DE69300818T2

DE69300818T2 - Verdrängermaschine insbesondere viertaktmotor.

Info

Publication number: DE69300818T2
Application number: DE69300818T
Authority: DE
Inventors: Roumen Antonov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2013-02-19
Also published as: WO1993017224A1; RU2102612C1; CZ198394A3; TW252179B; EP0627042B1; BR9305927A; RU94038044A; DE69300818D1; CZ285414B6; EP0627042A1; US5419292A; AU672389B2; FR2687728A1; ATE130397T1; KR100266999B1; JPH07504248A; CA2130260A1; FR2687728B1; ES2082634T3; AU3635993A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, bei der kreuzende Kolben zwischen einander eine Kammer mit veränderlichem Volumen definieren.
Aus FR-A-2 651 019 ist eine Kolbenmaschine bekannt, die vier Elemente umfaßt, die in einem verformbaren Parallelogramm verbunden sind. Jedes Element umfaßt eine konvexe zylindrische Fläche und eine konkave zylindrische Fläche, die jeweils auf eine der Gelenkachsen des Elements zentriert sind und auf abdichtende Weise mit der konkaven zylindrischen Fläche eines der benachbarten Elemente bzw. mit der konvexen zylindrischen Fläche des anderen benachbarten Elements zusammenwirken. Eine der Gelenkachsen des Parallelogramms ist starr, die gegenüberliegende Achse führt eine kreisförmige Bewegung aus. Dies führt gleichzeitig zu einer Veränderung der Spitzenwinkel des Parallelogramms und zu einer Oszillation des Parallelogramms um seine starre Achse. Die Veränderung der Winkel des Parallelogramms führt zu einer Veränderung des Volumens einer Kammer, die zwischen den vier konvexen zylindrischen Flächen definiert wird. Die Oszillation um die starre Achse ermöglicht es dieser Kammer, selektiv mit einem Einlaß und einem Auslaß in Verbindung zu stehen. Auf diese Weise wird eine Verbrennungskraftmaschine hergestellt, bei der die vier Takte (Einlaß, Verdichtung, Expansion, Auslaß) innerhalb einer einzigen Kurbelwellendrehung ausgeführt werden.
Diese Maschine hat den Nachteil, daß sie für eine gegebene Volumenkapazität ("Hubraum") relativ viel Platz benötigt und keine sehr hohen Verdichtungsverhältnisse ermöglicht.
Die Herstellung eines jeden Elements erfordert eine relativ große Präzision, damit eine gute Dichtigkeit gegeben ist, ohne daß die mechanischen Reibungen ein Hindernis darstellen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Kolbenmaschine vorzuschlagen, die diese Nachteile vermeidet.
Die Erfindung betrifft somit eine Kolbenmaschine, bestehend aus zwei einander gegenüberliegenden ersten Elementen, die zwischen einander gegenüberliegenden, ebenen und parallelen Stirnflächen angeordnet und gelenkig mit zwei zweiten einander gegenüberliegenden Elementen über vier Gelenkachsen verbunden sind, die senkrecht auf den genannten Stirnflächen stehen und in den vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind, dessen Seiten jeweils die Längsachse eines ersten oder zweiten Elementes bilden, wobei die Elemente vier konvexe zylindrische Wandungen tragen, die zwischen sich eine Kammer mit veränderlichem Volumen definieren, und die Längsachse eines jeden ersten Elements von den Achsen zweier entsprechender konvexer zylindrischer Wandungen geschnitten wird und zwei wie die Achsen der zweiten Elemente ausgerichtete Geraden jeweils von den Achsen zweier entsprechender konvexer zylindrischer Wandungen geschnitten werden, ferner aus Synchronisationsmitteln, die mit zwei der Elemente längs zweier Synchronisationsachsen verbunden sind, wobei die Synchronisationsmittel einen Kurbelmechanismus aufweisen, der mit einer Steuerwelle und mit einem der beiden Elemente verbunden ist, um das gesamte Parallelogramm zwischen den ebenen Stirnflächen oszillieren zu lassen, wobei seine Spitzenwinkel und dementsprechend das Volumen der Kammer variiert werden, und aus Anschlußöffnungen, die in zumindest einer der einander gegenüberliegenden ebenen Stirnflächen ausgespart sind, um die Kammer selektiv mit einem Einlaß und einem Auslaß in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbel zu verbinden.
Erfindungsgemäß ist die Maschine dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste Element die beiden konvexen zylindrischen Wandungen, deren Achsen die Längsachse dieses Elementes schneiden, starr trägt, daß jede konvexe zylindrische Wandung mit der konvexen zylindrischen Wandung, deren Achse die gleiche Gerade schneidet, ein Paar von zylindrischen Wandungen bildet, die verschiedenen ersten Elementen angehören, daß jedes erste Element Verschlußmittel aufweist, die zwischen seinen beiden zylindrischen konvexen Wandungen einen kontinuierlichen Abschluß der Kammer mit variablem Volumen gewährleisten, und daß die Maschine dynamische Dichtmittel zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares aufweist.
Hauptaufgabe der zweiten Elemente ist es, einen gleichbleibenden Abstand zwischen den Schwerpunkten der konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares aufrechtzuerhalten.
Mit anderen Worten erfolgt dies alles so, als würde ein verformbares Parallelogramm die vier Achsen der vier konvexen zylindrischen Wandungen miteinander verbinden. Somit ist der Abstand zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares immer derselbe, unabhängig von der Ausbildung des verformbaren Parallelogramms. Dies ermöglicht es, die dynamischen Dichtmittel zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares vorzusehen, obwohl diese zueinander beweglich sind. Die konvexen zylindrischen Wandungen von unterschiedlichen Paaren, die entlang des äußeren Umfangs des Parallelogramms aneinander angrenzen, sind zueinander starr, da sie von demselben ersten Element getragen werden, und es ist somit einfach, eine dichte Verbindung zwischen ihnen mit Hilfe von dichten Verschlußmitteln herzustellen, die statischen Typs sein können.
Es wird somit zwischen den vier konvexen zylindrischen Wandungen eine Kammer definiert, deren äußerer Umfang auf im wesentlichen dichtende Weise geschlossen ist und deren Volumen in Abhängigkeit von der Ausbildung des Parallelogramms variiert.
Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine wird vorzugsweise für den Betrieb als Viertakt-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, und sie umfaßt insbesondere Zündmittel, die derart angeordnet sind, daß sie mit der Kammer zumindest jedesmal dann in Verbindung stehen, wenn sich diese in einer ersten Position minimalen Volumens befindet.
Die erfindungsgemäße Maschine führt, wie jene der vorveröffentlichten Technik, die vier Takte innerhalb einer Kurbelumdrehung aus. Ihr Platzbedarf ist jedoch geringer, und es sind nur zwei dynamische Dichtmittel um die Kammer herum vorhanden, zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares. Ferner können diese Dichtmittel in einem einfachen tangierenden Kontakt zwischen konvexen zylindrischen Wandungen bestehen, was eine besonders einfache und zuverlässige Lösung bei sehr hohen Geschwindigkeiten darstellt. Insbesondere ist diese Art des geringen Abstands wenig auffällig für Festfressen. Ferner ist die relative Geschwindigkeit zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares bei einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel besonders gering.
Es kann auch zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares ein Dichtelement, wie beispielsweise ein schwimmend gelagerter Steg allgemeiner bikonkaver Form oder auch ein Dichtkörper angebracht werden, der an einem zweiten Element befestigt ist, das mit den ersten Elementen über zwei Gelenkachsen gelenkig verbunden ist, die mit den Achsen der zylindrischen Wandungen des betreffenden Paares in Verbindung stehen.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf Beispiele bezieht, die nicht einschränkenden Charakter haben.
In den beiliegenden Zeichnungen:
- ist Figur 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Elementarmaschine nach der Ebene I-I aus Figur 3;
- ist Figur 2 eine Teilschnittansicht nach II-II aus Figur 1;
- ist Figur 3 eine Schnittansicht der Maschine nach III- III aus Figur 1;
- sind die Figuren 4, 5 und 7 Ansichten analog zu Figur 1, stellen jedoch die Maschine in drei aufeinanderfolgenden Betriebsstadien dar;
- ist Figur 6 eine schematische Ansicht, die eine der Positionen maximalen Volumens der Kammer darstellen;
- sind die Figuren 8 und 9 Ansichten entsprechend den Figuren 5 bzw. 1, jedoch mit einer anderen Einstellung des Verdichtungsverhältnisses;
- ist Figur 10 eine Ansicht analog zu Figur 4, die jedoch einer Durchführungsvariante entspricht;
- sind die Figuren 11 bis 13 Ansichten analog zum unteren Teil der Figuren 1, 10 bzw. 5, beziehen sich jedoch auf eine zweite Durchführungsvariante;
- ist Figur 14 eine schematische Ansicht der Innenseite eines Bodenstücks 4, nach einer dritten Durchführungsvariante;
- ist Figur 15 eine Teilschnittansicht der Maschine nach der Linie XV-XV aus Figur 14;
- ist Figur 16 eine Ansicht analog zur Figur 4, die jedoch eine vierte Durchführungsvariante betrifft;
- sind die Figuren 17 und 18 zwei schematische Ansichten einer fünften Variante der Erfindung in einer Position maximalen Volumens bzw. in einer Position minimalen Volumens;
- ist Figur 19 eine perspektivische Ansicht eines Dichtkörpers der Maschine aus den Figuren 17 und 18;
- ist Figur 20 eine schematische Ansicht der vier Elemente einer sechsten Version der Erfindung;
- ist Figur 21 eine Ansicht analog zu Figur 5, bezieht sich jedoch auf eine andere Ausführungsform;
- ist Figur 22 eine Detailansicht aus Figur 21 im vergrößerten Maßstab;
- ist Figur 23 ein auseinandergezogener Perspektivschnitt eines ersten Elements aus Figur 21 und von gewissen Teilen, die es trägt, mit Schnitt- und Abbruchansichten;
- ist Figur 24 eine Schnittansicht nach XXIV-XXIV aus Figur 21;
- ist Figur 25 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des ersten Elements; und
- ist Figur 26 eine Ansicht des ersten Elements im Schnitt nach den Linien XXVIa-XXVIa im oberen Teil der Figur und XXVIb-XXVIb im unteren Bereich der Figur.
Es wird nun bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 sowie auf den oberen Teil der Figur 3 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Elementarmaschine beschrieben.
Eine echte Maschine kann nur eine einzige Elementarmaschine oder mehrere Elementarmaschinen umfassen, beispielsweise zwei Elementarmaschinen 1, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, in der die Elementarmaschine des unteren Teils einer Durchführungsvariante entspricht, die im nachfolgenden im Detail beschrieben wird.
Wie im oberen Teil der Figur 3 zu sehen, umfaßt die Maschine ein Gehäuse 2, das für jede Elementarmaschine zwei ebene und parallele Stirnflächen 3a und 3b definiert, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die ebenen Stirnflächen 3a werden zumindest teilweise von zwei einander gegenüberliegenden Bodenstücken 4 des Gehäuses 2 definiert, während die beiden Stirnflächen 3b von zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen einer Zwischenwand 6 gebildet werden, die in gleichem Abstand zwischen den beiden Stirnflächen 3a angeordnet ist. Der Abstand zwischen jedem Bodenstück 4 und der Zwischenwand 6 wird durch eine entsprechende Umfangswandung 7 definiert.
Ein Teil 3c der ebenen Stirnfläche 3a der Elementarmaschine vom oberen Teil der Figur 3 wird durch eine Drehscheibe 8 in Plattenform definiert, die rotierend in einer geeigneten Senkung des entsprechenden Bodenstücks 4 aus später ersichtlichen Gründen montiert ist.
Die Bodenstücke 4, die Zwischenwand 6 und die Umfangswandungen 7 bilden gemeinsam einen Maschinenrahmen. Die Drehscheibe 8 ist in bezug auf diesen Rahmen beweglich, wird jedoch als Element, das die Volumen im Inneren der Maschine definiert, zum Gehäuse 2 gehörig betrachtet.
Wie in Figur 1 ersichtlich, umfaßt jede Elementarmaschine 1 zwischen den ebenen Stirnflächen 3a und 3b zwei einander gegenüberliegende erste Elemente 9a und 9b und zwei einander gegenüberliegende zweite Elemente 11a und 11b.
Jedes erste Element 9a oder 9b ist gelenkig mit zwei zweiten Elementen 11a und 11b über zwei unterschiedliche Gelenkachsen verbunden. Es gibt somit vier unterschiedliche Gelenkachsen, A1, A2, A3, A4, die alle untereinander parallel sind und auf die ebenen Stirnflächen 3a und 3b senkrecht stehen.
Diese vier Achsen A1, A2, A3, A4 sind in den vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet. Längsachse eines jeden Elements 9a, 9b, 11a, 11b wird die Seite des Parallelogramms Da, Db, Ea bzw. Eb genannt, die die beiden Gelenkachsen des betreffenden Elements verbindet, beispielsweise die Gelenkachsen A1 und A2 für das erste Element 9a mit der Längsachse Da.
In Figur 2 ist die Struktur des Gelenks der Achse A4 zwischen den Elementen 9b und 11b dargestellt. Das Ende des ersten Elements 9b ist mit zwei parallelen Ansätzen 12, die ein Gabelgelenk bilden, ausgeführt, zwischen die ein einzelner Ansatz 13 des zweiten Elements 11b eingreift. Eine röhrenförmige Achse 14 ist durch die beiden Ansätze 12 und den Ansatz 13 gesteckt, um die Gelenkverbindung zu gewährleisten.
Jedes erste Element 9a oder 9b trägt auf seiner Seite, die zu dem anderen ersten Element gewandt ist, zwei konvexe zylindrische Wandungen S1, S2 bzw. S3, S4, die von aufgesetzten Dichtungen 16 definiert werden.
Die Achse C1, C2, C3 oder C4 einer jeden zylindrischen Wandung S1, S2, S3 oder S4 schneidet die Längsachse Da oder Db des ersten Elements 9a oder 9b, mit dem die zylindrische Wandung verbunden ist.
Ferner bildet jede zylindrische Wandung S1,....S4 mit einer zylindrischen Wandung des anderen ersten Elements ein Paar von zylindrischen Wandungen, deren Achsen eine Gerade L14 oder L23 schneiden, die zu den Längsachsen Ea und Eb der zweiten Elemente 11a und 11b parallel ist. So bilden die zylindrischen Wandungen S1 und S4 gemeinsam ein Paar, dessen Achsen C1 und C4 eine Gerade L14 schneiden, die zu den Achsen Ea und Eb parallel ist, und ebenso bilden die Wandungen S2 und S3 ein Paar, dessen Achsen C2 und C3 eine Gerade L23 schneiden, die zu den Längsachsen Ea und Eb parallel ist.
Es ist somit ersichtlich, daß sich die Achsen C1, C2, C3, C4 in den vier Ecken eines zweiten Parallelogramms befinden, dessen Seiten C1 C2 und C3 C4 immer mit den Längsachsen Da und Db der ersten Elemente 9a und 9b zusammenfallen und dessen Seiten C1 C4 und C2 C3 (Gerade L14 und L23) immer parallel zu den Achsen Ea und Eb sind.
In dem Beispiel befinden sich die Achsen C1 und C2 zwischen den Achsen A1 und A2 des entsprechenden ersten Elements 9a, und die Achsen C3 und C4 befinden sich zwischen den Achsen A3 und A4 des entsprechenden ersten Elements 9b. Dies ist eine vorteilhafte praktische Anordnung, bei der alle zylindrischen Wandungen S1....S4 zwischen den zweiten Elementen 11a und 11b angeordnet sind.
In dem dargestellten Beispiel weist jedes zweite Element 11a, 11b eine gekrümmte Form auf, die gegen das Innere des Parallelogramms konkav ist, um sich insbesondere in der in Figur 1 dargestellten Endposition an den Umriß der zylindrischen Wandung S1 bzw. S3 anzuschmiegen, die nun am nächsten liegt. Auf diese Weise wird der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert. Dies gilt auch für die Wandungen S2 und S4 in einer weiteren Endposition, die in Figur 5 dargestellt ist.
Die vier Elemente 9a, 9b, 11a, 11b sind zueinander ausgehend von der in Figur 1 dargestellten Endposition beweglich und können auf diese Weise verschiedene Stellungen einnehmen, von denen einige in den Figuren 4, 5, 6 (schematisch) und 7 dargestellt sind.
In der in Figur 4 dargestellten Situation hat sich zwischen den beiden ersten Elementen 9a und 9b eine Kammer 17 gebildet. Die Kammer 17 ist von dem Teil einer jeden zylindrischen Wandung S1....S4 begrenzt, der sich innerhalb des Parallelogramms C1, C2, C3, C4 befindet, sowie von Verschlußmitteln, die von zwei konkaven zylindrischen Flächen 18 gebildet werden, die starr jeweils von einem der ersten Elemente 9a und 9b getragen werden und die beiden konvexen zylindrischen Wandungen S1 und S2 bzw. S3 und S4 des betreffenden ersten Elements miteinander verbinden. Jede konkave zylindrische Fläche 18 ist zu jeder der konvexen zylindrischen Wandungen des anderen ersten Elements komplementär. Somit paßt sich in der in Figur 1 dargestellten Stellung die zylindrische Wandung S2 des ersten Elements 9a in die konkave Fläche 18 des ersten Elements 9b ein, und die zylindrische Wandung S4 des ersten Elements 9b paßt sich in die konkave Fläche 18 des ersten Elements 9a ein, wodurch das Volumen der Kammer im wesentlichen Null wird. Die in Figur 1 dargestellte Situation entspricht dem Ende des Auslassens oder dem Beginn des Einlassens. Die Beseitigung des Volumens der Kammer in diesem Zyklusstadium ermöglicht es, die Auspuffgase zur Gänze abzulassen und diese perfekt von den Gasen zu trennen, die für den folgenden Motorzyklus eingelassen werden.
Zurückkommend auf Figur 4 ist die Kammer 17 ferner von dynamischen Dichtmitteln verschlossen. In dem Beispiel bestehen diese dynamischen Dichtmittel in einer Wahl der Abmessung: die Radien R1, R2, R3, R4 der konvexen zylindrischen Wandungen S1....S4 werden so gewählt, daß die Summe der Radien der zylindrischen Wandungen eines Paares gleich dem Abstand zwischen den Achsen der zylindrischen Flächen eines Paares ist.
In dem Beispiel sind die Radien R1....R4 untereinander gleich und gleich dem halben Abstand zwischen den Achsen C1 und C4 oder zwischen den Achsen C2 und C3. Somit sind die zylindrischen Wandungen eines Paares, S1 und S4 oder S2 und S3, ständig in einem geringen tangierenden Abstand zueinander, der einen im wesentlichen dichten Abschluß der Kammer 17 gewährleistet.
Die Kammer 17 wird überdies von den ebenen und parallelen Stirnflächen 3a und 3b (Figur 3) abgeschlossen, außer bei gewissen Stellungen (Figuren 4 und 6), in denen die Kammer 17 mit einer Einlaßöffnung 19 (Figur 4) oder mit einer Auslaßöffnung 21 (Figur 6) in Verbindung steht. Die Einlaß- 19 und Auslaßöffnungen 21 sind in der Drehscheibe 8 ausgespart. Sie bringen die Kammer 17 selektiv mit einem Einlaß 22, beispielsweise mit einem Vergaser, bzw. einem Auslaß 23 in Verbindung.
Die Drehscheibe 8 umfaßt ein Mittelloch 24, aus dem die Elektroden einer Zündkerze 25 herausstehen, die in das Bodenstück 4 geschraubt ist. Das Mittelloch 24 bringt ferner die Kammer 17 mit einem Gegendruckraum 26 in Verbindung, der zwischen einer Hinterseite der Drehscheibe 8 und dem Bodenstück 4 ausgespart ist. Eine Dichtung 27 begrenzt den Gegendruckraum 26 im Umfangsbereich und trennt diesen von den Einlaß- 19 und Auslaßöffnungen 21, die radial außen angeordnet sind. Der äußere Umfangsrand der Drehscheibe 8 umgibt die Kammer 17 zur Gänze in allen Stellungen der vier Elemente 9a und 9b. Auf diese Weise kann der Zwischenraum, der die Drehscheibe 8 umgibt, niemals eine Verluststrecke für die Kammer 17 darstellen. Der in der Kammer 17 herrschende Druck, insbesondere, wenn dieser stark ist, bildet in dem Gegendruckraum 26 einen Gegendruck, der die Drehscheibe 8 gegen die ersten Elemente 9a, 9b und diese gegen die ebene Stirnfläche 3b drückt. Auf diese Weise wird ein ausreichend dichter Kontakt zwischen den Elementen 9a, 9b und jeder der ebenen Stirnflächen 3a und 3b um die gesamte Kammer 17 herum gewährleistet, unabhängig von deren Ausführung. Damit der Gegendruck in dem Raum 26 eine Druckkraft auslöst, die größer als der Druck in der Kammer 17 ist, reicht es aus, daß die von der Dichtung 27 um das Loch 24 begrenzte Fläche größer als die größte Fläche ist, die die Kammer 17 aufweisen kann, wenn sie unter Druck ist, d.h. im wesentlichen während der Verdichtungs- und Expansionstakte.
Wie bereits angegeben, ist die in Figur 1 dargestellte Situation eine Situation minimalen Volumens, die dem Ende des Auslassens oder dem Beginn des Einlassens entspricht.
In der in Figur 4 dargestellten Situation hat sich die Kammer 17 über der Einlaßöffnung 19 vergrößert. Folglich hat die Kammer frisches Gas angesaugt.
In der in Figur 5 dargestellten Situation, die dem Ende des Verdichtens und dem Beginn des Verbrennens entspricht, herrscht wieder eine Situation minimalen Volumens, in der die Kammer 17 von den Einlaß- 19 und Auslaßöffnungen 21 isoliert ist und mit dem Mittelloch 24 in Verbindung steht, in dem sich die Elektroden der Zündkerze befinden. Es ist zu sehen, daß in dieser Situation minimalen Volumens die Winkel Q1 und Q3 des Parallelogramms, die an den Achsen A1 und A3 anliegen und die in der Situation des Auslaßendes (Figur 1) spitz waren, in der Situation des Verbrennungsbeginns (Figur 5) stumpf geworden sind, und umgekehrt, was die Winkel Q2 und Q4 betrifft, die an den Achsen A2 und A4 anliegen.
Sodann vergrößert sich die Kammer 17 wieder (Figur 6), um einen Arbeitstakt oder einen Ausdehnungshub durchzuführen, und tritt sodann mit der Auslaßöffnung 21 in Verbindung, bis ihr Volumen wieder Null wird, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
Es ist zu sehen, daß die Situationen aus Figur 4 (Einlaß) und aus Figur 6 (Auslaß) im wesentlichen identischen Stellungen der vier Elemente 9a, 9b, 11a, 11b zueinander entsprechen. Die Tatsache, daß die Kammer 17 mit der Einlaßöffnung 19 in der Situation der Figur 4 und mit der Auslaßöffnung 21 in der Situation der Figur 6 in Verbindung steht, hängt damit zusammen, daß sich die Einheit der vier Elemente 9a, 9b, 11a, 11b in dem von der inneren Umfangsfläche der Umfangswandung 7 definierten Raum nicht an demselben Platz befindet. Die Bewegungen der Elemente 9a, 9b, 11a, 11b zueinander sowie die Bewegungen der Einheit, die sie im Inneren der Umfangswandung 7 bilden, werden von Synchronisationsmitteln definiert, die die Position einer ersten Synchronisationsachse K1, die mit dem ersten Element 9a verbunden ist, in bezug auf eine zweite Synchronisationsachse K2, die mit dem zweiten Element 11b verbunden ist, variieren. Die zweite Synchronisationsachse K2 ist die schwenkbare Verbindungsachse 28, die das Element 11b mit dem Maschinenrahmen verbindet. Die Synchronisationsachse K2 ist in gleichem Abstand zu den Gelenkachsen A1 und A4 des zweiten Elements 11b und außerhalb des Parallelogramms A1, A2, A3, A4 angeordnet.
Die Synchronisationsachse K1 ist die Gelenkachse zwischen dem Element 9a und einem exzentrisch angeordneten Drehzapfen 29 einer Kurbel 31, die schwenkbar nach einer Achse J in bezug auf den Maschinenrahmen montiert ist. Die Synchronisationsachse K1 grenzt an die Gelenkachse A2 an, durch die das erste Element 9a gelenkig mit dem zweiten Element 11a verbunden ist, das sich von jenem, mit dem die Synchronisationsachse K2 verbunden ist, unterscheidet. Die Synchronisationsachsen K1 und K2 stehen auf die Stirnflächen 3a und 3b senkrecht und sind folglich zu den anderen Achsen A1....A4, C1....C4 parallel.
In Anbetracht der Geraden M (Figur 1), die durch die Rotationsachse J der Kurbel 31 und die Synchronisationsachse K2 geht, werden die beiden Positionen minimalen Volumens der Kammer 17, die den Extremwerten für die Winkel des Parallelogramms entsprechen, erzielt, wenn sich die erste Synchronisationsachse K1 auf der Geraden M zwischen den Achsen K2 und J in Figur 1 oder außerhalb der Achse J in Figur 5 befindet. In dieser Position ist nämlich der Abstand zwischen den Achsen K1 und K2 am kleinsten bzw. am größten, und folglich ist der Winkel Q1 am kleinsten bzw. am größten.
Der Rotationsradius der Synchronisationsachse K1, d.h. der Abstand zwischen den Achsen J und K1, ist kleiner als der Abstand zwischen der Synchronisationsachse K2 und der Gelenkachse A1 zwischen den beiden Elementen 9a und 11b, die mit den Synchronisationsachsen K1 und K2 verbunden sind. Somit führen die Rotationen der Kurbel 31 zu Winkelvor- und -rückbewegungen des zweiten Elements 11b um die schwenkbare Verbindung 28.
Die Kurbel ist dermaßen ausgebildet, daß die Position der Synchronisationsachse K1 in der ersten Position minimalen Volumens (Figur 5), die dem Beginn der Verbrennung entspricht, jene ist, daß das Volumen der Kammer 17 in dieser Position nicht Null ist und im Gegenteil dem Verdichtungsverhältnis entspricht, das in der Maschine erzielt werden soll, und daß die Position der Synchronisationsachse K1 in der zweiten Position minimalen Volumens oder Position des Auslaßendes, die in Figur 1 dargestellt ist, jene ist, daß das Volumen der Kammer 17 in dieser Position Null ist. Wird die Position der Synchronisationsachse K2, die Ausrichtung der Geraden M, die durch die Synchronisationsachse K2 geht, und die Position der Achse K1 auf dem ersten Element 9a als definiert angenommen, ergeben die beiden vorgenannten Bedingungen die beiden Positionen der Achse K1 auf der Geraden M, um die beiden Positionen minimalen Volumens der Kammer 17 durchzuführen, und ergeben folglich die Position der Achse J, die sich auf der Geraden M in halbem Abstand zwischen den beiden Positionen von K1 befindet.
In keiner der beiden Positionen minimalen Volumens (Figuren 1 und 5) befindet sich die Gelenkachse A1 zwischen den beiden Elementen 9a und 11b, die mit den Synchronisationsmitteln 28, 31 verbunden sind, auf der Geraden M. Somit ändert sich in diesen Positionen notwendigerweise die Drehrichtung des zweiten Elements 11b um die Synchronisationsachse K2. Würden die Achsen A1 und K1 gemeinsam auf der Geraden M verlaufen, würde Unschlüssigkeit über die Drehrichtung des zweiten Elements 11b ausgehend von dieser Position herrschen.
Jedoch in der ersten Position minimalen Volumens (Figur 5), die dem Beginn der Verbrennung entspricht, ist die Achse A1 wenig von der Geraden M entfernt. Der Winkel B, der die Achsen K1 und K2 gesehen von der Achse A1 trennt, ist somit nahe 180º. Ferner sind die Drehrichtungen F und G der Kurbel 31 bzw. des Elements 11b ausgehend von dieser Position minimalen Volumens dieselben. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen führt eine relativ geringe Winkelverschiebung der Kurbel 31 bei dem zweiten Element 11b zu einer relativ großen Winkelverschiebung, mehr als proportional zum Verhältnis der Rotationsradien der Achsen K1 und A1. Da ferner die Achsen K1 und K2 beide außerhalb des Parallelogramms angeordnet sind, ist der Winkel B viel größer als der entsprechende Winkel Q1, in dem Beispiel beinahe 120º. Somit ist die Winkelstrecke, die das Element 11b zurücklegen muß, damit das Parallelogramm von der ersten Position minimalen Volumens (Figur 5) in die folgende Position maximalen Volumens (Figur 6) gelangt, in der das Parallelogramm ein Rechteck ist, ungefähr 30º, also relativ gering. Es reicht somit aus zwei zusätzlichen Gründen eine relativ kurze Winkelstrecke der Kurbel 31 aus, damit das Element 11b um die Achse K2 die Rotation von ungefähr 30º durchführt, die erforderlich ist, damit das Parallelogramm A1, A2, A3, A4 ein Rechteck wird und damit folglich die Kammer 17 ihr Maximalvolumen erreicht.
In dem dargestellten Beispiel, reicht es aus, daß die Kurbel 31 eine Rotation TD (Figur 6) von ungefähr 75º ausführt, damit die Elemente 9a, 9b, 11a, 11b von der ersten Position minimalen Volumens (Figur 5) in die folgende Position maximalen Volumens übergehen, in der das Parallelogramm A1, A2, A3, A4 ein Rechteck ist.
Es ist auch zu sehen, daß in der Situation der Figur 7, die einer Rotation von 90º der Kurbel 31 ausgehend von der ersten Position minimalen Volumens entspricht, die rechteckige Ausbildung des Parallelogramms A1, A2, A3, A4 eindeutig überholt ist, d.h., daß der Winkel Q1 bereits auf einen Wert von ungefähr 75º verkleinert ist.
Dies ist vorteilhaft, denn die Expansion kann bei einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel sehr rasch erfolgen, und dies reduziert die Zeit auf ein Minimum, während der die Wärme über die metallischen Wandungen abgeführt wird, und reduziert folglich die Wärmeverluste auf ein Minimum.
Die Amplitude der oszillierenden Bewegung des zweiten Elements 11b beträgt nur ungefähr 90º zwischen den beiden Positionen minimalen Volumens der Kammer 17, die in den Figuren 1 und 5 dargestellt sind. Dies wird dadurch erzielt, daß dem Rotationsradius der Gelenkachse A1 um die zweite Synchronisationsachse K2 eine ausreichend große Länge in bezug auf den Rotationsradius der Synchronisationsachse K1 um die Achse J der Kurbel 31 verliehen wird.
Figur 6 zeigt die Situation maximalen Volumens der Kammer am Ende der Expansion mit Darstellung des Winkels TD, der von der Synchronisationsachse K1 ausgehend von der ersten Position minimalen Volumens (Beginn der Verbrennung) zurückgelegt wurde, und des Winkels TE von ungefähr 105º, der bis zur zweiten Position minimalen Volumens zurückzulegen ist, sowie die beiden Winkel UD und UE, die von der Gelenkachse A1 um die Synchronisationsachse K2 zurückgelegt wurden. Dank der gewählten Geometrie erzeugen die beiden Winkel TD und TE, die voneinander sehr unterschiedlich sind, für die Achse A1 zwei Verschiebungswinkel UD bzw. UE, die im wesentlichen gleich sind.
In der ersten Position minimalen Volumens (Figur 5) weist der Gasdruck, der auf das Element 9a ausgeübt wird, eine Resultierende P auf, die auf den Drehzapfen 29 der Kurbel 31 nach einer Richtung ausgeübt wird, die im wesentlichen zur Kreisbahn der Achse K1 des Drehzapfens 29 tangential ist, und die in die Rotationsrichtung F der Kurbel 31 gerichtet ist. Diese Resultierende ist somit sehr wirksam für die Übertragung des Antriebsmoments auf die Kurbel 31, ohne daß Nebenkräfte in dem Mechanismus erzeugt werden. Dies geht auf den geringen Wert des Winkels V zwischen der Längsachse Da des Elements 9a, eine Richtung, auf die die Resultierende P im wesentlichen senkrecht steht, und der Geraden M zurück, welche in dieser Position der Richtung des Hebelarms der Kurbel 31 entspricht. Ein weiterer Grund für die günstige Aufbringung der Kraft der Gase auf die Kurbel 31 ist die passende Richtung, die für die Rotation der Kurbel 31 gewählt wurde. Wäre für die Kurbel 31 eine Rotationsrichtung gewählt worden, die der Richtung F entgegengesetzt ist, wäre der Betrieb auch möglich, da ausgehend von der Position in Figur 5 die Kammer 17 ebenfalls das Volumen vergrößern würde, um in die in Figur 4 dargestellte Situation zurückzukehren. Die Übertragung der Kraft auf die Kurbel würde jedoch auf äußerst indirekte Weise über das erste Element 9b und das zweite Element 11b, das als Kipphebel funktioniert, der am Element 9a nach links in Figur 5 zieht, erfolgen.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist die Kurbel 31 mit einer Ausgangswelle 30 verbunden, an die auf herkömmliche Art und Weise ein Trägheitsrad und eine Mehrfachübertragungsvorrichtung angeschlossen werden können, um eine Triebwerksgruppe des Kraftfahrzeugs zu bilden. Ebenfalls auf herkömmliche Art und Weise liefern dieses Trägheitsrad und/oder die Trägheitslast, die von dem Fahrzeug gebildet wird, der Kurbel 31 die nötige Energie, um den Betrieb während der Phasen des Energieverbrauchs (Einlaß, Verdichtung, Auslaß) aufrechtzuerhalten.
Die Kurbel 31 umfaßt zwei exzentrisch angeordnete Drehzapfen 32, einen für jede Elementarmaschine 1, die um 180º zueinander um die Achse J versetzt sind, um die Hauptkomponenten der Trägheitskräfte einer jeden Elementarmaschine 1 außer Kraft zu setzen. Eine bessere Außerkraftsetzung erfolgt, wenn die beiden Elementarmaschinen 1 zur Gänze zueinander um 180º um die Achse J versetzt sind, so daß alle Bewegungen in jeder Elementarmaschine 1 symmetrisch zu jenen in der anderen Elementarmaschine 1 zur Achse J sind (bei Vernachlässigung der Achsversetzung einer Maschine zur anderen entlang der Achse J).
Die Maschine der Figuren 1 bis 6 umfaßt Einstellmittel, die es ermöglichen, ihren Betrieb zu optimieren.
Insbesondere umfaßt die Drehverbindung 28 einen Drehzapfen 32 (Figur 1), um den sich das zweite Element 11b dreht, und der von einem Exzenter 33 getragen wird, der rotierend im Rahmen montiert ist. Ist, wie in Figur 1 dargestellt, der Exzenter 33 dermaßen ausgerichtet, daß der Drehzapfen 32 möglichst nahe der Achse J der Kurbel 31 ist, sind der Winkel B und folglich der Winkel Q1 in der ersten Position minimalen Volumens der Kammer 17 (Figur 5) möglichst klein. Folglich ist das Volumen der Kammer 17 in der ersten Position minimalen Volumens möglichst groß, was dem minimalen Verdichtungsverhältnis für die Maschine entspricht, da das Maximalvolumen der Kammer 17, das durch die rechteckige Ausbildung des Parallelogramms A1, A2, A3, A4 (Figur 6) definiert wird, von der Position des Drehzapfens 32 unabhängig ist.
In der zweiten Position minimalen Volumens (Figur 1) entspricht diese Position des Drehzapfens 32 ebenfalls dem kleinstmöglichen Wert für den Winkel Q1 und folglich dem kleinstmöglichen Volumen für die Kammer 17, d.h. in dem Beispiel dem Nullvolumen.
Wird, wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt, der Exzenter 33 um 180º gedreht, damit der Drehzapfen 32 so weit wie möglich von der Achse J der Kurbel 31 entfernt ist, wird der Winkel Q1 in der ersten (Figur 8) und in der zweiten (Figur 9) Position minimalen Volumens vergrößert. Dies entspricht einer Verringerung des Volumens der Kammer 17 in der ersten Position minimalen Volumens und folglich einer Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses der Maschine und einer Vergrößerung des Volumens der Kammer 17 in der zweiten Position minimalen Volumens (Figur 8). Diese relativ geringfügige Vergrößerung kann als ein Nachteil empfunden werden, da sie ein Totvolumen aufzeigt, aus dem die Auspuffgase mechanisch nicht ausgetrieben werden können.
Die Rotationseinstellung des Exzenters 33 für die Einstellung des Dichtungsverhältnisses der Maschine kann manuell erfolgen, auch während des Betriebs, oder automatisch durchgeführt werden. Der Exzenter 33 kann beispielsweise an ein Gerät zur Messung des Unterdrucks im Einlaß 22 angeschlossen werden, um das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen, wenn dieser Unterdruck groß ist (geringer Absolutdruck), und um das Dichtungsverhältnis zu verringern, wenn der Absolutdruck im Einlaß 22 stärker wird. Eine solche automatische Einstellung ist besonders bei einem Ladermotor von Vorteil.
Wie bekannt, ist es von Vorteil, die Einstellung der Verteilung eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von seinen Betriebsparametern zu ändern, insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit und die Last.
Dies wird erfindungsgemäß durch Rotation der Drehscheibe 8 um die Achse des Mittellochs 24 ermöglicht. In dem dargestellten schematischen Beispiel wird diese Rotation durch ein Zahnrad 34 gewährleistet, das in eine Zahnung 36 eingreift, die auf einem Teil des Umfangs der Drehscheibe 8 vorgesehen ist (Figur 3).
Bei Betrachtung der Figur 7 ist zu sehen, daß, wäre ausgehend von der dargestellten Position die Drehscheibe 8 in die durch die Pfeile H angezeigte Richtung gedreht worden, die Auslaßöffnung 21 früher durch das Element 9a freigelegt und folglich die Kammer 17 früher mit dem Auslaß verbunden worden wäre. Dies entspricht einer gewünschten Bedingung, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors höher ist. Dieser Winkelversatz bringt die Einlaßöffnung 19 in eine Position, in der sie die Verbindung mit der Kammer 17 ein wenig früher vor dem Ende des Auspufftaktes aufnimmt, was auch für die großen Geschwindigkeiten wünschenswert ist, insbesondere wenn, wie in Figur 9 dargestellt, das Volumen der Kammer 17 in der zweiten Position minimalen Volumens nicht Null ist: es ergibt sich daraus bekannterweise ein Spüleffekt der letzten verbrannten Gase zum Auslaß durch die frischen Gase, die durch die Einlaßöffnung einströmen.
Die Steuerung der Winkelposition der Drehscheibe 8 kann manuell oder automatisch erfolgen, in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel 31 und des Einlaßdrucks 22. Die genauen Einstellungen, die in Abhängigkeit von diesen beiden Parametern durchzuführen sind, können vom Fachmann nach seinen üblichen Kenntnissen bestimmt werden. Es ist jedenfalls anzumerken, daß unter Berücksichtigung der großen Durchgangsquerschnitte der Gase, die durch die Erfindung ermöglicht werden, die vorzeitige Öffnung der Öffnungen und der verzögerte Verschluß weniger erheblich sind als bei herkömmlichen Kolben- und Zylinderkraftmaschinen.
Es werden auch weder die Kühlmittel des Motors im Detail beschrieben, die beispielsweise verschiedene Hohlräume 37 (Figur 3) in der Zwischenwand 6 und in den Bodenstücken 4 umfassen, noch die Gelenkschmiermittel.
In Figur 10 und im unteren Teil der Figur 3 ist eine vereinfachte Version dargestellt, die ohne Schmierkreislauf arbeiten kann, dank einer Versorgung mit Öl + Kraftstoff + Luft 38, die über einen Einlaßanschluß 39 in einen Teil 40 des Umfangsbereichs, der sich zwischen den Elementen 9a, 11a, 9b, 11b befindet, und die Innenfläche der Umfangswandung 7 des Gehäuses 2 eindringt.
Die Einlaßöffnung 19 besteht aus einer nicht durchgehenden Aussparung, die in der Stirnfläche 3a ausgespart ist und durch die die Kammer 17 während des Einlaßtaktes selektiv mit einem anderen Teil 41 des vorerwähnten Umfangsbereichs in Verbindung steht.
Ferner ist die Innenfläche der Umfangswandung 7 erhaben, um gleichsam mit den Elementen 9a....11b in Berührung zu stehen, die sich einerseits in der Nähe der Gelenkachse A1 befinden, die eine kreisförmige Bahn um die Synchronisationsachse K2 aufweist, und sich andererseits in der Nähe der diametral entgegengesetzten Achse A3 auf einem Teil der Bahn der letztgenannten befinden. Während sich das Volumen der Kammer 17 während der Einlaßzeit vergrößert, trennen diese beiden gleichsamen Berührungen, die ein Dichtungstor bilden, die Bereiche 40 und 41 des Umfangsraums voneinander, und das Volumen des Bereichs 41 verringert sich, wodurch das Einlaßgas verdichtet und zu der Kammer 17 durch die Öffnung 19 getrieben wird. Dadurch wird eine Art Zwangseinlaß oder sogar Aufladung der Kammer 17 durchgeführt. Die Änderung des Volumens des Bereichs 41 ist durch Vergleichen der Figuren 1 (Einlaßbeginn) und 10 (Einlaß in Gang befindlich) zu sehen.
In den Figuren 5 und 7 ist zu sehen, daß während des Verdichtens und der Expansion der Bereich 41 sein Volumen wieder vergrößert und sich die Achse A3 deutlich von der inneren Umfangsfläche der Umfangswandung 7 entfernt, wodurch es dem Bereich 41 ermöglicht wird, wieder Gas aus dem Bereich anzusaugen.
Nach einer Variante der Figur 10 und des unteren Teils der Figur 3 bespült das Luft-Kraftstoff-Öl-Gemisch den gesamten Mechanismus, der sich in dem Gehäuse 2 befindet, wodurch die Schmierung ohne getrennten Schmierkreis gewährleistet wird.
In dem Beispiel der Figuren 11 bis 13, das nur im Hinblick auf seine Unterschiede zu jenem aus Figur 10 beschrieben wird, trägt das erste Element 9b, das jenem gegenüberliegt, das mit den Synchronisationsmitteln (Kurbel 31) verbunden ist, starr zwei Flügel 56, 57, die jeweils in der Nähe einer der Gelenkachsen A3, A4 dieses ersten Elements sind. Die Umfangsfläche der inneren Umfangswandung 7 weist zwei Taschen 58 und 59 auf, deren Profil der Hüllkurve der Stellungen des Endes der Flügel 56 und 57 während des Einlaßtaktes entspricht (Figur 11: Einlaßbeginn, Figur 12: Einlaßende).
Ferner verringert sich während der Einlaßzeit das Volumen des Bereichs 41 des Umfangsraums des Gehäuses, der sich zwischen den beiden Flügeln 56 und 57 befindet, sehr stark. Seine Volumsverringerung kann beispielsweise gleich 650 cm³ bei einem Motor sein, dessen Kammer 17 ein Maximalvolumen von 400 cm³ aufweist. Somit bildet das Element 9b mit der Umfangswandung 7 des Gehäuses einen mechanischen Auflader.
Sodann sind während des Expansionstaktes die Flügel 56 und 57 von den Wandungen der Taschen 58 und 59 versetzt, wodurch es dem Bereich 41 ermöglicht wird, wieder Gas 38 anzusaugen, das durch den Anschluß 39 eingeströmt ist (wie in Figur 10 dargestellt).
Bei Umkehrung der Drehrichtung der Kurbel 31 müßten die Flügel auf dem Element 9a angebracht werden, um einen Bereich zu schaffen, dessen Volumen sich während des Einlaßtaktes verringert. Dies wäre allerdings weniger vorteilhaft, da die Lager der Kurbel 31 abgedichtet werden müßten.
In dem in den Figuren 14 und 15 dargestellten Beispiel wird die Stirnfläche 3a zur Gänze auf dem entsprechenden Bodenstück 4 gebildet, und die Einlaßöffnungen 19 und Auslaßöffnungen 21 sind somit nicht mehr um die Achse des Mittelloches 24 einstellbar. Auf der Stirnfläche 3a ist eine kreisförmige Nut 42 vorgesehen, die beispielsweise um die Achse des Loches 24 zentriert ist. Diese Nut wird teilweise von einem flachen Ring 43 ausgefüllt, der einen Radialschlitz 44 aufweist. Der Ring 43 weist einen Außendurchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Nut 42 ist. Seine axiale Dicke und seine radiale Breite sind geringer als die axiale Tiefe bzw. die radiale Breite der Nut 42.
Ferner werden die Stellung der Nut 42, der Durchmesser ihres radial außenliegenden Randes 42b und die radiale Breite des Ringes 43 dermaßen gewählt, daß sich die Annäherungslinien 46 zwischen den ersten Elementen 9a und 9b radial zwischen dem radial außenliegenden Rand 42b der Nut 42 und dem radial innenliegenden Rand 43a des Ringes 43 befinden, zumindest für jene Stellungen der Kurbel 31, für die die Kammer 17 von dem Umfangsraum, der die Elemente im Inneren der Umfangswandung 7 umgibt, isoliert werden muß. Ferner sind die Elemente 9a und 9b dermaßen ausgebildet, daß sie zumindest in diesen Stellungen der Kurbel 31 den radial innenliegenden Rand 43a des Ringes 43 völlig bedecken, mit Ausnahme jener Teile dieses Randes, die der Kammer 17 gegenüberliegen. Mit anderen Worten darf der Rand 43a von einem Beobachter, der sich im Umfangsraum des Gehäuses befindet, nicht zu sehen sein. Vorzugsweise darf auch der Schlitz 44 nicht in diesem Raum zu sehen sein.
Somit dringt der starke Druck der Kammer 17 in die Nut 42 ein und führt auf der radial innenliegenden Fläche 43a des Ringes 43 zu einem Axialschub, der radial nach außen gerichtet ist und auf im wesentlichen dichtende Weise den Ring 43 gegen den radial außenliegenden Rand 42b der Nut 42 drückt, sowie auf einer Hinterseite 43b des Ringes 43 zu einem Axialschub, der axial zu den Elementen 9a und 9b gerichtet ist und eine Dichtung zwischen dem Ring 43 und diesen Elementen herstellt.
Der Schlitz 44 des Ringes 43 ermöglicht es dem Ring 43, den Durchmesser zu vergrößern und sich gegen den radial außenliegenden Rand 42b zu drücken, unter dem Gasdruck, der auf seine radial innenliegende Fläche 43a ausgeübt wird.
Da die Annäherungslinien 46 zwischen den Elementen 9a und 9b immer dem Ring 43 gegenüberliegen, verhindert es der Ring 43, daß die Gase der Kammer 17 hinter die Annäherungslinien 46 gelangen, d.h. in den Umfangsraum, indem sie entlang der Stirnfläche 3a austreten.
Ferner wird der Axialschub auf den Ring 43 durch den Ring 43 auf die Elemente 9a und 9b übertragen und drückt diese gegen die Stirnfläche 3b, wodurch eine Dichtung durch Berührung zwischen der Stirnfläche 3b und den Elementen 9a und 9b hergestellt wird. Dies verhindert, daß die Gase aus der Kammer 17 in den Umfangsraum entlang der Stirnfläche 3b austreten.
Ein elastisches Element, wie beispielsweise eine Wellfeder oder dergleichen, kann zwischen der Hinterseite 43b des Ringes 43 und dem Grund der Nut 42 angeordnet werden, um die anfängliche Abstützung zwischen dem Ring 43 und den Elementen 9a und 9b durchzuführen und folglich zu verhindern, daß das Gas den Ring 43 gegen den Grund der Nut 42 drückt, anstatt ihn gegen die Elemente 9a und 9b zu drücken. Die Gesamtfläche der Hinterseite 43b des Ringes 43 wird ausreichend groß gewählt, daß die Axialkraft, die durch die Gase auf den Ring 43 ausgelöst wird, ausreichend ist.
Das in Figur 16 dargestellte Beispiel wird nur hinsichtlich seiner Unterschiede zu jenen der Figuren 1 bis 9 beschrieben.
Die ersten Elemente 9a und 9b werden verlängert und weisen zueinander drei konvexe zylindrische Flächen S1, S2, S5 bzw. S3, S4 und S6 auf. Die Achsen C5 und C6 der Flächen S5 und S6 schneiden dieselbe Gerade L56, die sich in gleichem Abstand zwischen den Geraden L14 und L23 parallel zu diesen befindet. Die Flächen S5 und S6 bilden somit ein Paar von konvexen zylindrischen Wandungen, das sich zwischen dem Paar S1, S4 und dem Paar S2, S3 befindet, die bereits beschrieben wurden.
Der Radius R5 und R6 der Flächen S5 und S6 ist etwas kleiner als die Radien R1...R4 der Flächen S1...S4, die alle gleich sind. Es besteht somit ein leichtes Spiel 47 zwischen den Flächen S5 und S6. Dieses Spiel bietet keinerlei Nachteil, da die beiden Kammern 17, die zwischen den Elementen 9a und 9b auf beiden Seiten des Spiels 47 definiert werden, in allen Winkelstellungen der Kurbel 31 immer denselben Druck aufweisen und sich in demselben Betriebszyklus befinden. Die Flächen S5 und S6 können somit ohne besondere Endbearbeitung hergestellt werden und müssen insbesondere nicht auf Anbauteilen 16 ausgeführt sein, wie beispielsweise jene, die die Flächen S1...S4 tragen.
Somit wird auf sehr einfache Art und Weise und mit einem geringeren Platzbedarf eine Maschine hergestellt, deren Volumskapazität doppelt so groß wie jene der Figuren 1 bis 9 ist.
Da die Amplitude der Bewegungen der Kammer 17, die der Synchronisationsachse K2 am nächsten ist, kleiner ist als jene der anderen Kammer 17, die sich rechts in Figur 16 befindet, können die Einlaß- und Auslaßöffnungen eine relative Form und Anordnung aufweisen, die für die beiden Kammern leicht unterschiedlich sind (dies ist nicht dargestellt).
In dem Beispiel, das in den Figuren 17 bis 19 schematisch dargestellt ist, ist die Einheit, die von den vier Elementen 9a, 9b, 11a, 11b gebildet wird, dieselbe wie in den Figuren 1 bis 9, mit zwei konvexen zylindrischen Wandungen S1, S2 bzw. S3, S4 auf jedem der ersten Elemente 9a und 9b. Jedoch die dynamischen Dichtmittel zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares S1 und S4 bzw. S2 und S3 umfassen, anstatt von einem einfachen Naheverhältnis gebildet zu werden, für jedes Paar einen schwimmend gelagerten Steg 48 mit einem Z-Profil, dessen Basis jeweils von einem leicht einspringenden Flügel 49 bestimmt wird. Ein solcher schwimmend gelagerter Steg stellt eine einfach durchzuführende Annäherung an der Stelle eines bikonkaven Körpers dar, der zwei konkave einander gegenüberliegende zylindrische Flächen hätte, die sich an die beiden konvexen zylindrischen Wandungen wie beispielsweise S2 und S3 anschmiegen, die zueinander abzudichten sind. Jeder Steg 48 muß auf der entsprechenden Geraden L14 oder L23 zentriert sein, da die beiden Bereiche des Stegs, die sich auf beiden Seiten dieser Geraden befinden, breiter sind als der Abstand, der zwischen den beiden zylindrischen Wandungen entlang dieser Geraden besteht.
Somit wird jeder schwimmend gelagerte Steg 48, der gleichzeitig auf die beiden zylindrischen Wandungen eines Paares, wie beispielsweise S2 und S3, gleitet, die er zueinander abdichtet, immer automatisch passend positioniert, um diese Dichtigkeit zu gewährleisten, unabhängig von der Stellung der vier Elemente 9a, 9b, 11a und 11b zueinander.
Wie in Figur 19 ersichtlich, weisen die schwimmend gelagerten Stege 48 an jedem Längsende in der Verlängerung der jeweiligen Basis des Z zum Inneren der Kammer 17 abgewinkelte Laschen 53 auf, um sich dicht gegen die Stirnseiten 3a und 3b des Gehäuses anzudrücken.
Die Ausführungsform der Figuren 17 bis 19 unterscheidet sich ferner von jener der Figuren 1 bis 9 durch ihre Synchronisationsmittel, die außer der Kurbel 31, die mit der Antriebswelle (nicht dargestellt) verbunden ist, eine zweite Kurbel 51 aufweisen, die mit der Kurbel 31 über zwei Zahnräder 52 verbunden ist, die in Kaskadenschaltung derart montiert sind, daß sich die zweite Kurbel 51 mit derselben Geschwindigkeit und in die der Kurbel 31 entgegengesetzte Richtung dreht.
Die Kurbel 31 bewirkt die Rotation der ersten Synchronisationsachse K1, die in diesem Beispiel mit der Gelenkachse A2 zusammenfällt. Die zweite Kurbel 51 bewirkt die Rotation der zweiten Synchronisationsachse K2, die in diesem Beispiel mit der Gelenkachse A4 zusammenfällt, die der Achse A2 gegenüberliegt.
Die Synchronisationsachsen K1 und K2 sind somit zum Schwerpunkt W des Parallelogramms A1, A2, A3, A4 symmetrisch, der mit der Achse des Loches 24 für die Zündkerze zusammenfällt. Die gesamte Maschine weist eine Symmetrie zu diesem Schwerpunkt auf, inklusive der Rotationsachsen J1 und J2 der Kurbeln 31 und 51.
In Figur 17 ist die Maschine in einer Position maximalen Volumens der Kammer 17 dargestellt. Die Positionen minimalen Volumens werden erzielt, wenn die Achsen K1 und K2 auf der Geraden N liegen, die die Achsen J1 und J2 schneidet.
In Figur 18 ist die Maschine in der Nähe einer solchen Position minimalen Volumens dargestellt.
Durch entsprechende Wahl des Abstandes zwischen den Achsen J1 und J2 der beiden Kurbeln 31 und 51 sowie des Rotationsradius der Achsen K1 und K2 um die Achsen J1 und J2 wird der Abstand zwischen den Achsen K1 und K2 in jeder der beiden Positionen minimalen Volumens der Kammer 17 bestimmt, und es ist folglich möglich, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, daß diese beiden Volumen unterschiedlich sind.
Während des Betriebs ist der Schwerpunkt W des Parallelogramms A1 A2 A3 A4 unbeweglich. Folglich entsprechen die Bewegungen der vier Elemente 9a, 9b, 11a, 11b Hin- und Herbewegungen der Elemente 9a und 9b zueinander mit einer wechselseitigen Drehbewegung der Elemente 11a und 11b und einer überlagerten Oszillationsbewegung der Einheit um die geometrische Achse, die durch den Schwerpunkt W geht.
Es kann ein sehr guter Ausgleich für alle Trägheitskräfte durchgeführt werden, die durch diese Kombination von Bewegungen ausgelöst werden, indem eine Maschine vorgesehen wird, die zwei übereinandergestapelte Elementarmaschinen umfaßt (im wesentlichen wie in Figur 3 dargestellt), die zwischen sich einen Winkelversatz von 180º der Kurbel 31 aufweisen.
In dem Beispiel der Figuren 17 bis 19 sind, wie zu sehen war, die Dichtungsstege 48 zu den Geraden L14 und L23 unbeweglich.
Die Durchführungsvariante aus Figur 20 nutzt diese Tatsache. Die zweiten Elemente sind gelenkig mit den ersten Elementen nach den entsprechenden Achsen der konvexen zylindrischen Wandungen S1...S4 verbunden. Mit anderen Worten fallen die Achsen A1 und C1 ....A4 und C4 jeweils zwei und zwei zusammen. Unter diesen Bedingungen fällt die Längsachse Ea oder Eb eines jeden zweiten Elements 11a oder 11b mit der Geraden L23 bzw. L14 zusammen. Jeder dynamische Dichtkörper 54 ist somit zu einem dieser zweiten Elemente 11a und 11b unbeweglich. Dies ermöglichte es, eine starre Verbindung zwischen jedem Dichtkörper 54 und jeweils einem der zweiten Elemente 11a bzw. 11b durchzuführen. Jeder Dichtkörper hat eine bikonkave Form, die sich an die beiden konvexen zylindrischen Wandungen anschmiegt, zwischen denen er eine dynamische Dichtung herstellt.
Dies ermöglicht es, zwischen jedem Dichtkörper 54 und den zylindrischen Wandungen, mit denen er zusammenwirkt, eine hochwertige Dichtung herzustellen, die beispielsweise für den Betrieb im Dieselverfahren geeignet ist.
Ferner sind in dem Beispiel aus Figur 20 die Synchronisationsachsen K1 und K2 jeweils mit einem der zweiten Elemente 11a bzw. 11b verbunden, in symmetrischen Stellungen zum Schwerpunkt W des Parallelogramms A1, A2, A3, A4. Die Rotation der Achsen K1 und K2 wird von zwei Kurbeln, wie beispielsweise 31 und 51 der Figuren 17 und 18, angetrieben, die zum Schwerpunkt W symmetrisch und so miteinander verbunden sind, daß sie sich in die entgegengesetzte Richtung drehen.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Maschinen ist besonders einfach, wobei die wichtigen Betriebsflächen alle eben oder zylindrisch ausgeführt werden können. Die Dichtungsverhältnisse werden unter Nullast oder geringer Last erzeugt, und der Verschleiß der Maschine wird folglich verringert. Die relative Verschiebegeschwindigkeit an den Standorten der Geraden oder Dichtflächen ist bemerkenswert gering in bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel. Ferner ermöglicht es eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel, zweimal mehr Zyklen pro Zeiteinheit durchzuführen als ein herkömmlicher Kolben- und Zylindermotor. Es können somit doppelt so große Rotationsgeschwindigkeiten wie jene der herkömmlichen Motoren vorgesehen werden mit folglich viermal mehr Zyklen pro Zeiteinheit. Bei solchen Zyklusgeschwindigkeiten sind die Verbrennungs- und Expansionstakte sehr kurz und die Wärmeverluste sehr eingeschränkt. Bei einer gegebenen Leistung ermöglicht es die doppelte Geschwindigkeit und die Verdoppelung der Anzahl der Zyklen pro Kurbelumdrehung, in der Theorie eine viermal geringere Volumenkapazität ("Motorhubraum") zu erhalten, wodurch die Flächen, über die die Wärme entweicht, und folglich die Wärmeverluste noch eingeschränkt werden.
Es ist ferner festzustellen, daß die Bewegung der ersten und zweiten Elemente 9a, 9b, 11a, 11b gegen die Stirnflächen 3a und 3b eine Wirbelbewegung ohne Stillstand ist, was für die Durchführung eines perfekten Einfahrens auf diesen Flächen besonders günstig ist, wodurch die betreffenden Flächen besonders verschleißbeständig und besonders dicht durch einfache Nähe werden. Die großflächige Berührung zwischen den Elementen 9a und 9b und den Stirnflächen 3a und 3b begünstigt die Abkühlung der Elemente 9a und 9b.
In dem in den Figuren 21 bis 24 dargestellten Beispiel werden die zylindrischen Wandungen S1 bis S4 von Schalen 61 definiert, die in jedem Paar direkt gegeneinandergedrückt werden entlang einer Dichtungslinie 60, die eines der Enden der Kammer 17 bildet. Jede Schale weist einen freien Innenrand 62 auf, der immer in der Kammer 17 angeordnet ist, und einen Außenrand 63, der immer außerhalb der Kammer 17 angeordnet ist. Der Außenrand 63 grenzt an einen Befestigungsbereich 64 der Schale 61. Der Bereich 64, der sich immer außerhalb der Kammer 17 befindet, wird in abdichtender Weise am ersten Element 9a oder 9b befestigt, mit dem er verbunden ist. Jedes erste Element trägt somit zwei Schalen 61, die ausgehend von ihrem jeweiligen Befestigungsbereich 64 zueinander gerichtet sind.
Ausgehend von dem Befestigungsbereich 64 schwankt die Schale 61, die beispielsweise aus Stahl gefertigt ist, durch elastische Biegung. Ihre Abstützung gegen die andere Schale 61 desselben Paares erfolgt durch eine elastische Vorspannung bei der Montage.
Hinter jeder Schale 61 befindet sich ein eingeschobener Freiraum 66, der mit der Kammer 17 über einen Schlitz 67 kommuniziert, der an den Innenrand 62 der Schale angrenzt. Somit gelangt, wenn die Kammer 17 mit Gas unter Druck gefüllt ist, dieses Gas in den eingeschobenen Freiraum 66, um die wechselseitige Abstützung der beiden Schalen 61 eines jeden Paares zu verstärken. Die Hinterseiten der Schalen 61 sind permanent auf ihrer gesamten Länge dem Druck der Kammer 17 ausgesetzt. Ihre Vorderseiten hingegen, d.h. die zylindrischen Wandungen S1 bis S4, sind dem Druck der Kammer 17 nur auf einer kleinen und veränderlichen Länge ausgesetzt. Somit ist, wenn die Kammer 17 das eine oder andere ihrer beiden mglichen Minimalvolumen aufweist (Figur 22), eine der zylindrischen Flächen (S1) jedes Paares auf praktisch ihrer gesamten Länge dem Druck in der Kammer 17 ausgesetzt, während die andere zylindrische Wandung (S4) dem Druck nur auf einem kurzen Stück ihrer Länge ausgesetzt ist. Somit kompensiert die Druckkraft, die auf diese Wandung S4 ausgeübt wird, nur sehr teilweise die Druckkraft, die auf die Hinterseite der zugehörigen Schale 61 ausgeübt wird, die sich somit stark gegen die andere Schale drückt. Diese letztgenannte biegt sich nicht übermäßig, da der Druck nahe ihres Befestigungsbereiches 64 ausgeübt wird, also mit einem geringen Biegemoment.
In der nicht dargestellten Situation hingegen, in der das Volumen der Kammer im wesentlichen maximal ist, ist die Kraft, die durch den Druck erzeugt wird, auf beiden Schalen ungefähr gleich, und sie sind somit zueinander im Gleichgewicht mit einer sehr geringen Verformung im Vergleich zur Ruhestellung. Die Verformung der Schalen ist somit in allen Fällen verringert.
Wie in Figur 24 zu sehen, umfaßt jede Schale 61 entlang jeder Stirnseite 3a oder 3b einen seitlichen Rand, der von einer Kante 68 gebildet wird, die von der entsprechenden zylindrischen Wandung, wie beispielsweise S3, und einer schrägen Wandung 69 definiert wird, die einen Winkel von ungefähr 45º mit der zylindrischen Wandung S3 bildet. Ist die Schale 61 Biegebewegungen unterworfen, verschieben sich der innere Rand 62 und die Kanten 68 sowie die zylindrische Wandung, die sie einrahmen, in bezug auf den Körper des entsprechenden ersten Elements. Die Kante 68 befindet sich beweglich und in im wesentlichen abdichtender Weise nahe der angrenzenden Stirnfläche 3a oder 3b. So kann das Gas, das sich in dem Zwischenraum 66 befindet nicht leicht austreten, wie dies durch den Pfeil 70 in Figur 22 dargestellt ist.
Wie in Figur 24 zu sehen, ist jede Verbindungswandung 18 mit dem Körper des Elements (9a), das sie trägt, verbunden. Sie wird auch von zwei seitlichen Kanten 71 begrenzt, jedoch diese Kanten 71 haben einen gewissen Abstand zu den Stirnflächen 3a und 3b, um jegliche Reibung zu vermeiden.
Auf der gegenüberliegenden Seite jeder Kante 68 wird der Zwischenraum 66 von einem Dichtsegment 72 (Figur 24) begrenzt, das auf bewegliche und abdichtende Weise mittels einer Vorspannfeder 73 gegen die angrenzende Stirnfläche 3a oder 3b gedrückt wird. Jedes Segment 72 weist eine schräge Fläche 74 auf, die zu der schrägen Fläche 69 der Schale 61 parallel ist, jedoch zu dieser einen gewissen Abstand aufweist. Diese schräge Fläche 74 sowie eine seitliche Fläche 76 und eine hintere Fläche 77 eines jeden Segments sind dem in dem Zwischenraum 66 herrschenden Druck ausgesetzt, der auf diese Weise dazu beiträgt, daß das Segment 72 gegen die gegenüberliegende Fläche 3a oder 3b und gegen eine Stützfläche 78 des Körpers des entsprechenden Elements, 9b in Figur 24, gedrückt wird. Diese zweifache abdichtende Abstützung verhindert, daß die Gase unter Druck über einen Bereich 79 entweichen, der sich zwischen dem Körper des ersten Elements 9a oder 9b und jeder gegenüberliegenden Fläche 3a oder 3b befindet.
Wie auch in Figur 23 ersichtlich, erstrecken sich jedes Segment 72 und die zugehörige Feder 73 kontinuierlich zwischen den beiden Befestigungsbereichen 64 der beiden Schalen 61, die mit dem entsprechenden Element 9a oder 9b verbunden sind. Die Feder 73 kann von einer elastischen gewellten Leiste gebildet werden. Hinter der Verbindungswandung 18 weist das Element 9a oder 9b, das jeder Stirnfläche 3a oder 3b gegenüberliegt, eine Profilnut 80 auf, die den entsprechenden Teil der Länge des Segments 72 und der Feder 73 aufnimmt. Diese Nut 80 steht mit der Kammer 17 über die Schlitze 67, zwischen denen sie sich erstreckt, und auch über den Abstand, der zwischen den Kanten 71 (Figur 24) und den Stirnflächen 3a und 3b besteht, in Verbindung. Somit drückt auch in diesem Bereich der Druck die Segmente 72 gegen die Stirnflächen 3a und 3b und gegen die Stützfläche 78 der Elemente 9a und 9b. Es besteht somit zwischen der Kammer 17 und den Bereichen 79 eine kontinuierliche Abdichtung über die gesamte Länge der ersten Elemente 9a und 9b, die dem Druck ausgesetzt sein kann.
In der Praxis wird in der Nähe des Befestigungsbereiches 64 einer jeden Schale 61 der Zuverlässigkeit und der Verringerung der Reibungen gegenüber einer perfekten Abdichtung der Vorzug gegeben, denn die Verluststrecken, die in diesen Bereich münden, sind sehr komplex und eng, wie Labyrinthe, und ermöglichen ohnehin nur sehr kleine Durchflußraten. Es kann jedoch dieser Labyrintheffekt noch vergrößert werden, indem Oberflächenunebenheiten auf den Flächen vorgesehen werden, die diese Zwischenräume 66 definieren.
Die soeben beschriebene Ausführungsform bietet den Vorteil, daß sie gesteuerte Dichtungsbedingungen zwischen den zylindrischen Wandungen S1 bis S4 herstellt, und dies auf eine weitestgehend vom Verschleißzustand des Motors und von der Herstellungspräzision seiner Bestandteile unabhängige Art und Weise. Ferner dämpfen die Schalen 61 die Schwingungen der ersten Elemente zueinander und verhindern, daß diese Vibrationen Stöße zwischen den zylindrischen Flächen S1 bis S4 verursachen. Dies verbessert wesentlich die Lebensdauer dieser Flächen und trägt zur zeitlichen Beibehaltung der guten Qualität der Dichtung entlang dieser Linien 60 bei.
Bei der Ausführungsform aus Figur 25 wurden die Segmente 81 entlang der seitlichen Ränder der Schalen 61 angebracht, um die Möglichkeiten von Verlusten entlang einer Strecke, wie durch den Pfeil 70 der Figur 22 dargestellt, weiter zu verringern. Das Segment 72 besteht entlang jedes ersten Elements 9a oder 9b, wie in den Figuren 21 bis 24 darauf bezugnehmend beschrieben. Somit wird, wie in Figur 26 unten dargestellt, entlang jeder Fläche 3a oder 3b der Zwischenraum 66 zwischen den beiden Segmenten 72 und 81 definiert. Der Gasdruck, der von einer Vorspannfeder für den Abstand 82 unterstützt wird, hat Tendenz, die beiden Segmente voneinander zu entfernen und sie in abdichtender Weise gegen die Fläche 78 des Körpers des ersten Elements 9b bzw. gegen eine Dichtfläche 83 zu drücken, die hinter der Schale 61 vorgesehen ist.
Ferner drückt der Druck, der von einer Vorspannfeder 84 analog zu der Feder 73 unterstützt wird, ständig das Segment 81 gegen die entsprechende gegenüberliegende Fläche 3b in Figur 26. Entlang der Verbindungswandung 18 (Figur 26 oben) ist das Segment 72 alleine vorhanden. Es wird durch den Gasdruck geschoben und durch die Federn 73 und 82 vorgespannt, wie obenstehend beschrieben.
Natürlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt.
In dem Beispiel der Figur 1 könnte die Achse K1 und/oder K2 mit einer und/oder einer anderen der Gelenkachsen A1....A4 zusammengelegt werden.
Bezugnehmend auf den oberen Teil der Figur 3 könnten die Anschlußöffnungen 19 und 21 über die Stirnfläche 3b beispielsweise in starrer Position angebracht werden und die Drehscheibe 8 durch eine nicht drehbare Platte ersetzt werden, die nur die Funktion hätte, unter der Wirkung des Drucks in dem Gegendruckraum 26 gegen die Elemente 9a und 9b gedrückt zu werden.
Bei dem Durchführungsbeispiel der Figuren 14 und 15 können die Nut 42 und der Ring 43 in der Stirnfläche 3b so angeordnet werden, daß die Öffnungen 19 und 21 durch die Stirnfläche 3a auf einfachere Weise hergestellt werden, insbesondere falls die Ansaugöffnung eine Aussparung sein soll, wie sie in Figur 10 dargestellt ist, die nur in der Stirnfläche 3a ausgespart ist.
Bei dem Durchführungsbeispiel der Figuren 17 bis 19 besteht kein Verbindungsverhältnis zwischen den schwimmend gelagerten Stegen 48 einerseits und den Synchronisationsmitteln, die in Form von zwei Kurbelwellen 31 und 51 ausgeführt sind, andererseits: diese beiden Verbesserungen können unabhängig voneinander eingesetzt werden.
Ebenso könnten in dem Beispiel der Figur 20 die Synchronisationsmittel unterschiedlich sein.
Die Erfindung könnte für die Herstellung eines Verdichters oder einer Pumpe oder auch einer Expansionsmaschine, die mit zwei Zyklen pro Umdrehung arbeitet, oder auch eines Zweitakt-Motors, der mit zwei Zyklen pro Umdrehung funktioniert, verwendet werden. In diesen verschiedenen Fällen wird es im allgemeinen so gehandhabt, daß die beiden Positionen minimalen Volumens identischen Volumina entsprechen, so daß die beiden Zyklen jeder Kurbelumdrehung identisch sind.

Claims

1. Kolbenmaschine, mit zwei einander gegenüberliegenden ersten Elementen (9a, 9b), die gelenkig mit zwei einander gegenüberliegenden zweiten Elementen (11a, 11b) verbunden sind, wobei die Elemente zwischen zwei einander gegenüberliegenden, ebenen und parallelen Stirnflächen (3a, 3b) angeordnet sind und miteinander über vier Gelenkachsen (A1, ... A4) verbunden sind, die senkrecht auf den genannten Stirnflächen (3a, 3b) stehen und in den vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind, dessen Seiten (Da, Db, Ea, Eb) jeweils eine Längsachse eines ersten oder zweiten Elementes bilden, wobei die Elemente vier konvexe zylindrische Wandungen tragen (S1, ... S4), die zwischen sich eine Kammer (17) mit veränderlichem Volumen definieren, und die Längsachse (Da, Db) eines jeden ersten Elements (9a, 9b) von den Achsen (C1, C2; C3, C4) zweier entsprechender zylindrischer konvexer Wandungen geschnitten wird und zwei wie die Achsen (Ea, Eb) der zweiten Elemente (11a, 11b) ausgerichtete Geraden (L14, L23) jeweils von den Achsen (C1, C4; C2, C3) zweier entsprechender konvexer zylindrischer Wandungen (S1, S4; S2, S3) geschnitten werden, weiter mit Synchronisationsmitteln (28, 31), die mit zwei der Elemente (9a, 11b) längs zweier Synchronisationsachsen (K1, K2) verbunden sind, wobei die Synchronisationsmittel einen Kurbelmechanismus (31) aufweisen, der mit einer Steuerwelle und mit einem (9a) der beiden Elemente verbunden ist, um das gesamte Parallelogramm zwischen den Stirnflächen (3a, 3b) oszillieren zu lassen, wobei seine Spitzenwinkel und dementsprechend das Volumen der Kammer (17) variiert werden, und mit Anschlußöffnungen (19, 21), die in zumindest einer der einander gegenüberliegenden Stirnflächen (3a) ausgespart sind, um die Kammer (17) selektiv mit einem Einlaß (22) und einem Auslaß (23) in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbel (31) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste Element (9a, 9b) die beiden konvexen zylindrischen Wandungen, deren Achsen (C1, ... C4) die Längsachse (Da, Db) dieses ersten Elementes schneiden, starr trägt, daß jede konvexe zylindrische Wandung mit der konvexen zylindrischen Wandung, deren Achse die gleiche Gerade (L14, L23) schneidet, ein Paar (S1, S4; S2, S3) von zylindrischen Wandungen bildet, die verschiedenen ersten Elementen (9a, 9b) angehören, daß jedes erste Element Verschlußmittel (18) aufweist, die zwischen seinen beiden zylindrischen konvexen Wandungen einen kontinuierlichen Abschluß der Kammer mit variablem Volumen (17) gewährleisten, und daß die Maschine dynamische Dichtmittel zwischen den konvexen zylindrischen Wandungen eines Paares (S1, S4; S2, S3) aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Dichtmittel auch einen geringen Abstand zwischen den zylindrischen Wandungen eines Paares umfassen.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel einen zwischen den zylindrischen Wandungen (S1, S4; S2, S3) eines Paares schwimmend gelagerten Körper (48) umfassen.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Körper (48) ein Steg mit einem Z-förmigen Querschnitt ist.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Dichtmittel für jedes zweite Element einen Zwischenkörper (54) umfassen, der zwei Stirnflächen aufweist, die jeweils in dichtendem Kontakt mit einer der zylindrischen Wandungen (S1, S4; S2, S3) des gleichen Paares sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußmittel eine Stirnfläche (18) gegen die Kammer richten, die ein konkaves Profil hat, das im wesentlichen komplementär zu dem der zylindrischen Wandungen (S1, S2, S3, S4) ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (C1... C4) der zylindrischen konvexen Wandungen (S1...S4) mit den Gelenkachsen (A1...A4) zwischen den Elementen zusammenfallen.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Dichtmittel (54) von den zweiten Elementen (11a, 11b) getragen werden.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (C1...C4) der konvexen zylindrischen Wandungen (S1...S4) auf jeder Längsachse des ersten Elements (9a, 9b) zwischen den beiden Gelenkachsen (A1, A2; A3, A4) angeordnet sind, die diese Längsachse (Da, Db) schneiden.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Anschlußöffnungen (19, 21) eine verstellbare Lage in bezug auf einen Rahmen der Maschine hat.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (19, 21) in einer Drehscheibe (8) ausgespart sind, die durch Drehung eingestellt werden kann und deren Umfang die Kammer (17) bei allen Winkelstellungen der Kurbel (31) umgibt.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel, um die Kammer mit einer Rückseite einer Platte (8) zu verbinden, deren Stirnseite einen Teil von zumindest einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen bildet, wobei diese Platte in bezug auf den Rahmen einen Freiheitsgrad aufweist, der es ihr erlaubt, gegen die ersten Elemente (9a, 9b) zu drücken.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen gestützt von einer Wandung des Gehäuses der Maschine eine Ringnut (42) aufweist, die teilweise von einem geschlitzten Ring (43) ausgefüllt wird, der Gaskräften ausgesetzt ist, die ihn gegen die ersten Elemente (9a, 9b) und in radialer Richtung gegen einen äußeren Umfangsrand (42b) der Ringnut (42) drücken, und der dazu geeignet ist, sich in dichtender Weise gegen die Elemente und gegen den genannten Außenrand unter dem Eindruck dieser Kräfte zu pressen.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der zylindrischen Wandungen (S1-S4) durch eine Schale (61) gebildet wird, die elastisch gegen die andere zylindrische Wandung des gleichen Paares gedrückt wird, und daß hinter der Schale (61) ein Freiraum (66) ausgespart ist, der mit der Kammer (17) kommuniziert, damit die Schale außerdem durch den Druck der in der Kammer enthaltenen Gase gegen die andere zylindrische Wandung gedrückt wird.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (61) in im wesentlichen dichtender Weise an einem der ersten Elemente (9a, 9b) in einem Außenbereich (64) befestigt ist, der immer außerhalb der Kammer (17) angeordnet ist und daß ein innerer Rand (62) der Schale (61), der immer in der Kammer (17) angeordnet ist, sowie zwei seitliche Ränder (68) der Schale bei Biegung der Schale einen Freiheitsgrad haben.

16. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste Element (9a, 9b) in bezug auf jede gegenüberliegende Stirnfläche (3a, 3b) Dichtmittel (72, 81) aufweist, die durch das im Freiraum (66) hinter der Schale (61) befindliche Gas mit Druck beaufschlagt werden.

17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel in bezug auf jede gegenüberliegende Stirnfläche ein Dichtelement (72) aufweisen, das sich über die gesamte Länge der Kammer zwischen zwei einander gegenüberliegenden Befestigungsbereichen (64) erstreckt, die zu zwei Schalen (61) gehören, die zwei zylindrische Wandungen (S1, S2; S3, S4) des gleichen ersten Elementes (9a, 9b) bilden.

18. Maschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel ein Dichtelement (81) umfassen, das sich längs jedes seitlichen Randes einer jeden Schale (61) erstreckt.

19. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ränder (68) der Schale (61) wenigstens in annähernde Dichtwirkung mit den gegenüberliegenden Stirnflächen (3a, 3b) treten.

20. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zylindrischen Wandungen (S1, S4; S2, S3) wenigstens eines Paares durch zwei gleichartige Schalen (61) gebildet werden.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußmittel zwischen den beiden zylindrischen konvexen Wandungen desselben ersten Elements (9a, 9b) gegenüber dem anderen ersten Element eine gewellte Wandung bilden, die wenigstens eine Auswölbung (S5, S6) zwischen den beiden zylindrischen Wandungen beschreibt.

22. Maschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbung eine dritte zylindrische konvexe Wandung (S5, S6) darstellt, die den beiden anderen ähnelt.

23. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22, ausgebildet als Viertakt-Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zündmittel (25) aufweist, die mit der Kammer (17) zumindest jedesmal dann in Verbindung stehen, wenn sich diese in einer ersten Position minimalen Volumens befindet.

24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsachsen (K1, K2) außerhalb des Parallelogramms (A1, A2, A3, A4) angeordnet sind.

25. Maschine nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel mit den einzelnen Elementen so verbunden sind, daß der Winkelbereich (TD) zwischen zwei Stellungen der Kurbel, die der ersten Position minimalen Volumens bzw. einer ersten Position maximalen Volumens entsprechen, kleiner ist als 90º.

26. Maschine nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel so ausgelegt und mit den Elementen verbunden sind, daß das Volumen der Kammer (17) in der ersten Position minimalen Volumens größer ist als in einer zweiten Position minimalen Volumens, die am Ende eines Auspufftaktes auftritt, im Verlaufe dessen die Kammer (17) mit einer Auslaßöffnung (21) kommuniziert, die Teil der Anschlußöffnungen (19, 21) ist.

27. Maschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Position minimalen Volumens das Volumen der Kammer (17) im wesentlichen Null ist.

28. Maschine nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen eine Einlaßöffnung (19) aufweisen, die aus einer entsprechend angeordnete Aussparung in zumindest einer der ebenen Stirnflächen (3a, 3b) besteht, um die Kammer (17) selektiv mit einem Versorgungsraum (41) zu verbinden, der sich längs zumindest eines Teils des äußeren Umfangsbereichs der Elemente (9a, 9b, 11a, 11b) in einem die Elemente umgebenden Gehäuse (2) erstreckt, wobei der Versorgungsraum mit Zuführmitteln für Brenngas verbunden ist.

29. Maschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsraum (41) von zwei Toren (56, 57) begrenzt wird, die voneinander in Umfangsrichtung des Gehäuses beabstandet sind und die zumindest während eines Ansaugtaktes gleichsam eine Dichtung zwischen dem Innenprofil des Gehäuses und den Elementen bilden, in einem Bereich des Umfangs des Gehäuses, der so gewählt ist, daß der Versorgungsraum (41) jedesmal in seinem Volumen reduziert wird, wenn er mit der Kammer (17) in Verbindung steht.

30. Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Innenprofil hat, von dem bestimmte Bereiche (58, 59) im wesentlichen der Hüllkurve der Stellungen der beiden Bereiche der Elemente entsprechen, zwischen denen der Versorgungsraum (41) abgegrenzt ist, und daß die beiden Tore durch einen geringen Abstand zwischen den beiden Bereichen der Elemente und dem Innenprofil des Gehäuses realisiert werden.

31. Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bereiche der Elemente einstückig mit demselben Element (9b) ausgebildet sind, und daß die Tore zumindest einen Flügel (56, 57) aufweisen, der einstückig mit diesem Element oder dem Gehäuse ausgebildet ist, und eine in dem Gehäuse oder entsprechend in diesem Element ausgesparte Tasche, die ein Profil aufweist, das der Hüllkurve der äußersten Positionen des Flügels in bezug auf die Tasche entspricht.

32. Maschine nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Tore den Versorgungsbereich von einem Einlaßbereich (40) trennen, mit dem die Versorgungsmittel (39) kommunizieren.

33. Maschine nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsmittel ein Gemisch von Luft- Kraftstoff-Öl verarbeiten.

34. Maschine nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (31) so angeordnet ist, daß in der ersten Position minimalen Volumens der Hebelarm der Kurbel quer zur Richtung der Expansionskraft (P) des Gases gerichtet ist, die auf dasjenige (9a) der beiden Elemente ausgeübt wird, mit dem die Kurbel (31) verbunden ist, und daß der Hebelarm sich in Richtung (F) dieser Kraft (P) bewegt.

35. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel (28) einstellbar sind, um das Volumen der Kammer in einer der Stellungen minimalen Volumens zu verändern und so das Verdichtungsverhältnis der Maschine einzustellen.

36. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel zusätzlich zu dem Kurbelmechanismus (31), der mit einem (9a) der beiden zuvor genannten Elemente längs einer ersten der Synchronisationsachsen verbunden ist, zwischen dem anderen (11b) der beiden Elemente und einem Rahmen der Maschine eine Drehverbindung (28) längs einer zweiten (K2) der Synchronisationsachsen aufweisen.

37. Maschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente, mit denen die Synchronisationsmittel verbunden sind, ein erstes (9a) und ein zweites Element (11b) sind, und daß der Abstand zwischen der zweiten Synchronisationsachse (K2) und der Gelenkachse (A1) zwischen den beiden Elementen (9a, 11b) größer ist als der Radius des Kurbelkreises.

38. Maschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der zweiten Synchronisationsachse (K2) und der Achse (J) der Kurbel (31) ein wenig kleiner ist als die Summe der Abstände zwischen der Gelenkachse zwischen den beiden Elementen (A1) und der zweiten Synchronisationsachse (K2) einerseits und der Kurbelachse (J) andererseits.

39. Maschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stellung minimalen Volumens die Achse (A1) zwischen den beiden Elementen (9a, 11b) zwischen den beiden Synchronisationsachsen (K1, K2) angeordnet ist.

40. Maschine nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, um den Abstand zwischen der zweiten Synchronisationsachse (K2) und der Drehachse der Kurbel (J) in bezug auf den Rahmen einzustellen.

41. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel zwei Kurbelmechanismen (31, 51) aufweisen, die je mit einem der beiden vorgenannten Elemente verbunden sind.

42. Maschine nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden vorgenannten Elemente zwei einander gegenüberliegende Elemente (11a, 11b) sind.

43. Maschine nach einem der Ansprüche 41 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurbelmechanismen im wesentlichen identisch sind (31, 51) und miteinander verbunden sind, um mit der gleichen Geschwindigkeit in gegenläufigen Richtungen zu drehen, und daß sie ebenso wie die Synchronisationsachsen (K1, K2) in bezug auf den Schwerpunkt (W) des Parallelogramms symmetrisch angeordnet sind.