DE199220C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 199220 KLASSE 20 #. GRUPPE- JVl 199220 CLASS 20 #. GROUP

ADOLPH KLOSE in BERLIN-HALENSEE.ADOLPH KLOSE in BERLIN-HALENSEE.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. März 1906 ab.Patented in the German Empire on March 13, 1906.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lokomotive, die durch Verbrennungsmotoren getrieben wird.The present invention relates to a locomotive powered by internal combustion engines is driven.

Es sind durch Kolbenmaschinen angetriebene Fahrzeuge bekannt, deren Arbeitszylinder unter 45⁰ zur Gleisebene geneigt sind und paarweise auf die Kurbeln einer in der senkrechten Längsmittelebene des Fahrzeuges . angeordneten Blindachse wirken.There are known by piston engine powered vehicles whose working cylinders are inclined at 45 ⁰ to the track plane and in pairs on the cranks of a in the vertical longitudinal center plane of the vehicle. arranged blind axis act.

Es sind ferner Kurbelanordnungen bei durch Verbrennungsmotoren angetriebenen Fahrzeugen bekannt, die symmetrisch zu der senkrecht zur Kurbelachse liegenden Mittelebene liegen.There are also crank assemblies in those driven by internal combustion engines Vehicles known that are symmetrical to the center plane perpendicular to the crank axis lie.

Endlich ist es auch bekannt, bei Lokomotiven senkrecht zur Längsmittelebene des Fahrzeuges gelagerte Blindachsen einzuschalten, um den Antrieb auf die Treibräder zu übertragen.Finally, it is also known, in the case of locomotives, perpendicular to the median longitudinal plane of the Switch on blind axles of the vehicle in order to drive the drive wheels transferred to.

Die Ausführung des Antriebes gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Vereinigung dieser drei bekannten Einrichtungen dar, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß hier sechs unter 45⁰ zur Gleisebene geneigte Arbeitskolben je paarweise mittels Schubstangen von gleicher Länge auf symmetrisch zur senkrechten Längsmittelebene der Lokomotive angeordnete Kurbeln einer Blindachse wirken, die mit den Treibachsen durch Kuppelstangen oder auf sonstige Art verbunden ist. Da hierbei ferner die Summen der Massen zu beiden Seiten der senkrechten Längsmittelebene gleich gewählt sind und alle Schubstangen gleiche Länge haben, so wird durch die geschilderte Triebwerksanordnung in Verbindung mit den gewählten Triebwerksabmessungen die neue und vorteilhafte Wirkung erreicht, daß die Massendrücke der Triebwerke Wirkungen irgendwelcher Art, auch solche infolge endlicher Schubstangenlänge, auf die Federn der Lokomotive nicht ausüben und hierbei auch keinerlei Drehbzw. Schlingermomente in Richtung der Gleisebene auftreten können. The embodiments of the drive according to the present invention is an association of these three known devices, wherein the arrangement is such that here six below 45 ⁰ inclined to the track plane working pistons each in pairs, by means of push rods of equal length arranged symmetrically to the vertical longitudinal center plane of the engine cranks act on a blind axle, which is connected to the driving axles by coupling rods or in some other way. Since the sums of the masses on both sides of the vertical longitudinal center plane are selected to be the same and all push rods have the same length, the described engine arrangement in conjunction with the selected engine dimensions achieves the new and advantageous effect that the mass pressures of the engines have effects of some kind , even those due to finite length of the push rod, do not exercise on the springs of the locomotive and no rotation or rotation. Rolling moments in the direction of the track level can occur.

In Fig. ι bis 3 ist die Gesamtanordnung der^v Lokomotive in einem Längsschnitt, einem Querschnitt und im Grundriß dargestellt.In Fig. 1 to 3 the overall arrangement of the ^{locomotive v is shown} in a longitudinal section, a cross section and in plan.

Die Arbeitszylinder A₁, A₂, B₁, B₂ und B₁, B₂ wirken je paarweise mittels Schubkurbelgetriebe von gleich linearen Abmessungen auf die zugehörige Triebkurbel der gekröpften Blindachse k, k ein, die ihrerseits im abgefederten Lokomotivrahmen fest gelagert ist (gegebenenfalls könnten auch mehrere Blindachsen angeordnet sein). Die Arbeitszylinder sind mit Steuerungen zur Regelung des Ganges und zum Umsteuern vom Fahrerstände aus versehen.The working cylinders A ₁ , A ₂ , B ₁ , B ₂ and B ₁ , B ₂ each act in pairs by means of slider crank gears of the same linear dimensions on the associated drive crank of the cranked blind axle k, k , which in turn is firmly mounted in the spring-loaded locomotive frame (if necessary several blind axes could also be arranged). The working cylinders are provided with controls for regulating the gear and for reversing from the driver's cab.

Im weiteren stellen P den Vorratsbehälter für Brennmaterial und R, R Luftbehälter für gepreßte Betriebsluft dar, die durch eine unabhängig betriebene Luftpumpe L geliefert wird, welche ebenfalls ohne freie Massen- kräfte und Schlingermomente arbeiten soll. Der Behälter für Kühlwasser ist mit W, W und die Auspuffdämpfer sind mit T, T bezeichnet. In the following, P represent the storage container for fuel and R, R represent air containers for compressed operating air , which is supplied by an independently operated air pump L , which should also work without free inertia forces and rolling moments. The tank for cooling water is labeled W, W and the exhaust silencers are labeled T, T.

Die Arbeitszylinder sind unter 45⁰ geneigt zur Gleisebene paarweise auf je eine Kurbel wirkend angeordnet, mittels Kolben undThe working cylinders are tilted 45 ⁰ to the track plane in pairs on a respective crank arranged to act, by means of piston and

Schubstangen von gleicher Länge. Ein solches Kolbenpaar A₁, A₂ liegt hier in der senkrechten Längsmittelebene der Lokomotive und wirkt auf eine mittlere Kurbel der Blindachse, während die beiden anderen Kolbenpaare B₁, B₂ auf zwei symmetrisch liegende Kurbeln, die unter i8o° zur Mittelkurbel stehen, wirken; die beiden außen liegenden Kolbenpaare haben je halb so große hin undPush rods of the same length. Such a pair of pistons A ₁ , A ₂ lies in the vertical longitudinal center plane of the locomotive and acts on a central crank of the blind axle, while the other two piston pairs B ₁ , B _{2 act} on two symmetrical cranks that are at 180 ° to the central crank ; the two outer pairs of pistons each have half the size back and forth

ίο und her gehende Massen wie das mittlere, jedoch ist die Schubstangenlänge und der Kurbelhalbmesser bei allen Kolben gleich groß. Kurbeln und Massen sind hiernach symmetrisch zur senkrechten Längsmittelebene der Lokomotive angeordnet, und durch diese Gesamtanordnung wird bewirkt, daß etwa frei auftretende Massenkräfte des Triebwerkes keine Schlingermomente erzeugen können. Wesentlich ist nicht die Zylinderzahl, sondern die symmetrische Anordnung zu beiden Seiten der Längsmittelebene.ίο walking masses like the middle one, however, the push rod length and the crank radius are the same for all pistons great. According to this, cranks and masses are symmetrical to the vertical longitudinal center plane the locomotive is arranged, and this overall arrangement has the effect that approximately freely occurring inertial forces of the engine cannot generate any rolling moments. It is not the number of cylinders that is important, but the symmetrical arrangement both sides of the median longitudinal plane.

Wenn bei der dargestellten Anordnung die Kolben der seitlichen Kolbenpaare B₁ , B₂ und B₁, B₂ nur den halben Querschnitt des mittleren Kolbenpaares erhalten, ergeben sich auch gleichmäßig verteilte und zentrisch wirkende Drehmomente auf die Blindachse, wenn die Motoren im Zweitakt arbeiten, neben der oben erläuterten Wirkung der s)'mmetrischen Anordnung zur Längsmittelebene.If, in the arrangement shown, the pistons of the lateral piston pairs B ₁ , B ₂ and B ₁ , B _{2 have} only half the cross section of the middle piston pair, evenly distributed and centrally acting torques result on the blind axis when the engines work in two-stroke, in addition to the above-explained effect of the s) 'mmetric arrangement to the longitudinal center plane.

Wenn die Motoren im Viertakt arbeiten, bedarf es hierzu auf jeder Seite der Längsmittelebene, symmetrisch angeordnet, zweier Kolbenpaare.If the engines work in four-stroke, this requires on each side of the longitudinal center plane, symmetrically arranged, two pairs of pistons.

Bei dieser Anordnung sind nicht nur die hin und her gehenden Massen durch Gegenläufigkeit ausgeglichen, sondern auch die durch die endliche Schubstangenlänge entstehenden Massenkräfte werden derart gerichtet, daß sie senkrecht zur Gleisebene keine Wirkung äußern.With this arrangement, not only are the masses going back and forth due to counterrotation balanced, but also those resulting from the finite length of the push rod Mass forces are directed in such a way that they have no effect perpendicular to the track plane.

Setzt man zunächst unendlich lange Kurbelstangen voraus, so verschiebt sich bei jedem beliebigen Kurbelwinkel (Fig. 4) der Schwerpunkt, S_a der Massen des Triebwerks A₁, A₂ ebensoviel aus der senkrechten Ebene durch die Blindachse nach der einen Seite, wie der Schwerpunkt S_b der Massen der Triebwerke B₁, B₂ nach der anderen Seite.Assuming infinitely long connecting rods, at any crank angle (Fig. 4) the center of gravity, S _{a of} the masses of the engine A ₁ , A _2, shifts as much from the vertical plane through the blind axis to one side as the center of gravity S _{b of} the masses of the engines B ₁ , B ₂ to the other side.

Die Gesamtschwerpunktlage bleibt also unverändert, weshalb unter obiger Voraussetzung freie Massenkräfte nicht auftreten. Der Schwerpunkt S_a des Kolbenpaares A₁, A₂, wie derjenige S_b der Kolbenpaare B₁, B₂ bewegt sich in einem Kreise unter i8o° versetzt zueinander um den Mittelpunkt S (Fig· 4)·The overall center of gravity remains unchanged, which is why free inertia forces do not occur under the above condition. The center of gravity S _{a of} the piston pair A ₁ , A ₂ , like that S _{b of} the piston pairs B ₁ , B _2, moves in a circle at an offset of 180 ° from one another around the center point S (FIG. 4).

Fig. 5 stellt diese Massenwirkungen unterFig. 5 assumes these mass effects

der gemachten Voraussetzung unendlicher Kurbelstangenlängen durch einen einfachen Kräfteplan dar. Die Beschleunigung ρ der hin und her gehenden Massen eines Kurbelgetriebes ist allgemeinthe assumption made for infinite connecting rod lengths through a simple force plan. The acceleration ρ of the masses moving back and forth in a crank mechanism is general

ρ = — (cos α +_ λ cos 2 α), ρ = - (cos α + _ λ cos 2 α),

wobei ν die Kurbelgeschwindigkeit, r den Kurbelhalbmesser, α den jeweiligen Kurbelwinkel und λ das Verhältnis der Kurbellänge zur Schubstangenlänge bezeichnet. Ist λ = o, also die Schubstangenlänge unendlich, so ist die Massenbeschleunigungwhere ν denotes the crank speed, r the crank radius, α the respective crank angle and λ the ratio of the crank length to the push rod length. If λ = o, i.e. the length of the push rod is infinite, then the mass acceleration is

ρ = ρ =

cos a, cos a,

also der Kosinusfunktion des Kurbelwinkels proportional.thus proportional to the cosine function of the crank angle.

Für irgendeinen Kurbelwinkel a (Fig. 5) wirke nun das eine Kolbenpaar an der Kurbel A, die gegenläufigen Kolbenpaare an der Kurbel B; so ergibt das Triebwerk A₁ die Beschleunigungskraft a, A, das Triebwerk A₂ die Beschleunigungskraft b, A, beide vereinigt ergeben die Resultante m, A; die anderen Kolbenpaare mit der Kurbel B ergeben gleicherweise die Beschleunigungskräfte al', B und b\ B, die sich in die Resultante m, B vereinigen, welche gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet von m,_A und daher ausgeglichen ist. ■ ..For any crank angle a (FIG. 5), one pair of pistons act on crank A, the opposing pairs of pistons act on crank B; so the engine A ₁ gives the acceleration force a, A, the engine A ₂ the acceleration force b, A, both combined give the resultant m, A; the other pairs of pistons with the crank B likewise produce the acceleration forces al ', B and b \ B, which combine in the resultant m, B , which is equal in size but directed in the opposite direction to m, _A and is therefore balanced. ■ ..

Die von der endlichen Länge der. Schubstangen herrührenden Massenkräfte sindThose of the finite length of the. Mass forces originating from push rods are

P = — [λ cos 2 -α]. P = - [λ cos 2 -α].

Diese zusätzlichen Massenkräfte sogenannter zweiter Ordnung sind der Kosinusfunktion des jeweiligen doppelten Kurbelwinkels proportional; sie erscheinen also während einer Umdrehung je viermal in derselben Größe, jedoch den Richtungssinn wechselnd, und sind dazwischen viermal = o.These additional inertial forces of so-called second order are the cosine function proportional to the respective double crank angle; so they appear during a Revolutions each four times in the same size, but changing the sense of direction, and are in between four times = o.

Für sämtliche Kurbelgetriebe ist. das Verhältnis λ, d. h. von Kurbel zu Stangenlänge, wie früher bereits erwähnt, gleich groß angenommen und die Massen an der Kurbel A sind, wie ebenfalls erwähnt, gleich groß wie die an den Kurbeln B zusammen. Es stehe nun (Fig. 6) die eine Kurbel bei A, die dazu gegenläufige Kurbel bei JB, so ergibt sich von Triebwerk A₁ eine freie zusätzliche Massenkraft A, α, von Triebwerk A₂ eine solche A₁ b, diese beiden vereinigen sich in eine Resultante A, c, deren Richtung stets 45⁰ zu den Schubrichtungen bleibt. Auf die gegenläufige Kurbel B wirken in gleicher Weise gleichzeitig die zusätzlichen .Massenkräfte B, a' und B, b', die sich zu der Resultante B, c' zusammensetzen, welche ebenfalls stets 45⁰ zu den Schubrichtungen ge-For all crank gears is. the ratio λ, ie from crank to rod length, as mentioned earlier, assumed to be the same and the masses at crank A are, as also mentioned, the same as those at cranks B together. If one crank is now (Fig. 6) at A, the counter-rotating crank at JB, there is a free additional inertia force A, α from engine A ₁ , from engine A ₂ such a ₁ b, these two combine into a resultant A, c, the direction of which always ^{remains 45 0} to the thrust directions. The additional 'inertia forces B, a' and B, b ', which are combined to form the resultant B, c' , which are also always 45 ^° to the directions of thrust, act in the same way on the counter-rotating crank B.

richtet bleibt, und zwar in gleichem Sinne wirkend wie A, c. Wegen der endlichen Stangenlänge sind ausschließlich zusätzliche freie Massenkräfte vorhanden, die stets nur in Richtung der Fahrt, nie aber auf Rahmen und Gleise einwirken und sich in der Längssymmetrieebene der Lokomotive summieren, also auch keinerlei Schlingermomente ergeben. remains aligned, acting in the same way as A, c. Because of the finite length of the rod, there are only additional free inertial forces that only act in the direction of travel, but never on the frame and tracks, and add up in the longitudinal plane of symmetry of the locomotive, thus resulting in no rolling moments.

ίο Hieraus ergibt sich, daß aus der Triebmaschine bei dieser Anordnung keinerlei störende Wirkungen auf den Lauf der Lokomotive eintreten, wobei, wie früher erwähnt, dafür zu sorgen ist, daß die Luftmaschine L (Fig. ι und 3) ebenfalls keinerlei störende Pressungen oder Massenkräfte ergibt.ίο It follows that with this arrangement no disruptive effects on the running of the locomotive occur from the prime mover, whereby, as mentioned earlier, it must be ensured that the air machine L (Fig. 1 and 3) likewise does not have any disruptive pressures or inertial forces results.

Claims

Patent claim:

Locomotive powered by internal combustion engines, characterized in that that the driving machine consists of working cylinders inclined at 45 ° to the track plane, the pistons of which are in pairs symmetrical to the vertical longitudinal center plane of the locomotive on a blind axis perpendicular to this longitudinal center plane act by means of slider crank drives of the same dimensional ratios, with the inertia forces of the piston pairs with associated push rods on both sides of the vertical longitudinal center plane of the locomotive are the same.

1 sheet of drawings.

, printed by the ReichsdruckereI.