DE60016890T2

DE60016890T2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60016890T2
Application number: DE60016890T
Authority: DE
Inventors: Yuri Valentinovich Vorobyov
Original assignee: OTICE ESTABLISHMENT; OTICE ESTABLISHMENT VADUZ
Current assignee: OTICE ESTABLISHMENT; OTICE ESTABLISHMENT VADUZ
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-04-01
Also published as: EP1138876A1; CN1319713A; DE60016890D1; EP1138876B1; CN1450252A; CN1211566C; ES2232341T3; US6481988B2; US20010046447A1; KR100762056B1; ATE285510T1; KR20010095200A; CN1117210C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die ein bei beiden Enden durch Enddeckel abgeschlossenes Gehäuseglied hat, eine senkrecht zu den Enddeckeln durch das Gehäuseglied verlaufende Antriebswelle hat; weiter ein innerhalb des Gehäusegliedes angeordnetes und auf einem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle gelagertes und im Betrieb der Brennkraftmaschine zur Durchführung einer Orbitalbewegung ohne Rotation geführtes Kolbenglied hat; weiter eine Mehrzahl radiale und gleichbeabstandete Flügel hat, die gegen die Enddeckel, das Gehäuseglied und das Kolbenglied abgedichtet sind.
Brennkraftmaschinen, die keine Kolben aufweisen die geradlinige Hubbewegungen durchführen, sondern Drehbewegungen oder Orbitalbewegungen durchführen, haben beträchtliche Vorteile über Maschinen mit geradlinig bewegbaren Kolben.
Diese Vorteile sind die insgesamten Abmessungen, kleines Gewicht und ein schnelles Ansprechen bezüglich Leistung. Der Grund hierzu ist, dass die Kolben solcher Brennkraftmaschinen als Rotore ausgebildet sind, die im Gegensatz zu den Kolben konventioneller Brennkraftmaschinen unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden sind und eine gleichförmige Rotations- oder bzw. Drehbewegung durchführen, keinen Beschleunigungen und Verzögerungen ausgesetzt sind. Weiter, weil die Verbrennungskammern solcher Brennkraftmaschinen allgemein bei einem zentralen Bereich der Maschine angeordnet sind und im Falle von Maschinen, die eine Orbitalbewegung ihrer Kolben haben, spezifisch in einer punktsymmetrischen Anordnung relativ zur Antriebswelle angeordnet sind, werden die dynamischen Eigenschaften der insgesamten Maschine nicht durch die sich bewegenden Kolben beeinflusst.
Eine wichtige Eigenschaft von Brennkraftmaschinen, deren Rotor eine dauernde, gleichförmige Orbitalbewegung um die Antriebswelle durchführt, liegt in der Tatsache, dass die Maschine eine Mehrzahl separate Verbrennungskammern aufweist, von welchen jede vorteilhafte Bedingungen für die Verbrennung bietet.
Die hauptsächlichsten Elemente von Brennkraftmaschinen mit einem Orbitalbewegungen durchführenden Kolben sind das Maschinengehäuse (oder Kasten resp.) in der Form grob einer flachen Büchse, welche oben und unten durch Deckelplatten verschlossen ist, eine Antriebswelle, die senkrecht zu den Deckelplatten verläuft, welche Antriebswelle einen exzentrischen Abschnitt aufweist, entsprechend der Kurbelwelle von konventionellen Brennkraftmaschinen. Ein Rotor, der als Kolbenglied arbeitet, ist im Maschinengehäuse auf dem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle montiert. Eine Anzahl Schaufeln bzw. Flügel, die gegen die obere Deckplatte und die untere Deckplatte abgedichtet sind, erstrecken sich zwischen dem Rotor und dem Maschinengehäuse und sind derart mit dem Rotor und dem Maschinengehäuse verbunden, dass sie im Betrieb der Maschine Schwenkbewegungen ausführen. Diese Schaufeln bzw. Flügel sind daher in einer grob sternförmigähnlichen Anordnung um den Rotor angeordnet und bestimmen die verschiedenen Verbrennungskammern.
Die Seitenflächenabschnitte des Rotors, die den Verbrennungskammern zugekehrt sind, können zusätzliche Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweisen, Leisten, um ein verbessertes Vermengen bzw. Vermischen des Brennstoffs und der Luft während der Ausgangshubphase zu erwirken, und können zusätzlich derart geformt sein, dass nach dem Zünden eine Schicht-nach-Schicht-Verbrennung des Brennstoff/Luftgemisches entsteht, so dass ein äusserst ökonomischer Betrieb der Maschine erreicht wird.
Die Dichtungsglieder, die zwischen dem Orbitalbewegungen durchführenden Rotor und der oberen und unteren Deckelplatte angeordnet sind, sind herkömmliche Dichtungsstreifen oder Dichtungsringe, welche gegen die entsprechenden Oberflächen federvorgespannt sind.
Eine sehr bekannte Brennkraftmaschine, die einen rotierenden Rotor aufweist, ist die Ausbildung von Wankel. Ein Nachteil der Wankelmaschinen sind die eher langen, gestreckten Verbrennungskammern, die eine minderwertige Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches erzeugen, was einen hohen Brennstoffverbrauch bewirkt. Weiter weisen die inneren Seitenwände des Gehäuses eine trochoidenartige Form auf. Der Rotor ist mit Dichtungsstreifen ausgerüstet, die über diese inneren trochoidförmigen Seitenwände hinwegstreichen. Dieses führt zu ernsten Vibrationen der Dichtungsstreifen und einem hohen Verschleiss aufgrund der dauernden Änderung der Kontur der Oberfläche dieser inneren Seitenwände. Auch führen die trochoidförmigen Seitenwände zu einer ungleichförmigen Erwärmung derselben, so dass sich die Verbrennungskammer relativ zum Gehäuse verschiebt, so dass thermische Spannungen erzeugt werden, die unter anderem die trochoidförmige Oberfläche der inneren Seitenwände des Gehäuses der Maschine verformen.
Eine Anzahl Veröffentlichungen offenbaren Brennkraftmaschinen, in denen der Kolben keine einfache Rotationsbewegung ausführt, sondern vielmehr eine orbitale Bewegung um die Mittelachse der Antriebswelle. Solche Maschinen sind offenbart z.B. in der Schrift des US-Patentes Nr. 3 703,344 von Ritter und den französischen Patentschriften FR 2,180,346 und FR 1,306,410.
In diesen und anderen bekannten Maschinen wird die Orbitalwegung des Kolbengliedes allgemein erreicht, indem drei exzentrische Einheiten an beiden Seiten des Kolbengliedes montiert sind, welche exzentrischen Einheiten eine Exzentrizität des Hauptexzentrizitätabschnittes der Antriebswelle aufweisen. Weiter sind zusätzliche exzentrische Einheiten in ausgenommenen Bereichen in der Deckelplatte und Seitenflächen der Orbitalbewegungen durchführenden Kolbens angeordnet. Diese Ausbil dungen erlauben jedoch nicht die kleinen Drehbewegungen des Kolbengliedes relativ zu Antriebswelle, die während seiner Orbitalbewegung auftreten. Weiter benötigen diese bekannten Ausführungen verhältnismässig grosse insgesamte Abmessungen der Maschine, ein relativ hohes Gewicht des Kolbengliedes und insbesondere ein sehr komlexes Schmiersystem.
Ebenfalls zu erwähnen ist die US-Patentschrift Nr. 3,87,150 von Savich. Die Flügel bzw. Schaufeln der Savichmaschine sind bei einem Ende im Maschinengehäuse derart geführt, dass wenn das Kolbenglied seine Orbitalbewegung durchführt, analog zu Gleitstücken eine geradlinie Bewegung durchführen. Die entgegengesetzt liegenden Enden der Flügel sind in tangential verlaufenden Schlitzen im Orbitalbewegungen durchführenden Kolben aufgenommen. Jedoch benötigt diese Ausführung sehr komplizierte Trag- und Abdichtungsstrukturen, speziell beim Kolben, und insbesondere sind die Tragstrukturen einer beträchtlichen Abnützung ausgesetzt.
Eine weitere Veröffentlichung ist die EP-A-0 601 218. Diese offenbart jedoch keine besonderen Bauteile für ein Dämpfen der Bewegung der Flügel.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Verbrennungsmaschine mit einem Kolbenglied zu schaffen, das in einer Weise zum Durchführen von Orbitalbewegungen gelagert und geführt ist, die ein Minimum von Reibung und Abnützung erzeugt, welche kleine insgesamte Abmessungen und ein einfaches Schmiersystem ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein zum Ausführen einer Orbitalbewegung gelagertes Kolbenglied aufweist, welche eine Mehrzahl von ersten gleichbeabstandeten, zylinderförmigen Schwenkkörper aufweist, wovon jeder drehbar in einer ersten entsprechenden Ausnehmung drehbar gelagert ist, die in ihrem Gehäuseglied gebildet ist und einen in Richtung seiner Erzeugenden einen Schlitz aufweist, in welchem Schlitz ein erster Endabschnitt eines entsprechenden Flügels für eine darin frei gleitende Hin- und Herbewegung aufgenommen ist; und eine Mehrzahl von zweiten gleichbeabstandeten zylinderförmigen Schwenkkörper aufweist, wovon jeder drehbar in einer zweiten entsprechenden Ausnehmung gelagert ist, die im Kolbenglied ausgebildet ist und einen in Richtung seiner Erzeugenden verlaufenden Schlitz aufweist, in welchem Schlitz ein zweiter Endabschnitt eines entsprechenden Flügels für eine darin frei gleitende Hin- und Herbewegung aufgenommen ist; wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine jeder Flügel frei hin- und hergehende und Schwenkbewegungen ausführen kann, um die Orbitalbewegung des Kolbengliedes relativ zum Gehäuseglied zu bewirken.
Weil die Breite einer solchen Maschine durch die Exzentrizität des auf dem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle getragenen Kolbengliedes, insbesondere durch den Radius des exzentrischen Abschnittes, daher durch die Abmessung des Lagers zwischen dem Kolbenglied und dem Abschnitt, durch die Dimensionen der benötigten Ölabstreifstrukturen, welche im Kolbenglied montiert sind und insbesondere den insgesamten Mechanismus, z.B. Strukturen, die im Betrieb die Orbitalbewegung des Kolbengliedes erzeugen bestimmt ist, weist die Maschine gemäss der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass die Flügel, die den Raum zwischen dem Kolbenglied und dem Gehäuseglied in einzelne Verbrennungskammern aufteilen, durch Schwenkkörper schwenkbar am Kolbenglied angelenkt sind, und durch weitere Schwenkkörper am Gehäuseglied, wobei die Abmessungen der Brennkraftmaschine durch den kleinstmöglichen Abstand zwischen den Schwenkachsen der genannten Schwerkörper bestimmt sind, die insgesamten Abmessungen der Maschine klein gehalten werden können. Weiter, weil die Flügel für eine freie Hin- und Herbewegung in den Schlitzen der Schwenkkörper aufgenommen sind, kann die Abnützung auf einem tiefen Wert gehalten werden. Ein Aufschlagen der Flügel in den jeweiligen Endstellungen ihrer Hin- und Herbewegungen in den Schlitzen kann damit durch mechanisch wirkende Federn und/oder eine Fluiddämpfungsanordnung verhindert werden.
Die axiale Länge der ersten Schwenkkörper, welche im Gehäuse montiert sind, kann gemäss einer weiteren Ausführung die insgesamten Dicke des Gehäusegliedes übersteigen und sie können in den Deckplatten der Maschine drehbar gelagert sein.
Gleicherweise kann die axiale Länge der zweiten Schwenkkörper, die im Kolbenglied montiert sind, ebenfalls die insgesamte Dicke des Kolbengliedes übersteigen und sie können in rotierenden Scheiben in den Deckplatten drehbar gelagert sein, in welchem Fall die Kolbenglieder in diesen Scheiben mit einer Exzentrizität exzentrisch gelagert sind, welche gleich der Exzentrizität des Kolbengliedes ist.
Ein weiterer Vorteil der Lagerung der Flügel in Schwenkkörpern ist, dass die Beschleunigung des Schwerpunktes der Flügel ausgeglichen werden kann, und dass weiter durch die Übertragung der Trägheitskräfte der Flügel auf das Gehäuseglied während dem Verdichtungshub und auf den Rotor während dem Vebrennungshub die Trägheit der Flügel als Antriebskraft ausgenützt werden kann. Dieses erlaubt eine Verminderung der insgesamten Abmessungen des Brennkraftmotors, eine Vereinfachung seines Aufbaus, eine Verminderung der Reibung und, daher, eine Vereinfachung des Schmiersystems.
Die Erfindung wird besser verstanden und weitere Ziele als die oben angeführten werden ersichtlich wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung desselben berücksichtigt wird. Diese Beschreibung bezieht sich auf die beigelegte Zeichnung, wobei
1 eine schematische Ansicht eines Querschnitts des Verbrennungsmotors ist, die seine grundsätzliche Ausbildung zeigt;
2 eine erste Ausbildung von Mitteln zum Zurückhalten der Flügel in den Schlitzen des Schwenkkörpers zeigt;
3 eine zweite Ausbildung von Mitteln zum Zurückhalten der Flügel in den Schlitzen des Schwenkkörpers zeigt;
4 eine weitere mögliche Ausbildung zum Zurückhalten der Flügel in den Schlitzen der Schwenkkörper zeigt;
5 eine Ansicht eines Schwenkkörpers ist, der aus zwei Teilen besteht;
6 einen in den Schlitzen seiner zwei Schwenkkörper eingesetzten Flügel und die Dämpfungsfederglieder zeigt;
7 einen Schnitt durch einen im Gehäuseglied eingesetzten Schwenkkörper mit seiner Abdichtungsstruktur zeigt;
8 eine Aufsicht des Schwenkkörpers nach 7 zeigt;
9 ein Schnitt durch einen im Kolbenglied aufgenommenen und in den Deckplatten getragenen Schwenkkörper ist;
10 eine Ansicht des in der 9 gezeigten Ausgleichskörpers ist;
11 eine Schnittansicht eines längenverstellbaren Flügels ist;
12 eine Schnittansicht eines Flügels und seiner zwei in den Deckplatten rotierbar gelagerten Schwenkkörper ist;
13 die Traganordnung der Flügel zeigt, welche Traganordnung die Orbitalbewegung des Kolbengliedes erzeugt;
14 ein Gaskanalanordnung für ein Tragen der Flügel in den Schlitzen durch Gasdruck zeigt;
15a – c verschiedene Positionen von Gaskanälen während dem Betrieb einer ersten Ausführung zeigen;
16 eine zweite Ausführung bezüglich des Ortes der Gaskanäle zeigt;
17 eine dritte Ausführung bezüglich des Ortes der Gaskanäle zeigt;
18 einen in seinen Schlitzen seiner zwei Schwenkkörper eingesetzten Flügel zeigt, wobei die Dämpf- und Hin- und Herbewegung durch Federglieder und Fluiddämpfungsmittel erreicht ist;
19 eine Teilansicht eines Querschnittes durch die Brennkraftmaschine für eine schematische Darstellung der Schmierung zeigt;
20a, b in einer schematischen Weise die Ausbildung der als Pumpen des Schmiermittels wirkenden Flügel zeigen;
21 eine Seitenansicht und eine Aufsicht eines in 24 gezeigten Einwegventiles zeigt;
22 ein Detail eines Schnitts durch einen Flügel einer bevorzugten Ausführung senkrecht zu den Schwenkkörpern zeigt;
23 im Detail einen Schnitt eines Flügels einer bevorzugten Ausführung parallel zu den Rotationsmacher der Schwenkkörper zeigt, und
24 in einem vergrösserten Massstab, eine Ventilstruktur für die Gaskanäle zeigt.
Die in 1 illustrierte Brennkraftmaschine weist eine Antriebswelle 1 mit einem exzentrischen Abschnitt 2 auf. Dieser exzentrische Abschnitt 2 kann ein einstöckiger Teil der Antriebswelle 1 oder ein mittels irgendwelcher Technik auf der Antriebswelle 1 fest montierter Körper sein. Die Distanz zwischen der Mittelachse 50 der Antriebswelle 1 und der Mittelachse 51 des exzentrischen Abschnittes 2 bestimmt die Exzentrizität und ist bezüglich dem Betrieb analog zum Kurbelwellenradius herkömmlicher Kolbenmaschinen.
Ein Orbitalbewegungen durchführendes Kolbenglied ist mittels eines Lagers 3 auf dem exzentrischen Abschnitt 2 montiert. Dieses Kolbenglied 5 ist in einem Gehäuseteil 5 und in einem Abstand von demselben angeordnet. Das Gehäuseglied 5 ist bei einer Seite von einem ersten Enddeckel 6 und bei der entgegengesetzten Seite von einem zweiten Enddeckel 7 gedeckt, wie in den 12 und 13 gezeigt. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet Löcher im Gehäuseglied 5 zur Aufnahme von Bolzen mittels welchen die Enddeckel 6 und 7 am Gehäuseglied 5 montiert sind. Somit umschliessen das Gehäuseglied 5 und die zwei Enddeckel 6 und 7 den Raum, in welchem das exzentrische getragene Kolbenglied 4 angeordnet ist und seine Orbitalbewegungen durchführt. Ringförmige Dichtungsstreifen 9 (von welchen nur einer gezeigt ist) sind in entsprechenden Rillen im Kolbenglied 4 angeordnet, welche Dichtungsstreifen 9 in einer allgemein bekannten Weise durch Vorspannfedern, die in den Rillen des Kolbengliedes 4 angeordnet sind, gegen die Enddeckel vorgespannt sind. Es können bei beiden Seiten des Kolbengliedes 4 mehrere Dichtungsstreifen 9 vorhanden sein, von welchen eine Anzahl als Ölabstreifstreifen und eine weitere Anzahl als Dichtungsstreifen wirken können.
Der Raum zwischen dem Kolbenglied 4 und dem Gehäuseglied 5 ist durch eine Anzahl Flügel 10 in eine Anzahl Verbrennungskammern aufgeteilt. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet die Zündkerzen, die für jede der Verbrennungskammern 12 benötigt sind. Die Luft/Brennstoffeinlasskanäle und die Gasauslasskanäle einschliesslich die entsprechenden Ventile sind nicht speziell illustriert, weil sie im Fachgebiet gut bekannt sind.
Die Flügel 10 ragen bei ihrem ersten Ende in erste gleichbeabstandete, zylinderförmige Schwenkkörper 13, von welchen jeder im Gehäuseglied 5 drehbar gelagert ist, und ragen bei ihrem zweiten, entgegengesetzten Ende in zweite gleichbeabstandete, zylinderförmige Schwenkkörper 14, die im Kolbenglied 4 drehbar gelagert sind wie weiter unten beschrieben sein wird.
Das Kolbenglied weist weiter Dichtungsstreifen 15 auf, die entlang seines Umfanges verlaufen, welche Dichtungsstreifen 15 bei ihren Längsrändern die Enddeckel und bei beiden ihrer Enden die zweiten Schwenkkörper 14, die im Kolbenglied angeordnet sind kontaktieren. Diese Dichtungsstreifen sind durch Vorspannfedern und auch Gasdruck in einer dem Fachmann bekannten Weise gegen die Oberflächen gespannt, gegen welche sie dichten müssen.
Die ersten Schwenkkörper 13 sind in entsprechend ausgebildeten ersten Ausnehmungen 16, die im Gehäuse 5 ausgebildet sind, drehbar gelagert. Der Sektorwinkel dieser Ausnehmungen 16 beträgt mehr als 180°. Die Mittelachsen der Schwenkkörper 14, 15 verlaufen parallel zur Mittelachse 50 der Antriebswelle 1.
Die zweiten Schwenkkörper 14 sind in entsprechend ausgebildeten zweiten Ausnehmungen 17, die im Kolbenglied 4 ausgebildet sind, drehbar gelagert. Der Sektorwinkel dieser Ausnehmungen 17 beträgt mehr als 180°, so dass die Schwenkkörper 14 im Kolbenglied 4 sicher gehalten sind.
Alle Schwenkkörper 13,14 weisen einen Schlitz 18 bzw. 19 auf, der in der Richtung der Erzeugenden verläuft. Die Breite der Schlitze 18 und 19 ist etwas grösser als die Dicke der Flügel 10. Die Flügel 10 sind bei ihren zwei Enden in den Schlitzen 18 und 19 aufgenommen und sind daher in den entsprechenden Schwenkkörpern 13, 14 frei hin- und herbewegbar.
Die Schlitze 18 und 19 können miteinander durch Kanäle 20 in Verbindung stehen, die durch die Flügel 10 hindurch verlaufen.
Weil die Schwenkkörper 13, 14 in ihren jeweiligen Ausnehmungen 16, 17 frei rotieren können, können die Flügel 10, der Orbitalbewegung des Kolbengliedes 4 folgend, freie Hin- und Herbewegungen durchführen.
1 zeigt fünf Flügel 10, die in einer sternförmigen Art angeordnet sind. Offensichtlich kann die Anzahl Flügel 10 unterschiedlich gewählt werden. Die axiale Länge der zylinderförmigen Schwenkkörper 13, 14 kann der Höhe der Verbrennungskammer 12 bzw. des Kol bengliedes 4 entsprechen, so dass die Schwenkkörper 13,14 in den Ausnehmungen 16, 17 geführt und gehalten sind. Alternativ kann diese axiale Länge die Höhe der Verbrennungskammern 12 übersteigen, und in einem solchen Fall können sie in den Enddeckeln 6, 7 drehbar gelagert sein, so wie weiter unten noch im Einzelnen beschrieben sein wird.
Es wird nun auf die 2 – 4 Bezug genommen.
Es sind Vorkehrungen getroffen, um beim Zusammenbauen der Maschine ein Herausgleiten der Flügel 10 aus den Schlitzen 18, 19 zu verhindern. Gemäss 2 sind die Flügel bei ihren Enden mit einem doppelten Vorsprung 34 ausgerüstet. Die Schlitze 18 sind bei ihrem freien Ende mit einem vorspringenden Anschlagglied 35 ausgerüstet (welches nicht ein vollständiger Innenring sein muss, sondern eine Anzahl einzelner Vorsprünge aufweisen kann). Damit kann der Flügel nicht aus dem Schlitz 18 herausgleiten.
Eine weitere Ausführung ist in der 3 dargestellt. Hier weist der Flügel 10 einen einzigen Vorsprung 36 auf und im Schlitz 12 ist nur ein einziger Vorsprung 37 vorhanden.
Gemäss der Ausführung nach 4 ist eine Stange 38 im Schwenkkörper 13, 14 gehalten, welche Stange 38 bei ihrem freien Ende ein kreisringförmiges Anschlagglied 39 hat. Der Flügel 10 hat entlang seines Innenumfanges einen kreisringförmigen Vorsprung 40, so dass der Flügel 10 wieder im Schlitz 18 gehalten ist.
Gemäss der Ausführung der 5 sind die Schwenkkörper aus zwei identischen, langgestreckten Schwenkkörperhälften 47 und 48 gebildet. Jede Schwenkkörperhälfte weist einen abgestuften Oberflächenabschnitt auf, der eine Höhe 52 hat, die gleich der Dicke der Flügel ist. Wenn daher die zwei Hälften 47, 48 zusammengebracht werden, formen die abgestuften Oberflächenabschnitte zusammen die Schlitze 18 bzw. 19 zur Aufnahme eines Flügels 10. Weil diese zwei Schwenkkörperhälften 47 und 48 in ihrer axialen Stellung relativ zueinander verschoben werden können, kann die Länge der Schlitze 18, respektive 19, in welcher der Flügel 10 aufgenommen ist, geändert werden, um z.B. Herstellungstoleranz aufzunehmen.
Die Länge der Flügel 10 ist kleiner als der Abstand zwischen den Böden der Schlitze 18, 19, so dass in keiner Stellung der Flügel 10 ein Klemmen derselben zwischen den Schlitzen 18, 19 der Schwenkkörper 13, 14 möglich ist. Gemäss der in der 6 dargestellten Ausführung sind in den Schlitzen 18, 19 Federn 21, 22 angeordnet, um zwischen den Enden der Flügel 10 und dem Boden der Schlitze 18, 19, zu wirken. Diese Federn 21, 22 wirken als Dämpfungsglieder um längsweise erfolgende Hin- und Herbewegungen der Flügel 10 zu dämpfen. Diese Federn 21, 22 können wendelförmige Federn sein, Blattfedern, elastische Platten oder können irgendwelche zweckdienliche Form oder irgendwelchen Aufbau haben.
Die Anordnung ist dabei derart gewählt, dass die Flügel 10 in der mittleren Stellung relativ zu den Drehzentren der Schwenkkörper 13 und 14 getragen sind.
7 und 8 zeigen eine Ausführung eines ersten Schwenkkörpers 13, das heisst ein Schwenkkörper der in einer Ausnehmung 17 des Gehäusegebildes 5 angeordnet ist, wobei die axiale Länge des Schwenkkörpers gleich der Höhe der Verbrennungskammer 12, d.h. der Dicke des Gehäusegebildes 5 ist, so dass die Enden des Schwenkkörpers 13 gegen die Deckplatten 6 und 7 abzudichten sind.
Eine Ausnehmung 53 in der Form eines geteilten kreisringförmigen Ringes (die Teilung auf Grund der Schlitze 18, 19) ist in beiden Endflächen des Schwenkkörpers 13 angeordnet. Die Innenumfangswand der Ausnehmungen neben der Aussenseite des Schwenkkörpers und die bei den Enden des Schwenkkörpers 13 angeordnet ist, weist einen Wandabschnitt 54 auf, der unter einem schiefen Winkel relativ zur Mittelachse des Schwenkkörpers 13 verläuft, wie aus der 7 deutlich ersichtlich ist. Ein entsprechend geformter Dichtungsring 55 ist in dieser Ausnehmung 53 angeordnet. Dieser Dichtungsring 55 ist mittels einer Feder 56 nach aussen gespannt, das heisst, wenn zusammengebaut gegen einen jeweiligen Enddeckel 6, bzw. 7, um ein einwandfreies Dichten entlang dem oberen und unteren Ende der Schwenkkörper 13 sicherzustellen.
Eine Abdichtungs- und Montageanordnung des zweiten Schwenkkörpers 14 dieser Ausführung, d.h. in welcher die axiale Länge auch der zweiten Schwenkkörper 14 gleich der Höhe der Verbrennungskammer 14 ist, ist in der 9 und 10 dargestellt. Die zweiten Schwenkkörper 14 sind im Kolbenglied 14 angeordnet. Wenigstens ein Ende dieser Schwenkkörper ist mit Ausgleichsgliedern 57 und 58 ausgerüstet.
Der Schwenkkörper 14 hat bei einem Ende eine zylinderförmige Ausnehmung 59. Der Aussendurchmesser des ersten Ausgleichsgliedes 57 beträgt weniger als der Innendurchmesser der Ausnehmung 59, so dass das in der Ausnehmung 59 aufgenommene Ausgleichsglied 57 in demselben frei rotieren kann. Dieses Ausgleichsglied 57 weist bei seinem in der genannten Ausnehmung aufgenommenen Ende einen Schlitz 60 mit einer Breite auf, welche gleich der Breite des Schlitzes 18 des Schwenkkörpers 14 ist. Daher ergänzt der Schlitz 60 den Schlitz 18.
Die Bezugszahl 61 bezeichnet eine kreisförmige Platte, die drehbar im Enddeckel 6 angeordnet ist und später unter Bezugnahme auf die 12 und 13 im Einzelnen beschrieben sein wird. Das zweite Ausgleichsglied 58 ist in der kreisförmigen Platte 61 montiert.
Das erste Ausgleichsglied 57 enthält bei seinem Ende, das dem zweiten Ausgleichsglied 58 zugekehrt ist einen zweiten Schlitz 62, der senkrecht zum erstgenannten Schlitz 60 verläuft. Das zweite Ausgleichsglied 58 enthält bei seinem Ende, das dem ersten Ausgleichsglied 57 zugekehrt ist einen diametral verlaufenden Vorsprung 63, der im Schlitz 62 aufgenommen ist. Diese Aus gleichsglieder 57 und 58, insbesondere das erste Ausgleichsglied 57 erlaubt, dass der Schwenkkörper 14 kleine, unbedeutsame Verschiebebewegungen in gegenseitig senkrechten Richtungen durchführen kann, so um mögliche Ungenauigkeiten bei der Herstellung und möglicherweise beim Zusammenbauen des fraglichen Bauteiles auszugleichen.
11 zeigt einen Flügel 10, und insbesondere eine Massnahme zum Überwinden möglicher Spiele zwischen den Längsrändern des Flügels und den entgegengesetzt angeordneten Enddeckel 6 und 7. Grundsätzlich muss nur einer der zwei Längsränder eines Flügels 10 die entsprechende Ausbildung aufweisen.
Eine halbkreisförmige Rille 64 ist entlang dem fraglichen Längsrand ausgebildet. Ein Dichtungsstreifen 65 mit einer halbkreisförmigen Querschnittsform ist in der Rille 64 aufgenommen. Beim Boden der Rille 64 ist eine langgestreckte Ausnehmung 66 angeordnet und ein Dichtungsstreifenanpressglied 67 ist in der langgestreckten Ausnehmung 66 angeordnet, welches Anpressglied 67 durch eine Feder 68 vorgespannt ist und seinerseits den Dichtungsstreifen 65 gegen den Enddeckel 6 spannt.
Wenn die axialen Längen der Schwenkkörper 13, 14 gleich der Höhe der Verbrennungskammer 12 sind, d.h. der Höhe des Kolbengliedes 4, bzw. des Gehäusegliedes 10, sind die Schwenkkörper in den Ausnehmungen 16 und 17 geführt und getragen.
Es kann jedoch erwünscht sein, die Schwenkkörper 13, 14 in den Enddeckeln 6 und 7 zu führen und zu tragen, in welchem Fall die Länge der Schwenkkörper die oben angeführten Abmessungen übersteigt. Eine solche Anordnung erhöht die Zuverlässigkeit des Tragens und Führens der Schwenkkörper 13, 14 und erlaubt des weiteren kleinere Abstände zwischen ihren Mittelachsen, so dass die Abmessungen der Maschine kleiner gewählt werden können.
Eine solche Ausführung ist in den 12 und 13 dargestellt.
In der 12 ist ein Teil des Kolbengliedes 4 gezeigt, in welchem ein zweiter Schwenkkörper 14 in einer Ausnehmung, wie früher erklärt, aufgenommen ist.
Der Teil des Gehäusegliedes 5, der dem Kolbenglied 4 gegenüberliegt, beherbergt einen ersten Schwenkkörper 13.
Ein Flügel 10 erstreckt sich zwischen dem ersten 13 und zweiten Schwenkkörper 14 und ist in deren entsprechenden Schlitzen 18, 19 aufgenommen.
Im Betrieb führt der erste Schwenkkörper 13 während den Schwenkbewegungen des Flügels 10 lediglich beschränkte hin- und hergehende Rotationsbewegungen aus. Somit ist der erste Schwenkkörper im Enddeckel 6 mittels einem konventionellen Wälzlager 69 getragen und geführt. Die Bezugszahl 70 bezeichnet einen Schutzdeckel des Wälzlagers 69.
Der zweiten Schwenkkörper 14 führen jedoch im Betrieb eine Orbitalbewegung aus, gemäss der Orbitalbewegung des Kolbengliedes 4 aus.
Daher ist eine kreisförmige Platte 61 mittels Wälzlager 71 drehbar im Enddeckel 6 gehalten, und entsprechend ist eine weitere kreisförmige Platte 72 im entgegengesetzten Enddeckel 7 vorhanden. Die zweiten Schwenkkörper 14 sind in einem Abstand X von der Drehachse 73 mittels Wälzlager 74 in den rotierenden kreisförmigen Platten 16 und 72 getragen, welcher Abstand X gleich der Exzentrizität des exzentrischen Abschnittes 2 der Antriebswelle 1 ist.
Um den zweiten Schwenkkörpern 14, welche eine Orbitalbewegung durchzuführen haben, ein Schmiermittel zuzuführen, wird eine Anordnung gemäss 13 verwendet.
13 zeigt einen zweiten Schwenkkörper 14, in welchem ein Ende eines Flügels 10 aufgenommen ist. Der Schwenkkörper 14 ist im Kolbenglied 4 eingesetzt. Der Schwenkkörper 14 ist im beschriebenen exzentrischen Zustand wie oben erklärt in der kreisrunden Platte 61 eingesetzt. Die kreisrunde Platte 61 ist über ein Drucklager 75 auf einem Schulterabschnitt 76 des Enddeckels 6 getragen. Bei seiner entgegengesetzten Seite ist die kreisrunde Platte 61 über ein Federglied 77 und einem weiteren Drucklager 78 gegen einen Lagerdeckel gedrückt, der mittels beispielsweise Schraubbolzen fest mit dem Enddeckel 6 verbunden ist.
Somit kann die kreisrunde Platte 61 mit dem exzentrischen gelagerten Schwenkkörper 14 im Enddeckel 6 frei rotieren.
Ein Verbindungsstutzen 80, der zum Anschluss an eine Schmiermittelzufuhrleitung ausgebildet ist, kommuniziert strömungsseitig mit einem Kanal 81, der in die kreisrunde Platte 61 hineinverläuft. Dieser Kanal 81 ist von einem weiteren Kanal 82 gefolgt. Eine ringförmige Rille 83 ist entlang dem Umfang des Schwenkkörpers 14 ausgebildet. Eine Anzahl radial verlaufende, weitere Kanäle 84 verbinden diese Rille 83 mit einem Kanal 25, der in axialer Richtung des Schwenkkörpers 14 verläuft. Diese beschriebene Kanalanordnung erlaubt den Schmiermittelfluss zu den verschiedenen Oberflächen der Ausnehmungen und darin gehaltenen Schwenkkörper und den jeweiligen Berührungsflächen der kreisrunden Platte 61 und des Enddeckels. Es ist weiter zu bemerken, dass das Schmiermittel durch den axialen Kanal 85 zum entgegengesetzten Ende des Schwenkkörpers 14 strömt, das beim entgegengesetzten Ende des Enddeckels 7 angeordnet ist.
Ausführungen eines Dämpfens des Hin- und Herbewegungen mittels Gasdruck wird nun unter Bezugnahme auf die 14 – 17 beschrieben.
Wie in der 14 gezeigt ist, weist der Schwenkkörper 14 dieser Ausführung Gaskanäle 41, 42 auf, die in einer V-förmigen Konfiguration, vom Schlitz 19 gegen die Verbrennungskammer 12 verlaufend angeordnet sind. Wie erkannt werden kann, ist eine Verbindung zwischen dem Schlitz 19 und der jeweiligen Verbrennungskammer 12 nur in gewissen Drehstellungen des Schwenkkörpers 14 möglich. Die Verbrennungsgase, welche in die Schlitze 19 eintreten, wenn die Kanäle 41, 42 eine Verbindung zwischen der jeweiligen Brennkammer 12 und den jeweiligen Schlitzen 19 erlauben, werden die Flügel 10 zentriert halten, d.h. in einer mittleren Stellung relativ zu den Schwenkkörpern 13 und 14.
15a – 15c zeigen verschiedene Stellungen der Gaskanäle 41, 42 während dem Betrieb der Maschine. Bei der Stellung nach 15 erzeugt ein Kanal 41 eine Verbindung zwischen der entsprechenden Brennkammer 12 und dem Schlitz 19, so dass ein Gasstrom zu demselben und zum Ende des Flügels 10 ermöglicht ist.
In 5 hat das Kolbenglied 4 seine Orbitalbewegung weitergeführt und hat sich dem Gehäuseglied 5 angenähert. Beide Gaskanäle 41, 42 sind blockiert, so dass in den Schlitzen 18, 19 ein Gaskissen vorhanden ist, welches die Bewegung des Flügels 10 dämpft.
In 15c bewegt sich das Kolbenglied 4 weg vom Gehäuseglied 5. Nun kommuniziert der Gaskanal 41 mit den jeweiligen Verbrennungskammern, so dass der Gasdruck in den Schlitzen 18, 19 entlastet wird.
Es muss erwähnt werden, dass die Durchmesser der Gaskanäle 41, 42 und auch der Kanäle 30 derart gewählt sind, dass sie ein Drosseln des Gasdruckes bewirken.
16 illustriert eine alternative Ausführung, gemäss welcher beide Schwenkkörper 13, 14 Gaskanäle aufweisen. Das heisst, jeder zweite Schwenkkörper 14 enthält die obigen Gaskanäle 41, 42, jedoch enthält der Schwenkkörper 13 zusätzliche Gaskanäle 43, 44.
Es ist allgemein zu bemerken, dass die beschriebene Anordnungen allgemein derart gewählt sind, dass die Flügel 10 in der mittleren Stellung relativ zu den Zentren der Rotation der Schwenkkörper 13 und 14 angeordnet sind. In anderen Worten sollten sich die Flügel 10 im Betrieb um kleinste Strecken hin- und herbewegen, was zu den besten Eigenschaften der dynamischen Bewegung der Flügel 10 führt. Dieses kann z.B. durch eine genaue Auswahl der Federsteife der Federn 21 und 22 (2), oder im Falle eines Dämpfens der Bewegung der Flügel 10 mittels Gasdruck 10, auch eine genaue Auswahl der Drosselung der Gasströmung, grundsätzlich durch eine entsprechende Auswahl von Durchmessern der Gaskanäle erreicht werden.
Wie gezeigt ist, gibt es drei Ausführungen bezüglich des Ortes der Gaskanäle 41, 42 bzw. 43, 44.
Gemäss der Ausführung der 15a – 15c sind die Gaskanäle 41, 42 ausschliesslich in den zweiten Schwenkkörpern 14 angeordnet, die in Kolbenglied 14 aufgenommen sind. In dieser Ausführung ist ein jeweiliger Gaskanal (15c, Kanal 41) offen, d.h. bewirkt eine Verbindung zwischen einer jeweiligen Verbrennungskammer und dem Schlitz 19 im Schwenkkörper im Zeitpunkt der Zündung, d.h. Zünden des Luft-Brennstoffgemisches. Dieser Zustand verlangt ein erzwungenes Schliessen des jeweiligen Kanales, z.B. durch die Verwendung eines doppelt wirkenden Ventils, welches im Flügelstabilisierungssystem einen gewissen Bereich des Wertes des Gasdruckes bewirkt. Diese Anordnung wird mehr im Detail weiter unten erklärt.
17 zeigt eine Ausführung gemäss welcher die Gaskanäle 43, 44 ausschliesslich in den ersten Schwenkkörpern 13 angeordnet sind, die im Gehäuseglied 5 aufgenommen sind. In dieser Ausführung werden die Gaskanäle 43, 44 im Zeitpunkt der Zündung, d.h. Zündung des Luft-Brennstoffgemisches, durch das Gehäuseglied 5 abgedeckt, so dass keine weiteren Drucksteuermassnahmen erforderlich sind.
Nun wird der Schmiermittelkreislauf der Maschine unter Bezugnahme auf die 18, 19, 20a, 20b und 21 beschrieben.
Bei jeder Stelle, die der Stelle eines ersten Schwenkkörpers 13 entspricht, ist eine Durchgangsbohrung 23 durch das Gehäuseglied 5 ausgebildet. Alle diese Durchgangsbohrungen sind bei der Aussenseite des Gehäusegliedes 5 zur Verbindung mit entsprechenden Leitungen des Schmiermittelsystems ausserhalb des Gehäusegliedes (Schmieröltank, etc.) ausgebildet. Jeder Schwenkkörper 13, 14 weist einen Übergangskanal 24, bzw. 25 auf, der vom Schlitz 18, bzw. 19 zu seinem Umfang verläuft. Das Kolbenglied 4 weist Durchgangsbohrungen 26 auf, die von seinen Ausnehmungen 17 zum Lager 3 hin verlaufen.
Eine Anzahl Durchgangsbohrungen 21 des Gehäusegliedes 5 werden mit einer Schmiermittelzuströmleitung verbunden, wobei das zuströmende Schmiermittel in 19 mit dem Pfeil 27 aufgezeigt ist, und mindestens eine Durchgangsbohrung, die mit der Bezugszahl 28 identifiziert ist, wird mit einer Schmiermittelausströmleitung des insgesamten Schmiermittelsystems der Maschine verbunden, die mit dem Pfeil 29 identifiziert ist.
Die Flügel 10, durch welche das Einströmen des Schmiermittels erfolgt, sind mit Rückschlagventilen 30 ausgerüstet, die einen Verteilkörper 31 und Führungsrippen 32 haben, siehe 20a, 20b und 21.
Diese Ventile 30 sind in einer solchen Weise angeordnet, dass sie nur ein Strömen in Richtung vom Gehäuseglied 5 gegen das Kolbenglied 4 erlauben. Dementsprechend arbeiten diese Flügel 10, die die Ventile 30 haben, als Schmiermittelpumpen.
Mindestens einer dieser Flügel 10, z.B. in 19 der untere Flügel, weist kein solches Ventil auf, so dass ein freies Schmiermittelausströmen vom Bereich des Lagers 3 zurück zum äusseren Schmiermittelsystem sichergestellt ist.
Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 20 im Kolbenglied 4 entspricht dem Durchmesser des Übergangskanals 25 im Schwenkkörper 14.
Somit wird eine Strömungsverbindung zwischen den Durchgangsbohrungen 20 und den Übergangskanälen 25 in nur einer Drehstellung des Schwenkkörpers 14 relativ zum Kolbenglied 4 erstellt.
Die Übergangskanäle 24 in den Schwenkkörpern 13 des Gehäusegliedes 5 weisen bei der in der 3 gezeigten Ausführung gegenüber der Durchgangsbohrung 23 im Gehäuseglied 5 einen konkaven Abschnitt 33 auf.
Somit wird eine Strömungsverbindung zwischen der Durchgangsbohrung 23 und dem Übergangskanal 24 nur innerhalb eines vorbestimmten Sektors des Bereiches der Drehbewegung des Schwenkkörpers 8 relativ zum Gehäuseglied 5 erstellt.
Wenn nun die Drehstellungen der Schwenkkörper 13, 14 derart sind, dass kein Schmiermittelfluss möglich ist, ist eine Menge des Schmiermittels in den jeweiligen Schlitzen 18, 19 der Schwenkkörper 13, 14 gefangen. Somit wirkt diese gefangene Menge des Schmiermittels ebenfalls als Flügelbewegungsdämpfungsmittel, das die Hin- und Herbewegungen der Flügel 10 in ihren jeweiligen Endstellungen dämpft.
22 illustriert im Detail einen Schnitt durch einen Flügel 10 einer bevorzugten Ausführung senkrecht zu den Schwenkkörpern 13, 14, wobei Gasdruck zum Zentrieren der Flügel 10 und zum Dämpfen ihrer Bewegung zum Verhindern, dass die Flügel 10 auf dem Boden der Schlitze des Schwenkkörpers aufschlagen ausgenützt wird.
Ein Ende des Flügels 10 ist im ersten Schwenkkörper 13 angeordnet, der wie oben beschrieben im Gehäuseglied gelagert ist. Das entgegengesetzte Ende des Flügels 10 ist im zweiten Schwenkkörper 14 gelagert, der wie oben ebenfalls beschrieben im Kolbenglied gelagert ist.
Der zweite Schwenkkörper 14 weist die Gaskanäle 41, 42 auf, die in gewissen Stellungen des zweiten Schwenkkörpers 14 eine Verbindung zwischen den jeweiligen Verbrennungskammern und dem Schlitz 19 im Schwenkkörper ermöglichen. Die Bezugszahl 80 bezeichnet einen Einsatz, der im zweiten Schwenkkörper 14 angeordnet ist, und die Bezugszahl 87 bezeichnet einen Einsatz, der im ersten Schwenkkörper 13 angeordnet ist. Im Einsatz 80 ist eine Stange 88 angeordnet, die frei in eine zylinderförmige Höhlung 89 im Flügel hineinragt. Eine weitere Stange 90 ist mit dem Einsatz 87 verbunden und ragt frei in eine weitere zylinderförmige Höhlung 91 im Flügel 10.
Der Einsatz 86 weist einen quer verlaufenden Kanal 92 auf. Im quer verlaufenden Kanal 92 sind Ventile 93 und 94 angeordnet. Ein Kanal 95 der Stange 88 bildet eine Verbindung zwischen den Kanal 92 des Einsatzes 86 (und somit der Kanäle 41, 42) und der zylinderförmigen Höhlung 89 im Flügel 10. Die Stange 88 ist mittels einer Ringdichtung 96 gegen den Innenumfang des Flügels 10 abgedichtet. Die Stange 90 ist durch eine zweite Ringdichtung 97 gegen den Innenumfang des Flügels 10 abgedichtet.
Die Kanäle 89 und 91 sind mittels eines Verbindungskanals 98 mit einander verbunden. Die Bezugszahlen 21, 22 bezeichnen die früher erwähnten Federn, die verhindern, dass der Flügel auf dem Boden der Schlitze in den Schwenkkörpern aufschlagen.
Es wird nun auf die 23 verwiesen. Grundsätzlich soll verstanden werden, dass sich der Flügel 10 in dieser Darstellung vertikal bewegt.
Wie ersichtlich ist, weist der Flügel in dieser Ausführung zwei parallele Höhlungen 43 auf, in welchen total vier Kolben 99 aufgenommen sind. Diese Kolben 99 sind durch Federn 100 federvorgespannt.
Ein Kanal 101 verbindet die Höhlungen 89 mit den Verbindungskanälen 98.
Diese Kanäle und ihre Verbindungen wie unter Bezugnahme auf die 22 und 23 beschrieben, und auch die gleiche Federsteuerung der Bewegungen der Flügel 10, wie grundsätzlich früher beschrieben, werden nun aufgezeigt.
Wie in der 23 dargestellt, weisen die Kanäle 10 zusätzlich Durchgangskanäle 10 für das Schmiermittel auf, siehe auch 19 und 20a, b. Wie er sichtlich ist, verlaufen diese Kanäle parallel zu den Kanälen 89. Der erste Schwenkkörper 13 enthält die Schmiermittelkanäle 25 und der zweite Schwenkkörper 14 enthält die Schmiermittelkanäle 24, wobei auf die 19 und 20, 20a hingewiesen wird. Jeder Kanal 25 weist das Rückschlagventil 30 auf.
Die Schlitze 21 sind ebenfalls in der 23 dargestellt. Somit ist ersichtlich, dass im Betrieb auf Grund der Bewegung des Flügels 10 und der Ventile 30 eine Pumpwirkung vorhanden ist, indem während der Abwärtsbewegung (basiert auf der Darstellung der 27) des Flügels, das Schmiermittel auf Grund der Abhebebewegung bei den Ventilen 30 strömen kann, und dass während der Aufwärtsbewegung der Flügel die Ventile 30 schliessen. Somit, und wie früher erklärt, wird das Schmiermittel vom Gehäuseglied 10 zum exzentrischen Abschnitt und dementsprechend zu allen anderen Teilen der Maschine gepumpt, die geschmiert werden.
24, endlich, zeigt in einem vergrösserten Massstab die Anordnung der Ventile 93 und 94, wie in der 22 gezeigt ist. Die Ventile 93 und 94 sind durch eine Feder 40 in eine Mittelstellung vorgespannt und bewegen sich abhängig von in den Verbrennungskammern 11 vorhandenen Gasdruck in ihre Offenstellung und Schliessstellung.
Das Arbeitsvorgang der beschriebenen Brennkraftmaschine, die ein Orbitalbewegungen durchführendes Kolbenglied 4 aufweist, ist auf der Tatsache begründet, dass der Gasdruck, der durch die Verbrennung in den aufeinanderfolgenden Verbrennungskammern 11 entsteht, auf die Oberflächen des exzentrisch gelagerten Kolbengliedes 4 einwirkt, was seinerseits bewirkt, dass die Antriebswelle 1 rotiert.
Die Erzeugung der kreisförmigen Parallelbewegung des Kolbengliedes 4 um die Antriebswelle 1 führt zu den besten dynamischen Charakteristiken einer Brennkraftmaschine und erzeugt optimale Zustände in den Verbren nungskammern 12 für den Vorgang des Umsetzens des Brennstoff-Luftgemisches in mechanische Energie an der Antriebswelle 1. Dieses ist durch die kreisförmige Bewegung des Kolbengliedes 4 um die Antriebswelle 1 (das heisst, die Orbitalbewegung des Kolbengliedes 4) erreicht, von mindestens zwei Stellen des Kolbengliedes 4, welches erreicht ist, indem das Kolbenglied 4 auf der Antriebswelle 1 exzentrisch gelagert ist, und indem die Schwenkkörper 14, die im Kolbenglied 4 gelagert sind, in den kreisrunden Platten 61, 72 mit derselben Exzentrizität wie das Kolbenglied 4 gelagert sind, welche ihrerseits in den zwei Enddeckeln 6 und 7 gelagert sind. Diese Anordnung erlaubt die Wahl von kleinstmöglichen Abmessungen der Brennkraftmaschine
Die Übertragung der Kräfte und der Bewegung des Kolbengliedes verläuft wie folgt:
Der Verbrennungsgasdruck wirkt auf das Kolbenglied 4 ein und zwingt es, sich zu bewegen. Das Kolbenglied 4 überträgt seine Bewegung auf die Antriebswelle 1, weil die Kraft, die über das Kolbenglied 4 auf den exzentrischen Abschnitt 2 wirkt dementsprechend eine Drehbewegung des exzentrischen Abschnittes 2 relativ zur Mittelachse der Antriebswelle 1 bewirkt, womit ein Rotieren der Antriebswelle bewirkt wird.
Das Kolbenglied 4 wird weiter bewirken, dass eine Kraft auf seine Schwenkkörper 14 einwirkt, womit die Flügel 10 gezwungen werden, sich zu bewegen und den ersten Schwenkkörper 13 des Gehäusegliedes 5 werden zum Schwenken gezwungen. Die Kraft, die auf die (zweiten) Schwenkkörper 14 des Kolbengliedes 4 einwirkt, ist ebenfalls gegen ihre Mittelachse gerichtet und erzeugen folglich eine Bewegung relativ zu Drehachse der kreisrunden Platten 61, 72, so dass die kreisrunden Platten 61, 72 zum Drehen gezwungen werden. Die Exzentrizitäten des exzentrischen Abschnittes 2 und der Schwenkkörper 14 in den kreisrunden Platten 61, 72, welche Exzentrizitäten gleich gross sind, bestimmen den Bewegungsweg des Kolbengliedes 4 und stellen die kreisförmig parallele Bewegung, d.h. Orbitalbewegung aller fraglichen Teile um die Antriebswelle 1 sicher.

Claims

Eine Brennkraftmaschine, enthaltend ein zum Ausführen einer Orbitalberwegung gelagertes Kolbenglied, welche Brennkraftmaschine ein Gehäuseglied (5) hat, das bei entgegengesetzten Enden durch Enddeckel (6;7) abgeschlossen ist, eine senkrecht zu den Enddeckeln (6;7) durch das Gehäuseglied (5) verlaufende Antriebswelle (1) hat; weiter ein innerhalb des Gehäusegliedes angeordneten und auf einem exzentrischen Abschnitt (2) der Antriebswelle (1) gelagertes und im Betrieb der Brennkraftmaschine zur Durchführung einer Orbitalbewegung ohne Rotation geführtes Kolbenglied (4) hat; weiter eine Mehrzahl radial und gleichbeabstandete Flügel (10) hat, die sich zwischen dem Kolbenglied (4) und dem Gehäuseglied (5) erstrecken, welche Flügel (10) gegen die Enddeckel (6;7) abgedichtet sind und eine Mehrzahl zwischen den Enddeckeln (6;7), dem Gehäuseglied (5) und dem Kolbenglied (4) angeordnete Verbrennungskammern (12) begrenzen; eine Mehrzahl erste gleichbeabstandete zylinderförmig ausgebildete Schwenkkörper (13) hat, die zum Rotieren in jeweils einer entsprechenden ersten Ausnehmung (16) aufgenommen sind, die im Gehäuseglied (5) gebildet ist und einen Schlitz (18) hat der in Richtung seiner Erzeugenden verläuft, in welchem Schlitz (18) ein erster Endabschnitt einen entsprechenden Flügel (10) für eine frei gleitende Hin- und Herbewegung in demselben aufgenommen ist; und eine Mehrzahl zweite gleichbeabstandete zylinderförmig ausgebildete Schwenkkörper (14) hat, die zum Rotieren in jeweils einer entsprechenden zweiten Ausnehmung (17) aufgenommen sind, die im Kolbenglied (4) gebildet ist und einen Schlitz (19) hat, der in Richtung seiner Erzeugenden verläuft, in welchem Schlitz (19) ein zweiter Endabschnitt eines entsprechenden Flügels (10) für eine freigleitende Hin- und Herbewegung in demselben aufgenommen ist; wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine jeder Flügel (10) frei hin- und hergehende und Schwenkbewegungen ausführen kann um die Orbitalbewegung des Kolbengliedes (4) relativ zum Gehäuseglied (5) zu bewirken, wobei jeder Schlitz (18, 19) der ersten und zweiten Schwenkkörper (13;14) ein Dämpfungsfederglied (21, 22) enthält, das zwischen dem Endabschnitt des im Schlitz (18, 19) aufgenommenen Flügels (10) und einem Schlitzbodenbereich angeordnet ist, welche Federglieder (21, 22) zur Dämpfung der Längsbewegungen der Flügel ausgebildet sind.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei das Kolbenglied (4) über einer Lagereinheit (3) auf dem exzentrischen Abschnitt (2) der Antriebswelle (1) gelagert ist und jeder Flügel (10) einen Durchgangskanal (20) aufweist, der in dessen Längsrichtung verläuft und bei beiden Enden des Flügels (10) offen ist um mit den entsprechenden Schlitzen (18, 19) in den Schwenkkörpern (13; 14), in welchen die Flügel (10) bei ihren zwei Endabschnitten aufgenommen sind, zu kommunizieren, jeder Schwenkkörper (13; 14) einen Übergangskanal (24; 25) aufweist, der vom jeweiligen Schlitz (18, 19) zu seiner Peripherie verläuft; weiter wobei das Gehäuseglied (5) Durchgangsbohrungen (23) aufweist, wovon jede von seiner Aussenseite zur Ausnehmung (16) verläuft, in welcher ein erster Schwenkkörper (13) aufgenommen ist; und wobei das Kolbenglied (4) weitere Durchgangsbohrungen (20) aufweist, wovon jede von einer jeweiligen Ausnehmung (14) aufgenommen ist zur Lagereinheit (3) verläuft, welche Durchgangskanäle (20), Übergangskanäle (24, 25) und Durchgangsbohrungen (23; 26) zusammen ein Schmier- und Kühlmittelkreislauf durch die Maschine bilden.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei wenigstens einige der Flügel ein in ihrem Durch gangskanal (20) angeordnetes Rückschlagventil (30, 31, 32) aufweist, das ausgebildet ist um einen Schmiermittelfluss vom Gehäuseglied (5) gegen das Kolbenglied (4) zu erlauben und einen Schmiermittelfluss vom Kolbenglied (4) zum Gehäuseglied (5) zu sperren, und mindestens ein weiterer Flügel kein Strömungshindernis aufweist um einen freien Schmiermittelrückfluss vom Kolbenglied (4) zum Gehäuseglied (5) zu erlauben, wobei die Flügel (10), die Rückschlagventile (30, 31, 32) haben, als Schmiermittelpumpeinheiten des Schmiermittel- und Kühlmittelkreislaufes arbeiten.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, in welcher der Durchmesser der Durchgangsborhungen (20) im Kolbenglied (4) dem Durchmesser der Überganskanäle (25) der zweiten Schenkkörper (14) mindestens annähernd gleich sind, so dass eine Strömungsverbindung zwischen den Durchgangsbohrungen (26) und den Übergangskanälen (25) in einer einzigen Drehstellung des Schwenkkörpers (14) relativ zum Kolbenglied (4) besteht und in allen anderen Drehstellungen eine solche Strömungsverbindung blockiert ist, so dass ein Schmiermittelteil, der in den jeweiligen Schlitzen (18, 19) der zweiten Schwenkkörper (14) verbleibt als Dämpfungsmedium der Bewegung der Flügel (10) wirkt.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, in welcher die in den ersten Schwenkkörpern (13) verlaufenden Übergangskanäle (24) bei ihrem peripheren Bereich einen konkaven Abschnitt (33) mit einem Durchmesser haben, der den Durchmesser der Durchgangsbohrungen (23) im Gehäuseglied (5) übersteigt, so dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Übergangskanal (24) in jedem Schwenkkörper (13) und der Durchgangsbohrung (23) im Gehäuseglied (5) nur in einem vorgegebenen Sektor des Schwenkbewegungsbereiches der ersten Schwenkkörper (13) relativ zum Kolbenglied (4) ermöglicht ist und in allen anderen Schwenkbewegungsbereichen eine solche Strömungsverbindung blockiert ist, so dass ein Schmiermittelteil, der im Schlitz (18) der ersten Schwenkkörper (13) gefangen ist als Dämpfungsmedium der Bewegung der Flügel (10) wirkt.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei alle ersten Schwenkkörper (13) und/oder alle zweiten Schwenkkörper (14), die in ihren jeweiligen Ausnehmungen (16; 17) aufgenommen sind zwei Gaskanäle (41, 42; 43, 44) aufweisen, die von den Schlitzen (18, 19) jeweils zu den jeweiligen Verbrennungskammern (11) verlaufen, so dass eine Verbindung zwischen den betreffenden Verbrennungskammern (11) und den entsprechenden Schlitzen (18, 19) in einem Bereich einer festgelegten Drehstellung jeweiliger Schwenkkörper (13; 14) ermöglicht ist, und eine Verbindung bei einer Drehstellung ausserhalb der festgelegten Stellung, z.B. inneren Wandabschnitten der jeweiligen Ausnehmung (16; 17) blockiert ist.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder erste Schwenkkörper (13) in Lagereinheiten (69) hineinragt, die in den Enddeckeln (6; 7) angeordnet sind, so dass sie in den Enddeckeln (6; 7) gehalten sind, oral jeder zweite Schwenkkörper (14) bei beiden Enden in weitere Lagereinheiten (74; 75; 78) ragt, die in kreisförmigen Platten (61) angeordnet sind, die drehbar in den Enddeckeln (6; 7) gehalten sind, wobei der Abstand (X) zwischen der Rotationsachse eines jeweiligen zweiten Schwenkkörpers (14) und der kreisförmigen Platte (61) gleich dem Abstand zwischen der Rotationsachse der Antriebswelle (1) und der Achse des exzentrischen Abschnittes (2) ist.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder Flügel (10) entlang mindestens einer seiner Ränder, die einem Enddeckel (6; 7) zugekehrt ist, eine langgestreckte Rille (64) mit einer halbkreisförmigen Querschnittsform und eine Ausnehmung (66) bei ihrem Boden aufweist, in welcher Ausnehmung (64) ein Dichtungsring (65), der eine halbkreisförmige Querschnittsform hat aufgenommen ist, und in welcher Ausnehmung (66) ein Pressglied (67) aufgenommen ist, das durch ein Federglied (68), das in der Ausnehmung angeordnet ist, gegen den Dichtungsring (65) gespannt ist.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder Schwenkkörper (13; 14) in seiner Längsrichtung geteilt ist, so dass er aus zwei identischen langgestreckten Schwenkkörperhälften (47; 48) besteht, wobei jede Schwenkkörperhälfte einen ebenen, abgestuften Flächenabschnitt (49) mit einer Höhenausdehnung (52) aufweist, die der Dicke der Flügel entspricht, welche abgestuften Flächenabschnitte (49) unter einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der der Dicke der Flügel (10) entspricht, von welchen ein Endabschnitt im Raum aufgenommen ist, der durch die zwei abgestuften Flächenabschnitte (49) bestimmt ist und wobei die Schwenkkörper (13; 14) in den Enddeckeln (6; 7) drehbar gelagert sind.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder erste Schwenkkörper (13), der zwischen den Enddeckeln (6; 7) verläuft, bei beiden seiner Enden eine Ausnehmung (53) in Form eines geteilten Kreisringes aufweist, von welcher Ausnehmung (53) ein Abschnitt (54) seiner Umfangswand (59) unmittelbar neben der Aussenseite des Schwenkkörpers (13) unter einem stumpfen Winkel relativ zur Mittelachse des Schwenkkörpers (13) verläuft, und wobei ein entsprechend geformter Dichtungsring (55) in der Ausnehmung (53) angeordnet ist, welcher Dichtungsring (55) durch ein Federglied (54) gegen den jeweiligen Enddeckel (6; 7) gespannt ist.
Die Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, wobei jeder zweite Schwenkkörper (14) in wenigstens einer seiner Enden eine zylinderförmige Ausnehmung (59) ein zylinderförmiges Ausgleichselement (57) sitzt, das einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Ausnehmung (59) aufweist, welches Ausgleichselement (57) bei seinem vom ersten Schlitz (60) entfernten Ende einen zweiten Schlitz (62) aufweist, der senkrecht zum ersten Schlitz (60) verläuft, und wobei ein zylinderförmiger Einsatz (58) in der kreisrunden Platte (61) aufgenommen ist, welcher Einsatz (58) einen diametral verlaufenden Vorsprung (63) aufweist, der im zweiten Schlitz (62) aufgenommen ist.