DE2626979A1

DE2626979A1 - Brennkraftmaschine mit drehhubkolben

Info

Publication number: DE2626979A1
Application number: DE19762626979
Authority: DE
Inventors: Lawrence M Rheingold
Original assignee: TEMPLET IND Inc
Current assignee: TEMPLET IND Inc
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1976-12-30
Also published as: IT1061593B; FR2316438A1; JPS521306A; CA1057199A; JPS5938421B2; FR2316438B1; GB1545891A; US4043301A

Description

Brennkraftmaschine mit Drehtubkolben

Er/indune bezieht sich allgemein auf Brennkraftmaschinen und betrifft insbesondere eine verbesserte, kompakt gebaute Brennkraftmaschine mit einander gegenüberstehenden, axial fluchtenden, hin- und hergehend sowie drehbar geführten Kolben sowie einer koaxial zu den Kolben angeordneten antriebs- bzw. ^btrieoswelle.

Mit der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine geschaffen, die einander geg-eiiäc-erliegende, d.h. gegenüberstehende, axial fluchtende, hin- und hergehend geführte Kolben, d.h. Hubkolben, aufweist, die ihrerseits ringförmige Gestalt besitzen und in ringförmigen Kammern drehbar geführt sind. Die Kolben sind über radial angeordnete Kurbelwellen mit einer koaxial zu den Kolben liegenden Antriebswelle verbunden. Ein Merkmal der Erfindung liegt in der Anordnung eines Kardanrahmens, welcher die Kurbelwellen trägt und die Drehung von Kurbelwellen und Kolben um die Achse der Abtrieb swelle ermöglicht, so daß die Maschine bei stillstehender Abtriebswelle in Betriebszustand gehalten werden kann.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung einer Klemm- oder Spannbremse bzw. Kupplungseinrichtung, die im Zusammenwirken mit dem Kardanrahmen selektiv eine

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Drehung der Kolben und der zugeordneten Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle herum zu verhindern oder zuzulassen vermag. Eine .Betätigung der Spannbremse zur Verhinderung einer Drehung der Kurbelwellen und Kolben führt zu einer Drehung der Abtriebswelle, während sich bei gelöster Spannbremse die Kolben und Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle herum drehen können.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Anordnung von Planetenrad-Nockenscheiben (Kurvenscheiben), die in senkrecht zur Achse der Abtriebswelle stehenden Ebenen liegen und die durch die Kurbelwellen unter taktmäßiger Steuerung dazu drehbar angetrieben werden. Die Kurvenscheiben betätigen Ventil-Stoßstangen, und sie steuern die Zündanlage zur Gewährleistung der richtigen Takt- und Zündfolge bei einer Viertaktbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung.

Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Anordnung einer stufenlosen Kraftübertragung zwischen den axial gegenüberstehenden Hubkolben und einer Antriebsbzw. Abtriebswelle, wodurch eine höchst variable Antriebseinrichtung gewährleistet wird.

Weiterhin bezieht sich ein Erfindungsmerkmal auf die Anordnung einer hydrostatischen Einrichtung zur Steuerung der Drehung des Kardanrahmens unter Ermöglichung seiner Vorwärtsdrehung, seines Stillstands oder seiner Rückwärtsdrehung

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relativ zur Abtriebswelle, wobei die Rückwärtsdrehung des Kardanrahmens einen sog. Overdrive- bzw. Schongang-Effekt für die Brennkraftmaschine ermöglicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine Viertakt-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnseitenansicht der Maschine gemäß Fig. 1, praktisch in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1 gesehen,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1 zur Darstellung einer der Planetenrad-Nockenscheiben,

Fig. b einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teillängsschnitt zur Darstellung einer der Planetenrad-Nockenscheiben, die den axial fluchtenden, radial gegenüberstehenden Kurbelwellen betrieblich zugeordnet sind,

Fig. 6 einen in weiter vergrößertem Maßstab gehaltenen Ausschnitt aus Fig. b,

Fig. 7 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailansicht eines Segments des Steuerringzahnrads gemäß Fig. 6,

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Fig. 8 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform eines Ringkolbens gemäß der Erfindung,

Fig. 9 einen Teillängsschnitt längs der Linie 9-9 durch den Kolben gemäß Fig. 8,

Fig. 10 einen verkürzten Teillängsschnitt durch ein abgewandeltes Maschinengehäuse mit einem darin angeordneten abgewandelten Kardanrahmen,

Fig. 11 einen Teilquerschnitt durch Kardanrahmen und Gehäuse gemäß Fig. 10,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine nach der Erfindung und

Fig. 13 eine Stirnseitenansicht der Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß Fig. 12, in Richtung der Pfeile 13-13 in Fig. 12 gesehen.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäß aufgebaute Brennkraftmaschine allgemein mit 10 bezeichnet. Bei der dargestellten Maschine handelt es sich um eine Viertaktmaschine. Wie noch deutlicher werden wird, lassen sich die verschiedenen Merkmale der Maschine 10 ohne Schwierigkeiten auch auf eine Zweitaktmaschine übertragen. Kurz gesagt, weist die Brennkraftmaschine 10 ein bei 12 angedeutetes Gehäuse 12 sowie Kolbeneinheiten in Form von zwei gegenüberstehenden, axial miteinander fluchtenden Kolben 14 und 16 auf, die im Gehäuse geradlinig bewegbar und drehbar geführt sind, so daß sie eine allgemein mit 18 bezeichnete, koaxial zu den Kolben 14 und

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angeordnete Antriebs- bzw. Abtriebswelle selektiv in Drehung zu versetzen vermögen.

Die Kolben 14 und 16 sind über allgemein bei 20 bzw. 22 an-redeutete Kurbelwellen antriebsmäßig mit der Abtriebswelle 18 verbunden, so daß die Hubbewegung der Kolben 14 und 16 im Betrieb der Maschine zu einer Antriebsdrehbewegung der Abtriebswelle 18 führt. Die Kurbelwellen 20 und 22 sowie die zugeordneten Kolben 14 und 16 sind in der Weise im Gehäuse 12 angeordnet, daß Kolben und Kurbelwellen bei drehfest stehender Abtriebswelle 18 um deren Achse drehbar sind oder wahlweise Kurbelwellen und Kolben an einer Drehung um die Abtriebswellenachse gehindert werden können, so daß die Hubbewegung der Kolben 14 und 16 eine Drehung der Abtriebswelle 18 bewirkt. Zu diesem Zweck ist eine Bremseinrichtung in JPorm einer allgemein mit 24 bezeichneten Band- oder Spannbremse vorgesehen, die selektiv zwischen einer Bremsposition, in welcher eine Drehung der Kurbelwellen und Kolben um die Achse der Abtriebswelle verhindert wird, und einer Freigab eposifci on betätigbar ist, in welcher sich Kolben und Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle 18 drehen können, wenn diese relativ zum Gehäuse 12 stillsteht. Bei einer abgewandelten, anhand der Pig. 10 und 11 noch zu erläuternden Ausführungsform sind Einrichtungen zum Drehen der Kurbelwellen 20 und 22 sowie der Kolben 14 und 16 um die Achse der Abtriebswelle 18 zwecks Gewährleistung eines sog. Overdrive- bzw. Schongang-

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Betriebszustands vorgesehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse 12 einen ringförmigen Gehäuseblock 28 mit zwei Endabschnitten 28a und 28b sowie einem Mittelteil 28c auf. Das Gehäuse 12 ist weiterhin mit Stirnteilen bzw. "Stirndeckeln" 40 und 42 versehen, die am Gehäuseblock 28 montiert sind und mit diesem zusammen in den Endabschnitten 28a und 28b axial aufeinander ausgerichtete, ringförmige Kolbenführungskammern 30 bzw. 32 bilden. Diese Kammern 30 und 32 besitzen jeweils gleiche Konfiguration, und sie schneiden einander an einer zentralen Kammer 34. Die Stirnteile 40 und 42 verschließen praktisch die Außenenden der Kolbenkammern 30 und 32 mit Ausnahme an den noch näher zu erläuternden Einlaß- und Auslaßventilschlitzen.

Der Gehäuseblock 28 weist zwei Motoriagerungen 44 und 46 (Fig. 2)auf, die entweder an der Außenfläche des Gehäuseblocks 28 angegossen oder auf anderweitig geeignete Vieise daran befestigt sind und welche die Montage der Maschine 10 an zweckmäßigen äußeren Rahmenaufhängungen ermöglichen, von denen Teile bei 48 und 50 dargestellt sind. Ersichtlicherweise können die Motorlagerungen 44 und 46 an den Rahmenaufhängungen 48 bzw. 50 mit Hilfe beliebiger, einfacher Mittel befestigt werden, um das Gehäuse 12 in drehfester Lage zu halten.

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Die dargestellte Ausführungsform der Brennkraftmaschine 10 ist eine luftgekühlte Konstruktion. Selbstverständlich können jedoch innere und äußere Kühlmittel-Ringkammern oder -kanäle innerhalb des Gehäuseblocks 28 um jede Kolbenkaimner 30 und 32 herum vorgesehen sein, wobei an diese Kühlmittelkammern entsprechende Leitungen und Anschlüsse angeschlossen sind, über welche Kühlwasser oder ein anderes Kühlmittel von einem herkömmlichen Wärmetauscher, etwa einem Kühler o.dgl., in die Kühlmittelkammern eingeführt und in ihnen umgewälzt werden kann.

Die jeweils identisch ausgebildeten Ringkolben 14 und 16 sind in den zugeordneten Kolbenkammern (Zylindern) 30 bzw. 32 geradlinig verschiebbar und drehbar geführt. Jeder Kolben 14 und 16 weist eine ringförmige Kopf- bzw. Bodenfläche 62 sowie radial auf Abstand voneinander angeordnete, koaxiale, ringförmige Mantelwände 64 und 66 auf. Jeder Kolben ist außerdem mit in den ringförmigen Mantelwänden 64 und 66 ausgebildeten Kolbenringnuten 68 bzw. 70 zur Aufnahme der Kompressionsringe und eines oder mehrerer Öl(abstreif)ringe versehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist jeder Kolben und 16 zwei Pleuel 72 auf, die an diametral gegenüberliegenden Stellen mit Hilfe von axial miteinander fluchtenden Kolbenbolzen 74 schwenkbar mit dem Kolben verbunden sind. Die jeweils identische Konfiguration besitzenden Pleuel 72

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sind mit ihren von ihren Anlenkpunkten an den Kolben 14 und 16 abgewajidten Enden auf dargestellte Weise mit den Kurbelwellen 20 bzw. 22 verbunden.

Die Kurbelwellen 20, 22 umfassen identische Kurbelwelleneinheiten 76, die jeweils zwei auf Axialabstand stehende, praktisch diametral gegenüberliegende Pleuellager 78 und 80 aufweisen, mit denen die von den Anlenkpunkten an den Kolben 14 und 16 abgewandten Enden jedes Paars der gegenüberstehenden Pleuel 72 drehbar verbunden sind. Die Pleuellager 78 und 80 bilden die "Kröpfungen" der Kurbelwellen 76.

Die Kurbelwellen 76 sind in einem Kardanrahmen gelagert, der einen äußeren Kardanring 82 sowie innere Tragarme 84 und 86 aufweist. Die inneren Tragarme 84 und 86 können einstückig mit einem C-förmigen Träger 88 ausgebildet oder auf beliebige andere Weise daran befestigt sein, wobei die Außenenden des Trägers 88 an der Innenfläche des äußeren Kardanrings 82 befestigt sind, so daß der Träger 88, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, auf einem Durchmesser des Kardanrings 82 liegt.

Im äußeren Kardanring 82 sind in dessen Innenfläche zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 90 und 92 ausgebildet, die jeweils ein geeignetes Lager 94 aufnehmen. Jedes Lager 94 dient zur Lagerung eines zylindrischen Außenendabschnitts 96 einer der Kurbelwellen 76. Jede Kurbelwelle 76

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v/eist einen zylindrischen Innenendabschnitt 98 auf, der auf passende Weise in einem zugeordneten Tragarm 84 oder 86 α-3s Quer-Trägers 88 gelagert ist und der axial mit dem betreffenden Außenendabschnitt 94 der ,"jeweiligen Kurbelwelle fluchtet.

An ,leder Kurbeiweile 76 ist ein kreisförmiges Schwungrad 100 ausgebildet, das zwischen den Lagern 78 und 80 angeordnet ist und diese auf passende Weise trägt oder stützt. Außerdem weist jede Kurbelwelle 76 ein Steuerstirn(zahn)rad 102 auf, das axial am zylindrischen Innenendabschnitt 98 der betreffenden Kurbelwelle einstückig mit dieser ausgebildet oder anderweitig an ihr befestigt ist. Selbstverständlich ist .jede Kurbelwelle in bezug auf ihre durch ihre jDndabschnitte 94 und 98 festgelegte Drehachse zweckmäßig dynamisch au^gewuchtet.

Die Kurbelwellen 76 verbinden die Kolben 14 und 16 mit der Abtriebswelle 18 über Kegelräder 104, die an den Kurbelwellen-Endabschnitten 98 angebracht und radial einwärts von den Armen 84 und 86 des Kardan-Trägers 88 angeordnet sind. Die Kegelräder 104 kämmen mit einem an einer langgestreckten Abtriebswelleneinheit 108 der Abtriebswellen(einrichtung) 18 ausgebildeten Kegelringrad (Tellerrad) 106. Die Abtriebswelleneinheit 108 ist in den Stirnteilen 40 und 42 in passenden Lagern gelagert, so daß sie um eine mit der gemeinsamen Achse der Kolben 14 und 16 übereinstimmende Achse herum drehbar ist.

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Der äußere Kardanring 82 des Kardanrahmens ist relativ zum Gehäuse 28 durch. Führungsringe 110 und 122 gegen eine Axialbewegung festgelegt, die auf geeignete Weise am Gehäuse 28 gehaltert sind und in parallelen, axial auf Abstand stehenden und senkrecht zur Ach.se der Abtriebswelle 108 verlaufenden Ebenen liegen. Der Kardanring 82 ist dabei zwischen den Führungsringen 110 und 112 um seine eigene Achse drehbar, die mit der Ach.se der Abtriebswelle 108 übereinstimmt. Ein flaches Reibungs-Brems- oder -Spannband 114, das einen Teil der Spannbremse 24 bildet, ist zwischen der Außenumfangsflache des Kardanrings 82 und der angrenzenden Innenumfangsflache des Gehäuseblockabschnitts 28c angeordnet. Das sich, praktisch, um den Gesamtumfang des äußeren Kardanrings 82 erstreckende Bremsband 114 v/eist an seinen beiden Enden befestigte, nach außen ragende Arme 116 und 118 (Fig. 3) auf, die mit einer Betätigungs-Steuerstange 120 verbunden sind, die ihrerseits mit einer nicht dargestellten, zweckmäßigen Betätigungseinrichtung zum Anziehen des Bremsbands 114 gegen die Außenumfangsflache des Kardanrings 82 zwecks Verhinderung einer Drehung des Kardanrahmens um die Achse der Abtriebswelle 108 oder zum wahlweisen Lösen des Bremsbands zwecks Ermöglichung einer Drehbewegung des Kardanrahmens sowie der zugeordneten Kurbelwellen 76 und Kolben 14 und 16 um die Achse der Abtriebswelle 108 zusammenwirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform drängt eine zwischen den Armen 116 und 118 um die Steuerstange 12o herumgelegte Druckfeder 122 diese

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Arme auseinander, so daß das Bremsband in einen Ausrückzustand vorbelastet ist. Die dargestellte Betätigungs-Steuerstange 120 ist repräsentativ für eine Vielzahl von wahlweise möglichen Betätigungselementen, die für die angestrebte Bremsensteuerung verwendet werden könnten. Das Bremsband 114 könnte einen V-förmigen Querschnitt oder eine andere geeignete Form besitzen, die mit einer komplementären Außenbremsflache am Kardanring 82 zusammenwirken kann; wahlweise kann es sich dabei um eine scheibenförmige oder andere passende Brems- oder Kupplungseinrichtung handeln. Die Steuerstange 120 und das zugeordnete Bremsband 114 bilden die Spannbremse 24 der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Betätigungseinrichtung bzw. der Stelltrieb auch einen elektrisch gespeisten Solenoid-Stelltrieb oder ein anderes geeignetes Bremsband-Steuerelement aufweisen kann.

Die Kolbenbodenflächen 62 der Kolben 14 und 16 bilden geweils mit den Stirnteilen 40 bzw. 42 des G-ehäuseblocks 28 Brennräume innerhalb der KoIbenkammern (Zylinder) 30 und 32. Bei Einführung von Kraftstoffchargen in die Brennräume und anschließender Zündung dieser Chargen werden die Kolben 14 und 16 in einem Arbeitshub gegeneinander verschoben, wodurch die Pleuel 72 in entgegengesetztem Drehsinn bewegt werden. Dies bedeutet, daß bei jedem Kolben das eine Pleuel die zugeordnete Kurbelwelle 76 in Uhrzeigersinn dreht, während das andere Pleuel des gleichen Kolbens die andere

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Kurbelwelle 76 entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt. Wenn die Spanribremse 24 zur Verhinderung einer Drehung des Kardanrings 82 und seiner zugeordneten Kurbelwellen und Kolben um die Achse der Äbtriebswelle 108 angezogen wird, bewirkt die Drehung der Kurbelwellen 76 eine Drehung der Abtriebswelle 108. Zur Steuerung der Einleitung eines brennbaren Kraftstoffgemisches in die Brennräume für die Kolben 14 und 16 sind allgemein bei 128 angedeutete Ventileinrichtungen für jede Kolbenkammer (Zylinder) vorgesehen. Die jedem Kolben 14 und 16 zugeordneten "Ventileinrichtungen 128 umfassen jeweils mehrere Einlaßventile

129 und mehrere Auslaßventile 130. Bei der dargestellten Ausführungsform sind als Einlaß- und Auslaßventile 129 bzw.

130 Tellerventile vorgesehen, die durch geeignete Pührungshülsen bzw. Ventilführungen axial verschiebbar gelagert sind, derart, daß sich die Ventilteller dieser Ventile jeweils im Inneren des betreffenden Brennraums befinden. Die Ventile 129 und 130, die mit in den Stirnteilen 40 und 42 ausgebildeten, zugeordneten Einlaß- und Auslaßschlitzen bzw. -kanälen zusammenwirken, sind in an sich bekannter Weise in Schließstellung vorbelastet. Die Einlaßventile 129 werden zur Einleitung von Kraftstoff(gemisch)Chargen in die Brennräume angesteuert, während die Auslaßventile 130 zu einem vorbestimmten späteren Zeitpunkt während des Verbrennungstakts betätigt, d.h. geöffnet werden, um die Abgase entweichen zu lassen.

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Einlaß- und Auslaßventile 129 "bzw. 130 werden jeweils durch einen zugeordneten Kipphebel 131 betätigt, der an einem Kipphebelträger 132 gelagert ist, der seinerseits senkrecht zu einer am betreffenden Stirnteil 40 oder 42 angebrachten Tragplatte 134 an dieser befestigt ist. Jeder Kipphebel 131 wirkt mit seinem vom betreffenden Einlaß- oder Auslaßventil 129 bzw. 130 abgewandten Ende mit einer Stoßstange 136 zusammen, die axial bewegbar geführt ist. Die Stoßstange 136, die sich parallel zur Achse der Abtriebswelle 108 erstrecken, wirken mit ihren von den zugeordneten Kipphebeln 131 abgewandten Enden über Nockenfühlerrollen 137 (Mg. 5) mit jeweils zugeordneten Nockenerhebungen oder -lappen 138 zusammen, die an zwei Planetenrad-Nockenscheiben 140 und 142 ausgebildet sind.

Aus den Fig. 3 bis 7 in Verbindung mit Fig. 1 geht hervor, daß die Planetenrad-Nockenscheiben 140, 142 praktisch kreisförmig ausgebildet und in der im Gehäuse-Mittelteil 28c festgelegten Kammer angeordnet sind. Jede Nockenscheibe 140, 142 ist dabei mittels eines Wälzlagers drehbar auf der Abtriebswelle 108 gelagert, so daß die Nockenscheiben um ihre Mittelachsen herum in senkrecht zur Achse der Abtriebswelle 108 liegenden Ebenen drehbar sind. Die Nockenscheibe 140 steuert die richtige taktweise Betätigung der dem Kolben 14 zugeordneten Einlaß- und Auslaßventile 129 bzw. 130, während die Planetenrad-Nockenscheibe 142 die entsprechende Taktbetätigung der Einlaß- und Auslaßventile

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für den Kolben 16 steuert.

Zur Hervorbringung der entsprechenden Taktbetätigung der 'Einlaß- und Auslaßventile 129 und 130 in Abhängigkeit von der Bewegung der Kolben 14 und 16 sind die Hockenscheiben 140 und 142 antriebsmäßig mit den Steuerrädern 102 an den Kurbelwellen 76 verbunden. Zu diesem Zweck ist jede Nockenscheibe 140 und 142 an ihrer ringförmigen Umfangsflache mit einem Stirn(zahn)rad 146 versehen, und diese Stirnräder kämmen mit den Stirnradzähnen 148a von vier abgestuften Zwischenrädern 148, die auf gleiche Umfangsabstände verteilt um die Nockenscheiben herum an den Innenenden van Ringwandteilen 40a und 42a der Stirnteile 40 bzw. 42 drehbar gelagert sind. Jedes Zwischenrad 148 weist einen axialen Wellenstummel 150 auf, der zur Lagerung in ein geeignetes Lager 152 eingesetzt ist, welches, wie am besten aus Pig. ersichtlich ist, in einer zugeordneten Ringwand 40a oder 42a des betreffenden Stirnteils 40 bzw. 42 montiert ist.

Die Zwischenräder 148 weisen zudem Stirnradzähne 148b auf, die auf einem größeren Teilkreisdurchmesser als die Zähne 148a angeordnet sind und mit in Steuerring(zahn)rädern156 ausgebildeten, ringförmigen Zahnkränzen 154 (Fig. 7) kämmen. Me Planetenrad-Nockenscheiben 140 und 142 sind bei 157 ausgespart, wodurch ein Freiraum für die Zähne 148b der Zwischenräder 148 geschaffen wird. Jedes Steuerringrad 156 ist mit ringförmig angeordneten Stirnradzähnen 158 versehen,

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die mit den Stirnradzähnen 160 an jedem Steuerstirnrad 102 an den Kurbelwellen 76 zusammenwirken. Die Steuerstirnräder 102, die Steuerringräder 156, die abgestuften Zwischenräder 148 sowie die Planetenrad-Nockenscheiben 140 und 142 sind so ausgebildet, daß sich die Noekenscheiben 140 und 142 in konstanter zeitlicher bzw. taktmäßiger Steuerbeziehung zur Drehung der Kurbelwellen 76 um ihre eigenen Achsen drehen, wobei die Drehbewegung der Kurbelwellen 76 um deren Achsen eine Funktion der Kolbenpositbn und der Hubgeschwindigkeit ist. Bei der dargestellten Yiertaktmaschine 10 führen die Nockenscheiben 140 und 142 bei je zwei Umdrehungen der Kurbelwellen 76 bzw. bei je zwei Takten der Kolben 14 und 16 jeweils eine Umdrehung durch. Ebenso führt auch die Abtriebswelle 108 bei je zwei Umdrehungen der Kurbelwellen 76 jeweils eine Umdrehung durch. Die Taktbeziehung der Planetenrad-Nockenscheiben 140 und 142 in bezug auf die Kolbenposition wird somit unabhängig davon aufrechterhalten, ob die Kolben und die zugeordneten Kurbelwellen 76 gegenüber der Achse der Abtriebswelle 108 festgelegt sind oder sich, z.B. im Leerlaufzustand, um die Achse der Abtriebswelle drehen können.

Jede Nockenscheibe 140 und 142 weist vier gekrümmte, mit 138a, 138b, 138c und 138d bezeichnete Kurvenerhebungen bzw. Nocken auf, die in unterschiedlichen Eadialabständen von der Drehachse der betreffenden Nockenscheibe angeordnet sind. Jeder Nocken 138a - 138d ist - um die Achsen der Nocken-

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Scheiben herum betrachtet - zwei winkelmäßig benachbarten Stoßstangen 136 betrieblich zugeordnet, so daß die betreffenden Einlaß- und Auslaßventile 129 und 130 bei jeder Drehung der Nockenscheiben 140 und 142 ivährend eines vorbestimmten Intervalls geöffnet werden. Die jedem Paar von Einlaß- und Auslaßventilen 129 und 130 zugeordneten Stoßstangen 136 werden von den Stirnteilen 40 und 42 in unterschiedlichen Radialabständen von der Achse der Abtriebswelle 108 getragen, so daß sie entsprechend mit den jeweiligen Nocken 138a 138d zusammenwirken. Die gemäß Pig. 4 von den bogenförmigen Nocken 138a - 138b überspannten Winkel sind jeweils gleich groß, so daß die den Kolben 14 und 16 zugeordneten Einlaßventile 129 gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden, während die Auslaßventile 130 ebenfalls gleichzeitig und in taktmäßiger Abstimmung auf die betreffenden Einlaßventile geöffnet und geschlossen werden. Es ist zu beachten, daß die "Erhebungen" der Nocken 138a - 138d unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Längen der Kipphebel 131 so gewählt sein müssen, daß die betreffenden Einlaß- und Auslaßventile jeweils gleich weit geöffnet und damit gleich große Kraftstoffgemischvolumina über jedes Einlaßventil eingeführt werden.

Für die Einspeisung der KraftstoffChargen, z.B. eines vergasten Kraftstoff/Luft-G-emisches, in den Einlaßventilen 129 zugeordnete Ansaugverteilerkanäle 164 (Fig. 1) sind nicht dargestellte Kraftstoffzufuhreinrichtungen herkömmlicher

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Bauart vorgesehen. Ebenso sind ähnlich geformte Abgassammlerkanäle für die Auslaßventile 130 vorgesehen, um bei geöffneten Auslaßventilen die Abgase abzuführen. Über den Kipphebeln 131 und den zugeordneten Ventilen und Stoßstangen können geeignete, nicht dargestellte Abdeckungen zum Schutz dieser Teile vor Staub und dgl. angeordnet sein.

Die Zündanlage der Maschine 10 umfaßt einen Zündverteiler 168 mit den üblichen Unterbrecherkontakten, einem Läufer und einem Kondensator. Die Verteilerwelle 170 bewirkt eine Drehung des nicht dargestellten Läufers (Verteilerfinger) im Verteiler 168. Der Verteiler weist eine Mittelleitung 172 auf, die von der Verteilerkappe zu einer nicht dargestellten, herkömmlichen Zündspule führt, die dem Verteiler eine Hochspannung liefert, um mittels einer Anzahl von Zündkerzen 174 (Pig. 2) auf herkömmliche Weise eine Zündung in den Brennräumen einzuleiten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind für jeden ringförmigen Brennraum je vier Zündkerzen 174 vorgesehen, die über herkömmliche Zündkabel 176 mit dem Verteiler 168 verbunden sind.

Die im Stirnteil 42 drehbar gelagerte Verteilerwelle 170 erstreckt sich in das Motorgehäuse hinein, so daß sich ein am Innenende der Verteilerwelle befestigtes Zahnrad bzw. Ritzel 178 in der zentralen Kammer 34 innerhalb des Gehäuseblocks 28 befindet. Das Ritzel 178 wird taktmäßig bzw. formschlüssig durch ein Steuerzahnrad 180 angetrieben, das gemäß

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Fig. 1 mitd.reh.bar an der Planetenrad-Nockenscheibe 142 befestigt ist. Infolge der Befestigung des Steuerrads 180 an der Nockenscheibe 142 dreht sich die Verteilerwelle in fester Beziehung zur Drehung der Nockenscheibe 142 und somit auch in fester Taktbeziehung zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile 129 bzw. 130.

Obgleich die Brennkraftmaschine 10 vorstehend als Einlaß- und Auslaßventile 129 bzw. 130 und eine herkömmliche Zündanlage mit einem Verteiler 168 zur Einleitung einer Verbrennung in den Brennräumen aufweisend beschrieben ist, kann sie ersichtlicherweise auch mit einer Kraftstoffeinspritzanlage und einer zweckmäßigen elektronischen Zündanlage versehen sein, durch welche der Verteiler 168 nebst zugeordneter Verteilerwelle 170 und Ritzel 178 in Fortfall kommen könnte.

Eine im Stirnteil 42 angeordnete Ölpumpe 184 ist auf passende Weise mit dem Innenende der Abtriebswelle 108 verbunden, um in an sich bekannter Weise Schmieröl aus einem im G-ehäuseblock 28 befindlichen Ölstimpf zu den beweglichen Teilen der Maschine 10 umzuwälzen. Vorzugsweise ist an der Abtriebswelle 108 ein Schwungrad 186 angebracht, das auf übliche Weise mit einem nicht dargestellten Anlasser verbunden bzw. verbindbar ist, um ein Anlassen der Maschine zu ermöglichen, wenn sich das Bremsband 14 in der Bremsposition befindet und dadurch die Drehung von Kolben und Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle 108 herum verhindert. Im Stirnteil 42 kann

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eine zusätzliche bzw. Neben-Antriebswelle 188 drehbar gelagert sein, die ein mit dem Zahnrad 180 kämmendes Antriebszahnrad oder -ritzel 190 trägt. Diese Antriebswelle 188 kann für den Antrieb von Zusatzteilen, wie Kraftstoffpumpe, Lüfter und Lichtmaschine dienen.

Nach der Beschreibung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10 ist im folgenden deren Arbeitsweise kurz erläutert. Wenn das Schwungrad 186 mit einem Anlasser oder einer anderen passenden Einrichtung zum Drehen der Abtriebswelle 108 verbunden ist, der Verteiler 168 ah eine elektrische Stromquelle, etwa die übliche Zündspule angeschlossen ist, sich die Spannbremse 24 in gelöster, nichtbremsender Position befindet, in welcher eine Drehung von Kolben 14 und 16 und zugeordneten Kurbelwellen 76 um die Achse der Abtriebswelle 108 möglich ist, und die Ansaugverteilerkanäle 164 mit einer entsprechenden Kraftstoffgemischzufuhr verbunden sind, hat eine Drehbewegung der Abtriebswelle 108 eine Drehung der Kurbelwellen und der Kolben 14 und 16 um die Achse der Abtriebswelle zur Folge. Sodann wird das Spann- oder Bremsband 114 kurzzeitig so stark angezogen, daß sich die Kurbelwellen 76 um ihre eigenen Achsen drehen, die Kolben 14 und 16 eine Hubbewegung durchführen und sich die Nockenscheiben 140 und 142 zum Öffnen der Einlaßventile 129 in Taktabhängigkeit von der Kolbenstellung drehen. Nachdem sich die Einlaßventile zur Einleitung von Kraftstoffchargen in die Brennräume

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geöffnet haben, bewirken die Zündkerzen eine Zündung des Gemisches zum Anlassen der Maschine. Hierauf kann das Bremsband 114 gelöst werden, so daß die Haschine weiterlaufen kann, ohne daß Antriebskraft auf die Abtriebswelle 108 übertragen wird. Beim Anlassen der Maschine kann das Bremsband 114 durch eine einfache mechanische oder elektronische Rückkopplungseinrichtung gesteuert werden.

Nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine 10 auf die beschriebene Weise kann die Spannbremse 24 zum Verspannen des Kardanrings 82 gegen eine Drehbewegung betätigt werden, worauf die Drehbewegung der Kurbelwellen 76 zum Antreiben der Abtriebs-ViTeIle 108 auf das sog. Tellerrad 106 übertragen wird. Die richtige Taktsteuerung zwischen Einlaß- und Auslaßventilen sowie dem Zünden der Zündkerzen 156 wird durch die Fom^!- Schlußverbindung der Planetenrad-Nockenscheiben 140, 142 mit den Kurbelwellen J6 sowie durch das Steuerrad 180 und die Yerteilerwelle 170 auf vorher erwähnte Weise gewährleistet.

Wenn die Brennkraftmaschine 10 bei einem Fahrzeug, etwa einem Automobil, verwendet wird, sind dabei Steuerorgane vorgesehen, um die Spannbremse 24 zu lösen, so daß sich die Kolben nebst zugeordneten Pleueln und Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle 108 drehen, wenn diese zum Anlassen der Maschine in Drehung versetzt wird; selbstverständlich ist die Abtriebswelle dabei von den Fahrzeugrädern getrennt.

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Solche Steuerorgane müssen in der Lage sein, beim Ingangsetzen des Fahrzeuges die Spannbremse 24 una das Bremsband 114 zur Verhinderung einer weiteren Xirehoeweguni-;· des äußeren Kardanrings 82 anzuziehen, worauf die hin- und hergehenden Kolben eine Antriebsdrehbewegung der Abtriebswelle 108 über die Kurbelwellen 76 bewirken.

Zur Steuerung der .Betätigung der Spannbremse 24 sollte an aer .abtriebsw^lle 108 ein Kegler voriresehen sein, so daß bei einer bestimmten Geschwindigkeit des fahrzeuges eine volle Spann- oder Bremswirkung der Sparmbrerf.se erreicht wird und die Kurnalweljen 76 die AbtriebswelJe 103 schlupffrei antreiben, wobei die jj?rehzahl der Maschine durch die Kraftstoff zufuhr bestimmt wird. Beim Verlangsamen des Fahrzeuges oder beim vollständigen Anhalten unterstützt die Verdichtung der kaschine die Verzögerung. Bei einer vorbestimmten SoIJ-geschv/indigkeit ~von z.B. S - 16 km/h müiste der Regler der Spannoremse 24 lösen, um den Kardanring 82, die Kurbelwellen 76 sowie die KoIb-jn 14 und 16 sich um die Achse der Abtriebsweile 108 drehen zu lassen.

Iiie Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine abgewandelte ausfübrun^sform eines allgemein mit 194 bezeichneten Rinr-;kol-Dens zur Verwendung bei der beschriebenen Brennkraftmaschine 10. Der Rinskolben 194 weist dabei äußere und innere ringförmige Mantelflächen 64' bzw. 66' und in diesen Flächen eine anzahl von Kolbenringnuten 68' bzw. 70¹ zur Aufnahme

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entsprechender Kolbenringe auf. Der Kolben 194 ist auf ähnliche Weise wie bei den vorher beschriebenen Kolben 14 und 16 über Kolbenbolzen 74' mit einander diametral gegenüberliegenden Pleueln verbindbar. Der Kolben 194 weist eine ringförmige Kopf- bzw. Bodenfläche 196 auf, an welcher eine Anzahl von schräggestellten Rampen- bzw. Druckflächen 198 ausgebildet ist, die jeweils in einer gegenüber der Ebene der Bodenfläche 196 unter einem V/inkel nach außen geneigten Ebene liegen. Die schräggestellten Druckflächen 198, von denen beim Kolben 194 sechzehn vorgesehen sind, besitzen jeweils eine ausreichend große Oberfläche und einen solchen Neigungswinkel, daß im Betrieb der Brennkraftmaschine durch die Verbrennung der Kraftstoffüllungen in den Brennräumen eine den Kolben in Drehung versetzende Vorbelastungskraft ausgeübt wird, d.h. daß der Kolben zur Drehung in einer vorbestimmten Drehrichtung um seine eigene Achse herum vorbelastet ist. Durch Vorbelastung des Kolbens 194 in der Drehrichtung, in welcher er bei arbeitender Maschine normalerweise umläuft, werden die anfänglichen Reibungskräfte, welche der Kolbendrehung beim Anlassen der Maschine oder beim Übergang von Leerlaufzustand auf Fahrzustand entgegenzuwirken bestrebt sind, praktisch überwunden.

Zur Begünstigung der Flammenausbreitung bei der Verbrennung in den ringförmigen Brennräumen 30 und 32 kann der Kraftstoff auf praktisch diametral gegenüberliegenden Seiten der Brennräume in diese eingeleitet werden. Nicht dargestellte

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Kraftstoff-Einspritzdüsen können vorgesehen sein, -um den Kraftstoff in Form von aufgefächerten Sprühstrahlen, die jeweils etwa eine Hälfte der ringförmigen Brennraumfläche ■bestreichen, in die Brennräume einzuspritzen. Durch eine solche Verteilung des brennfähigen Kraftstoffgemisches in den ringförmigen Brennräumen wird eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet, durch die eine entsprechende Verringerung an unverbrannten Kraftstoff-Restverbrennungsprodukten erreicht wird.

Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen bei 200 eine abgewandelte Ausführungsform eines Kardanrahmens zur Verwendung bei der Brennkraftmaschine 10. Der Kardanrahmen 200 ist in einem Gehäuseblock 28' in einer Position entsprechend derjenigen des Kardanrings 82 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 angeordnet. Der Kardanrahmen 200 weist einen kreisförmigen Kardanring 201 auf, an dem auf einem Durchmesser desselben ein im wesentlichen C-förmiger Träger 88' befestigt ist, welcher die Montage des Kardanrahmens an der Abtriebswelle 108 auf ähnliche Weise wie im Fall des vorher beschriebenen Kardanrings 82 erleichtert. Der Kardanring 201 trägt zwei axial auf Abstand stehende Ringe 202 und 204, an deren Außenumfangsflachen Schaufeln oder Flügel 206 ausgebildet sind. Diese Flügel 206 sind radial zur Drehachse des Kardanrahmens angeordnet und so schräggestellt, daß die Flügel an den beiden auf Abstand angeordneten Ringen 202 und 204 gemeinsam ein Fischgrätmuster gemäß Fig. 10 bilden.

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Der Unterteil des Gehäuseblocks 28' ist als Vertiefung bzw. flache Mulde 208 ausgebildet, in welche die mit den Flügel besetzten Ringe 202, 204 bei der Drehung des Kardanrahmens im Gehäuseblock 28' mit geringem Abstand dazu hineinlaufen. Die flache Mulde 208 kann einen Teil des Ölsumpfes des Maschinen-Kurbelgehäuses bzw. -Gehäuseblocks 28' bilden. Am Gehäuseblock 28' sind eine geeignete Hydraulikflüssigkeit-Einspritzdüse 210 und ein zugeordneter Hydraulikflüssigkeit-Speise schlauch 212 derart befestigt, daß die Düse 210 gemäß Fig. 11 in die Mulde 208 hineinragt. Der Schlauch 212 ist dabei an einen entsprechenden Vorrat für unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit, z.B. an die vorher erwähnte Pumpe 184, und an ein nicht dargestelltes Strömungsregelventil angeschlossen, so daß das Druckmittel selektiv über die Düse in die Mulde 208 eingespritzt werden kann.

Da die Mulde 208 den Flügel-Ringen 202 und 204 mit engem Abstand gegenüberliegt, beaufschlagt das über die Düse 210 in die Mulde eingeleitete Druckmittel die Flügel oder Schaufeln mit einem hydrostatischen Druck. Wenn sich beispielsweise der auf die Abtriebswelle 108 in der Maschine 10 aufgesetzte Kardanrahmen 200 etwa im Leerlaufbetrieb der Maschine frei dreht, wird bei Einleitung eines geeigneten Druckmittels über die Düse 210 eine unterschlächtige (undershot) hydrostatische Druckwirkung auf die Flügel 206 ausgeübt, durch welche die Drehung des Kardanrahmens verlangsamt wird. Bei fortgesetzter Beaufschlagung der Flügel

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oder Schaufeln 206 mit hydrostatischem Druck kann die Drehung des Kardanrahmens relativ zum Maschinengehäuse beendet werden. Bei weiterer Druckmittelzufuhr zur Mulde 208 über die Einspritzdüse 210 wird dann die Drehrichtung des Kardanrahmens 200 umgekehrt. In diesem Zustand wird dann der Kardanrahmen 200 durch die hin- und hergehenden Kolben im gleichen Drehsinn in Drehung versetzt wie die Abtriebswelle 108. Durch diese zusätzliche Drehbewegung der rtbtriebswelle 108 bei vorgegebener Kolbengeschwindigkeit wird eine Overdrive- bzw. Schongangwirkung erzielt, weil hieroei die Abtriebswelle 108 sowohl durch die Mnuna hergehenden Kolben als auch durch den umlaufenden Kardanrahmen in Drehung versetzt wird.

Bei dieser Ausführungsform des Kardanrahmens 200 sind im Gehäuseblock 23' nahe dessen oberem Ende Kupplungsscheibenelemente 216 (Fig. 10) montiert, die mit den Seitenrändern der Ringe 202 und 204 in Eingriff bringbar sind und die als Kupplungseinrichtung zur selektiven Verhinderung einer freien Drehung des Kardanrahmens 200 beim Anlassen der Maschine dienen, bei dem es nötig ist, zur Einleitung der Kolbenbeweguns einer Drehung des Kardanrahmens kurzzeitig entgegenzuwirken. Die Kupplungsscheibenelemente 216 können auch im Zusammenwirken mit dem Kardanrahmen 200 benutzt werden, um diesen in einer stillstehenden, drehfesten Position gegenüber dem Maschinengehäuse zu halten und dadurch den Maschinenbetrieb bei niedrigen Drehzahlen zu begünstigen, wenn von

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der Schongangwirkung kein Gebrauch gemacht wird.

Me Fig. 12 und 13 veranschaulichen eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 220 in Form einer Zweitaktmaschine. Diese Zweitaktmaschine 220 entspricht bezüglich ihrer inneren Bauteile im wesentlichen der vorher beschriebenen Maschine 10, und zwar insofern, als sie hin- und hergehende und drehbare Kolben 14- und 16 aufweist, die über Pleuel 72 mit Kurbelwellen 76 verbunden sind, deren Achsen die Achse einer Abtriebswelle 108' schneiden und in einer senkrecht zu dieser verlaufenden Ebene liegen. Die Kurbelwellen 76 tragen an ihren in Radialrichtung inneren Enden Kegelräder 104, die mit einem an der Abtriebswelle 108' befestigten Kegel- bzw. Tellerrad 106 kämmen. Die Außenenden der Kurbelwelle 76 sind, ähnlich wie bei der Maschine 10, in einem Kardanrahmenring 82 gelagert. Die Maschine 220 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Viertaktmaschine 10 dadurch, daß die Einlaß- und Auslaßventile 29 bzw. 30 weggelassen sind.

Zur Erleichterung der Füllung der Brennräume der Maschine 220 mit dem brennfähigen Kraftstoffgemisch sind Zylinderköpfe 40' und 42' vorgesehen, die mit axial nach innen gerichteten Ringwänden 40'a bzw. 42'a versehen sind, die ihrerseits iaisaugka.näle oder -schlitze 222 festlegen, über welche das Kraftstoffgemisch in die Brennräume eingeführt werden kann, wenn sich die Kolben 14 und 16 am unteren Totpunkt befinden. Die Maschine 220 weist ein äußeres Gehäuse 28' auf,

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in welchem mit den Brennräumen 30' und 32^T zusammenwirkende Auslaßschlitze 224 "bzw. 226 ausgebildet sind, über die die Verbrennungsprodukte in an sich bekannter Weise während des letzten Stücks des Arbeitshubs der Kolben ausgestoßen werden können. Selbstverständlich sind dabei die Kraftstoff-Ansaugschlitze 222 mit einer nicht dargestellten Kraftstoffgemisch-Zufuhreinrichtung für die Einspeisung des brennfähigen Kraftstoffgemisches in die Brennräume verbunden.

Infolge des Wegfalls der Einlaß- und Auslaßventile nebst zugeordneten Kipphebels und Stoßstangen benötigt die Zweitaktmaschine 220 nicht die Planetenrad-Nockenscheiben, wie sie in Verbindung mit der Brennkraftmaschine 10 beschrieben sind. Vielmehr verwendet die Zweitaktmaschine 220 eine einzige Planetenradscheibe 230, die über Zwischenräder 148 antriebsmäßig mit einem kreisförmigen Steuer-Ring(zahn)rad 156 und mithin mit den von den Kurbelwellen 76 getragenen Steuerstirnrädern 102 verbunden ist, ähnlich wie dies vorstehend in Verbindung mit der Antriebsverbindung der Planetenrad-Nockenscheiben 140 und 142 mit den Steuerstirnrädern beschrieben ist. An der Planetenradscheibe 230 ist ein drehfest mit ihr verbundenes Steuerrad 232 ausgebildet, das mit einem nicht dargestellten Stirnrad am Innenende einer Zündverteilerwelle 170 kämmt, welches seinerseits einen Zündverteiler 168 in taktmäßiger Beziehung zur Stellung der Kolben 14 und 16 antreibt. Die Verbrennung wird durch Zündkerzen 174 (Pig. 13) eingeleitet, die über Zündkabel 176

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mit dem Verteiler 168 verbunden sind. In jeder anderen Hinsicht arbeitet die Zweitaktmaschine 220 ähnlich wie die vorher beschriebene Viertaktmaschine 10.

Die erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen 10 und 220 bieten im Vergleich zu Brennkraftmaschinen herkömmlicher Bauart verschiedene Vorteile. Insbesondere lassen die Ringkolben 14 und 16 bei entsprechender Auswahl der G-esamtoberflache ihrer Arbeits- bzw. Beaufschlagungsflächen 62 einen vorteilhaften Vergleich mit herkömmlichen Acht- oder Sechszylindermaschinen zu. Beispielsweise kann eine Zweizylinder-Drehhubkolbenmaschine der beschriebenen Art bei einem mittleren Kolbendurchmesser von 228,6 mm und einer radialen Breite des Kolbenbodens 62 von 38,1 mm eine'Gesamt-Arbeitsflache" des

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Kolbens von etwa 541,9 cm besitzen. Dies entspricht im wesentlichen einer Achtzylindermaschine herkömmlicher Bauart mit Kolbendurchmessern von etwa 88,9 mm.

Erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen könnten hintereinander, in Reihe oder radial um eine gemeinsame Abtriebswelle herum angeordnet werden, wobei sie gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen eine Reihe zusätzlicher Vorteile bieten. Zur Gewährleistung gleichmäßigerer Maschinenleistung und sauberer Verbrennung könnten beispielsweise die Kolben 14 und 16 sowie die zugeordneten Zylinder mit unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen für jeden Zylinder ausgelegt sein. Dabei könnten die Abgase aus einem Zylinder in einen Druck-

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oder Puffersammler ausgestoßen und dann in den gegenüberliegenden, die höhere Verdichtung "besitzenden Zylinder eingesaugt werden, um den Kraftstoff vollkommen zu verbrennen. Eine vollständigere Verbrennung und mithin eine höhere Leistung ergibt sich bei der Drehbewegung der Kolben aufgrund verstärkter Turbulenz in den Brennräumen, wodurch ein gleichmäßigeres Zünden und Spülen gewährleistet wird.

Da die beim Anlassen auf die Maschine wirkende Belastung wegen der Anordnung der drehbaren Kolben und der zugeordneten Kurbelwellen verringert wird, wird das Anlassen bei kaltem Wetter wesentlich verbessert, weil die auf die Kurbelwellen einwirkende Belastung erst dann von diesen aufgenommen wird, wenn dies nötig ist, nämlich nachdem die Maschine eine günstige Betriebstemperatur erreicht hat.

Aufgrund der Verwendung von Kolben, die neben ihrer Hubbewegung auch eine Drehbewegung ausführen, führt ein (bestimmter) Punkt auf der Mantelfläche jedes Kolbens während der Dreh- und Hubbewegung desselben eine wendeiförmige Bewegung aus. Diese Bewegung der Kolben bietet mithin eine Selbstabdichtwirkung aufgrund des Reibungsabriebs (friction wear) im Betrieb der Maschine.

Obgleich vorstehend einige bevorzugte Ausführungsformen von Drehhubkolbenmaschinen 10 und 220 gemäß der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich gewisse Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom weiteren Erfindungsrahmen abgewichen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (28) mit einer Längsachse, mindestens zwei im Gehäuse vorgesehene, axial miteinander fluchtenden KoIt) en—Aufnahmeoder -Führungskammern (30, 32) mit ringförmiger Konfiguration, die jeweils am einen Ende praktisch verschlossen und am anderen Ende offen sind, derart, daß sich die offenen Kammerenden im wesentlichen axial gegenüberliegen, durch je einen in jeder Führungskammer angeordneten und hin- und hergehend sowie drehbar gleitend darin geführten ringförmigen Kolben (14, 16), wobei die Kolben um eine gemeinsame Achse drehbar sind und jeweils mit der zugeordneten lührungskammer einen ringförmigen Brennraum festlegen, durch mindestens je ein Pleuel (72) , das schwenkbar mit dem betreffenden Kolben verbunden ist und sich im allgemeinen parallel zur Drehachse des betreffenden Kolbens erstreckt, durch eine im Gehäuse um eine mit der gemeinsamen Achse der ringförmigen Kolben übereinstimmende Achse drehbar gelagerte Abtriebswelle (18), die aus dem Gehäuse herausragt, durch Kurbelwellen (76) zur Verbindung der Pleuel mit der Abtriebswelle zwecks Ermöglichung einer selektiven Drehung der Abtriebswelle bei der Hubbewegung der Kolben sowie durch Yentile (129, 130) und Funkenerzeuger (74) zur Einleitung eines brennfähigen Kraftstoff gemisches in die Brennräume bzw. zur Zündung des Kraftstoffgemisches zwecks Erzeugung einer Hubbewegung der Kolben.

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2. Breiuikraftmascliine nacti Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Achse der beiden axial miteinander fluchtenden Kolben-IHihrungskammern praktisch mit der Längsachse des Gehäuses koinzidiert.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben eine in einer praktisch senkrecht zur Kolbenachse stehenden Ebene liegende, ringförmige Beaufschlagungs- bzw. Arbeitsfläche (62) aufweist und daß jeder Kolben weiterhin mit einem Mantelabschnitt versehen ist, der durch radial auf Abstand stehende, koaxiale Ringwandflächen (64, 66) gebildet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Mantelabschnitt (64, 66) jedes Kolbens zwei Pleuel (72) schwenkbar verbunden sind, die bei jedem Kolben relativ zur Kolben-Drehachse praktisch einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben Vorbelastungsflächen (198) aufweisen, die in Abhängigkeit von der Zündung des Kraftstoff gemisches in den Brennräumen die Kolben jeweils in einer vorgewählten Drehrichtung um die gemeinsame Achse herum vorbelasten.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben eine in einer praktisch senkrecht zu seiner

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Achse stehenden Ebene liegende, ringförmige Beaufschlagungsbzw. Arbeitsfläche (196) aufweist und daß die an den Kolben vorgesehenen Vorbelastungsflächen (198) zur Torbelastung der Kolben in vorgewählten Drehrichtungen jeweils aus einer Anzahl von an der Arbeitsfläche (196) des betreffenden Kolbens ausgebildeten Druckflächen bestehen, die von der Arbeitsfläche des betreffenden Kolbens in der Weise nach außen geneigt sind, daß bei der Zündung des Kraftstoffgemisches innerhalb der Brennräume eine senkrecht zu den Druckflächen wirkende Kraftkomponente auf die Kolben einwirkt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (18) eine im Gehäuse zur Drehung um eine praktisch mit der Drehachse der Kolben zusammenfallende Achse herum gelagerte Abtriebswelle (108) ist, an welcher außerhalb des Gehäuses ein Schwungrad (186) montiert ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile und Funkenerzeuger zur Einführung eines brennfähigen Kraftstoffgemisches in die Brennräume und zur Zündung dieses Gemsiches Einlaß- und Auslaßventile (129, 130) aufweisen, die mit den Brennräumen zusammenwirken und selektiv betätigbar sind, um die Einspeisung des brennfähigen Kraftstoffgemisches in die Brennräume bzw. das Ausstoßen der Abgase nach der Verbrennung des Kraftstoffgemisches aus den Brennräumen zu ermöglichen.

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9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in gesteuerter Beziehung zur Hubbewegung der Kolben drehbar gelagerte Planetenrad-Nockenscheiben (140, 142) sowie die Nockenscheiben mit Einlaß- und Auslaßventilen verbindende Stoßstangen (136) vorgesehen sind, so daß die Einlaß- und Auslaßventile in gesteuerter bzw. taktmäßiger Beziehung zur Hubbewegung der Kolben sequentiell geöffnet und geschlossen werden können.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstangen im Gehäuse axial verschieblich geführt sind.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen (76) zur Drehung um in einer praktisch senkrecht zur Drehachse der ringförmigen Kolben stehenden Ebene liegende Achsen gelagert und in der Weise mit den Pleueln (72) verbunden sind, daß die Hubbewegung der ringförmigen Kolben in eine Drehung der Kurbelwellen um ihre Drehachse umsetzbar ist.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kolben derart mit den Kurbelwellen verbunden sind, daß sich die Kolben im Betrieb der Brennkraft maschine auf ihrer gemeinsamen Achse gegenläufig bewegen.

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13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen jeweils zwei axial aufeinander ausgerichtete Kurbelwellen sind, deren Drehachse die Drehachse der ringförmigen Kolben schneidet und in einer Ebene praktisch senkrecht dazu steht.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Kardanrahmen (82, 84, 86) zur Lagerung der Kurbelwellen zwecks Drehung um die Achse der ringförmigen Kolben in einer praktisch senkrecht zur Kolbenachse liegenden Ebene und durch eine dem Kardanrahmen wirkungsmäßig zugeordnete Kupplungseinrichtung bzw. Spannbremse (24) zur selektiven Verhinderung einer Drehung der Kurbelwellen und der zugeordneten ringförmigen Kolben um deren Drehachse, so daß die Hubbewegung der Kolben in eine Antriebsdrehbewegung der Abtriebswelle (108) umsetzbar ist.

15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Spannbremse (24) der Kardanrahmen (82, 84, 86) unter Ermöglichung einer Drehung der Kurbelwellen und der Kolben vm die Kolbenachse freigebbar ist, um die Hubbewegung der Kolben zu erleichtern, ohne eine Antriebsdrehbewegung der Äbtriebswellen (108) hervorzubringen.

16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch mit den Brennräumen zusammenwirkende Einlaßventile (129) Auslaßventile (130), durch Planetenrad-Nockenscheiben (140,

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142), die zur Drehung in Ebenen praktisch senkrecht zur Achse der Ahtriebswelle (108) gelagert sind, durch Stoßstangen (136) zur Verbindung der Planetenrad-Nockenscheiben mit den Einlaß- und Auslaßventilen zum sequentiellen bzw. taktweisen Öffnen und Schließen derselben und durch die Nockenscheiben mit den Kurbelwellen (76) verbindende Zahnräder (148, 156) zur Aufrechterhaltung der Steuer- oder Taktbeziehung der Planetenrad-Nockenscheiben zur Bewegung der Kolben unabhängig von der Drehbewegung der Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle.

17· Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen die Kurbelwellen (76) zur Drehung um ihre eigenen Achsen lagernden Kardanrahmen (200), der um eine mit der Achse der Abtriebswelle (108) übereinstimmende Achse drehbar ist, so daß bei Drehung des Kardanrahmens die Kurbelwellen um die Achse der Abtriebswelle drehbar sind, und durch eine dem Kardanrahmen betrieblich zugeordnete Druckmittelquelle (212) zur selektiven Steuerung der Drehung des Kardanrahmens um die Achse der Abtriebswelle.

18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kardanrahmen (200) einen kreisförmigen Kardanring (201) aufweist, der eine mit der Achse der Abtriebswelle (108) übereinstimmende und in einer praktisch senkrecht zur Abtriebswellenachse stehenden Ebene liegende Drehachse besitzt, daß um die Umfangsflache des Kardanrings eine

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Vielzahl von radialen Schaufeln bzw. Flügeln (206) angeordnet ist, daß die Druckmittelquelle einer im Gehäuse (28¹) ausgebildeten Mulde (208), in welche die Flügel bei der Drehung des Kardanrings hineinlaufen, zugeordnet ist, und daß der Mulde eine Druckmitteldüse (210) zugeordnet ist, über welche die Flügel derart mit Druckmittel beaufschlagbar sind, daß die Drehbewegung des Kardanrings angehalten und seine Drehrichtung relativ zur Abtriebswelle selektiv gesteuert wird.

19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine dem Kardanring zugeordnete Kupplung (216) zur Verhinderung seiner Drehbewegung unabhängig von der Druckmittelquelle.

20. Antriebsmechanismus, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (28), eine im Gehäuse drehbar gelagerte Antriebs- oder Abtriebswelle (108), zwei im Gehäuse einander gegenüberstehend angeordnete, hin- und hergehend und drehbar geführte Kolben (14, 16), mindestens eine Kurbelwelle (76), einen vom Gehäuse getragenen und die Kurbelwelle lagernden Kardanrahmen (82, 84, 86), so daß die Längsachse der Kurbelwelle die Achse der Abtriebswelle schneidet und in einer Ebene senkrecht zur Abtriebswellenachse liegt, wobei der Kardanrahmen weiterhin um eine mit der Achse der Abtriebswelle übereinstimmende Achse drehbar ist und die Kurbelwelle zur Drehung in der senkrechten Ebene um die Abtriebswellenachse herum

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trägt, durch Stoßstangen (72) zur Verbindung der Kurbelwelle mit den Kolben zwecks Hervorbringung einer Drehbewegung der Kurbelwelle um ihre Längsachse und einer Hubbewegung der Kolben bei ihrer Verschiebung während der Arbeitshübe oder -takte, Zahnräder (104-, 106) zur formschlüssigen Verbindung der Kurbelwelle mit der Abtriebswelle und eine Steuer-Kupplung (24), die im Zusammenwirken mit dem Kardanrahmen dessen !Drehbewegung um seine Drehachse selektiv steuert, um dadurch die Drehzahl der Abtriebswelle bei vorgegebener Hubgeschwindigkeit der Kolben zu regeln, wobei die Kurbelwelle, der Kardanrahmen und die Steuer-Kupplung eine stufenlose Kraftübertragung bzw. einen stufenlosen Übergang zwischen der Kolbenbewegung und der Drehbewegung der Abtriebswelle ermöglichen.

21. Mechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kardanrahmen einen kreisförmigen Kardanring (82) aufweist, der in einer Ebene praktisch senkrecht zur Achse der Abtriebswelle liegt, und daß die Steuer-Kupplung (24) ein mit der Außenumfangsfläche des Kardanrings zusammenwirkendes Spannband (114) aufweist, das zur selektiven Steuerung der Drehbewegung des Kardanrings zwischen Dreh- und Stillstandsbedingungen gegen den Kardanring verspannbar ist.

22. Mechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kardanrahmen (200) mit einem kreisförmigen Kardanring

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(201) vorgesehen ist, der um seine Umfangsfläche herum eine Vielzahl von radialen Schaufeln bzw. Flügeln (206) trägt, und daß eine Druckmittelsteuerung vorgesehen ist, die eine im Gehäuse (28^!) ausgebildete Mulde (208), in welche die Flügel während der Drehung des Kardanrings hineinlaufen, sowie eine der Mulde zugeordnete Druckmitteldüse (210) aufweist, über welche die Flügel in der Weise mit Druckmittel beaufschlagbar sind, daß die Drehbewegung des Kardanrings angehalten und selektiv seine Drehrichtung relativ zur Abtriebswelle gesteuert werden kann, um dadurch die Drehzahl der Abtriebswelle zu regeln.

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