Rotationsmotor, Rotationsverdichter

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Motor bzw. Verdichter. Gekennzeichnet ist dieser Motor dadurch, daß die Innenwan. dung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist un deren Haibkreisenden durch zwei parallele Gerade ver. bunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben (8) an (9) den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und die Innenwandung abgedichtet gelagert sind, und daß in zumindest einer Seitenwand, insbesondere innerhalb einer von den umlaufenden Schwenkkolben (8)(9) begrenzte Fläche, eine in einen Überströmkanal (146) führende Öffnung(356) vorgesehen ist, der in den als Ansaugkammer dienenden Halbkreis einmündet und von dem vom Gehäuse und den Schwenkkolben (8) (9) nach innen abgegrenzten Raum vorkomprimierte Brenngase in die Brennkammer überleitet. Durch geringfügige Abänderungen ist der Motor zu einem Verdichter modifizierbar, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben (8) (9) besitzt, die von Auslegern (17) schwenkar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Antriebswelle (16) verbunden sind, daß die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben (8)(9) im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben (8) (9) beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben (8) (9) an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und Innenwandung abgedichtet gelagert sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Motor, der insbesondere mit Benzin, Diesel oder anderen Brennstoffen betreibbar ist und zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Abtriebswelle verbunden sind, wobei die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und wobei zumindest ein Brennglaseinlaß und zumindest eine Auslaßöffnung für die Abgase und gegebenenfalls zumindest eine Zündkerze im Gehäuse vorgesehen sind. Gleichzeitig betrifft die Erfindung einen Verdichter für Fluide, insbesondere Gase mit zumindest einer Einlaß- und zumindest einer Auslaßöffnung.

[0002] Die Zündung des Verbrennungsgemisches kann beim Motor durch Zündkerzen oder durch-Kompression des Verbrennungsgemisches auf seinen Selbstzündungspunkt erreicht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor bzw. einen Verdichter zu erstellen, mit dem Nachteile bekannter Drehkolbenmotoren bzw. Verdichter vermieden werden.

[0003] Dies wird mit einem Motor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und die Innenwandung abgedichtet gelagert sind,

[0004] und daß in zumindest einer Seitenwand, insbesondere innerhalb einer von den umlaufenden Schwenkkolben begrenzten Fläche, eine in einen Oberströmkanal führende öffnung vorgesehen ist, der in den als Brennkammer dienenden Halbkreis einmündet und von dem vom Gehäuse und den Schwenkkolben nach innen abgegrenzten Raum komprimierte Brenngase in die Brennkammer überleitet. Ein Verdichter der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben, besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Antriebswelle verbunden sind, daß die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkriesen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und Innenwandung abgedichtet gelagert sind. Jeder Schwenkkolben ist mittels eines Schwenklagers auf einem an der Abtriebswelle starr und dauerhaft befestigten Ausleger auf der Abtriebswelle gelagert, wobei die Volumsänderung der Brenngase bzw. Fluide im ovalen Gehäuse ausschließlich durch die Rotation der Schwenkkolben um den Wellenmittelpunkt erfolgt. Die Drehkolbeneinheit kann zwei, drei, vier oder auch mehr Schwenkkolben aufweisen. Es sind Drehkolbenmotoren bekannt, welche eine trochoidenförmige Innenauflauffläche erfordern bzw. auch eine innenverzahnte Kurbelwelle benötigen, bzw. auch seitens der Schmierung der Trochoidenlauffläche in der technischen Ausführungsform stark eingeschränkt sind.

[0005] Im Vergleich zu den bekannten Bauarten liegt der Vorteil der Erfindung im speziellen Querschnitt der Innenlauffläche in Verbindung mit Brenngas- bzw. Fluideinströmung dem Fehlen einer Kurbelwelle, da die in den Schwenkpunkten gelagerten Schwenkkolben ausschließlich um den Achsenmittelpunkt der Abtriebswelle rotieren, sowie der Möglichkeit eine Schmierung der Innenwandung bzw. -lauffläche des Gehäuses durch Spalten zwischen den Schwenkkolben, wobei das D1 dann in der Folge wieder durch Abstreifleisten von der Lauffläche entfernt wird, und so nicht mitverbrannt werden kann.

[0006] Die Erfindung, die für alle Arten von um einen Achsenmittelpunkt rotierende Schwenkkolbenmaschinen anwendbar ist, wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

[0007] Es zeigt: Fig. 1 ein Schema des Motors bzw. Verdichters, Oberführung der Strecke B-B' auf C-C; wobei der Schwenkpunkt A/2 entlang der Kreislinie auf A'/2 überführt wird, Fig. 2 eine Drehkolbenmaschine mit 2 Schwenkkolben, Fig. 3 eine Drehkolbenmaschine mit 4 Schwenkkolben, Fig. 4-8 den Ablauf der 4 Takte des Schwenkkolbenmotors, Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit 4 Schwenkkolben und einer Zwangssteuerung, Fig. 10 einen Motor mit 2 Schwenkkolben und einer Zwangssteuerung für die Schwenkkolben, Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie AB in Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie CD in Fig. 10, Fig. 13 einen Motor mit 3 Schwenkauslegern auf einer Welle, Fig. 14 einen Motor mit liegender Betriebsstellung mit angeflanschter ölwanne.

[0008] Fig. 15 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform eines Schwenkkolbes mit einem speziellen Schwenklager, Fig. 16 einen Schnitt, Fig. 17 einen Seitenriß eines Schwenkkolbens, Fig. 18 und 19 die Gehäuseseitenwand bzw. einen Motordeckel in Aufriß bzw. Seitenriß, Fig. 20 das Gehäuse bzw. einen Motorblock im Aufriß, Fig. 21 einen Seitenriß eines Schwenkkolbens mit schräger Bodenfläche, Fig. 22 eine spezielle Ausführungsform eines Motors mit Schwenkkolbenlagerungen gemäß Fig. 15, Fig. 23 und 24 Details der Schwenkkolbenlagerung, Fig. 25-29 den Bewegungsablauf des Motors gemäß Fig. 22 bzw. Fig. 15, Fig. 30 eine Dichtlippe und Fig. 31 einen Verdichter.

[0009] Prinzipiell wird bemerkt, daß hinsichtlich der Schwenkkolben, ihrer Lagerung und Bewegung, der Gehäuseform, der Abdichtung der Schwenkkolben keine ..Unterschiede zwischen den in den Fig. dargestellten Motor und Verdichter bestehen. Sofern sich die entsprechenden Merkmale nicht ausschließen, sind sie sowohl für den Motor als auch den Verdichter anwendbar und kombinierbar.

[0010] Fig. 1 zeigt das Prinzip der Bewegung des Motors bzw. Verdichters. Das Gehäuse besitzt eine innnere Lauffläche in Form zweier auseinandergerückter und durch Gerade verbundener Halbkreise (Mittelpunkt M, Radius r) bzw. bzw.angenäherter Gerade angenäherter Halbkreise/.Der Mittelpunkt der An- oder Abtriebswelle ist mit 0 bezeichnet. Die Länge vom Mittelpunkt zum Schwenkmittelpunkt des Schwenkkolbens am Ausleger mit R. Der Schwenkkolben besitzt eine Länge zwischen seinen an der Innenwandung bzw. der Lauffläche anliegenden Enden von A. Bei einer Drehung der Welle in Richtung des PfeilEs dreht sich der Schwenkmittelpunkt längs eines Kreises mit dem Radius R, wobei sich gleichzeitig der Schwenkkolben verschwenkt, wobei er jedoch mit seinen Enden an der Innenwandung gleitet bzw, entlang dieser geführt ist. Von der Stellung B-B' verschwenkt sich der Schwenkkolben bei einer Drehunn von 0 90 in die Stellung C-C'. Die Längen von A,R,L und r werden so abgestimmt, daß die Kolbenenden immer möglichst genau längs der Innenwandung geführt sind.

[0011] Fig. 2 zeigt eine Rotationskolbenmaschine, wobei in dem ovalen Gehäuse 1, welches vorzugsweise aus zwei exakten Halbkreisen, die im Achsenmittelpunkt vorzugsweise gerade verschoben und an den Halbkreisenden durch zwei parallele/Linien verbunden sind, besteht, zwei Schwenkkolben 8, 9 solcherart eingepaßt sind, daß diese mit Schwenklagern 15,15' auf Schwenkbolzen 42,42' achsenmittig schwenkbar sind, und an ihren Endpunkten 13,14 an der Innenlauffläche bzw. Innenwandung 3 während der Drehung der Achse bzw. Welle 16 stets anliegen. Ausleger 17,17' sind fest und dauerhaft mit der Welle 16 verbunden und tragen an ihren Enden senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung die.-Schwenkbolzen 42,42' für die Schwenkkolben 8,9. Das für die Schwenklager 15,15' erforderliche Schmieröl wird zweckdienlicherweise durch die Welle 16 und die Ausleger 17,17' an die Schwenklager 42,42' herangeführt. Im Gehäuse 1 befinden sich im Uhrzeigersinn gesehen im Bereich von ca. 140 Grad - vom Zündkerzengewinde 5 bzw. von der Zündkerze 5' an gerechnet - die Auslassöffnung 7 sowie im Bereich von ca. 220 Grad die Ansaugöffnung 6. Weiters sind im Mantel des Gehäuses Leerräume 2a bis 2g enthalten, welche Kühlflüssigkeit aufnehmen können, wobei aber auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich Kühlrippen zur Anwendung gelangen können.

[0012] Fig. 3 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit einer in das Gehäuse 1 eingepaßten vierseitigen Drehkolbeneinheit mit vier Schwenkkolben 22,49,48,50, die in Ausgangsstellung als Einheit betrachtet einen quadratischen Gesamtquerschnitt aufweisen. Jeweils zwei diametral angeordnete Schwenkkolben 22-48, 49-50 sind auf einem starren Ausleger schwenkbar gelagert. Die Ausleger 43,43' sind drehfest bzw. starr mit der Abtriebswelle 16 verbunden und die Ausleger 39,39' sind drehfest bzw. starr mit einer öldichtend und gleitend die Welle 16 umhüllenden Hülse bzw. Umfassung 40 verbunden.

[0013] Die Umfassung 40 weist in ihrem, in achsialer Richtung gesehenen Mittelteil Aussparungen auf, durch welche die Ausleger 43,43' ragen, wodurch der Winkel zwischen den Auslegern 39,39' einerseits und 43,43' anderseits verändert werden kann. Bei einer beispielsweisen Drehung der Einheit um 90 Grad wird aus der quadratischen Grundform ein Rhombus, wobei eine Verschiebung bzw. Winkeländerung der beiden Hauptachsen A-A bzw. B-B eintritt (Fig.4-8). Durch das lose Aufeinandergleiten der beiden Auslegergruppen können aber auch die Schwenkkolben keine exakte genau definierte Position zueinander einnehmen, d.h. die Kraftübertragung der Schwenkkolben 22,48 auf die An-bzw Abtriebswelle könnte nur durch "anschieben" z.B. des Schwenkkolbens 22 im Schwenkkolbenspitzenbereich 31 bzw. 31' erfolgen, was eine Beschädigung des Schwenkkolbens zur Folge hätte. Aus diesem Grunde ist jeder Schwenkkolben mit dem Ausleger der anderen Auslegergruppe verbunden. Dazu dienen die Verbindungselemente44,45, 46, 47, die die Positionen der Schwenkkolben genau definieren, und aus den Schwenkkolbengruppen einen Drehkolben bilden.

[0014] Da sämtliche Lagerbolzen 42 schmierungsbedürftig sind,weist die Abtriebswelle 16 einen ölkanal auf, wobei durch die Ausleger das Ö1 weiter zu den Bolzen bzw. den Schwenklagern befördert wird.

[0015] DieSchenkkolben 8,9,22,49,48,50 weisen im Querschnitt vorzugsweise die Form eines flachen Trapezes mit einer mittigen Vertiefung 35 auf der der Lauffläche bzw. Innenwandung 3 zugewandten Seite auf, wobei der an die Vertiefung 35 anschließende Abschnitt 55 dem Kreisradius der Innenlauffläche angepaßt sein kann bzw. einen etwas größeren Radius besitzt. Die einander zugewandten Flanken 32 der/trapezförmlgen Schwenkkolben bilden miteinander einen Winkel α, der je nach Stellung der Schwenkkolben variiert. Jeder Schwenkkolben ist von solcher Längenbeschaffenheit (L), daß die vier Schwenkkolben ein Quadrat ergeben können, wobei sich die Endpunkte der einzelnen Schwenkkolben jeweils möglichst exakt am Mantelumfang der Lauffläche 3 berühren und diese gemeinsamen Berührungspunkte auch während der Drehbewegung bestehen bleiben.

[0016] Am Beispiel der Schwenkkolben 22 und 50 ist das Prinzip der Abdichtung erkenntlich, wozu für die Dichtung auf der vorderen bzw. hinteren Seite der Schwenkkolben in Drehrichtung gesehen in Nuten 57 und 58 ohne wesentliches Spiel eingepaßte Dichtleisten 24,26 zur Anwendung gelangen, wobei mittels einer in der jeweiligen Nut befindlichen Anpreßfeder 33 die jeweilige Dichtleiste einen Vordruck erhält. Zur Erzielung des tatsächlichen Anpreßdruckes sind Gaskanäle 29,30 vorgesehen, über die die Dichtleisten mit Druck beaufschlagbar sind und zwar insbesondere dann, wenn es notwendig ist, d.h., wenn zwischen Schwenkkolben und Innenwandung komprimiert wird. Weiters weisen die Dichtleisten 24,25,26 an ihrer der Gleitfläche zuweisenden Fläche 28,59 einen Krümmungsradius auf, der am hinteren bzw. voreilenden Ende der Dichtleiste in einer scharfen Kante 27 endet, wodurch das zur Kühlung und Schmierung durch den Spalt der beiden Schwenkkolben an ihrem Stoß eingebrachte Schmieröl vor der Dichtleiste hergeschoben und durch Spülung wieder weggebracht wird; keinesfalls kann die Dichtleiste auf einen ölfilm aufgleiten. Die seitliche Abdichtung der Schwenkkolben erfolgt durch Dichtleisten 23, die die vorderen und hinteren Dichtleisten 24,25,26 in ihrem Endbereich mit ihrem eigenen Endbereich 37 exakt dichtend umfassen. Weiters weisen die seitlichen Dichtleisten aufgrund einer vorzugsweise größeren Breite, geringfügig tiefe Ausnehmungen 34 auf, um die Reibung zu den Gehäuseseitenwänden bzw. Seitenplatten zu verringern. Zur Verringerung der Massenkräfte können die Schwenkkolben mit Ausnehmungen 54 versehen werden. Aufgrund der hauptsächlich rotierenden ausgeglichenen Massteile -es tritt keine Hubbewegung auf- kann auf die Verwendung von leichtem Baumaterial wie etwa Aluminium zugunsten eines wesentlich temperaturbeständigerem Materials verzichtet werden, wodurch mit höheren Temperaturen gearbeitet werden kann.

[0017] In Fig. 2 sind die entsprechenden Dichtleisten mit 10,11 und 12 bezeichnet. Mit 5a ist das Gewinde der Zündkerze 5 bezeichnet und mit 19 ein federndes Anpreßstück für die Dichtleisten 10,11.

[0018] In den Fig. 4-8 ist der Arbeitsverlauf im Motor näher verdeutlicht. Es sind vier Schwenkkolben dargestellt; sind nur zwei oder drei Schwenkkolben vorhanden, gelten entsprechende Takte bei entsprechenden Kolbenstellungen.

[0019] Wesentlich ist der Schwenkwinkel bzw. die Steuerung des Schwenkwinkels der Schwenkkolben in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der Schwenkausleger, so daß der Schwenkkolben in keiner Stellung die Gehäuseinnenwand berührt, was bewirkt, daß sich ein Kolben aufgrund überhitzung oder mangelnder Schmierung nicht festreiben kann. Weiters ist kein Schmierfilm erforderlich, um Berührungsflächen gleitend zu distanzieren, wobei in der Folge allgemein die Betriebstemperatur erhöht werden kann, insbesondere auch bei Verwendung der neuartigen Keramikteile für die Schwenkbolzen, was eine Verringerung des spezifischen Treibstoffverbrauchs erzielt.

[0020] Der in Fig. 1 abgebildete Bewegungsablauf muß als "ideale Bewegung" bezeichnet werden, da der eine ausschließlich rotierende Bewegung ausführende Punkt A/2 auf der Strecke B/B' liegt, und nicht wie der Schwenkpunkt in der Praxis außerhalb dieser Ideallinie, wodurch in der praktischen Anwendung eine "nichtideale Bewegung" des Schwenkkolbens ausgeführt wird, was eine Abweichung von der Idealbewegung dahingehend bewirkt, daß einerseits eine relative Verkürzung des Schwenkkolbenabstandes eintritt, so daß die Enden der Schwenkkolben nicht mehr die innere Gehäusegleitfläche berühren, was allerdings teilweise erwünscht und durch Dichtleisten ausgeglichen wird, und daß anderseits bei der Schwenkkolbenzwangssteuerung ein zusätzliches Ober- und Untersteuern der Schwenkkolbenendbereiche erfolgt, was zur Gänze kompensiert werden muß.

[0021] Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit vier Schwenkkolben 49,50,90,111 wobei jeweils 2 davon, z.B. 49,50, diametral gegenüber an den Enden eines Schwenkausle^gers 43,43' schwenkbar befestigt sind. Die Schwenkkolben sind ähnlich Fig. 3 mit Schwenkbolzen 42 auf den Auslegen gelagert. Eine Zwangssteuerung der Schwenkkolben erfolgt dadurch, daß auf dem Ausleger 43 mittels eines Bolzens 128,128' ein Lagerbock 80 befestigt ist, wobei der Lagermittelpunkt, dieses Bolzens von der strichliert gezeichneten Linie 127,127' abweicht und tiefer gesetzt ist, was eine Korrektur für den Schwenkverlauf des Schwenkkolbens bewirkt, welche aufgrund der nicht in Ihrer Idealposition befindliche Schwenkkolbenlagerung erforderlich ist. Die Korrektur wird erreicht, indem eine maßstabsgerechte Verkleinerung der Innenlaufkontur bzw. Innewandung des Gehäuses 1 als Gleit- kurve 124 ausgebildet und zusätzlich um den Radius der Wälzlager verringert wird, die als seitlicher Steg vön zumindest einem, vorzugsweise beiden Gehäusedeckeln bzw. Seitenwänden 145,145' nach innen absteht, worauf Wälzlager 117,118,159,160 gleiten, wobei diese Wälzlager auf den Enden der Lagerböcke 80 befestigt sind und mit ihren Mittelpunkten 129,129' eine "ideale" Bewegung ausführen.

[0022] Fig. 11 ist zu entnehmen, daß von demselben Lagerpunkt wie die Wälzgetragen sind, die lager rotierbare Rollen 140,140'/sich auf einem am Schwenkkolben befindlichen Abrollgegenstück 136,137 abstützen, während sich die äußeren Lager 117,118,159,160 auf den von den Seitendeckeln 145,145' abstehenden Gleitkurven 140,140' abstutzen. Damit wird erreicht, daß die durch die Lagerböcke ringförmig zusammengeschlossenen Wälzlager 117,118,159,160 auf der Gleitkurve 124 eine "ideale" Bewegung ausführen. Durch die V-förmig vertiefte Aufhängung der Lagerböcke 80 führt der Schwenkbolzen 42 eine gesteuerte "unideale" Bewegung aus. Der Schwenkkolben führt in seinem Endbereich 31,31' eine annähernd ideale Bewegung aus, wobei als Abweichung nur mehr die "relative Verkürzung" des Schwenkkolbenabstandes aufgrund der sich beim Schwenken verändernden Abstandes vom Lager 42 zur Verbindungslinie 127 bleibt, die jedoch gering ist, und durch die Dichtleisten ausgeglichen wird. Mit den Bezugszeichen 95,96 bzw. 95,96' sind die Abweichungen der Schwenkpunkte von der Ideallage verdeutlicht.

[0023] Fi^g. 10 zeigt einen Querschnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit 2 Schwenkkolben und'ähnlicher Schwenkkolbenzwangssteuerung. Jedoch kann dieser Motor in bevorzugter Ausführungsform mit 2-Takt-Gemisch betrieben werden, wobei durch das Innengehäuse (öffnung 353, Fig. 22) angesaugt wird und durch eine Verbindung 146 des Innenraumes des Gehäuses mit der Ansaugöffnung 6 wird das Gemisch vom Gehäuseinneren in den Ansaug- bzw. Verdichtungsraum 36 übergeführt. Die in Fig. 10 abgebildete Rotorstellung bewirkt den größten Innenraum im Gehäuse 1 für Brenngase, d.h. die zu verbrennenden Gase. Bei einer Weiterdrehung um 90 Grad wird der Innenraum minimal, was bewirkt, daß durch die Verbindung 146 das Brenngas bzw. das Gemisch in die Kammer 36 gedrückt wird. Als Ausführungsvariante können, wie Fig. 13 zeigt, je ein Einlaß- und ein Auslaßventil 157,158 vorgesehen sein. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform eines Schwenkkolbenmotors mit drei starr auf der Abtriebswelle 16 befestigten, um jeweils 120 Grad versetzten Schwenkkolbenauslegern 251,252,253 mit Schwenkkolben 253,254,255. Die der Innenwandung 3 des Gehäuses 1 zugekehrte Fläche 256 der Schwenkkolben kann nach außen gerundet sein.

[0024] Fig. 14 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante, die für alle Rotationsmotoren anwendbar ist bei denen die Betriebsstellung des Motors liegend ist. Am unteren Gehäusedeckel bzw. an der unteren Seitenwand 271 befindet sich eine ölwanne 268, in der ein Umlenkgetriebe Aufnahme findet, das von Zahnrädern 266,267 gebildet ist. Das im Motorinneren abspritzende Öl fließt durch Kanäle 278 in die ölwanne ab; das andere Ende der Abtriebswelle 41 steht sodann für Nebenaggregate sowie für die Zündsteuerung zur Verfügung.

[0025] Fig. 15 zeigt eine besonders vorteilhafte Aufhängung der Schwenkkolben am Schwenkausleger.

[0026] Es soll immer eine solche zwangsgeführte Schwenkbewegung des Kolbens erreicht werden, daß die Endkanten des Schwenkkolbens immer die innere Hüllkurve des Gehäuses, unabhängig von der Kolbenstellung berühren, wodurch ein spielfreies Gleiten an der Innenlauffläche bzw. Innenwandung des Gehäuses erreicht wird. Weiters sollen die vorderen Kanten der Schwenkkolben die Funktion des ölabstreifens ausführen.

[0027] Eine exakte Gleitbewegung des Schwenkkolbens an der Gehäuseinnenseite kann mit einer Schwenkbolzenaufhängung nicht völlig erreicht werden, wenn dabei die Schwenkachse tiefer liegt als die obere Begrenzungsfläche des Schwenkkolbens, wodurch eine relative Verkürzung des Schwenkkolbenabstandes von der Systemachse eintritt und der Kolben dadurch von der Gehäusegleitfläche abhebt, wobei durch den entstehenden Abstand von Kolben und Gehäuselauffläche Schwingungen einsetzen würden, die nur zum Teil kompensiert werden können. Fig. 15 zeigt den Aufriß eines Auslegers 17 mit einem in einer Führungsnut 312 gelagerten Schwenkkolben 8, welcher einen bogenförmigen Gleitlagerfortsatz 330 aufweist, der mit Gleitlagerpräzision in die Nut 312 eingepaßt ist und der Schwenkbewegungen um den Punkt 2 zuläßt. Dieses Gleitlager wird bei einer 4-Takt-4-Schwenkkolbenmaschine mittels Druckumlaufschmierung mit Öl versorgt. Bei einer Gemischschmierung und Ansaugung durch den Gehäuse-bzw. Motorinnenraum sind im Ausleger 17 Öffnungen 313,313',313" vorgesehen, so daß solcherart das Benzin- Ölgemisch an die Gleitflächen 340 gelangen kann.

[0028] Der Fortsatz 330 kann in den Schwenkkolben eingegossen oder auf andere Art angeformt bzw. befestigt sein.

[0029] Ein weiterer Vorteil dieses Gleitlagers besteht darin, daß stets nur etwas mehr als ein Drittel der Gleitflächen 340 sich in der Nut 312 befindet, so daß der Rest dieser Flächen stets durch das im Motorgehäuseraum spritzende Öl geschmiert und gekühlt wird. Bei drei oder vier Schwenkkolben Ausleger mit werden auf der Welle entsprechend mehr/Gleitlagemausgebildet. Diese Schwenkkolbenlagerung ermöglicht ein geometirsch sauberes Gleiten der Schwenkkolbenendbereiche 31,31' an der Innenwandung 3 bzw. der Hüllkurve während der vollen Umdrehung der Ab- bzw. Antriebswelle.

[0030] Die Endbereiche 31,31' der Schwenkkolben weisen dabei Rundungen auf, und sind vorteilhafterweise aus gehärtetem Stahl (bei Kolben aus Hartalu Stahleinsatz an den Stirnseiten): Es können auch Dichtungen 24,25 vorgesehen sein. Der Winkel α ist so groß dimensioniert, daß eine Schwenkbewegung von 27 Grad bis ca. 31,5 ohne Behinderung ausgeführt werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht zwei Bögen 330 vor (Fig.17), die in zwei entsprechenden Gleitlagern im Ausleger gleiten.

[0031] Fig. 18 zeigt einen Motordeckel bzw. eine Gehäuseseitenwand 321 mit einer (ringförmigen) Vertiefung 322 sowie Bohrungen 325, welche in eine Ölwanne 329 (Fig.20) münden, wobei das Öl, das an die Gehäuseinnenwand 322 spritzt, aufgefangen und abgeleitet wird. Fig. 20 zeigt einen Motorblock bzw. ein Gehäuse 326 mit seitlich angesetzten Öffnungen 327,328 für Vergaser und Auspuff sowie der angeflanschten Ölwanne 329. Mit 324 ist ein Wellenlager und mit 323 Raum für auf der Welle befindliche Scheiben 350 bezeichnet.

[0032] Fig. 21 zeigt einen Seitenriß eines Schwenkkolbens 335 mit einer abgeschrägten Bodenfläche 336, wobei das darauf auftreffende Öl durch die Zentrifugalkraft in Richtung der großen Abflußöffnungen 322 im Gehäusedeckel abgelenkt wird.

[0033] Fig. 22 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 2 mit einer Schwenkkolbenlagerung gemäß Fig. 15. Die Welle 16 trägt eine Scheibe bzw.Umhüllung 350 in der die Gleitlager 312,312' für die Bögen 330,330' ausgebildet sind. Fener kann einer bzw. der Welle 16 und/oder der Umhüllung 350 eine Scheibe 351 mit/zwei Ausnehmungen 352 angeformt sein, die die in der Gehäuseseitenwand ausgebildete (zumindest eine) vom Vergaser kommende Brenngaseinlaßöffnung 353 phasenweise verschließen kann. Ferner deckt die Scheibe phasenweise die Oberströmöffnung 356 in der-Seitenwand. Damit wird die Oberleitung bzw. Absaugung des Brenngases aus den Raum innerhalb der Schwenkkolben in den Oberströmkanal 146 bzw, in die Einlaß- bzw. Ansaugöffnung 6 gesteuert. Wahlweise wurden die Öffnungen 353 öder 356 ver-schlossen bzw. geöffnet. Es können in einer oder beiden Seitenwänden eine oder mehrere Öffnungen 353 oder 356 vorgesehen sein; die Steuerscheibe 351 muß sodann entsprechend ausgeführt sein.

[0034] In Fig. 25-29 sind die einzelnen Takte eines Motors mit 2 Schwenkkolben und die Bewegungen der Schwenkkolben in den Gleitlagern dargestellt.

[0035] Fig. 30 zeigt eine Dichtung 24, die im Endbereich eines Schwenkkolbens eingesetzt ist. Vom Anlagepunkt nach vorne weist die Dichtung einen gerundeten Bereich auf, während sie vom Anlagepunkt im Hinblick auf die Drehrichtung nach hinten einen geraden, in den Schwenkkolben übergehenden Verlauf besitzt.

[0036] Fig. 31 zeigt einen Verdichter im Schnitt. Der Verdichter besitzt dieselben Konstruktionsmerkmale wie der in der Fig. 1-30 dargestellte Motor. Weggelassen können werden die Zündkerze, der Oberströmkanal 146, die öffnungen 353 und 356.Hinzu kommen insbesondere bei vier Schwenkkolben zwei Ein- und Ausströmöffnungen und bei zwei oder drei Schwenkkolben _Rückströmventile 357 in den Ausströmöffnugen 358, die bei vier Schwenkkolben, wie hier ersehen werden kann,nicht unbedingt nötig sind. Die Ein- und Ausströmöffnungen sind im Gehäuse vorzugsweise symmetrisch bei den 0 Winkeln 45,135,225 und 315 angeordnet, d.h. im Bereich des Endes der Schwenkkolben in ihrer Horizontalstellung in der Zeichnung. Fig. 31 zeigt schematisch gleichzeitig verschiedene Schwenkkolbenlagerungen.

[0037] Der Verdichter kann auch mit unter Druck stehenden Fluiden angetrieben werden, indem diese durch die Einlaßöffnungen eingespeist werden und durch die Auslaßöffnungen austreten.

Ansprüche

1. Motor, der insbesondere mit Benzin, Diesel oder anderen Brennstoffen betreibbar ist und zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Abtriebswelle verbunden sind, wobei die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und wobei zumindest ein Brenn^gaseinlaß und zumindest eine Auslaßöffnung für die Abgase und gegebenenfalls zumindest eine Zündkerze im Gehäuse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und die Innenwandung abgedichtet gelaoert sind, und daß in zumindest einer Seitenwand, insbesondere innerhalb einer von den umlaufenden Schwenkkolben begrenzten Fläche, eine in einen Öberströmkanal (146) führende öffnung (356) vorgesehendist, der in den als Ansaugkammer dienenden Halbkreis einmündet und von dem vom Ge- häuse und den Schwenkkolben nach innen abgegrenzten Raum vorkomprimierte Brennuast in die Brennkammer überleitet.

2. Verdichter für Fluide, insbesondere Gase, mit zumindest einer Einlaß-und zumindest einer Auslaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben, besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Antriebswelle verbunden sind, daß die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und Innenwandung abgedichtet gelagert sind.

3. Motor bzw. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schwenkkolben zwischen ihren der Innenwandung nahen bzw. diese berührenden Enden in Abhängigkeit vom Radius der Halbkreise, der Länge der parallelen Geraden und dem Abstand des Schwenkpunktes der Schwenkkolben um den jeweiligen Ausleger von der Welle gewählt ist, so daß jeder Schwenkkolben mit seinen Enden längs der Innenwandung gleitet bzw. geführt ist.

4. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Schwenkkolben (22,49,48,50) zwei diametral angeordnete Schwenkkolben (49,50) auf starren Auslegern (43,43') fest und dauerhaft mit der Ab-bzw, Antriebswelle (41) verbunden sind, und die anderen beiden Schwenkkolben (22,48) auf Auslegern (39,39') angeordnet sind, die fest mit einer öldichtend und gleitend die Welle (41) umfassenden Hülse (40) verbunden sind, welche Hülse bzw. Umfassung (40) Aussparungen zum Durchlaß der Ausleger (43,43') aufweist, so daß Winkeländerungen zwischen den Auslegern (43,43')bzw. (39,39') möglich sind, wobei gegebenenfalls jeder Schwenkkolben (22,48,49,50) zur Kraftübertragung mit einem der Ausleger der benachbarten Schwenkkolben z.B. über einen Stößel (44,45,46,47) verbunden ist.

5. Motor bzw. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei trapezförmigen Schwenkkolben und einer quadratischen, von vier Schwenkkolben gebildeten Kolbeneinheit sich die Endpunkte (31,31') der Schwenkkolben auf der Innenwandung bzw. Lauffläche berürhen und diese gemeinsamen Berührungspunkte auf der innenwandung auch während jeder Phase der Drehbewegung der Kolbeneinheit bestehen bleiben.

6. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekenn-" zeichnet, daß die Schwenkkolben (8,9,22,48,49,50) im Querschnitt die Form eines flachen Trapezes, gegebenenfalls mit einer mittigen Vertiefung (35) auf der der Lauffläche bzw. Innenwandung zugewandten Seite, aufweisen, wobei gegebenenfalls der an die Vertiefung (35) anschließende Endabschnitt (55) der Schwenkkolben dem Kreisradius der Innenlauffläche angepaßt ist, insbesondere etwas größeren Krümmungsradius besitzt.

7. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flanken (56) der Enden zweier benachbarter trapezförmiger Schwenkkolben miteinander einen Winkel (α) freilassen.

8. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß den an den Enden der Schwenkkolben angeordneten Dichtleisten (24,26) mit einer Feder ein Vordruck verliehen ist und ihnen der erforderliche Andruck durch in den Raum zwischen Schwenkkolben und Innenwandung führende Gaskanäle (29,30) verliehen ist, und daß gegebenenfalls die Dichtleisten (24,26) an ihrer, der Innenwandung zugewandten Seite -im Schnitt gesehen- eine Krümmung (28,29) aufweisen, die am, in Drehrichtung gesehen, hinteren Ende in einer scharfen Kante (27) endet.

9. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (24,26) in einem Winkel aus dem vorderen und hinteren Ende desSchwenkkolbens herausragen, so daß der Querschnitt des Endteiles (60) des Schwenkkolbens annähernd halbiert ist, oder daß die Dichtleisten mit der Verbindungslinie zwischen den Enden der Schwenkkolben vorzugsweise einen Winkel zwischen 20° und 60° einschließen.

10. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur seitlichen Abdichtung des bzw. der Schwenkkolben(s) gegen die Gehäusewände Dichtleisten (23) vorgesehen sind, welche mit ihrem Endbereich (37) die gegen die Innenwandung gerichtete Dichtleisten (24,25) in ihrem Endbereich exakt umschließen, und gegebenenfalls zur Verringerung der Reibung Ausnehmungen (34) geringer Tiefe aufweisen.

11. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangssteuerung der Schwenkkolben auf jedem der Ausleger (43) mittels eines Bolzens (128') ein Lagerbock (80) schwenkbar befestigt ist, wobei der Lagerpunkt dieses Bolzens (128') von der Verbindungslinie (127) zwischen den Schwenkkolbenenden abweicht und in Richtung Welle (41) versetzt ist (um das Verhältnis aus der Länge des Schwenkkolbens zu seiner Lagertiefe d.h., dem senkrechten Abstand zwischen Verbindungslinie und der Schwenkkolben Lagerpunktmitte am Ausleger), daß an den Enden (129,129') des Lagerbocks (80) befestigte Wälzlager (117,118,159,160) vorgesehen sind, die auf zumindest einer von den Seitendeckeln des Gehäuses abstehenden Gleitkurve (124), welche eine abzüglich des Radius der Wälzlaoer Verkleinerung des Verlaufes der Innenwandung des Gehäuses/darstellt, äbrollen, und daß der Schwenkwinkel des Schwenkkolbens in bezug auf die Ausleger durch die Walzlager steuerbar ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Rollen bzw. schwenkkolbenseitiger Abrollgegenstücke (158).

12. Motor bzw. Verdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (117,118,159,160) bzw. gegebenenfalls die Rollen und die Abrollgegenstücke (150) ringförmig zusammengeschlossen sind.

13. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 -3 oder 6 - 12, dadurch ⁰ c gekennzeichnet,daß auf der Welle zwei oder drei starre, um 180 oder 120 zueinander versetzte Ausleger (251,252,253) befestigt sind.

14. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (147) der Schwenkkolben nach außen gewölbt ist.

15. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkreise der Innenwandung exakte oder angenäherte geometrische Halbkreise sind, die durch angenäherte oder vorzugsweise exakte Gerade verbunden sind.

16. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen in ihrem voreilenden Bereich abgerundet sind und im nacheilenden Bereich annähernd geraden Verlauf besitzen , wobei die Bereiche durch den Anlagepunkt der Dichtung an der Innenwandung getrennt sind.

17. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Schwenkkolben tragenden Ausleger (17) zumindest ein kreisbogenförmige Gleitlagernut (312) für die verschiebbare Lagerung für zumindest einen kreisbogenförmigen Fortsatz (317,317',330) des Schwenkkolbens (8) vorgesehen ist, so daß jede Schwenkbewegung des Schwenkkolbens ausschließlich einen gewünschten um / Idealpunkt (2) erfolgt, z.B. den Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen den Kolbenenden, der auch der Mittelpunkt der Krümmung der Gleitlagernut und der Krümmung des Fortsatzes ist oder einen nach innen oder außen versetzten Punkt.

18. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkolben an ihren Stirnseiten gerundete Stahleinsätze (431) aufweisen, die längs der Innenwandung gleiten, und gegebenenfalls auch als ölabstreifleisten wirken.

19. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (24,25) räumlich über der Endkante des Schwenkkolbens angeordnet sind.

20. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 3 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß für liegende Betriebs- bzw. Einbaustellung an der Unterseite (271) des Gehäuses eine Ölwanne(268) mit Umlenkgetriebe (266,267) angeflanscht ist, wobei das Öl aus dem Motorinnenraum durch Kanäle (270) in die Wanne geführt ist.

21. Motor nach einem der Ansprüchel oder 3 - 20, dadurch gekennzeichnet, 0 0 daß die Zündkerze beim Winkel 0 bzw. 360 d.h., in der Mitte einer der die Halbkreise verbindenden Geraden gelegen ist, daß die Einlaßöffnung im Winkel-0 0 0 0 bereich 120 - 180 bzw. 140 - 150 und, daß die Auslaßöffnung in einem 0 0 0 Winkelbereich von 180 - 240 bzw. 210 - 220 gelegen ist.

22. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 3 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Seitenwand befindliche Brenngaseinlaßöffnung (Ansaugöffnung) von einem auf der Welle befindlichen Fortsatz bzw. einer Schließplatte bzw. eine Schließkurve zur Vermeidung des Rückströmens des angesaugten Treibstoffes in den Vergaser schließbar bzw. abdeckbar ist.

23. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 3 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendeckel (321) kreisförmige Vertiefungen (322) zum Abfangen von Spritzöl aufweisen, das durch Bohrungen (325) in den ölsumpf (329) gelangt.

24. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 3 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkolben (335) eine schräge Fläche (336) zum Abfluß des austretenden Öls zu Abflußvertiefungen (322) in dem Gehäusedeckel aufweist.

25. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen für zu verdichtende Gase ausgehend vom Mittelpunkt der die Halbkreise verbindenden Geraden im Bereich von 45° und gegebenenfalls von 225° gelegen sind und, daß die Auslaßöffnungen im Bereich von 135° und gegebenenfalls 315° gelegen sind.

26. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einlaß- und/oder Auslaßöfnnugnen bzw. -leitungen Einlaß- bzw. Auslaß- bzw. Rückströmventile vorgesehen sind.

27. Motor bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 -26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen und/oder Auslaßöffnungen die Innenwandung, d.h. die Schwenkkolbenlauffläche durchsetzen.

28. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 2-27, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere für mit 2-Takt-Gemisch betriebenen Motoreτder (die) Brenngaseinlaß (lässe) in der(n) Seitenwänd(en) des Gehäuses gelegen ist (sind), insbesondere innerhalb einer von den umlaufenden Schwenkkolben (8,9,22,48,49,50) begrenzten Fläche.

29. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 2-27, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Schwenkkolben die Zufuhr und Abfuhr des Brenngases durch die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen erfolgt.

Zeichnung