DREHKOLBEN-VERBRENNUNGSMOTOR

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drehkolben-Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Drehkolben-Verbrennungsmotor mit einem Gehäuse, wenigstens einem um eine Rotationsachse in dem Gehäuse drehbaren Arbeitsrad, wenigstens einem an dem Arbeitsrad vorgesehenen Arbeitskolben zum Ansaugen und Verdichten von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und zur Umsetzung des bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Gasdrucks in mechanische Energie, wenigstens einem Gegenrad mit wenigstens einer Arbeitskolbenausnehmung, einer Anzahl von drehantreibbaren ersten Luftschaufeln zur Vorverdichtung von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und wenigstens einem Brennraum zur Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs.

[0002] Aufgrund der im Betrieb rotierenden Bewegung des Arbeitskolbens werden solche Verbrennungsmotoren im allgemeinen als Drehkolben-Verbrennungsmotoren oder kurz Drehkolbenmotoren bezeichnet.

[0003] Dabei sei bemerkt, dass hier unter dem Begriff "Rotationsachse", um die das Arbeitsrad und der oder die Kolben im Betrieb rotieren, nicht eine körperlich ausgebildete Achse (eine solche wird im folgenden stets als "Welle" bezeichnet), sondern die physikalische Linie durch das Zentrum der Drehbewegung verstanden wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0004] Verbrennungsmotoren werden nach Art der Bewegung des Arbeitskolbens, also desjenigen bewegten Teils, das durch den bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Gasdruck fortgeschoben wird, in Hubkolbenmotoren und Drehkolbenmotoren unterschieden.

[0005] Dabei ist seit langem bekannt, dass Hubkolbenmotoren wegen der translatorischen Kolbenbewegung zur Umwandlung der translatorischen Bewegung in eine Drehbewegung Kurbeltriebe benötigen, die aufgrund der bei der fortwährenden Beschleunigung und Abbremsung der Kolben auftretenden Kräfte insbesondere in ihren Führungen und Lagerungen hoch beansprucht werden.

[0006] Demgegenüber kommen Drehkolben-Verbrennungsmotoren ohne translatorisch bewegte Kolben und Pleuelstangen aus, und der oder die Kolben bewegen sich im Betrieb auf einer Kreisbahn in immer derselben Richtung, so dass sie nicht wie Hubkolben fortwährend abgebremst und in Gegenrichtung beschleunigt werden müssen.

[0007] Der bekannteste Vertreter der Bauart der Drehkolben-Verbrennungsmotoren ist der nach seinem Erfinder benannte Wankel-Motor. Beim Wankel-Motor rotiert ein Kolben mit einem dreieckähnlichen Querschnitt in einem besonders geformten Zylinder. Aufgrund von Dichtungsproblemen und dadurch bedingtem hohen Kraftstoffverbrauch hat sich der Motor trotz der bauartbedingten Vorteile nicht durchsetzen können.

[0008] Aus der US 3 401 676 ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor bekannt.

[0009] Aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 31 943 A1 ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor bekannt, bei dem auf einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Arbeitsrad zwei Arbeitskolben angeordnet sind, wobei das Arbeitsrad in seinem rotationsachsennahen Bereich durchbrochen und mittels angestellter Stege als Lüfterrad ausgebildet ist, so dass das Arbeitsrad vorteilhaft von innen her gekühlt wird. Die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erfolgt bei diesem Motor in einer separaten Brennkammer, was zu einer aufwendigen Bauweise des Motors führt.

[0010] Aus der deutschen Offenlegungsschrift 44 17 915 A1 ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor bekannt, bei dem vier Kolben auf einem Arbeitsrad angeordnet sind, von denen jeder als Kugelkolben ausgestaltet ist, wobei die Kolben im Betrieb in Ausnehmungen in einem Gegenrad einfahren und dann in dem Gegenrad eine Brennkammer ausbilden, wobei die bei der Verbrennung entstehenden Druckkräfte nur zum Teil in Richtung der eigentlichen kreisförmigen Bewegung des Kolbens wirken, so dass erhebliche Kräfte von dem Gegenrad aufgefangen werden müssen.

[0011] Aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 31 258 A1 ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor mit einem Arbeitsrad und einem Kompressionsrad bekannt, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Das Kompressionsrad trägt mehrere Kompressionskolben zur Kompression eines Kraftstoff-Luft-Gemischs, das dann in eine zwischen dem Kompressionsrad und dem Laufrad ausgebildete Brennkammer gepreßt wird, wo die Zündung erfolgt. Von der Brennkammer aus werden die Verbrennungsgase dem Arbeitsrad zugeführt, wo sie auf die Arbeitskolben wirken können. Ein- und Auslaß in die Brennkammer erfolgen über eine relativ aufwendige Ventilsteuerung. Zudem ist die Kühlung des Arbeitsrades und der Arbeitskolben bei diesem Motor problematisch.

[0012] Ein dem zuletzt genannten Motor sehr ähnlicher Motor ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 25 454 A1 bekannt, bei dem ebenfalls auf einer gemeinsamen Welle zwei kolbentragende Räder angeordnet sind, von denen eines zur Kompression von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und das andere zur Umsetzung des bei der Verbrennung entstehenden Gasdrucks in eine Drehbewegung dient. Auch hierbei erfolgt die Verbrennung in einer separaten Brennkammer.

[0013] Die bekannten Drehkolben-Verbrennungsmotoren sind relativ komplex und mit dementsprechend hohen Gestehungs- und Wartungskosten verbunden. Zudem arbeiten die bekannten Drehkolben-Verbrennungsmotoren trotz teilweise jahrelanger Forschung und Weiterentwicklung noch nicht optimal, weshalb sich am Markt praktisch keine Drehkolben-Verbrennungsmotoren finden. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Drehkolben-Verbrennungsmotor anzugeben, der die bauartbedingten Vorteile eines Drehkolbenmotors aufweist und die genannten Nachteile bekannter Drehkolben-Verbrennungsmotoren vermeidet.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0014] Es wird ein Drehkolben-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der ein Gehäuse, wenigstens ein um eine Rotationsachse in dem Gehäuse drehbares Arbeitsrad, wenigstens einen an dem Arbeitsrad vorgesehenen Arbeitskolben zum Verdichten von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und zur Umsetzung des bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Gasdrucks in mechanische Energie, wenigstens ein Gegenrad mit wenigstens einer Arbeitskolbenausnehmung, eine Anzahl von drehantreibbaren ersten Luftschaufeln zur Vorverdichtung von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und wenigstens einen Brennraum zur Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aufweist, wobei der wenigstens eine Brennraum im Betrieb fortwährend neu zwischen Arbeitskolben, Arbeitsrad, Gegenrad und Gehäuse gebildet wird und die ersten Luftschaufeln nach Art von Speichen Teil des Arbeitsrades bilden und im Betrieb das Kraftstoff-Luft-Gemisch oder die Luft im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Arbeitsrades durch das Arbeitsrad saugen.

[0015] Die Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen. So kühlt die durch das Arbeitsrad gesaugte gasförmige Medium, bei dem es sich im Regelfall um Luft handeln wird, bei dem es sich aber auch um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch handeln kann, das Arbeitsrad von innen.

[0016] Durch die durchbrochene Ausgestaltung des Arbeitsrades mit den als Speichen wirkenden Luftschaufeln weist es bei hoher Stabilität ein verhältnismäßig geringes Gewicht auf.

[0017] Der oder die Arbeitskolben wirken jeweils doppelt: wenn sie sich auf das Gegenrad zu bewegen, komprimieren sie die durch die bereits vorverdichtete Luft, ggf. auch ein bereits gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch, nach ihrem Durchgang durch die entsprechende Arbeitskolbenausnehmung im Gegenrad wirken sie als "bewegliche Wand" der Brennkammer, die von dem bei der Verbrennung entstehenden Gasdruck fortgedrückt wird.

[0018] Das Arbeitsrad mit den Luftschaufeln und einem oder mehreren Arbeitskolben übernimmt sogar drei Funktionen: Vorverdichten, Verdichten, Arbeiten.

[0019] Durch diese Mehrfachfunktionalität der Bauteile wird ein einfacher Aufbau des Motors bei geringem Gewicht und geringen Kosten und hoher Zuverlässigkeit ermöglicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Abtrieb über eine im Zentrum des Arbeitsrades angeordnete Abtriebswelle, deren Rotationsachse dann identisch mit der Rotationsachse des Arbeitsrades ist. Vorteilhaft können dann die ersten Luftschaufeln direkt oder indirekt (über ein Getriebe) an der Abtriebswelle angreifen und so die von dem oder den Kolben aufgenommene mechanische Energie auf die Abtriebswelle übertragen, von wo sie dann in an sich bekannter Weise weitergeleitet und z.B. zum Antrieb eines Fahrzeuges verwendet werden kann. Fallen die Rotationsachsen von Abtriebswelle und Arbeitsrad zusammen, hat dies Vorteile hinsichtlich der Lagerung und Auswuchtung.

[0020] Alternativ ist es auch möglich, eine Abtriebswelle vorzusehen, deren Drehachse nicht mit der Rotationsachse des Arbeitskolbens zusammenfällt. Dabei kann der Antrieb der Abtriebswelle dann z.B. über einem an dem Arbeitsrad vorgesehenen Zahnkranz erfolgen, der die Abtriebswelle direkt oder indirekt antreibt.

[0021] In vorteilhafter Weiterbildung kann eine Anzahl drehantreibbarer zweiter Luftschaufeln zur weiteren Vorverdichtung von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs vorgesehen sein. Diese zweiten Luftschaufeln können speichenartig Teil eines Zahnkranzes sein und ebenfalls an der Abtriebswelle angreifen. Diese speichenartigen Schaufeln weisen dann ein Profil auf, das wie bei üblichen Verdichterstufen einer Turbine durch Drehung um die Rotationsachse eine Kompression des geförderten Mediums bewirkt. Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, den Zahnkranz mit den zweiten Luftschaufeln fest mit dem Arbeitsrad zu verbinden. Ist ein solcher Zahnkranz vorgesehen, so kann dieser Zahnkranz mit den zweiten Luftschaufeln mit einem dazu zumindest partiell komplementären Zahnkranz am Gegenrad in kämmendem Eingriff stehen. Auf diese Weise ergibt sich eine zuverlässige Zwangssteuerung des Gegenrades. Gleichzeitig kann beim Anlassen des Motors das Arbeitsrad über den Zahnkranz in Bewegung gesetzt werden. Da der Motor im Bereich des Brennraums aktiv befüllt wird und keine Saugfunktion besitzt, kann über eine durch den Anlasser bewirkte Rotation des Arbeitsrades die Erstbefüllung zum Starten des Motors bewirkt werden.

[0022] Zur einfachen, wartungsarmen und zuverlässigen Lagerung des Arbeitsrades und damit der wichtigsten drehenden Teile des Motors können Gleitlager im Gehäuse zwischen der Gehäuseinnenseite und der gehäusezugewandten Außenseite des Arbeitsrades vorgesehen sein.

[0023] Weiter kann ein Reservoir zur Aufnahme des im Betrieb von einem Arbeitskolben komprimierten gasförmigen Mediums (Luft- oder Kraftstoff-Luft-Gemisch) beim Durchgang des Arbeitskolbens durch das Gegenrad vorgesehen sein, wobei das Reservoir z.B. halbzylindrisch oder torodial ausgebildet und Teil des Gehäuses bzw. ein auf dem Gehäuse angesetztes, separates Bauteil sein kann. Eine besonders kompakte Bauweise des Motors wird möglich, wenn das Reservoir im Gegenrad selbst angeordnet ist, also ein Teil des Gegenrades bildet. Dazu kann das Gegenrad über Öffnungen und entsprechende Ventile verfügen, die insbesondere über Federelemente oder hydraulisch gesteuert sein können. Das von einem Arbeitskolben bei der Bewegung auf das Gegenrad verdichtete gasförmige Medium wird in eine im Gegenrad gebildete, als Reservoir dienende Kammer gedrückt und nach Durchgang des Kolbens wieder ausgelassen.

[0024] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der der Drehkolben-Verbrennungsmotor wenigstens zwei an einem gemeinsamen Arbeitsrad angeordneten Arbeitskolben aufweist, sind in dem Gehäuse wenigstens ein Einlass und ein Auslass ausgebildet. In bestimmten Rotationsstellungen zweier benachbarter Arbeitskolben sind der Einlass und der Auslass gleichzeitig geöffnet, wodurch ermöglicht ist, Spülluft durch den Einlass in den Raum zu leiten, der zwischen den beiden benachbarten Arbeitskolben, dem Gehäuse und dem Arbeitsrad gebildet ist. Damit werden evtl. noch in dem Raum vorhandene Abgase zuverlässig hinausgedrückt. Bei der sog. "Spülluft" kann es sich vorteilhaft um das von den ersten und ggf. zweiten Luftschaufel angesaugte gasförmige Medium handeln, wobei es sich bei dem Medium bei dieser Ausgestaltung dann natürlich nicht um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, sondern um Luft handeln sollte. Der Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dann erst später zugegeben, insbesondere mittels einer nach dem Gegenrad angeordneten Einspritzdüse.

[0025] Der Verdichterstufe, die durch die ersten und zweiten Luftschaufeln gebildet ist, wird bei einer bevorzugten Ausgestaltung ein Abgasturbolader nachgeschaltet, der die angesaugte Umgebungsluft zusätzlich zu verdichten vermag. Dieser Abgasturbolader kann als sogenannter Soft-Turbolader ausgebildet sein, der einen kontinuierlich mit der Drehzahl steigenden Ladedruck erzeugt.

[0026] Die Arbeitskolben können als massives Bauteil ausgebildet sein, bevorzugt werden sie mit einer Kühlung versehen. Diese Kühlung kann bei einer Ausgestaltung durch eine Ladeluftkühlung erfolgen, die die von der Verdichterstufe angesaugte Umgebungsluft kühlt. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung weist eine aktive Kolbenkühlung auf, bei der die ersten Luftschaufeln mittig unterhalb der Arbeitskolben angeordnet sind, wobei die Arbeitskolben einen U-förmigen Kühlkanal aufweisen. Dieser Kühlkanal ist strömungstechnisch mit einem Ende mit der vor der Verdichterstufe angeordneten Saugseite und mit dem gegenüberliegenden Ende mit der hinter der Verdichterstufe angeordneten Druckseite verbunden. Durch das Druckgefälle längs der Verdichterachse wird sich bei dieser Ausgestaltung eine Luftströmung durch den Kühlkanal ausbilden. Hierdurch ist eine einfache und effiziente Kühlung der Arbeitskolben gewährleistet.

[0027] Das Arbeitsrad kann das Gegenrad auch über sonstige Antriebsmittel antreiben. Dies kann beispielsweise eine Antriebskette sein, die nach der Art einer Steuerkette bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren im Zahnkranz des Arbeitsrades mit dem komplementären Zahnkranz des Gegenrades anstelle einer unmittelbaren Verzahnung verbindet. Wesentlich hierbei ist nur die korrekte Auslegung des Übersetzungsverhältnisses, da jederzeit gewährleistet sein muss, dass die Arbeitskolben in die Arbeitskolbenausnehmung eingreifen, was durch das hierfür erforderliche Drehzahlverhältnis realisiert wird. Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0028] 

Fig. 1

zeigt einen senkrecht zur Rotationsachse des Arbeitskolbens geführten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drehkolben-Verbrennungsmotors, wobei das Arbeitsrad vier Arbeitskolben trägt und ein Gegenrad mit einer Arbeitskolbenausnehmung vorgesehen ist,

Fig. 2

zeigt einen entlang der Linie A-A in Fig. 1 durch den Drehkolben-Verbrennungsmotor gemäß Fig. 1 geführten Schnitt,

Fig. 3

zeigt einen entlang der Linie B-B in Fig. 1 durch den Drehkolben-Verbrennungsmotor gemäß Fig. 1 geführten Schnitt,

Fig. 4

zeigt schematisch den ersten Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Zuführen von vorverdichteter Luft in den zwischen zwei Arbeitskolben, dem Gehäuse und dem Arbeitsrad gebildeten Raum,

Fig. 5

zeigt schematisch den zweiten Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Verdichten der Luft und Einleiten der verdichteten Luft in ein hier nicht dargestelltes Reservoir,

Fig. 6

zeigt schematisch den dritten Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs,

Fig. 7

zeigt schematisch den vierten Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Expandieren der von Gegenrad, Arbeitskolben, Arbeitsrad und Gehäuse gebildeten Brennraum durch Drehen des Arbeitskolbens,

Fig. 8

zeigt schematisch den fünften Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Ausleiten der Abgase aus dem Brennraum durch einen im Gehäuse gebildeten ersten Auslass,

Fig. 9

zeigt schematisch den sechsten Arbeitsschritt beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors, nämlich das Spülen des Raumes, in dem zuvor die Verbrennung stattgefunden hat, durch Einleitung von vorverdichteter Luft,

Fig. 10

zeigt rein schematisch eine mögliche Anordnung von Gegenrad, Arbeitsrad und einem gesonderten Abtrieb, gesehen in Richtung der Rotationsachse des Arbeitsrades,

Fig. 11

zeigt rein schematisch eine, ein Gegenrad, zwei Arbeitsräder und einen gesonderten Abtrieb umfassende Anordnung, gesehen in Richtung der Rotationsachse der Arbeitsräder,

Fig. 12

zeigt rein schematisch eine, ein Gegenrad und drei Arbeitsräder umfassende Anordnung, gesehen in Richtung der Rotationsachse der Arbeitsräder,

Fig. 13

zeigt rein schematisch einen Drehkolben-Verbrennungsmotor mit einem Arbeitsrad, gesehen senkrecht zur Richtung der Rotationsachse des Arbeitsrades,

Fig. 14

zeigt rein schematisch einen Drehkolben-Verbrennungsmotor mit zwei entlang einer gemeinsamen Rotationsachse angeordneten Arbeitsrädern, gesehen senkrecht zur Richtung der Rotationsachse der Arbeitsräder,

Fig. 15

zeigt rein schematisch einen Drehkolben-Verbrennungsmotor mit drei entlang einer gemeinsamen Rotationsachse angeordneten Arbeitsrädern, gesehen senkrecht zur Richtung der Rotationsachse der Arbeitsräder,

Fig. 16

zeigt schematisch die Zuführung von Luft in die und die Ableitung von Luft aus den zwischen Arbeitsrad, Gehäuse und Arbeitskolben gebildeten Räumen, gesehen in Richtung der Rotationsachse des Arbeitsrades,

Fig. 17

zeigt schematisch die Zuführung von Luft durch das Arbeitsrad und die Ableitung von Luft aus einem zwischen Arbeitsrad, Gehäuse und Arbeitskolben gebildeten Raum, gesehen senkrecht zur Richtung der Rotationsachse der Arbeitsräder,

Fig. 18

zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehkolben-Verbrennungsmotors mit einem nur schematisch angedeuteten gesonderten Abtrieb, gesehen in Richtung der Rotationsachse des Laufrades,

Fig. 19

zeigt einen quer zur Rotationsachse des Laufrades geführten Schnitt durch den Drehkolben-Verbrennungsmotor gemäß Fig. 18 und

Fig. 20

zeigt eine schematisierte Seitenansicht des Drehkolben-Verbrennungsmotors gemäß Fig. 18.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0029] Im folgenden werden unter Bezug auf die Zeichnungen rein beispielhaft und nicht beschränkend verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Drehkolben-Verbrennungsmotoren beschrieben und deren Arbeitsweise erläutert, wobei sich aus den Zeichnungen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben.

[0030] In den Figuren 1 bis 3 ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor dargestellt, bei dem in einem mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehenen Gehäuse 1 ein Arbeitsrad 2 drehbar gelagert ist.

[0031] Das Arbeitsrad trägt vier Arbeitskolben 3, die im Betrieb fortwährend auf ein Gegenrad 4 zu und wieder von diesem weg laufen, wobei im Gegenrad 4 eine Arbeitskolbenausnehmung 5 vorgesehen ist, so dass die Arbeitskolben 3 mit dem Gegenrad 4 nach Art von Zahnrädern kämmen können.

[0032] Die Arbeitskolben 3 greifen in die Arbeitskolbenausnehmung 5 ein, die so gestaltet ist, dass sich ein Abwälzen der vorderen und äußeren Kante des Arbeitskolbens auf der inneren Kontur der Arbeitskolbenausnehmung ergibt. Hier unten dargestellt ist das Gegenrad 4, das so angeordnet ist, dass sich die äußere Lauffläche des Gegenrades 4 und des Arbeitsrades 2 jeweils aufeinander abwälzen, hier also sich das Gegenrad 4 im Uhrzeigersinn dreht, während sich das Arbeitsrad 2 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Zwischen dem in Drehrichtung des Arbeitsrades 2 gesehen vor dem Gegenrad 4 angeordneten Arbeitskolben 3 bildet sich infolge der Drehung der Brennraum des Motors. Dieser Brennraum ist begrenzt durch die dem Gegenrad 4 zugewandte innere Seite des Arbeitskolben 3, einem Teil der Lauffläche des Gegenrades 4 sowie der inneren Wandung des Arbeitsrades 2 und der Wandung des Gehäuses 1.

[0033] Dieses Gehäuse 1 ist an seiner dem Arbeitsrad 2 zugewandten Seite so ausgebildet, dass sich eine feine Lauffläche nach der Art einer Zylinderinnenbuchse für die Arbeitskolben 3 ergibt. Hierzu kann das Gehäuse 1 entweder selbst in der entsprechenden Qualität bearbeitet sein oder ein Standrad aufweisen, das in das Gehäuse 1 eingesetzt ist und nach der Art einer Zylinderlaufbuchse die erforderliche Oberflächengüte und Lauffläche bietet. Das Gehäuse 1 oder das Standrad des Gehäuses 1 bieten eine Aufnahme für das Gegenrad 4, die ebenfalls eine Lauffläche für die weitgehend gasdichte Anlage des Gegenrades 4 an die seitliche Wandung des Gehäuses 1 bietet. Unter dem Gegenrad 4 ist eine Reservoir 12 angeordnet, dessen Funktionsweise weiter unten beschrieben werden wird.

[0034] In Drehrichtung gesehen schließt sich dann ein Vorauslass sowie ein Einlass 13 für die Spülluft und ein Auslass 14 für ein Gemisch aus Abgas- und Spülluft an. Weiter in Drehrichtung gesehen ist ein Lufteinlass bzw. ein Einlass für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch vorgesehen, über den für den erneuten Verbrennungsvorgang das zu komprimierende Gas angesaugt werden kann.

[0035] Das Arbeitsrad 2 besteht im wesentlichen aus einer riemenscheibenartigen Konstruktion, die in den Figuren im Schnitt dargestellt ist. Im Bereich der oberen und unteren Scheibenebene springt ein Steg hervor, so dass zwischen diesen beiden hervorspringenden Stegen ein ringförmiger Kanal ausgebildet ist. In diesem ringförmigen Kanal sind äquidistant die Arbeitskolben 3 angeordnet, die hier von flachen Stegen gebildet sind, die den ringförmigen Kanal des Arbeitsrades 2 in hier vier Segmente teilen. Zusammen mit der inneren Wandung des Gehäuses 1 bzw. eines Standrades des Gehäuses 1 ergibt sich so jeweils ein abgeschlossener Raum in Form eines Torussegmentes mit rechteckigem Querschnitt, der durch die Drehung des Arbeitsrades 2 um die Rotationsachse herumbewegt ist. Selbstverständlich schließt die Angabe abgeschlossen hierbei nicht aus, dass durch Einlass- bzw. Auslassöffnungen ein Gasaustausch mit dem Äußeren stattfinden kann.

[0036] Im inneren Bereich weist das Arbeitsrad 2 erste Luftschaufeln 6 auf, so dass dieser innere Bereich nach der Art eines Turbinenrades ausgebildet ist. Diese Luftschaufeln 6 sind mit ihren äußeren Enden mit dem nutförmigen Außenbereich und mit inneren Enden mit einer inneren Nabe verbunden. Bevorzugt sind die ersten Luftschaufeln 6 konzentrisch und symmetrisch zur Rotationsachse R angeordnet. Über die im Fall der verwendeten ersten Luftschaufeln 6 und deren Anstellung relativ zum durchströmenden Medium kann das Verdichtungsverhältnis, also der hinter dem Arbeitsrad im Gehäuse vorherrschende Druck eingestellt werden.

[0037] Die Funktionsweise der ersten Luftschaufeln ist am besten in den FIG. 2 und 3 zu erkennen. Wie hier dargestellt, wird der von linken Seite des Gehäuses 1 Luft durch die Rotation des Antriebsrades 2 Luft angesaugt, die durch einen inneren Strömungskanal hindurchströmt. Die so angesaugte und verdichtete Luft sammelt sich in einem Luftsammelbehälter (hier nicht dargestellt), der strömungstechnisch mit einem Lufteinlass des Gehäuses 1 in den brennraumnahen Kanal des Arbeitsrades 2 verbunden ist. Auf diese Weise kann komprimierte Luft zur Verfügung gestellt werden, ohne dass zusätzliche Bauteile zur Kompression erforderlich wären. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Motor eine zweite Verdichterstufe auf, die von einem Zahnkranz 10 gebildet ist, der auf der das Antriebsrad 2 haltenden Welle aufgesetzt ist. Dieser Zahnkranz 10 hat eigentlich die Funktion, dass Gegenrad 4 anzutreiben und weist ähnlich wie das Antriebsrad 2 einen inneren Bereich auf, der mit zweiten Luftschaufeln 9 versehen ist und von gasförmigem Medium durchströmt werden kann.

[0038] Durch diesen Überdruck kann eine schnelle Befüllung des geöffneten Volumens, das den späteren Brennraum bilden wird, erzielt werden, ohne lange Ventilöffnungszeiten vorhalten zu müssen. Schließlich wird die so komprimierte Luft genutzt, um nach der vorhalten zu müssen. Schließlich wird die so komprimierte Luft genutzt, um nach der Verbrennung den Raum zwischen zwei Arbeitskolben 3 effektiv zu spülen, d.h. von möglicherweise verbliebenen Gasresten infolge der Verbrennung zu säubern. Hierzu steht in dem Gehäuse 1 angeordnete Kammer mit der verdichteten Luft in Verbindung mit einem sich zeitweise öffnenden Einlass 13, durch den die Luft in den torodialen Bereich des Arbeitsrades 2 einströmen und durch einen Auslass 14 wieder austreten kann.

[0039] Die in den FIG. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform ist nur eine prinzipielle Darstellung eines einzelnen Zylinders, jedoch bereits voll funktionsfähig ist. Bevorzugt werden jedoch mehrere Arbeitsräder eingesetzt, die sowohl auf einer gemeinsamen Abtriebswelle 8 als auch auf mehreren Wellen nebeneinander angeordnet sein können. Auf diese Weise sind mehrreihige oder mehrstufige Motoren mit einer Mehrzahl von Brennräumen möglich. Schließlich kann sich durch die Verwendung von mehreren Gegenrädern 4 in Verbindung mit einem gemeinsamen Arbeitsrad 2 und einer entsprechenden Anzahl von Arbeitskolben 3 auch ein Motor ausgebildet werden, der je Arbeitsrad 2 mehrere Brennräume aufweist. Wichtig hierfür ist lediglich die Tatsache, dass hinter dem Gegenrad 4 die hier beschriebenen Funktionsbereiche zum Austreiben und Spülen der Verbrennungsrückstände und vor dem Gegenrad 4 die Vorkehrungen zum Befüllen mit Umgebungsluft und Komprimieren der Verbrennungsluft vorgesehen sind. Hinter dem Gegenrad 4 ist jeweils eine Einspritzdüse angeordnet, über die beispielsweise Dieselkraftstoff oder auch Kerosin in den Brennraum eingespritzt werden kann.

[0040] Das genaue Verfahren der Ansaugung und Verdichtung des Mediums und der Verbrennung wird nachfolgend in den FIG. 4 bis 9 dargestellt. FIG. 4 zeigt das Arbeitsrad 2 in einer Position, in der vorverdichtete Umgebungsluft in den späteren Brennraum, d.h. in die Nut des Arbeitsrades 2 eingetreten ist. Durch Verwendung der durch das Arbeitsrad 2 komprimierten Umgebungsluft ist ein separater Ansaugvorgang nicht notwendig, infolge des Überdruckes strömt kontinuierlich Umgebungsluft in den nutförmigen Außenbereich des Arbeitsrades 2.

[0041] Sobald einer der Arbeitskolben 3 die Eintrittsöffnung der komprimierten Umgebungsluft passiert, wird ein Segment der Nut des Arbeitsrades 3 abgeschlossen, wodurch sich eine geschlossene Druckkammer ergibt. Dass auf die oben beschriebene Weise in den Kanal des Arbeitsrades 2 eingetretene verdichtete Medium wird nun durch weitere Drehung des Arbeitsrades 2 weiter verdichtet. Bei dem Medium kann es sich je nach Grundtyp des Motors um Umgehungsluft oder auch um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch handeln. Letzteres wird im Falle eines Benzinmotores eingesetzt werden, im Falle eines Dieselmotors wird dagegen nur Umgebungsluft angesaugt. Durch die weitere Drehung des Arbeitsrades 2 wird nun zunächst infolge des Passierens des Kolbens 3 der Eintrittsöffnung ein abgeschlossener Raum zwischen den drei durch das Arbeitsrad 2 gegebenen Kammerwänden, der Vorderseite des Arbeitskolbens 3 und der Rückseite des Gegenrades 4 gebildet.

[0042] Dieses relativ zum Umgebungsdruck unter erhöhten Druck stehende Gasvolumen wird nun durch die weitere Drehung des Arbeitsrades 2 in Richtung des Gegenrades 4 transportiert und durch weiteres Auflaufen des Arbeitskolbens 3 auf das Gegenrad 4 zunehmend verkleinert. Hierdurch tritt eine immer stärkere Kompression des Gasvolumens auf, so dass sich bei einer bevorzugten Ausgestaltung beispielsweise ein Druck von ca. 40 bar infolge eines Verdichtungsverhältnisses von 1:20 aufbaut. Nach endgültigem Aufbau des Arbeitsdruckes wird ein seitlich angeordnetes Druckreservoir geöffnet, so dass das komprimierte Medium in dieses Reservoir unter leichter Entspannung einströmen kann. So ist in der Seitenwandung des nutförmigen Kanals des Arbeitsrades 2 eine Öffnung vorgesehen, die infolge der Drehung des Arbeitsrades 2 über den Eintritt in das Reservoir 12 verdreht wird, so dass die Eintrittsöffnung sowie die Öffnung im Arbeitsrad 2 zunehmend deckungsgleich zueinander werden.

[0043] Hierdurch wird im Innenraum des Nutsegmentes mit dem Reservoir 12 strömungstechnisch kurzgeschlossen und das verdichtete Medium kann in das Reservoir 12 einströmen. Durch die leichte Entspannung ergibt sich im Reservoir dann beispielsweise bei einer bevorzugten Ausgestaltung ein Innendruck von ca. 35 bar. Weiteres Verdrehen des Arbeitsrades 2 bewirkt nun, dass der hinter dem gerade entspannten Nutsegment gelegene Arbeitskolben 3 mit der Arbeitskolbenausnehmung 5 kämmt, wodurch der Arbeitskolben 3 im Bereich des Gegenrades 4 passieren kann. Durch weitere Verdrehung des Arbeitsrades 2 bildet sich hinter dem Gegenrad 4 durch den gleichen Arbeitskolben 3 ein wiederum abgeschlossenes Torussegment, in das das komprimierte Medium aus dem Reservoir 12 strömen kann.

[0044] So füllt sich dieses Torussegment wiederum unter leichter Entspannung mit dem komprimierten Medium, das beispielsweise nun einen Druck von 30 bar aufweisen kann. Ein weiteres Verdrehen des Arbeitsrades 2 um einige Winkelgrade bewirkt ein Fortbewegen der seitlichen Einlassöffnung von dem Austritt des Druckreservoirs 12, dass das Torussegment zur Bildung eines geschlossenen Brennraumes vollständig verschlossen ist. Nun kann über eine in den FIG. 4 bis 7 nicht dargestellte Zündvorrichtung bereits eine Zündung erfolgen, sofern das eingeschlossene Medium ein Kraftstoff-Luft-Gemisch ist. Bei einem Dieselmotor dagegen wird bevorzugt eine Direkteinspritzung verwendet, hierfür ist hinter dem Gegenrad 4 eine Einspritzdüse vorgesehen, die beispielsweise in FIG. 1 dargestellt ist. Im Falle der Direkteinspritzung wird das Benzin im dargestellten Fall tangenzial längs der Oberfläche des Gegenrades 4 eingespritzt.

[0045] Infolge der der Einspritzrichtung entgegengesetzten Drehrichtung des Gegenrades 4 tritt so eine Verwirbelung des eingespritzten Nebels auf, der sich durch die Drehung des Arbeitsrades 2 im Brennraum verteilt. Ein Glühfaden bewirkt die Zündung des Gemisches, das infolge der Verbrennung expandiert und den nun im vorderen Bereich gelegenen Arbeitskolben 3 in Drehrichtung des Arbeitsrades 2 antreibt.

[0046] Zur Optimierung des Brennraumes 7 kann die Form der Seitenwandungen und des Grundes des nutförmigen Kanales entsprechend der Strömungsanforderungen modifiziert werden. So ist es beispielsweise möglich, dass anstelle der hier dargestellten Ebenen auf Flächen von Gegenrad 4 und Nutgrund des Antriebsrades 2 eine leicht ballige Ausgestaltung des Gegenrades 4 und eine korrespondierende negative Formgebung des Nutgrundes des Antriebsrades 2 gewählt wird. Auch der Einspritzwinkel relativ zu den beiden Richtungen senkrecht zur Rotationsachse R des Antriebsrades 2 kann je nach Anforderung modifiziert werden, um eine möglichst hundertprozentige und damit schadstoffarme Verbrennung zu gewährleisten.

[0047] Nach der Verbrennung wird das Antriebsrad 2 weiter verdreht, so dass zunächst ein seitlicher Schadstoffauslass mit dem Brennraum in Strömungskontakt gerät. Hierdurch entweichen bereits erste Abgase, die einer üblichen Abgasreinigung und Abführung zugeführt werden können. Eine weitere Verdrehung des Arbeitsrades 2 bewirkt, dass das eventuell noch mit Restgasen gefüllte Kammervolumen deckungsgleich mit einem Einlass 13 gebracht wird, an den ein unter Druck stehendes Umgebungsluftvolumen angelegt ist. Bei Strömungskontakt der Kammer mit diesem Einlass 13 strömt diese Umgebungsluft dann in die Kammer ein und kann durch einen Auslass 14 unter Mitnahme der Gasreste zur vollständigen Spülung wieder austreten.

[0048] Die Arbeitskolben 3 sind mit ihrer äußeren Kontur so ausgebildet, dass im oberen Bereich eine große Ausdehnung vorliegt, die eine selbsttätige Abdichtung mit der inneren Lauffläche des Gehäuses 1 ergibt. Zusätzliche Dichtmittel, wie etwa Kolbenringe im Falle eines Hubkolbenmotors, sind nicht erforderlich. Das Arbeitsrad 2 ist über Gleitlager 11 im Gehäuse 1 gelagert.

[0049] Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die vorverdichteten gasförmigen Medien durch das Arbeitsrad selbst komprimiert werden. Hierzu weist das Arbeitsrad innerhalb des torusförmigen Arbeitsbereiches eine Ausgestaltung nach der Form eines Turbinenrades auf. Dieses Turbinenrad wird von ersten Luftschaufeln 6 gebildet, die aus der Umgebung Umgebungsluft ansaugen und in einem Kammervolumen komprimiert zur Verfügung stellen. Wie in FIG. 2 dargestellt, kann eine zweite Verdichterstufe vorgesehen sein, die die Luft zusätzlich komprimiert, das Kammervolumen ist sowohl mit dem Spüllufteinlass 13 als auch mit dem Einlass für das zu verdichtende gasförmige Medium verbunden.

[0050] Durch die erste Verdichterstufe mit den ersten Schaufeln bzw. sofern vorhanden durch die zusätzliche Kompression durch die zweite Verdichterstufe mit zweiten Luftschaufeln 9, steht das gasförmige Medium beispielsweise unter einem Druck von 2,5 bar relativ zur Umgebung. Dies bewirkt ein schnelles und sicheres Einströmen der Umgebungsluft in die jeweiligen Volumina des ringförmigen Körpers, ohne dass lange Öffnungszeiten der Ventile benötigt würden.

[0051] In den FIG. 10 und 11 sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt. FIG. 10 zeigt eine Prinzipskizze eines einläufigen Motors mit nur einem Antriebsrad 2 und einem Gegenrad 4. FIG. 11 dagegen zeigt eine Erweiterung des Motors mit zwei Antriebsrädern 2, die ein gemeinsames Gegenrad 4 zum Funktionsaufbau nutzen. In FIG. 12 ist ein sternförmiger Aufbau eines dreiläufigen Motors dargestellt, der ebenfalls ein gemeinsames Gegenrad nutzt. Dieser Aufbau ist besonders vorteilhaft, da sich die Achsbelastung auf die Lagerung des Gegenrades 4 gegenseitig kompensieren. In diesem Fall ist die Biegebeanspruchung der Lagerung des Gegenrades 4 minimiert, was sowohl auf den Verschleiß als auch auf die Lagerverluste positive Auswirkungen hat. Anstelle der dargestellten Ausgestaltungen können auf einer gemeinsamen Rotationswelle auch mehrere Antriebsräder hintereinander angeordnet werden, so dass sich ein mehrstufiger Motor mit mehreren Antriebsrädern 2 ergibt, die um eine gemeinsame Rotationsachse R drehbar gelagert sind. In diesem Fall kann jedes der Antriebsräder 2 mit jeweils einem Gegenrad 4 zusammen wirken, es ist jedoch auch möglich, dass anstelle mehrerer Gegenräder 4 eine walzenartige Ausgestaltung des Gegenrades 4 genutzt wird, wobei dieses eine Gegenrad 4 dann mit allen eingesetzten Antriebsrädern zusammen wirkt. Letztere Ausgestaltung ist natürlich nur dann möglich, wenn die Winkelposition der Arbeitskolben 3 bei allen Antriebsrädern 2 jeweils identisch ist. Eine Verdrehung der Antriebsräder 2 relativ zueinander dagegen führt zu einem runderen Lauf des Motors und wird so den höheren Aufwand für die Lagerung der verschiedenen Gegenräder 4 rechtfertigen.

[0052] Ferner ist es möglich, einen mehrreihigen und einen mehrstufigen Motor miteinander zu kombinieren, sofern die örtlichen Verhältnisse die hierdurch entstehende Baugröße zulassen. Auch können je Antriebsrad 2 mehrere über den Umfang verteilte Gegenräder 4 eingesetzt werden, wobei je eingesetztem Gegenrad jeweils vier Arbeitskolben 3 am Antriebsrad 2 vorgesehen werden. Hierdurch können mehrere Brennräume über den Umfang verteilt werden und je nach Position der Gegenräder 4 ein mehrzylindriger Motor mit entsprechender Laufruhe aufgebaut werden. Generell wird beim erfindungsgemäßen Motor die Laufruhe im Verhältnis zum Hubkolbenmotor wesentlich höher sein, da eine Bewegungsumkehr der bewegten Massen weitgehend vermieden werden kann.

[0053] Die FIG. 13, 14 und 15 zeigen einen mehrreihigen Motor, wie er oben bereits beschrieben wurde. Alle Antriebsräder werden gemeinsam durchströmt und weisen jeweils ein Turbinenrad auf. Der hinter dem Turbinenrad zur Verfügung stehende Überdruck kann entweder unmittelbar zu den jeweiligen Öffnungen der Antriebsräder geführt werden oder auch hinter dem Turbinenradstapel in ein gemeinsames Reservoir geleitet werden, von wo er aus den entsprechenden Öffnungen zugeführt werden kann.

[0054] Die FIG. 16 und 17 zeigen zusammen mit den FIG. 18 bis 20 noch einmal die oben beschriebene einstufige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. FIG. 18 zeigt das Gehäuse ohne das Antriebsrad 2, so dass das Reservoir 12 sowie die gegenüberliegend angeordnete Abgasabführung erkennbar werden. Im Zentrum des Gehäuses ist die zweite Verdichterstufe mit den zweiten Luftschaufeln 9 erkennbar. FIG. 19 zeigt dagegen, den in FIG. 18 nicht dargestellten Teil des Motors mit dem Gegenrad 4 und dem Antriebsrad 2. Das Gegenrad 4 dreht sich hier doppelt so schnell wie das Antriebsrad 2, so dass ein Eingriff der Arbeitskolben 3 in die Arbeitskolbenausnehmungen 5 sicher gewährleistet ist. In der gezeigten Stellung wälzt sich gerade der vordere Bereich der Arbeitskolbenausnehmung 5 auf dem hinteren Teil des Arbeitskolbens 3 ab, so dass in Kürze die Strömungsverbindung zu dem Reservoir 12 zur Füllung des Brennraumes mit komprimierten Medium hergestellt werden kann. FIG. 20 zeigt eine Seitenansicht des in den FIG. 18 und 19 dargestellten Motors, bei der das Reservoir 12 besonders gut erkennbar ist.

Bezugszeichenliste:

[0055] 

1

Gehäuse

2

Arbeitsrad

3

Arbeitskolben

4

Gegenrad

5

Arbeitskolbenausnehmung

6

Erste Luftschaufeln

7

Brennraum

8

Abtriebswelle

9

Zweite Luftschaufel

10

Zahnkranz

11

Gleitlager

12

Reservoir

13

Einlass

14

Auslass

15

Einspritzdüse

R

Rotationsachse

Ansprüche

1. Drehkolben-Verbrennungsmotor mit

- einem Gehäuse (1 ),

- wenigstens einem um eine Rotationsachse (R) in dem Gehäuse (1) drehbaren Arbeitsrad (2),

- wenigstens einem an dem Arbeitsrad (2) vorgesehenen Arbeitskolben (3) zum Ansaugen und Verdichten von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und zur Umsetzung des bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Gasdrucks in mechanische Energie,

- wenigstens einem Gegenrad (4) mit wenigstens einer Arbeitskolbenausnehmung (5),

einer Anzahl von drehantreibbaren ersten Luftschaufeln (6) zur Vorverdichtung von Luft oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs und

- wenigstens einem Brennraum (7) zur Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs,

- wobei der wenigstens eine Brennraum (7) im Betrieb fortwährend neu zwischen Arbeitskolben (3), Arbeitsrad (2), Gegenrad (4) und Gehäuse (1) gebildet wird und

- wobei die ersten Luftschaufeln (6) nach Art von Speichen Teil des Arbeitsrades sind und im Betrieb das Kraftstoff-Luft-Gemisch oder die Luft durch das Arbeitsrad (2) saugen,

   dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsrad (2) riemenscheibenartig ausgebildet ist und über wenigstens einen durch den oder die Arbeitskolben (3) unterbrochenen, ansonsten ringförmig umlaufenden Kanal verfügt und

- daß jeder Arbeitskolben fest in einem solchen Kanal eines Arbeitsrades angeordnet ist.

2. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitskolben (3) als flacher Steg ausgebildet ist.

3. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens zwei Arbeitskolben an einem Arbeitsrad angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskolben (3) äquidistant in dem ringförmig umlaufenden Kanal des Arbeitsrades (2) angeordnet sind und den Kanal in gleich große Segmente unterteilen.

4. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenrad derart ausgebildet ist, daß beim Betrieb des Motors seine Winkelgeschwindigkeit höher ist als die Winkelgeschwindigkeit des zugehörigen Arbeitsrades.

5. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtriebswelle (8) vorgesehen ist, deren Rotationsachse (R) identisch mit der Rotationsachse (R) des Arbeitsrades (2) ist.

6. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl drehantreibbarer zweiter Luftschaufeln (9) zur weiteren Vorverdichtung der Luft oder des Kraftstoff-Luft-Gemischs vorgesehen sind.

7. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reservoir (12) zur Aufnahme der im Betrieb von einem der Arbeitskolben (3) komprimierten Luft bzw. des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemischs beim Durchgang des Arbeitskolbens (3) durch das Gegenrad (4) vorgesehen ist.

8. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (12) im Gegenrad angeordnet ist.

9. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit wenigstens zwei an einem gemeinsamen Arbeitsrad (2) angeordneten Arbeitskolben (3), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) wenigstens ein Einlaß (13) und ein Auslaß (14) derart ausgebildet sind, daß sie in bestimmten Rotationsstellungen zweier benachbarter Arbeitskolben (3) gleichzeitig geöffnet sind, so daß Spülluft durch den Einlaß (13) in den zwischen den beiden benachbarten Arbeitskolben (3), dem Gehäuse (1) und dem Arbeitsrad (2) gebildeten Raum geleitet werden und evtl. in dem Raum vorhandene Abgase aus dem Auslaß (14) drücken kann.

10. Drehkolben-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er als mehrreihiger Motor mit wenigstens zwei, hintereinander und um eine gemeinsame Rotationsachse (R) drehbar gelagerten Arbeitsrädern (2) ausgebildet ist, denen jeweils ein Gegenrad (4) zugeordnet ist.

Claims

1. A rotary piston internal combustion engine comprising:

- a housing (1),

- at least one working wheel (2) rotatable about an axis of rotation (R) in the housing (1),

- at least one working piston (3) provided on the working wheel (2) for taking in and compressing air or a fuel-air mixture and for converting the gas pressure resulting from the combustion of a fuel-air mixture into mechanical energy,

- at least one counter wheel (4) with at least one working piston recess (5),

- a number of first air vanes (6) driveable in rotation for pre-compression of air or of a fuel-air mixture, and

- at least one combustion chamber (7) for combusting a fuel-air mixture,

- wherein the at least one combustion chamber (7) in operation is formed continuously anew between the working piston (3), working wheel (2), counter wheel (4), and housing (1), and

- wherein the first air vanes (6), in the form of spokes, are a part of the working wheel and in operation take in the fuel-air mixture or the air through the working wheel (2),

   characterized in

- that the working wheel (2) is embodied like a pulley and comprises at least one annular channel extending in a circumferential direction and interrupted by the one or more working pistons (3), and

- that each working piston is arranged fixedly in such a channel of a working wheel.

2. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that each working piston (3) is embodied as a flat stay.

3. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein at least two working pistons are arranged on the working wheel, characterized in that the working pistons (3) are arranged equidistantly in the annular channel of the working wheel (2) extending in a circumferential direction and divide the channel in segments of identical size.

4. The rotary piston internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the counter wheel is configured such that during operation it has an angular speed that is greater than the angular speed of the corresponding working wheel.

5. The rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 4, characterized in that an output shaft (8) is provided whose axis of rotation (R) is identical to the axis of rotation (R) of the working wheel (2).

6. The rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 5, characterized in that several second air vanes (9) driveable in rotation are provided for additional pre-compression of the air or of the fuel-air mixture.

7. The rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 6, characterized in that a reservoir (12) is provided for receiving air or a fuel-air mixture compressed during operation by a working piston (3) when the working piston (3) passes through the counter wheel (4).

8. The rotary piston internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the reservoir (12) is arranged in the counter wheel.

9. The rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 8, comprising at least two working pistons (3) arranged on a common working wheel (2), characterized in that in the housing (1) at least one intake port (13) and one exhaust port (14) are formed such that, in certain rotational positions of two neighboring working pistons (3), they open at the same time so that flushing air can be guided through the intake port (13) into the space formed between the two neighboring working pistons (3), the housing (1) and the working wheel (2), and can force out exhaust gases possibly present in the space through the exhaust port (14).

10. The rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 9, characterized in that it is embodied as a multi-row engine with at least two working wheels (2) arranged behind one another and rotatably supported on a common axis of rotation (R) and each one having correlated therewith a counter wheel (4), respectively.

Revendications

1. Moteur à combustion interne à piston rotatif comprenant

- un carter (1),

- au moins une roue de travail (2) tournant autour d'un axe de rotation (R) dans le carter (1),

- au moins un piston moteur (3) prévu sur ladite roue de travail (2) et destiné à aspirer et à comprimer de l'air ou un mélange air-carburant et à transformer en énergie mécanique la pression de gaz produite lors de la combustion d'un mélange air-carburant,

- au moins une roue conjuguée (4) ayant au moins un creux (5) pour les pistons moteurs,

- un nombre de premières pales d'air (6) entraînables en rotation et destinées à la précompression d'air ou d'un mélange air-carburant, et

- au moins une chambre de combustion (7) pour la combustion d'un mélange air-carburant,

- ladite au moins une chambre de combustion (7) étant formée, durant la marche, continuellement à nouveau entre le piston moteur (3), la roue de travail (2), la roue conjuguée (4) et le carter (1), et

- lesdites premières pales d'air (6) constituant, à l'instar de rayons, une partie de la roue de travail et aspirant, durant la marche, le mélange air-carburant ou l'air à travers la roue de travail (2),

caractérisé par le fait

- que la roue de travail (2) est réalisée à la manière d'une poulie et dispose d'au moins un canal interrompu par le ou les pistons moteurs (3) et s'étendant, à part cela, tout autour en anneau, et

- que chaque piston moteur est disposé solidement dans un tel canal d'une roue de travail.

2. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque piston moteur (3) est réalisé comme entretoise plate.

3. Moteur à combustion interne à p iston rotatif selon la revendication 1 ou 2, au moins deux pistons moteurs étant disposés sur une roue de travail, caractérisé par le fait que les pistons moteurs (3) sont disposés à équidistance dans le canal de la roue de travail (2), qui s'étend tout autour en anneau, et partagent le canal en segments à dimension égale.

4. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la roue conjuguée est réalisée de telle façon que, durant la marche du moteur, sa vitesse angulaire est supérieure à la vitesse angulaire de la roue de travail associée.

5. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on prévoit un arbre de sortie (8) dont l'axe de rotation (R) est identique à l'axe de rotation (R) de la roue de travail (2).

6. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on prévoit un nombre de deuxièmes pales d'air (9) entraînables en rotation et destinées à une autre précompression de l'air ou du mélange air-carburant.

7. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on prévoit un réservoir (12) destiné à recevoir l'air comprimé durant la marche par l'un des pistons moteurs (3) ou bien le mélange air-carburant comprimé, lorsque le piston moteur (3) passe à travers la roue conjuguée (4).

8. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le réservoir (12) est disposé dans la roue conjuguée.

9. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant au moins deux pistons moteurs (3) disposés sur une roue commune de travail ( 2), caractérisé par le fait que dans le carter (1) sont réalisées au moins une entrée (13) et une sortie (14) de telle manière qu'elles sont simultanément ouvertes dans des positions déterminées de rotation de deux pistons moteurs (3) voisins, de sorte que de l'air de balayage peut être introduit par l'entrée (13) dans l'espace formé entre les deux pistons moteurs (3) voisins, le carter (1) et la roue de travail (2) et peut expulser par la sortie (14) des gaz d'échappement éventuellement présents dans ledit espace.

10. Moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en tant que moteur à plusieurs rangées avec au moins deux roues de travail (2) qui sont logées l'une derrière l'autre et de manière à pouvoir tourner autour d'un axe commun de rotation (R) et auxquelles est associée respectivement une roue conjuguée (4).

Zeichnung