DE68912999T2

DE68912999T2 - Gerät zur Umwandlung einer drehenden in eine geradlinige Bewegung für die Fortbewegung eines selbstangetriebenen Fahrzeugs.

Info

Publication number: DE68912999T2
Application number: DE1989612999
Authority: DE
Inventors: Rino Calzolari
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2009-09-19
Also published as: EP0360764B1; EP0360764A2; DE68912999D1; ES2049351T3; EP0360764A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Vorrichtung dieses Typs ist aus der EP-A-0227613 bekannt. Diese bekannte Vortriebsvorrichtung weist auf einem Gehäuse, das unidirektional in Richtung einer Achse desselben beweglich ist, auf:
eine verschiebliche Masse, die längs einer zu der Gehäuseachse parallelen Achse eine Position maximalen Abstandes und eine zurückgezogene Position einnehmen kann; einen Hilfsmotor, der zyklisch die Bewegung der Masse in die Position des maximalen Abstandes bewirkt; und Mittel zum Bewirken der plötzlichen Rückkehr der Masse aus der Position des maximalen Abstandes in die zurückgezogene Position; wobei das von der Masse während der Rückkehrphase aufgenommene Moment und damit der Impuls gleich denjenigen sind, die das Gehäuse während dieser Phase aufnimmt, welches sich dementsprechend wiederholt um eine vorgegebene Strecke vorwärtsbewegt in einer gleichgerichteten Bewegung während jeder Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Masse.
Die FR-A-2540570 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung einer rotierenden Bewegung in eine geradlinige Bewegung, die die Möglichkeit offenbart, elastische Mittel für die Rückkehrposition der Masse anzuwenden.
Die Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der Vorrichtung nach EP-A-0227613.
In einer ersten Ausführungs ist die Vorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
In einer zweiten Ausführung derselben Erfindung ist die Vorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 10 gekennzeichnet.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 sehr schematisch die Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2A schematisch einen Schlitten, der zum unidirektionalen Verschieben auf einer Fläche zurückgehalten wird, auf der die Vorrichtung getragen wird;
Fig. 2B und 2C sehr schematisch, die erste die Freiheitsgrade des Schlittens und die zweite, wie man die Vorrichtung mit einem gewöhnlichen Antriebssystem mit Rädern vergleichen kann, die durch ein Antriebsmoment gedreht werden;
Fig. 3 schematisch, aber mit größeren Einzelheiten, eine Draufsicht, die die Vorrichtung nach der Erfindung in der Position darstellt, worin sich die zentrifugale Masse an ihrer Position des maximalen Abstandes befindet und zurück bewegt wrden soll;
Fig. 4, 5 und 6 jeweils eine Schnittansicht entsprechend einer durch die Achse des Kolbens verlaufenden vertikalen Ebene, eine Schnittansicht entsprechend der Linie V-V der Figur 4 und eine Zusammenbauzeichnung der Vortriebseinheit nach der Erfindung;
Fig. 7 eine vergrößerte teilweise Draufsicht der drehbaren Halterung der Vortriebseinheit mit geschnittenen Teilen;
Fig. 8 in einer der Figur 7 ähnlichen Ansicht die Bewegungen der zentrifugalen Masse der Einheit, das Zylinder-Kolben-System und seine Hilfsbauteile, die aus Gründen der Klarheit weggelassen sind;
Fig. 9A, 9B, 9C und 9D schematisch Arbeitsphasen der Einheit;
Fig. 10 schematisch eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Vortriebsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
Fig. 11 schematisch eine Seitenansicht derselben.
Fig. 1 zeigt eine Masse M, die an dem oberen Ende von Ständern einer später beschriebenen drehbaren Halterung befestigt ist. Die Halterung rotiert mit gleichförmiger Bewegung um eine Achse 0 und die Masse M bewegt sich anfänglich auf der unteren Hälfte (Fig. 1) des Umfangs mit kleinem, mit a bezeichneten Durchmesser. Wenn die Masse M durch Drehen im Uhrzeigersinn durch die Zentrifugalkraft, d.h. zentrifugale Reaktion, bei L ankommt und sich radial frei verschieben kann, da sie nicht länger durch bestimmte Bauteile zurückgehalten wird, durchläuft sie eine KurVe g von L (auf dem kleinen Umfang) nach N (auf einem Umfang b des größeren Durchmessers). Da sich auf diese Weise ihr Abstand von der Drehachse vergrößert, erhöht sich auch die Zentrifugalkraft Fc (Fig. 2A), der die Masse M unterworfen ist. Da die Bewegung der Masse M aus der dem Umfang a entsprechenden zurückgezogenen position in die dem Umfang b entsprechenden Position des maximalen Abstandes durch Begrenzungsstopper begrenzt ist (später besser beschrieben), die an dem innersten Ende der Ständer 17 befestigt sind, bewirkt Kraft, die durch die Masse M auf die Ständer 17 und durch diese auf die Halterung die auf einem Aufbau fest mit dem in der Fig. 2a dargestellten Schlitten rotieren kann, ausgeübt wird, einen Impulsaustausch zwischen der Masse M (deren Bewegung in radialer Richtung beendet wird) und dem Aufbau, der dazu neigt, sich vorwärts in die Richtung des Pfeils F zu bewegen. An einer Position N ist die Masse M noch einer starken Zentrifugalkraft Fc ausgesetzt, und bei Fortsetzung ihrer Rotation wird sie durch mechanische Mittel, beispielsweise eine feststehende Kurvenscheibe oder Exzenter 29, oder thermische Mittel, mit einem Fluid betriebene Mittel oder von einer anderen Art, zwangsweise auf den Umfang a zurückgeholt. In Verbindung mit der Tatsache, daß diese Umkehrung mehr oder weniger plötzlich erfolgen kann, kann die Masse M unterschiedliche Kurven, wie die jeweils mit g' und g'' bezeichneten, durchlaufen. Die somit wieder zurückgeholte Masse M ist daher gezwungen, sich auf dem Umfang a mit dem kleinen Durchmesser entlang dem gesamten unteren Halbumfang von β nach α gegenüber Position N zu bewegen. Die Zurückziehung vom Umfang a bis zum Umfang b und die Rückkehr der Masse M von b nach a findet dagegen entlang des Halbumfangs von α nach β statt.
Die Fig. 2A zeigt die Wirkungen der Rückkehr der Masse M auf die zurückgezogene Position. Ein Schlitten Q, der auf Räder gestützt ist, die sich in Berührung mit einer horizontalen Fläche befinden, trägt die Masse M, die sich auf der Position N befindet und im Begriff ist, zurückgeholt zu werden (mit Hilfe des Exzenters 29, wie später erläutert wird). Die in Rotation versetzte Masse M ist einer Zentrifugalkraft Fc ausgesetzt, so daß eine Kraft T (die zum Beispiel auf die Rolle oder Exzenterrolle 27 durch Kontakt mit der feststehenden Kurvenscheibe 29 wirkt) auf sie aufgebracht werden muß, um die Masse zu der Drehachse 0-0 hin zurückzubringen, wobei die Kraft T größer als Fc sein muß. Aber der Kraft T wird eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion RT entsprechen, die (zum Beispiel durch die feststehende Kurvenscheibe 29) auf den Aufbau des Schlittens Q wirkt. Wenn R den Gesamtwiderstand der Vorwärtsbewegung des Schlittens Q mit der darauf montierten in Frage kommenden Vorrichtung bezeichnet, wird sich der Schlitten entsprechend dem Pfeil F vorwärts bewegen, wenn die Reaktion RT, bei einer vorgegebenen Umlaufgeschwindigkeit der die Masse M tragenden Halterung, größer wird als der Gesamtwiderstand R gegen die Vorwärtsbewegung des Schlittens Q. Das Phänomen ist wiederkehrend, so daß wenn RT größer als R geworden ist, der Schlitten bei jeder Umdrehung der Masse M einem Schub RT ausgesetzt sein wird, der ihn vorwärts bewegt.
Es ist nützlich darauf hinzuweisen, daß in dem Fall eines Fahrzeuges, dessen Vorwärtsbewegung infolge der Antriebsräder erfolgt, es notwendig ist, daß die Umfangskraft T, die nahezu tangential zum Reifen ist und durch die Antriebsräder auf die Straßenoberfläche gebracht wird, den Anteil des Gesamtwiderstandes gegen die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges überwindet, den man als am betroffenen Rad anliegend betrachten kann, auf das die Halbachse ein Drehmoment Mt = (T - R) * r überträgt, wobei r den Radius des Rades bezeichnet (Fig. 2C).
Die Rotation der Masse M wird durch einen unabhängigen Motor (Elektro- oder anderer Typ) erreicht, der auf dem Schlitten Q installiert ist und welcher die Halterung durch eine Scheibe 11 und einen Antrieb im Uhrzeigersinn entsprechend des Pfeiles FE dreht, hinsichtlich der die Ständer 17, an denen die Basis der Masse M befestigt ist, imstande sind, sich zu verschieben. Infolge der Rotation des Motors im Uhrzeigersinn (in dem Zeichnungsbeispiel), wird der Schlitten Q einem Drehmoment ausgesetzt, das gleich und entgegengesetzt zu demjenigen des Motors ist, das heißt, in die Richtung des Pfeils FQ (Fig. 2B), und dieses Drehmoment wird durch die Haltekräfte H ausgeglichen, die auf die Schlittenräder wirken und durch die Reibung derselben mit der Berührungsfläche, auch infolge der beträchtlichen Schlittenlast auf dem Aufbau bewirkt werden. Wenn trotzdem eine Drehneigung des Schlittens vorhanden ist, können zwei zentrifugale Massen vorgesehen werden, wie die durch M angezeigte, die in durch zwei separate Motore oder durch einen einzelnen Motor mit zwei Abtrieben in entgegengesetzte Richtungen zueinander angetrieben werden; in diesem Fall müssen die inneren Kräfte des Aufbaus die zwei entgegengesetzten Drehmomente abstützen, aber jede Neigung, den Schlitten zu drehen, wird ausgeschaltet.
Im übrigen können die betroffene zentrifugale Masse oder Massen zusammen mit ihrer Halterung und Vorrichtungen auch in einer Ebene in Drehung versetzt werden, die zu der Schlittenfläche, die horizontal angenommen worden ist, senkrecht ist, wobei das beschriebene mechanische Phänomen unverändert bleibt.
Für eine detaillierte Beschreibung der Vorrichtung wird nun Bezug auf Fig. 3 genommen, in welcher die Masse in einer Position des maximalen Abstandes ist, d.h. bei N (Fig. 1), und im Begriff ist, zurückbewegt zu werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist ein Gehäuse S auf, das mit Rädern 3 für die Abstützung und Führung auf einer Fläche versehen ist, die, wie in dieser Beschreibung früher ausgeführt wurde, horizontal angenommen ist. Die Räder 3 stehen in Eingriff mit dem Gehäuse, so daß sich dieses unidirektional entsprechend des Pfeiles F bewegen kann, das heißt parallel zu der Mittellängsebene des Gehäuses. Das Gehäuse S kann einem längsangeordneten Schlitten verglichen werden, der eine horizontale Fläche aufweist, über welcher eine Halterung 5, die wie eine U-förmige Konsole ausgebildet ist, deren Schenkel 7 an ihren Enden durch ein Querstück 9 miteinander verbunden sind, gebildet ist, daß sie in die Richtung des Pfeils F5 um eine senkrecht zu der Fläche stehenden Achse rotieren kann. Die Zeichnungsachse 0 stellt die Drehachse der Halterung 5 dar (in dem Beispiel der Zeichnung) und solch eine Rotation wird durch einen Riemenantrieb 11, 12, 13 oder dergleichen erreicht, der die Bewegung eines Motors P (Elektro-, endothermischer oder von einem anderen Typ) auf die Halterung 5 überträgt. Zwischen dem Motor P und Antrieb 11, 12, 13 kann ein Variator zum Auswählen der Rotation der Halterung 5 eingeschoben sein. Die Halterung 5 wird durch eine Unterlegplattform (nicht gezeigt) unterstützt, die durch eine Welle in Drehung gebracht wird, die durch die Fläche des Gehäuses 5 gestützt und fest an dem Rad 13 ist.
In der Nähe des Mittelteils der U-förmigen Halterung 5 sind zwei Paare von Seitenführungen 15 an den Schenkeln 7 befestigt zur Verschiebung von zwei Stangenpaaren 17 in Richtung parallel zu der Symmetrielängsachse. Die Enden der Stangen 17 sind durch Muttern 19 an einer Platte 21 befestigt, auf welcher eine zentrifugale Masse M (in Form eines Parallelepipeds in dem Beispiel der Zeichnung) befestigt ist. Die anderen Enden der Stangen 17 sind durch Schrauben 23 an einer anderen Platte 25 befestigt, und die Länge der Stangen 17 ist so, daß die Masse M sowohl die zurückgezogene Position durch Bewegung entlang des Umfanges a (Fig. 1) als auch die Position des maximalen Abstandes von der Drehachse durch Bewegung entlang des Umfangs b einnehmen kann. Bei Drehung der Halterung 5 wirkt eine geringe Zentrifugalkraft auf die Masse M in der "zurückgezogenen Position", während diese Zentrifugalkraft an der Position des maximalen Abstandes sehr hoch wird. Nach ihrer radialen Verschiebung, die durch die in den Seitenführungen 15 verschiebbaren Stangen 17 gelenkt ist, hat die Masse M beim Erreichen dieser Position natürlich ein großes Moment. Hat sie diese Position einmal erreicht, in welcher sie durch die Stangen 17 gehalten wird, würde die Masse M ständig in der Position verbleiben, gäbe es nicht die Rückkehrmittel 27, 29, welche sie bei jeder Umdrehung der Halterung 5 in die zurückgezogene Position bringen. Bezugszeichen 27 zeigt eine Exzenterrolle, die angeordnet ist,um dem Exzenter oder Kurvenscheibenprofil 29 zu folgen. Der Exzenter 29 rotiert nicht, da er an einem (nicht gezeigten) Teil des Gehäuses S befestigt ist, welcher über der Halterung 5 ist und so aufgebaut und verbunden ist, daß er die großen Kräfte von der Exzenterrolle 27 ohne Verformungen aufnehmen kann. Die Exzenterrolle 27 kann um eine Welle leer laufen, die orthogonal zu einer T-förmigen Gleitschiene freittragend hervorragt (im Zeichnungsbeispiel), die sich in den (nicht gezeigten) Seitenführungen, die auf den Schenkeln 7 der Halterung 5 ausgebildet sind, verschieben kann. Wenn die Exzenterrolle 27 durch den Exzenter 29 nach außen geschoben wird, neigt sie dazu, die Gleitschiene 31 "umzukippen" und dieses Umkippen wird durch die Wälzlager, die sich in den Seitenführungen verschieben, auf welchen sie die Kippmomente entlasten.
Das Exzenterprofil 29 ist entscheidend für den Betrieb der Vorrichtung. Es weist einen nahezu geradlinigen Abschnitt AB auf, mit welchem die Exzenterrolle 27 in Berührung bleibt, wenn sich die Masse M aus der zurückgezogenen Position in die Position des maximalen Abstandes bewegt. Dem Abschnitt AB folgt ein Abschnitt BC mit einer Form, die gegenüber der vorhergehenden stark geneigt ist, welche die Rückkehr der Masse M in die zurückgezogene Position bewirkt, die plötzlich erfolgen muß, d.h. abrupt. Die Länge BC ist bei D durch eine große Länge EF verbunden, die wie ein Kreisbogen geformt ist, entlang welchem die Exzenterrolle 27 die Masse M in zurückgezogener Position hält. Von der Länge EF führt eine sehr kurze Verbindung FA zu der Länge AB, da es für den Betrieb der Vorrichtung sehr wichtig ist, daß das "Ausgangssignal" der Masse M unerwartet stattfindet, und daß die Rückkehr auch plötzlich genug passiert.
Die feststehende Kurvenscheibe 29 ist so ausgerichtet, daß die Rückkehr der Masse M abgeschlossen ist, wenn die eigene Längsachse der Halterung 5 nach einer Drehung von 180 parallel zu der Richtung der Vorwärtsbewegung des Gehäuses S liegt. Bei solch einer Rückkehr wird der Impuls, den die Masse M bei Erreichen der Position des maximalen Abstandes besitzt, teilweise oder größtenteils durch die Rückkehrmittel 29, 27 auf das Gehäuse S übertragen, welches bei jeder Umdrehung der Halterung 5 einen Schub, in die Richtung der Achse, und somit des Pfeils F aufnimmt, welches seine Verschiebung in die Richtung bewirkt, in die sich der Schlitten vorwärtsbewegt. Auf diese Weise wird die der Halterung 5 durch den Motor P, mit dem das Gehäuse ausgestattet ist, verliehene rotierende Bewegung durch die Vorrichtung nach der Erfindung in eine geradlinige Bewegung desselben Gehäuses entsprechend dem Pfeil F umgewandelt.
Die Gleitschiene 31 ist mit der Platte 25 so verbunden, daß sie sich fest damit bewegt, aber die Verbindung wird durch Gelenkverbindungsmittel für die zwei Teile ausgeführt. Dies ist notwendig, damit die Gleitschiene 31 etwas Bewegungsfreiheit bezüglich der Platte 25 hat, welche starr mit den Stangen 17 verbunden, solchen Bewegungen (infolge der durch die Exzenterrolle 27 übertragenen Kräfte), obwohl sie von kleiner Größe sind, nicht folgen könnte.
Die Gleitschiene 31 ist ihrerseits mit einer Stange 37 verbunden, die sich in einer Öffnung 39 des Querstückes 9 verschiebt, wobei die Stange über das Querstück hinausragt und fest an einem Tellerbauteil 41 ist, das eine Druckfeder 43 zusammendrücken kann. Die Windungen der Feder 43 sind um die mit reduzierten Abmessungen versehene Verlängerung 47 der Stange 37 über den Teller 41 hinaus gewickelt, und die Feder drückt gegen die untere Wand 45 eines U-förmigen Befestigungsteils 49, wobei die untere Wand eine Öffnung zum Verschieben der Verlängerung 47 besitzt. Wenn die Masse M wegen der Wirkung des Exzenters 29 auf die Rolle 27 zurückgeholt wird, um ihre zurückgezogene Position einzunehmen, schiebt die Gleitschiene 31 die Stange 37 in die Richtung entgegengesetzt zum Pfeil F, so daß das Tellerbauteil 41 die Feder 43 gegen die untere Wand 45 zusammendrückt. Darum speichert und hält die Feder etwas elastische potentielle Energie zurück, für die Zeit, in der sich die Masse M in einer zurückgezogenen Position befindet. Wenn die Masse M gestartet ist, das heißt, wenn die Exzenterrolle 27 die Länge AB des Exzenters 29 durchläuft, wird diese potentielle Energie in dem Sinne frei, daß die Feder 43 durch Teller 41, Stange 37, Gleitschiene 31 und Ständer 17 der Masse M einen Schub verleiht. Diese Schubwirkung hat den Zweck, zu bewirken, daß die Masse M in einer sehr kurzen Zeit eine Position so weit wie möglich von der Drehachse 0-0 der Halterung 5 entfernt einnimmt, sodaß sie unmittelbar einer Zentrifugalkraft ausgesetzt ist und dadurch nach außen geschoben wird.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der die Rückkehr der Masse M (oder von zwei entgegen drehenden Massen) durch eine Exzenterrolle 27 vorgesehen ist, die dem Profil einer festehenden Kurvenscheibe 29 folgt. Es ist jedoch verständlich, daß das Ergebnis, das Moment (oder einen Teil des Momentes) der zentrifugalen Masse M auf das Gehäuse S zu übertragen, um es vorwärts zu bewegen, durch Schaffung von Rückkehrmitteln erreicht werden kann, die unterschiedlich zu den beschriebenen Mitteln sind, die durch die Verbindung eines Exzenters 29 und eine Exzenterrolle 27 ausgebildet sind. Zum Beispiel können elastische Mittel vorgesehen werden, die imstande sind, in dem Sinn einzugreifen, daß eine plötzliche Rückkehrwirkung auf die Masse M ausgeübt wird, wenn sie in der Position des maximalen Abstandes ist, wobei die elastischen Mittel möglicherweise während der Rotationsschritte der Halterung 5 zwischen einem "Start" der Masse M und dem nächsten "belastet" sind.
Als Alternative zu den elastischen Mitteln können pneumatische Mittel vorgesehen werden (beispielsweise ein für die Rückkehr vorgesehenes mit Druckluft arbeitendes Kolben-Zylinder-System) oder sogar thermische Mittel, das heißt Mittel, die die durch Verbrennung erzeugte Druckenergie (dampfbetriebene Zylinder; Zylinder eines endothermischen Motors ohne Kurbelmechanismus etc.) in eine mechanische Energie für die Rückkehr umwandeln können.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 bis 6 umfaßt die Vortriebsvorrichtung nach der Erfindung einen festehenden Aufbau 101, der auf einem Schlitten oder anderen Mitteln beweglich und imstande ist, unidirektional mit sehr begrenzter Reibung vorwärts zu bewegen, welcher einen starken Stützrahmen 103 hat. In einer Position links (in dem Zeichnungsbeispiel, Fig. 4) ragt eine Nabe 104 unter dem Stützrahmen 103 hervor, wobei die Nabe mit einem Paar Traglagern 105 versehen ist, die auch die Funktion eines Schublagers haben für die Rotation einer kurzen vertikalen durchgehenden Welle 107. An dem unteren Ende der Welle 107 ist ein Kettenrad 109 aufgesetzt, das durch eine Kette 111 und ein Ritzel 113 durch einen Drehzahlvariator 108 in Drehung gebracht wird, der seinerseits über ein Getriebe 110 durch einen Hilfsmotor 112 (endothermischer, Elektrooder von einem anderen Typ) betätigt wird. Durch die Welle 107 bringt das Kettenrad 109 eine Halterung 115 in Rotation in die Richtung des Pfeiles F 115 und über dem Stützrahmen 103, die von einer U-förmigen Konsole gebildet ist, deren Mittelteil 119 links angeordnet ist (in dem Zeichnungsbeispiel), während die Schenkel des U-förmigen Profils auf der rechten Seite durch ein Querstück 117 verbunden sind. Außerhalb der Wandungen 116 der Halterung 115 sind Führungen 137 befestigt, in denen sich Ständer oder Stangen 131 verschieben (vier in dem Zeichnungsbeispiel), auf deren oberen Ende eine zentrifugale Masse M in dem Mittelteil des U-Profils befestigt ist. An dem gegenüberliegenden Ende sind die Stangen 131 an einer Querplatte 136 befestigt. Die zentrifugale Masse M kann nach dem Verschieben der Stangen 131 durch radiale Bewegung eine zurückgezogene Position (oder eingezogene) einnehmen, in welcher sie auf den minimalen Abstand von der Drehachse Y der Halterung 115 gestellt ist, und eine Position des maximalen Abstandes von der Achse (in Fig. 7 gezeigt), in der die Masse der maximalen Zentrifugalkraft oder Reaktion ausgesetzt ist. Um die eingezogene Position einzunehmen, muß die Masse M an einer passenden Winkelstellung durch eine Kraft zurückgeholt werden, die größer als die Zentrifugalkraft ist. Charakteristischerweise findet nach der Erfindung die Rückkehr der Masse M mit Hilfe eines Kolbens 125 statt, der sich in einem Zylinder 127 verschiebt, wobei das Kolben- Zylinder-System 125-127 zusammen mit einem Kopf 129 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ohne Kurbelsystem darstellt. Der Kolben 125, dessen Hinterseite an der Platte 136 durch die symmetrischen Ständer 135 befestigt ist (vier im Zeichnungsbeispiel), und der sich dadurch fest mit der Masse M verschiebt, bewirkt die Rückkehr der Masse während der Expansionsphase der Maschine, was später besser erläutert wird, bei jeder Umdrehung der Halterung 115. Die Wandungen 127 L des Zylinders 127 sind in den Wandungen der Halterung 115 befestigt, und der Kolben 125 kann sich in dem Zylinder 127 abgedichtet verschieben, wobei er einen Arbeitstakt ausführt, der demjenigen von Masse M gleich ist, mit der er, wie vorstehend beschrieben, verbunden ist.
Der Aufbau 101 (Fig. 4 und 5) hat einen Teil 106, der die Halterung 115 überdeckt, welche dadurch zwischen dem Teil 106 und dem Gehäuse rotiert, an dem unten die Nabe 104 befestigt ist. An dem Teil 106 ist ein Exzenter 163 und ein flacher Ring 165 befestigt. Mit der feststehenden Kurvenscheibe 163 steht eine Rolle oder Exzenterrolle 167 in Eingriff, die um eine Welle 169 leerläuft, die aus einem Block oder einer Gleitschiene 130 freitragend nach oben hervorragt, die sich in gegenüberliegenden Führungen 132 verschieben, die an den Wandungen 116 der Halterung 115 befestigt sind. In einer Öffnung 121 des Querstückes 117 kann sich eine Stange 123 in beide Richtungen des Pfeiles f&sub1;&sub1;&sub3; verschieben, wobei die Stange 123 an einem Ende an der Platte 136 so befestigt ist, daß sie sich fest mit dem Kolben 125 und mit der Masse M verschiebt. Die Stange 123 ist auch mit der Gleitschiene 130 durch eine Federungseinrichtung 120, 124, 126, 128, die später beschrieben wird, verbunden, welche sich, ausgenommen im Fall von auf Rolle 167 oder Welle 169 wirkenden Kräften von beträchtlicher Größe, wie eine starre Verbindung verhält, und solches wird beim Beschreiben der Wirkungsweise der Vortriebseinheit nach der Erfindung berücksichtigt, währenddessen die Gleitschiene 130 normalerweise als fest mit der Stange 123 angesehen werden kann.
Die wechselseitige Wirkung zwischen dem Exzenter 163 und der Rolle 167 hat den Zweck, die Position(en) der Masse M bezogen auf die Drehachse der Halterung 115 zu bestimmen, wobei die Masse fest mit der Stange 123 durch die Stangen 131 und Platte 136 vorliegt. Das Profil der feststehenden Kurvenscheibe 163 (Fig. 6 und 8) ist so konstruiert, daß die Masse M durch die Rolle 167 nach der Rückkehr in die zurückgezogene Position für ungefähr eine halbe Umdrehung der Halterung 115 zurückhalten werden kann, das heißt, wenn die Masse zu rotieren beginnt, auf der rechten Seite der Fig. 4 und 7. Später gestattet es das Profil, daß sich die Masse bis zu der Position der maximalen Entfernung von der Drehachse wegbewegt und durch eine verhältnismäßig steile Wegstrecke zurückzurufen, d.h. zu bewirken, daß die Masse M zurückkehrt, nachdem sie solch eine Position des maximalen Abstandes und maximaler Zentrifugalkraft erreicht hat. Da jedoch in der Vortriebseinrichtung nach der Erfindung die Rückkehr der Masse durch den Takt des Kolbens 125 während der Expansionsphase erreicht wird, muß gewöhnlicherweise der Exzenter 163 gerade die Masse in der zurückgezogenen Position halten, wie schon erwähnt, für ungefähr eine halbe Umdrehung.
Die Brennkraftmaschine 125, 127, 129 ist versehen (in dem Zeichnungsbeispiel) mit einer Einspritzvorrichtung 139 für den Kraftstoff, mit einer Zündkerze 141, mit einem Abgaskanal 143 und einem Kanal 145 für den Einlaß der Spülluft. In der Expansionsphase der Maschine bewegt sich der Kolben 125 von dem Kopf 129 weg. Auf der Stange 123 (Fig. 7) ist eine Zahnstange 147 befestigt, welche, wenn sich die Stange 123 fest mit der Platte 136 und somit mit dem Kolben 125 zurückbewegt, durch ein leerlaufendes Zahnrad die Vorwärtsbewegung in die Richtung des Pfeiles f&sub1;&sub5;&sub1; der Stange 151 bewirkt, die auch mit einer Zahnstange 152 versehen ist, die sich in Eingriff mit dem Zahnrad 149 bef indet, wobei an einem Ende der Stange ein Kolben 153 befestigt ist. Der Kolben 153 bildet zusammen mit einem Zylinder 155 eine Pumpe zum Pumpen der Spülluft während der Expansionsphase durch den Einlaßkananl 145 in den Zylinder 127. Die Stange 151 verschiebt sich in einer Führungsöffnung, die auf der Wandung 150 eines Aufbaus 156 ausgebildet ist, der an einer Wand der Halterung 115 befestigt ist. Die Pumpe 153, 155 ist mit einem Saugventil 157 ausgerüstet, während ein Rückschlagventil 146 im Kanal 145 untergebracht ist. Der Kraftstoff erreicht eine Einspritzvorrichtung 139 durch ein Rohr 159, das aus einer Einspritzpumpe 161 herauskommt, die durch eine Vorrichtung angetrieben ist, die eine geneigte Fläche 158 und eine Rolle 160 aufweist. Die geneigte Fläche 158 ist auf der Kolbenstange 123 an einer solchen Position angebracht, daß sie die Einspritzung während der Kompressionsphase oder etwa an ihrem Ende bewirkt. Die Einspritzpumpe 161 saugt den Brennstoff aus einem feststehenden Behälter, zum Beispiel durch einen Drehschieber (nicht gezeigt) an.
Der Ring 165, der an Isolationskörpern befestigt sein kann, hat einen vorderen Kontaktring 173, auf welchem ein Kontaktrad 183 rollt, das durch eine mit der Halterung 115 festen Gabel unterstützt ist, um die positive Ladung eines Niederspannung-Gleichstromes für die Versorgung der Primärwicklung einer gewöhnlichen Zündspule 177 zu ziehen, deren Sekundärspule die Zündkerze 141 mit einem Hochspannungsstrom speist und welche an einer Wand 116 der Halterung 115 befestigt ist. Die positive Ladung des Primärstromes, der von einer Batterie 175 (Fig. 6) geliefert wird, gelangt über das Rad 183 an ein Unterbrecherbauteil 179 (Fig. 7), das dieselben Funktionen wie der sogenannte "Unterbrecherkontakt" hat. Die Primärwicklung nimmt die negative Ladung durch die Metallmasse von Aufbau 101 und Halterung 115 auf. Das Bauteil 179 wird von einem Sensor 181 gesteuert (der als ein genauer Abstandsdetektor oder dergleichen gebildet ist), der an dieses Signal überträgt, um die Unterbrechung des Niederspannungsstromes in dem Augenblick zu bewirken, wo die Masse M die Position des maximalen Abstandes von der Drehachse der Halterung 115 erreicht, bei der der Kolben 125 die Kompressionsphase beendet hat und wenn gleichzeitig die Achse des Kolben-Zylinder-Systems 127, 125 parallel zu der Richtung der Vorwärtsbewegung des Aufbaus 101 wird, mit dem Kopf zu der Seite hin, an welcher die Vorwärtsbewegung passieren muß, das heißt in der in Fig. 7 gezeigten Position. In solch einer Position gibt die Zündspule 177 für jede Phase der Maschine 125, 127, 129, die in enger Verbindung mit den Bewegungen der Masse M stattfindet, wegen des Eingriffs des Bauteils 179 einen Hochspannungsstrom durch ein Kabel 184 ab, welcher zwischen den Elektroden der Zündkerze 141 einen Funken bewirkt, wodurch die Zündung und Verbrennung des in dem Zylinder 127 verdichteten Gemisches mit einem starken Stoß auf den Kolbenkopf 129 und die Rückwärtsbewegung des Kolbens 125 bestimmt sind. Somit führt der Kolben 125 seinen Expansions- und Gasausstoß-Takt aus und bewirkt die Rückkehr der Masse M in die zurückgezogene Position durch Übertragung einer Kraft auf eine Platte 136, die größer als die zentrifugale Reaktion der Masse an der Position der Fig. 7 ist.
Die Kraft ist gleichgroß und entgegengesetzt dem Gasschub auf den Kolbenkopf 129, welche auf den Aufbau 101 übertragen wird, welcher wegen der Wiederholung eines solchen Schubes in kurzen Intervallen in die Richtung des Pfeiles fM vorwärtsbewegt wird.
Vor dem Verbrennungs- und Expansionstakt fand in der Maschine 125, 127, 129 durch die Pumpe 153 und 155 die Spülphase statt (teilweise gleichzeitig mit der Expansion) und dann die Kompressions- und Einspritzphase (durch die Einspritzvorrichtung 139), wobei die Kompression durch die radiale Bewegung der zentrifugalen Masse M bewirkt wird, bis sie die Position der Fig. 7 erreicht, und die Spülung teilweise in der kurzen Periode verläuft, während welcher die Masse in der zurückgezogenen Position verbleibt.
An dem Teil 106 des Gehäuses 101 ist auch ein kreisbogenförmiger Exzenter 193 befestigt, durch welchen ein "Vorstart" der Masse M erreicht wird. Mit dem Exzenter 193 in Kontakt befindet sich eine Rolle 187, die um eine Welle 189 rotiert, welche ihrerseits durch eine Gabel 191 getragen wird, die an dem Ende der aus der Öffnung 121 nach außen hervorragenden Kolbenstange 123 befestigt ist. Mit der Masse M, die an einer wieder vollständig erreichten Position ist, kommt die Rolle 187 in Kontakt mit der Führungskante des Exzenters 193 von welcher sie nach Rotation der Halterung 115 fortschreitend mit der Kolbenstange 123 entlang der Drehachse Y-Y der Halterung geschoben wird. Die Wirkung des Exzenters 193 hört an dem Ende seines innenliegenden Profils 193p auf, aber gewöhnlicherweise auch vorher, insofern als die Masse M mit einer ausreichend hohen Umlaufgeschwindigkeit ausgestattet ist und somit durch eine ausreichende zentrifugale Reaktion bewegt wird, und die Rolle 187 bewegt sich von dem Profil weg nach vorn. Das Vorhandensein des Profils 193 ist jedoch bei den niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten der Halterung 115 nützlich. Für solche niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten ist sogar eine weitere Vorrichtung (die vom Typ einer Bauart für elastische potentielle Energie) mit der Kolbenstange 123 über ein Querstück 195 verbunden und arbeitet mit dem Exzenter 193 für einen Vorstart in Zentrifugalrichtung der Masse M zusammen, so daß die letztere rechtzeitig einer hohen zentrifugalen Reaktion ausgesetzt ist und an der Position des maximalen Abstandes von der Drehachse der Halterung 115 in dem Augenblick untergebracht ist, wo sich die Achse des Kolben-Zylinder-Systems 125, 127 parallel zu der Richtung der Vorwärtsbewegung des Gehäuses 101 ergibt. An den Enden der zwei Schenkel der Halterung 115 sind zwei Platten 197 äußerlich an dem Querstück 117 befestigt, wobei jedes mit einer Öffnung 199 versehen ist. In jeder Öffnung 199 ist das mit Gewinde versehene Ende eines Stößels 201 aufgenommen, der durch eine Mutter an einem Ende des Querstückes 195 befestigt ist, und welcher mit einem Teller 203 auf der dem Querstück gegenüberliegenden Seite versehen ist, wobei auf den Teller eine Druckfeder 205 reagiert, deren anderes Ende mit Platte 197 in Berührung steht. Die Feder 205 ist in einem Zylinder 207 geführt, der an der Platte 197 befestigt und an der gegenüberliegenden Seite durch eine Platte 209 verschlossen ist, die mit Wand 116 über einen Anhang 211 verbunden ist. Während des Betriebes, wenn die Masse M wegen der Rückrufwirkung des Kolbens 125 die Position der maximalen Rückkehr erreicht, werden die Federn 205 infolge der Wegbewegung des Querstückes 195 (an Stange 123 befestigt) von dem Querstück 117 zusammengedrückt. Die somit von den Federn 205 gespeicherte potentielle Energie wird bei den niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten der Halterung 115 so zurückgegeben, daß sie zum Vorstart der Masse M in derselben Weise beiträgt, wie der Exzenter 193. Praktisch können diese zwei Vorrichtungen entweder gleichzeitig wirken oder jede für sich für besonders niedrige Rotationsgeschwindigkeiten geeignet sein.
Die Federungsgruppe 120, 124, 126, 128 umfaßt ein dosenähnliches Bauteil 126, dessen Boden 124 fest mit der Stange 123 ist. In dem Bauteil 126 kann ein rohrförmiger Körper 128 teleskopartig fest mit der Gleitschiene 130 gleiten. In das Bauteil 126 und den Körper 128 ist eine ziemlich starre Druckfeder eingesetzt, deren Enden gegen den Boden 124 und gegen die Wand der Gleitschiene 130, die die Welle der Rolle 167 trägt, reagiert. Die Feder 120 hält die Rolle 167 mit dem Exzenter 163 in Kontakt und macht es möglich, daß den Verstellungen der Rolle 167 (und somit der Gleitschiene 130) gleiche Verstellungen der Stange 123 entsprechen werden, ausgenommen in dem Fall von bedeutenden Belastungen auf die Rolle 167, die bei Entspannung der Feder 120 ein Verschieben der Gleitschiene 130 entlang der Stange 123 bewirken kann.
Der Betrieb der Vortriebseinheit nach der Erfindung, wie schon vorher umrissen, kann mit Bezug auf die Fig. 9A, 9b, 9C, 9D zusammengefaßt werden. In der Fig. 9A, die der Fig. 7 entspricht, hat die Maschine 125, 127, 129 die Kompression vollendet, und die Verbrennung und die Expansion, wie auch die Rückkehr der Masse M sind im Begriff stattzufinden. In der Fig. 9B hat die Masse schon die zurückgezogene Position erreicht, mit der Rolle 167, die mit dem Exzenter 163 in Eingriff steht, um die Masse darin für etwa eine halbe Umdrehung zu halten, das heißt, um die Masse zurückgezogen zu halten, wie in Fig. 9C gezeigt ist. In der Fig. 9B hat der Gasausstoß der Maschine bereits stattgefunden und die Spülphase ist im Gang, wie in der Fig. 9C gezeigt ist. In der Fig. 9D befindet sich die Masse M an einem dazwischenliegenden Punkt ihrer Bewegung in zentrifugaler Richtung, welche sie, weil nicht länger durch den Exzenter 163 zurückgehalten, begonnen hat, und die Kompressionsphase der Maschine 125, 127, 129 ist im Gang, wobei diese Phase endet, wie in der Fig. 9A gezeigt ist, wenn die Masse M wieder ihre Position des maximalen Abstandes von der Drehachse der Halterung 115 erreicht hat. Somit wurde der Takt wiederholt, und bei jeder Verbrennungsphase, Expansionsphase und Rückkehr der Masse M nimmt der Aufbau 101 (infolge der Gaswirkung auf den Kolbenkopf 120 und der Rückkehrwirkung) einen besonders starken Schub in der Richtung des Pfeiles fM auf, welche die Richtung ist, in welche der Aufbau vorrückt. Wie schon ausgeführt, können bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten der Halterung 115 die Wirkungen des Exzenters 193 auf die Rolle 187 oder des aus den Federn 205 auf der Stange 123 ausgebildeten Speichers für elastische Energie möglicherweise vor der in der Fig. 9D gezeigten Position stattgefunden haben, für eine Anfangsverstellung der Masse M in radialer Richtung.
Die vorstehend beschriebene teleskopartige Vorrichtung 124, 126, 128 in der die Feder 120 untergebracht ist, hat den Zweck, übermäßige mechanische Spannungen und mögliches Versagen von Bauteilen zu vermeiden, im Fall, daß aus irgendeinem Grund und insbesondere bei einer hohen Anzahl von Umdrehungen der Halterung, die Zündung und die schnelle Verbrennung der Mischung nicht stattfinden sollten. In diesem Fall ist die Rückkehr der Masse ausschließlich mit Hilfe des Exzenters 163 und auf einem besonders kurzen Weg erreicht, mit beträchtlichen Belastungen insbesondere auf die Rolle 167 und auf die Welle 169. Die vorstehend erwähnte Vorrichtung, welche eine elastische Verbindung zwischen der starr mit der Masse M verbundenen Stange 123 bildet und die mit der Rolle 167 festen Gleitschiene 130 ist dann veranlaßt so zu intervenieren, daß solche Belastungen abgeschwächt werden, wenn sie die vorstehend erwähnten Bauteile erreichen.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 und 11 umfaßt die Vortriebsvorrichtung ein Gehäuse 301, das unidirektional in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub0;&sub1; beweglich ist, auf dem ein Aufbau 314 zur Unterstützung der Hauptteile der Einheit befestigt ist. Das Gehäuse 301 kann sich bei begrenzter Reibung zum Beispiel auf Rädern 302 bewegen, die in Eingriff mit einer geraden Führungsbahn stehen können. In dem Aufbau 314 und darüber ist ein U-förmiger Rahmen 315 befestigt, der querverlaufend obere und untere rohrförmige Führungen 337 zum Verschieben von Stangen 331 (vier in dem Zeichnungsbeispiel) hat. An ein Ende der Stangen 331 ist eine Platte 336 befestigt, aus deren Mittelbereich Säulen 335 hervorragen, die die Platte 336 mit dem Hinterseite eines Kolbens 325 verbinden. Der Kolben 325 gleitet in einem Zylinder 327, der fast in der Mitte des Rahmens 315 befestigt ist und bildet zusammen mit ihm ein Kolben- Zylinder-System einer Zweitakt-Brennkraftmaschine. Der Zylinder 327 umfaßt einen Kopf 327T, auf dem eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 339 und das Ende eines Kanals 345 für den Lufteinlaß (über ein nicht gezeigtes Ventil) befestigt sind. Auf der Zeichnung sind Ausstoßöffnungen 338 für den Auslaß von Abgas aus dem Zylinder 327 gezeigt. Infolge der vorhandenen Ständer 335, Stangen 331, Führungen 337 und der Platte 336, bewegt sich der Kolben 325 fest mit der Masse M in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub2;&sub5;. Die Bewegung des Zylinders 327 in Längsrichtung, der Hub des Kolbens 325 und die Längen der Stangen 331 und Ständer 335 sind so gestaltet, daß die Masse M in eine zurückgezogene Position gestellt ist, das heißt, fast im Kontakt mit der Basis des U-förmigen Rahmens 315, wenn der Kolben 325 seinen Expansions- und Ausstoßtakt vollendet hat, während die Masse M in eine Position des maximalen Abstandes von dem Rahmen 315 gestellt ist, wenn der Kolben 325 seinen Kompressionstakt vollendet hat, mit dem sehr nahe an die innere Seite des Kopfes 327T reichenden Kolbenkopf. Eine Stange 323 ragt aus dem hinteren Teil der Platte 336 hervor, wobei die Stange so ausgebildet ist, daß sie sich fest mit Kolben 325 axial bewegt, der in einer Öffnung eines Querstückes 356 des Aufbaus 314 geführt ist. Auf einer gegenüberliegenden Seite bezüglich des Kolbens 325 wird durch P die Verbindung der Stange 323 mit einer Stange 380 des Kurbelmechanismus 380, 382 verdeutlicht, dessen Kurbel 382 scheibenförmig ausgebildet ist und einen Kurbelzapfen 382M hat. Die Kurbelscheibe 382 rotiert um eine Achse Z-Z und bildet den inneren Teil eines Freilaufvorrichtung 385, die einen Außenring 378 enthält. Die Freilaufvorrichtung 385 ist in dem Zeichnungsbeispiel ähnlich einem "Kettenrad" für einen Fahrradantrieb und besteht darum aus einer oder mehreren Sperrklinken, die auf ein Innenzahnrad mit geeigneter Verzahnung mit dem Ergebnis wirken, daß die Vorrichtung 385 die Rotationsbewegung nur in eine Richtung übertragen kann. Die Freilaufvorrichtung 385 kann anstatt vom "Sperrad"- Typ, wie beschrieben, auch von einem anderen Typ sein, wie zum Beispiel vom Typ "rollender Körper". Die beschriebene Vortriebseinheit umfaßt auch einen Hilfsmotor 312 (endothermisch, elektrisch oder von einem anderen Typ), welcher durch den Variator 310 (der in dem Zeichnungsbeispiel umfaßt ein Paar Expansionsscheiben) durch einen Antrieb, der ein erstes Paar Zahnräder 366, 368 aufweist, durch eine Getriebeeinheit 372, 374 und einem weiteren Kettenantrieb mit Zahnrädern 376, 378 die Drehung des Außenringes des Freilaufrades 385 in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub7;&sub8; bewirkt. Praktisch ist dieser Außenring 378 mit einer Verzahnung versehen, um in die Kette des Antriebes 376, 378 einzugreifen. Auf der Achse, die die Bewegung von der Laufrolle 368 auf das Zahnrad 372 überträgt, sitzt ein Schwungrad 370 mit passenden Eigenschaften.
Es sollte an dieser Stelle deutlich sein, wie die Vortriebseinheit nach der Erfindung arbeitet. Wenn der Kolben 325 wegen der schnellen Verbrennung einer vorher zwischen ihm und dem Kopf 327T komprimierten Mischung seinen Expansionstakt ausführt, bewegt sich wegen des vorhandenen Freilaufrades 385 die Stange 323 zusammen mit dem Kolben zurück, und der Kurbelmechanismus 380, 382 bewirkt die Drehung des Kurbelzapfens 382M und der Scheibe 382 um 180 in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub7;&sub8;, wobei die Drehung ungehindert stattfindet, das heißt, infolge des vorhandenen Freilaufrades 385 ohne Energiezufuhr. Während dieser Phase wird die Umlaufgeschwindigkeit der Kurbel 382 weit höher als die des Ringes 378, die durch den Motor 312 bewirkt wird. Während dieser Verbrennung oder schnellen Verbrennung des Gemisches bewegt sich auch die Masse M plötzlich zurück, da sie fest mit dem Kolben 325 verbunden ist. Das ist die Taktphase - die, was sich später ergeben wird, ununterbrochen und mit erhöhter Frequenz wiederholt wird - in deren Verlauf das Gehäuse 301 wegen der vorhandenen Masse M eine Vortriebswirkung erfährt, welche es vorwärts bewegt. Tatsächlich entspricht der Gesamtimpuls, der wegen der Zugwirkung des Kolbens 325 von der Masse M aufgenommen wurde, einem gleichen und entgegengesetzten Impuls, der von der Masse des Gehäuses wegen der Wirkung des Verbrennungsgases gegen den Kopf 327T des Zylinders 327 aufgenommen wird.
Da die thermische Phase eine Zweitaktphase ist, schließt sich der beschriebenen Verbrennungs- und Expansionsphase des Systems 327, 325 die Kompressionsphase an, die in einer beträchtlich längeren Zeit als diejenige der ersten Phase abläuft, nach der durch den Hilfsmotor 312 bewirkten Drehung des Ringes 378 mit Kettenzähnen.
Während die Scheibe 382 praktisch imstande ist, sich um eine halbe Umdrehung in der ersten Phase zu drehen, ohne den Ring 378 (dessen Drehung in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub7;&sub8; ununterbrochen stattfindet) zu ziehen, bewirkt dieser Ring nun die Drehung der Kurbelscheibe 382 um eine halbe Umdrehung und bewegt durch den Kurbelmechanismus 380, 382 die Stange 323 vorwärts und bewirkt, daß der Kolben 325 seinen Kompressionshub ausführt, während die Masse M ihre Position des maximalen Abstandes von dem Rahmen 315 einnimmt. Auch in dieser bedeutend lnagsameren Phase nimmt die Masse M etwas Impuls auf, welcher jedoch weit geringer als derjenige bei der vorhergehenden Phase aufgenommene ist, so daß die entsprechende Vortriebswirkung in die entgegengesetzte Richtung auf das Gehäuse 301 als unbeträchtlich angesehen werden kann.
In dem Zylinder des Systems 325, 327 wird verdichtete Verbrennungsluft durch einen Hilfskolben 353 hineingebracht, der sich in einem Zylinder 355 verschiebt, um Luft zu pumpen, die durch ein Ventil 357 in ein Rohr 345 gesaugt wird, dessen eines Ende mit einem Einlaß- (und Rückschlag-)ventil verbunden ist, das auf dem Kopf 327T untergebracht ist. Der Kolben 353 wird durch eine Stange 351 betrieben, die eine Zahnstange 352 hat, die durch ein leerlaufendes Rad 349 betätigt wird, das seinerseits gebildet ist, eine fest mit der Stange 323 verbundene Zahnstange zu drehen. Wenn sich die Stange 323 in die Richtung des Pfeiles f&sub3;&sub2;&sub3; bewegt, bewegt sich die Stange 351 in die Richtung entsprechend des Pfeiles f&sub3;&sub5;&sub1;, bewegt somit den Kolben 353 für die Kompressionsphase nach vorn. Die Stange 351 gleitet geführt in einer Öffnung des Querstückes 356. Beinah in dem Augenblick, wo die Kompressionsphase endet, findet die Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder 327 statt, mit Hilfe einer Einspritzpumpe 361, die über eine Rohrleitung 359 mit der Einspritzdüse 339 verbunden ist. Die Einspritzpumpe 361 wird durch eine Rolle 360 betrieben, die über eine geneigte Fläche 358 bewegt wird, die durch die Stange 323 verstellt wird, mit der sie fest verbunden ist.
Wie sich aus dem vorhergehenden ergibt, kann der Motor 31 von begrenzter Leistung sein, da das Schwungrad 370, dem durch den Variator 310 eine geeignetere stetige Umlaufgeschwindigkeit gegeben werden kann, ausreichend Energie liefert, um zu bewirken, daß der Kolben 325 die Kompressionsphase durch das Freilaufrad 385 ausführt, welches unter diesen Bedingungen die Drehbewegung auf die Kurbel 382 überträgt. Andererseits kann die Einheit nach der Erfindung mit einer beträchtlich großen Masse M und mit einem Kolben-Zylinder-System 327-325 von entsprechend passenden Abmessungen versehen sein, so daß mit einer ausreichend geeigneten Anzahl von Zweitaktphasen des Systems 327-325 und mit einer geeigneten Versorgung dieselbe Einheit Schubwirkungen von beträchtlicher Größe auf das Gehäuse 301 übertragen können.
Diese Ergebnisse sind, obwohl in einem weit geringeren Ausmaß, durch Ersatz des Kolben-Zylinder-Systems 327, 325 der Einheit nach der Erfindung durch eine kräftige Druckfeder erreichbar, die so angeordnet und geführt ist, daß sie entsprechend einer Achse verformt wird, die parallel zu der Längsachse des Gehäuses verläuft. In diesem Fall wird ein vorderes Ende der Feder zum Beispiel mit der Basis der U-Form des Rahmens 315 und die Hinterseite gegen eine Platte zur Reaktion gebracht, die fest mit der Platte 336 verbunden ist und somit starr mit der Masse M so verbunden ist, daß sie fest damit verbunden verschiebbar ist. Offensichtlich müssen die Kenngrößen der Druckfeder entsprechend der Größe der Masse M ausgewählt werden, insofern als die Feder, einmal zusammengedrückt, imstande sein muß, die Masse plötzlich zurückzuholen. Anstelle von dem vorhergehend beschriebenen Phase einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, tritt dort ein Wechsel der elastischen Kompressionen und der schnellen Expansionen (das heißt, der elastischen Deformationen in entgegengesetzter Richtung) der Feder auf. Der Kurbelmechanismus 380, 382 mit der Freilaufvorrichtung 380, 382 ist noch vorhanden, aber da die Versorgungsvorrichtungen des Zylinders 327 fehlen, kann die Stange 323 weggelassen werden und die Verbindungsstange 380 kann direkt an die Hinterseite der Platte 336 angelenkt werden. Während der Feder nach der Rückkehrphase der Masse M die ungehinderte Expansion möglich ist, sorgt die Freilaufvorrichtung 385 nach ihrer Betätigung durch den Motor 312 und wegen des vorhandenen Schwungrades 370 für die Kompression der Feder und für die gleichzeitige Rückkehr der Masse M in die Vorwärtsposition.

Claims

1. Vortriebsvorrichtung, die auf einem Gehäuse (101-301), das unidirektional in Richtung einer Achse desselben beweglich ist, aufweist:

eine verschieblich Masse (M), die längs einer zu der Gehäuseachse parallelen Achse eine Position maximalen Abstandes, bezogen auf eine relativ zum Gehäuse festgelegte Drehachse (0-0, Y-Y), und eine zurückgezogene Position einnehmen kann; einen Hilfsmotor (112-312), der eine Plattform mit einer Verankerung (115), die mit Führungsmittelfür die Verschiebung der Masse aufweist, zur Drehung um eine zu der Gehäuseachse rechtwinkelige Achse antreibt und zyklisch die Bewegung der Masse (M) in die Position des maximalen Abstandes bewirkt; und Mittel (125, 127 - 325, 327) zum Bewirken der plötzlichen Rückkehr der Masse aus der Position maximalen Abstandes in die zurückgezogene Position; wobei das Moment und damit der Impuls, die die Masse während der Rückkehrphase aufnimmt, gleich denjenigen sind, die das Gehäuse während dieser Phase aufnimmt, welches sich dementsprechend wiederholt um eine vorgegebene Strecke vorwärtsbewegt in einer gleichgerichteten Bewegung während jeder Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die plötzliche Rückkehr der Masse in die Winkelstellung von einem Kolben-Zylinder-System (125-127) einer Brennkraftmaschine ohne Kurbelsystem gebildet sind, die an der Halterung (115) befestigt ist und mit dieser gemeinsam rotiert und deren Kolben (125) starr mit der Masse (M) verbunden ist, um sich gemeinsam mit dieser zu verschieben, so daß die Verschiebung der Masse (M) von der zurückgezogenen Position in die Position maximalen Abstandes der Kompressionsphase des Kolben-Zylinder-Systems (125-127) und der Zündung eines Gemischs zum Antreiben des Motors entspricht, während die Verbrennungs- und Expansionsphase des Systems die plötzliche Rückkehr der Masse aus der Position maximalen Abstandes in die zurückgezogene Position bewirkt; wobei ferner Mittel (161-153; 199-141) an der Halterung (115) vorgesehen sind für den Einlaß von Brennstoff und Verbrennungsluft in den Zylinder und zum Bewirken der Zündung des entsprechenden Gemischs annähernd in der Position des maximalen Abstandes der Masse.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Masse (M) nach außen von dem Kolben-Zylinder-System (125-127) über den Zylinderkopf hinaus verschiebt und mit der Rückseite des Kolbens durch passende Stangen (131) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Halten der Masse (M) in der zurückgezogenen Position und Freigeben, was dadurch ihr Entfernen gestattet, aus einem mit dem Gehäuse festen Exzenter (163) gebildet sind, an dessen Außenprofil eine Exzenterrolle (169) in Eingriff steht, die fest mit einer Stange (123) ist, die an der Rückseite des Kolbens (127) befestigt ist und sich axial, relativ zu der Halterung, verschiebt, wobei der Exzenter imstande ist, das Zurückziehen der Masse bei fehlender Verbrennung des Gemisches in dem Zylinder zu bewirken.

4, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolben-Zylinder- System (125 - 127) dasjenige einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Funkenzündung ist.

5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (123), die sich radial zurückbewegt und fest an dem Kolben ist, den Betrieb einer Pumpeneinrichtung für den Einlaß von Spülluft in den Zylinder und für die Einspritzung des Kraftstoffes darin bewirkt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (181), der ein Signal abgibt, wenn die zentrifugale Masse (M), in Übereinstimmung der vorstehend erwähnten Winkelstellung der Halterung, die Position des maximalen Abstandes von der Drehachse (Y-Y) erreicht hat, oder kurz vorher, die Funkenzündung des in dem Kolben-Zylinder-System komprimierten Gemisches bewirkt, wobei das Signal die Unterbrechung des Primärstromes einer gewöhnlichen Zündspule bestimmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Mittel zum Bestimmen des Beginns (besonders bei Betriebszuständen der Halterung mit niedriger Rotation) der radialen Bewegung in zentrifugaler Richtung der Masse aufweist, die aus der Position des maximalen Zurückziehens derselben beginnt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen des Beginns der radialen Bewegung in zentrifugaler Richtung der Masse aus ihrer zurückgezogenen Position einen Exzenter fest mit dem Gehäuse aufweisen, der auf eine Exzenterrolle fest mit der Stange wirkt, die an der Rückseite des Kolbens befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentermittel zum Bestimmen des Beginns der radialen Bewegung in zentrifugaler Richtung der Masse aus ihrer zurückgezogenen Position durch Bauteile ergänzt oder ersetzt werden können, die imstande sind, elastische Energie während der Zurückziehphase der Masse zu speichern, und imstande sind, sie zum Bestimmen des Beginns zurückzugeben.

10. Vortriebsvorrichtung, die auf einem Gehäuse (101-301), das unidirektional in Richtung einer Achse desselben beweglich ist, aufweist: eine verschiebliche Masse (M), die längs einer zu der Gehäuseachse parallelen Achse eine Position maximalen Abstandes, bezogen auf eine relativ zum Gehäuse festgelegte Drehachse (Y-Y), und eine zurückgezogene Position einnehmen kann; einen Hilfsmotor (312) der zyklisch die Bewegung der Masse (M) in die Position des maximalen Abstandes bewirkt; und Mittel (325; 327) zum Bewirken der plötzlichen Rückkehr der Masse aus der Position maximalen Abstandes in die zurückgezogene Position; wobei das Moment und damit der Impuls, die die Masse während der Rückkehrphase aufnimmt, gleich denjenigen sind, die das Gehäuse während dieser Phase aufnimmt, welches sich dementsprechend wiederholt um eine vorgegebene Strecke vorwärtsbewegt in einer gleichgerichteten Bewegung während jeder Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Masse; dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kolben-Zylinder- System (325, 327) einer Brennkraftmaschine aufweist, die nach einem Zweitakt-Arbeitsablauf arbeitet, deren Kolben (325) mit der Masse (M) starr verbunden ist, um sich fest damit zu verschieben, so daß die Bewegung der Masse aus der zurückgezogenen Position in die Vorwärtsposition der Kompressionsphase des Kolben-Zylinder-Systems und der Zündung eines Maschinenantriebsgemisch, während die Verbrennungs- und Expansionsphase des Systems die plötzliche Rückkehr der Masse aus der Vorwärtsposition in die zurückgezogene Position bewirkt und deren Kurbelmechanismus (380, 382) während der Expansion keine umlaufende Energie wegen des Vorhandenseins eines unidirektionalen Mechanismus überträgt, d.h. eine Freilaufvorrichtung (378, 385), auf der Kurbelwelle; einen Hilfsmotor (312), welcher durch einen Antrieb (310, 376) und der Freilaufvorrichtung auf den Kurbelmechanismus wirkt, um zu bewirken, daß der Kolben (325) im Kompressionstakt arbeitet und daß die Masse (M) die Entfernbewegung bei einer Geschwindigkeit betreibt, die fast niedriger ist, als die der Rückkehrbewegung; wobei das Moment und damit der Impuls, die die Masse während der Rückkehrphase aufnimmt bei der hohen Expansionsgeschwindigkeit des Kolbens gleich derjenigen der Masse des Gehäuses ist, welches darum während jedes Arbeitsablaufs des Kolben-Zylinder- Systems wiederholt um eine vorgegebene Strecke vorwärtsbewegt, wobei die gleichgerichtete Bewegung somit mit einer Geschwindigkeit stattfindet, die höher ist, je größer die Anzahl der Arbeitsabläufe des Kolben-Zylinder-Systems pro Zeiteinheit ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolben-Zylinder-System fest mit einem Rahmen (315) ist, der an dem Gehäuse (301, 314) befestigt ist und daß die Masse sich nach außen des Kolben-Zylinder-Systems über den Zylinderkopf hinaus verschiebt und mit der Rückseite des Kolbens durch passende Stangen verbunden ist.

l2. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange (323), die sich von dem Kolben (325) axial nach hinten bewegt und fest mit ihm den Betrieb von Pumpenmitteln (353, 355) für den Einlaß von Spülluft in den Zylinder (327) und von Pumpenmitteln (361) für die Einspritzung des Kraftstoffes bewirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (380) des Kurbelmechanismus des Kolben-Zylinder-Systems an dem Ende der Stange (323) gegenüber demjenigen, das mit dem Kolben (325) verbunden ist, angelenkt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelbauteil (382) des Kurbelmechanismus wie eine Scheibe geformt ist, aus der der Kurbelzapfen hervorragt, wobei die Scheibe das getriebene Bauteil der Freilaufvorrichtung (385) bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (378) der Freilaufvorrichtung (385) ringförmig ist und das scheibenförmige Kurbelbauteil (382) umgibt.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (378) der Freilaufvorrichtung zu kontinuierlicher Rotation angetrieben ist durch den Hilfsmotor (312) über ein Getriebe mit einem Schwungrad (370) und einem Drehzahlveränderer (310)

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenzylindersystem (327,325) eines Zweitakt-Verbrennungsmotors ersetzt ist durch eine Druckfeder, die so angeordnet und geführt ist, daß sie entlang einer Achse parallel zur Längsachse des Gehäuses verformbar ist, wobei ein Ende der Feder gegen ein Querstück eines gehäusefesten Rahmens wirkt, während das andere Ende gegen eine Platte wirkt, die mit der Masse starr und gemeinsam verschiebbar verbunden ist, wobei mit dieser Platte die Verbindungsstange des Kurbelmechanismus gelenkig verbunden ist und die Freilaufvorrichtung die plötzliche Ausdehnung der Feder mit nachfolgender plötzlicher Rückkehrbewegung der Masse gestattet und danach die Kompression dieser Feder gleichzeitig mit der Rückkehr der Masse in die vordere Position gestattet.