DE3127155C2 - Drehbewegungswandler und Drehmechanismus mit einem Bewegungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehbewegungswandler gemäß Anspruch 1 und dar­ über hinaus Bewegungsmechanismen gemäß Anspruch 7, 14 und 21.

Aus der DE-PS 3 41 053 und der DE-PS 6 52 783 sind Mechanismen bekannt, bei denen eine Drehbewegung einer Eingangswelle in eine hin- und hergehende lineare Bewegung in radialer Richtung mittels einer Kurbel und eines Kolbens umgesetzt wird. Dabei ist das die Kolben tragende Teil um dieselbe Achse wie die Eingangswelle drehbar. Die Kolben wirken auf ein Reaktionsteil ein, das ein Noc­ kenprofil aufweist, das seinerseits die lineare Bewegung wieder in eine Drehbewe­ gung des Trägerteils zurückwandelt. Im übrigen dreht sich das Ausgangsglied bei jeder vollständigen Umdrehung der Kurbel um einen Teilungsabstand, so daß der Mechanismus insgesamt eine Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit bewirkt, also praktisch einem normalen Getriebe entspricht, nicht aber geeignet ist für die Umwandlung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit in eine zyklische Winkelge­ schwindigkeit.

Aus der US-PS 2 612 878 ist ein Beispiel eines Mechanismus bekannt, der eine oszillierende Bewegung an einer oder an zwei Kolbeneinheiten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit eines Trägers überlagert. Derartige Mechanismen sind in einer Stellung, die dem oberen Totpunktzentrum bei linearen Kolbenmotoren bzw. Motoren mit hin- und hergehenden Kolben entspricht, also einer labilen Stellung zum Augenblick der maximalen Kompression, unbeeinflußbar. Diese Mechanis­ men bieten daher in dynamischer Hinsicht keine Vorteile gegenüber den genann­ ten linearen Kolbenmotoren mit der einzigen Ausnahme des Wegfalls von Einlaß- und Auslaßventilen. Derartige Mechanismen sind im übrigen weniger robust als Mechanismen, die von einer Kurbelwelle und einer Pleuelstange oder dergleichen Gebrauch machen, wie sie bei den erwähnten Kolbenmotoren üblicherweise ver­ wendet werden.

Die meisten der bekanntgewordenen Mechanismen zur Umwandlung einer kon­ stanten Winkelgeschwindigkeit in eine zyklische Winkelgeschwindigkeit sind in Patentanmeldungen bzw. Patenten für Rotations-Verdrängereinrichtungen vorge­ schlagen worden. Der hypozykloidale Mechanismus, der aus der US-PS 2 061 131 bekannt ist und bei dem sich ein von einem Planetengebtriebe getragener Zapfen in einem Schlitz am Ausgangsteil bewegt, ist auch anderweitig vielfach vorgeschlagen bzw. verwendet worden. Dieser Mechanismus besitzt Vorteile gegenüber anderweitigen intermittierend arbeitenden Mechanismen zur Steuerung der Kolbeneinheiten, da er in Hinblick auf die Durchführung mehrerer intermittie­ render Zyklen bei der Ausführung einer vollständigen Umdrehung des Ausgangs­ teils gestaltet werden kann. Dies gilt auch in Hinblick auf die Kolbeneinheit. Denn in der Tat können an unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnete Zapfen mehrere Kolbeneinheiten steuern. So sind beispielsweise bei der aus der genannten US-PS bekannten Einrichtung vier Kolbeneinheiten vorgesehen, die in zwei Ringkammern arbeiten, und sind im übrigen drei Kolbeneinheiten vorgese­ hen, die in derselben Kammer arbeiten. Die im übrigen vorgesehenen Kolbenein­ heiten erhöhen die Trägheitskraft, die über den Steuerungsmechanismus läuft, und sind nur dann von besonderem Wert, wenn die Winkelgeschwindigkeit am Ende der Verzögerungsperiode im wesentlichen erhalten bleibt.

Ein wesentlicher und sehr ernster Nachteil, der die Verwendung hypozykloidaler Mechanismen bei intermittierend bzw. hin- und hergehend arbeitenden Einrichtun­ gen in erheblichem Maße einschränkt, ist in den sehr schlechten dynamischen Bewegungseigenschaften zu sehen. Das Ausgangsteil erfährt nämlich von der maximalen Verzögerung zur Steuerung der Bewegung der Kolbeneinheiten einer Rotations-Verdrängungseinheit abrupt eine Beschleunigung. Dieser Beschleuni­ gungszyklus minimalisiert die Kräfte an dem Steuerungsmechanismus infolge der Trägheitskraft der Kolbeneinheiten.

Unter Berücksichtigung des durch den Stand der Technik gegebenen Sachver­ halts liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Drehbewe­ gungswandler so zu gestalten, daß die bisher zwangsläufig aufgetretenen Nach­ teile, die oben angegeben worden sind, überwunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß betreffend den Drehbewegungswandler durch die Summe der Merkmale des Anspruchs 1 und betreffend den Drehmecha­ nismus durch die Summe der Merkmale der Ansprüche 7, 14 bzw. 21 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den jeweiligen Unteransprüchen ersichtlich.

In dieser Beschreibung wird der Ausdruck "Stillstand" zur Bezeichnung einer Geschwindigkeit verwendet, die im wesentlichen oder nominell Null ist. Es geht ohne weiteres in Ordnung, daß bei der sogenannten Stillstand-Bedingung die Nockenstößel eine endliche Geschwindigkeit haben, obgleich dies nur eine ver­ hältnismäßig kleine Geschwindigkeit ist.

Der Bewegungswandler dient der Umsetzung einer konstanten Winkelgeschwin­ digkeit in eine zyklische Winkelgeschwindigkeit und umgekehrt. Der erfindungs­ gemäße Wandler findet Anwendung bei einem Rotationsmechanismus des "Katz und Maus"-Typs, bei dem erste und zweite Kolbeneinheiten zum Betrieb in einer Arbeitskammer angeordnet sind und dienen. Die ersten und zweiten Kolbenein­ heiten sind dazu bestimmt, eine unterschiedliche Bewegung auszuführen zur Bewirkung der "Katz und Maus"-Tätigkeit in Abhängigkeit von der Einwirkung einer unterschiedlichen, zyklischen Winkelgeschwindigkeit auf zwei Nockenstößelpaare, die Teil des Bewegungswandlers bilden. Unter einem "Katz und Maus"-Mechanis­ mus wird ein solcher mit Elementen verstanden, die sich paarweise in derselben Drehrichtung bewegen, wobei das eine Elemente dem jeweils anderen Element vorausläuft. Die Elemente jedes Paares führen dabei eine Drehbewegung mit sich periodisch verändernder Winkelgeschwindigkeit derart aus, daß der Raum zwi­ schen den Elementen eines Paares eine Kreiselbewegung ausführt und dabei einer periodischen Vergrößerung und Verkleinerung seines Volumens ausgesetzt ist.

Ein solcher Drehmechanismus kann dazu geeignet und bestimmt sein, als Fluid­ pumpe, Fluidmotor, Verbrennungsmotor oder dergleichen zu arbeiten. Des weite­ ren kann der Drehmechanismus zur Durchführung von mehrfachen Fluidbehand­ lungsoperationen geeignet und bestimmt sein, die beispielsweise in einer ersten Fluidbehandlungsoperation in der Form eines Motorzyklus bestehen können, der die Betriebsleistung für eine zweite Fluidbehandlungsoperation in der Form eines Fluidpumpenzyklus liefert.

Zu weiteren Anwendungen eines erfindungsgemäßen Bewegungswandlers zählen Schaltoperationen und Operationen, bei denen Gegenstände aus dem Ruhestand aufgenommen und in den Ruhezustand zurückversetzt werden.

In Zusammenfassung sind die wesentlichsten Merkmale der Erfindung zu sehen in:

• a) einem Nocken mit einer ungeraden Vielzahl von Vorsprüngen, der an einem Exzenter an der Eingangswelle angeordnet ist,
• b) Antriebsmitteln zur drehbaren Bewegung des Nockens mit einer Winkelge­ schwindigkeit des 2/(N+1)-fachen der Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle, wobei N die Anzahl der Vorsprünge bezeichnet,
• d) Nockenstößeln, die innenseitig von einem kreisförmigen Gehäuse vorstehen und mit dem Nocken an einander gegenüberliegenden Seiten der Eingangswelle und zugleich äquidistant von der Achse zusammenarbeiten.

Der solchermaßen ausgebildete Gegenstand bietet gegenüber den bekannten besonderen hypozykloidalen Mechanismen unter anderem den Vorteil, daß die Kurbelwelle und die Kolbeneinheiten koaxial angeordnet sind und sich in dersel­ ben Richtung drehen, so daß der Schleppwiderstand dazu herangezogen werden kann, die durch den Steuermechanismus hindurchgeführten Kräfte weiter zu redu­ zieren.

Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf mehrere in den Zeichnungen dargestellte besondere Ausführungsformen beschrieben; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Bewegungs­ wandlers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Bewegungswandlers, wobei dessen Nockenstößel die Stillstandsposition ein­ nehmen,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Bewegungswandlers, wobei dessen Nockenstößel die Position der maximalen Beschleunigung einnehmen,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Bewegungswandlers, wobei dessen Nockenstößel die Position der maximalen Ge­ schwindigkeit einnehmen,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungs­ form eines Drehmechanismus unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bewegungswandlers,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der ersten und zweiten Kolbeneinheiten des Drehmechanismus,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehmechanismus unter Ver­ wendung eines erfindungsgemäßen Bewegungswandlers,

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht eines Drehmechanismus zum Betrieb eines Verbrennungsmotors, wobei der erste (vordere) Nocken eine Position einnimmt, in der er um 30° aus seiner Position herausgedreht ist, bei der sich sein Nockenstößelpaar im Stillstand be­ findet,

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht des Drehmechanismus der Fig. 8, wobei der erste Nocken eine Position einnimmt, in der er um 35° aus seiner Position heraus­ gedreht ist, bei der sich sein Nockenstößelpaar im Stillstand befindet,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht des Drehmechanismus der Fig. 8, bei der der erste Nocken eine Position einnimmt, in der er um 60° aus seiner Position heraus­ gedreht ist, bei der sich sein Nockenstößelpaar im Stillstand befindet,

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht des Drehmechanismus der Fig. 8, wobei der erste Nocken eine Position einnimmt, in der er um 90° aus seiner Position heraus­ gedreht ist, bei der sich sein Nockenstößelpaar im Stillstand befindet,

Fig. 12 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Dreh­ mechanismus zur Durchführung von Mehrfach-Fluid­ behandlungsoperationen,

Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie 13-13 der Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Drehmechanismus zur Durchführung von Mehr­ fach-Fluidbehandlungsoperationen und

Fig. 15 eine Schrägansicht des Drehmechanismus der Fig. 14 unter Fortlassen eines Teils des Gehäuses zur Freilegung des Bewegungswandlers und der ersten Kolben­ einheit.

Gemäß Fig. 1 bis 4 verfügt der Bewegungswandler des ersten Ausführungsbeispiels über eine Kurbelwelle 11, deren Dreh­ achse eine zentrale Achse 12 definiert. An dem exzentrischen Abschnitt 13 der Kurbelwelle 11 ist ein Nocken 15 mit mehreren Scheiteln 17 drehbar angeordnet; dieser Nocken 15 ist somit um eine zur zentralen Achse 12 exzentrische Achse 16 drehbar.

Der Nocken 15 weist N Scheitel 17 auf, wobei N eine ungerade ganze Zahl anders bzw. größer als 1 ist; gemäß Darstellung in den Zeichnungen weist der Nocken dieses Ausführungsbeispiels drei Scheitel auf. Die äußersten Punkte der Scheitel 17 sind in gleichen Abständen rund um die und äquidistant von der exzentrischen Achse 16 angeordnet.

Der Nocken 15 kann sich um die Exzenterachse 16 in derselben Richtung drehen, wie sich die Kurbelwelle 11 dreht, und mit einer Winkelgeschwindigkeit gleich dem 2/(N+1)-fachen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 11. Bei dieser Aus­ führungsform kann sich der Nocken 15 daher um die Exzenter­ achse 16 mit einer Winkelgeschwindigkeit halb so groß wie diejenige der Kurbelwelle 11 drehen. Zur Aufrechterhaltung der Winkelgeschwindigkeitsrelation zwischen dem Nocken 15 und der Kurbelwelle 11 sind vorgesehen. Diese Mittel können in einem innen verzahnten Zahnrad 19 bestehen, das koaxial zum Nocken 15 und an diesem befestigt ist. Dieses Zahnrad 19 kämmt mit einem Zahnrad 21, das koaxial zur Kurbelwelle 11 und drehfest gegen­ über einem ortsfesten Bezugsrahmen angeordnet und befestigt ist. Das Verhältnis der Anzahl der Zähne des innen verzahnten Zahnrads 19 zu der Anzahl der Zähne des Zahnrads 21 ist (N+1)/2 : (N+1)/2-1, um so das vorgeschriebene Winkelgeschwindig­ keitsverhältnis zwischen dem Nocken 15 und der Kurbelwelle 11 aufrechtzuerhalten.

Bei Drehung der Kurbelwelle 11 ist die Bewegung des Nockens 15 eine Kombination einer Drehung um die Exzenterachse 16 und einer Herumdrehung um die zentrale Achse 12. Bei Bewegung des Nockens 15 folgen seine Scheitel 17 einer epitrochoidalen Bahn.

Ein Paar von Nockenstößeln 23 ist um eine Achse drehbar, die im wesentlichen mit der zentralen Achse 12 zusammenfällt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Nocken­ stößel 23 die Form von Rollen 25 auf, deren Drehachsen im wesentlichen zur Zentralachse 12 parallel sind. Die Nocken­ stößelrollen 25 sind je an einem Nockenstößelträger 27 ange­ ordnet, der um die zentrale Achse 12 drehbar ist. Der Abstand zwischen den Nockenberührungsflächen der Nockenstößel 23 ist im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem äußersten Punkt jedes Nockenscheitels (unter Bezug auf die Exzenterachse (16)) und einem diametral gegenüberliegenden Punkt an der Nockenfläche. Dies bedeutet: der Abstand der Berührungspunkte an der Nockenberührungsfläche jedes Nockenstößels von der zentralen Achse ist dann, wenn sich die Exzenterachse 16 in einem Punkt der größten Annäherung an den entsprechenden Nocken­ stößel befindet, im wesentlichen gleich der Länge des kleinsten Radius des Satzes der Radien der epitrochoidalen Bahnen, die von den Nockenscheitelspitzen beschrieben werden.

Der Nocken 15 ist so gestaltet, daß bei Drehung der Kurbel­ welle 11 bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit der Nockenstößel 23 2N Beschleunigungszyklen aus im wesent­ lichen oder nominell Nullgeschwindigkeit und Verzögerungs­ zyklen zu im wesentlichen oder nominell Nullgeschwindigkeit je Umdrehung erfahren. Daher erfahren, wenn die Kurbelwelle eine Drehbewegung mit einer im wesentlichen konstanten Winkelge­ schwindigkeit ausführt, die Nockenstößel 23 (und damit jedes an diese angeschlossene Element) eine zyklische Winkelge­ schwindigkeit. In gleicher Weise erfährt dann, wenn eine zyklische Winkelgeschwindigkeit, die mit der genannten konstanten Winkelgeschwindigkeit im Einklang steht, auf die Nockenstößel 23 zur Einwirkung gebracht wird, die Kurbelwelle 11 die genannte konstante Winkelgeschwindigkeit.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Bewegungswandlers der Fig. 2 bis 4 unter Annahme einer konstanten Winkelgeschwindig­ keit an der Kurbelwelle 11 beschrieben, deren Drehrichtung durch einen Pfeil 29 angegeben ist.

In der Position gemäß Fig. 2 steht der Nockenstößel 23a in Berührung mit der Spitze des Scheitels 17a des Nockens 15 und der Nockenstößel 23b mit dem Punkt an der der Spitze des Scheitels 17a diametral gegenüberliegenden Nockenfläche. In dieser Position befindet sich die Exzenterachse 16 an dem Punkt der größten Annäherung zum Nockenstößel 23b, und bewegt sich der Berührungspunkt zwischen dem Nocken 15 und jedem Nockenstößel im wesentlichen tangential zur Drehbe­ wegung des entsprechenden Nockenstößels; daher wird von dem Nocken 15 kein Antriebsmoment auf die Nockenstößel 23a, 23b übertragen. Die Nockenstößel 23a, 23b befinden sich in diesem Stadium in der Stillstandsposition; das bedeutet, die Stößel haben im wesentlichen oder nominell Nullgeschwindig­ keit. Bei weiterer Bewegung der Kurbelwelle 11 bewegt sich die Exzenterwelle 16 von dem Nockenstößel 23b weg, und als eine Folge der nachfolgenden Drehung des Nockens 15 wird ein fortschreitend wachsendes Antriebsmoment auf den Stößel 23b ausgeübt, wodurch die Nockenstößel 23a, 23b zykloidal be­ schleunigt werden. Die Nockenstößel 23a, 23b erfahren eine maximale Beschleunigung in der Position gemäß Fig. 3. Ihre maximale Geschwindigkeit erreichen sie in der Position gemäß Fig. 4, bei welcher Stellung es einen Änderungspunkt gibt, bei dem sich die Beschleunigung von der positiven Beschleunigung in die negative Beschleunigung (Verzögerung) ändert. Bei fortgeführter Drehung der Kurbelwelle 11 läuft der Nocken­ stößel 23a auf dem Scheitel 17a, und hat die sich ergebende Reaktionskraft eine zykloidale Verzögerung am Nockenstößel 17a zur Folge. In diesem Stadium bewegt sich die Exzenter­ welle 16 in Richtung auf ihre Position der größten Annäherung an den Nockenstößel 23a. Wenn sich der Nocken 15 in die Position bewegt, in der die Exzenterwelle 16 an ihrem Punkt der größten Annäherung zum Nockenstößel 23a befindet, wird keine Antriebskraft auf die Nockenstößel 23a, 23b ausgeübt, die dann eine im wesentlichen oder nominell Nullgeschwindig­ keit aufweisen. Bei weitergeführter Drehung der Kurbelwelle 11 wird ein fortschreitend wachsendes Antriebsmoment auf den Nockenstößel 23a ausgeübt und der Zyklus der zykloidalen Be­ schleunigung und Verzögerung der Nockenstößel 23a, 23b somit wiederholt. Bei der dargestellten Ausführungsform mit einem Nocken 15 mit drei Scheiteln 17, erfahren die Nockenstößel 23 6 Beschleunigungszyklen von der im wesentlichen oder nominell Nullgeschwindigkeit und Verzögerungszyklen auf die im wesent­ lichen oder nominell Nullgeschwindigkeit je Umdrehung, und während dieser Zeit führen der Nocken 15 zwei Umdrehungen und die Kurbelwelle 11 vier Umdrehungen aus.

Es sollte beachtet werden, daß wegen der Kräfte innerhalb des Bewegungswandlers die Nockenstößel durch jede sogenannte Stillstand-Position mit einer begrenzten bzw. endlichen Ge­ schwindigkeit hindurchlaufen.

Wie vorstehend bereits angegeben, findet ein erfindungsgemäßer Bewegungswandler Anwendung bei der Bewirkung der Kompression und Expansion in Arbeitskammern in Drehmechanismen des "Katz und Maus"-Typs.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Drehmechanismus des "Katz und Maus"-Typs gezeigt, bei dem ein erfindungsgemäßer Bewegungs­ wandler vorgesehen ist. Der Drehmechanismus verfügt über eine Kurbelwelle 31, an der erste und zweite Mehrscheitel-Nocken 33 und 35 exzentrisch angeordnet sind. Die Nocken 33 und 35 sind äquidistant von und an entgegengesetzten Seiten der Drehachse der Kurbelwelle 31 angeordnet. Jeder Nocken besitzt N Scheitel, wobei N eine ungerade ganze Zahl ist und die Scheitel in gleichen Abständen rund um die und äquidistant von der entsprechenden Exzenterachse angeordnet sind, um die der Nocken rotiert. Bei der dargestellten Ausführungsform be­ sitzt jeder Nocken drei Scheitel. Die Nocken 33 und 35 können sich in derselben Richtung drehen wie die Kurbelwelle 31, wobei ihre Winkelgeschwindigkeit gleich dem 2/(N+1)-fachen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 31 entspricht.

Ein erstes Paar Nockenstößel 37 steht mit dem ersten Nocken 33 und ein zweites Nockenstößelpaar 33 mit dem zweiten Nocken 35 in Verbindung. Jeder Nocken und sein entsprechendes Nocken­ stößelpaar ist erfindungsgemäß gestaltet, und entsprechend bei einer Drehbewegung konstanter Winkelgeschwindigkeit an der Kurbelwelle 31 erfahren die Nockenstößel je eine Dreh­ bewegung mit einer zyklischen Winkelgeschwindigkeit. Die ersten und zweiten Nocken sind so angeordnet, daß die Nocken­ stößelpaare unterschiedliche Bewegung erfahren.

Bei der dargestellten Ausführungsform kann jedes Nockenstößel­ paar eine zykloidale Beschleunigung erfahren, während das andere Nockenstößelpaar eine zykloidale Verzögerung erfährt und umgekehrt; dies bedeutet, daß die Beschleunigungszyklen der Nockenstößelpaars um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. Dies ist erreicht durch Anordnung der ersten und zweiten Nocken 33 und 35 derart, daß sie um 180° gegeneinander phasen­ verschoben angeordnet sind.

Der Drehmechanismus verfügt über ein Gehäuse 39, innerhalb dessen eine ringförmige Arbeitskammer 41 einer Form erzeugt nach den Guldinschen Regeln gebildet ist. Die Kammer 41 ist begrenzt durch ein Paar Seitenwände (nicht dargestellt), eine zylindrische Außenwand 42 und eine zylindrische Innenwand 46, wobei die beiden letzteren gegenüber der Drehachse der Kurbel­ welle 31 zentriert sind. Eine erste Kolbeneinheit 43, die mit dem ersten Nockenstößelpaar 37 in Verbindung steht, be­ sitzt eine Basis 45, die eine Vielzahl von zur Arbeit in der Kammer 41 bestimmten Kolben 47 fest trägt. Die Basis 45 bildet auch den Träger für das erste Nockenstößelpaar. Eine zweite Kolbeneinheit 49, die mit dem zweiten Nockenstößelpaar 38 in Verbindung steht, besitzt eine Basis 51, die eine Vielzahl von Kolben 53 fest trägt. Die Basis 51 bildet auch den Träger für das zweite Nockenstößelpaar. Es sind ebenso viele Kolben 53 wie Kolben 47 vorgesehen, und die Kolben sind in gegenseitig "durchschossener" Art angeordnet; auf diese Weise ist jeder Kolben einer Kolbeneinheit zwischen zwei Kolben der anderen Kolbeneinheit angeordnet.

Die ersten und zweiten Kolbeneinheiten sind seitlich neben­ einander angeordnet und bilden eine Innenwand 46 der Kammer 41. Gemäß Fig. 6 ist diese Ausbildung durch Anordnung jedes der Kolben 47 und 53 an seiner entsprechenden Basis entlang eines Teils seiner Länge erreicht, wobei der übrige Teil des Kolbens freitragend ist.

Die Kolben 47 und 53 teilen die Kammer 41 in eine Anzahl von Arbeitsräumen 53 auf, deren Bogenlänge variabel ist, da sie durch die in Winkelrichtung Getrennthaltung der Kolben be­ stimmt ist. (Nicht dargestellte) Dichtungsmittel sind zur Auf­ rechterhaltung der Fluidtrennung zwischen den Arbeitsräumen 55 vorgesehen.

Wenn die Nockenstößel unterschiedliche Drehbewegung wie be­ schrieben erfahren, unterliegen die Kolbeneinheiten, die eine Bewegung in Übereinstimmung mit ihren Nockenstößeln er­ fahren, abwechselnd einer Beschleunigung und Verzögerung (die eine Kolbeneinheit erfährt eine Beschleunigung, während die andere eine Verzögerung erfährt, und umgekehrt), und einander benachbarte Kolben werden auf diese Weise aufeinander zu bzw. voneinander weg in einer "Katz und Maus"-Tätigkeit bewegt. Auf diese Weise werden die Volumina der Arbeitsräume 55 aufeinanderfolgend expandiert oder kontraktiert. Bei einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 7 stehen die beiden Nocken­ stößelpaare 37 und 38 mit einem gemeinsamen Nocken 34 in Ver­ bindung. Dieser Nocken 34 ist so geformt, daß er eine unter­ schiedliche Drehbewegung der Nockenstößel bei Drehung der Kurbelwelle 11 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit bewirken kann.

Weil die Drehachse der Kurbelwelle 31 mit den Achsen zusammen­ fällt, um die sich die Nockenstößelpaare drehen, ist es mög­ lich, selektiv einen Widerstand zwischen der Kurbelwelle und jedem entsprechenden Nockenstößelpaar oder der die Nocken­ stößel tragenden Einheit vorzusehen, um ein zusätzliches Moment auf die Kurbelwelle oder die Einheiten aufzubringen, wie dies der Fall sein kann, wenn die Nockenstößel beschleunigt werden. Der Widerstand kann ein solcher durch mechanische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel sein. Es wird be­ vorzugt, daß der Widerstand an Positionen zur Einwirkung ge­ bracht wird, die in Hinblick auf die Drehachse der Kurbelwelle einander diametral gegenüberliegen, um die Einwirkung der Reaktionskräfte auf die entsprechenden Lager der Kurbelwelle und der die Nockenstößelpaare tragenden Einheiten zu minimali­ sieren.

Damit der Drehmechanismus als Fluidpumpe arbeitet, ist es lediglich notwendig, die Kurbelwelle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit anzutreiben und Fluid über geeignete Einlaß- u. Auslaßmittel jedem Arbeitsraum zuzuführen, wenn er sich dem Maximalvolumen nähert, und Fluid von dort abzu­ führen, wenn er sich dem Minimalvolumen nähert.

Für den Betrieb des Drehmechanismus als Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung oder Funkenzündung wird Luft oder ein Luft/Brennstoff-Gemisch in jeden Arbeitsraum während des Stadiums des Expansionsvolumens eingesaugt, das den Einlaß­ hub bildet. Da das Volumen des Arbeitsraums anschließend ab­ nimmt, wird die Luft oder das Luft/Brennstoff-Gemisch komprimiert, und wenn das Volumen sein Minimum erreicht hat (oder unmittel­ bar vor dem Stadium des Minimalvolumens steht), wird Brenn­ stoff in den Arbeitsraum eingespritzt oder im Falle eines Motors mit Funkenzündung das Luft/Brennstoff-Gemisch gezündet. Während des Energiehubs expandieren die Gase, wodurch die "Katz und Maus"-Tätigkeit zwischen den entsprechenden Kolben und damit die Aufbringung eines Drehmoments auf die Kurbelwelle bewirkt wird. Einlaß- u. Auslaßmittel sind für die Einführung von Fluid (d. h. Luft oder Luft/Brennstoff-Gemisch) in die ex­ pandierenden Arbeitsräume, die dabei einen Einlaßhub aus­ führen, und zur Abführung von Fluid (d. h. verbrauchte Ver­ brennungsabgase) aus den Arbeitsräumen vorgesehen, die dabei einen Auslaßhub ausführen.

Es ist selbstverständlich, daß der Drehmechanismus entweder als Zweitakt- oder als Viertaktverbrennungsmotor arbeiten kann.

Zur Arbeitsweise des Drehmechanismus als eine motorgetriebene Fluidpumpe kann ein Satz von Arbeitsräumen ein Arbeitsfluid zur Bewirkung der Motorfunktion des Mechanismus aufnehmen und der andere Satz der Arbeitsräume als Pumpenkammern arbeiten.

Die Kolben und ihre zugehörigen Dichtungselemente verhindern eine Fluidkommunikation zwischen dem Motor oder den Antriebs­ kammern und den Pumpenkammern, und somit ist das gepumpte Fluid nicht durch das Arbeitsfluid verunreinigt.

In den Fig. 8 bis 11 ist ein Drehmechanismus dargestellt, der zur Arbeit als Viertakt-Verbrennungsmotor geeignet und bestimmt ist. Die ersten und zweiten Kolbeneinheiten 43 und 49 besitzen je sechs Radialkolben 47 und 53, die zur Arbeit in der Ringkammer 41 bestimmt sind. Der Drehmechanismus ist mit Einlaßöffnungen 61 und Auslaßöffnungen 63 ausgestattet, die Öffnungen in der Seitenwand des Gehäuses 39 bilden. Die Einlaß­ öffnungen 61 und die Auslaßöffnungen 63 besitzen im wesentlichen dieselbe Bogenbreite wie die Kolben und können von den Kolben abgedeckt werden, wenn die Arbeitsräume 55 den Zustand ihres Maximal- und Minimalvolumens einnehmen. Da jede Kolbeneinheit über sechs Radialkolben verfügt, sind zwölf Arbeitsräume inner­ halb der Kammer 41 gebildet; und zum Betrieb des Drehmechanis­ mus als Viertakt-Verbrennungsmotor sind drei Einlaßöffnungen und drei Auslaßöffnungen erforderlich.

Bei dem Stadium gemäß Fig. 8 nimmt die erste Kolbeneinheit 43 die führende Position ein, wobei der erste Nocken 33 um 30° aus der Stillstand-Position der ersten Kolbeneinheit heraus­ gedreht worden ist und befindet sich die zweite Kolbeneinheit, die die nachlaufende Position einnimmt, am Höhepunkt ihrer zykloidalen Verzögerung. Zu diesem Zeitpunkt drehen sich die Kolbeneinheiten augenblicklich mit im wesentlichen derselben Winkelgeschwindigkeit, und befinden sich die Arbeitsräume im Zustand ihres Maximal- und Minimalvolumens. Die Arbeits­ räume 55a sind nach Abschluß eines Auslaßhubs vollständig entleert, während die Arbeitsräume 55b mit einem brennbaren Gemisch nach Abschluß eines Einlaßhubs gefüllt sind und die Arbeitsräume 55c mit einem komprimierten brennbaren Gemisch nach Abschluß eines Kompressionshubs gefüllt sind und die Arbeits­ räume 55d nach Abschluß eines Arbeitshubs vollständig ex­ pandiert sind. Bei Zündung des komprimierten Brenngemischs in den Arbeitsräumen 55c führen die sich ergebenden expandierenden Verbrennungsgase dazu, daß die erste Kolbeneinheit 43 eine zykloidale Beschleunigung erfährt und damit an der Kurbel­ welle 31 ein Drehmoment zur Einwirkung bringt. Wenn die erste Kolbeneinheit ihre Beschleunigung fortsetzt (Fig. 9), öffnen sich die Einlaßöffnungen 31 in die Arbeitsräume 55a für deren Einlaßhub. Die fortgeführte Drehung der zweiten Kolbeneinheit 49 öffnet die Auslaßöffnungen 63 in die Arbeits­ räume 55d; es sollte beachtet werden, daß die zweite Kolben­ einheit eine zykloidale Beschleunigung in diesem Stadium er­ fährt.

Fig. 10 zeigt das Stadium, bei dem sich die zweite Kolben­ einheit 44 in der Stillstand-Position befindet, während die erste Kolbeneinheit ihre Drehung fortsetzt. Am Ende des Ar­ beitshubs der Räume 55c nehmen die Kolbeneinheiten eine Position ein (dargestellt in Fig. 11), in der die erste Kolbeneinheit der zweiten Kolbeneinheit nachläuft (als Folge der "Katz und Maus"-Tätigkeit) und in der die Einlaßöffnungen 61 durch die Kolben der zweiten Kolbeneinheit und die Aus­ laßöffnungen 63 durch die Kolben der ersten Kolbeneinheit ver­ schlossen sind. Der Zyklus wird danach wiederholt. Bei jedem Kraft- bzw. Arbeitshub bewirkt die besondere Kolbeneinheit, die anfänglich eine Beschleunigung erfährt, ein Drehmoment an der Kurbelwelle über ihren zugehörigen Nocken, während die Kurbelwelle Drehenergie an die andere Kolbeneinheit weiter­ gibt.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 8 bis 11 durchläuft jeder Ar­ beitsraum dreimal je Umdrehung der Kolbeneinheiten einen Vier­ takt-Verbrennungszyklus.

Ein erfindungsgemäßer Bewegungswandler findet Anwendung bei einem Drehmechanismus des "Katz und Maus"-Typs bei dem Mehr­ fach-Fluidbehandlungsoperationen durchgeführt werden. Beispiels­ weise kann der Drehmechanismus eine erste Fluidbehandlungs­ operation in der Form eines Motorzyklus, der ein Drehmoment an der Kurbelwelle zur Folge hat, und eine zweite Fluid­ behandlungsoperation in der Form eines Fluidpumpenzyklus ausführen, der von dem Drehmoment an der Kurbelwelle zur Bewirkung des Pumpens des Fluids Gebrauch macht.

In Fig. 12 ist ein Drehmechanismus des "Katz und Maus"-Typs dargestellt, der einen Motorzyklus und einen Fluidpumpenzyklus ausführt. Der Drehmechanismus verfügt über eine Kurbelwelle 71, die drehbar in einem Gehäuse 73 über (nicht dargestellte) Lager abgestützt ist. Die Kurbelwelle 71 ist aus zwei Teilen geformt, die mittels eines herkömmlichen Kupplungselements 75 starr miteinander gekoppelt sind.

Erste und zweite Mehrscheitel-Nocken 77 und 79 sind dreh­ bar an der Kurbelwelle 71 exzentrisch zu deren Drehachse an­ geordnet. Die Nocken 77 und 79 besitzen je eine vorstehend bereits beschriebene Form und sind äquidistant von und an entgegengesetzten Seiten der Drehachse der Kurbelwelle 71 angeordnet. Die ersten und zweiten Nocken 77 und 79 können sich in derselben Richtung wie die Kurbelwelle 71 mit einer Winkelgeschwindigkeit gleich dem 2/(N+1)-fachen der Winkel­ geschwindigkeit der Kurbelwelle 71 drehen. Erste und zweite Nockenstößel (nicht erkennbar) stehen mit den ersten und zweiten Nocken in Verbindung. Jeder Nocken und sein ent­ sprechendes Nockenstößelpaar sind so angeordnet, daß die ersten und zweiten Nockenstößelpaare keine unterschiedliche Bewegung bei Drehungen der Kurbelwelle erfahren; dies be­ deutet, daß sich die ersten und zweiten Nockenstößelpaare bei Ausführung einer Drehbewegung in Phase befinden.

Ein dritter Mehrscheitelnocken 85 in einer vorstehend bereits beschriebenen Form ist fest an dem ersten Nocken 77 ange­ bracht. Ein drittes Nockenstößelpaar 87 steht mit dem dritten Nocken 85 in Verbindung.

Die Nocken 77, 79 und 85 und ihre entsprechenden Nockenstößel sind in erfindungsgemäßer Weise gestaltet, wodurch eine zyklische Winkelgeschwindigkeit jedem der Nockenstößel bei Aufbringung einer Drehbewegung konstanter Winkelgeschwindig­ keit an der Kurbelwelle 71 verliehen wird. Die Anordnung des dritten Nockens 85 gegenüber den ersten und zweiten Nocken 77 bzw. 79 ist eine solche, daß das dritte Nocken­ stößelpaar 87 eine unterschiedliche Bewegung gegenüber dem ersten und zweiten Nockenstößelpaar erfährt. Es wird bevor­ zugt, daß der Beschleunigungszyklus des dritten Nockenstößel­ paars 87 um 180° phasenverschoben gegenüber demjenigen des ersten und zweiten Nockenstößelpaars ist, wodurch die unter­ schiedliche Bewegung eine solche ist, daß das dritte Nocken­ stößelpaar 87 eine Beschleunigung erfährt, während das erste und zweite Nockenstößelpaar eine Verzögerung erfährt, und umgekehrt.

Eine erste Kolbeneinheit 89 steht mit dem ersten Nockenstößel­ paar in Verbindung, während eine zweite Kolbeneinheit 91 mit dem zweiten Nockenstößelpaar in Verbindung steht. Die erste und zweite Kolbeneinheit besitzen je eine Basis 93, die das da­ zugehörige Nockenstößelpaar fest trägt und die im wesentlichen koaxial zur Kurbelwelle 71 mittels eines am Gehäuse 73 ange­ ordneten Lagers 95 drehbar gelagert ist.

Eine Ringkammer 97 einer Form, erzeugt nach den Guldinschen Regeln, ist innerhalb des Gehäuses 73 vorgesehen und durch eine zylindrische Außenwand 99, eine Innenwand 101 und ein Paar Seitenwände 103 begrenzt. Eine dritte Kolbeneinheit 105, die mit dem dritten Nockenstößelpaar 87 in Verbindung steht, dient zur Arbeit in der Kammer 97. Die dritte Kolben­ einheit 105 besitzt eine Basis 106, an der eine Trennwand 107 gelagert ist, die abdichtend die Kammer 97 in ein Paar ringförmiger Teilkammern 109 unterteilt. Die dargestellte Trennwand 107 besteht aus zwei Teilen 107a und 107b, und zwar aus Herstellungszwecken, wobei diese Teile fest miteinander verbunden sind.

Eine Vielzahl von Kolben 111 ist an der Basis 106 zu jeder Seite der Trennwand 107 angeordnet und dient zur Arbeit in der zugehörigen ringförmigen Teilkammer. Die Basis 93 der ersten Kolbeneinheit 89 trägt eine Vielzahl von Kolben 113, die zur Bearbeitung in der Teilkammer 109a bestimmt sind. Es sind ebenso viele Kolben 113 wie Kolben 111 in der Teil­ kammer 109a vorgesehen und in gegenseitig "unterschossener" Art angeordnet, um so die Teilkammer in eine Vielzahl von Arbeitsräumen 115 zu unterteilen. Die Basis 93 der zweiten Kolbeneinheit 91 trägt eine Vielzahl von Kolben 117, die zur Arbeit in der Teilkammer 109b dienen. Es sind ebenso viele Kolben 117 wie Kolben 111 in der Teilkammer 109b vorgesehen und in gegenseitig "unterschossener" Art angeordnet, um so die Teilkammer in eine Vielzahl von Arbeitsräumen 119 zu unterteilen. Die Kolben 111, 113 und 117 sind mit Dichtungs­ elementen ausgestattet, um die Fluidtrennung zwischen den Arbeitsräumen aufrechtzuerhalten.

Die erste und die zweite Kolbeneinheit 89 bzw. 91 sind fest miteinander verbunden über Verbindungsmittel, wie beispiels­ weise Befestigungsbolzen 121, wodurch eine auf die eine Kolben­ einheit zur Einwirkung gebrachte Antriebskraft auf die andere Kolbeneinheit über die Verbindungsmittel sowie über die Kurbelwelle zur Einwirkung gebracht werden kann.

Die dritte Kolbeneinheit 105 ist an einem Radiallager 123, das von der ersten und der zweiten Kolbeneinheit 89 bzw. 91 ge­ tragen ist und einem Paar Schublagern 125 abgestützt, deren eines an der ersten Kolbeneinheit 89 und deren anderes an der zweiten Kolbeneinheit 91 abgestützt ist.

Die Innenwand 101 der Kammer 97 ist durch die Basis der ersten, der zweiten und der dritten Kolbeneinheit 89, 91 und 105 gebildet, wobei (nicht dargestellte) Dichtungselemente zur Ver­ hinderung des Austritts von Fluid aus den Arbeitsräumen vor­ gesehen sind.

Einlaß- und Auslaßmittel stehen mit den Teilkammern 109 zum Einlaß von Fluid in die expandierenden Arbeitsräume, die einen Einlaßhub ausführen, und zur Abführung von Fluid aus den sich zusammenziehenden Arbeitsräumen in Verbindung, die einen Auslaßhub ausführen. In Fig. 13 ist eine Einlaß­ öffnung 114 und eine Auslaßöffnung 116 für Arbeitsräume dar­ gestellt, die den Fluidpumpenzyklus ausführen, und eine Ein­ laßöffnung 118 und eine Auslaßöffnung 120 für Arbeitsräume, die einen Arbeitszyklus ausführen.

Der Drehmechanismus dient zur Durchführung von Mehrfach- Fluidbehandlungsoperationen. Die Arbeitsräume in der Teil­ kammer 109b führen den Motorzyklus aus, der ein Dreh­ moment auf die Kurbelwelle 71 und die zweite Kolbeneinheit 91 zur Einwirkung bringt. Die Arbeitsräume in der Teilkammer 109a dienen der Durchführung des Fluidpumpenzyklus.

In den Fig. 14 und 15 ist ein weiterer Drehmechanismus des "Katz und Maus"-Typs dargestellt, der zur Durchführung eines Fluidmotorzyklus und eines Fluidpumpenzyklus bestimmt ist. Der Drehmechanismus verfügt über ein ortsfestes Gehäuse 131, in dem eine Kurbelwelle 133 drehbar gelagert ist. Erste und zweite Mehrscheitel-Nocken 135 und 137, je in der vor­ stehend bereits beschriebenen Form, sind drehbar an der Kurbel­ welle 133 exzentrisch zur Drehachse derselben gelagert. Die Nocken 135 und 137 sind äquidistant von und an entgegenge­ setzten Seiten der Drehachse der Kurbelwelle 133 angeordnet. Die Nocken 135 und 137 können sich in derselben Richtung wie die Kurbelwelle 133 bei einer Winkelgeschwindigkeit gleich dem 2/(N+2)-fachen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 133 drehen. Erste und zweite Nockenstößelpaare 139, 141 stehen mit den ersten und zweiten Nocken 135 bzw. 137 in Verbindung. Jeder Nocken und sein zugehöriges Nockenstößelpaar ist in er­ findungsgemäßer Weise gestaltet, und entsprechend bei Auf­ bringung einer Drehbewegung konstanter Winkelgeschwindigkeit an der Kurbelwelle 133, erfahren die Nockenstößel eine zyklische Winkelgeschwindigkeit. Die ersten und zweiten Nocken 135, 137 sind so angeordnet, daß die ersten und zweiten Nockenstößel­ paare eine unterschiedliche Bewegung erfahren, wobei die unter­ schiedliche Bewegung in bevorzugter Weise eine solche ist, daß die Beschleunigungszyklen der Nockenstößelpaare um 180° phasenverschoben sind, wobei ein Nockenstößelpaar eine Be­ schleunigung erfährt, während das andere Nockenstößelpaar eine Verzögerung erfährt, und umgekehrt.

Eine erste Kolbeneinheit 143 steht mit dem ersten Nocken­ stößelpaar 139 und eine zweite Kolbeneinheit 145 mit dem zweiten Nockenstößelpaar 141 in Verbindung, wodurch wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Kolben­ einheiten eine Bewegung in Übereinstimmung mit ihren zuge­ hörigen Nockenstößeln erfahren. Die erste Kolbeneinheit 143 besitzt eine Vielzahl von Kolben 147 und die zweite Kolbeneinheit 145 eine Vielzahl von Kolben 149, wobei gleich viel Kolben 149 wie 147 vorgesehen sind. Die Kolben sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß sie in einer gegenseitig "unterschossenen" Art in einer Arbeitskammer 151 arbeiten, die von einem Paar Seitenwänden 153, einer Außenwand 155 und einer Innenwand 157 begrenzt ist. Die Außenwand 155 und die Seitenwände 153 sind durch die erste Kolbeneinheit 143 und die Innenwand 157 durch die erste und die zweite Einheit 143 bzw. 145 gebildet.

Die gegenseitig "unterschossene" Anordnung der Kolben unter­ teilt die Kammer 151 in eine Vielzahl von Arbeitsräumen, deren Maximal- und Minimalvolumina nicht notwendigerweise gleich sein müssen, weil sich in diesem Fall die Kolben im Betrieb nicht vollständig rund um die Arbeitskammer herum bewegen. Die An­ ordnung bzw. Ausbildung der Arbeitsräume ist eine solche, daß benachbarte Paare von Arbeitsräumen zur Durchführung unter­ schiedlicher Fluidbehandlungsoperationen dienen; dies be­ deutet, daß der Motorzyklus und der Pumpenzyklus in einander abwechselnden Paaren von Arbeitsräumen ausgeführt werden. Es wird bevorzugt, daß die genannten Paare der Arbeitsräume solche Arbeitsräume sind, die zwischen benachbarten Kolben 147 der ersten Kolbeneinheit 143 und dem zugehörigen zwischen ihnen angeordneten Kolben 149 sind.

Zur Einführung von Fluid in einen sich ausdehnenden Arbeits­ raum und zur Abführung des Fluids aus einem sich zusammen­ ziehenden Arbeitsraum sind Einlaß- u. Auslaßmittel vorge­ sehen. In Fig. 15 sind die Einlaß- u. Auslaßmittel für ein­ ander abwechselnde Paare von Arbeitskammern dargestellt, in denen ein Arbeitsfluid zur Durchführung eines Motor­ zyklus und damit zur Bewirkung der "Katz und Maus"-Tätigkeit der Kolben arbeitet. Die Einlaß- u. Auslaßmittel umfassen eine Öffnung 159, die mit jedem Arbeitsraum in Verbindung steht und die in einer der Seitenwände 153 an einer Stelle in der Nähe des besonderen Kolbens der ersten Kolbeneinheit 143 ausgebildet ist, die den Arbeitsraum begrenzt. Jede Öffnung 159 ist dazu geeignet und bestimmt, aufeinanderfolgend mit Fluideinlaßöffnungen 161 und Fluidauslaßöffnungen 163 im Ge­ häuse 131 zu fluchten. Die entsprechende Öffnung 159a, die mit dem vorauslaufenden Arbeitsraum jedes Paars von Arbeitsräumen in Verbindung steht, ist dazu geeignet und bestimmt, mit den Einlaß- u. Auslaßöffnungen 161a und 163a zu fluchten, während die entsprechende Öffnung 159b, die mit dem nachlaufenden Ar­ beitsraum jedes Paars von Arbeitsräumen in Verbindung steht, dazu geeignet und bestimmt ist, mit den Einlaß- u. Auslaßöffnun­ gen 161 und 163 zu fluchten.

Bei aufeinanderfolgenden Hüben dreht sich die erste Kolben­ einheit 143 um einen verhältnismäßig kleinen Bogenhub bei der Bewegung auf einer nachlaufenden Position in eine führende Position hinsichtlich der zweiten Kolbeneinheit 145 und um einen verhältnismäßig großen Bogenhub bei der Bewegung aus einer führenden Position in eine nachlaufende Position hinsichtlich der zweiten Kolbeneinheit 145. Die Einlaß- u. Auslaßöffnungen weisen ungleiche Bogenlängen auf, so daß ein Arbeitsraum jedes Paars von Arbeitsräumen mit einer Einlaßöffnung über seine Öffnung in Verbindung stehen kann, während der andere Arbeits­ raum mit einer Auslaßöffnung in Verbindung steht, und umge­ kehrt. Während aufeinanderfolgender Hübe jedes Paars der Ar­ beitsräume steht die entsprechende Öffnung aufeinanderfolgend mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung in Verbindung.

Es wird vorgezogen, daß die Einlaß- u. Auslaßmittel für die Paare von Arbeitsräumen, die den Fluidpumpenzyklus ausführen, an der gegenüberliegenden Seite der Arbeitskammer angeordnet sind, nämlich gegenüberliegend hinsichtlich der Paare von Arbeitsräumen, die der Durchführung des Fluidmotorzyklus dienen.

An den Kolben sind zur Aufrechterhaltung der Fluidtrennung zwischen den Arbeitsräumen (nicht dargestellte) Dichtungs­ elemente vorgesehen.

Zusätzlich zu der Anordnung der Öffnungen gemäß Fig. 15 ist es zu bevorzugen, daß (nicht dargestellte) Dichtungselemente zwischen benachbarten Einlaß- u. Auslaßöffnungen jedes separaten Öffnungssatzes vorgesehen sind. Die Dichtungsele­ mente können in platten Dichtungen bestehen, deren Fläche mindestens gleich derjenigen der zugehörigen Öffnungen ist und die nachgiebig bzw. elastisch in Berührung mit der be­ sonderen Seitenwand 153, in der die Öffnungen ausgebildet sind, gedrückt sind.

Es ist auch vorzuziehen, (nicht dargestellte) Dichtungsele­ mente zwischen benachbarten Teilen der Einlaßöffnungen 161a und der Auslaßöffnungen 163b vorzusehen.

Der vorstehend beschriebene Drehmechanismus kann mit Mitteln ausgestattet sein, um selektiv einen Widerstand zwischen der Kurbelwelle und den zugehörigen Einheiten, die die Nocken­ stößel tragen, vorzusehen bzw. auszubilden, um dadurch ein zusätzliches Moment zwischen ihnen zu übertragen, wenn die entsprechenden Nockenstößel eine Beschleunigung erfahren. Eine Form solcher Mittel zur Bewirkung eines Widerstands wird jetzt unter Bezugnahme auf den Drehmechanismus der Fig. 14 und 15 beschrieben.

Der Drehmechanismus der Fig. 14 ist mit Mitteln zur Be­ wirkung eines Widerstands ausgestattet, die zwischen der Kurbelwelle und den ersten und zweiten Kolbeneinheiten ar­ beiten. Die Mittel 165 zur Bewirkung eines Widerstands be­ stehen in einem Paar zylindrischer Segmentflächen 167 (von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist), die einstückig mit oder fest an der Kurbelwelle ausgebildet bzw. befestigt und angeordnet sind an zu einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle. Die zugehörige Achse jeder zylindrischen Segmentfläche fällt im wesentlichen mit der Drehachse der Kurbelwelle zusammen. Ein Paar Laufrollen 169, die hinsicht­ lich der Drehachse der Kurbelwelle einander diametral gegen­ überliegen, ist an der zweiten Kolbeneinheit 145 drehbar um ihre entsprechenden Achsen angeordnet, die im wesentlichen parallel zur Drehachse der Kurbelwelle verlaufen. Ein weiteres Laufrollenpaar, das in den Rollen 169 entsprechender Weise arbeitet, ist an der ersten Kolbeneinheit 143 angeordnet, je­ doch in Fig. 14 wegen der Stellung dieser Kolbeneinheit zur Querschnittsebene nicht erkennbar. Die Anordnung der zylindrischen Segmentflächen 167 und der Laufrollen 169 ist eine solche, daß die Laufrollen 169 auf den zylindrischen Segmentflächen nur während eines Teils jedes Bewegungszyklus der zweiten Kolbeneinheit 145 rollen, wobei dieser Teil des Bewegungszyklus der zykloidalen Beschleunigungsphase der zweiten Kolbeneinheit 145 entspricht. In entsprechender Weise läuft das genannte weitere Laufrollenpaar auf den zylindrischen Segmentflächen 167 nur dann, wenn die erste Kolbeneinheit 143 eine zykloidale Beschleunigung erfährt. Jede der Laufrollen 169 steht antreibend mit einer Antriebs­ rolle 171 in Verbindung, die fest an einer Welle 173 ange­ ordnet ist, die an der zweiten Kolbeneinheit 145 drehbar gelagert ist. Ein zylindrische Hülse 175, die aus einem Material mit Permanentmagneteigenschaften hergestellt ist, ist fest an der Welle angeordnet und innerhalb eines ring­ förmigen Luftspalts 177 in den Polen 179 eines Elektromagneten 181 aufgenommen, der in der zweiten Kolbeneinheit 145 ge­ lagert ist. Die Ausbildung ist eine solche, daß sich die Hülse 175 in dem Luftspalt 177 bei Drehung der Welle 173 dreht. Magnetische Hysteresis- u. Wirbelströme induziert in und durch die zylindrische Hülse 175 bei deren Drehung innerhalb des Luftspalts 177 des Elektromagneten bewirkt einen Widerstand an der sich drehenden Hülse 175. Der be­ wirkte Widerstand wird über die Welle 173 und die antreibende Rolle 171 weitergeführt an die Laufrolle 169. Ein Widerstand wirkt auch an diesen Elementen als eine Folge der Reibung an den Lagerflächen und der Viskosität des Schmiermittels. Wegen des an den Laufrollen einwirkenden Widerstands bei ihrem Lauf an den entsprechenden zylindrischen Segment­ flächen wird ein Drehmoment zwischen den Laufrollen und den zylindrischen Segmentflächen und somit zwischen der Kolben­ einheit 145 und der Kurbelwelle übertragen. In gleicher Weise wird ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der ersten Kolbeneinheit 143 übertragen, wenn letztere eine zykloidale Beschleunigung erfährt.

Claims (22)

1. Drehbewegungs-Wandler mit einem Nocken (15), der um eine zu einer zentralen Achse (12) exzentrische Achse (16) drehbar ist, die ihrerseits um die zentrale Achse (12) drehbar ist, wobei der Nocken (15) N Scheitelkurven (17) aufweist, deren äußerste Spitzen in gleichen Abständen rund um die und äqui­ distant von der zentralen Achse (12) angeordnet sind, wobei N eine ungerade ganze Zahl größer 1 ist, mit Antriebsmitteln (19, 21) zur Bewirkung einer Relativdrehung zwischen der zen­ tralen Achse (12) und dem Nocken (15) bei Drehung der exzen­ trischen Achse (16) um die zentrale Achse (12) oder des Noc­ kens (15) um die exzentrische Achse (16), wobei die Beziehung zwischen der zentralen Achse (12) und dem Nocken (15) solcher Art ist, daß sich der Nocken (15) um die exzentrische Achse (16) mit einer Winkelgeschwindigkeit gleich dem 2/(N+1)-fa­ chen der Winkelgeschwindigkeit der exzentrischen Achse (16) um die zentrale Achse (12) dreht, mit einem Paar Nockenstößel (23), das um eine im wesentlichen mit der zentralen Achse (12) zusammenfallende Achse drehbar ist und dessen Nocken­ stößel (23) an - von der zentralen Achse (12) aus gesehen - entgegengesetzten Seiten und in gleichen Abständen von der zentralen Achse (12) mit dem Nocken (15) in Berührung stehen, wobei dieser so geformt ist, daß bei Drehung der exzentri­ schen Achse (16) um die zentrale Achse (12) mit einer im we­ sentlichen konstanten Geschwindigkeit die Nockenstößel (23) 2N Beschleunigungszyklen vom Stillstand aus und 2N Verzöge­ rungszyklen zum Stillstand hin bei jeder vollständigen Umdre­ hung der Nockenstößel (23) ausführen.

2. Drehbewegungs-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nockenstößel (23) an einem Nockenstößelträ­ ger (27) angeordnet sind, der um die zentrale Achse (12) drehbar ist.

3. Drehbewegungs-Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Nockenstößel (23) eine Rolle (25) auf­ weist, deren Drehachse im wesentlichen parallel zur zentralen Achse (12) verläuft.

4. Drehbewegungs-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nocken (15) so geformt ist, daß der Abstand zwischen der äußersten Spitze jeder Nockenscheitelkurve (17) und einem diametral gegenüberliegenden Punkt an der Nocken­ oberfläche gleich dem Abstand zwischen den Nockenberührungs­ flächen der Nockenstößel (23) ist.

5. Drehbewegungs-Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nocken (15) an einem exzentrischen Bereich (13) einer Kurbelwelle (11) angeordnet ist, deren Drehachse die zentrale Achse (12) bildet, wobei die zentrale Längsachse des exzentrischen Bereichs (13) die exzentrische Achse (16) bildet.

6. Drehbewegungs-Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zur Bewirkung der Relativdrehung zwischen der zentralen Achse (12) und dem Nocken (15) in ei­ nem zum Nocken (15) koaxialen und an diesem befestigten, in­ nen verzahnten Zahnrad (21) bestehen, das mit einem Zahnrad (19) im Eingriff steht, dessen zentrale Achse mit der zentra­ len Achse (12) zusammenfällt und das drehfest gegenüber einem stationären Bezugsrahmen festgelegt ist.

7. Drehmechanismus mit einem Bewegungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens einen Noc­ ken (33, 35) und zwei Nockenstößel (37, 38), wobei der minde­ stens eine Stößel an einer Kurbelwelle (31) angeordnet ist, deren Achse mit der zentralen Achse (12) zusammenfällt, und wobei die beiden Nockenstößelpaare (37, 38) eine unterschied­ liche Bewegung erfahren können, und durch Kolbeneinheiten (47, 53), die je mit einem Nockenstößelpaar (37, 38) in Ver­ bindung stehen, wodurch jede Kolbeneinheit eine Bewegung in Übereinstimmung mit ihrem zugehörigen Nockenstößelpaar (37, 38) erfahren kann und wobei jede Kolbeneinheit (47, 53) eine gleiche Anzahl von Kolben (47, 53) aufweist, und durch eine kreisförmige Arbeitskammer (55) deren zentrale Achse mit der Drehachse der Kurbelwelle (31) zusammenfällt, wobei die Kol­ ben (47, 53) zur Arbeit in der kreisförmigen Arbeitskammer (55) dienen und die entsprechenden Kolben (47, 53) der Kol­ beneinheiten in einer gegenseitig verschachtelten Anordnung stehen, wodurch sie die Arbeitskammer (55) in eine Vielzahl von Arbeitsräumen unterteilen und wobei die unterschiedliche Bewegung zwischen den beiden Nockenstößelpaaren (37, 38) eine abwechselnde Expansion und Kontraktion der Arbeitsräume be­ wirkt, und durch mit der Arbeitskammer (55) in Verbindung stehende Fluid-Einlaß- und -Auslaßmittel.

8. Drehmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Nocken vorgesehen sind, wobei jedes Nockenstößelpaar mit einem Nocken in Verbindung steht.

9. Drehmechanismus nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die unterschiedliche Bewegung eine solche ist, in deren Folge die Beschleunigungszyklen der Kolbeneinheiten (47, 53) um 180° phasenverschoben sind.

10. Drehmechanismus nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßmittel eine Vielzahl von Öffnungspaaren umfassen, die in Abstandsintervallen rund um die Arbeitskammer angeordnet sind, wobei eine Öffnung je­ des Öffnungspaars eine Einlaßöffnung und die andere Öffnung jedes Öffnungspaars eine Auslaßöffnung ist, die Kolben wäh­ rend ihrer Bewegung aufeinanderfolgend an den Öffnungen vor­ beibewegbar sind, die Einlaß- und Auslaßöffnungen in Umfangs­ richtung höchstens so breit wie die Kolben und so angeordnet sind, daß zugehörige Kolben über den Öffnungen zu deren Ver­ schließung liegen, wenn einige der Arbeitsräume ihr minimales Volumen und die übrigen Arbeitsräume ihr maximales Volumen einnehmen.

11. Drehmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbeneinheit (47, 53) 2N Kolben aufweist.

12. Drehmechanismus nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Nocken (34) mit fünf Scheitelkurven.

13. Drehmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken (33, 35) drei Scheitelkurven aufweist.

14. Drehmechanismus mit einem Bewegungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens einen Noc­ ken und ein erstes, ein zweites und ein drittes Nockenstößel­ paar, wobei mindestens ein Nocken an einer Kurbelwelle (71) angeordnet ist, deren Achse mit der zentralen Achse zusammen­ fällt, wobei das erste und das dritte Nockenstößelpaar und ebenfalls das zweite und das dritte Nockenstößelpaar zueinan­ der eine unterschiedliche Bewegung erfahren können, durch eine erste, eine zweite und eine dritte Kolbeneinheit (89, 91, 87), die mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Noc­ kenstößelpaar in Verbindung stehen, wodurch jede Kolbenein­ heit (89, 91, 87) eine Bewegung in Übereinstimmung mit ihrem zugehörigen Nockenstößelpaar erfahren kann, und durch eine kreisförmige Arbeitskammer, deren zentrale Achse mit der Drehachse der Kurbelwelle (71) zusammenfällt, wobei die dritte Kolbeneinheit (87) eine Trennwand (107) aufweist, die zur abdichtenden Unterteilung der Arbeitskammer in ein Paar Arbeits-Teilkammern dient, und wobei die dritte Kolbeneinheit (87) eine Zahl von Kolben aufweist, die zur Arbeit in jeder Teilkammer bestimmt sind, und wobei die erste Kolbeneinheit (89) eine Vielzahl von Kolben aufweist, die zur Arbeit in ei­ ner der Teilkammern bestimmt sind, und wobei die erste Kol­ beneinheit (89) ebenso viele Kolben aufweist wie die dritte Kolbeneinheit (87) und die Kolben der ersten Kolbeneinheit (89) in Hinblick auf die Kolben der dritten Kolbeneinheit (87) in der genannten einen Teilkammer in gegenseitig durch­ schossener Weise angeordnet sind, um hierdurch diese Teilkam­ mer in eine Vielzahl von Arbeitsräumen zu unterteilen, und wobei die zweite Kolbeneinheit (91) eine Vielzahl von Kolben aufweist, die zur Arbeit in der anderen Teilkammer bestimmt sind, und wobei die zweite Kolbeneinheit (91) ebenso viele Kolben wie die dritte Kolbeneinheit (87) aufweist und die Kolben der zweiten Kolbeneinheit (91) hinsichtlich der Kol­ ben der dritten Kolbeneinheit (87) in der anderen Teilkammer in gegenseitig durchschossener Weise angeordnet sind, und wo­ bei die unterschiedliche Bewegung zwischen dem zweiten und dem dritten Nockenstößelpaar abwechselnd eine Expansion und Kontraktion der Arbeitsräume in der genannten anderen Teil­ kammer bewirkt, und um so diese Teilkammer in eine Vielzahl von Arbeitsräumen zu unterteilen, wobei die unterschiedliche Bewegung zwischen dem ersten und dem dritten Nockenstößelpaar eine abwechselnde Expansion und Kontraktion der Arbeitsräume in der genannten anderen Teilkammer bewirkt, und durch zweite Fluid-Einlaß- und -Auslaßmittel, die mit der anderen Teilkam­ mer in Verbindung stehen.

15. Drehmechanismus nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch drei Nocken (77, 79, 85), wobei das erste, das zweite und das dritte Nockenpaar mit einem Nocken in Zusammenarbeit stehen.

16. Drehmechanismus nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Einlaß- und Auslaßmittel eine Viel­ zahl von Öffnungspaaren umfassen, die in Abstandsintervallen rund um die eine Teilkammer angeordnet sind, wobei eine Öff­ nung jedes Öffnungspaars eine Einlaßöffnung und die andere Öffnung eine Auslaßöffnung ist, die Kolben der dritten Kol­ beneinheit während ihrer Bewegung aufeinanderfolgend an den Öffnungen vorbeibewegbar sind, die Einlaß- und Auslaßöffnun­ gen in Umfangsrichtung höchstens so breit wie die Kolben und so angeordnet sind, daß zugehörige Kolben über den Öffnungen zu deren Verschließung liegen, wenn einige der Arbeitsräume ihr minimales Volumen und die übrigen Arbeitsräume ihr maxi­ males Volumen einnehmen.

17. Drehmechanismus nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Einlaß- und Auslaßmittel eine Vielzahl von Öffnungspaaren umfassen, die in Abstandsinter­ vallen rund um die andere Teilkammer angeordnet sind, wobei eine Öffnung jedes Öffnungspaars eine Einlaßöffnung und die andere Öffnung eine Auslaßöffnung ist, die Kolben der dritten Kolbeneinheit während ihrer Bewegung aufeinanderfolgend an den Öffnungen vorbeibewegbar sind, die Einlaß- und Auslaßöff­ nungen in Umfangsrichtung höchstens so breit wie die Kolben und so angeordnet sind, daß zugehörige Kolben über den Öff­ nungen zu deren Verschließung liegen, wenn einige der Ar­ beitsräume ihr minimales Volumen und die übrigen Arbeitsräume ihr maximales Volumen einnehmen.

18. Drehmechanismus nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des dritten Nockenstößelpaars zur Bewegung des ersten Nockenstößelpaars und des zweiten Nockenstößelpaars um 180° phasenverschoben ist.

19. Drehmechanismus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kolbeneinheiten (89, 87) miteinan­ der fest verbunden sind.

20. Drehmechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Nocken äquidistant zur Drehachse der Kurbelwelle und an gegenüberliegenden Seiten derselben angeordnet sind und der dritte Nocken an einem der beiden erstgenannten Noc­ ken starr befestigt ist.

21. Drehmechanismus mit einem Bewegungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens einen Noc­ ken (33, 35) und zwei Nockenstößel (37, 38), wobei der minde­ stens eine Stößel an einer Kurbelwelle (31) angeordnet ist, deren Achse mit der zentralen Achse zusammenfällt und wobei die beiden Nockenstößelpaare (37, 38) eine unterschiedliche Bewegung erfahren können, und durch Kolbeneinheiten (47, 53), die je mit einem Nockenstößelpaar (37, 38) in Verbindung ste­ hen, wodurch jede Kolbeneinheit eine Bewegung in Übereinstim­ mung mit ihrem zugehörigen Nockenstößelpaar (37, 38) erfahren kann und wobei die beiden Kolbeneinheiten (47, 53) eine Viel­ zahl von Kolben (47, 53) aufweisen, die in einer verschach­ telten Anordnung in einer im wesentlichen kreisförmigen Ar­ beitskammer (55) zu arbeiten in der Lage sind, deren zentrale Achse mit der Drehachse der Kurbelwelle (31) zusammenfällt, wobei die Arbeitskammer durch ein Paar Seitenwände, eine In­ nenwand und eine Außenwand begrenzt ist, wobei das Seiten­ wandpaar und die Außenwand durch eine der Kolbeneinheiten ge­ bildet und einstückig mit dieser ausgebildet ist, während die Innenwand von beiden Kolbeneinheiten gebildet ist, wobei die Arbeitskammer durch die verschachtelten Kolben in eine Viel­ zahl von Arbeitsräumen unterteilt ist, wobei die unterschied­ liche Bewegung zwischen den beiden Nockenstößelpaaren (37, 38) eine abwechselnde Expansion und Kontraktion der Arbeits­ räume bewirkt, und durch mit der Arbeitskammer (55) in Ver­ bindung stehende Fluid-Einlaß- und -Auslaßmittel.

22. Drehmechanismus nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Einlaß- und -Auslaßmittel eine Öffnung (159) in der ersten Kolbeneinheit (143) aufweisen, die mit jedem Ar­ beitsraum in Verbindung steht, wobei jede Öffnung (159) bei Expansion ihres zugehörigen Arbeitsraums mit einer Fluid-Ein­ laßöffnung (161) und des weiteren bei Kontraktion ihres zuge­ hörigen Arbeitsraums mit einer Fluid-Auslaßöffnung (163) in Verbindung stehen kann.