DE68903984T2 - Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock, die einen Zylinderblock in Form eines Rotors besitzt, in welchem die Zylinder angeordnet sind, und bei der die in den Zylindern gleitenden Kolben Kolbenstangen besitzen, welche starr mit den Kolben verbunden sind und welche mit einem drehbaren Reaktionsteil in der Mitte des Rotors im Eingriff stehen, das zur Rotationsachse des Rotors exzentrisch ist. Insbesondere stehen die Kolbenstangen der Kolben mit dem drehbaren Reaktionsteil mittels einer Differential-Wälzeingriffsvorrichtung im Eingriff, um die Kraft von den Kolben auf das Reaktionsteil, und die Reaktionskraft vom Reaktionsteil auf die Kolben zu übertragen, um zu bewirken, daß sich der Rotor und das Reaktionsteil drehen.
• Kolbenmaschinen mit rotierendem Zylinderblock sind bekannt, jedoch ist der gebräuchlichste Typ derjenige Typ, bei welchem die Kolbenstangen durch Kurbelzapfen schwenkbar mit dem Kolben verbunden sind und drehbar mit einer festen exzentrischen Kurbelwelle verbunden sind, so daß beim Nachinnentreiben der Kolben in den Zylindern die Kolbenstangen quer zur Bewegungsachse der Kolben vor- und zurückschwingen, während sich der Rotor dreht und die Reaktionskraft auf den Rotor übertragen wird. Dieser gebräuchliche Typ ist einfach die Umkehrung einer herkömmlichen Radialkolbenmaschine, bei der die Zylinder in einem feststehenden Zylinderblock radial um eine herkömmliche Kurbelwelle herum angeordnet und die Kolben durch herkömmliche hin- und herschwingende Kolbenstangen mit einer Kurbelwelle verbunden sind.
• Der Nachteil dieses gebräuchlichen Typs eines Motors mit rotierendem Zylinderblock ist derjenige, daß die Kräfte, die bei hohen Drehzahlen von den hin- und herschwingenden Kolbenstangen aufgebracht werden, schädlich für den Betrieb und die Teile des Motors sind, so daß sie widerstandsfähige Teile erforderlich machen und beträchtlichen Verschleiß und Zerbrechen von Teilen verursachen, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Rotationsmotor.
• Es sind zwei Vorschläge für eine Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock ähnlich derjenigen der vorliegenden Erfindung, mit starr mit den Kolben verbundenen Kolbenstangen gemacht worden. Der erste dieser Vorschläge ist im U.S. Patent 1,445,474 von Benson et al. offenbart, bei welchem der Zylinderblock 5 ein um ein eine Welle herum drehbar angeordneter Rotor ist, und Kolben 7 in Zylindern im Rotor hin- und herbeweglich sind, und die Kolbenstangen von den Zylindern mit einem Reaktionsteil 4 im Eingriff stehen, welches über Rollen 9 exzentrisch auf der Welle 3 angebracht ist. Die Rollen werden durch einen um sie herumführenden Ring 10 gegen den exzentrischen Teil 4 gehalten. Ein ähnlicher Motor ist im britischen Patent 425278 von 1935 im Namen von James Ferguson Edington offenbart. Das Edington-Patent offenbart einen Motor ähnlich demjenigen von Benson et al., bei dem jedoch der Eingriff der Kolbenstangen mit dem exzentrischen Teil d durch Schieber f erfolgt, welche in einer Nut im exzentrischen Reaktionsteil gleiten.
• Bei beiden dieser Motoren wurde das Problem der hin- und herschwingenden Verbindungsstangen bewältigt, da die von den Kolben ausgehenden Stangen starr mit den Kolben verbunden sind und sich bezüglich der Achse, um welche der Rotor sich dreht, in radialer Richtung hin- und herbewegen. Jedoch erfolgt bei beiden dieser Motoren der Eingriff der Kolbenstangen mit dem Reaktionsteil durch eine Vorrichtung, die sehr viel Reibung erzeugt. Im Fall von Edington müssen die Schieber f auf dem Reaktionsteil gleiten und werden zu einem beträchtlichen Grad in Eingriff mit demjenigen Teil des Reaktionsteils gleiten, das den äußeren Rand der Nut bildet, in welcher die Schieber gleiten. Im Fall von Benson et al. scheint es, als würden die Rollen reibungslos zwischen dem exzentrischen Bauteil 4 und dem darumherumführenden Ring 10 rollen. Da die Rollen auf den Enden der Kolbenstangen jedoch entlang der Oberfläche des Reaktionsteils 4 vor und zurück rollen müssen, bei Drehgeschwindigkeiten, die sich während ihrer Drehung um die Rotationsachse des Rotors 5 verändern, bewirkt dies in Wirklichkeit, daß sie sich gegenüber der inneren Oberfläche des Rings 10 in einem reibenden Eingriff bewegen. Es versteht sich, daß, falls eine der Rollen entlang der Oberfläche des exzentrischen Bauteils 4 rollt, beispielsweise in einer Richtung im Uhrzeigersinn um das exzentrische Bauteil 4 herum, die Rolle entgegen dem Uhrzeigersinn rollt, und daß der äußere Teil ihres Umfangs sich entgegen dem Uhrzeigersinn an der inneren Oberfläche des Rings 10 bewegt und eher häufiger gegen diese Oberfläche reibt, als sich mit derselben Geschwindigkeit bewegt. Dies erzeugt selbstverständlich sehr viel Reibung.
• Bei hohen Geschwindigkeiten sind die Reibkräfte bei beiden dieser bekannten Motoren äußerst hoch und machen sie für eine Verwendung unbrauchbar.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock des Typs bereitzustellen, bei dem die Kolbenstangen starr mit den Kolben verbunden sind, welche die Schwierigkeiten der bekannten Motoren dieses Typs bewältigt.
• Es ist ein weiteres Ziel einen derartigen Motor bereitzustellen, bei welchem die Kolbenstangen mit dem Reaktionstei 1 über eine Differential-Wälzeingriffsvorrichtung im Eingriff stehen, die eine freie Drehung entlang des Reaktionsteils zuläßt und die außerdem auch eine freie Bewegung entlang des inneren Umfangs einer Vorrichtung zum Halten der im Eingriff stehenden Bauteile gegen das Reaktionsteil erlaubt.
• Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung eine Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock vor, umfassend eine Statorvorrichtung, ein zum Drehen um eine Rotationsachse eines Rotorgehäuses drehbar auf der besagten Statorvorrichtung angebrachtes hohles Rotorgehäuse, eine Mehrzahl von radial in der Umfangswand des besagten hohlen Rotorgehäuses angeordneten Zylindern, einen in jedem der besagten Zylinder gleitenden Kolben mit einer starr auf dem Kolben angebrachten und sich bezüglich des besagten Rotors in radialer Richtung in das besagte hohle Rotorgehäuse erstreckenden Kolbenstange, mit Vorrichtungen, die mit den besagten Zylindern und den darin enthaltenen Kolben verbunden sind, zum Zuführen eines Gases in die besagten Zylinder, dessen Ausdehnung herbeigeführt wird, um die Kolben in den besagten Zylindern radial nach innen zu treiben und um das expandierte Gas aus den besagten Zylindern auszustoßen, sowie ein drehbares Reaktionsteil in dem besagten hohlen Rotorgehäuse, das zum Drehen um eine gegenüber der Rotationsachse des Rotorgehäuses versetzte feststehende Achse drehbar auf der besagten Statorvorrichtung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte drehbare Reaktionsteil im radialen Abstand angeordnete, an seinem Umfang verlaufende Wälzeingriffsflächen um seinen Umfang herum aufweist, und die besagten Kolbenstangen jeweils auf ihren inneren Enden Differential-Wälzeingriffsvorrichtungen aufweisen, die mit jeder der besagten Wälzeingriffsflächen in unabhängigem Wälzeingriff stehen, um die Kraft von den besagten Kolben auf das besagte Reaktionsteil und die Reaktionskraft von dem besagten Reaktionsteil auf die besagten Kolben zu übertragen und zu bewirken daß sich das besagte Reaktionsteil dreht.
• Andere und weitere Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich.
• Die Erfindung wird nun ausführlich in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Motors gemäß der Erfindung entlang der Linie 1-1 aus Fig. 2 ist;
• Fig. 2 eine Längsschnittsansicht des Motors entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine ausführliche Schnittansicht durch einen der Zylinder im Rotor des Motors aus den Figuren 1 und 2 ist;
• Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht der Zahnradübersetzung zum Verbinden der Kolbenstangen mit dem Reaktionsteil in einem vergrößerten Maßstab ist;
• Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4 ist;
• Fig. 6 eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie 6-6 aus Fig. 4 ist; und
• Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 ist, welche eine alternative Ausführungsform zeigt, bei welcher Rollen vorgesehen sind, um die Kolbenstangen mit dem Reaktionsteil in Eingriff zu bringen.
• Die ausführliche Beschreibung ist diejenige eines Verbrennungsmotors, welches die beste Form ist, die jetzt als Ausführung der Erfindung in Betracht gezogen wird.
• Wie man in den Zeichnungen sieht, besitzt die Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock der vorliegenden Erfindung einen Stator 10, der schematisch durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Teile dargestellt ist, sowie ein hohles Rotorgehäuse 11, das bezüglich des Stators auf einer in einem Lager 13 auf dem Stator angebrachten Rotorwelle 12 drehbar ist. Bei einer tatsächlichen Ausführung ist der Stator etwas größer und erstreckt sich auf beiden Seiten des hohlen Rotorgehäuses 11, jedoch ist er zur Vereinfachung in den vorliegenden Zeichnungen in Form der beiden einfachen Blöcke 10 dargestellt.
• Das Rotorgehäuse 11 besitzt eine Mehrzahl von darin angebrachten Zylindern 14, die sich von der Achse der Rotorwelle 12 in radialer Richtung erstrecken. Die vorliegende Ausführungsform zeigt drei derartiger Zylinder, jedoch könnten in Abhängigkeit von der Größe des Rotorgehäuses 11 mehr vorgesehen sein. Die Zylinder 14 sind in Radialbohrungen 16 in der Umfangswand 15 des Rotorgehäuses angebracht, und Kühlrippen 17 auf den Zylindern 14 erstrecken sich zur Wand der Bohrung 16 und halten die Zylinder innerhalb der Bohrung fest. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, besitzen die Rippen 17 darin angeordnete Öffnungen, die zulassen, daß eine Kühlflüssigkeit nicht nur in Umfangsrichtung der Zylinder 14, sondern auch in Längsrichtung an diesen entlang fließt. Dort, wo der Motor für einen Einsatz mit Benzin oder dergleichen gestaltet ist, ist in jedem Zylinder eine Zündvorrichtung, beispielsweise eine Zündkerze (nicht dargestellt), vorgesehen. Dort, wo der Brennstoff wie im Fall eines Dieselmotors nicht durch eine getrennte Zündvorrichtung gezündet zu werden braucht, kann die getrennte Zündvorrichtung weggelassen werden.
• In jedem der Zylinder ist ein Kolben l8 gleitend angebracht, der herkömmliche Kolbenringe besitzt, um den Kolben gegenüber der inneren Oberfläche des Zylinders abzudichten, und auf jedem Kolben befindet sich eine hohle Kolbenstange 19, die mit dem Kolben 18 starr verbunden ist und sich bezüglich des Rotorgehäuses 11 in radialer Richtung erstreckt. Das hohle Innere 19a jeder Kolbenstange ist durch eine Öffnung 19b in einem die Kolbenstange aufnehmenden Anschluß 29a eines Sattels 29 hindurch offen, was später beschrieben werden soll.
• Ein Reaktionsteil 20 ist im hohlen Inneren des hohlen Rotorgehäuses 11 vorgesehen. Das Reaktionsteil wird durch einen Reaktionsrotor 21 gebildet, der drehbar auf einer Reaktionsrotorwelle 21a angebracht ist, die sich von dem Statorteil 10, in der Zeichnung auf der linken Seite des Rotorgehäuses 11, durch eine Rotorgehäuseöffnung 11a in das Rotorgehäuse erstreckt. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Reaktionsrotor 21 zwei auf seinen entgegengesetzten axialen Enden angeordnete sonnenradartige Zahnräder 22, die durch eine Nut 21c getrennt sind.
• Den Reaktionsrotor 21 umgibt ein Hohlrad 23, welches auf einem in axialer Richtung verlaufenden Teil eines Verbindungsstegs 24 angebracht ist, welcher das Hohlrad 23 starr mit den sonnenradartigen Zahnrädern 22 verbindet. Die äußeren Umfangsflächen der sonnenradartigen Zahnräder 22 bilden eine innere Wälzeingriffsfläche und die innere Oberfläche des Hohlrades 23 bildet eine in radialem Abstand von den Zahnrädern 22 angeordnete äußere Wälzeingriffsfläche. Zwischen dem Hohlrad 23 und den Sonnenrädern 22 wird ein allgemein ringförmiger Raum 23a gebildet.
• Innerhalb des ringförmigen Raums ist eine Differential-Wälzeingriffsvorrichtung angebracht, die bei dieser Ausführungsform als planetenartiger Zahnradsatz 25 ausgebildet ist, welcher von zwei mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnrädern gebildet ist, deren Umfangsflächen nur mit den Umfangsflächen der sonnenartigen Zahnräder 22 kämmen, und einem mit dem Hohlrad im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnrad 27, das zwischen den beiden mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnrädern 26 angeordnet ist und nur mit dem Hohlrad 23 kämmt. Der Durchmesser der mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnräder 26 ist geringfügig kleiner, als die radialen Abmessungen des ringförmigen Raums 23a, so daß die äußeren Teile der Umfangsflächen der mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartige Zahnräder 26 nicht mit dem Hohlrad 23 kämmen und nicht mit ihm im Eingriff stehen. Ebenso ist der Durchmesser des Hohlrads 27 so gewählt, daß der innere Umfangsteil desselben einen Abstand vom Boden der Nut 21c aufweist, so daß der äußere Teil der Umfangsfläche des planetenartigen Zahnrads 27 nicht mit dem Reaktionsrotor 21 im Eingriff steht. Die Zahnräder 26 und 27 sind getrennt drehbar auf einer Zahnradsatzwelle 28 montiert, welche durch in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 28a im Steg 24 gegenüber dem Steg 24 an beiden Enden axial nach außen überstehen.
• Der zuvor erwähnte Sattel 29 besitzt in radialer Richtung nach innen verlaufende Schenkel 29b, in welchen die Enden der Zahnradsatzwelle 28 drehbar befestigt sind, so daß der Sattel tatsächlich den planetenartigen Zahnradsatz 25 darauf drehbar trägt. Insofern, als der Sattel aufgrund des Eingriffs der Kolbenstange 19 in die die Kolbenstange aufnehmende Ausnehmung 29a starr mit der Kolbenstange 19 verbunden ist, ist der planetenartige Zahnradsatz 25 auf dem in radialer Richtung inneren Ende der Kolbenstange 19 befestigt.
• Man erkennt, daß auf dem in radialer Richtung inneren Ende jeder der Kolbenstangen 19 ein planetenartige Zahnradsatz starr angebracht ist.
• Ein Zeitsteuerungshohlrad 30 ist auf der Wand des hohlen Rotorgehäuses 11 angebracht und umgibt den Teil des sonnenradartigen Zahnrads 22, welcher in axialer Richtung über die Sattel 29 übersteht. Der überstehende Teil des Sonnenrads 22 kämmt mit dem Zeitsteuerungshohlrad, und der Eingriff zwischen diesen beiden Zahnrädern bewirkt, daß die Drehung des Reaktionsteils 20 mit der Drehung des hohlen Rotorgehäuses 11 synchronisiert bleibt.
• Ein Paar Zapfwellengetriebe-Zahnräder 31 und 32 sind innerhalb des Zeitsteuerungshohlrads 30 angeordnet, und das Zahnrad 31 ist mittels einer Stahlwelle auf dem Statorteil 10 montiert. Das in radialer Richtung innerste Zahnrad 32 ist auf einer Zapfwelle 33 montiert, welche sich in axialer Richtung durch die Rotorgehäuseöffnung 11a aus dem Rotorgehäuse 11 heraus erstreckt.
• Innerhalb einer in dem linken Statorteil 10 vorgesehenen Abgasturbinenkammer 35 ist eine Abgasturbine 34 angebracht, die mit der Zapfwelle 33 verbunden ist. Innerhalb einer Luftansaugflügelradkammer 38 im Stator 10 und in axialer Richtung im Abstand von der Abgasturbinenkammer 35 befindet sich ein Luftansaugpumpenflügelrad 37, welches auf dem axialen Ende der Zapfwelle 33 angebracht ist. In die Luftansaugflügelradkammer 38 öffnen sich ein Lufteinlaß 39 und ein Treibstoffeinlaß 40. Ein Luft-Treibstoff-Durchlaß 41 erstreckt sich vom Umfang der Luftansaugflügelradkammer 38 durch den Stator 10 zu einer Stelle in der Nachbarschaft der Reaktionsrotorwelle 21a und gegenüber der Rotorgehäuseöffnung 11a.
• Das äußere Ende jedes Zylinders wird durch einen Zylinderdeckel 42 verschlossen, der eine hohle Kolbenstangenführung 42b besitzt, die sich von dort aus nach unten in den Zylinder erstreckt, sowie einen Abgasauslaß 42a, die sich aus dem Inneren der hohlen Kolbenstangenführung 42b heraus durch den Deckel hindurch öffnet. Ein Auspuffkrümmer 43 ist auf der äußeren Oberfläche des hohlen Rotorgehäuses 11 über dem Abgasauslaß 42a angebracht und leitet Abgas zu der Bohrung 16, in welcher die Kühlrippen 17 angeordnet sind. Die Kühlrippen besitzen darin angeordnete Öffnungen, so daß das von dem Rippen geführte Abgas nicht nur in Umfangsrichtung um den Zylinder 14 herum, sondern auch in Längsrichtung der Zylinder 14 fließen kann.
• Die hohle Kolbenstange 19 besitzt eine darin gerade oberhalb des Kolbens 18 angeordnete Einlaßventilöffnung l9d und eine darin oberhalb der Einlaßventilöffnung 19d angeordnete Auslaßventilöffnung 19d. Die hohle Kolbenstangenführung 42b besitzt einen durch sie hindurchführenden Abgasauslaß 42c. In den in Fig. 1 dargestellten Stellungen der Kolben liegen die Einlaßöf fnungen l9d bei den beiden unteren Kolben zum hohlen Inneren 19a der Kolbenstange 19 hin offen und die Auslaßöffnungen 19c fluchten mit den Öffnungen 42c in der hohlen Kolbenstangenführung 42b, in Stellungen für ein Ansaugen von Treibstoff und ein Entleeren der Zylinder. Der obere Kolben aus Fig. 1 befindet sich in der oberen Totstellung, in welcher der Zylinder geschlossen ist, bereit zum Zünden der Zündvorrichtung.
• Von den in radialer Richtung inneren Enden jeder der die Zylinder aufnehmenden Bohrungen 16 aus erstrecken sich Abgasdurchlässe 44 durch das hohle Rotorgehäuse 11 bis zu einer Stirnf läche des hohlen Rotorgehäuses 11, wo sie sich in eine darauf gebildete Ringnut 44b öffnen. Der Ringnut 44b gegenüberliegend auf der gegenüberliegenden Wand des Statorteils 10 befindet sich eine zweite Ringnut 44c, von welcher eine Abgasdurchlaßverlängerung 44d in die Abgasturbinenkammer 35 hinein verläuft. Ein sich aus der Abgasturbinenkammer 35 heraus öf fnender Abgasauslaß 36 ist im Stator 10 vorgesehen.
• Es versteht sich, daß die Formen der verschiedenen Kammern, Turbinen, Öffnungen und Kanäle allgemein dargestellt sind und daß diese bei einer praktischen Ausführungsform des Motors Größen und Formen besitzen können, die sich von den in den Zeichnungen dargestellten unterscheiden. Außerdem ist das Rotorgehäuse 11 in geringem Abstand zum Stator 10 angeordnet, so daß die Ringnuten das Abgas über die Verbindung zwischen dem Rotorgehäuse und dem Stator hinweg führen. Nicht dargestellte Dichtungen können an die Ringnuten angrenzend vorgesehen sein, um ein Entweichen von Abgas zu verhindern.
• Im Betrieb wird eine Mischung aus Treibstoff und Luft vom Treibstoffeinlaß 40 und vom Lufteinlaß 39 vom Lufansaugflügelrad 37 durch den Luft-Treibstoff-Durchlaß 41 und durch die Rotorgehäuseöffnung 11a in das hohle Innere des hohlen Rotorgehäuses 11 gepumpt. Wenn die Einlaßöffnung 19d in den entsprechenden Kolbenstangen 19 geöffnet wird, wird das Treibstoff-Luft-Gemisch durch die Öffnung 19b und das hohle Innere 19a der Kolbenstange und in den Zylinder gesaugt, und während sich die Drehbewegung des Rotorgehäuses fortsetzt, um den Zylinder in die Stellung des oberen Zylinders in Fig. 1 zu bewegen, wird das Luft-Treibstoffgemisch verdichtet. Bei der richtigen Drehlage wird dann die Mischung von der Zündvorrichtung gezündet, um den Kolben 18 in radialer Richtung nach innen zu treiben. Die in radialer Richtung entlang der Kolbenstange 19 übertragene Kraft wird durch den Sattel 29 und die Zahnradsatzwelle 28 auf den Zahnradsatz 25 übertragen, und über die sonnenradartigen Zahnräder 22 gegen den Reaktionsrotor 21. Die Reaktionskraft wird durch das System zurückübertragen, und während sich der Kolben zum Beispiel in die Stellung des rechten unteren Kolbens in Fig. 1 bewegt, bewirkt die seitliche Komponente infolge des Versatzes der Radialbewegung des Kolbens von der exzentrischen Achse des Reaktionsteils, daß eine Rotationskraft auf das Rotorgehäuse 11 ausgeübt wird, um es zu drehen.
• Wie man sehen wird, bewirkt die Tatsache, daß die Kolbenstangen starr mit den Kolben im Eingriff stehen, daß sie in der Drehrichtung (durch den Pfeil in Fig. 1 dargestellt) entlang der Umfangsfläche des Reaktionsrotors 21 verschoben werden. Die maximale Vorwärtsverschiebung tritt etwa in der Stellung des in Fig. 1 rechts unten dargestellten Kolbens auf. Während sich der Kolben danach um die Rotationsachse des Rotors herum bis etwa in die untere Stellung in Fig. 1 bewegt, bewegt sich das Ende der Kolbenstange in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Oberfläche des Reaktionsrotors 20. Diese Bewegung setzt sich fort, bis im wesentlichen die Stellung des Kolbens links unten in Fig. 1 erreicht ist, wonach die Bewegung des Kolbens mit dem Rotor bewirkt, daß das Ende der Kolbenstange sich in der Drehrichtung vorwärts bewegt, bis der Kolben wie in Fig. 1 dargestellt in die obere Stellung zurückkehrt.
• Da die mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnräder 26 auf der Zahnradsatzwelle 28 frei drehbar sind, und die Welle 28 in den Schlitzen 28a beweglich ist, können die Zahnräder 26 während dieser Relativbewegung frei entlang der sonnenradartigen Zahnräder 22 rollen.
• Es ist erkennbar, daß beim Drehen der Zahnräder 26 diese ohne jegliche Berührung mit dem in axialer Richtung verlaufenden Teil des Verbindungsstegs 24 sind, auf welchem das Hohlrad 23 angebracht ist.
• Andererseits kann sich das mit dem Hohlrad im Eingriff stehende planetenartige Zahnrad 27, welches mit dem Hohlrad 23 im Eingriff steht, bezüglich der mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnräder 26 frei drehen, so daß es dementsprechend frei entlang des Hohlrades 23 rollt.
• Der planetenartige Zahnradsatz ermöglicht somit den mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnrädern 26 und dem mit dem Hohlrad im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnrad 27 im Verzahnungseingriff frei entlang der Sonnenräder 22 bzw. des Hohlrads 27 zu rollen, unabhängig von der Drehrichtung der entsprechenden Zahnräder im Zahnradsatz 25. Der in axialer Richtung verlaufende Teil des Stegs 24 hält so die mit dem Rotor im Eingriff stehenden planetenartigen Zahnräder 26 stets im Eingriff mit den sonnenradartigen Zahnrädern 22, so daß die Reaktionskräfte ordnungsgemäß übertragen werden, dennoch tritt abgesehen von der normalen Zahnradreibung keine Reibung auf, da sich die äußeren Umfangsteile dieser Zahnräder bezüglich des Hohlrads in entgegengesetzter Richtung drehen. Das mit dem Hohlrad im Eingriff stehende planetenartige Zahnrad 27, das sich unabhängig von den Zahnrädern 26 drehen kann, stellt sicher, daß trotz des Vorhandenseins der Kräfte, die den Zahnradsatz festhalten, um die Zahnräder 26 gegen die Sonneräder 22 anliegend zu halten, keine übermäßige Reibkraft auftritt.
• Die Abgase aus den jeweiligen Zylindern werden durch die Auslaßöffnungen 19c und 42c in die Abgaskrümmer 43 geleitet und zirkulieren entlang der Kühlrippen 17 und von diesen geführt durch die Bohrungen 16 und durch die Abgaskanäle 44 hinaus. Die Abgaskanäle 44 entleeren sich in die Ringnut 44b und dann über den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator hinweg in die Ringnut 44c, und das Abgas strömt dann durch den Kanal 44d in die Abgasturbinenkammer, wo es gegen die Schaufeln der Turbine 34 gelenkt wird, um die Turbine anzutreiben und eine Leistung auf die Welle 33 zu übertragen.
• Weitere Leistung wird dem System aus der Drehung des Reaktionsrotors 21, aus der Bewegung der Zahnräder 26 entlang desselben, über das Zeitsteuerungshohlrad 30 und die Zapfwellengetriebe-Zahnräder 31 und 32 zur Welle 33 entnommen.
• Andere herkömmliche Motorteile können eingebaut werden, wie beispielsweise einige Vorrichtungen, um beim Anlassen des Motors die Drehung des Rotorgehäuses 11 einzuleiten und derartige Dinge wie Geschwindigkeitssteuerungen u.s.w., die bei Verbrennungsmaschinen üblich sind, können eingebaut werden.
• Während die Differential-Wälzeingriffsvorrichtung in Form eines Zahnradsatzes den besten Eingriff zwischen den Enden der Kolbenstange und dem Reaktionsteil schafft, wird es, falls die Baugröße des Motors klein ist, zunehmend schwierig und teuer, Zahnräder vorzusehen, welche eine große Genauigkeit besitzen und welche ausreichend robust sind, um den im Motor erzeugten Kräften zu widerstehen. Dementsprechend kann eine alternative Form der Differential-Wälzeingriffsvorrichtung, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Rollenlager- oder Kugellagervorrichtung sein. Derartige Lager mit kleiner Baugröße und hoher Qualität sind schnell verfügbar, welche gegen die Zahnräder in der Ausführungsform aus den Figuren 1 bis 6 ausgetauscht werden können. Zu diesem Zweck werden die Sonnenräder 22 auf entgegengesetzten Enden des Reaktionsrotors 21 am Reaktionsrotor 21' durch einfache zylindrische Lagerflächen 22' ersetzt, die durch eine Nut 21c' getrennt sind. Das Hohlrad 23 wird durch eine einfache zylindrische Lageroberfläche 23' ersetzt, die durch den Steg 24 mit dem Reaktionsrotor 21 verbunden ist, und der allgemein ringförmige Raum 23a' ist zwischen den Lageroberflächen 22' und 23' vorgesehen. Die Differential-Wälzeingriffsvorrichtung wird durch einen Rollensatz 25' mit einem Paar Rollenlager 26' gebildet, die mit ihren Umfangsflächen auf den Lageroberflächen 22' rollen, sowie durch ein Rollenlager 27', welches zwischen den beiden Rollenlagern 26' angeordnet ist und welches sich im Wälzingriff mit der Lageroberfläche 23' steht. Wie im Fall des Zahnradsatzes ist der Durchmesser der mit dem Rotor im Eingriff stehenden Lager geringfügig kleiner als die radialen Abmessungen des ringförmigen Raums 23a', so daß die äußeren Teile der Umfangsflächen der mit dem Rotor im Eingriff stehenden Lager 26' nicht mit der Lageroberfläche 23' in Eingriff treten. Ebenso ist der Durchmesser des Lagers 23' so, daß die innere Umfangsfläche desselben einen Abstand vom Boden der Nut 21c' aufweist, so daß die äußeren Teile der Umfangsfläche des Rollenlagers 27' nicht mit dem Reaktionsrotor 21' in Eingriff treten. Wie bei der Ausführungsform aus den Figuren 1 bis 6 sind die Rollenlager 26' und 27' auf der Welle 28' angebracht.
• Der Betrieb dieser Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der Ausführungsform aus den Figuren 1 bis 6, außer daß der Eingriff zwischen den Enden der Kolbenstangen und dem Reaktionsteil eher ein einfacher Wälzeingriff als ein verzahnter Wälzeingriff ist. Jedoch kann der Motor ohne die Notwendigkeit, sehr teure kleine Präzisionszahnräder für die Zahnradsatzanordnung der Ausführungsform aus den Figuren 1 bis 6 vorzusehen, in einer sehr viel kleineren Baugröße hergestellt werden.
• Während die Differential-Wälzeingriffsvorrichtung beider Ausführungsformen als zwei mit der äußeren Umfangsfläche des Reaktionsrotors 21 im Eingriff stehende Bauteile, sowie ein zwischen den beiden Bauteilen angeordnetes und mit dem Ringteil 23 oder 23' im Eingriff stehendes Bauteil besitzend beschrieben worden ist, ist ersichtlich, daß durch geeignete Konstruktion der Differential-Wälzeingriffsvorrichtung andere Anordnungen möglich sind. Zum Beispiel könnte eine andere Anzahl von Bauteilen die äußere Umfangsfläche des Reaktionsrotors 21 berühren und eine andere Anzahl von Bauteilen könnte mit dem Ringteil 23 oder 23' in Eingriff treten. Weiter können bei der Differential- Wälzeingriffsvorrichtung einige der Teile als Zahnräder und andere als Rollen ausgebildet sein.
• Während die vorhergehende Ausführungsform als ein mit einem brennbaren Treibstoff arbeitender Verbrennungsmotor beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Motorenart beschränkt. Der Motor arbeitet genauso gut mit verdichteten Gas, welches ausdehnungsfähig ist. In einem derartigen Fall würde das Gas durch den Luft-Treibstoff- Durchlaß 41 unter Druck in das hohle Innere des Gehäuses eingebracht und durch die Öffnung 19b im Sattel 29 in den hohlen Kolben geleitet, sowie durch die Einlaßöffnung 19d ins Innere des Zylinders. Dort würde sich das Gas dann ausdehnen und den Kolben 18 nach innen treiben. Das entspannte Gas würde dann ähnlich wie die Verbrennungsprodukte des Verbrennungsmotors durch die Abgasanlage ausgestoßen.
• Man sieht, daß der Motor ohne jeglich seitliche Bewegung von Verbindungsstangen zwischen den Kolben und einer stationären Kurbelwelle betrieben werden kann, so daß der Motor ohne jegliche Schwingungen bei einer äußerst hohen Drehgeschwindigkeit betrieben werden kann. Dadurch wird nicht nur das Kompressionsverhältnis u.s.w. bei Verbrennungsmotoren gesteigert, sondern auch die pro Gewichtseinheit verfügbare Motorleistung. Schwingungen werden im wesentlichen beseitigt, da die Teile sich nur in radialer Richtung oder drehend bewegen und kein Hin- und Herschwingen irgendeines der Teile vorkommt, mit Ausnahme der leichten Drehbewegung des Zahnradsatzes 25 rückwärts und vorwärts entlang des Umfangs des Reaktionsrotors 21. Der Motor läuft bei sehr hohen Geschwindigkeiten äußerst rund, was eine hohe Leistungsabgabe möglich macht.

Claims (19)

1. Kolbenmaschine mit rotierendem Zylinderblock, bestehend aus einer Statorvorrichtung (10), einem zum Drehen um die Rotationsachse eines Rotorgehäuses drehbar an besagter Statorvorrichtung (10) angebrachten hohlen Rotorgehäuse (11), mehreren radial in der Umfangswand von besagtem hohlen Rotorgehäuse (11) positionierten Zylindern (14), einem in jedem der besagten Zylinder gleitenden Kolben (18) mit einer mit ihm starr verbundenen und radial vom besagten Rotor in besagtes hohles Rotorgehäuse (11) verlaufenden Kolbenstange (19), mit besagten Zylindern und den darin enthaltenen Kolben verbundenen Vorrichtungen (37, 34) für die Versorgung der besagten Zylinder mit einem Gas, dessen Ausdehnung herbeigeführt wird, damit die Kolben radial nach innen in besagte Zylinder getrieben werden, sowie für das Abführen des ausgedehnten Gases aus den besagten Zylindern, und aus einem drehbaren Reaktionsteil (20), das sich im besagten hohlen Rotorgehäuse befindet und zum Drehen um eine von der Rotationsachse des Rotorgehäuses versetzte feststehende Achse drehbar an der besagten Statorvorrichtung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes drehbares Reaktionsteil (20) um seine Peripherie radial beabstandete, peripher verlaufende Wälzeingriffsflächen (22, 22') aufweist und die besagten Kolbenstangen jeweils an ihren inneren Enden Differential-Wälzeingriffsvorrichtungen (25, 25') aufweisen, die mit jeder der besagten Wälzeingriffsflächen (22, 22') in unabhängigem wälzendein Eingriff stehen, um die Kraft von den besagten Kolben (18) auf besagtes Reaktionsteil (20) und die Reaktionskraft vom besagten Reaktionsteil (20) auf besagte Kolben (l8) zu übertragen und um ein Drehen des besagten Reaktionsteils herbeizuführen.

2. Maschine nach Anspruch 1, bei der mindestens einige der besagten Wälzeingriffsflächen (22) mit einer Zahnradübersetzung versehen sind, und die besagte Differential-Wälzeingriffsvorrichtung eine Zahnradvorrichtung (25) umfaßt, die mit besagter Zahnradübersetzung kämmt.

3. Maschine nach Anspruch 2, bei der die besagten peripher verlaufenden Wälzeingriffsflächen am besagten drehbaren Reaktionsteil zum Halten der besagten Zahnradvorrichtung (25) in Eingriff mit besagter Zahnradübersetzung am besagten Reaktionsteil eine Zahnradübersetzung (22) am besagten Reaktionsteil und ein Hohlradgetriebe (23) enthalten und besagte Zahnradvorrichtung mit besagtem Hohlradgetriebe (23) und besagter Zahnradübersetzung (22) am besagten Reaktionsteil frei drehbar in Eingriff stehende Zahnräder hat, wodurch das Hohlradgetriebe die besagte Zahnradvorrichtung mit besagtem Reaktionsteil in Eingriff hält und sich die besagte Zahnradvorrichtung beim Drehen des besagten hohlen Rotorgehäuses frei entlang der besagten Zahnradübersetzung am besagten Reaktionsteil bewegen kann.

4. Maschine nach Anspruch 2, bei der die besagte peripher verlaufende Zahnradübersetzung am besagten drehbaren Reaktionsteil ein Sonnenradgetriebe (22) und ein nach außen von ihm beabstandetes angeordnetes Hohlradgetriebe (23) umfaßt und besagte Zahnradvorrichtung einen Zahnradsatz mit unabhängig drehbaren Zahnrädern (25) umfaßt, die mit dem Sonnenradgetriebe (22) beziehungsweise dem Hohlradgetriebe kämmen, wodurch das Hohlradgetriebe (23) die besagte Zahnradvorrichtung mit besagtem Reaktionsteil in Eingriff hält und sich die besagte Zahnradvorrichtung beim Drehen des hohlen Rotorgehäuses frei entlang der peripher verlaufenden Zahnradübersetzung bewegen kann.

5. Maschine nach Anspruch 4, bei der das besagte Sonnenradgetriebe zwei Sonnenräder (22) umfaßt, die axial beabstandet entlang des besagten Reaktionsteils angeordnet sind und zwischen sich eine Nut (21c) haben, und der besagte Zahnradsatz nur ein mit den jeweiligen Sonnenrädern (22) kämmendes Zahnradpaar (25) und ein weiteres zwischen ihnen liegendes Zahnrad (27) umfaßt, das nur mit besagtem Hohlradgetriebe (23) kämmt, und dessen Peripherie sich in besagte Nut (21c) erstreckt und vom Nutboden beabstandet ist.

6. Maschine nach Anspruch 4, bei der der besagte Zahnradsatz (25) eine Welle (28) hat, auf der die besagten Zahnräder (26, 27) unabhängig drehbar befestigt sind, und besagte Maschine weiterhin am Ende jeder Kolbenstange einen Sattel (29) umfaßt, in dem zum Befestigen des besagten Zahnradsatzes an der Kolbenstange die Enden der besagten Zahnradsatzwelle befestigt sind.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die besagte Vorrichtung zur Gasversorgung der besagten Zylinder und Kolben Vorrichtungen (37-41) zur Versorgung mit einem brennbaren Gas umfaßt.

8. Maschine nach Anspruch 7, bei der die besagte Vorrichtung zur Versorgung mit einem brennbaren Gas eine Ansaugpumpenvorrichtung (37) zum Ansaugen von Luft und einem brennbaren Gas umfaßt und eine Vorrichtung (41) zum Zuführen von Luft und brennbarem Gas von besagter Pumpenvorrichtung in das hohle Innere des besagten Rotorgehäuses, und bei der die besagten Kolbenstangen (19) hohl und zum Inneren des besagten Rotorgehäuses offen sind und Ventilvorrichtungen (19c, 19d) zum Öffnen und Schließen der besagten Zylinder bei der Hin- und Herbewegung besagter Kolben zum Zuführen von Luft und brennbarem Gas in besagte Zylinder beinhalten.

9. Maschine nach Anspruch 8, die weiterhin eine Zapfwelle (12) umfaßt, mit der besagtes Rotorgehäuse (11) verbunden ist und die durch Drehen des besagten Rotorgehäuses gedreht wird, und bei der die besagte Pumpenvorrichtung ein an der besagten Zapfwelle befestigtes Laufrad (37) ist.

10. Maschine nach Anspruch 1, die weiterhin eine Zapfwelle (33) umfaßt, mit der besagtes Rotorgehäuse (11) verbunden ist, und die durch Drehen des besagten Rotorgehäuses gedreht wird.

11. Maschine nach Anspruch 10, bei der besagtes Rotorgehäuse (11) ein mit der Rotationsachse des Rotorgehäuses konzentrisches Hohlrad (30) aufweist sowie einen Getriebezug (31, 32) zwischen besagtem Hohlrad und besagter Zapfwelle (33).

12. Maschine nach Anspruch 2, bei der besagtes Rotorgehäuse ein mit der Rotationsachse besagten Rotorgehäuses konzentrisches Hohlrad (30) aufweist, und die besagte Zahnradübersetzung (20) am Umfang des besagten Reaktionsteils mit besagtem Hohlrad (30) kämmt, um die zeitliche Steuerung des Drehens des besagten Reaktionsteils und besagten Rotorgehäuses im Synchronismus zu halten.

13. Maschine nach Anspruch 1, die weiterhin eine Zapfwelle (33), eine Abgasturbine (34) an besagter Zapfwelle und von den besagten Zylindern zur besagten Gasturbine verlaufende Leitungsvorrichtungen (44 bis 44d) aufweist, die das Abgas von den besagten Zylindern gegen die besagte Turbine leiten.

14. Maschine nach Anspruch 13, bei der die besagte Vorrichtung zur Gasversorgung der besagten Zylinder eine Laufradvorrichtung (37) an besagter Zapfwelle (33) zum Ansaugen von Luft und einem brennbaren Gas umfaßt sowie Vorrichtungen (41, 19a, 19b) zum Zuführen der Luft und des brennbaren Gases von der besagten Laufradvorrichtung in das hohle Innere des besagten Rotorgehäuses und dann in die besagten Zylinder.

15. Maschine nach Anspruch 1, bei der mindestens einige der besagten Wälzeingriffsflächen Lagerflächen (22', 23') sind und die besagte Differential-Wälzeingriffsvorrichtung mit besagten Lagerflächen im Wälzlagereingriff stehende Wälzlager (26', 27') umfaßt.

16. Maschine nach Anspruch 15, bei der die besagten peripher verlaufenden Wälzeingriffsflächen am besagten drehbaren Reaktionsteil innere Rollenlagerflächenvorrichtungen (22') an besagtem Reaktionsteil enthalten sowie zum Halten der besagten Rollenlager in Eingriff mit besagter Rollenlagerflächenvorrichtung am besagten Reaktionsteil nach außen beabstandete äußere Rollenlagerflächenvorrichtungen (23') und besagte Rollenlager mit den besagten Rollenlagerflächenvorrichtungen frei drehbar in Eingriff stehende Rollenlager (26', 27') umfassen, wodurch die besagte nach außen beabstandete Rollenlagerflächenvorrichtung die besagten Rollenlager mit besagtem Reaktionsteil im Eingriff hält und sich die besagten Rollenlager beim Drehen des hohlen Rotorgehäuses frei entlang der besagten Rollenlagerfläche bewegen können.

17. Maschine nach Anspruch 16, bei der die besagten peripher verlaufenden Rollenlagerflächen am besagten drehbaren Reaktionsteil (20) eine zylindrische Lagerfläche (22') und eine weitere davon nach außen beabstandete zylindrische Lagerfläche umfassen und die besagten Rollenlager einen Rollenlagersatz mit mit den zylindrischen Lagerflächen (22') jeweils im Eingriff stehenden unabhängig drehbaren Rollenlagern (26') umfassen, wodurch die weitere zylindrische Lagerfläche die besagten Rollenlager mit besagtem Reaktionsglied in Eingriff hält und sich die besagten Rollenlager (26') beim Drehen des hohlen Rotorgehäuses frei entlang der peripher verlaufenden zylindrischen Lagerflächen bewegen können.

18. Maschine nach Anspruch 17, bei der die besagte zylindrische Lagerfläche zwei Abschnitte (22') umfaßt, die axial beabstandet entlang des besagten Reaktionsteils angeordnet sind und eine Nut (22c') zwischen sich aufweisen, und der besagte Rollenlagersatz ein nur mit den jeweiligen zylindrischen Lagerflächenabschnitten (22') in Eingriff stehendes Rollenlagerpaar (26') umfaßt sowie ein weiteres dazwischen angeordnetes Rollenlager (27'), das nur mit der besagten weiteren zylindrischen Lagerfläche (23') im Eingriff ist, und deren Peripherie sich bis in die besagte Nut (21c') erstreckt und vom Nutboden beabstandet ist.

19. Maschine nach Anspruch 17, bei der der besagte Rollenlagersatz eine Welle (28') aufweist, auf der die besagten Rollenlager unabhängig drehbar angebracht sind, und die besagte Maschine weiterhin am Ende jeder Kolbenstange einen Sattel (29) umfaßt, in dem zum Befestigen des besagten Rollenlagersatzes an der Kolbenstange die Enden der besagten Rollenlagersatzwelle befestigt sind.