderlich, das Antriebs-Zahnrad 60 während dieses Umlaufes um die Achse 16 um ein gewisses Maß zu drehen. Diese Rotation ist erforderlich, um das Bestreben des größeren Antriebs-Zahnrades 60, das Ring-Zahnrad 59 und damit den Rotor 12 langsamer als gewünscht zu bewegen, zu kompensieren.

Zu diesem Zweck ist das Antriebs-Zahnrad 60 integral mit dem dritten Ring-Zahnrad 6 8 mittels Zwischenstücken 65 und 66 verbunden. Dieses dritte Ring-Zahnrad 68 ist in bezug auf das Antriebs-Zahnrad 60 konzentrisch, d.h. zertrisch in bezug auf die Achse 44. Das dritte Ring-Zahnrad 68 weist eine Vielzahl von Innen-Zähnen auf, die mit den Außen-Zähnen des vierten Antriebs-Zahnrades 69 kämmen. Das vierte Antriebs-Zahnrad 69 ist ortsfest in einem Abschnitt des Lagergehäuses 19 durch geeignete Mittel montiert. Durch Variation der Größenbeziehungen zwischen den Teilkreisdurchmessern RD₃ und PD₃ des dritten Ring?- Zahnrades 68 bzw. des stationären vierten Antriebszahnrades 69 kann das Ausmaß, um das das dritte Ring-

- 21 -

BOEHMERT & BOEHMERT
30,

Zahnrad 68 und damit das Antriebs-Zahnrad 6.0 während des Umlaufes um die Triebwelle dreht, gesteuert werden.

Zur Berechnung der Teilkreisdurchmesser RD₃ und PD-, des dritten Ring-Zahnrades 68 bzw. des vierten Antriebs-Zahnrades 69 dienen folgende Formeln:

C = (B - A + 2e) 3B

2A - 3B

und

D=C- 2d, wobei:

A = Teilkreisdurchmesser RD_ des Ring-Zahnrades 59 B = Teilkreisdurchmesser PD_ des Antriebs-Zahnrades C = Teilkreisdurchmesser RD., des dritten Ring-Zahnrades

D = Teilkreisdurchmesser PD- des vierten Antriebs-Zahnrades 69

e = Rotor-Exzentrizität

d = Exzentrizität des Antriebs-Zahnrades 60 und des Ring-Zahnrades 68

oder
d = A - B - 2e

Bei Verwendung von Epitrochoiden mit inneren Einhüllenden müssen die Teilkreisdurchmesser der folgenden Gleichung genügen:

A _v C _ Z
B ^Λ D Z - 1

wobei Z die Anzahl der Segmente der inneren Einhüllenden ist.

Deshalb gilt für den speziellen Fall eines epitrochoidalen

— 22 -

BOEHMERT & BOEHMEKT .-Γ" ."-V" >

Hohlraumes mit zwei Ausbauchungen und eines Rotors (mit innerer Einhüllender) mit drei Flanken bzw. Spitzen Z = 3. Demzufolge gilt folgende Formel:

A C = 3
B ^Ä D 2'

d die Exzentrizität des Antriebs-Zahnrades und des dritten Ring-Zahnrades 68 ist.

Im in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Illustration die Exzentrizität d des zweiten Exzenters 61 gegenüber der Exzentrizität e des Rotors um 180 versetzt. Doch liegt es ebenfalls im Rahmen des Erfindungsgedankens, die zweite Exzentrizität d gegenüber der Exzentrizität e des Rotors um einen kleineren Winkel als 180° zu versetzen. Beträgt die Winkelversetzung zwischen den Exzentrizitäten 180°, so bleibt für die Wahl der Werte RD^ und PD_ wenig Raum, was wiederum unerwünscht große Teilkreisdurchmesser für die Korrektur-Zahnräder 68 und 69 zur Folge haben kann. Wenn andererseits die Winkelversetzung weniger als 180° beträgt, bleibt für die Wahl der Korrektur-Teilkreisdurchmesser ein größerer Spielraum, so daß die Wahrscheinlichkeit, günstige Durchmesser für die Zahnräder und 69 zu finden, größer ist.

Beispielsweise ist in Fig. 8 für einen Drehkolbenmotor mit innerer Einhüllender die Bestimmung der Teilkreisdurchmesser für die Korrektur-Zahnräder 68 und 69 gezeigt, wobei die Winkelversetzung Y zwischen der Rotor-Exzentrizität e und der Exzentrizität d geringer

- 23 -

BOEHMERT & BOEHMERT

η-

ist als 180°. Sei e= 1,25 cm (1/2") und Z = 3, d.h. der epitrochoidale Hohlraum hat zwei Ausbauchungen und das innere einhüllende Profil des Rotors drei Spitzen. Herkömmlicherweise wäre das Übersetzungsverhältnis der kämmenden Zahnräder 3:2; bei der vorliegenden Erfindung aber wäre bei RD₂ =15 cm (6") und PD₂ = 12,7 cm (5") das Verhältnis 6 : 5 = 1,2 statt 1,5. Zur Berechnung der Tieilkreisdurchmesser RD₃ und PD₃ der Zahnräder 6"8 und 69 werden folgende Größen benutzt:

A = 6 = Teilkreisdurchmesser des mit dem Hüll-Profil koaxialen Zahnrades = Teilkreisdurchmesser RD₂ des Ring-Zahnrades 59;

B = 5 = Teilkreisdurchmesser des mit Zahnrad A

zusammenwirkenden exzentrischen Sekundär-Zahnrades = Teilkreisdurchmesser PD^ des Antriebs Zahnrades 60;

C = Teilkreisdurchmesser des mit dem Zahnrad

A zusammenwirkenden exzentrischen Sekundär-Zahnrades = Teilkreisdurchmesser RD₃ des dritten Ring-Zahnrades 68;

D = Teilkreisdurchmesser des mit dem Trochoid-Profil koaxialen Zahnrades = Teilkreisdurchmesser PD₃ des vierten Antriebs-Zahnrades 69;

EIR = Rotationsfehler des mit dem Trochoid-Profil koaxialen Zahnrades 59;

Z = 3 = dimensionsloser, der Zahl der Spitzen entsprechender Parameter;

e = 1/2 =Rotations-Exzentrizität;

d = Exzentrizität des zweiten Exzenters 61.

- 24 -

BOEHMERT & BOEHMERT . -.:— ."".r" "- "

Damit gelten die folgenden Formeln:

Ist EIR größer als O (Zahnrad A ist ein Ring-Zahnrad und Zahnrad B ist ein Außen-Zahnrad), dann ist A-B= 2d. Ist EIR kleiner als O (Zahnrad A ist ein Außen-Zahnrad und Zahnrad B ist ein Ring-Zahnrad), dann gilt B - A = 2d .und

EIR = _ 1 _{pro Umlauf der}

U I — Ii

und

In diesem Beispiel ist EIR größer als O und der Wert D/C beträgt 0,8. Entsprechend den Wünschen des Konstrukteurs und den akzeptablen Minimalabmessungen, mit denen der erforderliche Eingriff der Korrektur-Zahnräder bei gegebener Zahnverteilung erfolgt, kann jeder Wert für D und C gewählt werden, der den oben bestimmten Quotienten D/C erfüllt. Gemäß Fig. 8 wurden die Zahnräder derart gewählt, daß D = 10 cm (4") und C= 12,7 on (5") ist. Weiterhin gilt d = 1,25 cm (1/2") und, nach dem Kosinussatz, yf- 30 .

Dieser Ansatz zum Variieren des herkömmlichen Verhältnisses der Zahnräder zur Vergrößerung des Durchmessers der Triebwelle und zum Bereitstellen von zusätzlichen exzentrischen Korrektur-Zahnrädern ist auch für den Fall anwendbar, daß andere Trochoid-Formen mit innerer Einhüllender benutzt werden, wie z.B. Hypotrochoide. Auch bei Trochoid-Strukturen mit

- 25 -

BOEHMERT & BOEHMERT

SY.

äußerer Einhüllender kann der Erfindungsgedanke Anwendung finden, doch wird der Fachmann erkennen, daß die Folge der Zahnräder genau umgekehrt ist als die eben beschriebene Anordnung bei einer inneren Einhüllenden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

- 26 -

3117S51

BOEHMERT & BOEHMERT.*'-:*" .". .:

JS.

Akte: T 1141

BEZUGSZEICHENLISTE
(LIST OF REFERENCE TSJUMEEALS)

e	Abstand
PD₁	Teilkreisdurchmesser
RD₁	Teilkreisdurchmesser
d	Abstand
RD₂	Teilkreisdurchmesser
PD₂	Teilkreisdurchmesser
RD₃	Teilkreisdurchmesser
PD₃	Teilkreisdurchmesser
d	Exzentri zität
A	Teilkreisdurchmesser
B	Teilkreisdurchmesser
C	Teilkreisdurchmesser
D	Teilkreisdurchmesser
ISl	Segmentzahl
f	Winkel

BOEHMERT ί

V VVVW ν VVVV- ^V V

BEZUGSZEICHENLISTE
(LIST OF REFERENCE NUMERALS)

1	Gehäuse	1
2	Rotor	?
	Triebwelle
4	Stirnwand	4
5	Stirnwand	5
6	Achse (von 13)	6
7	ümfangswand	7
8	Schrauben-Bolzen	8
9	Lagergehäuse	9
10	Hohlraum	10
11	Ausbauchung (von 20)	11
12 "	Ausbauchung (von 20)	12
13	Scheitel	1^
•14	Scheitel	14
15	erster Exzenter (von 13)	15
16	Lagerbuchse	16
17		17
18	zweite Achse	18
19		19
20	Seitenwandfläche (von 12)	20
21	21
22	22
23	23
24	24
25	25
Pfi	26
27	27
28	28
29	29
30	30

ο ι 1 /j 51

BOEHMERT &

	Seitenwandflache (von 12)	31
32	Flankenfläche	32
33	Flankenflä ehe	33
34	Flankenfläche	34
35	Dreiecksspitze	35
36	Dreiecksspitze	36
37	Dreiecksspitze	37
38	zweiter Exzenter	3B
39	Außenfläche (von 38)	39
40		40
41	Zahnrad (intern)	41
42	Zahnrad (ektern)	42
43		43
44	dritte Achse	44
45	Scheibe	45
46	Zwischenstück	46
4?	Ausnehmung	47
48	Außenfläche (von 25)	48
49	Zahn-Scheibe	49
50	Lagerbuchse	50
5i	Lagerbuchse	51
52	Zahn	52
53	Zahn	53
54	Dichtung; 54' Ausnehmung	54
55	Dichtung; 55' Scheibe —.·■;	55
56 -	Kammer; 56' Flansch	56
57	Kammer	57
58	Kammer; 58' Loch .	58
59 ¹*	Ring-Zahnrad (intern)	59
60 2.	.Antriebs-Zahnrad (extern)	60
61	2. Exzenter	61
62	0-Ringe	62
6?		63
64	Laufbuchse	64
	Zwischenstück	65

BOEHMERT & BOBHMERT.

d6	Zwis chens tuck	66
67		67
68	drittes Ring-Zahnrad (intern)	68
69	viertes Antriebs-Zahnrad (extern)	69
70		70
71		71
72		72
73		73
74		74
75		75
76		76
77		77
78		78
79		79
80		80
81		81
82		82
83		83
84		84
85		85
86		86
87		87
88		88
89		89
90		90
91		91
92		92
93		93
94		94
95		95
96		96
97		97
98		98
99		99
100		100

, '31;

Leerseite

Claims

Trochoid Power Corporation, 14789 Martin Drive, Eden Prairie, Minnesota 55344, U.S.A.

Drehkolbenmotor mit im Durchmesser vergrößerter Antriebswelle

ANSPRÜCHE :

\1.)Drehkolbenmotor mit einem Gehäuse, welches einander gegenüberliegende, mittels einer Umfangswand längs einer ersten Achse auf Abstand gehaltene Stirnwände aufweist, wobei die Umfangswand einen zur ersten Achse symmetrischen trochoiden■Hohlraum bildet; einem zu einer zweiten, zur ersten Achse parallelen und zu ihr mit Abstand angeordneten Achse symmetrischen Rotor, der im Hohlraum mit abdichtendesnEingriff beweglich ist und mehrere Arbeitskammern bildet; Leitungen zum Zu-

⁷⁵A

Büro Bremen / Bremen Office: Postfach / P. O. Box 10 7127 Hoflerallee 32, D-2800 Bremen Telephon: (0421) * 34 90 71 Telekopierer /Telecopier: Rank Xerox Telegr. / Cables: Diagramm Bremen

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BOEHMERT

und Abführen eines Strömungsraittels in die bzw. aus den Arbeitskammern; einer zur ersten Achse konzentrischen Triebwelle, die die Bewegung des Rotors im Hohlraum begrenzt, wobei dieser (Rotor) eine Planetenbewegung um die erste Achse ausführt, gekennzeichnet durch ein erstes, mit dem Rotor (12) verbundenes und sich mit ihm um die zweite Achse (28) drehendes Zahnrad (41); ein mit dem ersten Zahnrad (41) kämmendes zweites Zahnrad (42); einen mit der Triebwelle (13) verbundenen, den Rotor (12) bei dessen Drehung um die zweite Achse abstützenden ersten Exzenter (25); einen mit der Triebwelle (13) verbundenen, das zweite Zahnrad (42) zur Rotation um eine dritte Achse (44) tragenden zweiten Exzenter (38), wobei sich die dritte Achse (44) unter Abstand parallel zur ersten Achse (16) erstreckt; und ein das zweite Zahnrad (42) während der Rotation der Triebwelle um die erste Achse (16) um die dritte Achse (44) drehendes Scheibengetriebe (45, 49, 55¹).

2. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Exzenter (25, 38) integral mit der Triebwelle (13) ausgeformte Ausbauchungsabschnitte aufweisen.

3. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (41) innenverzahnt und das zweite Zahnrad (42) außenverzahnt sind.

4. Drehkolbenmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein epitrochoidaler Hohlraum (20) mit zwei Ausbauchungen (21, 22) sowie ein Rotor (20) mit drei Spitzen (35, 36, 37) vorgesehen sind.

BOEHMERT &BOEBMERT.* . :*" .". .:

5. Drehkolbenmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibengetriebe (45, 49, 55') eine erste, in bezug auf das Gehäuse (11) stationäre Scheibe (55') sowie eine mit dem zweiten Zahnrad (42) und der ersten Scheibe

(55¹) in Eingriff bringbare zweite Zahn-Scheibe (49) aufweist.

6. Drehkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Führung (47, 53) für eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem zweiten Zahnrad (42) und der zweiten Zahn- Scheibe (49) in einer ersten, zur dritten Achse (44) senkrechten Richtung vorgesehen ist und daß eine zweite Führung (52, 54') für eine begrenzte Relativbewegung zwischen der Scheibe (55¹) und der zweiten Zahn-Scheibe (49) entlang einer zweiten, senkrecht auf der ersten Richtung und der dritten Achse (44) stehenden Richtung vorgesehen ist.

7. Drehkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Führung (47, 53, 52, 54") jeweils einen Zahn (52, 53) mit passendem Schlitz (47, 54') aufweisen.

8. Drehkolbenmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (42) eine integrale Scheibe (45) mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, sich radial erstreckenden, am Umfang der Scheibe (45) angeordneten Ausnehmungen (47) aufweist; daß die die Rotationsbewegung steuernde Scheibe (45') ein Paar von diametral gegenüberliegenden, sich radial erstreckenden Ausnehmungen (54") aufweist, welche gegenüber den Ausnehmungen (47) der Scheibe (45) um 90° versetzt sind;

BOEHMERT &

und daß die zweite Zahn-Scheibe (49) eine zwischen der integral ausgebildeten Scheibe (45) und der ersten, die Rotationsbewegung steuernden Scheibe (55') angeordnete Scheibe aufweist, wobei sie mit Zähnen (52, 53) im Bereich ihres Umfanges versehen ist, welche in die Ausnehmungen (47, 54') der integral ausgebildeten Scheibe (45) bzw. der die Rotationsbewegung steuernden Scheibe (55*) .passend in Eingriff bringbar sind.

9. Drehkolbenmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibengetriebe (45, 49, 55') mit einem dritten und einem vierten Zahnrad (68, 69) versehen ist.

10- Drehkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abschnitt des dritten Zahnrades (68) zur Rotation mit dem zweiten Zahnrad (42, 60) verbunden ist und daß das vierte Zahnrad (69) in bezug auf das Gehäuse (11) stationär ist.

11. Drehkolbenmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad einen Getriebeabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Zahnrad (42, 60) verbunden ist, um mit ihm zu rotieren und der mit dem vierten Zahnrad (69) in Eingriff bringbar ist.

12. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte und das vierte Zahnrad (68, 69) miteinander in Eingriff bringbar sind.

13. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

οι ί /oo I

BOEHMERT & BOEWMERT/ "·*" .".

J? ·

dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad (68) integral mit dem zweiten Zahnrad (42, 60) ausgebildet ist.

14. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad

(68) konzentrisch in bezug auf die dritte Achse (44) angeordnet ist und eine Vielzahl von Innenzähnen aufweist.

15. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Zahnrad

(69) konzentrisch in bezug auf die erste Achse (16) angeordnet ist und eine Vielzahl von Außenzähnen aufweist, welche mit den Innenzähnen des dritten Zahnrades (68) in Eingriff bringbar sind.

16. Drehkolbenmotor mit einem Gehäuse, das einen in bezug auf eine erste Achse symmetrischen trochoidalen Hohlraum aufweist; einer in bezug auf das Gehäuse drehbaren Triebwelle, welche sich um die erste Achse dreht und mit einem ersten und einem zweiten Exzenter versehen ist, wobei der erste Exzenter eine zweite, parallel zur ersten Achse verlaufende Achse aufweist und der zweite Exzenter eine ebenfalls parallel zur ersten Achse verlaufende dritte Achse besitzt, einem im Hohlraum angeordneten Rotor, der drehbar auf dem ersten Exzenter befestigt ist und den Hohlraum in eine Vielzahl von Arbeitskammern unterteilt, und Einrichtungen zum Zuführen und Abführen eines Strömungsmittels in die bzw. aus den Arbeitskammern, dadurch gekennzeichnet, daß folgende, die Planetenbewegung des Rotors (12) um die erste Achse

BOEHMERT & BOEWMERT .·

(16) steuernde Einrichtungen vorgesehen sind: Ein erstes, am Rotor {12) befestigtes und mit ihm um die zweite Achse (28) drehbares Zahnrad (59); ein zweites, drehbar auf dem zweiten Exzenter (61.) mit diesem drehbar um eine dritte Achse (44) drehbares Zahnrad (60), welches durch das erste Zahnrad (59) beaüfschlagbar ist; und ein viertes Zahnrad (69), das mit dem Gehäuse (11) verbunden ist und das zweite Zahnrad {60) beaufschlagt, wobei das erste, zweite und vierte Zahnrad.in Ansprache auf die Rotation der Triebwelle (13) betätigbar sind, um die Bewegung des Rotors (12) in dem Hohlraum (20) auf eine Planentenbewegung um die erste Achse (16) zu begrenzen.

17. Drehkolbenmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (50) einen ringförmigen Innenkranz aufweist und das zweite Zahnrad (60) einen mit dem Innenkranz in Eingriff.bringbaren Außenkranz besitzt.

18. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad mit einer ersten, die Rotationsbewegung steuernden Scheibe (55') versehen ist, welche in bezug auf das Gehäuse

(11) stationär ist, sowie mit einer zweiten, die Rotationsbewegung steuernden Zahn-Scheibe (49) welche mit dem zweiten Zahnrad (60) in Eingriff steht.

19. Drehkolbenmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Führung (47,53) für eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Zahnrad (60) und der zweiten Zahn-Scheibe (49) senkrecht zur dritten Achse (44) vorgesehen ist, sowie eine zweite Führung (52, 54')

3117551

BOEHMERT &BOBHMERT.··.:··· .-·. .-

durch welche eine begrenzte Relativbewegung zwischen der ersten Scheibe (55') und der zweiten Zahn-Scheibe (49) senkrecht zur dritten Acnse (44) ermöglicht wird.

20. Drehkolbenmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Führung (47,5:2 53, 54") jeweils Zähne (52, 53) und passende Schlitze (47, 54') aufweisen.

21. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad (69) einen mit dem Gehäuse (11) verbundenen Außenkranz aufweist, und daß das zweite Zahnrad (60) mit einem Innenkranz versehen ist, der mit dem Außenkranz des dritten Zahnrades kämmt.

22. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (59) einen ersten Innenkranz aufweist; daß das zweite Zahnrad (60) einen ersten externen Zahnkranz besitzt, der mit dem ersten Irinenkranz kämmt, sowie einen zweiten Innenkranz und daß das vierte Zahnrad (69) einen mit dem Gehäuse (11) in Eingriff stehenden Außenkranz aufweist, wobei der zweite Innenkranz mit dem zweiten Außenkranz antreibbar ist.

23. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Achse (16, 28, 44) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, die sich in Richtung der ersten Achse (16) erstreckt.

BOEHMERT & BOBHMERT

• W » M ti

2-4. Drehkolbenmotor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse (16) zwischen der zweiten und der dritten Achse (28, 44) angeordnet ist.

25. Drehkolbenmotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Exzenter (38) gegenüber dem ersten Exzenter (25) um weniger als 180° winkelversetzt ist.

ff'