DE217793C

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Publication number: DE217793C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es ist bekannt, daß die Leistung der Explosionskraftmaschinen annähernd proportional der Tourenzahl bzw. Kolbengeschwindigkeit ist. Die Kolbengeschwindigkeit hat aus Gründen der inneren Maschinenwiderstände mit Rücksicht auf den Wirtschaftlichkeitsgrad einen oberen Grenzwert zur Bestimmung, wo die Maschine ihre Vollkraft entwickelt. Sobald aber ■ die Kolbengeschwindigkeit bzw. dieIt is known that the power of the explosion engines is approximately proportional is the number of revolutions or piston speed. The piston speed has reasons of the internal machine resistances with consideration of the degree of economic efficiency an upper limit value to determine where the machine develops its full power. But as soon as ■ the piston speed or the

ίο Tourenzahl abnimmt, so geht damit auch die Leistung zurück. Aus diesem Umstand erwächst dem Explosionsmotor der bekannte Nachteil, daß die Ausnutzung seiner Vollkraft in Betrieben, wo verschiedene Geschwindigkeiten verlangt werden, nur unter Verwendung eines Geschwindigkeitswechselgetriebes möglich ist, in Anwendung und Ausführung, wie wir es z. B. in den Motorwagen kennen.
Die Erfindung besteht nun in einer Explosionskraftmaschine, bei welcher die Zylinder sich um die Achse der ebenfalls drehbaren Kurbelwelle drehen, und bei welcher die Veränderlichkeit des Drehmomentes der mit konstanter Kolbengeschwindigkeit arbeitenden Maschine dadurch herbeigeführt wird, daß den die kreisenden Zylinderbewegungen hervorbringenden Kräften ein Widerstand entgegengesetzt wird. Hierbei bildet der Kurbelzapfen mit den Angriffsstellen der Kolbenstangen für die Zylinder das Hubexzenter als Umlaufmaschine, welch letztere je nach der Größe der Widerstände das Drehmoment der Kurbelwelle beeinflußt. Je nach der relativen Geschwindigkeit, mit welcher sich die Zylinder gegen die Geschwindigkeit der Kurbelwelle drehen, verändert sich für letztere das Drehmoment. Wenn auch die Kolbengeschwindigkeiten immer dieselben bleiben, so wird das Drehmoment bei abnehmender Tourenzahl der Kurbelwelle zunehmen, weil die Zylinder sich um so schneller drehen, wodurch die Anzahl der Explosionen pro Kurbelumdrehung zunimmt.. Der wesentliche Unterschied der Erfindung gegenüber den bisher bekannten Explosionskraftmaschinen besteht also darin, daß das Drehmoment für eine konstante Kolbengeschwindigkeit beliebig verändert werden kann, daß man es somit in der Hand hat, das Maximum der Maschinenleistung, welche mit der höchsten Kolbengeschwindigkeit zusammenfällt, für alle Betriebszustände auf die Kurbelwelle einwirken zu lassen, gleichviel, ob diese langsam oder schnell sich dreht.ίο decreases the number of tours, the performance decreases. From this circumstance, the explosion engine has the known disadvantage that the use of its full power in companies where different speeds are required is only possible with the use of a speed change gear. B. know in the motor vehicle.
The invention consists in an explosion engine in which the cylinders rotate around the axis of the likewise rotatable crankshaft, and in which the variability of the torque of the machine operating at constant piston speed is brought about by the fact that the forces producing the circular cylinder movements are opposed to a resistance . Here, the crank pin with the points of application of the piston rods for the cylinder forms the stroke eccentric as a rotary machine, which the latter influences the torque of the crankshaft depending on the size of the resistances. Depending on the relative speed at which the cylinders rotate against the speed of the crankshaft, the torque changes for the latter. Even if the piston speeds always remain the same, the torque will increase with decreasing number of revolutions of the crankshaft, because the cylinders rotate the faster, which increases the number of explosions per crank rotation in that the torque can be changed at will for a constant piston speed, so that it is in the hand to let the maximum of the machine power, which coincides with the highest piston speed, act on the crankshaft for all operating states, regardless of whether it is slow or spinning fast.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Es bedeuten zunächst in den Fig. 1 und 2: α die Kurbelwelle der Explosionskraftmaschine, welche sich in den Lagern c dreht. An dem Kurbelzapfenlager d greifen die Kolbenstangen m der auf dem Umfange des Kurbelgehäuses e verteilten und hier fest verschraubten Zylinder f an. Das Kurbelgehäuse e ist mit all seinen verbundenen Teilen in den beiden Lagern g drehbar, welch letztere von den Trägern h gehalten werden. Ein mit dem Kurbelgehäuse fest verbundenes Zahnrad χ treibt durch die an dem Träger h gelagerten Zahnräder y, ζ einen um Lager p An embodiment of the invention is shown in the drawing in FIGS. First of all, in FIGS. 1 and 2: α is the crankshaft of the explosion engine, which rotates in the bearings c. The piston rods m of the cylinders f, which are distributed over the circumference of the crankcase e and are firmly screwed here, engage on the crank pin bearing d . The crankcase e is rotatable with all its connected parts in the two bearings g , the latter being held by the supports h . A gearwheel χ , which is firmly connected to the crankcase, drives a bearing p through the gearwheels y, ζ mounted on the carrier h

sich drehenden Ventilator v, welcher gleichzeitig die Kühlluft von den Zylindern sowie die Auspuffgase derselben, welche aus den Zylindern in den festen Ringkanal I hineinpuffen, nach den Sammelkanälen q hin drückt. k sind die Kanäle für das Brennstoffluftgemisch, welche das letztere vom Vergaser i zu den einzelnen Zylindern f führen. Eine Durchbohrung b in der Kurbelwelle α gestattet denrotating fan v, which simultaneously pushes the cooling air from the cylinders and the exhaust gases of the same, which puff out of the cylinders into the fixed ring duct I , towards the collecting ducts q. k are the channels for the fuel-air mixture, which lead the latter from the carburetor i to the individual cylinders f . A through hole b in the crankshaft α allows the

ίο durch die Kolbenundichtigkeiten nach dem Kurbelraum entfliehenden heißen Gasen den Abzug nach der Vorwärmekammer ο des Vergasers und von hier durch Öffnungen η nach außen, u ist der Kolbenzapfen, während r die Drehrichtung des Kurbelgehäuses mit den Zylindern und s diejenige der Kurbelwelle andeutet. In dem Schema der Fig. 3 ist i die Tangentialkomponente der Schubstangenkräft w, welche das Bestreben hat, den Zylinder im Sinne der Pfeilrichtung r um die Kurbelwellenachse α zu drehen.ίο the hot gases escaping from the piston to the crankcase cause the exhaust to the preheating chamber ο of the carburetor and from here through openings η to the outside, u is the piston pin, while r indicates the direction of rotation of the crankcase with the cylinders and s that of the crankshaft. In the diagram of FIG. 3, i is the tangential component of the push rod forces w, which tends to rotate the cylinder in the direction of the arrow r about the crankshaft axis α.

Für die Wirkungsweise ist es gleichgültig, ob es sich um ein- oder mehrzyhndrige, im Zweitakt oder Viertakt arbeitende Maschinen' handelt. Es sei zunächst angenommen, daß die Kurbelwelle sich allein drehe, indem das Kurbelgehäuse e mit den Zylindern f festgehalten wird. In dieser Stellung werden die einzelnen Zylinder entsprechend ihrer Reihenfolge arbeiten wie jede andere Explosionskraftmaschine. Sobald jetzt das Kurbelgehäuse sich selbst überlassen wird, so beginnt sich dasselbe durch die Einwirkungen der Tangentialkomponente t unter gleichzeitiger Überwindung eines Widerstandes, z. B. dem des Ventilators v, zu drehen. Bei dieser Maschine wird für jeden Betriebszustand der Kraftausgleich in der Weise herbeigeführt, daß unabhängig von der Umlaufzahl der Kurbelwelle die Kolbengeschwindigkeit der Zylinder annähernd dieselbe bleibt. Bei steigendem Kraftbedürfnis wird die Kurbelwelle sich langsamer drehen, während die Rotationsgeschwindigkeit der Zylinder im Sinne der Pfeilrichtung r zunehmen wird. Die Anzahl der Kraftimpulse pro Kurbelumdrehung wird so in steter Weise je nach Veränderlichkeit des Drehmomentes geregelt. Die Kraftimpulse entsprechen dann nicht mehr der absoluten Umlaufzahl der Kurbelwelle, sondern der relativen gegenüber dem Kurbelgehäuse. Diese ist, da sich beide in entgegengesetzter Richtung drehen, gleich der Summe der absoluten Umdrehungen. Handelt es sich z. B. um eine Viertaktmaschine und drehen sich für einen bestimmten Betriebszustand Kurbelwelle wie Kurbelgehäuse in entgegengesetztem Drehsinne mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, so erfolgt auf jede Kurbelumdrehung pro Zylinder je ein Kraft-For the mode of operation, it does not matter whether it is a single or multi-cylinder, two-stroke or four-stroke machine. It is initially assumed that the crankshaft rotates alone by holding the crankcase e with the cylinders f . In this position the individual cylinders will work according to their sequence like any other explosion engine. As soon as the crankcase is left to its own devices, the same begins as a result of the effects of the tangential component t while at the same time overcoming a resistance, e.g. B. that of the fan v to rotate. In this machine, the force balance is brought about for each operating state in such a way that the piston speed of the cylinder remains approximately the same regardless of the number of revolutions of the crankshaft. If the need for power increases, the crankshaft will rotate more slowly, while the rotation speed of the cylinders will increase in the direction of the arrow r . The number of force impulses per crank rotation is regulated in a constant manner depending on the variability of the torque. The force impulses then no longer correspond to the absolute number of revolutions of the crankshaft, but to the relative number in relation to the crankcase. Since both turn in opposite directions, this is equal to the sum of the absolute revolutions. Is it z. B. a four-stroke engine and if the crankshaft and the crankcase rotate in opposite directions at the same angular speed for a certain operating state, then for each crank rotation per cylinder there is one power

impuls, was einem Übersetzungsverhältnis von 1:2 gleichkommt. Dreht sich das Kurbelgehäuse z. B. dreimal während einer Kurbel-Umdrehung, so erfolgen auf letztere — = 2impuls, which equates to a gear ratio of 1: 2. The crankcase rotates z. B. three times during one crank rotation, then on the latter - = 2

Kraftimpulse pro Umdrehung, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis 1 : 4 usw. Um auf die kreisenden Zylinder einen Widerstand auszuüben, kann ein Ventilator υ benutzt werden, welcher vermittels der Zahnradübertragung χ, y, ζ mit den kreisenden Zylindern. gekuppelt ist. Die Wirkung des Ventilators auf das Drehmoment der Kurbelwelle ist gewissermaßen eine selbsttätige, indem bei zunehmender Drehgeschwindigkeit ein wachsender Widerstand auf die Zylinder ausgeübt wird, welcher durch entsprechende Ausführung und Übersetzung des Ventilators auf bestimmte Grenzwerte eingestellt werden kann.Force impulses per revolution, corresponding to a transmission ratio of 1: 4 etc. To exert a resistance on the rotating cylinders, a fan υ can be used, which by means of gear transmission χ, y, ζ with the rotating cylinders. is coupled. The effect of the fan on the torque of the crankshaft is, so to speak, an automatic one, in that with increasing rotational speed an increasing resistance is exerted on the cylinders, which can be set to certain limit values by appropriate design and translation of the fan.

Eine ähnliche Wirkung läßt sich auch erreichen durch Anlegen einer Bandbremse an die Kurbelgehäusenabe, z. B. an die Stelle des Zahnrades x, oder auch dadurch, daß die Größe der Tangentialkomponente t durch Verschieben der Zylindermittel aus der Radialität verändert wird, öder dadurch, daß mit dem kreisenden Kurbelgehäuse ein Luftkompressor gekuppelt wird zur Erzeugung von Druckluft (zum Anlaufenlassen und Rückwärtslaufen der Maschine usw.).A similar effect can also be achieved by applying a band brake to the crankcase hub, e.g. B. in the place of the gear wheel x, or in that the size of the tangential component t is changed by moving the cylinder means from the radiality, or by the fact that an air compressor is coupled to the rotating crankcase to generate compressed air (for starting and running backwards of the machine, etc.).

Schließlich kann man das Kurbelgehäuse durch eine unabhängige Vorrichtung drehen, was z. B. dann erforderlich wird, wenn die den Drehkräften der Zylinder entgegenwirkenden Kräfte (innere Maschinenwiderstände, die Kompression usw.) so groß sind, daß die Drehkraft der Zylinder zu sehr geschwächt wird. In ähnlicher Weise, wie es für den Ventilator vorgesehen ist, lassen sich die freien Kippkräfte zum Mittreiben der Kurbelwelle verwenden unter Zuhilfenahme eines Differentialgetriebes o. dgl. Letzteres hat man sich so zu denken, daß das Kurbelgehäuse an einem Differentialrad angreift, welches in der Achse der Kurbelwelle sitzt und durch Vermittlung zweier Planetenräder das — mit der Kurbelwelle fest verbundene — Gegendifferentialrad treibt. Dabei muß der Widerstand auf die Trommel der Planetenräder ausgeübt werden, der bis zum Festhalten gesteigert werden kann, so daß die Planetenräder die Umlauf bewegung no aufgeben und sich nur noch um ihre eigenen Achsen drehen. Dadurch ist erreicht, daß Kurbelwelle und Zylinder sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit in entgegengesetztem Sinne drehen und beide mit voller Kraft auf die Kurbelwelle einwirken.Finally, the crankcase can be rotated by an independent device, what z. B. is required when the counteracting the rotational forces of the cylinders Forces (internal machine resistance, compression, etc.) are so great that the torque the cylinder is weakened too much. In a similar way as it did for the fan is provided, the free tilting forces can be used to drive the crankshaft with the help of a differential gear o. the like. The latter one has to think that the crankcase engages a differential gear which is in the axle the crankshaft sits and, through the intermediary of two planetary gears, that - with the crankshaft firmly connected - counter differential drives. The resistance must be on the Drum of the planetary gears, which can be increased to hold, so that the planet gears give up the orbital motion and only care about their own Rotate axes. This ensures that the crankshaft and cylinder are identical Rotate the angular velocity in the opposite direction and open both with full power the crankshaft act.

Die Steuerung der Ventile muß selbstverständlich entsprechend den absoluten und relativen Bewegungen von Kurbelwelle und Zylindern erfolgen können, was dadurch erreicht iao wird, daß das Steuerrad der Kurbelwelle mit einem Zwischenrad, welches in der Wand desThe control of the valves must of course correspond to the absolute and relative Movements of the crankshaft and cylinders can take place, which is achieved iao is that the control wheel of the crankshaft with an intermediate gear, which in the wall of the

kreisenden Kurbelgehäuses fest gelagert ist und mit dieser umläuft, im Eingriff steht. Dieses letztere führt demnach alle absoluten und relativen Bewegungen der beiden Drehstellen aus, so daß von hier aus das Nockenrad — welches dann konzentrisch und lose auf der Kurbelachse gelagert sein muß — zur Steuerung der Ventile usw. angetrieben werden kann.circling crankcase is firmly mounted and revolves with this, is in engagement. This latter therefore guides all the absolute and relative movements of the two pivot points off, so that from here the cam wheel - which is then concentric and loosely on the crank axle must be stored - be driven to control the valves etc. can.

ίο Es ist klar, daß auf dieselbe Weise, wie die Kurbelwelle zur Kraftabgabe herangezogen wird, auf umgekehrte Weise dasselbe durch die Zylinder bzw. durch das Kurbelgehäuse geschehen kann, oder es können beide Arbeitsmöglichkeiten an derselben Maschine durch wechselseitige Belastungsvorrichtungen vorgesehen werden. Dieses ist namentlich dann von praktisch hohem Nutzen, wenn die Maschine im Leerlauf sich drehen soll, z. B. beim Ingangsetzen, kurzen Aufenthalt 0. dgl. Es wird dann einfach die Kurbelwelle vermittels einer Bandbremse oder 'sonstwie festgehalten, so daß sich die Zylinder frei drehen können. Damit wird gleichzeitig der Zweck einer sicher wirkenden sanften Kupplung erfüllt, indem zum Anfahren und Laufenlassen einfach die Belastungswiderstände gewechselt werden.ίο It is clear that in the same way as that Crankshaft is used for power output, the same thing in reverse the cylinder or through the crankcase can be done, or both work options be provided on the same machine by reciprocal loading devices. This is by name then of great practical use when the machine is to idle, e.g. B. at Start up, short stay 0. The like. The crankshaft is then simply mediated a band brake or 'otherwise held so that the cylinders can rotate freely. This simultaneously fulfills the purpose of a reliably acting soft coupling by Simply change the load resistors to start and run.

Die Gaszufuhr erfolgt konzentrisch durch die in entsprechender Weise ausgebildete, Kurbelgehäusenabe, an welche in radialer Verteilung die Saugstutzen zu den einzelnen Zylindern direkt abzweigen. Die heißen Gase im Kurbelgehäuseinnern werden durch die Kurbelwellendurchbohrung b nach dem Vergaserraum 0 geführt, um dort zur Vorwärmung zu dienen. Der Auspuff erfolgt nach dem feststehenden ' Ringkanal I, dessen Inneres unter der Einwirkung des Ventilators ν unter Unterdruck steht. Auf diese Weise wird gleichzeitig der Veränderlichkeit der Betriebsverhältnisse Rechnung getragen, indem ein verstärktes Auspuffen bei langsam laufender Kurbelwelle eine erhöhte Tätigkeit des Ventilators im Gefolge hat, während eine schnell laufende Kurbelwelle immer größere Wagengeschwindigkeit voraussetzt, welche die Wirkung des in diesem Falle langsamer laufenden Ventilators durch die vor und hinter dem Wagen geschaffenen Überdruck- und Unterdruckverhältnisse unterstützen, welche überdies bei der getroffenen Anordnung injektierend auf den Ringkanal I einwirken.The gas is supplied concentrically through the correspondingly designed crankcase hub, to which the suction nozzles to the individual cylinders branch off directly in radial distribution. The hot gases inside the crankcase are fed through the crankshaft bore b to the carburetor chamber 0 in order to be used for preheating there. The exhaust takes place after the fixed 'ring duct I, the inside of which is under negative pressure under the action of the fan ν. In this way, at the same time, the variability of the operating conditions is taken into account, in that increased exhaust when the crankshaft is running slowly results in increased fan activity, while a crankshaft running at high speed requires ever greater vehicle speed, which in this case has the effect of the slower running fan support the overpressure and underpressure conditions created in front of and behind the car, which moreover have an injecting effect on the annular channel I when the arrangement is made.

Die besonderen Eigenschaften dieser neuen Kraftmaschine bestehen darin, daß das Drehmoment bzw. die Tourenzahl für eine kon- stante Kolbengeschwindigkeit beliebig verändert werden kann, somit die bisher üblichen Geschwindigkeitswechselgetriebe entbehrlich werden. Dabei erfolgt die Übertragung der vollen Arbeitsleistung immer dermaßen, daß der Ausgleich auch der plötzlichsten und stärksten Drehmomentschwankungen stoßfrei durch die Maschine selbst herbeigeführt wird. Diese Ausgleichbestrebungen haben den weiteren Vorzug, daß sich die Maschine für den Antrieb von Lüftschiffen und Schiffsschrauben selbsttätig auf die dem höchsten Nutzeffekt •entsprechende Tourenzahl einstellt. Es werden ebenso die üblichen Kupplungen entbehrlich, indem beim Leerlauf der Maschine die Kurbelwelle festgehalten werden kann, so daß nur die Zylinder sich drehen. Die Maschinenteile sind so gleichzeitig Schwungmasse, so daß ein besonderes Schwungrad ebenfalls überflüssig ist. Das Ganze bildet einen überaus leichten, einfachen und bequem zugänglichen Drehkörper, der in seiner Konstruktionsgestaltung in gleich vollkommener Weise die Gasführung sowie die gleichmäßige Schmierung der Innenteile ermöglicht. Ebenso vollkommen gestaltet sich bei der exponierten Lage der Zylinder die Kühlwirkung.The special properties of this new engine are that the torque or the number of revolutions for a con constant piston speed can be changed as required, thus the previously usual Speed change gear can be dispensed with. The full work performance always in such a way that the balance is even the most sudden and the strongest torque fluctuations is caused by the machine itself without jolting. These efforts to compensate have the further advantage that the machine for the Drive of ventilators and propellers automatically for the highest efficiency • sets the corresponding number of tours. The usual couplings are also unnecessary, by holding the crankshaft when the engine is idling, so that only the cylinders rotate. The machine parts are centrifugal mass at the same time, so that a special flywheel is also unnecessary. The whole thing makes you very much light, simple and easily accessible rotating body, which in its construction design in the same perfect way the gas flow and the uniform lubrication of the internal parts is made possible. Just as perfect The cooling effect is created in the exposed position of the cylinders.

Claims

Patent claim:

Explosive engine with rotating cylinders, in which cylinder and crankshaft rotate in opposite directions - characterized in that the circling cylinder a fan, which at the same time the cooling air for the cylinder promotes, sucks the exhaust gases and cooling air through the fixed exhaust ring sucks, drives to the torque and the angular speed of the crankshaft independent of the piston speed ability to change.

For this purpose ι sheet of drawings.