(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々歯車として形成された少なくとも２つの回転ピストン（１，７）を有し、これら回転ピストンは、該回転ピストンを両端及び周囲で密閉するハウジング（３，１４，１５，１６，１７）に、互いに直角をなす軸上で、回転自在に支持されており、或る箇所では、摺動する、互いに密閉している歯の噛み合い部（８）を有する回転ピストンエンジンにおいて、
ａ）前記少なくとも２つの回転ピストン（１，７）は異なった直径を有し、
ｂ）単ピストンを形成する歯（１０，１１）は、互いに、４５°となるように調整されており、僅かにねじ面状に形成された面を有し、
ｃ）準備室、圧縮室及び作動室を形成する歯溝（１２）が、歯の形状に正確に対応する内面形状を有し、
ｄ）前記回転ピストン（１，７）に夫々設けられかつ燃焼室を形成する貫通孔（１３）が、各歯（１０，１１）に関連して設けられており、これら貫通孔は、回転ピストンの、互いに対応した円形平面（１ａ，７ａ）に通じており、ここで、回転ピストン（１，７）をサンドイッチ状に自らの間に挟んでいるハウジング壁部（１４，１５，１６，１７）によって、所定の回転角度範囲に亘って、シール状態で閉じて保持されており、
ｅ）前記歯の噛み合い部（８）の手前で、各々の回転ピストン（１，７）用の前記ハウジング壁部（１４，１６）には夫々、第１の接続流路（１８）が設けられており、これら接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する前記歯溝（１２）を、貫通孔（１３）と連通させ、貫通孔に、圧縮された空気又は圧縮された燃料混合気を満たし、
ｆ）前記歯の噛み合い部（８）の後方で、各々の回転ピストン（１，７）のための前記ハウジング壁部（１５，１７）には夫々、第２の接続流路（１９）が設けられており、これら接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する貫通孔（１３）を、複数の後続の歯溝（１２）の１つと連通させ、前記貫通孔（１３）に充満したガスが膨張して前記歯溝に入り、
ｇ）前記ハウジング壁部（１４，１６及び１５，１７）には、前記歯の噛み合い部（８）の前方及び後方の夫々に、排気孔（２０）と、この排気孔に相対しており、かつ空気又は燃料混合気の供給部と接続された吸気孔（２１）とが設けられており、これらの孔は、傍を回転して通過する前記歯溝（１２）と順次連通されること、を特徴とする回転ピストンエンジン。
【請求項２】
前記吸気孔（２１）は、相対している前記排気孔（２０）を、或る部分角度範囲（ａ）に亘って覆っていることを特徴とする請求項１に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項３】
前記吸気孔（２１）は、１つより多い歯溝（１２）の角度幅（ｂ）に亘って延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項４】
燃焼室を形成する前記貫通孔（１３）は、断熱層で内張りされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項５】
前記第２の接続流路（１９）も、断熱層で内張りされていることを特徴とする請求項４に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項６】
前記燃焼室を形成する貫通孔（１３）は、無炎燃焼のための触媒又はインサートを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項７】
前記回転ピストンの１つは、大きな直径のリングギヤ（１）として形成されており、夫々外歯（６）を有する複数の回転ピストン（７）は、小さい直径を有し、これら回転ピストンは、夫々、前記リングギヤ（１）と歯の噛み合い部（８）で噛み合い、前記回転ピストンの回転軸（９）は、エンジン用パワーテークオフを形成する前記リングギヤ（１）の、直径対称面に夫々位置していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の回転ピストンエンジン。
【請求項８】
前記リングギヤ（１）は、エンジンに後置された歯車装置に回転を加えるための外歯（２）も有することを特徴とする請求項７に記載の回転ピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、夫々歯車として形成された少なくとも２つの回転ピストンを有し、これら回転ピストンは、該回転ピストンを夫々両端及び周囲で密閉するハウジングに、互いに直角をなす軸上で、回転自在に支持されており、或る箇所では、揺動する、互いに密閉している歯の噛み合いにあってなる回転ピストンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な従来の技術としては、DE 33 17 089 A1、DE 33 17 330 C2、DE 27 31 534、DE 33 21 461 C2、DE-OS 2 104 595、DE 26 55 649 A1、DE-OS 2 034 300、DE-PS 260 704、EP 0 091 975 A1並びにAT-PS 227 054及びGB-PS 17,535を参照するよう指示することができる。
【０００３】
これらの解決策の大部分は、２つの係合するピストンリングか、又はリング外面にのみ形成されているピストンを有する２つのピストンリングを出発点としている。前者のピストンリングの軸はピストンリング中央で交差し合い、それ故に、２つのピストンリングは同一の中心点を有する。ピストンリングが第２のピストンリングの内部空間で回転してなる実施の形態では、２つのピストンリングにとって複数の球状のシール面が同一であるが、２つの交点のうちの１における回転方向での密閉は保証されていない。前述の実施の形態のうちの第２の実施の形態でも、回転方向での密閉は保証されていない。その上、エンジンの寸法及び重量も不都合である。
【０００４】
公知のすべての解決策は、後続の燃焼過程を伴う混合気の準備のための通常のシステムに基づいている。この場合、システムによる欠点は、混合気の準備及び混合気の燃焼のために用いられる時間の短さである。通常必要なバルブ制御は追加の欠点をもたらす。
【０００５】
欠点として、燃料の不完全燃焼及びそれと共に有害な排ガスが生じる。混合気の準備及び混合気の燃焼のために用いられる時間を延長するためには、しばしば、燃料と空気の混合が、キャブレターで、従って燃焼室のかなり手前で、しかし又は、燃料噴射の場合には、吸気流路でなされる。
【０００６】
これまでに知られた解決策では、出来る限り大きな燃焼室を得る努力がなされる。しかし、このことはシステムによる欠点を引き起こす。従って、本発明は、最小エンジンでも最善の出力比を有し、より良い燃焼条件を可能にするという認識を出発点としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、最小モータの利点を有し、出来る限り完全な燃料燃焼を可能にし、有害な排ガスの排出を減少させる回転ピストンエンジンを開発するという課題が、本発明の基礎になっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
明細書導入部に記載された回転ピストンエンジンを出発点として、上記課題は、以下の特徴、すなわち、
ａ）少なくとも２つの回転ピストンは、異なった直径を有すること、
ｂ）単ピストンを形成する歯は、互いに４５°となるように調整されており、僅かにねじ面状に形成された側面を有すること、
ｃ）準備室、圧縮室及び作動室を形成する歯溝は、歯の形状に正確に対応する内面形状を有すること、
ｄ）回転ピストンに設けられかつ燃焼室を形成する夫々の貫通孔は、各歯に関連して設けられており、この貫通孔は、回転ピストンの、相対する円形平面に通じており、ここでは、回転ピストンをサンドイッチ状に自らの間に挟んでいるハウジング壁部によって、所定の回転角度範囲に亘って、シール状態で閉じて保持されていること、
ｅ）歯の噛み合っている所の手前で、各々の回転ピストン用のハウジング壁部には夫々、第１の接続流路が設けられており、この接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する歯溝を、流体に対して貫通孔と接続させ、この貫通孔に、圧縮された空気又は圧縮された燃料混合気を満たすこと、
ｆ）歯の噛み合っている所の後方では、各々の回転ピストンのためのハウジング壁部には夫々、第２の接続流路が設けられており、この接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する貫通孔を、複数の後続の歯溝の１つと流体に対して接続させ、貫通孔に充満したガスが膨張して歯溝に入り込むこと、
ｇ）ハウジング壁部には、歯の噛み合っている所の前方及び後方の夫々に、排気孔と、この排気孔に相対しており、かつ空気又は燃料混合気の供給部と接続された吸気孔とが設けられており、これらの孔は、傍を回転して通過する前記歯溝と流体に対して順次接続されること、によって解決される。
【０００９】
従って、本発明に基づいて、混合気の準備は、「準備行程」がなされることによって、時間的及び空間的に、従来燃焼エンジンで通常な過程から分離される。このことは、順々に作動する燃焼室を回転ピストンに設けることによって達成される。歯溝での圧縮行程中に、圧縮された媒体は、同様に回転ピストンに設けられた燃焼室へ押し込められる。この燃焼室は後続において前記の「準備行程」のために閉じられたままである。しかし、後続の作業行程のために必要な圧力は、回転ピストン内で先を行く燃焼室から来る。この燃焼室内では、準備の全行程が及び燃焼が丁度終了されている。回転ピストンに設けられた燃焼室は、次々に、エンジンハウジングに形成された流路を通って、歯溝によって形成されている作動室容積(Arbeitsvolumina)と接続されている。
【００１０】
従って、本発明によれば、多くの非常に小さな燃焼室が作られる。同時に、混合気の準備及びその燃焼のための時間及び空間が十分に得られる。このことによって、より良いエネルギ活用及び有害物質の排出の減少が達成される。構造的な観点では、本発明に係わる回転ピストンエンジンがクランク軸、コネクティング・ロッド及びバルブなしで間に合うことが好都合であることが明らかになる。
【００１１】
本発明に係わる回転ピストンエンジンの駆動のために、任意の燃料、特に水素又はアルコールあるいは例えば水とナフタの燃料混合気が適切である。このためには、燃焼室を形成する貫通孔が無炎燃焼のための触媒又はインサートを有することが好都合である。水素を使用する際には、水の噴射によって作業がなされ、これに対し、ナフタと水の混合気の場合には、ニッケルのインサートが適切である。
【００１２】
本発明に係わる回転ピストンエンジンは、航空機、船舶又は自動車用エンジンとしてのみならず、発電機のためにも適切である。
【００１３】
個々の行程順序を形成するためには、吸気孔が、相対している排気孔を、或る部分角度範囲に亘って覆っていることは、適切である。更に、吸気孔が、１つより多い歯溝の角度幅に亘って延びていることは好都合である。
【００１４】
寿命を延ばすために、燃焼室を形成する貫通孔及び場合によっては第２の接続流路も断熱層で内張りされていることは好都合である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面には、例として用いられる、本発明の実施の形態が示されている。図１は、内燃機能を有する回転ピストンエンジンの回転可能な部分を、ハウジングカバーを除いた状態で、略示している。
【００１６】
エンジンのパワーテークオフは、リングギヤ１として形成された回転ピストンによって形成される。回転ピストンは、エンジンに後置されかつ図面では詳細に示されない歯車装置に回転を加えるための外歯２も有する。リングギヤ１は、略示されたハウジング部分３に、軸４を中心として回転自在に支持されている。このハウジング部分３にはノッチ５が設けられている。外歯を有しかつリングギヤ１よりも小さな直径を有する各々の回転ピストン７がノッチに嵌め込まれている。すべての回転ピストンは、夫々、リングギヤ１と歯の噛み合い部８で噛み合っており、回転ピストンの夫々の回転軸９は、図示したハウジング部分３によってほぼ形成される、リングギヤ１の直径方向の対称な面に、位置している。従って、これらの回転軸９の各々はリングギヤ１の軸４に対し直角にある軸に位置している。
【００１７】
前記リングギヤ１の内歯１０及び回転ピストン７の外歯１１は、互いに４５°となるように調整されており、僅かにねじ面状に形成された側面を有し、夫々単ピストンを形成している。これらの単ピストンは、回転ピストン１，７の回転の際に、夫々単ピストンに関連する回転ピストンの歯溝１２に摺動自在に押し入る。歯溝は、内歯１０又は外歯１１の夫々の形状に正確に対応している内面形状を有し、準備室又は圧縮室夫々を形成する。歯元の面は、各々の半径方向の高さに亘って真っ直ぐに、しかし軸方向にねじ状に捩じった状態に形成されている。
【００１８】
前記回転ピストン１，７に設けられかつ燃焼室を形成する貫通孔１３は、各歯１０，１１に関連して設けられている。この貫通孔は、回転ピストンの、互いに対応した円形平面１ａ，７ａに通じており、ここでは、相対しており、かつ回転ピストン１，７をサンドイッチ状に自らの間に挟んでいるハウジング壁部１４，１５及び１６，１７夫々によって、所定の回転角度範囲に亘って、シール状態で閉じて保持されている（例えば図２を参照せよ）。図１０及び１１に示されておりかつ貫通孔１３の延び具合の点で変形されている実施の形態では、斜めに延びる貫通孔１３は、歯溝１２を、第２の後続の歯溝と接続している。
【００１９】
各々の、歯の噛み合い部８の手前で、図２乃至９に示された回転ピストン１，７用のハウジング壁部１４，１６には夫々、第１の接続流路１８が設けられている。この接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する歯溝１２を、流体に対して貫通孔１３と連通させ、この貫通孔に、圧縮された空気又は圧縮された燃料混合気を満たす。歯の噛み合い８の後方では、２つの回転ピストン１，７各々のためのハウジング壁部１５，１７には夫々、第２の接続流路１９が設けられている。この接続流路は、該接続流路の傍を回転して通過する貫通孔１３を、複数の後続の歯溝１２の１と流体に対して(stroemungstechnisch)連通させる。貫通孔１３に充満したガスは膨張して歯溝に入り込む。
【００２０】
前記ハウジング壁部１４，１６には、図示した歯の噛み合い８の前方及び後方夫々に、排気孔２０が設けられている。ハウジング壁部１５，１７夫々には、（図面には詳細に示されない）空気又は燃料混合気の供給部と接続された吸気孔２１が、排気孔に相対している。それ故に、排気孔２０及び関連の吸気孔２１は、傍を回転して通過する歯溝１２と流体に対して順次連通される。この場合、吸気孔２１は、相対している排気孔２０を、或る部分角度範囲ａのみに亘って覆っている。吸気孔２１は、２つの相前後する歯溝１２の角度幅ｂに亘って延びている。
【００２１】
図２及び９では、矢印２２は、図示した歯の噛み合い８の領域での、リングギヤ１の回転方向を示し、矢印２３はこれらの図に示した回転ピストン７の回転方向を示している。
【００２２】
図２に示した位置では、リングギヤ１の、右外側に示した歯溝１２から、僅かな過剰圧力の下にある燃焼排ガスが既に空にされ（矢印「排気」を参照せよ）、歯溝には、吸気孔２１を通って、燃焼空気又は燃料混合気が少なくとも一部分既に再度充満された（矢印「吸気」を参照せよ）。先を行く歯溝１２には、吸気孔２１を通って、燃焼空気又は燃料混合気が更に供給される。図２で右から見て３番目の歯溝１２は益々圧縮に晒される。この圧縮は、図２に示した位置では１／４、図４では２／４及び図６では３／４である。図８は、この歯溝１２に関して、圧縮の終り従って最大の圧縮を示している。歯の噛み合い部８の領域を既にかなり離れた、リングギヤ１の歯溝１２は、図２に示した位置では３／４の仕事を行ない、これに対し、図４に示した後続の位置では、仕事の終りが既に達成されている。次に、図６は、歯の噛み合い部８から出る後続の歯溝に関して、１／４の仕事を示し、図８では２／４の仕事が示される。この場合、図６は、歯の噛み合い部８の手前にある貫通孔１３が、ハウジング壁部１４に示されている第１の接続流路１８と流体で接続されており、ガスが、先を行く歯溝１２から接続流路を通って貫通孔１３に入り込んで、そこに充満することを、示す。同様に、図６は、歯の噛み合い部８の左にある貫通孔１３にあるガスが、ハウジング壁部１５に設けられた第２の燃焼流路１９を通って膨張して、歯の歯の噛み合いの領域から丁度出て行く歯溝に入り込んで、同時に、仕事がなされること、を示している。
【００２３】
回転ピストン７に関する状況は回転ピストン１に対応している。回転ピストン７については、図２は、歯の噛み合い部８の手前にある歯溝に関して、３／４の圧縮を、歯の噛み合い部８から丁度出ようとする歯溝に関して１／４の仕事を示している。図４は、下方の歯溝に関して、圧縮の終りを示し、上方の歯溝に関して、２／４の仕事を示す。図６に示すように、下方の後続の歯溝に関して、１／４の圧縮が生じ、上方の歯溝に関して、３／４の仕事が生じる。図８に示した以下の行程では、下方の歯溝において２／４の圧縮がなされ、これに対し、歯の噛み合いの領域から完全に出てしまった上方の歯溝に関して、仕事の終りが示されている。
【００２４】
従って、仕事のサイクルは変更された５行程方法でなされる。
第１の行程：排気、
第２の行程：吸気（この場合、ツーストローク・エンジンの場合のように、排気及び吸気が１つのプロセスでなされることができる）、
第３の行程：圧縮、
第４の行程：気化（混合気の準備及び燃焼導入）、
第５の行程：仕事。
【００２５】
圧縮された空気又は圧縮された燃料混合気は、本発明によれば、バルブなしで、「窓」（第１の接続流路１８）を通って、回転形の燃焼室（貫通孔１３）へ押し入れられる。そこでは、準備された燃料混合気が燃焼され、次に、同様に、バルブなしで、「窓」（第２の接続流路１９）を通って、回転形の作動室（歯溝１２）へ押し入れられる。この場合、燃焼の導入は、グロー・プラグ又はヒータ・プラグなしに又は該プラグによってなされることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  部分的にのみ示されたエンジンハウジングにすべてが支持されておりかつ夫々外歯を有する小径の複数の回転ピストン７を具備する、回転ピストンエンジンのパワーテークオフを形成するリングギヤ１の、斜視略図を示している。
【図２】  リングギヤと、外歯を有する回転ピストンとの間の歯の噛み合いの領域の、部分断面内部構造図を示している。
【図３】  図２に示した図のジオラマを示している。
【図４】  作業行程の、図２に示した図に続く行程を示している。
【図５】  図４のジオラマを示している。
【図６】  作業行程の、図２に示した図に続く行程を示している。
【図７】  図６のジオラマを示している。
【図８】  作業行程の、図２に示した図に続く行程を示している。
【図９】  図８のジオラマを示している。
【図１０】  複数の貫通孔の変更した延び具合を有する、図６に基づく図を示している。
【図１１】  複数の貫通孔の変更した延び具合を有する、図７に基づく図を示している。
【図１】
0003831254.tif 000002
【図２】
0003831254.tif 000003
【図３】
0003831254.tif 000004
【図４】
0003831254.tif 000005
【図５】
0003831254.tif 000006
【図６】
0003831254.tif 000007
【図７】
0003831254.tif 000008
【図８】
0003831254.tif 000009
【図９】
0003831254.tif 000010
【図１０】
0003831254.tif 000011
【図１１】
0003831254.tif 000012