ROTATIONSKOLBEN-BRENNKRAFTMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung wie er in Bezug auf das Otto- und Diesel- Arbeitsverfahren bekannt ist. Abweichend von den bisher nach dem Bau- und Arbeitsprinzip bekannter Hub,- Kreis- und Drehkolbenmotoren, beschreibt die Anmeldung eine kompakte Rotationskolben-Brennkraftmaschine (RKB) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dessen Arbeitsprinzip dadurch gekennzeichnet ist, dass für eine gleichgerichtete Drehbewegung beim Startvorgang sowie bei allen Betriebszuständen, zwei Kolbenpaare in der wiederkehrenden Arbeitsposition eines oberen und unteren Totpunkt (OT/UT), sich direkt gegenüberstehend, durch Zapfen vier Kammern bilden, und dass mit Kolbenringsegmente, rechtwinkelige und trapezförmigen Dichtelementen eine sich 90° kreuzende, geschlossene Dichtgrenze zum ringförmigen Zylinder, zu den Kammern und zu den Kolbenscheiben gebildet wird und dass durch Sensoren sowohl die RKB mit externe konventionelle Starter, als auch die zwei interne, mittels Magnetscheibe und Hallsensor bzw. Lagegeber elektronisch kommutierte, Starter, Generatoren, bzw. Motoren in Außenpol-bauweise (EC- Motor = ECM), in allen Betriebszuständen berührungslos gesteuert und geregelt sind.

3.1 Stand der Technik

[0002] Seit vielen Jahren sind u.a. Schwenk-, Doppelflügel- oder Drehkolben- Brennkraftmaschinen bekannt, die zum größten Teil die Kraftübertragung vom Kolben zur Arbeitswelle durch mechanische Triebwerke wie z.B. Zahnrad- und Planetengetriebe, Kurbeltriebe, und die Steuerung der Arbeitsspiele durch Exzenterwellen, Kulissensteine, Steuernockengestänge und Sperrklinken übernehmen. Außerdem ist bekannt, dass ein oder mehrere Kolbenpaare in einem ringförmigen Zylinder durch eine gesteuerte Mechanik veränderliche Räume bilden. Keine der oben genannten bisher bekannten Motorsysteme sind bis heute technisch bzw. marktwirtschaftlich umgesetzt. Dies ist nicht allein auf die meistens sehr komplex aufgebauten mechanischen Kraftübertragungs- und Steuersysteme zurückzuführen, sondern in besonderem Maße durch eine fehlende thermische und unter hohem Druck wirksame Gasdichtheit an der Dichtgrenze zwischen den Räumen der sich drehenden Kolben, zu den Kolbenscheiben und zur Innenwand des ringförmigen Zylinders.

[0003] Eine Arbeits- und Brennkraftmaschine (DE-OS 1426022; 1969 ) ist mit mindestens zwei in einem Zylinder, um eine gemeinsame Achse umlaufenden Doppelflügelkolben ausgestattet, die zwischen ihren Flügeln befindliche Arbeitskammern einschließen und über ein Steuergetriebe derart miteinander verbunden sind, dass der eine Flügelkolben, außer seiner gemeinsamen Umlaufbewegung mit dem anderen Flügelkolben, gegenüber letzterem noch eine zusätzliche, die Arbeitskammern periodisch vergrößernde und verkleinernde Relativbewegung ausführt. Mit dem Steuergetriebe ist gegenüber dem Planetenritzel eine Exzenterscheibe des Exzentertriebes so verstellbar, dass nicht nur der Kompressionsgrad erhöht, sondern auch eine Vergrößerung des Arbeitskammervolumens erzielt wird.

[0004] Eine Verbrennungskraftmaschine (DE-OS 1965865 A; 1971) ist in einem Ausführungsbeispiel so beschrieben, dass ein Ringzylinder mit Gehäuse und Zahnrad feststehen. Welle und Schwungscheibe sind miteinander verbunden. Vier Doppelkolben als Kolbenpaar sind mit der zugehörigen Kolbenscheibe starr verbunden. Die Kreisbewegung der Kolben wird von der Welle ausgehend über das feststehende Zahnrad, dem Planetengetriebe und einer Exzenterwelle, die über Kulissensteine mit der Kolbenscheibe verbunden sind, erzeugt, so dass sich zylindrische Räume periodisch vergrößern und verkleinern. Das Übersetzungsverhältnis der Planeten-Zahnräder zum feststehenden Zahnrad beträgt 2:1. Auf die Drehzahl der Exzenterwelle bezogen entspricht die Ausführung einem Viertakt-Achtzylinder-Gegenkolbenmotor.

[0005] Eine Bogenkolben-Brennkraftmaschine (DE-OS 2353807 A1, 1975) ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei sich in einem Ringhohlraum des Gehäuses gegenüberliegende Bogenkolben durch zwei überkreuz auf einer Pendelwelle verankerten Kolbenhebeln zu zwei Bogenkolbenpaaren verbunden sind, die durch verdrehen der beiden Kolbenhebeln gegenseitig vier Volumen ändernde Brennkammern im Ringhohlraum bilden, die jeweils von zwei Bogenkolben begrenzt werden. Die Steuerung des Gaswechsels in den vier Brennkammern wird durch Drehen eines mit Schlitzen versehenen, auf einem zentrischen Ansaugstutzen, der trichterförmigen Ausbildung des Gehäuses gelagerten und gegen die trichterförmigen Fläche dichtenden Steuerkegels durchgeführt.

[0006] Bei einem bekannten Drehkolben-Verbrennungsmotor (DE-OS 3046725 A1; 1982) sind in einem Ringzylinder jeweils zwei diametral gegenüberliegende Kolben an zwei aneinander anliegenden scheibenförmigen Halterungseinrichtungen befestigt. Am Umfang des Ringzylinders sind eine Anzahl von Auslässen und Einlässen angeordnet, so dass zu jedem Zeitpunkt jeweils diametral gegenüberliegende Verbrennungs-, Ansaug-, Kompressions- und Ausstoßkammern gebildet werden, deren Lage sich während der Bewegung der Kolbenpaare entlang des Ringzylinders verschiebt. Der jeweils nachlaufende Kolben wird am Ende des Kompressionsvorgangs mechanisch mittels einer Klinkenradanordnung gegen eine Rückwärtsbewegung arretiert, wobei in Kolbendrehrichtung eine Relativbewegung überlagert wird, so dass bei der Drehung des Kolbensystems volumenveränderliche Kammern gebildet werden. Zwischen den Kolbensystemen sind getrennte Getriebeeinrichtungen zur Verbindung der Kolbensysteme mit der Arbeitswelle vorgesehen. in einer Raste die Abstützung zwischen Arbeits- und Gegenkolben während des Brennvorgangs übernimmt. Die Auslass- und Einlassventile werden über ein Steuergestänge und innenverzahnte Zahnräder durch Steuernocken betätigt.

[0007] Eine bekannte Verbrennungskraftmaschine (DE-OS 3330125 A1; 1985) arbeitet im Zwei- und Viertaktverfahren mit einem Schwenkkolben. Dieser Schwenkkolben in einem Hohlzylinder mit einem oder mehreren festen Trennsegmenten und mit einem oder mehreren Kolbensegmenten auf der Welle, die in den Zylinderböden gelagert ist, wird durch Verbrennungsdruck in eine hin und her pendelnde Bewegung versetzt. Die Pendelbewegung wird dabei über Zahnräder und Freiläufe in fortlaufende Bewegung umgesetzt.

[0008] In einem Oszillationskolbenmotor (Oscillating Piston Engine) (US-PS 5222463; 1993) bewegen sich acht gebogene Kolben in einem ringförmigen Brennraum (Toroid). Jeweils vier Kolben sind dabei auf einer eigenen zentralen Scheibe befestigt. Die beiden Scheiben sind wiederum mit einer von zwei Antriebswellen verbunden, die koaxial nach außen geführt sind. Die beiden Scheiben bewegen sich mit ihren je vier Kolben im Viertaktprozess oszillierend gegenläufig, sodass jeweils zwei Kolben ein Paar bilden zwischen denen sich die vier Takte im rotierenden Toroid abspielen. Die gegenläufige Bewegung der Antriebswellen wird durch einen Kurbeltrieb in eine Drehbewegung umgesetzt. Die Kolbenstirnflächen haben eine Form die einem flachen Kegel entspricht, welche einen Kompressionsraum in den vier Kammern freihalten, wenn sich die Kolben beim Arbeitsspiel direkt gegenüberstehen. Jeder Kolben ist mit mehreren Kolbenringen ausgestattet, die eine Abdichtung zu allen ringförmig bewegenden Bauteilen gewährleisten soll.

[0009] Die DE 44 28 341, welche als nächst liegender Stand der Technik angesehen wird, A1 betrifft eine Drehkolben-Arbeitsmaschine mit einer geraden Anzahl, also wenigstens zwei in einem ringförmigen, mit im Abstand voneinander angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen versehenen Zylinderraum beweglichen Arbeitskolben, die an je einem von wenigstens zwei um eine gemeinsame Motorhauptachse dreh- und relativ zueinander beweglichen Kolbenträgern angeordnet sind, wobei den beiden Kolbenträgern mittels einer mechanischen Zwangssteuerung jeweils Umlaufbewegungen mit periodischer Geschwindigkeitsänderung aufgezwungen werden, derart, dass zwecks Bildung eines Verdichtungsraumes einer einem oder mehreren definierten Punkten des ringförmigen Zylinderraumes zugeordneten Abbremsung bzw. einem Stillstand des einen Kolbenträgers eine Nachlaufbewegung des anderen Kolbenträgers und einer zwecks Bildung eines Expansionsraumes anschließenden Weiterbewegung des einen Kolbenträgers eine erneute Nachlaufbewegung des anderen Kolbenträgers zugeordnet ist. Die Kolbenträger sind als kreisrunde, flache Scheiben ausgebildet auf denen die Arbeitskolben befestigt oder mit diesen einteilig hergestellt sind, und die mit einer der Querschnittsform des Zylinderraumes entsprechenden Wölbung ihrer Umfangsfläche ausgestattet sind.

[0010] Die DE 306 613 C betrifft eine Explosionskraftmaschine mit zwei je an einem Laufrad befestigten und abwechselnd in einem Ringraum kreisenden, zeitweise durch gesteuerte Sperrstücke festgehaltenen Kolben. Ein Sperrstückenpaar wird durch jeden von zwei starr mit den Laufrädern verbundenen Schaltringen gesteuert in denen mit der Motorachse verbundene Mitnehmerräder mit je einer federnden Klinke liegen, durch welche letztere bei Fehlzündungen oder Überlastung der Maschine einer oder beide Kolben mitgenommen werden.

[0011] Die DE 195 25 803 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Leistung eines Drehkolbenmotors mit elektronischer Regeleinheit. Zwischen einer Triebwerkswelle und einer Getriebewelle ist eine flexible Wellenverbindung angeordnet, die aus zwei anliegenden klauenartig gegenseitig übergreifenden Scheiben besteht, die jeweils mit der Triebwerkswelle und der Getriebewelle fest verbunden sind und die in Drehrichtung der Wellen eine durch die klauenartigen Übergreifungen begrenztes Spiel aufweisen, das mittels eines Sensorsystemes bestimmbar ist. Das Sensorsystem ist mit einer elektronischen Regeleinheit verbunden. Zwischen den beiden anliegenden Scheiben sind elastische Elemente zur Kraftübertragung angeordnet.

[0012] Die WO 91/10820 A1 bezieht sich auf eine Rotationskolbenverbrennungskraftmaschine. Bei Maschinen dieser Art müssen die Arbeitskammern und die durch die Kolben getrennten Teilbereiche, der Arbeitskammern des im Inneren des Gehäuses mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Rotors gegeneinander dauerhaft abgedichtet werden. Zu diesem Zweck weist jeder Kolben eine achsparallel verlaufende, radial offene Außennut und zwei radial verlaufende, an ihren radial außenliegenden Enden in die Außennut mündende, nach entgegengesetzten Stirnseiten axial offene Seitennuten auf. In der Außennut ist eine langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer einen Längsseitenfläche radial gegen eine teilzylindrische Innenfläche der Rotor-Außenwand anliegende, als Axialdichtung wirkende keramische Dichtleiste angeordnet. Weiter befindet sich in den Seitennuten je eine langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer einen Längsseitenfläche axial gegen eine Innenfläche des benachbarten Stirnseitenteils anliegende, als Axialdichtung wirkende keramische Dichtleiste. Im Mündungsbereich zwischen der Außennut und den Seitennuten liegen die Dichtleisten in einem Überlappungsbereich breitflächig gegeneinander an.

3.2 Aufgabenstellung

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktionsfähiges, wirtschaftlich und technisch umsetzbares Motorkonzept in kompakter Bauweise mit geringem Fertigungsaufwand und neuem Arbeitsprinzip darzustellen, das gegenüber dem heute u.a. im Kraftfahrzeug eingebauten Hubkolbenmotor nicht nur einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad erzielt, sondern auch eine wesentlich vereinfachte sensitive Steuerung und Regelung, der in einem ringförmigen Zylinder umlaufenden Kolbenpaare, beinhaltet. Außerdem soll eine geschlossene Dichtgrenze an den Kolben und zur Gehäusewand, mit der sich 90° kreuzenden Kolbenscheibe, dargestellt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit hohem Drehmoment und langer Lebensdauer bei niedriger Drehzahl bereitzustellen, der die heutigen Anforderungen nach Kraftstoff- bzw. Energieeinsparung sowie geringer umweltschädlicher Abgasemissionen (z.B. CO₂ - Ausstoß) auch mit Wasserstoffantrieb oder andere alternative Brennstoffe (Erdgas, Biobrennstoffe etc.), erfüllen kann. Eine weitere Aufgabe ist es, mit geringem Aufwand eine sichere, wirkungsvolle und einfache Kühlung des Motors sowie eine zwischen den Kolbenscheiben integrierte Ölpumpenfunktion für eine Druckumlaufschmierung, zur Verfügung zu stellen.

3.3 Arbeitsprinzip

[0014] Die in dieser Erfindung zu beschreibende sensorgesteuerte RKB 50, 60 mit zwei konventionelle externe Starter oder mit zwei interne ECM 45, die als Starter, Generator und als Hybridantrieb, über Magnetscheibe und Hallsensor bzw. Lagegeber berührungslos schaltbar, steuerbar und regelbar sind, beinhaltet das besonders vorteilhafte Konzept zwei sich in einem ringförmigen Gehäuse um eine gemeinsame Achse drehende Kolbenscheiben, die mit je zwei symmetrisch angeordneten Kolben als Kolbenpaare (Kp) direkt in einem oberen und unteren Totpunkt (OT/UT) sich gegenüberstehen eine wiederkehrende Arbeitsposition für die abwechselnd gleichgerichtete Drehbewegung, ohne Einschränkung durch Zahnrad- oder Kurbelgetriebe, einnehmen. Mit der Ausgestaltung von zwei Zapfen an den Stirnseiten der Kolben, wird im OT eine Ansaug- und im UT eine Arbeitskammer (Vc) und an der Kolbenrückseite der Kp eine Verdichtungs- (Vh) und Expansionskammer gebildet. Die Summe der Winkelgrade von zwei Kolben mit Zapfen und Kolbenhub beträgt immer 180° Kurbelwinkel (Kw). Durch die Expansionskraft des komprimierten und gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches zwischen zwei Kolben in der Arbeitskammer bleibt abwechselnd ein Kp, sich durch eine Rücklaufsperre im Gehäuse abstützend, stehen und bei einer gewählten Kolbenlänge von 45°/60°/72° Kw und der Drehbewegung von 90°/60°/36° Kw werden gleichzeitig mit dem zweiten Kp, in vier Kammern, die Arbeitsspiele eines Viertaktmotors ausgeführt und eine Arbeitswelle (Aw) mit Schwungrad, Zahnrad- Steuerscheibe bzw. der Rotor mit Permanentmagnete und Magnetscheibe des internen ECM, durch eine entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre mitgedreht.

[0015] Durch thermischen Druck und kinetische Energie werden dann die Kolbenpaare gemeinsam und direkt gegenüberstehend um 45°/60°/72° Kw weitergedreht und nach 135°/120°/108° Kw ein neuer Arbeitstakt (At) begonnen. Die Kolbenpaare drehen sich zur Arbeitswelle ohne Getriebe im Verhältnis 2:3/2,25:3/2,5:3 und es werden dabei 8/9/10 At erzeugt. (siehe Tabelle 1, Drehzahl Kp gewählt mit n= 1000 U/min).

[0016] Innerhalb eines konstanten 180° Kw umfassenden Kreissegmentes im Zylinder des Gehäuses 17, 18, 19, wird das Verdichtungs- und Hubverhältnis durch die veränderbare Länge der Zapfen 48 und/oder der Kolbenwinkel bzw. Kolbenlänge 1 - 4 und dessen Durchmesser bestimmt. In der Kompressionskammer 27 sind zwei Öffnungen 30 vorgesehen, die mit einer Druckluftleitung 32 und einem elektrisch regelbaren Ventil 52 verbunden sind, das den Kompressionsdruck von der Verdichtungs- zur Ansaugkammer ausgleichen kann, wenn sich ein Kolben zwischen den beiden Öffnungen befindet. Mit Hilfe dieses Ventils kann das erforderliche Starterdrehmoment und die Motorleistung (z.B. mit einem Drehpotentiometer am Gaspedal oder anderen Stellorganen), über die veränderbare Verdichtung Vc geregelt werden. In der Expansionskammer befindet sich eine weitere Öffnung 31, die mit einem Rückschlagventil 54 verschlossen ist und bei Unterdruck die Kammer 29 öffnet, um den Startvorgang zu erleichtern.

[0017] Im weiteren Verlauf wird die Motorsteuerung der folgenden Betriebszustände beschrieben:

• Motor starten und Zündvorgang
• Motorsteuerung im Leerlauf
• Motorsteuerung im Teil- und Vollastbereich

3.4 Motor starten und Zündvorgang

[0018] Beim ersten Startvorgang des Motors mit einem Zündstartschalter 138 befindet sich noch kein zündfähiges Gemisch in der Ansaugkammer. Die Kolbenpaare werden aus jeder zueinander sich zufällig ergebenden Stellung heraus, mit einem oder beiden externen Startern bzw. mit der Starterfunktion des internen ECM in die Arbeitsposition des OT/UT gedreht und das Kp b sensorgesteuert durch eine wechselseitig wirkende Verriegelungsvorrichtung oder durch einen Polwendeschalter für die abwechselnde Umkehr der Drehrichtung des externen konventionellen Starters, oder mit dem Starter des internen ECM durch eine Steuerelektronik über Hallsensor bzw. Lagegeber, gegen eine Rücklaufsperre (Freilauf) im Gehäuse angehalten. Mit dem Starter von Kp a werden dann vier Arbeitsspiele (ansaugen, verdichten, expandieren, ausschieben) ausgeführt und ein Zündfunke für den At aktiviert.

[0019] Dies wird erfindungsgemäß bei der Verriegelungsvorrichtung dadurch möglich, dass auf jeder Seite des Gehäuses im OT ein induktiver Sensoren (oder ein Sensor mit gleicher Funktionalität) über zwei inneren Kreissegmente, welche mit den Kolbenpaaren in Verbindung stehen, berührungslos vier Hubmagnete 98, 99 Fig 4 und über zwei äußere Kreissegmente zwei externen konventionelle Starter 139, 140 so steuern, dass in Drehrichtung der Arbeitswelle das Kp a durch b und umgekehrt, über zwei Anschläge an einer Dämpferscheibe mit Dämpferfeder bei erreichen des OT oder durch Änderung der Drehrichtung mit einem Polwendeschalter Fig 4.1, im Gehäuse 17, 18 solange festgehalten wird, bis das Kp a bzw. b sich an den Zapfen 48 berühren. Das dabei verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dann mit beiden Kolbenpaaren 45°/60°/72° Kw durch den Starter des Kp a bis in den UT weitergedreht. Erfolgt keine Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, wird das Kp b vom Starter des Kp b wieder 90°/60°/36° Kw weitergedreht. Beim Startvorgang über einen links und rechts des Motorgehäuses integrierten, internen ECM, wird durch eine Magnetscheibe 112 und mit Hilfe von Hallsensor bzw. Lagegeber 113, und einer Regelelektronik, die abwechselnde Drehrichtung geschaltet und die 0-Lage des OT/UT detektiert. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis der Zündstartschalter auf Stellung "0" gestellt wird oder der Motor selbsttätig anläuft. Ist der Motor gestartet, wird der Zündstartschalter 138 auf die Stellung "1" gedreht. Der Startvorgang des Motors wird durch das elektrisch regelbares Druckausgleichsventil 52 zwischen der Kammer 26, 27 und dem Rückschlagventil 54 in Kammer 29 wesentlich erleichtert.

3.5 Motorsteuerung im Leerlauf

[0020] Der Zündfunke wird vorzugsweise durch einen Hallsensor und einem Hallrad mit mindestens zwei Nuten direkt mit dem Kp a, b gesteuert und über zwei Einzelfunkenspulen, die an eine Batterie angeschlossen sind, erzeugt. Die Steuerung einer Früh- und Spätzündung kann, wie bei herkömmlichen Motoren, über eine Unterdruckdose, die über den Ansaugkanal gespeist wird, durch betätigen der Trägerscheibe 132, 133 automatisch erfolgen.

[0021] Ist der Motor gestartet, kann sich nun abwechselnd das Kp a, b selbsttätig, bei gleichzeitiger Mitnahme der Arbeitswelle 58, Zahnrad- Steuerscheibe 83, 84 oder des Rotors 102 des internen ECM durch die entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre 75, 76, um 90°/60°/36° Kw weiterdrehen. Dabei werden gleichzeitig alle erforderlichen Arbeitsspiele ausgeführt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis der Motor ausgeschaltet wird. Der Verdichtungsdruck in der Kammer 27 wird über ein elektrisch steuerbares Ventil 52 zur Druckregelung in Verbindung mit dem Gaspedal (E-Gas) bzw. anderen geeigneten Stellmechanismen so geregelt, dass sich beide Kolbenpaare nach 90°/60°/36° Kw maximal noch leicht an den Zapfen 48 berühren und die Leerlaufdrehzahl konstant gehalten wird. Durch die Übertragung des expandierenden thermischen Gasdruckes und der kinetischen Energie auf das zweite Kolbenpaar werden beide Kolbenpaare, direkt gegenüberstehend, 45°/60°/72° Kw weitergedreht. Das überschüssige Kraftstoff-Luft-Gemisch wird über die Druckluftleitung 32 in die Ansaugkammer 26 zurückgeführt. Das Schwungrad unterstützt in diesem Betriebszustand eine gleichmäßige Drehbewegung der Arbeitswelle.

3.6 Motorsteuerung im Teil- und Volllastbereich

[0022] Wird die Zufuhr des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches durch betätigen des Gaspedals verändert, wird gleichzeitig das elektrisch regelbare Ventil 52 geöffnet oder weiter geschlossen und der Verdichtungsdruck in der Kammer 27 und die Arbeitsleistung bzw. Drehzahl des Motors verringert oder erhöht. Auch in diesem Betriebszustand wird das nachfolgende Kolbenpaar durch die entgegen der Drehrichtung wirkende Reaktionskraft selbsttätig im OT/UT solange stehen bleiben, bis das arbeitende Kolbenpaar das stehenden Kolbenpaar an seinem Zapfen berührt und dann durch Übertragen des thermischen Gasdruckes und der kinetischen Energie bzw. des Schwungmomentes wieder bis zum UT/OT und nächsten At mitdreht. Zusätzlich zum regelbaren Ventil 52 wird die Drehzahl der Kp a, b und die Arbeitsleistung des Motors durch die Früh- oder Spätzündung über eine Unterdruckdose, die mit beiden sich drehbar gelagerten Hallsensoren verbunden ist, geregelt.

[0023] Folgende besondere Vorteile ergeben sich für dieses Motorkonzept unter anderem dadurch:

• dass in einer relativ kompakten Bauweise ein großer Kurbelradius, ein hohes Drehmoment bei gleichzeitig niedriger Drehzahl und hoher Arbeitstaktfolge möglich wird,
• dass durch die geringe Anzahl der zusammenwirkenden Motorteile mit geringen Reibungsverlusten und dadurch mit einem erhöhten mechanische Wirkungsgrad zu rechnen ist,
• dass durch große Ein- und Auslasskanäle, die über den ganzen Expansionsweg beim At geöffnet bleiben und durch die Abdichtfunktion der Kolben auf beiden Seiten abgedeckt werden, der volumetrischen Wirkungsgrad (Gütegrad) erhöht werden kann,
• dass mit den beiden internen ECM nicht nur ein beinahe verschleißfreies Starten des Motors, sondern auch bei laufendem Verbrennungsmotor ein paralleler Hybridantrieb 45 oder bei abgeschalteter Zündung ein rein elektrischer Antrieb möglich ist und
• dass der Verbrennungsmotor abwechselnd einen der beiden internen ECM als Generator antreibt und der erzeugte Strom einem Energiespeicher zugeführt werden kann.

[0024] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass

• die Summe der Winkelgrade von einem Kolbenpaar mit Zapfen und Kolbenhub immer 180° Kw beträgt,
• ein Kolben sich nach jeder Drehung eines Kolbenpaares von 135°/120°/108° Kw genau in der Position des OT zwischen der Abgas- und Ansaugöffnung befindet und die Zündkerzen zwischen zwei Kolben im UT angeordnet sind,
• durch ein neues Dichtelementkonzept, bei der die Kolbenpaare eine sich 90° kreuzende geschlossene Dichtgrenze zu den beiden Kolbenscheiben und zur Gehäusewand aufweisen, keine Ventile und Ventilsteuerung erforderlich sind,
• beim At das Kp a, b sich im OT/UT durch eine Rücklaufsperre im jeweiligen Gehäuse abstützen und mit entgegengesetzter Wirkung einer Rücklaufsperre die Arbeitswelle zusammen mit der Zahnrad- Steuerscheibe 83, 84 oder die Magnetscheibe 112 und der Rotor 102 mit dem Fremderregten Permanentmagnet 104 des internen ECM, mitgedreht werden kann,
• das Drehmoment abwechselnd eines der beiden internen ECM bei gezündetem Kraftstoff-Luft-Gemisches und gleichzeitig von beiden internen ECM, bei abgeschalteter Zündung über die Rücklaufsperre 75, 76 auf die Arbeitswelle übertragen werden kann,
• in der Kammer 27 sich zwei Öffnungen 30 befinden, die mittels einer Druckluftleitung 32 verbunden sind und dass diese Druckluftleitung ein elektrisch regelbares Ventil 52 aufweist, das den Druck in der Verdichtungs- und Ansaugkammer ausgleichen kann, wenn sich ein Kolben zwischen den beiden Öffnungen befindet,
• dieses Ventil mit Hilfe eines Drehpotentiometers am Gaspedal oder anderen Stellorganen elektrisch geregelt und damit die Motorleistung über die veränderliche Verdichtung zusätzlich beeinflusst werden kann,
• sich in der Kammer 28 eine weitere Öffnung 31 befindet, die mit einem Rückschlagventil 54 verschlossen ist und bei Unterdruck (z.B. beim Startvorgang) diese Kammer öffnet,
• mit dem Drehzahlsensor 87 ein Motormanagement ermöglicht wird, dass den Leistungsbedarf, Verbrauch und CO₂ - Ausstoß über eine Lambdasonde optimal einstellen kann,
• eine einfache Motor Start- Stoppfunktion (nicht nur für Hybridantriebe) zur Einsparung des Krafistoffverbrauchs Vorteilhafterweise dadurch möglich wird, dass bei stehenden Kolbenpaaren die Arbeitswelle zusammen mit der im Schwungrad 88 gespeicherten Energie sich frei weiterdrehen und der Motor unabhängig von der drehenden Arbeitswelle 58 wieder gestartet werden kann,
• eine Magnetscheibe 112 für jedes Kolbenpaar durch Hallsensoren bzw. Lagegeber 113, elektronisch kommutiert wird und eine Steuer- Regelelektronik die Winkelgenaue Drehrichtungsumkehr schaltet,
• für jedes Kolbenpaar eine Zündkerze 42 zur Verfügung steht und deren Zündung mit einem Hallrad mit mindestens zwei Nuten, einem Hallsensor und einer Einzelfunkenspule erfolgt und dass die Verstellung des Zündzeitpunktes über eine Unterdruckdose für beide Zündkerzen gleichzeitig erfolgen kann,
• das Motorkonzept eine Variabilität in der geometrischen Auslegung des Kolbenwinkels und der Kolbenzapfen und damit des Kolbenhubes bzw. Hubverhältnisses und des Verdichtungsraumes bzw. der Verdichtung innerhalb des konstanten Kreissegmentes im Zylinder des Motorgehäuses von 180° Kw ermöglicht,
• die Ausführung des inneren Gehäuse- und Kolbenquerschnittes in runder oder eckiger Form durch das neue Dichtelementkonzept möglich wird,
• mit einer kontinuierlichen in den Kolbenscheiben eingebauten Öldruckumlaufschmierung gleichzeitig eine Kühl- und Abdichtfunktion der Kolben zu den einzelnen Kammern und zum Gehäuseinnenraum erfolgen kann.

4. Ausführungsbeispiel

[0025] Die Erfindung ist im Aufbau und der Arbeitsweise anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels mit dem Kolben- und Zapfenwinkel von gesamt 45° Kw und einem Kolbenhub von 90° Kw im Folgenden näher beschrieben.

[0026] Es zeigen:

Fig. 1.1 eine schematische Seitenansicht vom Innenraum des Motors mit der wiederkehrenden Arbeitsposition der Kolbenpaare und der Aufteilung des Ringraumes in vier Kammern,

Fis. 1.2 einen Teilquerschnitt durch das ringförmige Gehäuse mit den beiden Kolbenscheiben, den Kolben und deren Lagerung im Gehäuse,

Fig. 2.1 einen Gesamtquerschnitt durch die am Motorprinzip beteiligten Komponenten, mit dem Schmierölverlauf an einem Kolbenpaar,

Fig. 2.2 einen Teilschnitt durch die Zahnrad- Steuerscheibe mit Zahnkranz und Dämpferscheibe sowie die Ansicht der Vorrichtung zur Verriegelung und Positionierung der Kolben im OT und UT,

Fis. 2.3.2.4 zeigt die Seitenansichten der Zahnrad- Steuerscheibe zur Steuerung der Startermotoren und der Verriegelung mit je zwei 180° Kw gegenüberliegenden Kreissegmenten und die Position der Sensoren im OT,

Fil!. 2.5- 2.7 einen Teilquerschnitt und die isometrische Ansicht des internen ECM mit dem Rotor (Permanentmagnet), Stator (Elektromagnet) und der bürstenlosen Kommutierung der Magnetscheibe mittels Hallsensoren bzw. Lagegeber,

Fig. 3.1- 3.10 die Darstellung des Arbeitsprinzips mit Sensorsteuerung über Kreissegmente, Positionsrad und Hallsensor, bei einer Umdrehung beider Kolbenpaare, am Beispiel eines Saugmotors,

Fig. 3.11 ein Weg-Zeit-Diagramm (s/t-Diagramm) der beiden Kolbenpaare zur Verdeutlichung der abwechselnd gleichgerichteten Drehbewegung und der Übersetzung von 2:3 zur Arbeitswelle,

Fig. 3.12 ein Arbeitsdiagramm (p/v-Diagramm) der sensorgesteuerten RKB als Saugmotor in Zusammenwirkung der in den einzelnen Kammern entstehenden Druckverlaufes über dem Hubvolumen (Kammervolumen),

Fig. 4 einen Stromlaufplan, der die Motorsteuerung mit der Zündung, dem Hallsensor und Hallrad, der Verriegelungsvorrichtung mit Hubmagnete, sowie der externen Startermotoren über Kreissegmente durch Sensoren und einem Zündstartschalter aufzeigt,

Fig. 4.1 einen Teilbereich des Stromlaufplanes, der die Motorsteuerung der konventionellen externen Starter mit der Polwendeschaltung für Drehrichtungsumkehr aufzeigt,

Fig. 5.1-5.7 das Dichtungskonzept der einzelnen Kolben- und Kolbenscheiben mit Kolbenringsegmente und weiteren Dichtelementen für zwei alternative Kolben- bzw. Zylinderquerschnitte,

Fig. 6 die isometrische Ansicht, der in den Kolbenscheiben integrierten Ölpumpenfunktion mit Pumpenscheiben,

Fig. 6.1-6.6 die Schnitte und Unteransicht am Kolben mit den Bohrungen zur Schmierung und Kühlung derselben und der als Rückschlagventil eingesetzten Abdeckplatte,

Fig. 7 die isometrische Ansicht, des Kühlmittelverlaufes in den Gehäuseteilen mit den Ölbohrungen, die in den Gehäuserippen integriert sind,

Fig. 8.1.8.2 die Gesamtaußenansicht der sensorgesteuerten RKB von links und rechts,

Fig. 9 die Gesamtaußenansicht der sensorgesteuerten RKB mit zwei internen ECM,

Fig. 9.1 ein Blockschaubild mit der links und rechts von der RKB angeordneten internen ECM, in Funktion eines parallelen Hybridantriebes.

[0027] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform Fig. 1.1 und Fig. 1.2 beinhaltet der Motor je zwei 180° Kw gegenüberstehende Kolbenpaare mit den Kolben 1, 2 (Kp a) und 3, 4 (Kp b), die auswechselbar auf je einer kreisrunden Kolbenscheibe 5, 6 sich automatisch axial im gleichen Abstand zur Innenwand des Gehäuses 17, 18 positionieren können. Das wird einmal durch die gleitende Verbindung der Kolbenstange 8 im Kolbenbolzen 7 und einer genauen radialen spielfreien Einstellbarkeit, mittels zweier Gewindestifte 12 in der Gewindebohrung 11, mit kugelförmig und exzentrisch versetztem Schraubenende, welches in einem Kulissenstein 9 eingreift Fig. 5.1- 5.3 oder durch eine Schraubverbindung der Kolben 1 - 4 zur Kolbenscheibe 5, 6 mit Hilfe der Kolbenschraube 23 und einem Kolbenbolzen 24 Fig 2.5. wobei der Kolben auf der Kolbenscheibe verschiebbar ist, möglich. Durch zylindrische Federn 209, die auf eine Öl-Abstreifplatte 208, 213 seitlich wirken, wird der gleichmäßige Abstand eingehalten. Der Überhang der Kolben zur benachbarten Kolbenscheibe hat für die reibungsfreie Drehbewegung einen geringen radialen Spalt 164 Fig. 5.6 und jeder Kolben kann sich zur Übertragung des Drehmomentes auf breiter Basis zur Stirnfläche der jeweiligen Kolbenscheibe abstützen.

[0028] In einer Kolbenvariante hat jeder der vier Kolben einen rechtwinkligen und in einer weiteren Variante einen kreisbogenförmigen Querschnitt, der im unteren Bereich in einem Sockel 10 endet Fig. 5.6. Diese Querschnitte werden zu vier Kolben 1 - 4 mit Zapfen 48 an den Stirnflächen ausgestaltet. Diese Kolben übernehmen gleichzeitig eine Ventil- und Abdichtfunktion zu dem aus mehreren Teilen bestehenden geschlossenen Gehäuse 17, 18, 19, zu den vier Kammern 26-29 und zu den Kolbenscheiben. Die Ansaug- 35 und Abgasöffnung 36 ist am Umfang Fig. 1.1 des Gehäuses so angeordnet, dass eine Ventilsteuerung zur Abdichtung der Öffnungen bei den wiederkehrenden Drehbewegungen der Kolbenpaare in der Arbeitsposition des OT/UT entfällt. Das Gehäuse 17 und 18 hat im UT eine Gewindebohrung 40, 41 zur Aufnahme je einer Zündkerze 42.

[0029] Zwei Kolbenscheiben, die am äußeren Durchmesser der Nabe 14 jeweils links und rechts im Gehäuse 17, 18 mittels Kugellager 15, 16 gelagert sind, bilden stirnseitig eine klauenförmige Verzahnung 66, 67 aus. Zwischen den beiden Kugellagern und der jeweiligen Kolbenscheibe sind im Gehäuse je eine Rücklaufsperre (Freilauf) 21, 22 die mit der Nabe 14 durch eine Passfeder 25 verbunden ist, so angeordnet, dass sich abwechselnd eine Kolbenscheiben mit einem Kp a bzw. b zentrisch zur Arbeitswelle 58 in nur einer Richtung drehen können.

[0030] Das zweite Kolbenpaar wird zusammen mit der Arbeitswelle 58 durch eine entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre 75, 76 abwechselnd so weitergedreht, dass während einer gewählten Drehung von 90°/60°/36° Kw alle vier bekannten Arbeitsspiele (ansaugen - Kammer 26, verdichten - Kammer 27, zünden - Kammer 28 und ausstoßen - Kammer 29) eines Hubkolbenmotors, umgesetzt werden können.

[0031] Mit Änderung von Durchmesser und Länge der Zapfen 48 und Kolben 1 - 4 (Kolbenwinkel), wird auch bei gleichem Kurbelradius R die Verdichtung, das Hubverhältnis und das Kammervolumen in allen 4 Kammern beeinflusst. Die Summe der Winkelgrade von je zwei Kolben mit den Zapfen 48 zusammen mit dem Expansions- 29 bzw. Verdichtungsraum 27 beträgt dabei immer 180° Kw.

[0032] Die Arbeitswelle 58 wird durch Gleit- oder Nadellager 61 in der Nabenbohrung der Kolbenscheibe gelagert Fig. 2.1 Auf dieser Welle wird jeweils links und rechts mit der klauenförmigen Verzahnung 66, 67 eine innere Kupplungsscheibe 69, 70 mit den Kolbenscheiben 5, und 6, axial gekoppelt. Die innere Kupplungsscheibe ist mit den Kugellagern 72 ,73 und 77, 78 auf der äußeren Kupplungsscheibe gelagert. Zwischen den Kugellagern wird konzentrisch eine Rücklaufsperre 75, 76 so angeordnet, dass die innere- 69, 70 über die äußere Kupplungsscheibe (80), (81) mit der Passfeder 82, die Arbeitswelle in Kolbendrehrichtung mitdreht.

[0033] In der weiteren Ausgestaltung, wird eine Zahnrad- Steuerscheibe 83, 84 mit einem Zahnkranz 85, 86, für den Antrieb der Kolbenpaare beim Startvorgang des Motors Fig. 2.1, mittels externen elektrischem Starter 139, 140, und bei dem internen ECM der Rotor 102 mit Fremderregte Permanentmagnete 104 und einer Magnetscheibe 112 mit der inneren Kupplungsscheiben 69, 70 starr verbunden. Der Stator (E- Magnet) 103 des internen ECM ist konzentrisch zur Arbeitswelle an der Gehäuseabdeckung 95, 96 befestigt. Der Rotor wird durch drei, um den Stator 103 verteilte und ebenfalls an der Gehäuseabdeckung befestigte Hallsensoren bzw. Lagegeber 113, elektronisch kummutiert bzw. detektiert Fig. 2.5- 2.7. An einem Ende der Arbeitswelle befindet sich auf der äußeren Kupplungsscheibe 81 ein Schwungrad 88, in dem das Drehmoment des Motors gespeichert wird und das in Verbindung zu einer mechanischen oder automatischen Fahrzeugkupplung und Getriebe stehen kann. Am gegenüberliegenden Ende der Arbeitswelle ist eine Öldrehdurchführung 89 vorgesehen, die auch einen Sensor 87 zur Drehzahlerfassung der Arbeitswelle aufnehmen kann. Außerdem ist auf dieser Seite die Montage einer Keilriemenscheibe 92 auf der äußeren Kupplungsscheibe 80 zum Antrieb der erforderlichen Anbauaggregate z.B. Wasserpumpe, Lichtmaschine, Kältekompressor usw. vorgesehen.

[0034] Die Arbeitswelle wird durch zwei gewellte Federscheiben bzw. Tellerfedern 90 mittels zweier Muttern 91 (oder auch mit anderen geeigneten Befestigungselementen) zum Gehäuse in der Weise fixiert und zentriert, dass sich die äußere Kupplungsscheibe 80, 81 zur inneren Kupplungsscheibe 69, 70 jeweils über die Kugellager 77, 78, und 15, 16 axial am linken und rechten Gehäuse 17, 18 abstützen kann. Dadurch wird ein Längenausgleich bei den vorhandenen Temperaturänderungen und Toleranzausgleich der einzelnen Bauteile gewährleistet. Der Startvorgang wird einerseits erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass mit einer formschlüssigen axialen Kupplung 66, 67 eine Verbindung von einem Zahnkranz 85, 86 über die Zahnrad- Steuerscheibe 83, 84 zur inneren Kupplungsscheibe 69, 70 und Kolbenscheibe 5, 6 hergestellt wird. Die Kolbenpaare a, b werden dadurch von je einem externen Starter 139, 140 aus einer beliebigen Position, innerhalb des ringförmigen Zylinders 19, abwechselnd angetrieben. Mittels eines Sensors 118, 120, der an der Gehäuseabdeckung 95, 96 im oberen Totpunkt befestigt ist, werden über zwei symmetrisch angeordnete äußere Kreissegmente 122, 123 die Starter der Kolbenpaare a und b berührungslos ein- bzw. ausgeschaltet. Über zwei symmetrisch angeordnete innere Kreissegmente 128, 129 wird ein Sensor 125, 126, der ebenfalls an der Gehäuseabdeckung 95, 96 im oberen Totpunkt befestigt ist Fig. 2.1, schaltbar, wodurch zwei Hubmagnete 98, 99 aktivierbar sind, die zwei symmetrische auf jeder Seite der Gehäuseabdeckung angeordnete Verriegelungen betätigen, wodurch eines der Kolbenpaare a, b angehalten wird. Die Verriegelung besteht aus je einer stabilen Bolzenführung 100, 101 mit einem Verriegelungsbolzen 97 sowie aus zwei Anschlägen 105, 106, die mit einer Dämpferscheibe 110, 111 verbunden sind. Die Zahnrad- Steuerscheibe wird drehbar relativ zur Dämpferscheibe, gegen die dämpfende Wirkung einer Feder 115,116 angehalten Fig. 2.2- 2.4.

[0035] Andererseits wird durch Anwendung eines Polwendeschalter 93, 94 Fig. 4.1 beim konventionellen externen Starter oder mit der Magnetscheibe 112, dem Hallsensor bzw. Lagegeber 113, und der Regelelektronik des internen ECM eine abwechselnde Drehrichtungsumkehr möglich, sodass die Kolbenpaare beim Startvorgang abwechselnd durch die Rücklaufsperre 21, 22 im Gehäuse 17, 18 angehalten sind und die gefederte Verriegelungsvorrichtung mit Hubmagnete entfallen kann.

[0036] Mit einer links und rechts der RKB angeordneten internen ECM, sind erfindungsgemäß in Vorteilhafterweise außerdem folgende Antriebsvarianten in einem Fahrzeug Fig. 9, 9.1 möglich:

a) Alleiniger Fahrzeugantrieb durch RKB (Stand- alone). ECM nur als Startermotor.

b) Antrieb mit RKB plus externer E-Motor (seriell, parallel, kombinierter Hybridantrieb)

c) Antrieb mit RKB plus wechselseitigen Antrieb durch die beiden internen ECM
(paralleler Hybridantrieb, Drehmomentaddition).

d) Wechselseitiger Generatorantrieb der internen ECM durch die RKB nach dem Start.

e) Fahrzeugantrieb durch reinen Batteriebetrieb beider interner ECM.

f) Ein rückwirkender Antrieb des Schwungrades 88 durch Bremsenergie kann durch den
Freilauf 75, 76, der die Arbeitswelle zu den Kolbenpaaren entkoppelt, erfolgen.

[0037] Zur Steuerung des Zündzeitpunktes Fig. 2.1 ist für jedes Kolbenpaar je ein Hallsensor 130, 131 vorgesehen, der auf einer Trägerscheibe 132, 133 an der Außenseite des Gehäuseabdeckung 95, 96 drehbar angeordnet und über einen Stab 149 verbunden ist. Damit ist es erfindungsgemäß durch die mit mindestens zwei Nuten versehenen Hallräder 135, 136 auf jeder Seite möglich, eine Unterdruck geregelte Zündung mit einer Zündkerze und Einzelfunkenspule 144, 145 auf jeder Seite des Gehäuses für Kp a, b bei einer Zündung nach jeweils 135°/120°/108° Kurbelwinkelumdrehung der Arbeitswelle darzustellen. Die sensorgesteuerte, elektronische Betriebsweise zum Starten und zur Drehzahlregelung des Motors, zusammen mit der Position der Kp a, b, der verbundenen Kreissegmente, den induktiven Sensoren und des Hallrades zu den Hallsensoren, ist in der Fig. 3.1- 3.10 dargestellt und im Folgenden beschrieben:

Fig.3.1
Aus einer beliebigen Position im Gehäuse der Kp a, b zueinander, werden diese vom externen Starter 139, 140 bzw. von der internen ECM nach rechts in die wiederkehrend Arbeitsposition des OT/UT gedreht.

Fig. 3.2
Das nachfolgende Kp b, a wird vom Kp a, b über Kreissegmente durch zwei Hubmagneten, die eine Verriegelung betätigen oder durch wechselnde Drehrichtungsumkehr der externen Starter Fig. 4, 4.1 bzw. der beiden internen ECM Fig. 2.5-2.7, in OT/UT sensitiv gesteuert, festgehalten.

Fig. 3.3
Starter 1 dreht Kp a um 90° Kw, erstes Ansaugen des frischen zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches, Kp b in OT frei. Druckausgleich durch regelbares Drosselventil 52 in Kammer 26, 27. Das Rückschlagventil 54 gleicht den Unterdruck in Kammer 28 aus.

Fig. 3.4
Starter 1 dreht beide Kp a, b direkt gegenüberstehend und an den Zapfen maximal berührend um 45° Kw auf die neue Arbeitsposition (gesamt 135° Kw), das Kp b wird im OT freigestellt, das Kp a bleibt stehen.

Fig. 3.5
Starter 2 dreht Kp b um 90° Kw weiter, das Kp a wird festgehalten, Ansaugen und erstes Verdichten des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit Druckausgleich. Das Rückschlagventil 54 gleicht den Unterdruck in Kammer 28 aus.

Fig. 3.6
Starter 2 dreht Kp a, b um 45° Kw weiter auf die 135° Kw der Arbeitsposition. Es erfolgt die erste Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und der erste Arbeitstakt beginnt.

Fig. 3.7
Durch die Expansionskraft bleibt Kp b stehen, das Arbeitsspiel Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben erfolgt durch die Drehung des Kp a um 90° Kw gleichzeitig.

Fig. 3.8
Beide Kolbenpaare drehen sich durch die Antriebskraft und dem Schwungmoment des Kp a um 45° Kw bis zur Arbeitsposition weiter, der zweite At erfolgt.

Fig. 3.9
Im zweiten At wird das Kp b um 90° Kw gedreht, die kinetische Energie überträgt sich auf das Kp a. Der Motor läuft selbsttätig.

Fig. 3.10
Kp a und b drehen um 45° Kw weiter und haben sich um eine volle Umdrehung aus der Position der Fig. 3.2 weiterbewegt. Die Arbeitsspiele wiederholen sich bis die Zündung abgeschaltet oder mehr Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird.
Wenn keine weitere Zündung nach Abschaltung des Motors erfolgt, wird der Druck in Kammer 26, 27 durch das geregelte Ventil 52 ausgeglichen und beide Kolbenpaare können sich bis zum Stillstand ungehindert auf der Arbeitswelle weiterdrehen.

Fig. 3.11
Das s/t-Diagramm zeigt das Zusammenspiel der intermittierend sich drehenden und angehaltenen Kp a, b im Verhältnis von 2:3 zur Arbeitswelle und die vier entstehenden At nach einer vollen Umdrehung beider Kolbenpaare.

Fig. 3.12
Im p/v- Diagramm sind die in den einzelnen Kammern erfolgten Arbeitsspiele Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben mit dem Druckverlauf über den Kw von 90° (Kammervolumen VH = Vh+Vc) zusammengefasst.
Alle in den Kammern befindlichen Gase werden mit dem entsprechenden thermischen Gaszustand (Überdruck, Unterdruck) beim Drehen über einen Kw von 45° gespeichert, bis die Arbeitsposition wieder ereicht wurde und das Arbeitsspiel von Neuem beginnt. Die Reihenfolge der Kammern beginnt wieder von vorne (Kammer 29 wird zur Kammer 26 usw.).

[0038] Für die einwandfreie Funktion des erfindungsgemäßen Motorkonzeptes sind folgende Teilkonzepte innerhalb des Motors von hoher Bedeutung. Dazu zählen in vorteilhafter Ausführungsform:

• das Dichtungskonzept an Kolben, Kolbenscheiben und Gehäuse
• das Schmierkonzept und
• das Kühlkonzept des Motors

4.1 Das Dichtungskonzept des Motors

[0039] Um bei der sensorgesteuerten RKB eine Nutz- bzw. Arbeitsleistung wie bei den bekannten "Otto- bzw. Diesel" Gasmotoren zu erlangen, ist eine absolute Gasdichtheit zwischen den einzelnen Kolben, zur Kolbenscheibe und zum Gehäuse und eine ausreichende Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, auch bei hohen Temperaturen, erforderlich.

[0040] Dies wird erfindungsgemäß bei der rechtwinkligen Kolbenvariante Fig. 5.1-5.4 dadurch erreicht, dass in den zwei äußeren Nuten 179 der vier Kolben, zwei rechtwinkelig gestaltete Dichtelemente 158, 159 zum Gehäuse 17, 18 und durch überlappenden Stoß 161 auch radial zum ringförmigen Zylinder 19 hin, abdichten. Das Dichtelement 158, 159 ist am unteren Ende durch Überlappung 165 so ausgestaltet, dass eine dichtende Verbindung in der Kolbennut 182 mit den trapezförmigen Dichtelementen 166, 167 zu den einzelnen Kammern und zur 90° kreuzenden Kolbenscheibe mit den Dichtringen 170, 171, 172 entsteht. Zwei gewellte Federn 175 mit drei Bogen erzeugen, in einer tieferen Nut im Kolben sich abstützend, erfindungsgemäß die erforderliche Anpresskraft in alle Richtungen (siehe Pfeile a - h, Fig. 5.2 und Fig. 5.3). In der mittleren Nut 177 des Kolbens werden zwei rechtwinklig gestaltetes Ölabstreif-Schmierelement 160, die zum ringförmigen Zylinder 19 hin überlappen 183, eingesetzt. Diese Schmierelemente werden auch durch eine gewellte Feder 175 mit drei Bogen, radial und unter 45° in Richtung der Pfeile a-c gedrückt. Bei jedem Kolben werden seitlich zwei ebene Öl-Abstreifplatten 208, 213 durch zwei zylindrische Federn 209 an die Gehäusewand gedrückt (siehe Pfeile j, k), wodurch das überschüssige Schmieröl in der Nut 188 über die Kolbenscheibe durch die Bohrungen 168, 169 zurück zur Arbeitswelle 58 und dann aus dem Gehäuse geleitet wird.

[0041] Die kreisbogenförmige Kolbenvariante Fig. 5.5- 5.7 und Fig. 6.1, 6.6 wird erfindungsgemäß durch einen Querschnitt, der nach unten einen Sockel 10 aufweist, dargestellt. Die Kolbennut 162 wird horizontal in den Sockel weitergeführt. Die horizontale Nut 163 im Sockel Fig.6.3 dient, wie bei der rechtwinkligen Kolbenvariante, zur Aufnahme weiterer, sich zur Kolbenscheibe 90° kreuzender trapezförmiger Dichtelemente. Die überstehende Seite bei beiden Kolbenvarianten hat zur benachbarten Kolbenscheibe radial einen geringen Freigang 164, der etwa dem der Kolben zum Gehäuse entspricht Fig-5.6.

[0042] Durch den Öldruck im Ölhauptstrom 199, des in der Bohrung 197 in der Mitte des Kolbens zufließenden Öles, werden gleichzeitig die Öl-Abstreifplatten 208, 213 der Ölabstreif-Schmierringsegmente 153 und die Ölabstreif-Schmierelement 160, in ihrer Dichtfunktion zusätzlich unterstützt Fig. 6.5

[0043] Mit den Dichtelementen 166, 167 Fig. 5.1- 5.7 wird das Dichtsystem auch am kreisbogenförmigen Kolben geschlossen. Zwei äußere Dichtringe 170, 171 und ein zwischen den Kolbenscheiben angeordneter Dichtring 172 mit einem überlappenden 173 oder geraden Stoß 178 an der Unterseite des Kolbens, dichten die Kammern zur 90° kreuzenden Kolbenscheibe in Richtung zum Gehäusezentrum ab. Erfindungsgemäß werden auch hier durch eine gewellte Feder 175 mit drei Bogen, die Dichtelemente 166 mit Fase und 167 in Trapezform, entgegen den Fliehkräften festgehalten und gleichzeitig auf die Dichtringe 170-172 und Stirnflächen der Kolbenscheibe gedrückt.

[0044] Die Kompressionsringsegmente 150, 151 haben eine große Öffnungsweite, damit sie sich mit den äußeren flachen Dichtelementen 166 überlappen 165 können, um die Undichtheit, die durch Fertigungstoleranzen, durch thermische Einflüsse oder hohen Gasdruck im Gehäuse entstehen könnte, zu vermeiden. Der entstehende erhöhte Gasdruck beim Verdichten und bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches unterstützt in allen Richtungen die Dichtwirkung in den Kammern zu den Kolben und Kolbenscheiben der erfindungsgemäßen Gestaltung des Dichtsystems. Der mittlere Dichtring 172 dessen Flanken mit der Fase der beiden Kolbenscheiben übereinstimmen, wird von einem Stift 180, der an einer Kolbenscheibe angebracht ist, mitgedreht.

[0045] Mit zylindrischen Federn 63 Fig. 1.1. 2.1 in den Bohrungen 68, werden die Kolbenscheiben mit den Dichtringen 170, 171 an die Innenwand der Gehäuse 17, 18 und die Pumpenscheiben 215, 216 an die Kolbenscheiben-Innenfläche gedrückt, um deren Dichtfunktion bei thermischer Ausdehnung zu unterstützen.

4.2 Das Schmierkonzept des Motors

[0046] Bei jedem Motor ist es erforderlich, für die sich bewegenden mechanischen Teile, ein zuverlässiges Schmiersystem vorzusehen. Fig. 2.1

[0047] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine kontinuierliche Öl-Druckumlaufschmierung gestaltet, die gleichzeitig auch eine Kühlfunktion der Motorkolben und -lagerungen mit zusätzlicher Abdichtfunktion der Kolben zueinander und zum Gehäuse übernimmt.

[0048] Um einen Rückfluss, entgegen der auf das Öl wirkenden Fliehkräfte, aus dem Gehäuse zu sichern und den Ölkreislauf aufrecht zu erhalten, ist in Vorteilhafterweise eine Ölpumpenfunktion Fig. 6 in den Kolbenscheiben 5, 6 integriert.

[0049] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass

• auf einer Seite der Arbeitswelle eine Öldrehdurchführung 89 Fig. 2.1 vorgesehen ist, die mit zwei Wellendichtringen 185 abgedichtet und mit zwei Kugellagern 187 auf der Arbeitswelle 58 gelagert wird,
• im Zentrum der Arbeitswelle eine Ölbohrung 190 vorgesehen wird, die bis zu den Kolbenscheiben führt und dass in dieser Bohrung ein Gewinde für die Aufnahme mindestens eines Rückschlagventils 192 (mit Durchfluss in Einschraubrichtung) vorgesehen und die Arbeitswelle an beiden Enden stirnseitig dichtend verschlossen wird,
• weitere Bohrungen 194, 195 radial Fig. 6 das Pumpennutsegment 210, 211 tangierend neben der Kolbenstange 8 aus den Kolbenscheiben 5, 6 herausgeführt werden,
• bei einer alternativen Schraubverbindung der Kolben 1 - 4 zu der Kolbenscheibe Fig. 2.5 das Öl über eine zentrale Ölbohrung 194 über das Rückschlagventil 191 (mit Durchflussrichtung entgegen der Einschraubrichtung) durch die Kolbenschraube 23 geführt wird.
• in jedem einzelnen Kolben 1 - 4 die Bohrungen 194, 195 Fig. 6.1- 6.6 mit einer V-förmigen Nut 196 zu einer zentralen, vertikalen Bohrung 197, die am oberen Ende des Kolbens austritt, zusammengeführt werden,
• unter dem Ölabstreif-Schmierringsegment 153 bzw. Schmierelement 160 das Öl in der Nut 198 des Kolbens auf einer Seite über zwei Bohrungen 201 zurück zum Zentrum des Gehäuses fliesen kann und dabei die Gehäuseoberfläche im Nebenstrom 200 geschmiert wird und das Öl im Hauptstrom 199 des Ölabstreif- und Schmierringes gleichzeitig eine zu den benachbarten Kolben abdichtende und kühlende Funktion übernimmt,
• bei der alternativen Schraubverbindung Fig. 2.5 der Kolben zur Kolbenscheibe das Öl über den Kolbenbolzen 24 zurück zu den Bohrungen 201 und zu den Öl- Abstreifplatten 208, 213 geführt wird und an dieser Stelle nur das zur Schmierung erforderliche ÖL austreten kann und der Hauptölstrom über die Bohrung 168, 169 zurück zur Arbeitswelle geführt wird,
• sich an jedem Ende des Ölabstreif- Schmierringsegmentes 153 bzw. Schmierelementes 160 eine in den Kolben eingefügte Öl-Abstreifplatte 208, 213 befindet, die auf beiden Seiten der Gehäusewand jeweils das überschüssige Öl im Kolben, durch den Druck der Federn 209 über die V-förmige Nut 203 und die Bohrungen 201, 202 sowie der Bohrung 168,169 Fig. 6 zurück zur Arbeitswelle 58 und aus dem Gehäuse leitet,
• die beiden Gehäuse 17, 18 Fig. 2.1 je zwei Bohrungen 204, 205 aufweisen, die es ermöglichen das Öl aus dem Gehäuse herauszuführen, um den Kreislauf zu einem Ölkühler zu schließen,
• die beiden Kolbenscheiben 5, 6 radial und axial mehrere Bohrungen 62 aufweisen, die eine Verbindung zu den axialen Bohrungen 64, 65 der inneren Kupplungsscheiben 69, 70 für die Schmierung der Lagerung zwischen der äußeren/inneren Kupplungsscheiben ermöglichen,
• mit all diesen Maßnahmen alle drehenden Lagerteile mit Öl versorgt werden können.

[0050] Eine Ölpumpenfunktion Fig. 6 wird erfindungsgemäß Vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass

• die beiden Kolbenscheiben 5, 6 wie auch die Motorkolben relativ zur kontinuierlichen Drehung der Arbeitswelle sich immer nach 90°/60°/36° Kw abwechselnd einmal zu- bzw. auseinander drehen,
• an den beiden Kolbenscheiben radiale Ölbohrungen 186 vorgesehen sind, die in Verbindung zu den zwei Pumpennutsegmenten 210, 211 stehen,
• zwischen den Kolbenscheiben zwei Pumpenringe 215, 216 vorgesehen werden, die breiter sind als die kreisbogenförmigen Nuten und über den Innendurchmesser in einer Vertiefung 217 der Kolbenscheiben geführt werden, diese Pumpenringe mit jeweils zwei Nocken 218, 219 ausgestattet sind, die genau in den Pumpennutsegmenten 210, 211 an einer Seite der Nut anliegen und die so lang sind, dass sie die beiden Ölbohrungen 212 nach einer Drehung um 90°/60°/36° Kw am anderen Ende der Nut abdecken können,
• sich weiterhin an jedem Pumpenring mindestens zwei Mitnehmerbolzen 221, 222 am äußeren Durchmesser der Pumpenringe befinden, die sich übergreifend vom rechten Pumpenring in eine Nut 220 der linken Kolbenscheibe und umgekehrt einfügen und von dieser mitgedreht werden,
• das in den Pumpennutsegmenten 210, 211 befindliche Öl durch die relative Drehung der Pumpenringe und Nocken und durch das sich schließende Rückschlagventil 192, gleichzeitig in alle hierfür vorgesehenen Bohrungen 194 der Kolbenscheibe und der Motorkolben gepresst wird, durch die umgekehrte relative Drehung der Pumpenringe und Nocken eine Saugwirkung entsteht und der Rückfluss des Öles aus der zentralen Bohrung des Motorkolbens beim Ansaugvorgang dadurch verhindert wird, dass erfindungsgemäß für jeden Kolben ein Rückschlagventil 191 in der Bohrung 194 vorgesehen wird Fig. 2.5 oder unter jedem Kolben eine Abdichtplatte 224 so dimensioniert und befestigt ist, dass sie einmal die Nut 196, 203 Fig. 6.1, 6.3 im Kolben und mittels zweier kreisbogenförmiger durch Ausklinkung 227 entstehende, bewegliche Laschen 225, 226 beide Bohrungen 194, 195 neben der Kolbenstange 8 abdecken kann,
• die Förderleistung der Ölpumpe durch die Tiefe, Breite und Radius der Pumpennutsegmenten 210, 211 an die Erfordernisse angepasst werden kann.

[0051] Das durch das Gehäuse fließende Öl Fig. 2.1 muss nach außen hin abgedichtet werden. Die Abdichtung zwischen den beiden Gehäusen 17, 18 und dem ringförmigen Zylinder 19 erfolgt durch zwei flache oder runde Dichtringe 230, die auch gleichzeitig die Abdichtung aller vier Kammern zueinander unterstützen. Ein axialer wirkender flacher Dichtring 231 dichtet das Gehäuse zur inneren Kupplungsscheibe ab. Die axiale Abdichtung von der Kolbenscheibe 5, 6 zur äußeren Kupplungsscheibe 69, 70 übernimmt ein O-Ring 232. Die Dichtlippen der Kugellager 77, 78 übernehmen die Funktion der Abdichtung der äußeren Kupplungsscheibe und zwei O-Ringe 234, 235 zur Arbeitswelle.

4.3 Das Kühlkonzept des Motors

[0052] Die beim Verbrennungsprozess entstehende Wärme wird bekannterweise nur zu einem geringem Teil in Bewegungsenergie umgesetzt. Die überschüssige Wärme muss über ein geeignetes Kühlsystem nach außen abgeführt werden.

[0053] Dies wird erfindungsgemäß Fig. 7 dadurch erreicht, dass beide Gehäuse 17, 18 einen Hohlraum 240 aufweisen, der durch die beiden Gehäuseabdeckung 95, 96 geschlossen wird und auf jeder Seite der Gehäuseabdeckung je zwei O-Ringe 244, 245 den Raum für ein durchfließendes Kühlmedium abdichten und dass der ringförmige Zylinder 19 im Inneren einen Hohlraum 242 aufweist, durch den das Kühlmedium in gleicher Richtung fließen kann.

[0054] Auf jeder Seite im Hohlraum des Gehäuses und im ringförmigen Zylinder 19 ist eine als Gehäuserippe ausgeführte Trennwand 243, 247 vorgesehen, die das abgekühlte Kühlmittel gleichzeitig durch drei Einströmöffnungen 250, 251, 257 entgegen der Kolbendrehrichtung zur größeren Wärmezone an der Abgasseite führt. Die Ausströmöffnungen 252, 253, 258 befinden sich nach einer vollständigen inneren Umspülung des Gehäuses und Zylinders 19 auf der gegenüberliegenden Seite zur Trennwand 243, 247, wo das erwärmte Kühlmittel zum Wasserkühler und einem thermostatisch geregelten Kühlkreislauf zugeführt wird.

[0055] Erfindungsgemäß dient die Trennwand 247 und eine gegenüberliegende Rippe 248 gleichzeitig zur Aufnahme der erforderlichen Ölbohrungen 204, 205. Jeder einzelne Kolben wird in Vorteilhafterweise zusätzlich zur Ölkühlung durch die Umspülung der Vorder- und Rückseite mit frischem Kraftstoff-Luft-Gemisch nach jeder vollen Umdrehung gekühlt.

4.4 Einbaulage und Leistungssteigerung des Motorkonzeptes

[0056] Das gesamte Motorkonzept in der Außenansicht 50, 60, 45 zeigen die Fig. 8.1, Fig. 8.2 und Fig. 9 In der gewählten Einbaulage kann z.B. die erfindungsgemäße sensorgesteuerte RKB mit je zwei sich gegenüber am Gehäuse angebrachten Konsolen 260 gelagert werden, um das entstehende Motordrehmoment abzustützen. Der Stutzen 262 in horizontaler Lage am Gehäuse 17 ist die Verbindung zu einem Vergaser des Motors. Der nach unten führende Stutzen 265 am Gehäuse 18 ist für den Anschluss eines Schalldämpfers vorgesehen.

[0057] Über eine Verbindung vom Abgasstutzen 265 zum Frischgasstutzen 262 wird der Einbau einer geregelten Abgasturboaufladung gewährleistet.

[0058] Mit einer Saugrohreinspritzung und einer Kompressoraufladung im Frischgasstutzen 262 ist eine deutliche Erhöhung der Motorleistung, bei geringen Verbrauchswerten zu erwarten.

Bezugszeichenliste:

[0059] 

Ziffer	Bezeichnung	Ziffer	Bezeichnung	Ziffer	Bezeichnung
1		47		93	Polwendeschalter
2	Kolben	48	Zapfen	94
3		49		95	Gehäuseabdeckung li
4		50	Außenansicht links	96	Gehäuseabdeckung re
5	Kolbenscheibe	51		97	Bolzen
6		52	regelbares Ventil	98	Hubmagnet
7	Kolbenbolzen	53		99
8	Kolbenstange	54	Rückschlagventil	100	Bolzenführung
9	Kulissenstein	55		101
10	Sockel	56		102	Rotor- ECM
11	Gewindebohrung	57		103	Stator- ECM (E- Magnet)
12	Gewindestift	58	Arbeitswelle	104	Permanentmagnet
13		59		105	Anschlag
14	Nabe	60	Außenansicht rechts	106
15	Kugellager	61	Gleitlager	107
16		62	Bohrung	108
17	Gehäuse li	63	zyl. Feder	109
18	Gehäuse re	64	axiale Bohrung	110	Dämpferscheibe
19	Zylinder	65		111
20				112	Magnetscheibe
21	Rücklaufsperre, Freilauf	67	66 Klauenkupplung	113	Hallsensor, Lagegeber
22		68	Bohrung	114
23	Kolbenschraube	69	innere Kupplungsscheibe	115	Dämpferfeder
24	Kolbenbolzen im Kolben	70		116
25	Paßfeder	71		117
26	Ansaugkammer	72	Kugellager	118	Sensor
27	Kompressionskammer	73		119
28	Arbeitskammer	74		120	Sensor
29	Expansionskammer	75	Rücklaufsperre, Freilauf	121
30	Offnung	76		122	Kreissegment
31		77	Kugellager	123
32	Druckluftleitung	78		124
33		79		125	Sensor
34		80	äußere Kupplungsscheibe	126
35	Ansaugöffnung	81		127
36	Abgasöffnung	82	Paßfeder	128	Kreissegment
37		83	Zahnrad- bzw.	129
38		84	Steuerscheibe	130	Hallsensor
39		85	Zahnkranz	131
40	Gewindebohrung	86		132	Trägerscheibe
41		87	Sensor	133
42	Zündkerzen	88	Schwungrad	134
43	Kraftstoff-Einspritzdüse	89	Öl-Drehdurchführung	135	Hallrad, Positionsrad
44		90	Tellerfedern, Federscheibe	136
45	Außenansicht mit BGM	91	Mutter	137
46		92	Keitriemenscheibe	138	Zündschalter
139	Externe Starter	191	Rückschlagventil	243	Trennwand, Rippe
140		192		244	O-Ring
141		193		245
142		194	Bohrung	246
143		195		247	Trennwand, Rippe
144	Einzelfunkenspule, Zündspule	196	V-förmige Nut	248
145		197	vertikale Bohrung	249
146		198	mittlere Nut	250	Einströmöffnung
147	Batterie	199	Öl- Hauptstrom	251
148		200	Öl-nebenstrom	252	Ausströmöffnung
149	Stab	201	Bohrung	253
150	Kompressionsringsegment	202		254
151		203	V-förmige Nut	255	Gehäusewand
152		204	Bohrung	256
153	Olabstreif-Schmierringsegm.	205		257	Ausströmöffnung
154		206		258
155	Anlaufscheibe	207		259
156		208	Öl-Abstreifplatte	260	Konsole
157		209	Zylindrische Feder	261
158	Dichtelement	210	Pumpennutsegment	262	Abgas- Stutzen
159		211		263
160	Olabstreif-Schmierringsegm.	212	Ölbohrung	264
161	Überlappung	213	Ol-Abstreifplatte	265	Frischgas- Stuzen
162	Nut	214		266
163	äußere horizontale, tiefere Nut	215	Pumpenring	267
164	Freigang radial	216
165	Überlappung	217	Vertiefung		Abkürzungen
166	Dichtelement mit Fase	218	Nocken	RKB	Rotationskolben-Brennkraftmaschine
167	Dichtelement , Trapezform	219
168	Bohrung	220	Nut	ECM	Interner elektronisch kommutierter E- Motor
169		221	Mitnehmer-Bolzen
170		222		At	Arbeitstakte
171	Dichtring	223		Aw	Arbeitswelle Richtungen
172		224	Abdichtplatte	a-h
173	überlappter Stoß	225	Laschen	b	Kolbenbreite
174		226		d	Kolbendurchmesser
175	gewellite Feder	227	Ausklinkung	dg	gleichwertiger Durchmesser
176		228		d:Vh	Hubverhältnis
177	mittlere Nut	229		dg:Vh	gleichwertiges Hubverhältnis
178	gerader Stoß	230	Dichtring	h	Kolbenhöhe
179	äußere Nut	231	axialer Dichtring	i. k	Richtungen
180	Stift	232		n	Drehzahl
181		233		na	At pro Umdrehung
182	horizontale, tiefere Nut	234	O-Ringe	Kp a	Kolbenpaar a
183	Überlappung	235		Kp b	Kolbenpaar b
184		236		Kw	Kurbelwinkel
185	Wellendichtring	237		OT	oberer Totpunkt
186	radiale Ölbohrung	238		R	Kurbelradius
187		239		UT	untere Totpunkt
188	Nut im Schmierelement	240	Hohlraum	Vc	Verdichtungsraum
189		241		Vh	Hubraum
190	Ölbohrung	242	Hohlraum	VH	Kammervolumen

Ansprüche

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine (RKB) mit zwei Kolbenpaaren (a) (b), die jeweils auf einer Kolbenscheiben (5, 6) angebracht sind und in einem ringförmigen Zylinder (19) eines geschlossenen Gehäuses (17, 18) um eine zentrale Achse rotieren und dabei eine Arbeitswelle (58) antreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (1 bis 4) der Kolbenpaare (a, b) an jeder Stirnseite jeweils einen Zapfen (48) aufweisen, dass die Kolben (1 bis 4), sowie zwei interne elektronisch kommutierte Starter, Generatoren, Motoren (ECM) (102 bis 104) in Außenpolbauweise mit einer Magnetscheibe (112), durch Sensoren (87, 113, 118, 120, 125, 126, 130, 131) berührungslos gesteuert beziehungsweise geregelt sind, dass eine 90° zur Kolbenscheibe (5, 6) kreuzende geschlossene Dichtgrenze vorgesehen ist, die mit Hilfe von gewellten federn (175) sowie von über den Umfang der Kolbens angeordneten rechtwinkligen Dichtelementen (158, 159) und trapezförmigen Dichtelementen (166, 167) zusammen mit Kolbenringen (170 bis 172) in den Kolbenscheiben (5, 6) innerhalb des ringförmigen Zylinders (19) in einer wieder kehrenden Arbeitsposition Kammern (26 bis 29) bilden, die Arbeitsspiele eines Viertaktmotors ausführen, dass die Arbeitswelle (58), zusammen mit einem Schwungrad (88) und einer Zahnrad- Steuerscheibe (83), (84), durch eine entgegengesetzt wirkende, zwischen einer inneren Kupplungsscheibe (69), (70) und einer äußeren Kupplungsscheibe (80) (81) konzentrisch gelagerte Rücklaufsperre (75), (76) durch das sich drehende Kolbenpaar (a) beziehungsweise (b) mitgedreht wird, oder dass anstelle der Steuerscheibe (83, 84) ein Rotor (102) eines ECM (102 - 104) mit Permanentmagnet (104) und einer Magnetscheibe (112) eingesetzt ist, und dass auf beiden Seiten der Gehäuseabdeckung (95), (96) konzentrisch zur Arbeitswelle ein Stator insbesondere in Form eines Elektromagneten (103) befestigt ist und der Rotor mit Permanentmagnet elektrisch beziehungsweise durch die Kolbenpaare angetrieben wird.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kammern in der Arbeitsposition zwischen den Stirnflächen der Kolben (1-4) mit den Zapfen im oberen Totpunkt (OT) eine Ansaugkammer und im unteren Totpunkt (UT) eine Arbeitskammer gebildet wird, dass an der Kolbenrückseite der Kolbenpaare (a), (b) eine Verdichtungskammer (27) und eine Expansionskammer (29) gebildet sind, und dass im oberen Totpunkt (OT) eine Ansaugöffnung (35) für den Anschluss von frischem Kraftstoff-Luft-Gemisch, sowie im unteren Totpunkt (UT) im Gehäuse (17), (18) eine Zündkerze (42) und mit Abstand eines Kolbenwinkels zum oberen Totpunkt (OT) eine Abgasöffnung (36) in der Expansionskammer vorgesehen sind.

3. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Kolbenwinkel, das heißt einem Winkelbereich 45°/60°/72°, über welchen sich ein von Kolben mit Zapfen (48) erstreckt und dem Kolbenhub (Kurbelwinkel), das heißt dem Winkelbereich 90°/60°/36° (Kw), über welchen sich ein Kolben bewegen kann von sich die Arbeitsposition nach 135°/120°/108° (Kw) wiederholt, dass die Summe der Winkelgrade von zwei Kolben mit Zapfen (48) und dem Kolbenhub immer 180° (Kw) beträgt.

4. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Expansionskraft des komprimierten und durch die Zündkerze (42) im unteren Totpunkt (UT) zwischen zwei Kolben in der Arbeitskammer (28) gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches abwechselnd ein Kolbenpaar (b) beziehungsweise (a) bewegt wird, während das zweite Kolbenpaar (a) beziehungsweise (b) durch eine Rücklaufsperre (21), (22), die im Gehäuse (17), (18) sich abstützend, zwischen dem Kugellager (15), (16) und der Kolbenscheibe, konzentrisch auf einer Nabe (14) gelagert ist, maximal über den Zeitraum der Drehbewegung von 90°/60°/36° (Kw) stehen bleibt, und dass dabei in den Kammern (26 - 29) die Arbeitsspiele eines Viertaktmotors ausgeführt werden, und dass sich danach beide Kolbenpaare gemeinsam weiterdrehen bis ein neuer Arbeitstakt beginnt.

5. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Verdichtungskammer (27) des ringförmigen Zylinders (19) zwei Öffnungen (30) vorgesehen werden, die mittels einer Druckluftleitung (32) verbunden sind, und dass diese Druckluftleitung (32) ein elektrisch regelbares Drossel- und Rückschlagventil (52) aufweist, durch welches ein Druckgefälle von der Verdichtungs- (27) zur Ansaugkammer (26) hin ausgleichbar ist, wenn sich ein Kolben (1 - 4) zwischen den beiden Öffnungen (30) befindet, und dass sich in der Expansionskammer (29) eine weitere Öffnung (31) befindet, die mit einem Rückschlagventil (54) verschlossen ist und bei Unterdruck diese Kammer öffnet.

6. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und Regelung des Zündfunkens für zwei Zündkerzen (42) berührungslos über einen Sensor (130), (131) erfolgt, der auf je einer mit einem Stab (149) verbundenen Trägerscheiben (132), (133) montiert ist, wobei der Sensor (130), (131) um eine Zentralachse der Gehäuseabdeckung (95), (96) drehbar gelagert ist, und dadurch der Zeitpunkt der Zündung einstellbar ist.

7. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer formschlüssigen axialen Kupplung (66), (67) eine starre Verbindung von einem Zahnkranz (85), (86) über die Zahnrad-Steuerscheibe (83), (84) oder einem Rotor (102) mit Permanentmagnet (104) und einer Magnetscheibe (112) des ECM (102 - 104) ersetzt ist, zur inneren Kupplungsscheibe (69), (70) und Kolbenscheibe (5), (6) hergestellt wird und dass dadurch die Kolbenpaare (a), (b) von je einem externen Starter (139) (140), der mittels eines Sensors (118), (120), der an der Gehäuseabdeckung (95), (96) im oberen Totpunkt befestigt ist, über zwei symmetrisch angeordnete äußere Kreissegmente (122, 123) oder von je einem internen ECM (102 - 104), aus einer beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Zylinders (19), die Kolbenpaare (a) und (b) berührungslos detektiert oder durch Hallsensoren beziehungsweise Lagegeber (113) elektronisch kommutiert, gesteuert und geregelt werden.

8. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über zwei symmetrisch angeordnete innere Kreissegmente (128), (129) ein Sensor (125), (126), der an der Gehäuseabdeckung (95), (96) im oberen Totpunkt befestigt ist, schaltbar ist, wobei bei Schalten des Sensors (125) der Hubmagnet (98) oder ein Polwendeschalter (93) des Kolbenpaares (b) aktiviert ist, und wobei bei Schalten des Sensors (126) der Hubmagnet (99) oder ein weiterer Polwendeschalter (94) des Kolbenpaares (a) aktiviert ist, und wobei die Hubmagnete (98), (99) zwei symmetrische Verriegelungen betätigen oder die Polwendeschalter (93, 94) oder der elektronisch kommutierte, gesteuerte und geregelte Rotor (102) des ECM (102-104), die Drehrichtung abwechselnd umkehren, wodurch eines der Kolbenpaare (a), (b) angehalten ist.

9. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer im Querschnitt kreisbogenförmigen Kolbenvariante die Kolben (1-4) einen Sockel (10) aufweisen und äußeren Nuten (162) der Kolben (1-4) mindestens zwei Kompressionsringsegmente (150), (151) mit einer Öffnungsweite, die der Breite der beiden Kolbenscheiben (5) und (6) entspricht, aufweisen, und dass bei einer im Querschnitt rechtwinkeligen Kolbenvariante in einer äußeren Nut (179) je zwei für die Kompression erforderliche rechtwinkelige Dichtelemente (158, 159) Dichtgrenzen zur Zylinderfläche ausbilden, wobei einer mittleren Nut (177), (198) für die Schmierung und Unterstützung der Abdichtung ein Ölabstreif-Schmierringsegment (153) beziehungsweise zwei rechtwinklige Ölabstreif-Schmierelemente (160), die sich zum zylindrischen Gehäuse (19) überlappen (183), und welche Bestandteile einer Öldruckumlaufschmierung sind, vorgesehen sind.

10. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit drei Bogen gestaltete gewellte Feder (175) in der horizontal verlaufenden und tieferen Nut (163), (182), (177), (179) angeordnet ist und sich mit den beiden äußeren Bogen in der tieferen Nut (163), (182), (177), (179) abstützt, und dass mit der Federkraft der mittleren Bogenform das trapezförmige Dichtelement (167) mit seiner Stirn- und Flankenfläche und gleichzeitig der mittlere trapezförmige Dichtring (172) und die beiden äußeren flachen Dichtelemente (166) auf die Stirnfläche der Kolbenscheiben (5), (6) gedrückt und fixiert werden, und dass die beiden Enden der gewellten, horizontal zusammengedrückten Feder sich unter 45° entweder direkt an den Dichtelementen (166) oder an der Schnitt- beziehungsweise Innenkante zu den rechtwinkeligen Dichtelementen (158), (159) abstützen können, sodass eine Dichtwirkung in alle Richtungen (a - h), (j, k), auch bei Stillstand der Kolbenpaare (a, b), gegeben ist.

11. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kupplungsscheibe (69), (70) zusammen mit der Zahnrad- Steuerscheibe (83), (84) oder dem Rotor (102) mit Permanentmagnet (104) und Magnetscheibe (112) als Einheit auf der äußeren Kupplungsscheibe (80), (81) in den Kugellagern (72), (73) und (77), (78) gelagert ist, wobei die Einheit mittels eines Gleitlagers (61) oder eines Nadellagers in der konzentrischen Bohrung der Kolbenscheiben (5), (6) zusammen mit der Arbeitswelle (58) mit geringem axialen Spiel über eine Federscheibe (90) zum Gehäuse (17), (18) abgestützt ist, und dass die äußere Kupplungsscheibe (80), (81) mit der Arbeitswelle (58) und dem Schwungrad (88) durch eine Passfeder (82) verbunden ist und bei stehendem Kolbenpaar (a) und/oder (b) relativ zur inneren Kupplungsscheibe in einer Richtung drehbar ist.

12. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponenten einer Öldruckumlaufschmierung und mindestens zwei übergreifende Mitnehmer-Bolzen (221), (222) vorgesehen sind, mittels derer durch die Bewegung der Kolbenscheiben (5), (6) und der Kolbenpaare (a), (b) zwischen den Kolbenscheiben angeordnete Pumpenringe (215), (216) antreibbar sind, die mit jeweils zwei Nocken (218) (219) ausgestattet sind, welche in Pumpennutsegmenten (210), (211) der Kolbenscheibe (5, 6) an einer Stirnseite der Nut anliegen und die so lang sind, dass sie Ölbohrungen (212) nach einer Drehung um 90°/60°/36° Kw am anderen Ende der Nut abgedeckt sind, und dass mit zylindrischen Federn (63) in der Kolbenscheibe (5, 6) die Abdichtfunktion der Kolbenscheiben (5), (6) zum Gehäuse (17), (18) und den Pumpenscheiben (215), (216) an der Innenseite der Kolbenscheiben unterstützt wird.

13. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Leistungssteigerung über eine Verbindung vom Abgasstutzen (262) zum Frischgasstutzen (265) eine geregelte Abgasturboaufladung ermöglicht ist, und dass über den Frischgasstutzen (265) eine Saugrohreinspritzung und/oder eine Kompressoraufladung gewährleistet ist, und/oder dass dieser Motor eine Start-Stoppfunktion aufweist, durch welche bei stehenden Kolbenpaaren (a), (b) die Arbeitswelle (58) zusammen mit der im Schwungrad (88) gespeicherten Energie sich frei weiterdreht und der Motor unabhängig von der drehenden Arbeitswelle (58) wieder startbar ist, und/oder dass im Gehäuse (17) (18) zwischen den Zündkerzen (42) in der Arbeitskammer (28) eine Kraftstoffeinspritzdüse (43) angeordnet ist.

14. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem links und rechts zu diesem angeordneten internen ECM mit der Funktion als Starter, Generator und EC-Motor, die Betriebsweise der RKB als Stand-alone Antrieb betreibbar ist und mit einem externen Elektromotor ein seriell, parallel, oder kombinierter Hybridantrieb realisierbar ist, dass durch abwechselnde Zuschaltung der beiden internen ECM zu der RKB ein paralleler Hybridantrieb realisierbar ist, dass bei abgeschaltetem RKB ein alleiniger Betrieb der internen ECM realisierbar ist, und/oder dass ein rückwirkender Antrieb des Schwungrades (88) durch Bremsenergie mit dem Freilauf (75), (76), der die Arbeitswelle zu den Kolbenpaaren entkoppelt, erfolgen kann.

Claims

1. Rotary piston internal combustion engine (RP-ICE) with two piston pairs (a, b), which are each mounted on a respective piston disc (5, 6) and rotate about a central axis in an annular cylinder (19) of a closed housing (17, 18) and in that case drive a working shaft (58), characterised in that the pistons (1 to 4) of the piston pairs (a, b) have a respective pin (48) at each end, that the pistons (1 to 4) as well as two internal electronically commutated starters, generators, motors (ECM) (102 to 104) in external pole mode of construction with a magnetic disc (112) are contactlessly controlled or regulated by sensors (87, 113, 118, 120, 125, 126, 130, 131), that a closed seal boundary crossing the piston discs (5, 6) at 90° is provided and with the help of wavy springs (175) as well as of right-angled sealing elements (158, 159), which are arranged around the circumference of the piston, and trapezium-shaped sealing elements (166, 167) forms, together with piston rings (170 to 172) in the piston discs (5, 6), chambers (26 to 29) - which execute the operating cycles of a four-stroke motor - within the annular cylinder (19) in a repeating working position, that the working shaft (58), together with a flywheel (88) and a gearwheel control disc (83, 84), is conjunctively rotated by the rotating piston pair (a or b) via an oppositely acting, reverse-motion blocking means (75, 76) concentrically mounted between an inner clutch disc (69, 70) and an outer clutch disc (80, 81), or that a rotor (102) of an ECM (102 to 104) with permanent magnets (104) and magnetic disc (112) is used instead of the control disc (83, 84), and that a stator, particularly in the form of an electromagnet (103), is fastened on the two sides of the housing cover (95, 96) concentrically with the working shaft and the rotor with permanent magnets is driven electrically or by the piston pair.

2. Rotary piston combustion engine according to claim 1, characterised in that by the pins an induction chamber is formed at the top dead centre (OT) and a working chamber at the bottom dead centre (UT) as chambers in the working position between the end surfaces of the pistons (1 to 4), that a compression chamber (27) and an expansion chamber (29) are formed at the piston rear side of the piston pairs (a, b) and that an induction port (35) for the supply of fresh fuel/air mixture is provided at the top dead centre (OT) and a spark plug (42) at the bottom dead centre (UT) in the housing (17, 18) and an exhaust gas port (36) is provided in the expansion chamber at a spacing of a piston angle from the top dead centre (OT).

3. Rotary piston combustion engine according to claim 1, characterised in that with a piston angle, i.e. an angular range 45°/60°/72° over which a piston with pin (48) extends, and with the piston stroke (crank angle), i.e. the angular range 90°/60°/36° (crank angle) over which a piston can move, the working position repeats after 135°/120°/108° (crank angle) and that the sum of degrees of angle from two pistons with pins (48) and the piston stroke is always 180° (crank angle).

4. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 3, characterised in that one piston pair (b or a) is moved alternately by the expansion force of the compressed fuel/air mixture ignited by the spark plug (42) at the bottom dead centre (UT) between two pistons in the working chamber (28), whilst the second piston pair (a or b) remains stationary, for at the most over the time period of the rotational movement of 90°/60°/36° (crank angle), due to a return motion blocking means (21, 22) supported in the housing (17, 18) and mounted concentrically on a hub (14) and between the ball bearings (15, 16) and the piston discs, and that in that case the working cycles of a four-stroke motor are executed in the chambers (26 to 29) and thereafter the two piston pairs rotate in common until a new working cycle begins.

5. Rotary piston combustion engine according to claim 2 to 4, characterised in that the two ports (30) are provided in the compression chamber (27) of the annular cylinder (29) and are connected by means of a compressed air duct (32), and that this compressed air duct (32) has an electrically regulable throttling and non-return valve (52) by which compensation can be provided for a pressure drop from the compression chamber (27) to the induction chamber (26) when a piston (1 to 4) is present between the two ports (30), and that a further port (31) is present in the expansion chamber (29), which further port is connected with a non-return valve (54) and opens when sub-atmospheric pressure prevails in this chamber.

6. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 5, characterised in that the control and regulation of the ignition spark for two spark plugs (42) is carried out contactlessly by way of a respective sensor (130, 131), which is mounted on a respective carrier disc (132, 133) connected with a rod (149), wherein the sensor (130, 131) is mounted to be rotatable about a central axis of the housing cover (95, 96) and the timing of the ignition is thereby settable.

7. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 6, characterised in that a rigid connection from a rim gear (85, 86) to the inner clutch disc (69, 70) and piston disc (5, 6) is produced by a mechanically positive axial clutch (66, 67) via the gearwheel control disc (83, 84), or in substitution a rotor (102) with permanent magnets (104) and a magnetic disc (112) of the ECM (102 to 104), and that thereby the piston pairs (a, b) are each electronically commutated, controlled and regulated by a respective external starter (139, 140), which contactlessly detects the piston pairs (a and b) by means of a sensor (118, 120) - which is secured to the housing cover (95, 96) at the top dead centre - by way of two symmetrically arranged outer arc segments (122, 123) or by a respective internal ECM (102 to 104), from a desired position within the annular cylinder (19), or by Hall sensors or position transmitters (113).

8. Rotary piston combustion engine according to claim 7, characterised in that a sensor (125, 126), which is secured to the housing cover (95, 96) at the top dead centre, is switchable by way of two symmetrically arranged inner arc segments (128, 129), wherein when the sensor (125) is switched the stroke magnet (98) or a pole reversing switch (93) of the piston pair (b) is activated, and wherein when the sensor (126) is switched the stroke magnet (99) or a further pole reversing switch (94) of the piston pair (a) is activated, and wherein the stroke magnets (98, 99) actuate two symmetrical locking means or the pole reversing switches (93, 94) or the electronically commutated, controlled and regulated rotor (102) of the ECM (102 to 104) reverses or reverse the rotational direction in alternation, whereby one of the piston pairs (a, b) is stopped.

9. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 8, characterised in that in the case of a piston variant of arcuate cross-section the pistons (1 to 4) have a base (10) and outer grooves (162) of the pistons (1 to 4) have at least two compression ring segments (150, 151) with an opening width corresponding with the width of the two piston discs (5 and 6), and that in the case of a piston variant of right-angled cross-section each of two right-angled sealing elements (158, 159) required for the compression form, in an outer groove (179), sealing boundaries with respect to the cylinder surface, wherein a centre groove (177, 198) for lubrication and assisting the sealing, an oil-stripper lubricating ring segment (153) or two right-angled oil-stripper lubricating elements (160), which overlap (183) with respect to the cylindrical housing (19) and which are components of an oil pressure circulating lubrication, are provided.

10. Rotary piston combustion engine according to claim 9, characterised in that a wavy spring (175) formed with three curves is arranged in the horizontally extending and deeper groove (163, 182, 177, 179) and is supported by the two outer curves in the deeper groove (163, 182, 177, 179), and that through the spring force of the middle curved shape the trapezium-shaped sealing element (167) is pressed and fixed by its end surface and flank surface and at the same time the middle trapezium-shaped sealing ring (172) and the two outer flat sealing elements (166) are pressed and fixed on the end surface of the piston discs (5, 6), and that the two ends of the wavy, horizontally compressed spring can be supported at 45° either directly on the sealing elements (166) or on the section edge or inner edge with respect to the right-angled sealing elements (158, 159) so that a sealing action is given in all directions (a to h; j, k) even at standstill of the piston pairs (a, b).

11. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 10, characterised in that the inner clutch disc (69, 70) together with the gearwheel control disc (83, 84) or the rotor (102) with permanent magnets (104) and magnetic disc (112) is mounted as a unit on the outer clutch disc (80, 81) in the ball bearings (72, 73 and 77, 78), wherein the unit is supported with respect to the housing (17, 18) by means of a slide bearing (61) or a needle bearing in the concentric bore of the piston discs (5, 6) together with the working shaft (58) with small axial play by way of a spring washer (90) and that the outer clutch disc (80, 81) is connected with the working shaft (58) and the flywheel (88) by way of a key (82) and when the piston pair (a and/or b) is stationary is rotatable in one direction relative to the inner clutch disc.

12. Rotary piston combustion engine according to claim 1 to 11, characterised in that as components an oil pressure circulatory lubrication and at least two over-engaging entrainer pins (221, 222) are provided, by means of which, through the movement of the piston discs (5, 6) and the piston pairs (a, b), pump rings (215, 216) arranged between the piston pairs are drivable, which are each equipped with two cams (218, 219) which in pump groove segments (210, 211) of the piston discs (5, 6) bear against an end face of the groove and which are of such a length that after a rotation through 90°/60°/36° of crank angle they cover oil bores (212) at the other end of the groove, and that the sealing function of the piston discs (5, 6) with respect to the housing (17, 18) and the pump discs (215 216) at the inner side of the piston discs is assisted by cylindrical springs (63) in the piston disc (5, 6).

13. Rotary piston combustion engine according to any one of claims 1 to 12, characterised in that for power increase a regulated exhaust-gas turbocharging is made possible by way of a connection from the exhaust gas duct (262) to the fresh gas duct (265) and that induction duct injection and/or compressor charging is or are ensured by way of the fresh gas duct (265) and/or that this motor has a start/stop function by which, when the piston pairs (a, b) are stationary, the working shaft (58) together with the energy stored in the flywheel (88) freely further rotates and the motor can be started again independently of the rotating working shaft (58) and/or that a fuel injection nozzle (43) is arranged in the housing (17, 18) between the spark plugs (42) in the working chamber (28).

14. Rotary piston combustion engine according to any one of claims 1 to 13, characterised in that an operating mode of the rotary piston combustion engine as a stand-alone drive is operable through an internal ECM, which is arranged to the left and right of the engine, with the function of starter, generator and EC motor and a serial, parallel or combined hybrid drive can be realised through an external electric motor, that a parallel hybrid drive can be realised through alternating connection of the two internal ECMs to the rotary piston combustion engine, that sole operation of the internal ECM can be realised when the rotary piston combustion engine is switched off and/or that a reaction drive of the flywheel (88) can be effected through brake energy by the freewheel (75, 76) which decouples the working shaft from the piston pairs.

Revendications

1. Moteur à combustion interne (RKB) à pistons rotatifs, équipé de deux paires (a) (b) de pistons qui sont respectivement implantées sur un disque (5, 6) de piston et tournent autour d'un axe médian dans un cylindre annulaire (19) d'un carter fermé (17, 18), en entraînant alors un arbre de travail (58), caractérisé par le fait que les pistons (1 à 4) des paires (a, b) de pistons sont respectivement pourvus d'un tourillon (48) à chaque face extrême ; par le fait que lesdits pistons (1 à 4), ainsi que deux démarreurs, générateurs, moteurs (ECM) (102 à 104) intérieurs, commutés électroniquement, en mode polarisation extérieure avec un disque magnétique (112), sont respectivement commandés ou régulés sans contact par l'intermédiaire de capteurs (87, 113, 118, 120, 125, 126, 130, 131) ; par le fait qu'il est prévu une délimitation d'étanchéité fermée avec intersection à 90° par rapport au disque (5, 6) de piston et formant à l'intérieur du cylindre annulaire (19) dans une position de travail à occurrence répétitive, à l'aide de ressorts ondulés (175), ainsi que d'éléments rectangulaires d'étanchement (158, 159) et d'éléments trapézoïdaux d'étanchement (166, 167) disposés sur le pourtour du piston, en association avec des segments (170 à 172) de pistons dans les disques (5, 6) de pistons, des chambres (26 à 29) qui exécutent des cycles de travail d'un moteur à quatre temps ; par le fait que l'arbre de travail (58) est animé d'une rotation conjointe par la paire respective (a) ou (b) de pistons accomplissant une rotation, en même temps qu'un volant d'inertie (88) et qu'un disque de commande (83), (84) à roue dentée, par l'intermédiaire d'un inhibiteur (75), (76) de mouvement rétrograde qui exerce une action antagoniste et est monté concentriquement entre un disque intérieur d'accouplement (69), (70) et un disque extérieur d'accouplement (80), (81) ; ou par le fait qu'un rotor (102) d'un ECM (102-104), comportant un aimant permanent (104) et un disque magnétique (112), est utilisé en substitution dudit disque de commande (83, 84) ; et par le fait qu'un stator, se présentant en particulier comme un électro-aimant (103), est fixé des deux côté du couvercle (95), (96) du carter, concentriquement à l'arbre de travail, et le rotor à aimant permanent est respectivement entraîné en mode électrique, ou par l'intermédiaire des paires de pistons.

2. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les chambres se présentent, dans la position de travail entre les faces extrêmes des pistons (1-4) munies des tourillons, comme une chambre d'aspiration au point mort haut (OT) et comme une chambre de travail au point mort bas (UT) ; par le fait qu'une chambre de compression (27) et une chambre d'expansion (29) sont formées à la face postérieure des pistons des paires (a) et (b) de pistons ; et par la présence dans la chambre d'expansion, au point mort haut (OT), d'un orifice d'aspiration (35) dévolu au raccordement d'un mélange air-carburant frais et, au point mort bas (UT) dans le carter (17), (18), d'une bougie d'allumage (42) et d'un orifice (36) d'échappement des gaz avec espacement d'un angle de piston vis-à-vis dudit point mort haut (OT).

3. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la position de travail se répète après 135°/120°/108° (Kw) avec un angle de piston (Kw), c'est-à-dire une plage angulaire de 45°/60°/72° couverte par un piston doté d'un tourillon (48), et avec la course de piston (angle de manivelle), c'est-à-dire la plage angulaire de 90°/60°/36° (Kw) sur laquelle un piston peut se mouvoir ; et par le fait que la somme des degrés d'angle de deux pistons dotés de tourillons (48), et de la course des pistons, mesure toujours 180° (Kw).

4. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une paire respective (a) ou (b) de pistons est mise en mouvement, en alternance, par la force d'expansion du mélange air-carburant comprimé et enflammé par la bougie d'allumage (42) entre deux pistons dans la chambre de travail (28), au point mort bas (UT), tandis que la seconde paire respective (a) ou (b) de pistons demeure immobile, au maximum pendant la durée du mouvement rotatoire de 90°/60°/36° (Kw), sous l'action d'un inhibiteur (21), (22) de mouvement rétrograde qui est monté concentriquement sur un moyeu (14) en prenant appui, dans le carter (17), (18), entre le roulement à billes (15), (16) et le disque de piston ; par le fait que les cycles de travail d'un moteur à quatre temps sont alors exécutés dans les chambres (26-29) ; et par le fait que les deux paires de pistons continuent ensuite de tourner conjointement jusqu'au commencement d'un nouveau temps moteur.

5. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 2 à 4, caractérisé par la présence, dans la chambre de compression (27) du cylindre annulaire (19), de deux orifices (30) reliés au moyen d'un conduit (32) à air comprimé ; par le fait que ce conduit (32) à air comprimé présente un clapet (52) d'étranglement et de non-retour qui peut être régulé électriquement et par lequel une chute de pression, s'opérant depuis ladite chambre de compression (27) jusqu'à la chambre d'aspiration (26), peut être compensée lorsqu'un piston (1-4) se trouve entre les deux orifices (30) ; et par le fait qu'un orifice supplémentaire (31), situé dans la chambre d'expansion (29), est obturé par un clapet de non-retour (54) et ouvre cette chambre lorsque règne une dépression.

6. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la commande et la régulation de l'étincelle d'allumage, destinée à deux bougies d'allumage (42), s'opèrent sans contact par l'intermédiaire d'un capteur (130), (131) monté sur un disque respectif de support (132), (133) relié à une tige (149), ledit capteur (130), (131) étant monté à rotation autour d'un axe médian du couvercle (95), (96) du carter, et l'instant de l'allumage pouvant ainsi être réglé.

7. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un accouplement axial (66), (67) à complémentarité de formes instaure une liaison rigide d'une couronne dentée (85), (86), par l'intermédiaire du disque de commande (83), (84) à roue dentée, ou d'un rotor (102) à aimant permanent (104) et d'un disque magnétique (112) de l'ECM (102-104), par rapport au disque intérieur d'accouplement (69), (70) et au disque (5), (6) de piston ; et par le fait que, de la sorte, les paires (a), (b) de pistons sont détectées sans contact, à partir de n'importe quel emplacement à l'intérieur du cylindre annulaire (19), par un démarreur extérieur respectif (139), (140) fixé au couvercle (95), (96) du carter au moyen d'un capteur (118), (120), au point mort haut, à l'aide de deux secteurs circulaires extérieurs (122, 123) agencés symétriquement, voire par un ECM intérieur respectif (102-104), ou sont commandées et régulées avec commutation électronique respectivement établie par des capteurs de Hall, ou par des indicateurs de positions (113).

8. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un capteur (125), (126), fixé au couvercle (95), (96) du carter au point mort haut, peut être mis en action par l'intermédiaire de deux secteurs circulaires intérieurs (128, 129) agencés symétriquement, sachant que l'aimant de levage (98), ou un mutateur de polarité (93) de la paire (b) de pistons, est activé lors d'une mise en action du capteur (125), sachant que l'aimant de levage (99), ou un autre mutateur de polarité (94) de la paire (a) de pistons, est activé lors d'une mise en action du capteur (126), et sachant que les aimants de levage (98), (99) actionnent deux verrouillages symétriques ou que les mutateurs de polarité (93, 94), voire le rotor (102) de l'ECM (102-104) commuté, commandé et régulé électroniquement, inverse(nt) en alternance le sens de rotation en provoquant, de la sorte, l'immobilisation de l'une des paires (a), (b) de pistons.

9. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'en présence d'une variante des pistons dont la section transversale est configurée en arc de cercle, lesdits pistons (1-4) sont pourvus d'une embase (10) et des rainures extérieures (162) desdits pistons (1-4) comportent au moins deux segments d'anneaux de compression (150), (151) offrant une largeur d'ouverture qui correspond à la largeur des deux disques (5) et (6) de pistons ; et par le fait qu'en présence d'une variante des pistons dont la section transversale est rectangulaire, deux éléments rectangulaires d'étanchement (158, 159) respectifs, nécessaires à la compression, matérialisent des délimitations d'étanchéité par rapport à la surface du cylindre dans une rainure extérieure (179), sachant qu'un segment d'anneau de lubrification (153) à effet de raclement d'huile ou, respectivement, deux éléments rectangulaires de lubrification (160) à effet de raclement d'huile, qui se chevauchent (183) par rapport au carter cylindrique (19) et font partie intégrante d'une lubrification par circulation d'huile sous pression, est (sont) prévu(s) dans une rainure centrale (177), (198) à des fins de lubrification et d'amplification de l'étanchéité.

10. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un ressort ondulé (175), décrivant trois arcs, est logé dans la rainure (163), (182), (177), (179) de profondeur supérieure et à étendue horizontale, et prend appui par les deux arcs extérieurs dans ladite rainure (163), (182), (177), (179) de profondeur supérieure ; par le fait que la force élastique de la configuration de l'arc central a pour effets de pousser et de consigner à demeure, sur la face extrême des disques (5), (6) de pistons, l'élément trapézoïdal d'étanchement (167) par ses faces frontale et latérales et, simultanément, la bague trapézoïdale centrale d'étanchement (172) et les deux éléments aplatis d'étanchement (166) extérieurs ; et par le fait que les deux extrémités du ressort ondulé, comprimé horizontalement, peuvent prendre appui à 45° soit directement contre lesdits éléments d'étanchement (166), soit contre l'arête de coupe ou arête intérieure par rapport aux éléments rectangulaires d'étanchement (158), (159), ce qui procure un effet d'étanchement dans toutes les directions (a-h), (j, k), également lorsque les paires (a, b) de pistons sont immobilisées.

11. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le disque intérieur d'accouplement (69), (70) est monté sur le disque extérieur d'accouplement (80), (81) sous la forme d'un ensemble unitaire, conjointement au disque de commande (83), (84) à roue dentée ou au rotor (102) à aimant permanent (104) et à disque magnétique (112), dans les roulements à billes (72), (73), et (77), (78), ledit ensemble unitaire étant en appui avec faible jeu axial vis-à-vis du carter (17), (18) conjointement à l'arbre de travail (58), par l'intermédiaire d'une rondelle élastique (90), au moyen d'un palier de glissement (61) ou d'un palier à aiguilles, dans l'alésage concentrique des disques (5), (6) de pistons ; et par le fait que ledit disque extérieur d'accouplement (80), (81) est relié audit arbre de travail (58) et au volant d'inertie (88) par l'intermédiaire d'une clavette (82) et peut tourner dans une direction, vis-à-vis dudit disque intérieur d'accouplement, lorsque la (les) paire(s) (a) et/ou (b) de pistons est (sont) immobilisée(s).

12. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon les revendications 1 à 11, caractérisé par la présence, en tant qu'éléments constitutifs d'une lubrification par circulation d'huile sous pression, d'au moins deux tenons d'entraînement en débord (221), (222) au moyen desquels peuvent être entraînés, suite au mouvement des disques (5), (6) de pistons et des paires (a), (b) de pistons, des anneaux de pompage (215), (216) interposés entre lesdits disques de pistons et munis, respectivement, de deux cames (218), (219) qui, dans des segments (210), (211) de rainures de pompage du disque (5, 6) de piston, sont en applique contre une face extrême de la rainure et présentent une longueur telle qu'ils occultent des perçages (212) de circulation d'huile à l'autre extrémité de ladite rainure, après une rotation de 90°/60°/36° (Kw) ; et par le fait que la fonction d'étanchement des disques (5), (6) de pistons vis-à-vis du carter (17), (18) et des disques de pompage (215), (216) est amplifiée, à la face intérieure desdits disques de pistons, par des clavettes cylindriques (63) intégrées dans le disque (5, 6) de piston.

13. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'une suralimentation régulée, par turbocompresseur à gaz d'échappement, est rendue possible par une liaison entre le manchon (262) des gaz d'échappement et le manchon (265) des gaz frais, en vue d'accroître la puissance ; et par le fait qu'une injection dans les tubulures d'aspiration, et/ou une suralimentation par compresseur, est (sont) garantie(s) par l'intermédiaire dudit manchon (265) des gaz frais ; et/ou par le fait que ce moteur est doté d'une fonction marche-arrêt par laquelle, lorsque les paires (a), (b) de pistons sont immobilisées, l'arbre de travail (58) poursuit librement sa rotation en association avec l'énergie accumulée dans le volant d'inertie (88), et ledit moteur peut être redémarré indépendamment dudit arbre de travail (58) opérant une rotation ; et/ou par le fait qu'un buse (43) d'injection de carburant est interposée, dans le carter (17), (18), entre les bougies d'allumage (42) et la chambre de travail (28).

14. Moteur à combustion interne à pistons rotatifs, selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le RKB peut être exploité en mode entraînement autonome en présence d'un ECM intérieur placé à gauche et à droite de ce dernier et remplissant la fonction d'un démarreur, d'un générateur et d'un moteur à commutation électronique, et un entraînement hybride en série, en parallèle ou combiné peut être concrètement obtenu en présence d'un moteur électrique extérieur ; par le fait qu'un entraînement hybride en parallèle peut être concrètement obtenu par adjonction alternée des deux ECM intérieurs audit RKB ; par le fait qu'un actionnement exclusif desdits ECM intérieurs peut être concrètement obtenu lorsque ledit RKB est mis hors fonction ; et/ou par le fait qu'un entraînement du volant d'inertie (88) avec effet rétroactif peut avoir lieu, par une énergie de freinage, au moyen de l'accouplement (75), (76) à roue libre qui désaccouple l'arbre de travail d'avec les paires de pistons.

Zeichnung