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Umlaufende Maschine mit nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern.
Es sind bereits Maschinen mit nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern bekannt, bei denen entweder die Zylinder ununterbrochen kreisen und die Kolben abwechselnd still- stehen und beschleunigt vorgeholt werden oder umgekehrt, und bei denen die Steuerung derart eingerichtet ist, dass das Steuergetriebe selbst an der Kraft-oder Arbeitsübertragung nicht beteiligt ist, der absatzweise umlaufende Teil während seines Stillstandes nach beiden Richtungen gesperrt ist und bei der Hubbewegung mit allmählichen Geschwindigkeitsänderungen sich bewegt. Das Getriebe dieser bekannten Ausführungsformen weist eine verhältnismässig umständliche Einrichtung auf, da es so ausgeführt werden muss, dass alle oben erwähnten Bedingungen erfüllt sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine derartige Maschine mit nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern, bei der das Getriebe und seine Anordnung in der Maschine in wesentlich einfacherer Weise ausgeführt sind. Erfindungsgemäss wird der absatzweise bewegte Teil durch einen Hebel gesteuert, der an dem mit gleichmässiger Geschwindigkeit umlaufenden Teil drehbar gelagert ist und an einer ortsfesten Kurve so geführt wird, dass er den absatzweise bewegten Teil, mit dem er z. B. durch eine Kulissenführung verbunden ist, die ge- wünsche Bewegung erteilt.
Der als Steuermittel benutzte Hebel kann dabei jede beliebige Gestalt haben. Zweckmässig wird man ihm die Form eines Winkelhebels geben, damit die Abmessungen der Maschine nicht zu gross werden. Das Verhältnis der Abstände zwischen Drehpunkt und Führungsrolle sowie Drehpunkt und Kulissenbefestigung wirkt sich auch auf die Form der Kurve aus. so dass man es in der Hand hat, durch die Wahl des Verhältnisses der beiden Hebelarmlängen die Form der Führungskurve in gewisser Weise zu beeinflussen. Auch hat man weiterhin die Möglichkeit, die Kurve zur Führung des absatzweise bewegten Teiles ausserhalb oder innerhalb der Zylinderkreisbahn anzuordnen.
Der Grundgedanke bei allen möglichen Ausführungsformen besteht darin, den absatzweise bewegten Teil jeweils durch die im Getriebe wirkenden Kräfte zum Stillstand zu bringen und auch durch die Eigenart in der Gestaltung der Getriebeteile und der Führungskurve stillstehend zu halten, insbesondere auch während des Ausdehnungshubes, wobei zu diesem Zweck ein Mindestmass an Kraft aufgewandt werden soll.
Zu dem Zwecke muss die Kurvenbahn unter Zugrundelegung der beabsichtigten Ausbildung der einzelnen Getriebeteile so gestaltet werden, dass während des Stillstandes des Kolbens die Resultierende der für jede Stellung der Einzelteile rechnerisch zu ermittelnden, an den einzelnen Gelenkpunkten auftretenden und sich fortpflanzenden Kräfte bezogen auf den Anlenkpunkt des Steuerhebels an der gleichförmig umlaufenden Masse durch die Umlaufachse der Maschine geht.
Voraussetzung für das Arbeiten der Maschine ist noch die Bedingung, dass die gleichförmig umlaufende Masse gegenüber der absatzweise bewegten Masse ein erhebliches Übergewicht hat, damit der gleichförmige Gang gesichert ist und die Maschine beim Ausdehnl1ngslmh,
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine derartige Maschine, die beispielsweise als Zweitaktbrennkraftmaschine gedacht werden kann, Fig 2 einen Schnitt nach II-II der Fig. l ; Fig. 3 ist ein Schema der Maschine und zeigt die Wirkungsweise einer Maschine, bei der die steuernde Kurve aussen liegt und der Kolben während jedes zweiten Hubes stillsteht ; Fig. 4 ist ein Schema einer Maschine, bei der die steuernde Kurve zwischen den Zylindern und der Maschinendrehachse liegt.
Natürlich kann die Maschine mit jedem beliebigen Kreisprozess und als Kraftmaschine mit jedem beliebigen Treibmittel betrieben werden, und sie eignet sich in ihrer Umkehrung, d. h. wenn sie von aussen durch Kräfte angetrieben wird, auch als Arbeits-oder Werkzeug- maschine. Weggelassen sind in allen Figuren die Einrichtungen für Kühlung, Zündung und Steuerung der Ventile, da diese in bekannter Weise eingerichtet sein können.
In sämtlichen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dem in den Fig 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Maschine bezeichnet A die Welle der Maschine, durch deren Inneres Zufuhr und Abfuhr des'freib-oder Fijrderinittels erl'olgt ; ebenso können in bekannter Weise durch die Welle hindurch die Kühlmittel geleitet werden.
Mit der Welle A fest verbunden oder mit ihr aus einem Stück bestehend ist der Zylinder- körper B, der beispielsweise zwei diametral gegenüberliegende Zylinder hat. Dementsprechend sind vorteilhaft zwei Winkelhebel C bei D im Zylinderkörper B drehbar gelagert, die an einem Zapfen f je zwei Rollen G und H tragen.
Das andere Ende des Winkelhebels C fasst mit einer Kulisse J um den Kolbenbolzen K des Doppelkolbens , der um die Maschinen- achse schwingen kann. Die Rollen G und H laufen auf den Kurven N bzw. f, die fest am
Gehäuse 0 sitzen, in dem auch die Welle A gelagert ist. E ist die Grundplatte der
Maschine.
In Fig. 3 ist die Maschine im Schema nach folgendem Arbeitsprinzip dargestellt. So- lange der Kolbenbolzen K des Kolbens L stillsteht, durchläuft der Punkt D, der beispiels- weise als Punkt eines Schwungrades gedacht ist, das mit dem Zylinder B starr verbunden ist, den Kreisbogen von dem Punkt 1x bis Punkt 9x. Der Punkt F an dem Hebel C be. wegt sich während dieser Zeit von 1z-9z. Die betreffende Stellung des Kolbens K für diese
Zeit ist mit 1y-9 ! f bezeichnet.
Sodann setzt eine beschleunigte Bewegung des Kolbens L ein, die über ein Höchstmass führt und schliesslich wieder die Geschwindigkeit Null erreicht, ent- sprechend den Punkten 9y-7y. Der Punkt D durchläuft während dieser Zeit die Kurven- bahn 9x-17x und der Punkt F die Kurvenbahn 9z-17z. Dieses Spiel wiederhohlt sich, bis eine Maschinenumdrehung vollendet ist. Die Zahl der Spiele während einer Maschinenumdrehung ist beliebig aber ganzzahlig.
In den Fig. 1 und 2 sind die Kolben paarig gezeichnet. Es ist aber nicht nötig, diese
Anordnung zu verwenden, vielmehr können auch einzelne Kolben verwendet werden oder mehr als zwei gleichzeitig. Praktisch ist es, mehr als einen Kolben zu verwenden und die Anordnung so zu treffen, dass dann die Kräfte, die auf das ganze System wirken, ausgegeben sind, wodurch ein Mindestmass an Reibung für das ganze Kolbensystem erzielt wird.
In Fig. 4 ist die gleiche Kurve unter gleichen Verhältnissen und mit gleichen Bezifferungen dargestellt, nur dass in diesem Falle der angreifende Punkt D nicht ausserhalb, sondern innerhalb des Zylinderkreises liegt.
Eine Eigentümlichkeit der Steuerung nach der Erfindung liegt darin, dass die zeitweilige Stillsetzung des absatzweise bewegten Teiles nicht wie bei bekannten Ausführungen durch eine einzelne von einer mechanischen Sperrvorrichtung (Sperrklinke od. dgl.) ausgehende Kraft erfolgt, sondern durch das Zusammenwirken sämtlicher im Getriebe auftretenden Kräfte. Unter Zugrundelegung der beabsichtigten Gestaltung und Anordnung der einzelnen Getriebsteile, die den Tragkörper des Zylinders mit jenem des Kolbens verbinden, muss die Form der Kurve so ermittelt werden, dass während des beabsichtigten Stillstandes des Kolbens die Resultierende sämtlicher rechnerisch zu ermittelnden Kräfte bezogen auf den Lagerpunkt D für den Steuer. hebel durch die Umlaufachse A der Maschine geht.
Ist dies für alle Stellungen der Teile während dieses Hubteils der Fall, so ergibt sich daraus, dass an den Punkt D kein Drehmoment wirkt, dass also der auf den Kolben wirkende Expansionsdruck durch andere im System wirksame, durch die Form der Kurve in ihrer Richtung und Auswirkung bestimmte Kräfte wieder aufgehoben wird.
Die Kurven M und N in den in Fig. 1 und 2 sind äquidistant zu den Kurven M und N in den Fig. 3 und 4 so ausgebildet, dass auf N nur die Rolle G und auf 31'nur die Rolle H laufen kann. Dadurch wird eine dauernde Formschlüssigkeit, d. h. zwangsläufige Führung, erermöglicht, indem die eine Rolle auf der äusseren, die andere aber in entgegengesetzter Drehrichtung auf der inneren Kurvenbahn läuft.
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Durch entsprechende Wahl des Beschleunigu ngs- und Verzügerungswertes während des Nacheilhubes kann man die zulässige Belastung der Maschine in weiten Grenzen ändern. Auch ist die Möglichkeit gegeben, die einzelnen Hübe der Maschine nicht zeitgleich oder raumgleich zu machen. Dies hat z. B. für Flugzeugmaschinen den Vorteil, dass man von vornherein den Saughub räumlich grösser macht als den Verbrennungshub, wodurch auch in der Höhe eine gute Maschinenleistung erzielt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Umlaufende Maschine mit nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern und dazugehörigen Kolben, bei denen die Zylinder gleichförmig kreisen, die Kolben aber relativ dazu zurückbleiben und beschleunigt wieder nachgeholt werden, wobei die Steuerung durch ein an der Kraftübertragung unbeteiligtes Steuergestänge erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (B, I) für Zylinder und Kolben durch einen mit Längsspiel an gelenkten Hebel (C) verbunden sind, der an einem Punkt-vorteilhaft am Ende einer winkelförmig angesetzten Verlängerung-durch die Steuerkurve ,-ZV) so geführt wird, dass er von dem ihn antreibenden gleichförmig kreisenden Zylinder (B)
aus den an Masse geringeren Kolben 1 während jedes zweiten Hubes stillsetzt und nach beiden Richtungeu sperrt, während der andern Hübe ihm die allmählich beschleunigte und verzögerte Vorholbewegung erteilt.