DREHKOLBENMOTOR, ANORDNUNG MIT STEUERUNGSSYSTEM SOWIE VERFAHREN ZUM TAKTGESTEUERTEN BETREIBEN EINES DREHKOLBENMOTORS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor, eine Anordnung aus einem Steuerungssystem und einem Drehkolbenmotor und ein Verfahren zum taktgesteuerten Betreiben eines Drehkolbenmotors.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Motoren mit rotierenden Kolben in unterschiedlichsten Bauformen bekannt. Drehkolbenmotoren besitzen im Gegensatz zu Rotationskolbenmotoren die Eigenschaft, dass sich alle rotierenden Bauteile des Motors in Kreisbahnen um einen einzigen Punkt bewegen.

[0003] Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren mit Hubzylindern, die eine durch Explosion eines Treibstoff-Luft-Gemischs entstehende Hubbewegung mittels einer Kurbelwelle in eine Drehbewegung umsetzen, wird bei Drehkolbenmotoren direkt eine Drehbewegung erzeugt. Aus diesem Grund zeichnen sich diese Motoren durch ein besseres Hubraum-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zu Hubkolbenmotoren aus.

[0004] Jedoch treten insbesondere bei Rotationskolbenmotoren verschiedenartige Probleme auf, die bisher eine größere Marktdurchdringung derselben verhindert haben. Dies sind insbesondere Abdichtungsprobleme im Inneren des Brennraums sowie hohe Fertigungskosten aufgrund eines komplizierten mechanischen Motoraufbaus.

[0005] Aus der GB377380 A ist eine Drehkolbenmotoranordnung umfassend zumindest einen Gegen- und Drehkolben bekannt, bei der der Gegenkolben mittels einer Antriebsmechanik umfassend eine Feder und ein zugehöriges Stangensystem unmittelbar an den Drehkolben gepresst wird, um die erforderliche Abdichtung des Brennraumes zu erreichen. Aus der GB151124 A und der WO 85/03549 A1 sind ebenfalls bereits vergleichbare Drehkolbenmotoren bekannt.

[0006] Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Drehkolbenmotor mit möglichst einfachem Aufbau und eine Anordnung aus einem Steuersystem und einem derartigen Drehkolbenmotor sowie Verfahren zum taktgesteuerten Betrieb des Drehkolbenmotors anzugeben, welches einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehkolbenmotor gemäß Patentanspruch 1, einer Anordnung aus einem Steuerungssystem und einem Drehkolbenmotor gemäß Patentanspruch 13und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 17 und 19 gelöst.

[0008] Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Drehkolbens ist darin zu sehen, dass der Drehkolbenmotor aus einem Motorgehäuse mit einem Gehäuseinnenraum mit Einlass und Auslass besteht, in dem in vorgegebener Drehrichtung drehbar um eine Rotationssachse ein zylinderförmiger Rotor in einer konzentrisch zur Rotationssachse verlaufenden zylinderförmigen Lauffläche aufgenommen ist, die mit der Mantelfläche des Rotors und seitlichen Stegen zumindest einen im Querschnitt kreisringförmigen Zylinder einschließt, und bei dem auf der Mantelfläche des Rotors zumindest ein Drehkolben angeordnet ist. Ferner ist im Motorgehäuse wenigstens ein Gegenkolben zumindest teilweise aufgenommen und wenigstens der wenigstens eine Gegenkolben im Motorgehäuse oder der zumindest eine Drehkolben am Rotor beweglich gelagert, wobei jedem Gegenkolben zumindest ein Einlass mit Einlassventil und zumindest ein Auslass zugeordnet sind. Der zumindest eine Auslass ist hierbei in Drehrichtung unmittelbar vor dem Gegenkolben und der zumindest eine Einlass in Drehrichtung an diesen anschließend angeordnet, wobei der wenigstens eine Gegenkolben über ein mechanisches Steuerungssystem vom Rotor angetrieben wird. Besonders vorteilhaft ist der wenigstens eine Gegenkolben über das mechanische Steuerungssystem vom Rotor derart angetrieben ist, dass der Gegenkolben der vom Rotor abstehenden Kontur des Drehkolbens bei dessen Durchlauf berührungslos mit minimalem Abstand folgt, wobei der Rotor vorteilhaft einstückig ausgebildet ist. Ferner sind zumindest zwei Zylinder vorgesehen, wobei jeweils ein Zylinder durch den einstückigen Rotor und einem Teil des Motorgehäuses gebildet ist. Der Drehkolben und der in den Zylinder hineinragende Teil des Gegenkolbens sind näherungsweise formgleich und der zumindest eine Drehkolben und der zumindest eine Gegenkolben näherungsweise trapezförmig ausgebildet.

[0009] In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Drehkolben und der in bestimmten Drehkolbenstellungen in den Zylinder hineinragende Teil des Gegenkolbens näherungsweise formgleich und derart im Motor angeordnet, dass der verbleibende Raum zwischen Drehkolben und Gegenkolben unmittelbar vor dem Durchlaufen des Drehkolbens durch den Bereich des Gegenkolbens minimiert wird.

[0010] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Drehkolbenmotor zumindest zwei Zylinder auf, wobei der erste Zylinder als Druckzylinder zur Komprimierung von Luft und der weitere Zylinder als Arbeitszylinder ausgebildet ist. Der Druckzylinder führt einer Druckspeichervorrichtung, die zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern aufweist, komprimierte Luft zu. In den Druck- bzw. Zündkammern wird ein Treibstoff-Luft-Gemisch erzeugt und zur Explosion gebracht, wobei der durch die Explosion entstehende Druck über einen Verbindungskanal zwischen Druck- bzw. Zündkammern und Arbeitszylinder demselben zugeführt wird und durch den Druck im Arbeitszylinder eine Drehbewegung erzeugt wird.

[0011] Gemäß einen weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung aus einem Steuerungssystem und einem Drehkolbenmotor vorgesehen, wobei das vorzugsweise mechanisches Steuerungssystem zur Ansteuerung zumindest eines in einem Gegenkolbengehäuseabschnitt geführten Gegenkolbens eines Drehkolbenmotors vorgesehen ist, über das der Gegenkolben derart aus dem Zylinder gehoben wird, dass die Deck- bzw. Seitenflächen des Gegenkolbens der vom Rotor abstehenden Kontur des Drehkolbens bei dessen Durchlauf berührungslos mit einem Abstand kleiner 0,5mm, folgen, wobei der Drehkolben und der in den Zylinder hineinragende Teil des Gegenkolbens näherungsweise formgleich sind und der zumindest eine Drehkolben und der zumindest eine Gegenkolben näherungsweise trapezförmig ausgebildet sind.

[0012] Auch bildet den Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum taktgesteuerten Betreiben eines Drehkolbenmotors bestehend aus einem Motorgehäuse mit einem Gehäuseinnenraum. Der wesentliche Aspekt dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass durch Drehen des Drehkolbens ausgehend vom Gegenkolben in Drehrichtung über den Einlass in den ersten Zylinderraum ein Treibstoff-Luft-Gemisch angesaugt wird und gleichzeitig das im zweiten Zylinderraum vom Vortakt befindliche Abgas über den Auslass ausgestoßen wird und dass beim Durchlauf des Drehkolbens der Gegenkolben synchron zum Drehkolben aus dem Zylinder gehoben und nach dem Durchlauf wieder in den Zylinder zurückgeführt wird, und zwar derart, dass die radiale Bewegung des Gegenkolbens nahezu exakt der Form des Drehkolbens folgt, so dass der Durchlauf des zumindest einen Drehkolbens durch den Bereich des zumindest einen Gegenkolbens berührungslos mit minimalen Abstand erfolgt.

[0013] Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein alternatives Verfahren zum taktgesteuerten Betreiben eines Drehkolbenmotors bestehend aus zumindest einen Druckzylinder und einem Arbeitszylinder, die jeweils zumindest einem Motorgehäuse mit einem Gehäuseinnenraum umfassen. Der wesentliche Aspekt des alternativen Verfahrens ist darin zusehen, dass über den Druckzylinder Luft angesaugt und komprimiert wird, die komprimierte Luft einer Druckspeichervorrichtung und zur Bildung eines Treibstoff-Luft-Gemisches in der Druckspeichervorrichtung der komprimierten Luft Treibstoff zugeführt wird und anschließend in der Druckspeichervorrichtung das Treibstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, wobei der durch die Explosion entstehende Druck dem Arbeitszylinder zugeführt wird. Hierbei ist die Druckspeichervorrichtung getrennt von Druck- und Arbeitszylinder vorgesehen, die zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern aufweist, in denen abwechselnd das Treibstoff-Luft-Gemisch zur Explosion gebracht wird.

[0014] Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindungsgegenstände sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

[0015] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen und mehreren Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

beispielhaft eine perspektivische Ansicht eines einstückigen Rotors des Drehkolbenmotors mit jeweils zwei gegenüberliegenden Drehkolben und Gegenkolben;

Fig. 2

beispielhaft eine perspektivische Ansicht eines Motorgehäuseteils;

Fig. 2.1

beispielhaft eine perspektivische Schnittdarstellung eines Motorgehäuseteils gemäß Fig. 2;

Fig. 3

beispielhaft eine stirnseitige Draufsicht auf den im Motorgehäuseteil gemäß Fig. 2 aufgenommenen, einstückigen Rotor mit Drehkolben und Gegenkolben;

Fig. 3.1

beispielhaft eine perspektivische Ansicht von zwei aneinander gefügten Motorgehäuseteilen mit eingeschobenem Rotor

Fig. 4.1 bis 4.6

beispielhaft sechs stirnseitige Draufsichten gemäß Figur 2 jeweils bei unterschiedlichen Drehpositionen des Rotors im Motorgehäuse;

Fig. 5

beispielhaft eine schematische Blockzeichnung des Drehkolbenmotors mit Druck- und Arbeitszylinder und einer Druckspeichervorrichtung;

Fig. 6

beispielhaft eine dreidimensionale Schnittdarstellung des Rotor mit an dessen Mantelfläche befestigten Drehkolben und Dichtringen;

Fig. 7

beispielhaft eine dreidimensionalen Ansicht des Rotors mit an der Mantelfläche befestigten Drehkolben und Dichtringen gemäß Fig. 6;

Fig. 8

beispielhaft eine dreidimensionale Darstellung einer Nocke;

Fig. 9

beispielhaft eine dreidimensionale Darstellung einer Nockenschale;

Fig. 10.1 bis 10.6

beispielhaft sechs Teildarstellungen unterschiedlicher Drehzustände der zusammenwirkenden Nocke und Nockenschale;

Fig. 11

beispielhaft eine dreidimensionale Darstellung einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Gegenkolbens;

Fig. 12

beispielhaft eine perspektivische Darstellung eines Kegelzahnradantriebsmechanismus zum Antrieb des Gegenkolbens über die Steuerungseinheit und

Fig. 13

beispielhaft eine perspektivische Darstellung der Ansteuerung der Einlassventile durch einen Zahnrad-Zahnriemen-Antrieb.

Fig. 14.1, 14.2

beispielhaft eine Vorder- und Rückansicht eines erfindungsgemäßen Drehkolbenmotors in einer perspektivischen Gesamtdarstellung

Fig. 15.1, 15.2

beispielhaft eine Vorder- und Rückansicht eines erfindungsgemäßen Drehkolbenmotors mit Druckspeichereinrichtung in einer perspektivischen Gesamtdarstellung

[0016] Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen rohrförmigen, einstückigen Rotor 3 mit vorzugsweise zwei an der äußeren Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 fest verschraubten Drehkolben 4, 4' und je einem mit diesen Drehkolben 4, 4' zusammenwirkenden Gegenkolben 7, 7' eines erfindungsgemäßen Drehkolbenmotors 1. Zur besseren Veranschaulichung des Aufbaus und des Zusammenwirkens der genannten Bauteile des erfindungsgemäßen Drehkolbenmotors 1 sind diese ohne das diese umgebende, vorzugsweise mehrteilig ausgebildete Motorgehäuse 2 dargestellt. Der Rotor 3 ist hierbei konzentrisch zur Rotationsachse RA angeordnet und um diese in einer vorgegebenen Drehrichtung DR drehbar im Motorgehäuse 2 gelagert.

[0017] Sowohl die beiden Drehkolben 4, 4' als auch die Gegenkolben 7, 7' sind um 180° zueinander versetzt sowie konzentrisch um die Rotationsachse RA angeordnet. Durch diesen Versatz liegen sich somit jeweils die Drehkolben 4, 4' bzw. die Gegenkolben 7, 7' symmetrisch zur Rotationsachse RA gegenüber. Dadurch reduziert sich die Unwucht des Rotors 3 und ein vibrationsarmer Lauf des Drehkolbenmotors 1 ist sichergestellt.

[0018] Figur 2 und Figur 2.1 zeigen zumindest einen Teil des Motorgehäuses 2 in einer perspektivischen Gesamt- bzw. Schnittdarstellung, wobei dieser Teil des Motorgehäuses 2 zusammen mit dem darin drehbar gelagerten Rotor 3 einen vorzugsweise im Querschnitt kreisringförmigen Zylinder 5 ausbildet. Zur Ausbildung mehrerer derartiger vorzugsweise im Querschnitt kreisringförmiger Zylinder 5 können mehrere baugleiche Teile des Motorgehäuses 2 in Serie angeordnet sein.

[0019] Der Teil des Motorgehäuses 2 umfasst einen im Querschnitt kreisförmigen, gestuft ausgebildeten Gehäuseinnenraum 2.1 mit einer zylinderförmigen, konzentrisch zur Rotationsachse RA angeordneten Lauffläche 6 mit seitlichen, umlaufenden Stegen 5.3, die über die Lauffläche 6 radial nach innen abstehen, so dass Abstufungen entstehen.

[0020] Die Stege 5.3 besitzen ihrerseits zumindest eine Seitenfläche 5.3.1 und eine Oberseite 5.3.2, wobei die Seitenfläche 5.3.1 näherungsweise senkrecht zur Lauffläche 6 verläuft und die Oberseite 5.3.2 kreisringförmig und konzentrisch zur Rotationsachse RA ausgebildet ist. Der Teil des Motorgehäuses 2 weist zur Aufnahme und Führung eines Gegenkolbens 7, 7' zumindest ein Gegenkolbengehäuseabschnitt 12 mit einem Kolbenführungskanal 12.1 auf. Hierbei ist Kolbenführungskanal 12.1 zur radialen Führung des Gegenkolbens 7, 7' im Gegenkolbengehäuseabschnitt 12 ausgebildet.

[0021] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Drehkolbenmotor 1 entlang einer senkrecht zur Rotationsachse RA verlaufenden Schnittebene, und zwar eine stirnseitige Ansicht des im Motorgehäuse 2 angeordneten Rotors 3 mit Drehkolben 4 und Gegenkolben 7, die in einem Kolbenführungskanal 12.1 des Gegenkolbengehäuseabschnitts 12 aufgenommen sind. Der in Figur 1 dargestellte Rotor 3 ist zur Ausbildung zweier im Querschnitt kreisringförmiger Zylinder 5 vorgesehen, d.h. eine Reihenanordnung zweier in Figur 2 gezeigten Teile des Motorgehäuses 2, die, wie in Figur 3.1 gezeigt, stirnseitig aneinander anschließen und miteinander flüssigkeitsdicht verbunden, vorzugsweise verschraubt, sind, so dass die jeweiligen Laufflächen 6 konzentrisch zur Rotationsachse RA zu liegen kommen.

[0022] Der Rotor 3 ist einstückig ausgebildet und konzentrisch in den beiden Gehäuseinnenräumen 2.1 drehbar um die Rotationsachse RA gelagert. Dadurch entsteht in den Gehäuseinnenräumen 2.1 jeweils ein im Querschnitt kreisringförmiger Zylinder 5, der in radialer Richtung durch die Mantelfläche 3.1 des Rotors 3, die Lauffläche 6 und in Richtung parallel zur Rotationsachse RA durch die zueinander gerichteten Seitenflächen 5.3.1 der Stege 5.3 begrenzt wird.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils ein Drehkolben 4, 4' pro Zylinder 5 vorgesehen, der auf einer konzentrisch um die Rotationsachse RA verlaufenden Bahn bewegt wird. Hierbei läuft der Drehkolben 4, 4' mit seinem von der Mantelfläche 3.1 beanstandetem freien Ende kontaktlos, und zwar vorzugsweise mit minimalem Abstand an der zylinderförmigen Lauffläche 6. Der Drehkolben 4, 4' schließt mittels Dichtungen den Zylinder 5 sowohl zur Lauffläche 6 und zum Rotor 3 als auch zu den Seitenflächen 5.3.1 der Stege 5.3 flüssigkeits- und/oder luftdicht ab, d.h. die Höhe des Drehkolbens 4, 4' entspricht näherungsweise dem Abstand zwischen der Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 und der Lauffläche 6 des Motorgehäuses 2 und die Tiefe des Drehkolbens 4, 4' entspricht näherungsweise dem Abstand der gegenüberliegenden Seitenflächen 5.3.1 zweier Stege 5.3 eines Zylinders 5.

[0024] Dem zur Aufnahme des Gegenkolbens 7, 7' vorgesehenen Gegenkolbengehäuseabschnitt 12 sind zumindest ein Einlass 2.2 und zumindest ein Auslass 2.3 zugeordnet, wobei der zumindest eine Auslass 2.3 in Drehrichtung DR unmittelbar vor dem Gegenkolben 7, 7' und der zumindest eine Einlass 2.2 an diesen anschließend angeordnet sind. Weiterhin kann im Motorgehäuse 2 eine Zündvorrichtungsöffnung 2.4 zur Aufnahme einer Zündvorrichtung vorgesehen sein, wobei diese vorzugsweise im auf den zumindest einen Gegenkolben 7, 7' folgenden 120°-Sektor in Drehrichtung DR zu liegen kommt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Einlass 2.2 innerhalb eines 90°-Sektors nach dem Gegenkolben 7, 7' in Drehrichtung DR vorgesehen, vorzugsweise unmittelbar auf den Gegenkolben 7, 7' folgend.

[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Drehkolben 4, 4' und der in den Zylinder 5 hineinragende Teil des Gegenkolbens 7, 7' näherungsweise formgleich. Der Drehkolben 4, 4' besteht aus einer an der Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 anschließenden Grundfläche 4.1, einer berührungslos mit minimalem Abstand an die Lauffläche 6 anschließenden Deckfläche 4.2 sowie zwei, die Grundfläche 4.1 bzw. die Deckfläche 4.2 verbindenden Seitenflächen 4.3, 4.4. Vorzugsweise schließen die Seitenflächen 4.3, 4.4 und die Grundfläche 4.1 einen spitzen Winkel ein. Der Gegenkolben 7, 7' besitzt aufgrund seiner näherungsweisen Formgleichheit zum Drehkolben 4, 4' eine Deckfläche 7.1 und zwei Seitenflächen 7.2, 7.3, wobei die durch die Seitenflächen 7.2, 7.3 und die Deckfläche 7.1 eingeschlossenen Winkel jeweils stumpfwinklig sind. Dies führt sowohl im Falle des Gegenkolbens 7, 7' als auch beim Drehkolben 4, 4' zu einem annähernd trapezförmigen Querschnitt.

[0026] Bei Drehung des Rotors 3 in Drehrichtung DR wird der Gegenkolben 7, 7' derart aus dem Zylinder 5 gehoben, dass ein berührungsloser Durchlauf des Drehkolbens 4, 4' im Befestigungsbereich des Gegenkolbens 7, 7' erfolgt. Vorzugsweise wird der Gegenkolben 7, 7' derart aus dem Zylinder 5 gehoben, dass die Deck- 7.1 bzw.

[0027] Seitenflächen 7.2, 7.3 des Gegenkolbens 7, 7' der vom Rotor 3 abstehenden Kontur des Drehkolbens 4, 4' bei dessen Durchlauf berührungslos und mit minimalem Abstand, vorzugsweise einem Abstand kleiner 0,5mm, folgen.

[0028] Zur zusätzlichen Verringerung des Abstands kann in einer vorteilhaften Ausführungsform zumindest die sich durch die Drehung nähernde Seitenfläche 4.3, 4.4 des Drehkolbens 4, 4' leicht konvex gewölbt sein. Zudem kann optional die zumindest eine Seitenfläche 7.2, 7.3 des Gegenkolbens 7, 7', der sich der Drehkolben 4, 4' durch seine Bewegung nähert, leicht konkav gewölbt sein. Nach dem Durchlauf des Drehkolbens 4, 4' schmiegt sich der Gegenkolben 7, 7' mit seiner Deckfläche 7.1 mit minimalem Abstand an die Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 an. Für den Fall eines geschlossenen Gegenkolbens 7, 7', d.h. dass die Deckfläche 7.1 minimal zur Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 beabstandet ist, unterteilt der Drehkolben 4, 4' den kreisringförmigen Zylinder 5 zusammen mit dem Gegenkolbens 7, 7' in zwei Zylinderräume 5.a, 5.b, wobei sowohl Drehkolben 4, 4' als auch Gegenkolben 7, 7' derart ausgebildet sind, dass die Abtrennung mittels am Drehkolben 4, 4' und am Gegenkolben 7, 7' vorgesehenen Dichtungen vorzugsweise flüssigkeits- und/oder luftdicht erfolgt. Für die Abdichtung des Zylinders 5 an der Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 sind an dieser angebrachte Dichtringe 17 (siehe Figur 6 und Figur 7) vorgesehen, die passgenau auf den Oberseiten 5.3.2 der Stege 5.3 anliegen.

[0029] Anhand der Figuren 4.1 bis 4.6 wird im Folgenden die Arbeitsweise des Drehkolbenmotors 1 beschrieben, wobei in sechs Teilabbildungen 4.1 bis 4.6 unterschiedliche Drehpositionen des Rotors 3 im Zylinder 5 dargestellt sind.

[0030] In Figur 4.1 wird durch den sich in Drehrichtung DR drehenden Drehkolben 4 im ersten Zylinderraum 5.a eine Sogwirkung erzeugt, so dass durch den Einlass 2.2 Luft einsaugt wird. Durch die Rotation des Drehkolbens 4 verkleinert sich gleichzeitig der zweite Zylinderraum 5.b zunehmend, was ein Ausstoßen eines sich vom Vortakt im zweiten Zylinderraum 5.b befindlichen verbrannten Abgases über den Auslass 2.3 zur Folge hat. Nach einem definierten Drehwinkel wird das Einlassventil am Einlass 2.2 geschlossen, über die Treibstoffzuführung 9 Treibstoff in den Zylinderraum 5.a zugeführt und das Treibstoff-Luft-Gemisch im ersten Zylinderraum 5.a mittels der Zündvorrichtung zur Explosion gebracht (siehe Figur 4.2).

[0031] Durch die Explosion des Treibstoff-Luft-Gemisches wird bei geschlossenem Gegenkolben 7 auf den Drehkolben 4 eine Kraft in Drehrichtung DR ausgeübt und eine Rotation des Rotors 3 in Drehrichtung DR bewirkt. Unmittelbar vor Berühren des Gegenkolbens 7, 7' durch den Drehkolben 4 ist das Volumen im verbleibenden zweiten Zylinderraum 5.b minimal, d.h. das verbrannte Rauchgas vom Vortakt wurde nahezu vollständig durch den Auslass 2.3 gedrückt (siehe Figur 4.3). Die zuvor beschriebene Form der Seitenflächen 4.3, 4.4 und 7.2, 7.3 des Drehkolbens 4 bzw. des Gegenkolbens 7 ermöglicht hierbei eine Minimierung des Volumens des zweiten Zylinderteilraumes 5.b. Um eine Berührung des Drehkolbens 4 und des Gegenkolbens 7 zu vermeiden, wird der Gegenkolben 7 annähernd synchron zum vorbei geführten Drehkolben 4 aus dem Zylinder 5 gehoben und nach dem Durchlauf wieder in den Zylinder 5 zurückgeführt (siehe Figur 4.4 bis 4.6). Die radiale Bewegung des Gegenkolbens 7 folgt hierbei nahezu exakt der Form des Drehkolbens 4. Dadurch wird sichergestellt, dass auch beim Zurückführen des Gegenkolbens 7 in den Zylinder 5 der Abstand zwischen Drehkolben 4 und Gegenkolben 7 minimal ist, was zur Folge hat, dass der Anteil an verbranntem Rauchgas im ersten Zylinderraum 5.a ebenfalls minimal ist.

[0032] Wie in Figur 1 und Figur 3.1 bereits angedeutet kann der erfindungsgemäße Drehkolbenmotor 1 mehrere in Serie angeordnete Zylinder 5 aufweisen, wobei pro Zylinder 5 jeweils ein in Figur 2 dargestellter Abschnitt des Motorgehäuses 2 vorgesehen wird und die zylinderförmigen Laufflächen 6 jeweils konzentrisch zur Rotationsachse RA ausgebildet sind. Am Rotor 3 werden abhängig von der gewünschten Zylinderanzahl mehrere Drehkolben 4, 4' vorgesehen, wobei die Drehkolben 4, 4' zueinander entlang der Rotationsachse RA versetzt sind und zumindest je ein Drehkolben 4, 4' in einem Zylinder 5 aufgenommen ist. Um einen vibrationsarmen Lauf des Motors zu ermöglichen, werden die nebeneinander liegenden Drehkolben 4, 4' abwechselnd um 180° zueinander verdreht am Rotor 3 angeordnet. Zudem wird jedem Drehkolben 4, 4' ein Gegenkolben 7, 7' zugeordnet, wobei auch die Gegenkolben 7, 7' zueinander entlang der Rotationsachse versetzt und abwechselnd zueinander um 180° verdreht sind. Die Zündung der einzelnen Zylinder 5 kann hierbei gleichzeitig oder aber auch zeitlich versetzt zueinander erfolgen.

[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Drehkolbenmotor 1 zumindest zwei Zylinder 5 auf, wobei einer der zumindest zwei Zylinder 5 als Druckzylinder 5.1 zur Komprimierung von Luft und der zumindest eine weitere Zylinder 5 als Arbeitszylinder 5.2 ausgebildet ist. Ein derartiger Drehkolbenmotor 1 weist getrennt von Druck- und Arbeitszylinder 5.1, 5.2 zumindest eine Druckspeichervorrichtung 10 auf, die zumindest eine erste und zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 beinhaltet.

[0034] Figur 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise eines Drehkolbenmotors 1 mit Druck- und Arbeitszylinder 5.1, 5.2 und zugehöriger Druckspeichervorrichtung 10. Der Auslass 2.3 des Druckzylinders 5.1 ist über eine Verbindungsleitung 18 mit der Druckspeichervorrichtung 10 verbunden, wobei die Verbindungsleitung 18 über ein Rückschlagventil 19 am Auslass 2.3 des Druckzylinders 5.1 angeschlossen ist. Die Druckspeichervorrichtung 10 besteht ihrerseits aus zumindest einer ersten und zweiten Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2, die über je ein zugeordnetes erstes und zweites Ventil 20.1, 20.2 und ein gemeinsames Ventil 21 an die Verbindungsleitung 18 gekoppelt sind. Die ersten und zweiten Druck- bzw. Zündkammern 11.1, 11.2 weisen eine erste und zweite Vorrichtung zur Treibstoffzuführung 23.1, 23.2 in die erste bzw. zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 sowie jeweils eine erste bzw. zweite Zündvorrichtung 24.1, 24.2 auf. Ausgangsseitig ist die erste und zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 mit je einem weiteren Ventil 22.1, 22.2 mit dem Arbeitszylinder 5.2 gekoppelt.

[0035] Im Folgenden wird anhand von Figur 5 die Funktionsweise des Drehkolbenmotors 1 mit zusätzlicher Druckspeichervorrichtung 10 näher erläutert. Zur besseren Veranschaulichung sind in Figur 5 der Druckzylinder 5.1 und der Arbeitszylinder 5.2 nebeneinander dargestellt. Die Realisierung des Drehkolbenmotors 1 erfolgt jedoch, wie in Figur 1 gezeigt, durch einen gemeinsamen Rotor 3. Die Position der Drehkolben 4, 4' und Gegenkolben 7, 7' im Druckzylinder 5.1 sowie im Arbeitszylinder 5.2 sind jeweils um 180° zueinander versetzt. Beim Startvorgang des Drehkolbenmotors 1 wird durch einen nicht dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Anlasser der Rotor 3 in Drehbewegung versetzt, wobei im Druckzylinder 5.1 durch den Einlass 2.2 Luft in den ersten Zylinderraum 5.a des Druckzylinders 5.1 eingesaugt wird. Aufgrund der Rotation wird das Volumen im zweiten Zylinderraum 5.b des Druckzylinders 5.1 komprimiert und über den Auslass 2.3 durch die Verbindungsleitung 18 der Druckspeichervorrichtung 10 zugeführt wird. Bei Erreichen eines vordefinierten Drucks öffnet das gemeinsame Ventil 21 und der Druck kann beim Öffnen des ersten oder zweiten Ventils 20.1, 20.2 in die jeweils nachgelagerte erste bzw. zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 gelangen. Anschließend wird das erste oder zweite Ventil 20.1, 20.2 wieder geschlossen. Die ersten bzw. zweiten Ventile 20.1, 20.2 werden dabei abwechselnd geöffnet, und zwar jedes Ventil 20.1, 20.2 einmal alle zwei Umdrehungen, so dass jede zweite Umdrehung die dem ersten bzw. zweiten Ventil 20.1, 20.2 zugeordnete erste bzw. zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 mit Druck beaufschlagt wird.

[0036] Nach Zuführung von Treibstoff in die erste bzw. zweite Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 über eine erste bzw. zweite Treibstoffzuführung 23.1, 23.2 wird das Treibstoff-Luft-Gemisch innerhalb der ersten bzw. zweiten Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 über die jeweilige erste oder zweite Zündvorrichtung 24.1, 24.2 gezündet und gleichzeitig das zu dieser Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 gehörige erste bzw. zweite weitere Ventil 22.1, 22.2 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Drehkolben 4 im Arbeitszylinder 5.2 in Drehrichtung DR gesehen nach dem Gegenkolben 7, wobei dieser Gegenkolben 7 geschlossen ist, d.h. mit seiner Deckfläche 7.1 von der Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 minimal beabstandet ist.

[0037] Der in der Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 durch die Explosion entstehende Druck wird über den Verbindungskanal 25 dem Arbeitszylinder 5.2 zugeführt, und zwar über dessen Einlass 2.2. Hierdurch wird auf den Drehkolben 4 im Arbeitszylinder 5.2 eine Kraft in Drehrichtung DR ausgeübt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Anlasser abgeschaltet werden. Durch die einstückige Ausbildung des Rotors 3 erfährt auch der Drehkolben 4' im Druckzylinder 5.1 eine Kraft in Drehrichtung DR und erzeugt weiterhin Druck, der sich über die Verbindungsleitung 18 und ein geöffnetes erstes bzw. zweites Ventil 20.1, 20.2, das der im vorherigen Takt nicht benutzten ersten bzw. zweiten Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 zugeordnet ist, in ebendiese Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 ausbreiten kann. Nach dem Durchlaufen der beiden Drehkolben 4, 4' durch den Bereich der Gegenkolbens 7, 7' kann in einer der ersten bzw. zweiten Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 durch Zuführung von Treibstoff und der anschließenden Zündung durch die erste bzw. zweite Zündvorrichtung 24.1, 24.2 das Treibstoff-Luft-Gemisch erneut zur Explosion gebracht werden. Im zweiten Zylinderteilraum 5.b des Arbeitszylinders 5.2 befindet sich zu diesem Zeitpunkt das aus dem vorherigen Takt entstandene, verbrannte Rauchgas, welches durch die Drehung des Drehkolbens 4 durch den Auslass 2.3 des Arbeitszylinders 5.2 ausgestoßen wird.

[0038] Die zuvor beschriebenen Abläufe sind periodisch wiederkehrend, wobei die Periode der Abläufe von der Drehzahl des Rotors 3 abhängig ist. Zudem wird abwechselnd in einer der ersten bzw. zweiten Druck- bzw. Zündkammern 11.1, 11.2 das Treibstoff-Luft-Gemisch zur Explosion gebracht, so dass sich in einer der beiden Druck- bzw. Zündkammer 11.1, 11.2 nur jede zweite Umdrehung des Rotors 3 eine Explosion ereignet. Durch die Trennung des Arbeitszylinders 5.2 von der Druckspeichervorrichtung 10 und die Verwendung von zwei Druck- bzw. Zündkammern 11.1, 11.2 kann das Treibstoff-Luft-Gemisch einen längeren Zeitraum miteinander in Interaktion treten, was eine bessere Durchmischung und dadurch eine höhere Effektivität bzw. Effizienz der Verbrennung des Drehkolbenmotors 1 nach sich zieht. Zudem ist ein derart aufgebauter Drehkolbenmotors 1 mit Benzin, Diesel oder Gas betreibbar.

[0039] Die Figuren 6 und 7 zeigen jeweils den Rotor 3 mit an dessen Mantelfläche 3.1 befestigten Drehkolben 4, 4' und Dichtringen 17, und zwar in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung sowie einer perspektivischen Gesamtdarstellung, wobei an den Stirnseiten des Rotors 3 vorzugsweise kreisförmige Deckel 8 mit schaufelradartigen Ausnehmungen 8.1 angeflanscht sind. Jeweils am Querschnittsmittelpunkt jedes Deckels 8 ist eine Welle 27 angebracht, die längs der Rotationsachse RA vom Rotor 3 absteht, wobei die Rotationsachse RA mit der Wellenlängsachse zusammenfällt. Die Wellen 27 dienen zum einen zur drehbaren Lagerung des Rotors 3 im Motorgehäuse 2, zum anderen zur Ableitung der durch die Verbrennung auf den Rotor 3 übertragenen kinetischen Energie, beispielsweise mittels Zahnrädern, Riemen oder Ketten. Zudem werden mittels dieser Wellen 27 alle zum Betrieb des Motors notwendigen, beweglichen Baugruppen, beispielsweise Einlassventil 13, Gegenkolben 7, 7' etc. angetrieben.

[0040] Im Inneren des Rotors 3 ist ein konzentrisch zur Rotationsachse RA verlaufendes Rohr 26 aufgenommen. Dieses Rohr 26 wird durch die an beiden Stirnseiten des Rotors 3 aufgeschraubten Deckel 8, und zwar in darin vorgesehenen Nuten 8.3, in seiner Position gehalten, wobei die Stirnseiten des Rotors 3 hierzu in den Nuten 8.3 aufgenommen werden. Durch Einfügen des Rohres 26 in den Rotor 3 ergibt sich im Innenraum des Rotors 3 eine Aufteilung in zwei Rotorkammern 28, 29, wobei die erste Rotorkammer 28 zwischen der Rotorinnenseite und der äußeren Mantelfläche des Rohres 26 gebildet ist und die zweite Rotorkammer 29 durch die innere Mantelfläche des Rohres 26 eingeschlossen ist. Sowohl die erste Rotorkammer 28 als auch die zweite Rotorkammer 29 sind seitlich durch die beiden Deckel 8 begrenzt. Die Konstruktion aus Deckeln 8 und eines im Rotorinneren angeordneten Rohrs 26 dient der Schaffung eines im Volumen reduzierten, in der Nähe der durch die Verbrennung entstehenden Wärme anschließenden Kühlraumes, und zwar der ersten Rotorkammer 28, um diese mit einem flüssigen oder zähflüssigem Medium zu durchströmen und damit den Drehkolbenmotor 1 zu kühlen. Aus diesem Grund ist die Verbindung der Deckel 8 mit dem Rotor 3 sowie die Verbindung des Rohres 26 mit eben diesen Deckeln 8 flüssigkeitsdicht ausgeführt. Die zweite Rotorkammer 29 ist gegenüber der ersten Rotorkammer 28 abgedichtet und kommt mit dem Kühlmedium nicht in Berührung.

[0041] Ein im Motorgehäuse 2 vor dem Deckel 8 befindliches Kühlmedium wird bei Drehung des Rotors 3 über die schaufelradartigen Ausnehmungen 8.1 den Bohrungen 8.2 zugeführt und durch diese Bohrungen 8.2 in die erste Rotorkammer 28 eingeleitet. Der zweite Deckel 8 arbeitet in entgegengesetzter Wirkungsweise, d.h. erzeugt eine Sogwirkung auf das in der ersten Rotorkammer 28 befindliche Kühlmedium und befördert das Kühlmedium durch die Bohrungen 8.2 und schaufelartigen Ausnehmungen 8.1 aus der ersten Rotorkammer 28 heraus. Vorzugsweise sind die Bohrungen 8.2 schräg in den Deckel 8 eingebracht, so dass die Einleitung des Kühlmediums von den schaufelartigen Ausnehmungen 8.1 durch die Bohrungen 8.2 in die ersten Rotorkammer 28 vereinfacht wird. Die an der Mantelfläche 3.1 des Rotors 3 angebrachten Drehkolben 4, 4' besitzen ebenfalls Kühlkanäle, wobei diese Kühlkanäle eine Verbindung zur ersten Rotorkammer 28 aufweisen, und zwar beispielsweise über mit einer Innenbohrung versehene Schrauben, die zur Befestigung des Drehkolbens 4, 4' am Rotor 3 vorgesehen sind. Das die erste Rotorkammer 28 durchströmende Kühlmedium kann damit auch durch die Drehkolben 4, 4' fließen und eine Kühlung dieser gewährleisten, wobei der Austausch des Kühlmediums durch die Fliehkraft aktiv unterstützt wird. Das durch die Sogwirkung am gegenüberliegenden Deckel 8 austretende Kühlmedium kann über im Motorgehäuse 2 integrierte Rückflusskanäle zum ersten Deckel 8 zurückfließen. Damit wird auch das Motorgehäuse 2, das durch den Verbrennungsprozess mit Wärme beaufschlagt wird, effektiv gekühlt. Um eine Überhitzung des Kühlmediums zu vermeiden, ist in den Kühlkreislauf eine aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Kühleinrichtung eingebracht, die beispielsweise durch eine stark vergrößerte wirksame Kühlfläche dem Kühlmedium Wärme entzieht. Zudem kann diese Wärme auch für andere Zwecke, beispielsweise zur Erwärmung des Kraftstoffs oder zum Beheizen des Innenraums bei Kraftfahrzeugen genutzt werden.

[0042] Im Folgenden wird anhand der Figuren 8-12 ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem zur Ansteuerung zumindest eines im Gegenkolbengehäuseabschnitt 12 geführten Gegenkolbens 7, 7' eines Drehkolbenmotors 1 beschrieben.

[0043] Mittels des Steuerungssystems wird die zuvor beschriebene radiale Bewegung des Gegenkolbens 7, 7' derart gesteuert, dass beim Durchlauf eines Drehkolbens 4, 4' durch den Gegenkolbengehäuseabschnitt 12 der Gegenkolben 7, 7' derart aus dem Zylinder 5 gehoben wird, dass bei minimalem Abstand zueinander eine Berührung des Drehkolbens 4, 4' und des Gegenkolbens 7, 7' vermieden wird. Dazu ist jedem Gegenkolben 7, 7' des Drehkolbenmotors 1 eine Steuerungseinheit 40, 40' zugewiesen, die durch rotierende Wellen 41 angetrieben werden, wobei mit diesen Wellen 41 jeweils zumindest eine Nocke 42 und zumindest eine, vorzugsweise zwei Nockenschalen 43 mechanisch verbunden sind. Die Welle 41 wird über eine mechanische Wirkverbindung vom Rotor 3 angetrieben und setzt damit sowohl Nocken 42 als auch Nockenschalen 43 in Rotation.

[0044] Die in den Figuren 10.1 bis 10.6 jeweils im eingebauten Zustand dargestellten Nocken 42 und Nockenschalen 43 sind in Figur 8 bzw. Figur 9 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Nocke 42 besitzt eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur 42.1 mit einer Auswölbung 42.2, wobei die Nocke 42 an ihrer Außenfläche von einem Bolzen 44 kontinuierlich abgetastet wird, d.h. der Bolzen 44 folgt der Form der Nocke 42. Die Auswölbung 42.2 ist hierbei unsymmetrisch ausgebildet und besitzt eine flache bzw. eine steile Flanke.

[0045] Die in Figur 9 gezeigte Nockenschale 43 weist stirnseitig eine Einfräsung auf, wobei diese Einfräsung einen umlaufenden Weg für einen Bolzen 45 vorgibt und dieser Weg, abgesehen von einem radial nach außen abstehenden Auswölbungsbereich 50, näherungsweise kreisförmig ist. Die Breite der Einfräsung der Nockenschale 43 ist auf den Durchmesser des Bolzens 45 abgestimmt, sodass dieser passgenau in der Einfräsung geführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Bolzen 45 zwischen zwei gleichförmigen Nockenschalen 43 geführt, wobei sich die stirnseitigen Einfräsungen der Nockenschalen 43 gegenüberstehen und die Nockenschalen 43 zueinander deckungsgleich und zueinander beabstandet sind.

[0046] Bei Rotation der Welle 41 und damit der Nockenschalen 43 in Figur 11 schreitet der Bolzen 45 die Innen- bzw. Außenkontur 43.1, 43.2 der Nockenschale 43 ab. Im Auswölbungsbereich 50 der Innen- bzw. Außenkontur 43.1, 43.2 wird ein Hebelmechanismus 48 gegen die Federkraft der ersten Federeinheit 46 nach oben gehoben, wobei mit dem Hebelmechanismus 48 ein Gegenkolben 7, 7' gekoppelt ist und dieser damit ebenfalls aus dem Zylinder 5 gehoben wird. Für den Fall, dass in einem Zylinder 5 des Drehkolbenmotors 1 genau ein Drehkolben 4, 4' angeordnet ist, besitzen der Rotor 3 und die Welle 41 die gleiche Drehzahl, d.h. das Übersetzungsverhältnis zwischen Rotor 3 und Welle 41 beträgt 1:1. Dadurch wird der Gegenkolben 7, 7' durch die Steuerungseinheit 40, 40' genau einmal pro Umdrehung des Rotors 3 aus dem Zylinder 5 gehoben. Die Nocke 42 ist mit dem Hebelmechanismus 48 indirekt über eine zweite Federeinheit 47 gekoppelt.

[0047] In den sechs Teildarstellungen 10.1 - 10.6 sind unterschiedliche Drehzustände der Nocke 42 bzw. Nockenschale 43 gezeigt, wobei die relative Stellung der Nocke 42 zur Nockenschale 43 jeweils unverändert ist. In den Figuren 10.1 - 10.6 ist die Nocke 42 und der die Außenfläche abschreitende Bolzen 44 mit durchgezogenen Linien dargestellt, die Innenkontur 43.1 bzw. Außenkontur 43.2 der Nockenschale 43 sowie der zwischen Innenkontur 43.1 und Außenkontur 43.2 geführte Bolzen 45 sind in strichlierter Darstellung gezeichnet. Die Drehung der Welle 41, der Nocke 42 und der Nockenschale 43 erfolgt im Uhrzeigersinn. Die Nocke 42 bzw. die deckungsgleichen Nockenschalen 43 sind in Ihren Auswölbungen 42.2, 50 leicht zueinander versetzt, d.h. die Auswölbung 42.2 der Nocke 42 eilt in Drehrichtung etwas dem Auswölbungsbereich 50 der Nockenschalen 43 voraus.

[0048] In Figur 10.1 stellt die Ausgangssituation dar, bei der die erste und zweite Federeinheit 46, 47 entspannt sind. In Figur 10.2 befindet sich der Bolzen 45 in Drehrichtung vor dem Durchlauf durch den Auswölbungsbereich 50 der Nockenschalen 43. Um den Durchlauf durch den Auswölbungsbereich 50 zu erleichtern, wird vor diesem Durchlauf der Bolzen 44 durch die flache Flanke der Auswölbung 42.2 der Nocke 42 angehoben, sodass die zweite Federeinheit 47 vorgespannt wird. Die durch die zweite Federeinheit 47 auf den Hebelmechanismus 48 ausgeübte Kraft führt jedoch noch zu keinem Herausheben des Gegenkolben 7, da die Außenkontur 43.2 der Nockenschale 43 dieses wirksam verhindert. Bei weiterer Drehung der Nocke 42 bzw. der Nockenschalen 43 wird die zweite Federeinheit 47 weiter vorgespannt (Figur 10.3). Läuft nun der Bolzen 45 in der Nockenschale 43 in den Auswölbungsbereich 50 (Figur 10.4), ermöglicht die bereits vorgespannte zweite Federeinheit 47 den erleichterten Einlauf des Bolzens 45 in denselben, da der Hebelmechanismus 48 durch die vorgespannte zweite Federeinheit 47 angehoben wird. Dieses führt zu einem Herausheben des Gegenkolbens 7, 7' aus dem Zylinder 5 und zwar einem Herausheben derart, wie es durch die Kontur der Innen- bzw. Außenfläche 43.1, 43.2 der Nockenschale 43 in der jeweiligen Drehposition vorgegeben wird.

[0049] Nach dem Eintreten des Bolzens 45 in den Auswölbungsbereich 50 durchläuft der Bolzen 44 die stark abfallende Flanke der Auswölbung 42.2 der Nocke 42 (Figur 10.5). Dadurch entspannt sich die zweite Federeinheit 47. Am Ende des Auswölbungsbereichs 50 wird der Bolzen 45 aus dem Auswölbungsbereich 50 unterstützt durch die beim Herausheben vorgespannte Federeinheit 46 herausgeführt und damit der Gegenkolben 7, 7' über den Hebelmechanismus 48 in den Zylinder 5 zurückgeführt (Figur 10.6). Das Zusammenwirken der Nocke 42 mit der Nockenschale 43 sorgt für ein materialschonendes Überwinden von Bereichen größerer Steigung, insbesondere beim Einlaufen in den Auswölbungsbereich 50, bei dem der Gegenkolben 7, 7' zügig aus dem Zylinder 5 gehoben werden muss, um der Form des Drehkolbens 4, 4' mit minimalem Abstand zu folgen. Zudem weist der Hebelmechanismus 48 ein durch unterschiedliche Hebelarmlängen erzeugtes Übersetzungsverhältnis auf, das eine kleine, durch die Nockenschale 43 verursachte Hubbewegung in eine vergrößerte Hubbewegung am Gegenkolben 7, 7' umsetzt.

[0050] Figuren 12 und 13 zeigen den erfindungsgemäßen Drehkolbenmotor 1 in einer Vorder- und Rückansicht. In Figur 12 ist die Ventilansteuerung zur besseren Veranschaulichung weggelassen.

[0051] Figur 12 zeigt den Antrieb der Steuerungseinheit 40, 40' für Gegenkolben 7, 7' über einen Kegelzahnradmechanismus. Ein an der Welle 27 befestigtes erstes Kegelzahnrad 60 treibt zweite Kegelzahnräder 61 an, die an ersten Enden von Verbindungswellen 64 angelenkt sind, wobei Längsachsen dieser Verbindungswellen 64 senkrecht zur Rotationsachse RA stehen. An den zweiten Enden der Verbindungswellen 64 sind dritte Kegelzahnräder 62 angebracht, die in vierte Kegelzahnräder 63 eingreifen, die mit den Wellen 41 verbunden sind und diese antreiben. Durch diese Anordnung werden durch die Drehung des Rotors 3 die Wellen 41 in eine Drehbewegung versetzt, wobei die Achsen der Wellen 41 näherungsweise parallel zur Rotationsachse RA und zu dieser beabstandet liegen. Die Drehrichtung der Wellen 41 ist der Drehrichtung DR der Welle 27 entgegengesetzt. Durch die Verwendung von Kegelzahnrädern 60 - 63 mit unterschiedlichen Durchmessern kann das Übersetzungsverhältnis geeignet gewählt werden, insbesondere das bevorzugte Übersetzungsverhältnis 1:1, d.h. eine Umdrehung des Rotors 3 führt zu einer Umdrehung der Wellen 41.

[0052] Figur 13 zeigt die Ansteuerung der Einlassventile 13 durch einen Zahnrad-Zahnriemen-Antrieb. Der Antrieb erfolgt auf der dem Kegelzahnradmechanismus gegenüberliegenden Seite des Drehkolbenmotors 1. An der Welle 27 ist ein Zahnrad 51 befestigt, in das zwei weitere Zahnräder 52 eingreifen. An diese Zahnräder 52 sind stirnseitig Riemenräder angebracht, die einen Zahnriemen 54 antreiben. Mittels dieses Zahnriemens 54 sind weitere Riemenräder 53 angetrieben, die über Wellen 55 und Nocken 56 die Einlassventile 13 antreiben. Je nach Anzahl der verwendeten Drehkolben 4, 4' in einem Zylinder 5 muss das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl des Rotors 3 und der Drehzahl der Welle 55 geeignet gewählt werden. Bei der Verwendung von einem Drehkolben 4, 4' pro Zylinder 5 beträgt das Drehzahlverhältnis zwischen der Welle 27 und Welle 55 ebenfalls 1:1.

[0053] Figuren 14.1, 14.2 und Figuren 15.1, 15.2 zeigen jeweils einen erfindungsgemäßen Drehkolbenmotor 1 in einer Vorder- und Rückansicht im zusammengebauten Zustand. Beide Drehkolbenmotoren 1 weisen beispielhaft zwei Zylinder 5 auf, wobei die beiden Zylinder 5 des Drehkolbenmotors 1 in den Figuren 14.1, 14.2 ein Verbrennungsprozess stattfindet. Der Drehkolbenmotor 1 in Figuren 15.1, 15.2 weist im Gegensatz dazu einen Druckzylinder 5.1 und einen Arbeitszylinder 5.2 sowie eine Druckspeichervorrichtung 10 auf und ist damit auch für die Verbrennung von Dieselkraftstoff geeignet.

[0054] Der Drehkolbenmotor 1 kann beispielsweise zum Antrieb von Maschinen, Kraftfahrzeugen o.ä. dienen. Dazu wird die Welle 27 über eine mechanische Wirkverbindung mit der Antriebsmechanik einer Maschine bzw. eines Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei die mechanische Wirkverbindung direkt oder indirekt über ein Getriebe mit fester oder variabler Übersetzung erfolgen kann. Als Materialien zur Fertigung des Motors können alle im Motorenbau gängigen Materialien Verwendung finden. Der Motor kann größtenteils aus Aluminium gefertigt sein, insbesondere alle Gehäuseteile, der Rotor 3 sowie die Deckel 8.

Bezugszeichenliste

[0055] 

1

Drehkolbenmotor

2

Motorgehäuse

2.1

Gehäuseinnenraum

2.2

Einlass

2.3

Auslass

2.4

Zündungsvorrichtungsöffnung

3

Rotor

3.1

Mantelfläche des Rotors

4, 4'

Drehkolben

4.1

Grundfläche des Drehkolbens

4.2

Deckfläche des Drehkolbens

4.3, 4.4

Seitenfläche des Drehkolbens

5

Zylinder

5.a

erster Zylinderraum

5.b

zweiter Zylinderraum

5.1

Druckzylinder

5.2

Arbeitszylinder

5.3

Steg

5.3.1

Seitenfläche des Stegs

5.3.2

Oberseite des Stegs

6

Lauffläche

7, 7'

Gegenkolben

7.1

Deckfläche des Gegenkolbens

7.2, 7.3

Seitenfläche des Gegenkolbens

8

Deckel

8.1

schaufelradartige Ausnehmung

8.2

Bohrung

8.3

Nut

9

Treibstoffzuführung

10

Druckspeichervorrichtung

11.1

erste Druck- bzw. Zündkammer

11.2

zweite Druck- bzw. Zündkammer

12

Gegenkolbengehäuseabschnitt

12.1

Kolbenführungskanal

13

Einlassventil

17

Dichtring

18

Verbindungsleitung

19

Rückschlagventil

20.1, 20.2

erstes und zweites Ventil

21

gemeinsames Ventil

22.1, 22.2

weitere Ventile

23.1, 23.2

Treibstoffzuführung

24.1, 24.2

erste und zweite Zündvorrichtung

25

Verbindungskanal

26

Rohr

27

Welle

28

Erste Rotorkammer

29

Zweite Rotorkammer

40, 40'

Steuerungseinheit

41

Welle

42

Nocke

42.1

kreisförmige Außenkontur der Nocke

42.2

Auswölbung der Nocke

43

Nockenschale

43.1

Innenkontur der Nockenschale

43.2

Außenkontur der Nockenschale

44

Bolzen

45

Bolzen

46

Erste Federeinheit

47

Zweite Federeinheit

48

Hebelmechanismus

49

Bügel

50

Auswölbungsbereich

51

Zahnrad

52

Zahnrad mit stirnseitigem Riemenrad

53

Riemenrad

54

Zahnriemen

55

Welle

56

Nocke

60

Erstes Kegelzahnrad

61

Zweites Kegelzahnrad

62

Drittes Kegelzahnrad

63

Viertes Kegelzahnrad

64

Verbindungswelle

RA

Rotationsachse

DR

Drehrichtung

Ansprüche

1. Drehkolbenmotor bestehend aus einem Motorgehäuse (2) mit einem Gehäuseinnenraum (2.1) mit zumindest einem Einlass (2.2) und zumindest einem Auslass (2.3), in dem in vorgegebener Drehrichtung (DR) drehbar um eine Rotationssachse (RA) ein zylinderförmiger Rotor (3) in einer konzentrisch zur Rotationssachse (RA) verlaufenden zylinderförmigen Lauffläche (6) aufgenommen ist, die mit der Mantelfläche (3.1) des Rotors (3) und seitlichen Stegen (5.3) zumindest einen im Querschnitt kreisringförmigen Zylinder (5) einschließt, bei dem auf der Mantelfläche (3.1) des Rotors (3) zumindest ein Drehkolben (4, 4') angeordnet ist, wobei wenigstens ein Gegenkolben (7, 7') zumindest teilweise im Motorgehäuse (2) aufgenommen ist, zumindest der wenigstens eine Gegenkolben (7, 7') im Motorgehäuse (2) oder der zumindest eine Drehkolben (4, 4') am Rotor (3) beweglich gelagert ist und jedem Gegenkolben (7, 7') zumindest ein Einlass (2.3) mit Einlassventil (13) und zumindest ein Auslass (2.3) zugeordnet sind, bei dem der zumindest eine Auslass (2.3) in Drehrichtung (DR) unmittelbar vor dem Gegenkolben (7, 7') und an diesen anschließend der zumindest eine Einlass (2.2) in Drehrichtung (DR) angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Gegenkolben (7, 7') über ein mechanisches Steuerungssystem vom Rotor (3) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gegenkolben (7, 7') über das mechanische Steuerungssystem vom Rotor (3) derart angetrieben ist, dass der Gegenkolben (7, 7') der vom Rotor (3) abstehenden Kontur des Drehkolbens (4, 4') bei dessen Durchlauf berührungslos mit minimalem Abstand folgt, dass der Rotor (3) einstückig ausgebildet ist und zumindest zwei Zylinder (5) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Zylinder (5) durch den einstückigen Rotor (3) und einem Teil des Motorgehäuses (2) gebildet ist, dass der Drehkolben (4, 4') und der in den Zylinder (5) hineinragende Teil des Gegenkolbens (7, 7') näherungsweise formgleich sind und dass der zumindest eine Drehkolben (4, 4') und der zumindest eine Gegenkolben (7, 7') näherungsweise trapezförmig ausgebildet sind.

2. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Einlass (2.2) innerhalb eines 90°-Sektors im Anschluss an den Gegenkolben (7, 7') unmittelbar nach dem Gegenkolben (7, 7'), angeordnet ist und/oder dass der Gegenkolben (7, 7') oder der Drehkolben (4, 4') radial zur zylinderförmigen Lauffläche (6) beweglich sind.

3. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Drehkolben (4, 4') fest mit dem Rotor (3) verbunden ist und eine an den Rotor (3) anschließende Grundfläche (4.1), eine an die Lauffläche (6) anschließende Deckfläche (4.2) sowie zwei die Grundfläche (4.1) bzw. die Deckfläche (4.2) verbindende Seitenflächen (4.3, 4.4) aufweist, wobei jeweils eine Seitenfläche (4.3, 4.4) mit der Grundfläche (4.1) einen spitzen Winkel einschließen und/oder dass der zumindest eine Gegenkolben (7, 7') eine an den Rotor (3) anschließende Deckfläche (7.1) und zwei an die Deckfläche anschließende Seitenflächen (7.2, 7.3) aufweist, wobei die jeweils durch eine Seitenfläche (7.2, 7.3) und die Deckfläche (7.1) eingeschlossenen Winkel stumpfwinklig sind.

4. Drehkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Gegenkolben (7, 7') in bestimmten Stellungen des Drehkolbens (4, 4') in dem zwischen der Mantelfläche (3.1) des Rotors (3), der zylinderförmigen Lauffläche (6) und den Stegen (5.3) begrenzten Raum eine nahezu dichte Abtrennung bildet.

5. Drehkolbenmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenfläche (4.3, 4.4) konvex gewölbt ist, wobei die Seitenflächen (7.2, 7.3) des zumindest einen Gegenkolbens (7, 7') konkav gewölbt sind.

6. Drehkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zylinder (5) und am einstückigen Rotor (3) zumindest zwei Drehkolben (4, 4') vorgesehen sind, wobei die Drehkolben (4, 4') zueinander entlang der Rotationsachse (RA) versetzt sind, zumindest je ein Drehkolben (4, 4') in einem Zylinder (5) aufgenommen ist und die Zylinder (5) eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen, die in der Rotationsachse (RA) liegt, wobei die zumindest zwei nebeneinander liegenden Drehkolben (4, 4') um 180° zueinander verdreht angeordnet sind.

7. Drehkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei nebeneinander liegende Zylinder zumindest je einen Drehkolben (4, 4') und zumindest je einen Gegenkolben (7, 7') aufweisen, wobei sowohl die Drehkolben (4, 4') als auch die Gegenkolben (7, 7') zueinander entlang der Rotationsachse (RA) versetzt und um 180° zueinander verdreht sind.

8. Drehkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Motorgehäuse (2) eine in den zumindest einen Zylinder (5) wirkende Zündvorrichtung vorgesehen ist, und zwar im auf den zumindest einen Gegenkolben (7, 7') in Drehrichtung des Rotors (3) folgenden 120°-Sektor.

9. Drehkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zylinder (5) vorgesehen sind, wobei einer der zumindest zwei Zylinder (5) als Druckzylinder (5.1) zur Komprimierung von Luft und der zumindest eine weitere Zylinder (5) als Arbeitszylinder (5.2) ausgebildet ist.

10. Drehkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass getrennt von Druck- (5.1) und Arbeitszylinder (5.2) zumindest eine Druckspeichervorrichtung (10) vorgesehen ist, die zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) aufweist, wobei der Druckzylinder (5.1) abwechselnd einer der zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) Luft zuführt.

11. Drehkolbenmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) geeignete Einrichtungen vorgesehen sind, die zu bestimmten Stellungen des zumindest einen Drehkolbens (4, 4') abwechselnd einer der zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) flüssigen und/oder gasförmigen Treibstoff zuführen und diesen ggf. zünden, wobei ein durch weitere Ventile (22.1, 22.2) verschließbarer Verbindungskanal (25) zwischen den zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) und dem Arbeitszylinder (5.2) vorgesehen ist, der den in einer Druck- bzw. Zündkammer (11) durch Explosion des Treibstoff-Luft-Gemischs entstehenden Druck in den Arbeitszylinder (5.2) ableitet.

12. Drehkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Stirnseiten des Rotors (3) Deckel (8) mit schaufelradartigen Ausnehmungen (8.1) und Bohrungen (8.2) vorgesehen sind, die auf ein zur Kühlung dienendes flüssiges oder zähflüssiges Medium eine Pumpwirkung ausüben und das Medium durch vorgesehene Kanäle in alle zu kühlende Bereiche des Drehkolbenmotors (1) transportieren.

13. Anordnung aus einem Steuerungssystem und einem Drehkolbenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungssystem zur Ansteuerung zumindest eines in einem Gegenkolbengehäuseabschnitt (12) geführten Gegenkolbens (7, 7') des Drehkolbenmotors (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkolben (7, 7') derart aus dem Zylinder (5) gehoben wird, dass die Deck- (7.1) bzw. Seitenflächen (7.2, 7.3) des Gegenkolbens (7, 7') der vom Rotor (3) abstehenden Kontur des Drehkolbens (4, 4') bei dessen Durchlauf berührungslos mit einem Abstand kleiner 0,5mm, folgen, wobei der Drehkolben (4, 4') und der in den Zylinder (5) hineinragende Teil des Gegenkolbens (7, 7') näherungsweise formgleich sind und der zumindest eine Drehkolben (4, 4') und der zumindest eine Gegenkolben (7, 7') näherungsweise trapezförmig ausgebildet sind.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Gegenkolbens (7, 7') ausschließlich durch mechanische Baugruppen realisiert ist und/oder dass der Gegenkolben (7, 7') durch Einwirken zumindest einer Nockenschale (43) und zumindest einer Nocke (42) auf einen mit dem Gegenkolben (7, 7') verbundenen Hebelmechanismus (48) aus dem Zylinder (5) gehoben wird.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Nockenschale (43) direkt, die zumindest eine Nocke (42) über zumindest eine Federanordnung (47) indirekt über einen gemeinsamen Hebelmechanismus (48) auf den Gegenkolben (7, 7') einwirken und/oder dass ausschließlich die Innen- bzw. Außenkontur (43.1, 43.2) der Nockenschale (43) die Hubbewegung des Gegenkolbens (7, 7') bestimmt und/oder dass die zumindest eine Nocke (42) die durch die zumindest eine Nockenschale (43) bestimmte Hubbewegung des Gegenkolbens (7, 7') unterstützt, und zwar an Stellen großer Steigung der Innenkontur (43.1) der zumindest einen Nockenschale (43).

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (48) die von der zumindest einen Nockenschale (43) erzeugte Hubbewegung mittels eines Übersetzungsverhältnisses vergrößert.

17. Verfahren zum taktgesteuerten Betreiben eines Drehkolbenmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei dem zur Unterteilung des im Querschnitt kreisringförmigen Zylinders (5) in einen ersten und einen zweiten Zylinderraum (5.a, 5.b) der Gegenkolben (7, 7') radial in den Zylinder (5) eingeführt wird, bei dem durch Drehen des Drehkolbens (4, 4') ausgehend vom Gegenkolben (7, 7') in Drehrichtung (DR) über den Einlass (2.3) in den ersten Zylinderraum (5.a) ein Treibstoff-Luft-Gemisch angesaugt wird und gleichzeitig das im zweiten Zylinderraum (5.b) vom Vortakt befindliche Abgas über den Auslass (2.3) ausgestoßen wird und dass beim Durchlauf des Drehkolbens (4, 4') der Gegenkolben (7, 7') synchron zum Drehkolben (4, 4') aus dem Zylinder (5, 5') gehoben und nach dem Durchlauf wieder in den Zylinder (5) zurückgeführt wird, und zwar derart, dass die radiale Bewegung des Gegenkolbens (7, 7) nahezu exakt der Form des Drehkolbens (4, 4') folgt, so dass der Durchlauf des zumindest einen Drehkolbens (4, 4') durch den Bereich des zumindest einen Gegenkolbens (7, 7') berührungslos mit minimalen Abstand erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels das im ersten Zylinderraum (5.a) befindliche Treibstoff-Luft-Gemisch durch eine Zündeinrichtung zur Explosion gebracht wird.

19. Verfahren zum taktgesteuerten Betreiben eines Drehkolbenmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bestehend aus zumindest einen Druckzylinder (5.1) und einem Arbeitszylinder (5.2), bei dem über den Druckzylinder (5.1) Luft angesaugt und komprimiert wird, bei dem die komprimierte Luft einer Druckspeichervorrichtung (10) zugeführt wird, bei dem zur Bildung eines Treibstoff-Luft-Gemisches in der Druckspeichervorrichtung (10) der komprimierten Luft Treibstoff zugeführt und anschließend in der Druckspeichervorrichtung (10) das Treibstoff-Luft-Gemisch gezündet wird und bei dem der durch die Explosion entstehende Druck dem Arbeitszylinder (5.2) zugeführt wird, wobei die Druckspeichervorrichtung (10) getrennt von Druck- (5.1) und Arbeitszylinder (5.2) vorgesehen ist, die zumindest zwei Druck- bzw. Zündkammern (11.1, 11.2) aufweist, in denen abwechselnd das Treibstoff-Luft-Gemisch zur Explosion gebracht wird.

Claims

1. A rotary piston engine consisting of an engine housing (2) with a housing interior (2.1) with at least one inlet (2.2) and at least one outlet (2.3), in which in a specified rotation direction (DR) rotatably about a rotation axis (RA) a cylindrical rotor (3) is received in a cylindrical running surface (6) running concentrically to the rotation axis (RA), which running surface encloses with the lateral surface (3.1) of the rotor (3) and lateral webs (5.3) at least one cylinder (5) which has the shape of a circular ring in cross-section, in which at least one rotary piston (4, 4') is arranged on the lateral surface (3.1) of the rotor (3), wherein at least one counter piston (7, 7') is received at least partially in the engine housing (2), at least the at least one counter piston (7, 7') is movably mounted in the engine housing (2) or the at least one rotary piston (4, 4') is movably mounted on the rotor (3), and at least one inlet (2.3) with inlet valve (13) and at least one outlet (2.3) are associated with each counter piston (7, 7' , in which the at least one outlet (2.3) is arranged in rotation direction (DR) immediately in front of the counter piston (7, 7') and following the latter the at least one inlet (2.2) is arranged in rotation direction (DR), wherein the at least one counter piston (7, 7') is driven via a mechanical control system by the rotor (3), characterized in that the at least one counter piston (7, 7') is driven via the mechanical control system by the rotor (3) such that the counter piston (7, 7') follows the contour of the rotary piston (4, 4'), projecting from the rotor (3), in a contactless manner during its passage with minimal distance, that the rotor (3) is constructed in one piece and at least two cylinders (5) are provided, wherein respectively a cylinder (5) is formed by the single-piece rotor (3) and a part of the engine housing (2), that the rotary piston (4, 4') and the part of the counter piston (7, 7') projecting into the cylinder (5) are approximately identical in shape, and that the at least one rotary piston (4, 4') and the at least one counter piston (7, 7') are constructed approximately in a trapezoidal shape.

2. The rotary piston engine according to Claim 1, characterized in that the at least one inlet (2.2) is arranged within a 90° sector in connection with the counter piston (7, 7') directly after the counter piston (7, 7'), and/or that the counter piston (7, 7') or the rotary piston (4, 4') are movable radially to the cylindrical running surface (6).

3. The rotary piston engine according to Claim 1, characterized in that the at least one rotary piston (4, 4') is securely connected to the rotor (3) and has a base surface (4.1) adjoining the rotor (3), a cover surface (4.2) adjoining the running surface (6), and two lateral surfaces (4.3, 4.4) connecting the base surface (4.1) or respectively the cover surface (4.2), wherein respectively one lateral surface (4.3, 4.4) forms with the base surface (4.1) an acute angle and/or that the at least one counter piston (7, 7') has a cover surface (7.1) adjoining the rotor (3) and two lateral surfaces (7.2, 7.3) adjoining the cover surface, wherein the angles formed respectively by a lateral surface (7.2, 7.3) and the cover surface (7.1) are obtuse.

4. The rotary piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one counter piston (7, 7') forms an almost tight separation in particular positions of the rotary piston (4, 4') in the space delimited between the lateral surface (3.1) of the rotor (3), the cylindrical running surface (6) and the webs (5.3).

5. The rotary piston engine according to Claim 3 or 4, characterized in that at least one lateral surface (4.3, 4.4) is curved in a convex manner, wherein the lateral surfaces (7.2, 7.3) of the at least one counter piston (7, 7') are curved in a concave manner.

6. The rotary piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least two cylinders (5) and on the one-piece rotor (3) at least two rotary pistons (4, 4') are provided, wherein the rotary pistons (4, 4') are offset to one another along the rotation axis (RA), at least in each case one rotary piston (4, 4') is received in a cylinder (5) and the cylinders (5) have a common symmetry axis, which lies in the rotation axis (RA), wherein the at least two rotary pistons (4, 4') lying adjacent to one another are arranged rotated through 180° to one another.

7. The rotary piston engine according to Claim 6, characterized in that at least two cylinders lying adjacent to one another have at least in each case one rotary piston (4, 4') and at least in each case one counter piston (7, 7'), wherein both the rotary pistons (4, 4') and also the counter pistons (7, 7') are offset to one another along the rotation axis (RA) and are rotated through 180° to one another.

8. The rotary piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the engine housing (2) an ignition device, acting in the at least one cylinder (5), is provided, at namely in the 120° sector following the at least one counter piston (7, 7') in rotation direction of the rotor (3).

9. The rotary piston engine according to Claim 6, characterized in that at least two cylinders (5) are provided, wherein one of the at least two cylinders (5) is constructed as a pressure cylinder (5.1) for the compressing of air and the at least one further cylinder (5) is constructed as a working cylinder (5.2).

10. The rotary piston engine according to Claim 9, characterized in that separate from pressure cylinder (5.1) and working cylinder (5.2) at least one pressure storage device (10) is provided, which has at least two pressure- or respectively ignition chambers (11.1, 11.2), wherein the pressure cylinder (5.1) supplies air alternately to one of the at least two pressure- or respectively ignition chambers (11.1, 11.2).

11. The rotary piston engine according to Claim 10, characterized in that suitable arrangements are provided at the at least two pressure- or respectively ignition chambers (11.1, 11.2), which at particular positions of the at least one rotary piston (4, 4') supply liquid and/or gaseous fuel alternately to one of the at least two pressure- or respectively ignition chambers (11.1, 11.2), and ignite this if applicable, wherein a connecting duct (25), closable by further valves (22.1, 22.2), is provided between the at least two pressure- or respectively ignition chambers (11.1, 11.2) and the working cylinder (5.2), which diverts into the working cylinder (5.2) the pressure occurring in a pressure- or respectively ignition chamber (11) by explosion of the fuel/air mixture.

12. The rotary piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that at the two end faces of the rotor (3) covers (8) with impeller-like recesses (8.1) and bores (8.2) are provided, which exert a pumping effect on a liquid or viscous fluid, serving for cooling, and transport the medium through provided ducts into all regions of the rotary piston engine (1) which are to be cooled.

13. An arrangement of a control system and of a rotary piston engine (1) according to one of the preceding claims, wherein the control system is constructed for the activation at least of one counter piston (7, 7'), guided in a counter piston housing section (12), of the rotary piston engine (1), characterized in that the counter piston (7, 7') is lifted out from the cylinder (5) such that the cover- (7.1) or respectively lateral (7.2, 7.3) surfaces of the counter piston (7, 7') follow the contour, projecting from the rotor (3), of the rotary piston (4, 4') on its passage in a contactless manner with a distance less than 0.5 mm, wherein the rotary piston (4, 4') and the part of the counter piston (7, 7') projecting into the cylinder (5), are approximately identical in shape and the at least one rotary piston (4, 4') and the at least one counter piston (7, 7') are constructed approximately in a trapezoidal shape.

14. The arrangement according to Claim 13, characterized in that the activation of the counter piston (7, 7') is realized exclusively through mechanical assemblies and/or that the counter piston (7, 7') is lifted out from the cylinder (5) by the action at least of one cam bowl (43) and at least one cam (42) on a lever mechanism (48) connected to the counter piston (7, 7').

15. The arrangement according to Claim 14, characterized in that the at least one cam bowl (43) acts directly, the at least one cam (42) acts via at least one spring arrangement (47) indirectly via a common lever mechanism (48) on the counter piston (7, 7') and/or that exclusively the inner or respectively outer contour (43.1, 43.2) of the cam bowl (43) determines the stroke movement of the counter piston (7, 7') and/or that the at least one cam (42) supports the stroke movement of the counter piston (7, 7') determined by the at least one cam bowl (43), and namely at locations of great incline of the inner contour (43.1) of the at least one cam bowl (43).

16. The arrangement according to Claim 14 or 15, characterized in that the lever mechanism (48) increases the stroke movement, generated by the at least one cam bowl (43), by means of a transmission ratio.

17. A method for the synchronous operation of a rotary piston engine (1) according to one of Claims 1 to 12, in which for division of the cylinder (5), which has the shape of a circular ring in cross-section, into a first and a second cylinder chamber (5.a, 5.b), the counter piston (7, 7') is introduced radially into the cylinder (5), in which by rotating of the rotary piston (4, 4') starting from the counter piston (7, 7') in rotation direction (DR) via the inlet (2.3) into the first cylinder chamber (5.a) a fuel/air mixture is drawn in and at the same time the exhaust gas, situated in the second cylinder chamber (5.b) from the pre-cycle is ejected via the outlet (2.3) and that during the passage of the rotary piston (4, 4') the counter piston (7, 7') is lifted synchronously to the rotary piston (4, 4') out from the cylinder (5, 5'), and after the passage is directed back into the cylinder (5) again, and namely such that the radial movement of the counter piston (7, 7) follows almost exactly the shape of the rotary piston (4, 4'), so that the passage of the at least one rotary piston (4, 4') through the region of the at least one counter piston (7, 7') takes place in a contactless manner with minimal distance.

18. The method according to Claim 17, characterized in that after reaching a predetermined rotation angle, the fuel/air mixture situated in the first cylinder chamber (5.a) is brought to explosion by an ignition device.

19. The method for the synchronous operating of a rotary piston engine (1) according to one of Claims 1 to 12, consisting of at least one pressure cylinder (5.1) and a working cylinder (5.2), in which air is drawn in and compressed via the pressure cylinder (5.1), in which the compressed air is delivered to a pressure storage device (10), in which for the formation of a fuel/air mixture in the pressure storage device (10) fuel is delivered to the compressed air and subsequently in the pressure storage device (10) the fuel/air mixture is ignited and in which the pressure occurring through the explosion is delivered to the working cylinder (5.2), wherein the pressure storage device (10) is provided separate from pressure cylinder (5.1) and working cylinder (5.2), which has at least two pressure or respectively ignition chambers (11.1, 11.2), in which the fuel/air mixture is alternately brought to explosion.

Revendications

1. Moteur à piston rotatif constitué d'un carter de moteur (2) avec un espace intérieur de carter (2.1) comportant au moins une admission (2.2) et au moins un échappement (2.3), dans lequel dans la direction de rotation prescrite (DR) rotativement autour d'un axe de rotation (RA) un rotor de forme cylindrique (3) est renfermé dans une surface de roulement (6) de forme cylindrique s'étendant concentriquement à l'axe de rotation (RA), qui définit avec la surface de gaine (3.1) du rotor (3) et des gradins latéraux (5.3) au moins un cylindre (5) de section transversale en forme de cercle annuaire, dans lequel sur la surface de gaine (3.1) du rotor (3) au moins un piston rotatif (4, 4') est disposé, dans lequel au moins un contre piston (7, 7') est renfermé au moins partiellement dans le carter de moteur (2), au moins un contre piston (7, 7') est positionné de manière mobile dans le carter de moteur (2) ou au moins un piston rotatif (4, 4') est positionné de manière mobile sur le rotor 3) et chaque contre piston (7, 7') est coordonné à au moins une admission (2.3) avec une soupape d'admission (13) et au moins un échappement (2.3), dans lequel au moins un échappement (2.3) est disposé dans la direction de rotation (DR) directement avant le contre piston (7, 7') et en se rattachant à celui-ci au moins une admission (2.2) est disposée dans la direction de rotation (DR), dans lequel au moins un contre piston (7, 7') est entraîné par l'intermédiaire d'un système de commande mécanique du rotor (3), caractérisé en ce que au moins un contre piston (7, 7') est entraîné par l'intermédiaire d'un système de commande mécanique du rotor (3) de telle sorte que le contre piston (7, 7') suive le contour du piston rotatif (4, 4') dépassant en saillie du rotor (3) lors de son passage sans contact avec un écart minimal, en ce que le rotor (3) est conçu en un seul tenant et au moins deux cylindres (5) sont prévus, dans lequel respectivement un cylindre (5) est formé par le rotor en un seul tenant (3) et une partie du carter de moteur (2), en ce que le piston rotatif (4, 4') et la partie du contre piston (7, 7') dépassant à l'intérieur du cylindre (5) sont de forme approximativement identique et en ce que au moins un piston rotatif (4, 4') et au moins un contre piston (7, 7') sont conçus approximativement en forme trapézoïdale.

2. Moteur à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une admission (2.2) est disposée à l'intérieur d'un secteur de 90° se rattachant au contre piston (7, 7') directement après le contre piston (7, 7') et/ou en ce que le contre piston (7, 7') ou le piston rotatif (4, 4') sont mobiles radialement par rapport à la surface de roulement (6) de forme cylindrique.

3. Moteur à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins un piston rotatif (4, 4') est relié solidement avec le rotor (3) et présente une surface de base (4.1) se rattachant au rotor (3), une surface de couvercle (4.2) se rattachant à la surface de roulement (6) ainsi que deux surfaces latérales (4.3, 4.4) reliant la surface de base (4.1) resp. la surface de couvercle (4.2), dans lequel respectivement une surface latérale (4.3, 4.4) définit avec la surface de base (4.1) un angle aigu et/ou en ce que au moins un contre piston (7, 7') présente une surface de couvercle (7.1) se rattachant au rotor (3) et deux surfaces latérales (7.2, 7.3) se rattachant à la surface de couvercle, dans lequel l'angle défini par respectivement une surface latérale (7.2, 7.3) et la surface de couvercle (7.1) est à angle obtus.

4. Moteur à piston rotatif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un contre piston (7, 7') forme à des positions déterminées du piston rotatif (4, 4') dans l'espace délimité entre la surface de gaine (3.1) du rotor (3), la surface de roulement cylindrique (6) et les gradins (5.3) une isolation approximativement étanche.

5. Moteur à piston rotatif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que au moins une surface latérale (4.3, 4.4) est incurvée en forme convexe, dans lequel les surfaces latérales (7.2, 7.3) d'au moins un contre piston (7,7') sont incurvées en forme concave.

6. Moteur à piston rotatif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins deux cylindres (5) et sur le rotor en un seul tenant (3) au moins deux pistons rotatifs (4, 4') sont prévus, dans lequel les pistons rotatifs (4, 4') sont décalés l'un par rapport à l'autre le long de l'axe de rotation (RA), au moins respectivement un piston rotatif (4, 4') est renfermé dans un cylindre (5) et les cylindres (5) présentent un axe de symétrie commun, qui se situe dans l'axe de rotation (Ra), dans lequel au moins deux pistons rotatifs (4, 4') situés côte à côté sont disposés en étant tournés à 180° l'un par rapport à l'autre.

7. Moteur à piston rotatif selon la revendication 6, caractérisé en ce que au moins deux cylindres situés côte à côté présentent respectivement un piston rotatif (4, 4') et au moins respectivement in contre piston (7, 7'), dans lequel tant les pistons rotatifs (4, 4') que les contre pistons (7, 7') sont décalés l'un par rapport à l'autre le long de l'axe de rotation (RA) et tournés à 180° l'un par rapport à l'autre.

8. Moteur à piston rotatif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le carter de moteur (2) est prévu un dispositif d'allumage agissant dans au moins un cylindre (5), et notamment dans le secteur de 120° suivant au moins un contre piston (7, 7') dans la direction de rotation du rotor (3).

9. Moteur à piston rotatif selon la revendication 6, caractérisé en ce que au moins deux cylindres (5) sont prévus, dans lequel un d'au moins deux cylindres (5) est conçu comme un cylindre de pression (5.1) pour compresser l'air et au moins un autre cylindre (5) est conçu comme un cylindre de travail (5.2).

10. Moteur à piston rotatif selon la revendication 9, caractérisé en ce que séparément du cylindre de pression (5.1) et de travail (5.2) au moins un dispositif accumulateur de pression (10) est prévu, qui présente au moins deux chambres de pression, resp. d'allumage (11.1, 11.2), dans lequel le cylindre de pression (5.1) alimente de l'air en alternance à partir d'au moins deux chambres de pression, resp. d'allumage (11.1, 11.2).

11. Moteur à piston rotatif selon la revendication 10, caractérisé en ce que des dispositifs adéquats sont prévus sur les au moins deux chambres de pression, resp. d'allumage (11.1, 11.2), qui à des positions déterminées d'au moins un piston rotatif (4, 4') alimentent en alternance dans une des au moins deux chambre de pression, resp. d'allumage (11.1, 11.2) du carburant liquide et/ou gazeux et allument ce dernier le cas échéant, dans lequel un canal de liaison (25) pouvant être obturé par d'autres soupapes (22.1, 22.2) est prévu entre au moins deux chambres de pression, resp. d'allumage (11.1, 11.2) et le cylindre de travail (5.2), qui dévie dans le cylindre de travail (5.2) la pression générée par l'explosion du mélange air-carburant dans une chambre de pression, resp. d'allumage (11).

12. Moteur à piston rotatif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur les deux côtés frontaux du rotor (3) des couvercles (8) avec des cavités (8.1) et alésages (8.2) de type roue à aube sont prévues, qui exercent une action de pompage four refroidir un milieu liquide ou visqueux servant au refroidissement et transportent le milieu à travers des canaux prévus dans toutes les zones à refroidir du moteur à piston rotatif (1).

13. Dispositif composé d'un système de commande et d'un moteur à piston rotatif (1) selon une des revendications précédentes, dans lequel le système de commande est conçu pour commander au moins un contre piston (7, 7') du moteur à piston rotatif (1) guidé dans une portion de carter de contre piston (12), caractérisé en ce que le contre piston (7, 7') est soulevé hors du cylindre (5) de telle sorte que les surface de couvercle (7.1), resp. latérales (7.2, 7.3) du contre piston (7, 7') suivent le contour dépassant en saillie du rotor (3) du piston rotatif (4, 4') lors de son passage sans contact avec un écart plus petit que 0,5 mm, dans lequel le piston rotatif (4, 4') et la partie du contre piston (7, 7') passant dans le cylindre (5) sont de forme approximativement identique et au moins un piston rotatif (4, 4') et au moins un contre piston (7, 7') sont conçus en forme approximativement trapézoïdale.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la commande du contre piston (7, 7') est réalisée exclusivement par des modules mécaniques et/ou en ce que le contre piston (7, 7') est soulevé hors du cylindre (5) par l'action d'au moins une coque de came (43) et au moins une came (42) sur un mécanisme de levage (48) relié au contre piston (7, 7').

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que au moins une coque de came (43) agit directement, au moins une came (42) par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de ressort (47) agit indirectement par l'intermédiaire d'un mécanisme de levage commun (48) sur le contre piston (7, 7') et/ou en ce que exclusivement le contour intérieur resp. extérieur (43.1, 43.2) de la coque de came (43) détermine le mouvement de levage du contre piston (7, 7') et/ou en ce que au moins une came (42) assiste le mouvement de levage du contre piston (7, 7') déterminé par au moins une coque de came (43), et notamment à des emplacements de plus grande élévation du contour intérieur (43.1) d'au moins une coque de came (43).

16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le mécanisme de levage (48) agrandit le mouvement de levage produit par au moins une coque de came (43) au moyen d'un rapport de translation.

17. Procédé de fonctionnement synchronisé d'un moteur à piston rotatif (1) selon une des revendications 1 à 12, dans lequel pour diviser le cylindre (5) à coupe transversale en forme d'anneau circulaire en un premier et un deuxième espace de cylindre (5.a, 5.b) le contre piston (7, 7') est inséré radialement dans le cylindre (5), dans lequel lors de la rotation du piston rotatif (4, 4') à partir du contre piston (7, 7') dans la direction de rotation (DR) par l'intermédiaire de l'admission (2.3) dans le premier espace de cylindre (5.a) un mélange air-carburant est aspiré et simultanément le gaz d'échappement se trouvant dans le deuxième espace de cylindre (5.b) par le pré-cycle est éjecté par l'intermédiaire de l'échappement (2.3) et en ce que lors du passage du piston rotatif (4, 4') le contre piston (7, 7') est soulevé hors du cylindre (5, 5') de manière synchrone au piston rotatif (4, 4') et après le passage est réintroduit dans le cylindre (5), et notamment de telle sorte que le mouvement radial du contre piston (7, 7') suive approximativement exactement la forme du piston rotatif (4, 4'), de sorte que le passage d'au moins un piston rotatif (4, 4') à travers la zone d'au moins un contre piston (7, 7') ait lieu sans contact avec un écart minimal.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'après que l'angle de rotation prescrit a été atteint le mélange air-carburant se trouvant dans le premier espace de cylindre (5.a) est amen en explosion par un dispositif d'allumage.

19. Procédé de fonctionnement synchronisé d'un moteur à piston rotatif (1) selon une des revendications 1 à 12 composé d'au moins un cylindre de pression (5.1) et un cylindre de travail (5.2), dans lequel l'air est aspiré et compressé par l'intermédiaire du cylindre de pression (5.1), dans lequel l'air compressé est alimenté dans un dispositif accumulateur de pression (10), dans lequel pour former un mélange air-carburant du dispositif accumulateur de pression (10) du carburant est alimenté dans l'air compressé et ensuite dans le dispositif accumulateur de pression (10) le mélange air-carburant est allumé et dans lequel la pression générée par l'explosion est alimentée dans le cylindre de travail (5.2), dans lequel le dispositif accumulateur de pression (10) est prévu séparément du cylindre de pression (5.1) et de travail (5.2), qui présente au moins deux chambres de pression resp. d'allumage (11.1, 11.2), dans lesquelles an alternance le mélange air-carburant est amené en explosion.

Zeichnung