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Dokumentenidentifikation DE68927108T2 03.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0513876
Titel Rotierende Maschine mit in V-Form angeordneten Zylindern
Anmelder R VEC, Inc., Carpentersville, Ill., US
Erfinder Sullivan, Robert W., Snyder, Oklahoma 73566, US;
Holder, Tommie Joe, Mountain Park, Oklahoma 73559, US;
Buchanan, Max Franklin, Roosevelt, Oklahoma 73564, US
Vertreter Glawe, Delfs, Moll & Partner, Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 68927108
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.02.1989
EP-Aktenzeichen 921140497
EP-Offenlegungsdatum 19.11.1992
EP date of grant 04.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse F02B 57/06
IPC-Nebenklasse F01B 3/00   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Verbrennungsmotoren und insbesondere Verbesserungen an Verbrennungsmotoren vom Rotations-V-Typ, wie sie in dem US-PS- 4648358, veröffentlicht am 10.3.1987 derselben Erfinder mit dem Titel Rotations-V-Motor, beschrieben sind.

Kurze Beschreibung des Standes der Technik

Bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor laufen Kolben in Zylindern, die in einem stationären Zylinderblock ausgebildet sind, hin und her, und die Verbrennung in den Zylindern ist zeitlich so abgestimmt, daß bewirkt wird, daß die Kolben eine Kurbelwelle drehen, von der die Kraft vom Motor abgeleitet wird. Obwohl Motoren dieses Typs der gebräuchlichste Motortyp sind, der derzeit verwendet wird, wurde erkannt, daß derartige Motoren ein Problem aufweisen, welches den Wirkungsgrad des Motors senkt. Das Hin- und Herlaufen der Kolben schließt insbesondere eine Abfolge von Beschleunigungen jedes Kolbens von Null ausgehend, gefolgt von einer Verzögerung jedes Kolbens auf Null, ein. Die Leistung, welche an den Kolben während dieser Beschleunigungen und Verzögerungen erbracht wird, bleibt nicht erhalten, so daß die, durch den im Motor verbrauchten Kraftstoff erzeugte Energie, die für diese Leistung notwendig ist zu einem Gesamtverlust des Wirkungsgrades des Motors führt.

Wegen dieses Wirkungsgradverlustes beim herkömmlichen Motor wurden andere Motortypen als mögliche Kandidaten für den Ersatz des herkömmlichen Motors in Erwägung gezogen. Ein derartiger Motortyp ist der Rotations-V-Motor, der zwei Zylinderblöcke hat, die in einem Gehäuse für eine Rotation um einander schneidende Achsen, die zu einer Seite des Motors hin im Winkel liegen, montiert sind. In jedem der Zylinderblöcke sind von dem Ende her, welches dem anderen Zylinderblock zugewandt ist, Zylinder eingebohrt, und der Motor hat weiterhin eine Vielzahl von Kolben, die auf die gleiche Art und Weise im Winkel angeordnet sind wie die Rotationsachsen der Zylinderblöcke im Winkel angeordnet sind, so daß ein Teil jedes Kolbens sich in einem Zylinder in einem Zylinderblock erstreckt, und ein anderer Teil des Kolbens sich in einem entsprechenden Zylinder im anderen Zylinderblock erstreckt. Wenn demgemäß die Zylinderblöcke rotieren, kreisen die Kolben um die Rotationsachsen der Zylinderblöcke, um die freien Volumina der Zylinder in den Zylinderblöcken zu verändern. Das heißt, wenn ein Kolben auf der Seite des Motors, entfernt von der Seite ist, an der die Rotationsachsen der Zylinderblöcke abgewinkelt sind, wird nur ein kleiner Teil des Kolbens in jeden dieser Zylinder in den zweiten Zylinderblöcken ragen, in welchen der Kolben montiert ist, während die Hauptteile jedes Kolbens in den zwei Zylindern in den zwei Zylinderblöcken angeordnet sind, wenn der Kolben in eine Position auf der Seite des Motors bewegt wird, zu welcher die zwei Rotationsachsen der Zylinderblöcke abgewinkelt sind. Somit kann mit fortlaufender Bewegung beider Zylinderblöcke und Kolben in den Zylindern Kompression und Expansion der Gase stattfinden, um so den Wirkungsgradverlust des herkömmlichen Motors, der vorstehend beschrieben wurde, zu eliminieren.

In der Praxis hat der Rotations-V-Motor nicht die Erwartungen erfüllt, die die Erfinder in diese Motoren gesetzt hatten. Weil die Winkelanordnung der rotierenden Zylinderblöcke und das Zünden jedes Zylinders auf einer Seite des Zylinderblocks erfolgt, werden auf die Zylinderblöcke Kräfte ausgeübt, die tendenziell die zwei Zylinderblöcke in eine gerade Linie spreizen, d.h. aus der V-Konfiguration, und solche Kräfte führen zu einem Reißen zwischen den Kolben und Zylinderblöcken, das die Operation und den Wirkungsgrad des Motors beeinträchtigt. Wegen dieses Problems hat sich der Rotations-V-Motor keines großen Erfolges erfreut, ungeachtet dessen, was man sich von ihm versprochen hatte, und in der Tat wurde herausgefunden, daß ein in der Rotations-V-Konfiguration konstruierter Motor, wegen dieser Probleme, die der Rotations-V-Konfiguration eigen sind, häufig nicht gleichmäßig läuft.

Der in dem US-PS 4648358 beschriebene Rotations-V-Motor löst die Grundprobleme, unter denen der Rotations-V-Motor in der Vergangenheit litt, und schafft die Betriebsfähigkeit, die notwendig ist, um die Vorteile ausnutzen zu können, die von Motoren dieses Typs geboten werden. Wie in der US-PS-4648358 dargestellt, kann ein betriebsfähiger Rotations-V-Motor konstruiert werden, indem im Motor eine Winkel- Tragwelle vorgesehen ist, die Teile hat, welche sich durch die Zylinderblöcke entlang der Drehachsen der Zylinderblöcke erstrecken, und Enden aufweisen, die beide in einem Gehäuse gelagert sind, in welchem die Zylinderblöcke angeordnet sind. Die Lager der Tragwelle liegen in der Nähe jedes Endes jedes Zylinderblocks, um die Kräfte, welche die Tendenz haben, die Zylinderblöcke aus der Rotations-V-Konfiguration zu spreizen, auf das Gehäuse zu übertragen, und dadurch wird jeglicher Versatz der Zylinderblöcke, der wie die Erfahrung gezeigt hat, den Motor am Laufen hindern kann, vermieden. Andere Aspekte des Motors, die im wesentlichen die Konstruktion der Rotations-V-Motoren gemäß dem Stand der Technik verbessern, sind ebenfalls in der US-PS- 4648358 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft einen Rotations-V-Motor mit:

einem Gehäuse mit außenliegenden Enden; zwei Zylinderblöcken mit jeweils innen- und außenliegendem Ende, die im Gehäuse so montiert sind, daß ein Zylinderblock um eine erste Drehachse und der andere Zylinderblock um eine zweite Drehachse dreht, wobei die Achsen sich im Bereich der innenliegenden Enden in einem Winkel kleiner als 180º schneiden,

wobei jeder Zylinderblock mehrere Zylinder hat, die im ausgewählten Radialabstand zur jeweiligen Drehachse positioniert sind, und sich parallel zur Achse erstrecken, um das innenliegende Ende des Zylinderblocks zu schneiden; mehreren Winkelkolben, die jeweils einen Abschnitt im Zylinder des einen Blocks und einen Abschnitt im Zylinder des anderen Blocks angeordnet haben, für eine Kreisbewegung der Kolben, die mit der Drehung der Zylinderblöcke koordiniert ist;

einer Winkel-Tragwelleneinrichtung zur drehbaren und axialen Lagerung jedes der Zylinderblöcke im Gehäuse; und

einem Luft-Brennstoffsystem zum Richten von unter Druck gesetzten Ladungen von Luft/Brennstoffgemisch in jeden der Zylinder während des Betriebs des Motors mit:

einem zentralen Hohlraum, der durch das Gehäuse zwischen den innenliegenden Enden der Zylinderblöcke zur Aufnahme des Luft/Brennstoffgemisches gebildet ist;

einem Ausfüllblock, der am mittleren Teil der Tragwelle innerhalb des zentralen Hohlraums des Gehäuses befestigt ist, und so geformt ist, daß er im wesentlichen den gesamten Raum zwischen den innenliegenden Enden der Zylinderblöcke innerhalb der Kolben ausfüllt, und vom Gehäuse umschlossen ist, um einen Kompressionsabschnitt zu definieren, der das Luft/Brennstoffgemisch komprimiert;

Luft/Brennstoffkanälen, die im Ausfüllblock ausgebildet sind, um Luft/Brennstoffgemisch aus dem zentralen Hohlraum aufzunehmen und das komprimierte Gemisch wieder axial auf die Zylinderblöcke zurückzurichten;

Luft/Brennstoff-Verteilerblöcken, die innerhalb des innenliegenden Endes jedes Zylinderblocks definiert sind, und einen axialen Abschnitt aufweisen, der mit den Ausfüllblockkanälen in Fluidverbindung steht, um im Verteiler Luft/Brennstoffgemisch zu empfangen, wenn die Zylinder zu den Ausfüllblöcken drehen;

wobei der Verteiler weiterhin eine Vielzahl von axial und radial verlaufenden Verteilerkanälen hat, wobei jeder der Vielzahl von Verteilerkanälen in einer Luft/Brennstoff-Einlaßkammer endet, wobei jeder Verteilerkanal so geformt ist, daß Luft/Brennstoffgemisch durch den Druck des komprimierten Gemisches und die Zentrifugalkraft, die fortwährend auf das Gemisch ausgeübt wird, da die Zylinder während des Betriebs des Motors drehen, radial nach außen in die zugehörige Einlaßkammer gerichtet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

jede Einlaßkammer an der radial außenliegenden Seite einer der Kammern positioniert ist,

Eingangsöffnungen an dem radial außenliegenden Teil jedes Zylinders vorgesehen sind, die mit der angrenzenden Einlaßkammer in Fluidkommunikation stehen, und so angeordnet sind, daß Luft/Brennstoffgemisch von der angrenzenden Einlaßkammer radial nach innen in den Zylinder gerichtet wird;

und

das Luft/Brennstoffsystem so arbeitet, daß Luft/Brennstoffgemisch radial nach innen in die Zylinder geleitet wird, ohne daß eine wesentliche Turbulenz erzeugt wird, indem ein Druck des komprimierten Gemisches erzeugt wird, der ausreichend ist, um die Zentrifugalkraft zu überwinden, die fortlaufend durch die Rotation des Zylinders während des Motorbetriebes auf das Gemisch ausgeübt wird.

Fortgesetzte Entwicklungen am Rotationsmotor, wie er in der US-PS-4648358 offenbart ist, haben im wesentlichen zu Modifikationen und Verbesserungen geführt, die die Nutz- und Betriebscharakteristika des Motors begünstigen.

In weiteren Entwicklungen ist der Rotations-V-Motor mit Hilfslagersystemen versehen worden, die im Motor so eingebaut sind, daß sie den Vorteil der den Rotatons-V-Motoren eigenen Betriebscharakteristika ausnutzen.

Das Öffnungssystem dieser Erfindung ist mit einer verbesserten Konstruktion für die Motor-Lufteingangs- und Absaugleitungen integriert. Das verbesserte Verteilerwerk erkennt den Vorteil der Zentrifugalkräfte, die auf jegliche Gase inherent übertragen werden, welche durch einen Rotations-V- Motor strömen, und nimmt diese in Anspruch. Das vorliegende Verteilersystem verwendet den Differentialeffekt der Zentrifugalkräfte auf das relativ schwere Luft/Brennstoff- Gemisch und die relativ leichten Abgase, um die Gase in den Zylindern in einem im allgemeinen geschichteten Zustand zu halten, um das Spülen zu begünstigen. Das nachteilige Vermischen von Luft/Brennstoff-Gasen und Abgasen, das durch den Wirbeleffekt der Zentrifugalkraft auf die Gase in den Rotations-V-Motoren mit den früheren Öffnungs-Ventil- und Verteiler-Konstruktionen verursacht worden ist, ist daher wesentlich verringert oder überwunden worden.

Im allgemeinen kooperiert das verbesserte Verteilersystem mit anderen Motorkomponenten, um das Luft/Brennstoffgemisch in der Eingangsleitung mit einer Kombination aus Druck und Zentrifugalkräften vorzuverdichten (supercharge). Die Eingangsleitung ist so angeordnet, daß dieses vorverdichtete Luft/Brennstoffgemisch in einem Kammerabschnitt der Leitung gehalten wird, der radial außerhalb jeder rotierenden Kolben- und Zylinder-Kombination ist. Der vorverdichtete Leitungsdruck, unterstützt durch die Zentrifugalkräfte, welche durch die fortlaufende Rotation der Leitungen in den Zylinderblöcken erzeugt wird, bewirkt, daß das relativ schwere Luft/Brennstoffgemisch schnell in diese radial nach außen ragenden Kammerabschnitt der Leitung, welche jedem Zylinder zugeordnet ist, ausgegeben und in diesem unter Druck gehalten wird.

Das Luft/Brennstoffgemisch wird über Eingangsöffnungen in einer Richtung radial nach innen mittels der Anwendung eines ausreichenden vorverdichteten Drucks auf das Luft/Brennstoff-Gemisch in die Zylinder geladen, um die nach außen gerichteten Zentrifugalkräfte zu überwinden, mit denen das Gemisch beaufschlagt ist. Das Luft/Brennstoff- gemisch in den Zylindern wird weiterhin mit der Zentrifugalkraft beaufschlagt, und dadurch wird bewirkt, daß das relativ schwere Luft/Brennstoffgemisch an dem radial äußeren Teil der Zylinder verbleibt oder in diese Richtung läuft. Die Zentrifugalkräfte wirken auch auf die relativ leichteren verbrannten Abgase, aber haben auf diese weniger Wirkung. Damit haben die Abgase die Tendenz, daß sie den radial innenliegenden Teil der Zylinder einnehmen, und werden fortlaufend zwangsweise in die innenliegende Richtung gedrückt, und zwar durch das unter Druck gesetzte und expandierende, relativ schwere Luft/Brennstoff-Gemisch, welches radial nach innen in die Zylinder gerichtet ist. Diese Erfindung hält daher die zwei Gase in den Zylindern in einem im allgemeinen geschichteten Zustand und bewirkt, daß das hereinströmende Luft/Brennstoffgemisch die verbrannten Abgase ausspült, indem die Abgase radial nach innen in einen Zustand zum Ausstoßen aus den Zylindern gerichtet werden.

Die Abgasöffnungs- und Verteilersysteme dieser Erfindung sind so angeordnet, daß die Abgase von den Motorzylindern in eine Richtung radial nach innen gerichtet werden. Die Abgasöffnungen sind in dem radial innenliegenden Teil des Zylinders angeordnet, und der Abgasverteiler ist radial unterhalb der Abgasöffnungen angeordnet. Das Öffnen der Abgasöffnungen durch Betätigung der Drehkolbenventile erlaubt somit, daß der Druck des vorverdichteten Luft/Brennstoff- Gemisches die Zentrifugalkräfte auf die Abgase überwindet, um die Abgase radial nach innen in den Abgasverteiler zu leiten. Der Abgasverteiler ist vorzugsweise auch so konstruiert, daß er sofort die Strömungsrichtung der Abgase umkehrt, um die Abgase nach außen in eine externe Abgasleitung auszugeben. Diese Strömung und das Spülen der Gase verbessert den Operations-Wirkungsgrad am Ausgang des Motors.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung des Motors anhand der Figuren und der anhängenden Ansprüche hervor.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigt: Fig. 1 einen Rotations-V-Motor der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist in einer Draufsicht von außen;

Fig. 2 eine Endansicht des Motors entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, die den Kühllufteingang und die Kühlluft- und Abgasteile des Gehäuses zeigt;

Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht des Motors entlang der Linie 3-3, die die Kühlluft und Abgasleitungen zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht des Motors entlang der Linie 4-4 in Fig. 2, die die Zylinderblöcke an ihrem Platz zeigt, wobei der obere Teil des Motorengehäuses entfernt ist;

Fig. 5 ein Schnitt durch das Ende des Zylindergehäuses und den Zylinderblock entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, mit dem an seinem Platz befindlichen oberen Gehäuseteil;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kolbens, der in dem Motor eingebaut ist, als Einzelheit;

Fig. 7 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt der mittleren Wellenanordnung und des Dichtblockes, die in dem Motor eingebaut sind;

Fig. 8 eine Schnittansicht durch den Dichtblock und die Wellenanordnung entlang der Schnittlinie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 der Motor in einer vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 4, wobei die Zylinderblöcke und Hohlwellen der Wellenanordnung im Schnitt gezeigt sind;

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht des linksliegenden Zylinderblockes, wie in der Fig. 9 dargestellt, mit der Anordnung der Kolben in dem Zylinderblock und der Befestigung der Zylinderblöcke auf der Tragwelle;

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 10 durch die Anordung der Lager zum Montieren der Tragwelle im Gehäuse und zum Montieren der Hohlwellen auf den zentralen Vollwellen;

Fig. 12 ein Schnitt durch den Motor ähnlich Fig. 9 zur Erläuterung des Schmiersystems, das in dem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;

Fig. 13 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt eines Kolbens mit leichtem Gewicht und niedriger Trägheitslast, der in dem Motor eingebaut sein kann;

Fig. 14 eine Schnittansicht des linken Endes des Motors entlang der Linie 14-14 in Fig. 15 zur Erläuterung des Zündsystems, das in dem Motor eingebaut sein kann;

Fig. 15 eine Schnittansicht des Motorzündsystems entlang der Linie 15-15 in Fig. 14;

Fig. 16 ein Schnitt durch ein Ende des Motors zur Erläuterung des Magnetsystems, das leicht vorgesehen sein kann, um die Funkenzündung des Motors zu betreiben;

Fig. 17 eine Schnittansicht durch den Motor entlang der Linie 17-17 in Fig. 16;

Fig. 18 eine Schnittansicht durch ein Ende des Motors zur Erläuterung des Einbaus eines Drehstromgenerators in den Motor zur Erzeugung von elektrischem Strom zum Betreiben des Motors und/oder zum Schaffen einer Hilfsstromquelle;

Fig. 19 eine Schnittansicht des Motors entlang der Linie 19-19 in Fig. 18;

Fig. 20 eine Teilansicht im Schnitt entlang der Linie 20-20 in Fig. 10, die die Leiterkontakte zeigt, welche in dem Motor enthalten sind, um die Zündkerzen zu zünden;

Fig. 21 eine Schnittansicht der Leiterkontakte entlang der Linie 21-21 in Fig. 20;

Fig. 22 eine Schnittansicht entlang der Linie 22-22 in Fig. 20, die den Abgasverteiler des Motors zeigt;

Fig. 23 eine Schnittansicht des Abgasverteilers entlang der Linie 23-23 in Fig. 22;

Fig. 24 ein Zeitablauf sodiagramm des Motors, mit den Funktionen des Motors bezogen auf die Drehposition jedes Kolbens;

Fig. 25 eine Schnittansicht des Luft/Brennstoff-Eingangsverteilers des Motors entlang der Linie 25-25 in Fig. 10;

Fig. 26 eine Teilansicht in der Draufsicht auf eine Zylinderhülse in dem Motor zur Erläuterung der bevorzugten Anordnung der Eingangs- und Ausgangsöffnungen;

Fig. 27 eine Schnittansicht der Zylinderhülse entlang der Linie 27-27 in Fig. 26;

Fig. 28 eine perspektivische Darstellung des Kolbenendes zur Erläuterung der bevorzugten Anordnung für den Drehventilkopf, der am Ende jedes Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 28A der in der Fig. 28 gezeigte Kolbenkopf in einer Draufsicht;

Fig. 28B der Kolbenkopf in einer Seitenansicht gemäß der Linie 28B-28B in Fig. 28A;

Fig. 28C eine Seitenansicht des Kolbenkopfes, gesehen entlang der Linie 28C-28C in Fig. 28A;

Fig. 28D eine Seitenansicht des Kolbenkopfes, gesehen entlang der Linie 28D-28D in Fig. 28A;

Fig. 28E eine Seitenansicht des Kolbenkopfes, gesehen entlang der Linie 28E-28E in Fig. 28A;

Fig. 29A eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerteils einer Zylinder- und Kolbenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, gezeigt an den Anfangsstufen des Eingangs- und Verdichtungs-Abschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29a eine Schnittansicht entlang der Linie 29a-29a in Fig. 29A;

Fig. 29B eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerteils einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gezeigt am Schluß des Kompressionsabschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29b eine Schnittansicht entlang der Linie 29b-29b in Fig. 29B;

Fig. 29C eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerteils einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gezeigt am Zündpunkt des Motorzyklus;

Fig. 29c eine Schnittansicht entlang der Linie 29c-29c in Fig. 29C;

Fig. 29D eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerrabschnittes einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gesehen während des Leistungshubes des Motors;

Fig. 29d eine Schnittansicht entlang der Linie 29d-29d in Fig. 29D;

Fig. 29E eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerrabschnittes einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gezeigt während der fortlaufenden Stufen des Leistungshubes und der Zündstufen des Auspuffabschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29e eine Schnittansicht entlang der Linie 29e-29e in Fig. 29E;

Fig. 29F eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerabschnittes einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gezeigt während der Endstufen des Leistungshubes und der folgenden Stufen des Auspuffabschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29f eine Schnittansicht entlang der Linie 29f-29f in Fig. 29F;

Fig. 29G eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerabschnittes einer Zylinder- und Kolben-Anordnung, gezeigt während der Anfangsstufen des Spülabschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29g eine Schnittansicht entlang der Linie 29g-29g in Fig. 29G;

Fig. 29H eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerabschnittes einer Zylinder- und Kolbenanordnung, gezeigt in den Endstufen des Spülabschnittes des Motorzyklus;

Fig. 29h eine Schnittansicht entlang der Linie 29h-29h in Fig. 29H;

Fig. 29I eine Teilansicht im Schnitt des Verbrennungskammerabschnittes einer Zylinder- und Kolbenanordnung zur Erläuterung der Rückkehr des Motors in den Eingangs- und Vorverdichtungsabschnitt des Motorzyklus, wie er in der Fig. 29A gezeigt ist;

Fig. 29i eine Schnittansicht entlang der Linie 29i-29i in Fig. 29I.

Detaillierte Beschreibung der Figuren Der Motor 100, der in den Figuren dargestellt ist, ist ein Zwölfzylindermotor und hat mehrere Modifikationen und Verbesserungen in den Motor eingebaut, wie er in dem der US-PS 4648358 dargestellt ist, wie dies im folgenden im einzelnen beschrieben wird.

Der Motor 100 hat ein geteiltes Gehäuse 200, das aus zwei gegossenen Aluminiumabschnitten gebildet ist. Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, sind der obere Gehäuseabschnitt 202 und der untere Gehäuseabschnitt 204 mittels Flanschen miteinander verbunden, die entlang der Trennkanten der Gehäuseabschnitte vorgesehen sind. Nur der untere Gehäuseabschnitt 204 ist in den Figuren 4 und 9 dargestellt. Jeder Gehäuseabschnitt 202 und 204 hat auch Endabschnitte, die in einem gewählten Winkel positioniert und an der Mittellinie c des Motors 100 miteinander verbunden sind. Wo dies zweckmäßig ist, sind die linken Endabschnitte des Gehäuses 202 und 204 mit 202L und 204L und die rechten Endabschnitte jeweils mit 202R und 204R bezeichnet. Der linke Gehäuseabschnitt L ist im wesentlichen ein Spiegelbild des rechten Abschnittes R desselben Gehäuseabschnittes 202, 204. Die linken Gehäuseteile bilden eine zentrale Drehachse AL und die rechten Gehäuseteile definieren entsprechend eine zentrale Drehachse AR. Die Drehachsen schneiden einander auf der Mittellinie C des Motors 100 im Winkel X. Der Winkel X ist kleiner als 180º größer als 90º.

Wie aus den Figuren 1 und 4 zu ersehen ist, ist jeder Gehäuseabschnitt 202, 204 so geformt, daß er eine Reihe von innenliegenden, zylindrischen Hohlräumen unterschiedlicher Formen und Durchmesser bildet, wenn die oberen und unteren Gehäuseabschnitte miteinander verbunden sind. Demgemäß bildet das äußere Ende jedes Gehäuseendabschnittes 202L, 202R, 204L und 204R einen vergrößerten halbkreisförmigen Hohlraum 206, wenn die oberen und unteren Gehäuseabschnitte miteinander verbunden werden, passen die Hohlräume 206 so aufeinander, daß sie an jedem Ende des Motors 100 eine zylindrische Luftkühlkammer bilden. Die Luftkühlkammer, die durch die zusammenpassenden Hohlräume 206 gebildet wird, nimmt einen Hauptteil der Zylinderkopfanordnung des Motors 100, wie weiter unten beschrieben, auf.

Wie aus den Figuren 4 und 9 zu ersehen ist, ist in den linken Gehäuseteilen 202L, 204L ein Zylinderblock 250L und in den rechten Gehäuseteilen 202R, 204R entsprechend ein Zylinderblock 250R aufgenommen. Die Zylinderblöcke 250L, 250R sind spiegelbildlich zueinander. Damit sind identische Merkmale und Komponenten durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet worden. Jeder Zylinderblock 250L, 250R ist im allgemeinen zylinderförmig und hat ein innenliegendes Ende, das in der Nähe der Mittellinie C des Motors 100 positioniert ist, wenn der Motor im Gehäuse 200 zusammengebaut ist. Das äußere Ende jedes Zylinderblocks 250L, 250R ist in der Nähe der äußeren Enden des Gehäuses 200 wie in der Fig. 4 gezeigt, positioniert. Der linke Zylinderblock 250L ist um die Drehachse AL zentriert und der rechte Zylinderblock 250R ist um die Drehachse AR zentriert.

Wie weiterhin aus den Figuren 4 und 9 zu ersehen ist, hat das innenliegende Ende jedes Zylinderblocks 250L und 250R eine ringförmig zulaufende Fläche 252, die am äußeren radialen Teil des Zylinderblocks begrenzt ist. Die zulaufenden Flächen 252 an den Zylinderblöcken 250L, 250R haben axial einen gewissen Abstand zu der unteren Totpunktseite 222 des Motors. Im Gegensatz hierzu liegen die zulaufenden Flächen 252 an der oberen Totpunktseite 220 des Motors eng abdichtend an. Die Teile sind so bearbeitet, daß eine Wärmeausdehnung möglich ist, so daß die zulaufenden Flächen 252 an dieser oberen Totpunktseite 250 nicht fressen. Im Betrieb drehen die Flächen 252 ungefähr ein paar Tausendstel Inch im Abstand zur oberen Totpunktseite 220. Die Flächen 252 bilden dabei eine wirksame Dichtung, die dazu beiträgt, das Luft/Brennstoff-Gemisch in der zentralen Kammer 218 des Motorengehäuses 200 zu halten. Eine zweite ringförmige Fläche erstreckt sich ausgehend von der zulaufenden Fläche 252 radial nach innen auf den Rotationsmittelpunkt jedes Zylinderblocks 250L, 250R zu.

Wie in der Fig. 9 gezeigt, ist die zweite ringförmige Fläche eine mehrfach gestufte Fläche, die die Stufen 256 und 258 aufweist. Die gestuften Flächen 256, 258 sind so konstruiert, daß sie die komplementär gestuften Flächen 502 und 504 jeweils aufnehmen, die am Ende eines Ausfüllblocks, der in der Mitte des Motors 100 positioniert ist, ausgebildet sind, wie dies in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist. Die aufeinanderpassenden, gestuften Flächen an den Zylinderblöcken 250L, 250R und dem Ausfüllblock 500 wirken so, daß das Auskommen von Luft/Brennstoff-Gemisch aus dem zentralen Teil des Motors verhindert wird. Die komplementär gestuften Flächen sind ausreichend nah zueinander angeordnet, um jeglichen Gasstrom zu verhindern, aber sie haben einen ausreichenden Abstand, so daß Wärmeausdehnung kein Fressen der Zylinderblöcke und des Ausfüllblockes 500 während des Laufes des Motors 100 verursacht.

Wie aus den Figuren 4 und 23 zu ersehen ist, ist ein Teil jedes Zylinderblocks 250L und 250R so gebildet, daß er eine Abgaskammer 270 für jeden Motorenzylinder 300 bildet. Jede Kammer 270 ist axial zu den radial nach innen gerichteten Abgasöffnungen 302 in jedem Zylinder 300 ausgerichtet, so daß die verbliebenen Verbrennungsgase aus jedem Zylinder in einer Richtung radial nach innen in die zugehörige Kammer 270 gerichtet werden. Wie in der Fig. 22 zu sehen ist, sind die Abgaskammern 270 dann gekrümmt und erstrecken sich bogenförmig und weiter werdend zum Umfang des Zylinderblocks 250L, 250R hin zwischen den Zylindern 300. Die Kammern 270 sind dabei mit einem benachbarten Abgashohlraum 210 des Gehäuses 200 in Fluidkommunikation, der seinerseits mit einem Abgasverteiler, der nicht dargestellt ist, in Verbindung steht. Der Lauf des Motors hält die Abgase unter Druck, so daß die Gase, die anfänglich radial nach innen gerichtet waren, schnell aus den Abgaskammern 270 wieder radial nach außen in die Abgashohlräume 210 im Gehäuse 200 und dann nach außen durch den Abgasverteiler gerichtet werden.

Die innenliegenden Enden jedes Zylinderblocks 250L und 250R sind so geformt, daß der Zylinderblock mit einem axial und radial sich erstreckenden Hohlraum versehen ist, welcher für jeden Zylinder 300A-F einen Luft/Brennstoff-Eingangsverteiler 280 bildet. Wie in den Figuren 9, 10 und 25 gezeigt, ist jeder Verteiler 280 mit in gleichmäßigen Abständen versehenen axialen Rippen 282 versehen, die dazu beitragen, daß im wesentlichen eine Rotations- und Zentrifugalkraft auf das Luft/Brennstoffgemisch übertragen wird, welches durch jeden Verteiler 280 strömt.

Die innenliegenden Enden jedes Verteilers 280 sind in Richtung auf die Mittelinie C des Motors positioniert. Die innenliegenden Enden jedes Verteilers 280 sind so geöffnet, daß jeder Verteiler mit der Luft/Brennstoff-Kammer 218 in Fluidkommunikation steht, die im mittleren Teil des Gehäuses 200 definiert ist. Jeder Verteiler 280 setzt sich radial am benachbarten Zylinder vorbei nach außen fort und erstreckt sich dann axial nach außen entlang des Zylinders. Der Verteiler 280 definiert dabei einen äußeren Luft/Brennstoff-Einlaßkammerabschnitt 284, der radial außerhalb jedes Zylinders 300 positioniert ist. Jede Einlaßkammer 284 steht in direkter Fluidkommunikation radial nach innen gerichtet mit einer Luft/Brennstoff-Einlaßöffnung 304, die in jedem Zylinder 300 vorgesehen ist. Das Luft/Brennstoff-Gemisch wird durch Druckkräfte, welche durch die Rotation der Zylinderblöcke erzeugt werden, aus der zentralen Luft-Brennstoff-Kammer 218 in die Verteiler 280 gerichtet. Die Rippen 282 in den Verteilern 280 verleihen dem Luft/Brennstoff-Gemisch eine zusätzliche Geschwindigkeit, so daß das Gemisch zwangsweise radial nach außen mit hohem Druck in die Einlaßkammern 284 gedrückt wird. Das Luft/Brennstoff-Gemisch wird dabei radial außerhalb der Motorenzylinder 300 positioniert. Diese Luft/Brennstoff-Füllung wird auf einen Druck vorverdichtet, der ausreichend groß ist, um die Zentrifugalkräfte zu überwinden, welche auf die Füllung wirken, um die Füllung in die Motorenzylinder 300 durch die zugehörigen Eingangsöffnungen 304 zu drücken.

Wie aus den Figuren 7 und 9 zu ersehen ist, ist der Ausfüllblock 500 an ein gegossenes Element, das aus leichtem Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, beispielsweise einem Kunststoff mit geringem Gewicht. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Ausfüllblock 500 der V-förmigen Verbindung der Wellen, wie in der Fig. 7 dargestellt, an den Massivwellen 402L und 402R angeformt oder angegossen. Die linken und rechten Stirnflächen des Ausfüllblocks 500 sind so ausgebildet, daß sie eine zylindrische Konfiguration haben, die die vorstehend beschriebenen Stufen 502 und 504 aufweist. Der zentrale Körper des Ausfüllblocks ist in Form von zwei einander schneidenden kurzen Zylindern 506L und 506R gebildet, die den mittleren Abschnitt des Ausfüllblocks 500 bilden, der allgemein brückenförmig ausgebildet ist.

Wie in der Fig. 9 dargestellt, ist der Ausfüllblock 500 so konstruiert, daß er innerhalb des zentralen Raums 218 des Motors 100 zwischen den rotierenden Zylinderblöcken 250L und 250R und innerhalb der rotierenden Kolben 600 positioniert ist. Die Abschnitte 506L und 506R des Ausfüllblocks sind so dimensioniert, daß sie sich zwischen den Zylinderblöcken 250L und 250R erstrecken. Der Umfang des Ausfüllblocks 500 an der Seite des oberen Totpunktes 220 des Motors ist mit einem zylindrischen und brückenförmigen Hohlraum 510 mit geknickter Achse versehen. Dieser Hohlraum steht mit der zentralen Öffnung 218, die im Gehäuse definiert ist, in Fluidkommunikation und ist so ausgebildet, daß er das Luft/Brennstoff-Gemisch aufnehmen kann, welches in den Motor 100 über einen geeigneten Vergasereinlaß 210 (siehe Fig. 1) eingeleitet worden ist. Wie aus der Fig. 8 zu ersehen ist, erstreckt sich dieser Hohlraum 510 ausgehend vom Umfang des Ausfüllblocks 500 quer an dem zentralen Abschnitt des Ausfüllblocks vorbei. Ein Paar axialer und bogenförmig geformter Durchgänge 508L und 508R sind in dem Ausfüllblock ausgebildet, um den Hohlraum 510 in axialer Richtung entlang der Länge der Wellen 402L und 402R mit den Luf t/Brennstoff-Verteilern 280 in Fluidkommunikation zu bringen, die jeweils in den rotierenden Zylinderblöcken 250L und 250R definiert sind.

Der Ausfüllblock 500 und die massiven Wellen 402L und 402R sind während des Laufs des Motors in Ruhe. Wie in der Fig. 9 zu sehen ist, bewirken die Abmessungen des Ausfüllblocks, daß der Block zentral im Motor 100 plaziert ist, so daß die Kolben 600 um den Ausfüllblock innerhalb des zentralen Motorenhohlraums 218 umlaufen. Wegen dieser Anordnung wird das Luft/Brennstoff-Gemisch, welches aus einem Vergasersystem in den Ausfüllblock-Hohlraum 510 gerichtet wird, in dem Hohlraum 510 durch die Rotationswirkung der Zylinderblöcke 250L, 250R und die Umlaufwirkung der Kolben 600 innerhalb der zentralen Kammer 218 komprimiert und vorverdichtet. Dieses vorverdichtete Luft/Brennstoff-Gemisch wird dann axial aus der Kammer 510 in die Luft/Brennstoff-Verteiler 280 in jedem Zylinderblock 250L, 250R über die Kanäle 508L, 508R gerichtet. Die Verteiler 280 leiten dann das vorverdichtete Luft/Brennstoff-Gemisch in die Motorenzylinder, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Jeder Zylinderblock 250L und 250R hat 6 eingegossene Zylinderhülsen 300A bis 300F. Wie in der Fig. 5 dargestellt, sind diese Hülsen 300A-300F mit gleichmäßigen Abständen zueinander ringförmig um die Drehachse AL und AR der Zylinderblöcke angeordnet. Jede Zylinderhülse 300 ist vorzugsweise einstückig mit dem Zylinderblock während des Aluminiumgußvorganges gegossen. Das innenliegende Ende jeder Zylinderhülse 300 ist zulaufend, so daß das innenliegende Ende jeder Hülse mit der zulaufenden Fläche 252 an den jeweiligen Zylinderblock 250L, 250R fluchtet, wie dies in der Figur 9 gezeigt ist. Jede Hülse 300 ist axial so ausgerichtet, daß sie parallel zur jeweiligen Drehachse AL order AR des Zylinderblocks 250L oder 250R liegt. Die Hülsen 300A-F sind weiterhin so positioniert, daß die Hülse 300A im Zylinderblock 250L mit der Hülse 300A im Block 250R entlang der Mittellinie C schneidet, wenn die Hülsen an der oberen Totpunktseite 220 des Motors positioniert sind. Darüberhinaus ist jede Hülse 300A-F im Zylinderblock 250L axial zu der entsprechenden Hülse 300A-F im anderen Zylinderblock 250R entlang der Mittellinien ausgerichtet, die parallel zu den abgewinkelten Drehachsen AL und AR liegen. Infolge dieser Ausrichtung wurden die Mittellinien der ausgerichteten Hülsen 300A-F im Zylinder 250L mit den Mittellinien der Hülsen 300A-F im Zylinder 250R sich in der Motorenmittellinie c schneiden. Diese Ausrichtung wird durch die Rotation der Zylinderblöcke 250L, 250R während des Laufs des Motors aufrechterhalten.

Jede der ausgerichteten Zylinderhülsen 300A-F ist mit einem Kolbenelement 600 (siehe Figuren 6 und 9) versehen. In der Figur 6 ist eine massive Ausführungsform für den Kolben 600 dargestellt. Der Kopf oder die äußeren Enden 602L und 602 R haben eine spezifisch gestaltete Form, wie dies im einzelnen unten beschrieben wird, so daß die Köpfe 602L, 602R während des Laufs des Motors als Drehventile wirken. Einer oder mehrere Kolbenringe 620 sind im Kolben in der Nähe jedes Kopfes 602 vorgesehen, um die Kompressions/Zünd-Kammer abzudichten, die an den Enden des Kolbens auf herkömmliche Art und Weise definiert ist.

Der mittlere Teil des Kolbens 600 ist ebenfalls mit einem Paar im Abstand zueinander befindlicher Dichtungsringe 630 versehen. Diese Ringe 630 dienen dazu, jedes Ende jeder Kolben und Zylinder-Hülsenkombination gegenüber der zentralen Luft/Brennstoff-Kammer 218 des Motors 100 abzudichten. Die Ringe 630 dienen auch als Ölwischer und Dichtungsringe, um zu verhindern, daß Schmieröl in die Luft/Brennstoff-Kammer 218 ausläuft.

Alternativ können die Funktionen der Kolbenringe 630 durch eine Dichtung 640 ausgeführt werden. Wie in den Figuren 9 und 10 zu sehen ist, ist die Dichtung 640 eine Dichtung vom O-Ring-Typ der in der Innenwand jedes Zylinders 300 in der Nähe des innenliegenden Endes des Zylinders montiert ist.

Wie vorstehend diskutiert, war ein Nachteil der Rotations- V-Motoren gemäß der bekannten Konstruktion die Tendenz der zwei abgewinkelten Abschnitte des Motors, welche die Zylinderblöcke 250L, 250R enthielten, in Abhängigkeit von den Kräften welche durch den Lauf des Motors erzeugt werden, sich so zu bewegen, als ob sie einen geraden Zustand einnehmen wollten. Die Konstruktion und der Betrieb der Tragwellen-Baugruppe 400 versehen den Motor mit einem massiven zentralen Element, das dieser Geradestreckkraft, die den Rotations-V-Motoren inhärent ist, widersteht und dieses aushält. Die Funktionsweise dieser Tragwellen-Baugruppe 400 erlaubt die Verwendung von massiven Kolben 600, wie vorstehend beschrieben, bei vielen Motorenanwendungen mit normalen Bearbeitungstoleranzen zwischen den Kolben 600 und den zugehörigen Zylinderhülsen 300.

Es wurde herausgefunden, daß die umlaufenden Kolben in einem Rotations-V-Motor Drehkreiskräften im Bereich von 2500g bei ungefähr 5000 U/min bei gewissen Motorenkonfigurationen ausgesetzt sind. Diese wesentliche Belastung neigt dazu, die Schmierfilmbarriere zwischen den Kolben und den Zylindern zusammenbrechen zu lassen und eine Erhöhung der Reibung im Motor zu bewirken. Daher kann gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung der Rotations-V-Motor mit einem Kolben versehen werden, der im wesentlichen die Wirkung der Zentrifugalkräfte und der Trägheitskräfte, welche auf die Kolben wirken, wenn die Kolben in den Zylindern während des Laufes des Motors umlaufend wirken, verringern kann. Diese Verringerung der Kräfte verringert im wesentlichen die Lagerbelastungen zwischen den Kolben und den Zylinderhülsen, so daß Reibung und Abnutzung zwischen Kolben und Zylinder minimiert sind.

Figur 13 zeigt eine Ausführungsform eines verbesserten Kolbens 600A, der diese Merkmale und Vorteile aufweist. Der Winkelkolben 600A hat einen hohlen rohrförmigen Kolbenkörper 680L, der mit vorbestimmten Winkel mit einem zweiten hohlen Kolbenkörper 680R verbunden ist. Die Körper 680L, R können durch Ausbohren einer massiven Kolbenstange gebildet werden, um eine gewünschte Wanddicke zu haben, die über die axiale Länge des Kolbens gleichmäßig ist. Eine Wandstärke im Bereich von 1/8 bis 3/16 inch (3,17mm bis 4,7mm) hat sich als ausreichend erwiesen, um den Kräften zu widerstehen, mit welchen der Kolben im Motor belastet ist. Wie aus der Figur 13 zu ersehen ist, ist das äußere Ende jedes Kolbenkörpers offen. Der resultierende Hohlkolben 600A hat ein niedriges Gewicht und eine niedrige Masse.

Der Kolben 600A hat weiterhin einen Kolbenkopf 600L, der am äußeren offenen Ende des Körpers 680L befestigt ist, und ein ähnlicher Kolbenkopf 602R ist am offenen Ende des Körpers 680R befestigt. Jeder Kopf hat Kolbenringe 620, wie vorstehend beschrieben. Wie weiterhin vorstehend beschrieben kann jeder Kolben auch mit einem zweiten Satz Kolbenringe 630 versehen sein, wie dies in der Figur 6 gezeigt ist. Zur Sicherung der Kolbenköpfe an den benachbarten Kolbenkörpern können Kolbenbolzen 640 oder andere geeignete Elemente wie beispielsweise Schrauben verwendet werden.

Da die Kolbenkörper 680L, R hohl sind, sind Gewicht und Masse des Kolbens 600A im wesentlichen reduziert. Die auf den Kolben wirkende Zentrifugalkraft und Trägheitskraft ist demgemäß verringert, so daß die Lagerbelastungen zwischen Kolben und Zylinderhülse minimiert sind. Die resultierende Abnutzung zwischen Kolben und der dazugehörigen Zylinderhülse ist dadurch ebenfalls minimalisiert.

Die Zylinderhülsen 300A-F enden in der Nähe des außenliegenden Endes der Zylinderblöcke 250L, 250R. Wie in der Figur 9 zu sehen ist, sind die Zylinderköpfe 310 in den Enden der Zylinderblöcke 250L, 250R in axialer Ausrichtung am außenliegenden Ende jeder Hülse 300A-F ausgebildet. In jedem Zylinderkopf 310 ist eine Zündkerze in herkömmlicher Art und Weise vorgesehen und angeordnet, so daß das Zünderbrückenende der Zündkerze in das Innere der zugehörigen Zylinderhülse 300A-F ragt. Das außenliegende Ende jeder Zündkerze S ist so positioniert, daß in enger leitender Beziehung zu einem feststehenden elektrischen Kontakt 230 dreht. Wie in den Figuren 20 und 21 gezeigt hat jeder Kontakt 230 eine Bohrungsform, die so positioniert ist, daß sie in enger Beziehung (beispielsweise mit einem Spalt von 0,75mm) zu den rotierenden Zündkerzen S liegt. Der Bogen des Kontaktes 230 erstreckt sich von einem vorgerückten Punkt, beispielsweise 25º vor dem oberen Totpunkt 220 des Motors. Die Zündkerzen S rotieren daher mit den Zylinderblöcken 250L, 250R und werden ein paar Umdrehungsgrad vor der oberen Totpunktseite 220 des Motors durch elektrische Leitung über die Kontakte 230 gezündet.

Der Motor 100 hat auch eine Winkel-Tragwellenbaugruppe 400. Die Baugruppe 400 trägt die Zylinderblöcke 250L, 250R für die Umdrehung innerhalb des Gehäuses 200 und versieht den Motor 100 mit zwei Leistungsausgangswellen. Das linksliegende Ende der Wellenbaugruppe 400 hat einen massiven Wellenabschnitt 402L und das rechtsliegende Ende hat ebenfalls einen massiven Tragwellenabschnitt 402R. Jeder Wellenabschnitt 402L, 402R ist konzentrisch zu der jeweiligen Rotationsachse AL, AR des zugehörigen Zylinderblocks 250L, 250R.

Bei der bevorzugten Ausführungsform haben die Wellenabschnitte 402L, 402R eine massive Welle, die im gewünschten Winkel vorgebogen ist. Wie in der Figur 7 zu sehen ist, ist der Aufüllblock 500 auf den mittleren Teil der abgewinkelten Wellenabschnitte 402L, 402R angegossen oder auf andere Art und Weise angeformt, und in der genauen Winkelkonfiguration bearbeitet. Die Wellenabschnitte 402L, 402R und der Ausfüllblock 500 bilden dabei eine massive, einstückige Tragwellenstruktur, die den Schub- und Biegekräften, welche durch den Lauf des Motors 100 erzeugt werden, widerstehen kann. Das innenliegende Ende jeder Welle 402L, 402R hat einen leicht vergrößerten Abschnitt, der ein Rollenlager 404 aufnimmt.

Wie aus den Figuren 4 und 9 zu ersehen ist, erstrecken sich die massiven Wellen 402L, 402R zu den Enden der jeweiligen Gehäuse 202L oder 202R nach außen, so daß die Enden der Wellen 402L, 402R im Gehäuse 200 gelagert sind. Das äußere Ende jeder Tragwelle 402L, 402R hat auch einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der ein kombiniertes Rollenund Drucklager 406 aufnimmt.

Die Wellenbaugruppe 400 hat auch ein Paar hohle Ausgangswellen 412L und 412R. Wie in den Figuren 4, 9 und 11 gezeigt, ist die Hohlwelle 412L auf und konzentrisch zu der massiven Welle 402L und die Hohlwelle 412R auf und konzentrisch zu der massiven Welle 402R angeordnet. Bei der bevorzugten Anordnung sind die Hohlwellen 412L, 412R an den zugehörigen Zylinderblöcken 250L, 250R fixiert, indem sie beim Gießen des Aluminiumzylinderblocks angegossen oder angeformt sind. Die Hohlwellen 412L, 412R sind in den Blöcken 250L, 250R so positioniert, daß sie parallel zu den Zylinderhülsen 300A-F und konzentrisch zu den jeweiligen Rotationachsen AL und AR liegen.

Die innenliegenden Enden der Hohlwellen 412L, 412R liegen dicht an dem Ausfüllblock 500 und haben Lagerausdrehungen 414. Wie in der Figur 9 dargestellt sind die Lager 404 in die Ausdrehungen 414 eingepresst, so daß die Lager 404 durch die Hohlwellen 412L, 412R getragen werden. Die Wellen tragen innerhalb der Lager 404 ebenfalls eine Ringdichtung 405, um gegenüber dem Ausfüllblock 500 abzudichten. Die innenliegenden Enden der Zylinderblöcke 250L, 250R und der Hohlwellen 412L, 412R können dabei um die massiven Wellen 402L, 402R auf den Lagern 404 drehen. Da die Lager 404 in die Ausdrehungen 414 gepreßt sind, sind sie an einer axialen Verschiebung durch Reibung und durch eine Schulter gehindert, die an den Wellen 412L, 412R durch die Ausdrehungen 414 gebildet ist. Die Lager 404 sind gegenüber einer nach Innen gerichteten Verschiebung durch den Ausfüllblock 500 gehindert.

Die außenliegenden Enden der Hohlwellen 412L, 412R erstrecken sich nach außen über die Enden der massiven Wellen 402L, 402R hinausgehend und über die Enden des Gehäuses 200 hinausgehend. Das kombinierte Rollen- und Drucklager 406 ist in eine innenliegende Lagerausdrehung 416 auf das außenliegende Ende jeder der Hohlwellen 412L, 412R aufgepreßt, wie dies klar aus der Figur 11 zu ersehen ist. Eine durch die Ausdrehung 416 gebildete Schulter verhindert eine nach innengerichtete Verschiebung des Lagers 406 und überträgt die Druckbelastungen auf das Lager. Eine nach außengerichtete Verschiebung der Lager wird durch eine Rückhalteplatte 408 verhindert, die auf die Wellen 402L, 402R durch eine Schraube 412 angeschraubt ist. Die Lager 406 tragen somit das außenliegende Ende der Hohlwellen 412L, 412R und die zugehörigen Zylinderblöcke 250L, 250R für eine Rotation um die massiven Wellen 402L, 402R. Die Lager 406 übertragen und absobieren die axialen Druckbelastungen, mit welchen die Zylinder 250L, 250R und die Hohlwellen 412L, 412R während des Betriebes des Motors 100 beaufschlagt sind.

Wie aus den Figuren 9 bis 11 zu ersehen ist, tragen die Lager 244 an jedem Ende des Gehäuses 200 drehbar die hohlen Antriebswellen 412L, 412R und die Antriebswellenbaugruppe 400 im Gehäuse 200. Wie vorstehend beschrieben wird eine Schulter 418 an den Hohlwellen 412L, 412R jede nach außengerichtete Druckbelastung auf die Lager 240, 244 übertragen. Ähnlich wird eine Hülse 420, die auf die äußeren Abschnitte der Hohlwellen 412L, 412R aufgesetzt ist, jegliche nach innengerichtete Druckbelastung auf die Lager 244 übertragen. Die Lager 244 sind dabei so angeordnet, daß sie jegliche Druckbelastungen absorbieren, die auf das Gehäuse in irgendeiner Richtung durch äußere Kräfte übertragen werden, welche durch den Betrieb des Motors erzeugt werden.

Der Betrieb des Motors 100 und die resultierende Rotation der Zylinderblöcke 250L, 250R erzeugt über die verbundenen Hohlwellen 412L, 412R eine Rotations-Ausgangsantriebskraft. Da beide Wellen 412L, 412R über das Gehäuse 200 hinausragen ist der Motor 100 dadurch mit zwei Ausgangsantriebswellen versehen, mit jeweils einer Antriebswelle an jedem Ende des Gehäuses.

Jede Hülse 300A-F kann mit einem inneren oder unteren Dichtungsring 640 als Ersatz oder Zusatz zu dem mittleren Kolbenring 630 versehen sein. Jeder Ring 640 ist in der Nähe oder am am weitesten untenliegenden oder am weitesten innenliegenden Punkt der Hülse 300 montiert. Diese Anordnung ermöglicht eine adäquate Schmierung zwischen den Kolben 600 und den Hülsen 300. Gleichzeitig verhindern die Ringe 640, daß Schmieröl nach innen fließt und die Luft/Brennstoff- Kammer 218 kontaminiert. Die Ringe 640 verhindern ähnlich, daß das vorverdichtete Luft/Öl-Gemisch in der Kammer 218 in die Hülsen 300 an den Kolben 600 vorbei eintritt und halten die genauen Drucke in dem Motor während des Betriebes aufrecht.

Zusätzlich oder anstatt der Dichtungen 640 kann jeder Kolben 600 einen Satz im Abstand vorgesehener Ölwischerringe 630 aufweisen. Wie aus den Figuren 9 und 12 zu ersehen ist, sind die Wischerringe 630 auf den Kolben 600 positioniert um relativ zu der zugehörigen Zylinderhülse 300A-F zwischen der Eingangsöffnung 302 in jeder Hülse am oberen Ende des Kolbenhubes und einem unteren Dichtungsring 640 in jeder Hülse am unteren Ende jedes Kolbenhubes hin- und herzulaufen. Diese Wischerringe tragen weiterhin zu der Abdichtung des Ölschmiersystems gegenüber den Verbrennungsgasen am äußeren oder außenliegenden Enden jeder Hülse 300A-F und gegenüber dem vorverdichteten Luft/Brennstoff-Gemisch in der Kammer 218 am innenliegenden Ende jeder Zylinderhülse bei. Die Dichtung, die durch die Ringe 620, 630 erzeugt wird, trägt weiterhin zur Aufrechterhaltung des notwendigen Druckes in der Kammer 218 bei, um die genaue Vorverdichtung des Luft/Brennstoff-Gemisches in der Kammer 218 während des Anlaufens und des Betriebes des Motors 100 sicherzustellen.

Figur 24 repräsentiert ein Zeitschaltdiagramm für den Rotations-V-Motor 100.

Dieses Zeitschaltdiagramm repräsentiert die Öffnung der Abgasöffnungen 302 und der Eingangsöffnungen 304 für jeden Zylinder 300, wenn der Zylinder um die zentrale Achse AL oder AR zwischen einem unteren Totpunkt-Zustand (BDC) und einem oberen Totpunk-Zustand (TDC) rotiert. Wie in der Figur 24 dargestellt, sind die Bauelemente des Motors 100 so angeordnet, daß die Abgasöffnung 302 entweder simultan oder leicht im voraus zu dem Öffnen der Eingangsöffnung 304 öffnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet der Motor 100 die herkömmliche Anordnung, die bei anderen Motor-Ventilsystemen zum Öffnen der Abgasöffnung etwas im Voraus (innerhalb ungefähr 5º der Motorrotation) vor dem Öffnen der Eingangsöffnungen 304. Wie ebenfalls in der Figur 24 gezeigt, werden die Abgasöffnungen 302 ein paar Grad (im Bereich von 5º) vor dem Schließen der Eingangsöffnungen geschlossen. Diese Anordnung erlaubt eine Vorverdichtung des Luft/Brennstoff-Gemisches in den Zylindern und verbessert die Spülwirkung der Brennkammer der Zylinder 300 während des Betriebes des Motors 100. Das Spülen erfolgt, wenn das schwerere Luft/Brennstoff-Gasgemisch radial nach innen in die Brennkammer der Zylinder 300 ausgegeben wird, um die leichteren Abgase, welche durch die Verbrennung der vorherigen Luft/Brennstoff-Gemisch-Ladung in der ersten Kammer erzeugten leichteren Abgase zu ersetzen. Die Abgase treten aus dem Zylinder 300 in einer Richtung radial nach innen. Nachdem die Eingangsöffnung 304 geschlossen ist, wird das Luft/Brennstoff-Gemisch in jedem Zylinder 300 einem Kompressionshub solange unterzogen, bis der zugehörige Kolben 600 den oberen Totpunkt erreicht. Kurz vor dem oberen Totpunkt, wie vorstehend beschrieben erfolgt die Zündung im Zylinder. Wie in der Figur 24 gezeigt wird der Leistungshub jedes Zylinders in der Nähe seines Totpunktes begonnen und setzt sich mit dem Verbrennen des Luft/Brennstoff-Gemisches im Zylinder bis zum nochmaligen Öffnen der Abgasöffnung fort.

Da der Motor 100 sechs duale Kolben 600 und zwei Zylinderblöcke 250L und 250R mit den zugehörigen sechs Zylinderhülsen 300 aufweist, hat der Motor damit zwölf wirksame Zylinder, die während des Betriebes des Motors gezündet werden können. Die Zylinder werden paarweise gleichzeitig durch Zünden der Zündkerzen S gezündet, wenn die dualen Kolben 600 und zugehörigen Zylinder 300 sich der oberen Totpunktseite 220 des Motors nähern. Das Zünden erzeugt eine Explosivkraft auf die Enden 602 jedes Paares Kolben 600. Da die Kolben 600 in axialer Richtung massiv sind und innerhalb der Zylinderhülsen 300 drehen können, überträgt der Leistungshub der Kolben 600, der durch die Zündung des Luft/Brennstoff-Gemisches erzeugt wird, eine Rotationkraft auf die Zylinderblöcke 250L, 250R über die Zylinderhülsen 300. Da die Zylinderköpfe 250L, 250R drehen, drehen die Zylinderhülsen 300 relativ zu den zugehörigen Kolben 600, wenn die Kolben in den Zylinderköpfen um die Rotationsachsen AL, AR umlaufen. Die Kolben 600 bewegen sich auch relativ zu den Zylinderhülsen 300 hin und her, wenn die Hülsen von einer Position nahe dem zugehörigen oberen Totpunkt auf der oberen Totpunktseite 220 des Motors zu einer Position im Abstand zu dem unteren Totpunkt der unteren Totpunktseite 222 des Motors drehen.

Die relative Rotationsbewegung zwischen den Zylinderhülsen 300 und den zugehörigen Kolben 600 wird zum Erzeugen eines Rotationsventilsystems zur Steuerung der Zeitschaltung des Öffnen und Schließens der Abgasöffnungen 302 und der Eingangsöffnungen 304 verwendet. Dieses Rotationsventilsystem in Verbindung mit der Konstruktion und dem Anordnen der Abgasöffnungen 302, Eingangsöffnungen 304, der Luft/Brennstoff-Verteiler 280, 284 und der Abgashohlräume 270 dient auch großenteils dazu, die effektive Spülwirkung der Verbrennungskammern der Zylinder 300 während des Betriebes des Motors 100 zu verbessern.

Diese Motorkomponenten sind in dem Motor 100 angeordnet, um die Nachteile der Öffnungs- und Ventilanordnungen der bekannten Rotations-V-Motorkonstruktionen zu beseitigen. Diese Bauelemente verwenden auch die vorteilhaften Merkmale der Zentrifugalkräfte, die auf die Eingangs- und Abgas-Gase während des Betriebes eines Rotations-V-Motors übertragen werden. Das unerwünschte ineffiziente Spülen und Vermischen von unverbranntem Luft/Brennstoff-Gemisch mit Abgasen wird überwunden, indem die Tatsache erkannt worden ist, daß die Zentrifugalkräfte in dem Motor eine größere Wirkung auf das schwerere Luft/Brennstoff-Gemisch als auf die leichteren Verbrennungsabgase ausüben und die Konstruktion entsprechend ausgebildet worden ist. Der Motor 100 ist so konstruiert, daß die unterschiedlichen Wirkungen der Zentrifugalkräfte auf diese Gase unterschiedlicher Dichte durch eine Motorkonstruktion aufgenommen werden, die die Spüloperation verbessert, indem eine Schichtung der unverbrannten und verbrannten Gase anstatt einer Verwirbelung und Vermischung der Gase erzeugt wird und damit wird in den Motorzylindern während der Motoroperation eine verbesserte Spülwirkung erzielt.

Um diese verbesserte Motorspülung zu bewerkstelligen sind die Abgasöffnungen 302 in jeder Zylinderhülse 300 in einer nach innengerichteten radialen Position, die zu der radialen Linie von der Rotationsachse AL oder AR des Motors zentriert ist, vorgesehen. Ahnlich sind die Eingangsöffnungen 204 in den Hülsen 300 radial gegenüber den Abgasöffnungen 302 an den radial nach außenliegenden Teil der Zylinderhülsen 300 vorgesehen. Die Eingangsöffnungen 304 sind ebenfalls zu einer Radiallinie zentriert, die von der Rotationsachse AL, AR des Motors gezogen ist. Die Abgasöffnungen 302 können in der Hülse 300 entlang im wesentlichen der gleichen Radiallinie wie die Eingangsöffnungen 304 positioniert sein. Wie jedoch vorstehend erörtert ist es vorzuziehen, daß die Abgasöffnungen 302 axial entlang der Hülsen 300 etwas außerhalb der Eingangsöffnungen 304 positioniert werden, so daß die Abgasöffnungen im Vorlauf zu den Eingangsöffnungen öffnen. Diese in axialer Richtung etwas vorgezogene Position für die Abgasöffnungen 302 ist in der Figur 26 dargestellt, und die radiale Anordnung der Abgas- und Eingangsöffnungen ist in der Figur 27 gezeigt. Jede Abgasöffnung 302 und Eingangsöffnung 304 kann in den Hülsen eine fortlaufende Öffnung sein. Wie in der Figur 26 dargestellt ist vorzuziehen, daß die Abgas- und Eingangsöffnungen eine Vielzahl von im Abstand zueinander angeordneten, länglichen Öffnungen in den Hülsen 300 sind. Auf diese Art und Weise behindern die Abgas- und Eingangsöffnungen nicht das Gleiten der Kolbenringe 620 an den Öffnungen vorbei, wenn die Kolben 600 in der Hülse 300 hin- und herbewegt werden.

Die Abgasöffnungen 302 und Eingangsöffnungen 304 werden auf eine programmierte Art und Weise durch die Hin- und Her-Rotationsbewegung der Kolben 600 geöffnet und geschlossen. Der Kolbenkopf 602L, 602R an jedem Kolben 600 ist so geformt, daß er einen mehrflächigen Drehventilkopf bildet, der so funktioniert, daß das Öffnen und Schließen der Abgas- und Eingangsöffnung auf eine programmierte Art und Weise steuert. Eine perspektivische Darstellung dieses Drehventils, welches vom Kolbenkopf 602 definiert ist, ist in der Figur 28. Die Figuren 28A-E zeigen verschiedene Ansichten dieser Drehventilköpfe. Wie darin zu sehen ist, hat jeder Kolbenkopf 602L, 602R einen Ventillappen 610, der die maximale axiale Länge für den Kolbenkopf definiert. Der Lappen 610 hat die gleiche Ausdehnung wie der Umfang des Kolbens 600 und erstreckt sich über ein ausgewähltes radiales Maß des Kolbenumfangs. Wie aus den Figuren 29a, 29f zu ersehen ist, ist das radiale Maß des Lappens 610 ausreichend, um die Abgasöffnungen 302 und die Eingangsöffnungen 304 zu schließen, wenn der rotierende Kolben 600 mit dem Lappen 610 mit den jeweiligen Öffnungen fluchtet.

Am Kolbenkopf ist eine flache Ventilfläche 612 bearbeitet, die zu dem Lappen 612 nach innen oder von unten einen ausgewählten axialen Abstand aufweist. Wie aus den Figuren 28 und 28A-E zu ersehen ist, ist der Übergang zwischen einem Lappen 610 und einer zweiten Lappenfläche 612 am Kolbenkopf eine gleichmäßige bogenförmige Fläche. Der verbleibende Umfang des Kolbenkopfes unterhalb der Fläche 612 ist im allgemeinen konisch bearbeitet, um eine Kegelstumpffläche 614 zu bilden. Diese konisch geformte Fläche 614 erstrecht sich um den Umfang des Kolbenkopfes 602 mit einem vorbestimmten Maß und endet an dem Kolbenteil, der den ersten Lappen 612 bildet, wie dies in der Figur 28A gezeigt ist.

Wie ebenfalls aus den Figuren 28, 28A-E zu ersehen ist, ist ein Teil der Fläche 614 in der Nähe des Ventillappens 610 ebenfalls bearbeitet, um eine ausgesparte Fläche 614 zu bilden, die mit der benachbarten ausgesparten Fläche 610 und der Fläche 614 durch ebene Übergangsflächen 618 und 620 verbunden ist.

Die dargestellte Ausführungsform für den Kolben 602L, 602R ist für die Verwendung bei dem Rotationsmotor, dessen Bauelemente wie in den Figuren dargestellt, angeordnet sind, geeignet. Für den Fachmann ist leicht zu ersehen, daß die exakten Abmessungen und die Konfiguration der verschiedenen Drehventillappen und Flächen 610-620 von Variablen wie beispielsweise Kolben- und Motorgröße, Öffnungsanordnungen, gewünschte Motorzeitschaltung und anderen Faktoren abhängen. Daher können Variationen für die Drehventil-Kolbenköpfe 602L, 602R konstruiert sein, wobei erlaubt wird, daß der Kolbenkopf die Eingangs- und Ausgangsöffnungen 302, 304 auf eine Art und Weise in Abhängigkeit von der relativen Rotation und Hin- und Herbewegung des Kolbens in der zugehörigen Zylinderhülse 300 öffnet und schließt.

Die Funktionsweise der Kolbenköpfe 602L, 602R und der anderen Komponenten und Merkmale dieses Motors, zur Steuerung der Ventile und im wesentlichen Verbesserung der Spülwirkung des Motors wird anhand der Figuren 29a-i erläutert. Diese Figuren 29a-i zeigen auf schematische Art und Weise die Ventilschalt- und Spüloperationen des Motors 100 während eines kompletten Betriebszyklus.

Der Betrieb des Motors beginnt mit dem Speisen des Startermotors 550 auf eine herkömmliche Art und Weise (siehe Figur 14). Der Startermotor 550 startet die Rotationsbewegung jedes Zylinderblocks 250L, 250R. Diese Rotationsbewegung bewirkt, daß die Kolben 600 um die Mittellinien AL, AR umlaufen und bewirkt, daß die Zylinderhülsen 300 mit Bezug auf die Kolben 600 drehen. Diese Rotationsbewegung wird jeden Kolben 600 zwischen einer unteren Totpunktposition, wie sie in den Figuren 29a, 29i gezeigt ist, in eine obere Totpunktposition, wie sie in der Figur 29c gezeigt ist, bewegen. Bei dieser Rotation erfolgt, daß das Vergasersystem des Motors fortlaufend ein Luft/Brennstoff-Gasgemisch durch den Eingangsverteiler 201 in die zentrale Kammer 218 des Motors erzeugt (siehe Figur 1, 4 und 9). Das Luft/Brennstoff-Gemisch wird durch den Druck und die Rotationsbewegung der Kolben 600, welche innerhalb der Kammer 218 rotieren, in die abgesperrte Kammer 510, die im Ausfüllblock 500 vorgesehen ist, gerichtet (siehe Figuren 7 und 8). Das verminderte Volumen und die erhöhte Geschwindigkeit des Luft/Brennstoff-Gemisches schafft eine Vorverdichtung des Gemisches in der Kammer 510 und hält das Luft/Brennstoff-Gemisch in einem Zustand in dem es Querrichtung durch die Öffnungen 508L, 508R in dem Ausfüllblock 500 (siehe Figuren 7 und 8) in die Luft/Brennstoff-Verteiler 280 jedes Zylinderblockes 250L, 250R geladen wird. Die Rotationsbewegung der Zylinderblöcke 250L, 250R wird auf das Luft/Brennstoff-Gemisch in dem Verteiler 208 übertragen, begünstigt durch die Wirkung der Rotationsrippen 282. Der vorverdichtete Druck und die Wirkung der Zentrifugalkraft auf das Luft/Brennstoff-Gasgemisch treiben zwangsweise das Gemisch radial außen in die äußeren Luft/Brennstoff-Kammern 284 (siehe Figur 25). Wie in der Figur 29a dargestellt, wird dabei das Luft/Brennstoff-Gemisch in den äußeren Verteilerkammern 284 in einem vorverdichtetem Zustand gehalten und in der Position gehalten, um durch die Eingangsöffnungen 304 in die Zylinder 300 einzutreten.

Wie in der Figur 29a gezeigt sind die Kolbenköpfe 602L, 602R an den Kolben 600 drehbar auf den Kolben positioniert, so daß der Lappen 610 nicht fluchtet, und die konische Fläche 614 radial mit der Eingangsöffnung 304 am unteren Totpunkt des Motors 100 fluchtet. Ähnlich wie ebenfalls in der Figur 29a gezeigt ist der Kolbenkopf 602L, 602R drehend so ausgerichtet, daß der verlängerte Ventillappen 610 in jedem Kolbenkopf in diesem unteren Totpunktzustand quer zu der Abgasöffnung 302 liegt und diese verschließt. Da die Eingangsöffnungen 304 an der radial nach außenliegenden Fläche der Zylinderhülse 100 liegen wird die durch die Rotation des Zylinderblocks verursachte Zentrifugalkraft das Luft/Brennstoff-Gemisch in der außenliegenden Eingangsverteilerkammer 284 halten. Da die Eingangsöffnung 304 nicht durch den Ventillappen 610 geschlossen ist, wird der Vorverdichtungsdruck des Luft/Brennstoff-Gemisches in dem Motor die Zentrifugalkräfte, mit denen das Luft/Brennstoff- Gemisch beaufschlagt ist, übersteigen und das Gemisch in das außenliegende Ende der Zylinderhülse 300 drücken.

Wie in der Figur 29b dargestellt, treibt die fortgesetzte Rotation und Hin- und Herbewegung des Kolbens 600 in der Hülse 300 die Ventilfläche 614 an der Eingangsöffnung 304 nach außen vorbei. Während dieses Kompressionshubes des Motors 100 hält der Kolben 600 sowohl die Eingangsöffnung 304 als auch die Abgasöffnung 302 geschlossen. Dieser Kompressionshub wird solange fortgesetzt, bis der Kolben den oberen Totpunkt oder die Zündposition erreicht, wie dies in der Figur 29c gezeigt ist. An diesem Punkt des Zyklus zündet das Magnetzündsystem des Motors (siehe Figuren 16 und 17) der Zündkerze S und zündet die Luft/Brennstoff-Ladung innerhalb des Zylinders 300. Wie in der Figur 29d gezeigt, beginnt damit der Leistungshub des Motors und der Kolben 600 wird relativ zum Zylinder 300 durch die Explosionskraft des gezündeten Luft/Brennstoff-Gemisches nach innen getrieben. Wie durch einen Vergleich mit den Figuren 29a-29d gezeigt, setzt der Kolbenkopf 602 seine Rotation relativ zum Zylinder 300 während des Kompressions- und Leistungshubes fort.

Figur 29e zeigt die Beendigung des Leistungshubes des Motors 100. Am Ende dieses Leistungshubes hat der Kolben 600 den Kolbenkopf 602 in eine Position gedreht, in der der Ventillappen 610 von der Abgasöffnung frei ist, und die Fläche 614 am Kolbenkopf die Abgasöffnung 302 öffnet. Wie in der Figur 29f gezeigt, bewirkt die konische Konfiguration für die Ventufläche 614, daß die Fläche 614 die Öffnung der Abgasöffnung 302 während dem weiter nach innen Laufen des Kolbens 600 ausdehnt. Gleichzeitig hat die Relativrotation der Zylinderhülse 300 und des Kolbens 600 bewirkt, daß der Ventillappen 610 in eine Position dreht, in welcher die Eingangsöffnung 302 geschlossen bleibt. Die Abgase werden dabei durch die Abgasöffnungen 302 radial nach innen gerichtet in die Abgaskammern 270, und zwar gegen die Zentrifugalkräfte, die durch die Rotation der Zylinderblöcke 250 auf die Abgase ausgeübt werden.

Wie durch einen Vergleich der Figuren 29f und 29g zu sehen ist, bringt die fortgesetzte Rotation des Kolbens 600 relativ zum Zylinder 300 (in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in der Figur gesehen) die Ventilfläche 616 mit der Abgasöffnung 302 in Verbindung. Diese Nut 616 erhöht den Querschnitt, durch welchen die Abgase aus dem Zylinder 300 durch die Öffnung 302 in die Abgaskammer 270 abgegeben werden können. Gleichzeitig ist der Ventillappen 610 teilweise an der Eingangsöffnung 304 vorbeigedreht, so daß der Teil der konischen Ventilfläche 614 mit der Eingangsöffnung 304 fluchtet. In diesem Zustand ist die Eingangsöffnung teilweise geöffnet und das schwerere Luft/Brennstoff-Gemisch wird in den radial außenliegenden Teil des Zylinders 300 mittels des Vorverdichtungsdruckes, mit dem das Luft/Brennstoff-Gemisch beaufschlagt ist, gedrückt. Da das Luft/Brennstoff-Gemisch schwerer als die verbrannten Abgase sind, neigen die durch die Rotation des Zylinderblocks erzeugten Zentrifugalkräfte dazu, das Luft/Brennstoff-Gemisch an dem radial außenliegenden Teil des Zylinders zu halten. Ähnlich werden die leichteren Abgase zwangsweise durch dieses schwerere Luft/Brennstoff-Gemisch in den radial innenliegenden Teil des Zylinders gedrückt. Somit wie in der Figur 29g schematisch dargestellt, verwendet der Motor 100 den Vorteil der Zentrifugalkräfte zur Schichtung des Luft/Brennstoff-Gemisches und der Abgase, so daß das schwerere Luft/Brennstoff-Gemisch wirksam die Abgase aus dem Zylinder 300 spült.

Wie in der Figur 29h dargestellt, hält die fortgesetzte Rotation des Kolbens 600 die Eingangsöffnung 304 offen, während die Venilflächen 614 und 616 die Abgasöffnung 302 offen halten. Dabei wird ein weiteres Spülen der Abgase aus dem Zylinder 300 durch das fortgesetzte Einleiten des schwereren Luft/Brennstoff-Gemisches in den Zylinder 300 verursacht. Das Luft/Brennstoff-Gemisch trägt somit dazu bei, die Abgase radial nach innen gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft in die Abgaskammer 270 zu drücken. Wie in der Figur 29i gezeigt wird das Spülen solange fortgesetzt bis alle verbrannten Abgase aus dem Zylinder 300 entfernt sind. In diesem Zustand ähnlich wie bei dem in der Figur 29a gezeigten Zustand, fluchtet die Fläche 614 mit der Eingangsöffnung, um diese in einem vollständig geöffneten Zustand zu halten. Auf ähnliche Art und Weise ist der Drehventillappen 610 in eine Position gedreht worden, in der die Abgasöffnung 302 geschlossen ist.

Diese Operation erfolgt gleichzeitig an den dualen Enden 602L, 602R jedes Kolbens 600. Die Operation des Motors 100 gemäß der vorstehend beschriebenen Art verbessert im wesentlichen das Spülen der Abgase aus dem Motor unter Ausnutzung der Zentrifugalkräfte in dem Motor, um eine Schichtung- und Spülwirkung anstatt einem Verwirbeln des Luft/Brennstoff-Gemisches und der Abgase und deren ineffektiver Vermischung in den Zylindern 300 zu erzeugen. Die Funktionseffizienz des Motors 100 wird dadurch wesentlich verbessert.


Anspruch[de]

1. Rotations-V-Motor mit:

einem Gehäuse (200) mit außenliegenden Enden;

zwei Zylinderblöcken (250R, 250L) mit jeweils innen- und außenliegendem Ende, die im Gehäuse (200) so montiert sind, daß ein Zylinderblock um eine erste Drehachse und der andere Zylinderblock um eine zweite Drehachse dreht, wobei die Achsen sich im Bereich der innenliegenden Enden in einem Winkel kleiner äls 180º schneiden,

wobei jeder Zylinderblock (250R, 250L) mehrere Zylinder hat, die im ausgewählten Radialabstand zur jeweiligen Drehachse positioniert sind, und sich parallel zur Achse erstrecken, um das innenliegende Ende des Zylinderblocks zu schneiden,

mehreren Winkelkolben (600), die jeweils einen Abschnitt im Zylinder des einen Blocks und einen Abschnitt im Zylinder des anderen Blocks angeordnet haben, für eine Kreisbewegung der Kolben, die mit der Drehung der Zylinderblöcke koordiniert ist;

einer Winkel-Tragwelleneinrichtung (400) zur drehbaren und axialen Lagerung jedes der Zylinderblöcke im Gehäuse; und einem Luft-Brennstoffsystem zum Richten von unter Druck gesetzten Ladungen Luft/Brennstoffgemisches in jeden der Zylinder während des Betriebs des Motors mit:

einem zentralen Hohlraum (128), der durch das Gehäuse zwischen den innenliegenden Enden der Zylinderblöcke (250L, 250R) zur Aufnahme des Luft/Brennstoffgemisches gebildet ist;

einem Ausfüllblock (500), der am mittleren Teil der Tragwelle (400) innerhalb des zentralen Hohlraums (218) des Gehäuses (200) befestigt ist, und so geformt ist, daß er im wesentlichen den gesamten Raum zwischen den innenliegenden Enden der Zylinderblöcke (250R, 250L) innerhalb der Kolben ausfüllt, und vom Gehäuse umschlossen ist, um einen Kompressionsabschnitt zu definieren, der das Luft/Brennstoffgemisch komprimiert;

Luft/Brennstoffkanälen, die im Ausfüllblock (500) ausgebildet sind, um Luft/Brennstoffgemisch aus dem zentralen Hohlraum (218) aufzunehmen und das komprimierte Gemisch wieder axial auf die Zylinderblöcke (250R, 250L) zurückzurichten; Luft/Brennstoff-Verteilerblöcken (280), die innerhalb des innenliegenden Endes jedes Zylinderblocks (250L, 250R) definiert sind, und einen axialen Abschnitt aufweisen, der mit den Ausfüllblockkanälen in Fluidverbindung steht, um im Verteiler (280) Luft/Brennstoffgemisch zu erhalten, wenn die Zylinder zu den Ausfüllblöcken drehen;

wobei der Verteiler (280) weiterhin eine Vielzahl von axial und radial verlaufenden Verteilerkanälen hat, wobei jeder der Vielzahl von Verteilerkanälen in einer Luft/Brennstoff- Einlaßkammer (284) endet, wobei jeder Verteilerkanal so geformt ist, daß Luft/Brennstoffgemisch durch den Druck des komprimierten Gemisches und die Zentrifugalkraft, die fortwährend auf das Gemisch ausgeübt wird, da die Zylinder während des Betriebs des Motors drehen, radial nach außen in die zugehörige Einlaßkammer 284 gerichtet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

jede Einlaßkammer an der radial außenliegenden Seite einer der Kammern positioniert ist,

Eingangsöffnungen (304) an dem radial außenliegenden Teil jedes Zylinders vorgesehen sind, die mit der angrenzenden Einlaßkammer in Fluidkommunikation stehen, und so angeordnet sind, daß Luft/Brennstoffgemisch von der angrenzenden Einlaßkammer radial nach innen in den Zylinder gerichtet wird; und

das Luft/Brennstoffsystem so arbeitet, daß Luft/Brennstoffgernisch radial nach innen in die Zylinder geleitet wird, ohne daß eine wesentliche Turbulenz erzeugt wird, indem ein Druck des komprimierten Gemisches erzeugt wird, der ausreichend ist, um die Zentrifugalkraft zu überwinden, die fortlaufend durch die Rotation des Zylinders während des Motorbetriebes auf das Gemisch ausgeübt wird.

2. Rotations-V-Motor nach Anspruch 1, wobei der Luft/Brennstoffverteiler Fluidlaufradmittel hat, die mit den Zylindern drehen und das Luft/Brennstoffgemisch, das radial in die Einlaßkammern gerichtet wird, zusätzlich mit Radialgeschwindigkeit und Druck beaufschlagen.

3. Rotations-V-Motor nach Anspruch 2, wobei jeder Verteilerkanal ein Fluidlaufradmittel enthält.

4. Rotations-V-Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangsöffnungen (304) an jedem Zylinder zu der radialen Erstreckung von der zugehörigen Drehachse zur Zylindermitte zentriert sind.

5. Rotations-V-Motor nach Anspruch 4, wobei jede Einlaßkammer (284) sich in einem ausgewählten Grad um den Zylinder erstreckt, und zur angrenzenden Eingangsöffnung radial nach außen zentriert ist.

6. Rotations-V-Motor nach Anspruch 5, wobei jede Eingangsöffnung (304) eine Vielzahl von langgestreckten Schlitzen aufweist, die sich axial entlang dem angrenzenden Zylinder innerhalb der zugehörigen Einlaßkammer erstrecken.

7. Rotations-V-Motor nach Anspruch 1, mit einem Abgassystem zum Richten der Abgase von jedem Zylinder während des Motorbetriebs radial nach innen, mit: Abgasöffnungen (302) in jedem Zylinder, die von den Eingangsöffnungen radial innenliegend positioniert sind;

einem Abgasverteiler (270), der in den Zylinderblöcken (250R, 250L) für jeden Zylinder definiert ist mit einer Abgaskammer, die an der radial innenliegenden Seite jeder Abgasöffnung positioniert ist, um die Abgase aufzunehmen, die vom zugehörigen Zylinder radial nach innen gerichtet sind, und weiterhin mit einem bogenförmigen Abschnitt, der in einer Abgasöffnung am Umfang des Zylinderblocks (250R, 250L) endet und so ausgebildet ist, daß die Abgase in Richtung radial nach außen durch die Abgasöffnung zurückgerichtet werden können; und

einen Abgashohlraum (213), der durch das Gehäuse (200) definiert ist, um die Abgase aufzunehmen, die von den Zylinderblock-Abgasöffnungen ausgegeben werden, und die Abgase aus dem Motor herauszuleiten;

wobei das Luft/Brennstoffgemisch, das durch das Luft/Brennstoffsystem in den Zylinder im wesentlichen ohne Turbulenz radial eingeleitet ist, im Vergleich zu den Abgasen relativ dicht ist und das Abgassystem so arbeitet, daß die relativ leichten Abgase von den Zylindern radial nach innen geleitet werden, wodurch die Zentrifugalkräfte das relativ schwere Luft/Brennstoffgemisch und die relativ leichten Abgase in den Zylindern in Schichten trennen, um substantiell das Spülen der Abgase aus den Zylindern zu verbessern.

8. Rotations-V-Motor nach Anspruch 7, wobei der bogenförmige Teil jedes Abgasverteilers (270) sich zur Öffnung am Umfang des zugehörigen Zylinderblocks volumenmäßig ausdehnt, und das Herausleiten der Abgase aus den Zylindern erleichtert.

9. Rotations-V-Motor nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Abgasöffnungen (302) an jedem Zylinder zur radialen Erstreckung von der zugehörigen Drehachse zur Zylindermitte, zentriert sind.

10. Rotations-V-Motor nach Anspruch 9, wobei jede Abgaskammer (270) sich mit einem gewählten Grad um den Zylinder erstreckt, und radial nach innen zur angrenzenden Abgasöffnung zentriert ist.

11. Rotations-V-Motor nach Anspruch 10, wobei jede Abgasöffnung (302) eine Vielzahl von langgestreckten Schlitzen aufweist, die sich in axialer Richtung entlang des angrenzenden Zylinders in der zugehörigen Abgaskammer (270) erstrecken.

12. Rotations-V-Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangs- (304) und Abgasöffnungseinrichtungen(302) an einer ausgewählten axialen Position in jedem Zylinder angeordnet sind, und jeder Kolben Drehventilmittel hat, die ansprechend auf die axiale Hin- und Herbewegung des Kolbens und die Drehung des Zylinders zum Kolben, arbeiten, um die Eingangs- (304) und Abgasöffnungseinrichtungen (302) in einer gewählten, sequentiellen Beziehung während des Motorbetriebs zu öffnen und zu schließen.

13. Rotations-V-Motor nach Anspruch 12, wobei die Abgasöffnung (302) in jedem Zylinder mit Bezug auf die Eingangsöffnung (304) so positioniert ist, daß die Drehventilmittel die Abgasöffnung (302) um einen vorbestimmten Grad im Voraus zur Öffnung der Eingangsöffnung (304) der Motordrehung öffnen.

14. Rotations-Motor nach Anspruch 13, wobei die Abgasöffnung (302) weiterhin mit Bezug auf die Eingangsöffnung (304) so positioniert ist, daß die Drehventilmittel die Abgasöffnung (302) bei einem gewählten Grad der Motordrehung vor dem Schließen der Eingangsöffnung (304) öffnen.

15. Rotationsmotor nach einem der vorstehnden Ansprüche 12, 13 oder 14, wobei die Ventilmittel durch den Außenkolbenkopfteil (602R, 602L) jedes Kolbens (600) definiert sind.

16. Rotations-V-Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche mit zusätzlich Abdichtmitteln zum Abdichten der Verbrennungskammer am außenliegenden Ende jedes Zylinders gegenüber dem zentralen Hohlraum des Luft/Brennstoffsystems, mit Kolbenringen (602), die um jeden Kolben (600) in der Nähe des außenliegenden Endes vorgesehen sind, und Dichtmitteln (630) die in der Nähe des mittleren Teils jedes Kolbens (600) mit axialem Abstand zu den Kolbenringen (620) vorgesehen sind, wobei die Kolbenringe (620) und die Dichtmittel (630) so positioniert sind, daß sie den Gleitkontakt zwischen Kolben und Zylinder während der Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt aufrechterhalten, wobei die Dichtmittel in der Nähe des mittleren Teils jedes Kolbens zweite Kolbenringe (630) aufweisen, die auf jedem Kolben vorgesehen sind.

17. Rotations-V-Motor gemäß Anspruch 16, wobei die Dichtmittel in der Nähe des mittleren Teils jedes Kolbens einen Dichtring (630) aufweisen, der in dem Innenwandabschnitt jeder Zylinderhülse vorgesehen ist.

18. Rotations-V-Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Abschnitte jedes Kolbens (600) einen hohlen, rohrförmigen Kolbenkörper (608R, 608L) aufweisen, der eine gewählte Wanddicke hat, und ein Kolbenkopf (602R, 602L) an das außenliegende axiale Ende jedes hohlen Kolbenkörpers (608R, 608L) angeschlossen ist;

wodurch die hohlen Kolbenkörper im wesentlichen die Trägheitsbelastungen der Lager verringern, die durch die

Zentrifugalkräfte verursacht werden, welche auf die Winkelkolben (600) ausgeübt werden, wenn die Kolben bezogen auf die Zylinderblöcke (250R, 250L) während des Motorbetriebes umlaufen und drehen, und dadurch den Reibungsverschleiß und die Belastungen zwischen den Zylindern und Kolben minimieren, und wobei jeder Kolbenabschnitt (608L, 608R) ein fortlaufend hohler Kolbenkörper ist und die Kolbenkörper für jeden Kolben in einem gewählten Winkel kleiner als 180º miteinander verbunden sind.

19. Rotations-V-Motor nach Anspruch 18, wobei jeder Kolbenkopf (602R, 602L) einen abhängigen Abschnitt aufweist, der sich innerhalb des offenen Endes des hohlen Kolbenkörpers erstreckt, und jeder Kolbenkopf (602R, 602L) Mittel aufweist, um den abhängigen Abschnitt des hohlen Kolbenkörpers zu sichern.

20. Rotations-V-Motor nach Anspruch 19, wobei die Sicherungsmittel einen Stift aufweisen, der den abhängigen Abschnitt jedes Kolbenkopfes (602R, 602L) mit dem angrenzenden hohlen Kolbenkörper (608R, 608L) verbindet.







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