DE553283C

DE553283C - Piston machine with one or more cylinders arranged tangentially in a cylinder block

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Publication number: DE553283C
Application number: DEH120986D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-03-28
Filing date: 1929-03-28
Publication date: 1932-06-23

Description

Kolbenmaschine mit einem oder mehreren in einem Zylinderblock tangential angeordneten Zylindern Es sind Kolbenmaschinen mit einem oder mehreren in einem Zylinderblock tangential angeordneten Zylindern und mit einer Führungsbahn bekannt, bei der sich relativ zur Führungsbahn der Zylinderblock dreht und bei der auf der Führungsbahn Führungsglieder laufen. die je mit einem Kolben und dem Zylinderblock mittels Kolbenstange und Lenker gelenkig verbunden sind.Piston machine with one or more tangential in a cylinder block arranged cylinders There are piston engines with one or more in one Cylinder block tangentially arranged cylinders and known with a guideway, in which the cylinder block rotates relative to the guideway and in which on the Guide track guide links run. each with a piston and the cylinder block are articulated by means of a piston rod and handlebar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung greifen bei diesen Maschinen Kolbenstange und Lenker an einer gemeinsamen Achse des auf einer kreisrunden, exzentrisch zum Zylinderblock gelagerten Führungsbahn laufenden Führungsgliedes an.In accordance with the present invention, piston rods grip these machines and handlebars on a common axis of the on a circular, eccentric to Cylinder block mounted guide track on running guide link.

Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet es einerseits, die Führungsbahn einfach und billig als kreisrunde Kurven herzustellen, deren richtige Form stets leicht nachzuprüfen ist und deren Herstellung in einfacher Weise mit den üblichen Bearbeitungsmethoden erfolgen kann.The arrangement according to the present invention on the one hand allows to produce the guideway simply and cheaply as circular curves, their correct ones Shape is always easy to check and its production in a simple manner with can be done using the usual processing methods.

Andererseits bietet die neue Verbindung der exzentrischen Kurvenanordnung mit der tangentialen Lage der Zylinder die Möglichkeit, den der Kolbenkraft zugeordneten Hebelarm zu vergrößern und hierdurch das Drehinoment der Maschinen und damit die effektive Leistung derselben erheblich zu steigern gegenüber jenen Maschinen mit radial liegenden Zylindern, bei denen der für das Drehinoment erforderliche Hebelarm im Höchstfall gleich der Exzentrizität zwischen Bahn und Zylinderblock ist und in den Totpunktstellungen der Kolben auf Null zurückgeht. Demgegenüber ergibt sich bei den erfindungsgemäß gebaut= Maschinen ein gleichmüßiges, kräftiges Schwungmoment und damit ein außerordentlich elastisches Arbeitsspiel, das sich unter günstigen mechanischen und dynamischen Bedingungen vollzieht, insbesondere wenn man in weiterer Ausbildung der Erfindung den Enden der Kolbenpleuelstangen durch am Zylinderblock befestigte Lenker einen sicheren Halt gibt, der einerseits eine gleichmäßige, reibungslose Führung der Kolben und ihrer Schubstangen gewährleistet, zugleich aber auch Leistungsverluste durch Abgleiten der Schubstangenenden von der Führungsbahn verhindert.On the other hand, the new connection offers the eccentric curve arrangement with the tangential position of the cylinder the possibility of the piston force assigned To increase the lever arm and thereby the torque of the machines and thus the to increase the effective performance of the same considerably compared to those machines with radial cylinders with the lever arm required for the torque is at most equal to the eccentricity between track and cylinder block and in the dead center positions of the pistons goes back to zero. In contrast, it results with the machines built according to the invention = a steady, powerful moment of inertia and thus an extraordinarily elastic working cycle, which can be found under favorable mechanical and dynamic conditions, especially if you are in further Formation of the invention the ends of the piston connecting rods through on the cylinder block attached handlebars gives a secure hold, which is on the one hand an even, smooth Guidance of the pistons and their push rods guaranteed, but at the same time also performance losses prevented by sliding the push rod ends off the guideway.

Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung.The drawing serves to explain the invention.

In Fig. i ist eine auf eine gemeinsame kreisförmige Führungsbahn .4o arbeitende Gruppe vön beispielsweise drei Zylindern i i, 12, 13 mit Kolben 14, 15, 16 veranschaulicht. Die Kolben weisen schwingende Schubstangen 17, 18, ig auf, die bei dem veranschaulichten Beispiel mit Rollen 27, 28, 29 auf die kreisförmigeFührungsbahnd.oarbeiten. Durch die Anordnung der schwingenden Schubstangen wird der Vorteil erreicht, daß das freie Schubstangenende Bewegungen tangential zur Führungsbahn ausführen kann, so daß Kraftkomponenten tangential zur Führungsbahn wirksam werden können. Gemäß der Erfindung sind nun die relativ zur exzentrisch liegenden Führungsbahn drehbaren Zylinder im Zylinderblock tangential angeordnet und die schwingenden Schubstangen ihrer Kolben sind mittels Lenker an den Zylinderblock angelenkt. Durch diese Lenker werden die Enden der Schubstangen sowie die von ihnen getragenen Führungsorgane, z. B. Führungsrollen, tangential zur Bahn geführt, so daß der Verschleiß der Führungsstelle und im Zusammenhang damit auch der Verschleiß der Kolben und Zylinderfläche erheblich vermindert wird. Die Anordnung ist infolge dieser Anordnung für Brennkraftmaschinen, für Fahrzeugantriebe, besonders geeignet, einerseits mit Rücksicht auf die gedrängte, in einer Ebene unterzubringende Bauart, andererseits aber auch mit Rücksicht auf die Schwungverhältnisse der im Kreise symmetrisch verteilten Anordnung.In Fig. I a working on a common circular guide track .4o group of, for example, three cylinders ii, 12, 13 with pistons 14, 15, 16 is illustrated. The pistons have oscillating push rods 17, 18, ig which in the illustrated example work with rollers 27, 28, 29 on the circular guide way. The arrangement of the oscillating push rods has the advantage that the free end of the push rod can carry out movements tangential to the guideway, so that force components can be effective tangentially to the guideway. According to the invention, the cylinders, which can be rotated relative to the eccentric guideway, are arranged tangentially in the cylinder block and the oscillating push rods of their pistons are articulated to the cylinder block by means of links. Through this link, the ends of the push rods and the guide members carried by them, z. B. guide rollers, guided tangentially to the web, so that the wear of the guide point and in connection with it, the wear of the piston and cylinder surface is significantly reduced. As a result of this arrangement, the arrangement is particularly suitable for internal combustion engines, for vehicle drives, on the one hand taking into account the compact design to be accommodated in one plane, but on the other hand also taking into account the momentum of the symmetrically distributed arrangement in a circle.

Auch werden bei der Anordnung die ungünstigen Wirkungen, die sonst in den Umkehrpunkten der Brennkraftmaschinen durch tote Punkte auftreten, vermieden. Auch hat die gute, gleichmäßige Führung der Zylinder zur Folge, daß während der Leerlaufperioden der Zylinder Füllung und Auspuff von den arbeitenden Zylindern geleistet wird, so däß sich also im besonderen für Zweitaktmotoren günstige Arbeitsverhältnisse ergeben. .The arrangement also has the adverse effects that would otherwise occur in the reversal points of the internal combustion engine caused by dead points are avoided. Also has the good, uniform guidance of the cylinder means that during the Idle periods of the cylinders, filling and exhaust from the working cylinders is achieved, so that working conditions are particularly favorable for two-stroke engines result. .

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung ergibt sich eine zwangläufige Führung zwischen Kolben mit ihren Schubstangen und Führungsbahnen, die durch doppelte Führung der Führungsrollen, beispielsweise mit Hilfsrollen, nach Fig. 7 und 8 gesichert werden kann, ohne daß es erforderlich wäre, Federn oder sonstige Hilfsmittel zum Anpressen der Führungsrollen zu benutzen, wenn auch diese Elemente verwendet werden können, da zur Anpressung an die Führungsbahn nur geringe Kraft erforderlich wird und somit die Abmessungen sowie der Energieverbrauch der Organe nur ein geringer ist. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist für beliebige, in einer Ebene arbeitende Zylinderzahlen verwendbar, es kann ein Zylinder verwendet werden, es kann auch eine beliebig andere Zahl von Zylindern im Kreise angeordnet sein.In the arrangement according to the invention there is an inevitable Guide between pistons with their push rods and guideways, which are double Management of the guide rollers, for example with auxiliary rollers, secured according to FIGS. 7 and 8 can be without the need for springs or other aids to Use pressing of the guide rollers if these elements are also used can, since only little force is required to press against the guideway and thus the dimensions as well as the energy consumption of the organs only slightly is. The arrangement according to the invention is for any working in one plane Number of cylinders can be used, one cylinder can be used, one can also be used any other number of cylinders can be arranged in a circle.

Fig. i zeigt die Anordnung von Zweitaktmotoren, bei denen die Füllung in der Mitte durch die Kanäle 35 erfolgt, der Auspuff durch die Kanäle 36. Die Zylinder können ruhen, während die Führungsbahn sich dreht, auch kann umgekehrt die Führungsbahn ruhen, während die Zylinder umlaufen, oder es können Führungsbahn und Zylinderblock sich beide gegensinnig bewegen.Fig. I shows the arrangement of two-stroke engines in which the filling in the middle through ducts 35, the exhaust through ducts 36. The cylinders can rest while the guideway rotates, the guideway can also be reversed rest while the cylinders revolve, or there can be guide track and cylinder block both move in opposite directions.

Bei Zweitaktmotoren ergibt sich pro Umlauf ein Arbeitshub, beim Viertaktmotor sinngemäß nur einer auf zwei Umläufe. Die Zuführung des Brennstoffes bzw. des Kraftmittels und Abführung erfolgen bei Viertaktmotoren in bekannter Weise, wie überhaupt die Zuführung und Abführung des Kraftmittels nicht Gegenstand der Erfindung bildet, sondern in beliebiger Weise mit beliebigen Mitteln erfolgen kann. Läuft der Zylinderblock um, so ergeben sich Ungleichförmigkeiten lediglich aus dem Kraftdiagramm, aber in nur verringertem Maße aus den Massen des Zylinderblocks. Ruht andererseits der Zylinderblock und läuft die Führungsbahn um, so hebt die ungleiche Massenverteilung der als Schwungscheibe 41 ausgeführten Führungsbahn dieUngleichmäßigkeiten desKraftdiagramms im wesentlichen auf. Im übrigen kann der vollkommene Ausgleich in der üblichen Weise durch Aussparung von Massen, wie z. B. bei 42 gestrichelt angedeutet, oder durch Zufügung von Massen, wie bei 43 angedeutet, erzielt werden.With two-stroke engines there is one working stroke per revolution, with four-stroke engines analogously only one for two circuits. The supply of the fuel or the fuel and discharge take place in four-stroke engines in a known manner, as in general The supply and discharge of the fuel does not form the subject matter of the invention, but can be done in any way with any means. The cylinder block is running um, irregularities only result from the force diagram, but in only to a lesser extent from the masses of the cylinder block. On the other hand, the cylinder block rests and if the guideway revolves, the uneven mass distribution lifts the as a flywheel 41 executed guideway the irregularities of the force diagram essentially on. In addition, the complete compensation can be achieved in the usual way by means of a recess of masses, such as B. indicated by dashed lines at 42, or by adding masses, as indicated at 43, can be achieved.

In Fig.2 ist im Schnitt die Anordnung nach Fig. i veranschaulicht, bei der derZylinderblock umläuft, so daß die Energie an der am Zylinderblock festsitzenden Welle 5o zugeführt oder abgeführt werden kann, während bei der in Fig. 3 veranschaulichten Anordnung die Zu- oder Abführung der Energie über die Welle 51 erfolgt, die mit der umlaufenden Schwungscheibe verbunden ist.In FIG. 2, the arrangement according to FIG. 1 is illustrated in section, in which the cylinder block revolves, so that the energy at the cylinder block is stuck Shaft 5o can be fed or discharged, while illustrated in FIG. 3 Arrangement takes place the supply or removal of the energy via the shaft 51, which with the rotating flywheel is connected.

Fig.4 zeigt als Ausführungsbeispiel die Anordnung nur eines Zylinders.As an exemplary embodiment, FIG. 4 shows the arrangement of only one cylinder.

In den Fig. 5 und 6 sind zwei weitere konstruktiv und in der Arbeitsweise sehr günstige Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Hier dient zur Führung an der Führungsbahn ein ringförmiges Glied 55, das entweder unmittelbar auf der Führungsbahn gleiten kann oder unter Vermittlung eines geeigneten Kugel- oder Rollenkäfigs 56 oder eines Wälzlagers oder einer ähnlichen Einrichtung. Es können auch ein oder mehrere Gleitglieder vorgesehen sein, in denen die Schubstangen arbeiten. An dem Gleitglied ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 einer der Kolben, z. B. 15, mittels der Schubstange 18 bei 57 angelenkt, während der Lenker 2i zur Führung inAbhängigkeit vom Zylinderblock dient. Die anderen Schubstangen 17, i9 können, wie oben beschrieben, frei arbeiten oder aber mit Gleitschuhen 58 bzw. 6o in auf dem Ringglied 55 sitzenden Gleitbahnen 59 bzw. 61 und über das Ringglied auf die Führungsbahn 4o. Hier ergeben sich sehrgünstigeKraftübertragungsverhältnisse bei sehr geringen Verlusten, insbesondere wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6, alle Schubstangen 17, 18, ig unter Fortfall der Lenker an dem Ringglied 55 angelenkt sind.In FIGS. 5 and 6, two further exemplary embodiments which are very favorable in terms of design and operation are illustrated. Here, an annular member 55 is used to guide the guideway, which can either slide directly on the guideway or through the intermediary of a suitable ball or roller cage 56 or a roller bearing or a similar device. One or more sliding members in which the push rods work can also be provided. In the embodiment of FIG. 5, one of the pistons, for. B. 1 5, articulated by means of the push rod 1 8 at 57, while the link 2i is used for guidance in dependence on the cylinder block. The other push rods 17, 19 can, as described above, work freely or with sliding shoes 58 or 6o in slideways 59 or 61 seated on the ring member 55 and on the guide track 4o via the ring member. Here, very favorable force transmission conditions arise at very low losses, particularly when, as in the embodiment of FIG. 6, all the push rods 17, 18, ig are hinged on cessation of the handle to the ring member 55.

Die Schwingbewegung des Ringgliedes kann von der Welle 3o abgeleitet werden, beispielsweise mittels des Kurbeltriebs 70, 71, dessen Hebellänge 72 der Exzentrizität entspricht und so dieGleichmäßigkeit der schwingenden Bewegung des Systems, insbesondere hei Anlauf, herbeiführt, wenn der Zylinderblock ruht und die Führungsbahn umläuft.The oscillating movement of the ring member can be derived from the shaft 3o, for example by means of the crank drive 70, 71, the lever length 72 of which corresponds to the eccentricity and thus brings about the uniformity of the oscillating movement of the system, especially during start-up, when the cylinder block is at rest and the guideway rotates.

Bei umlaufendem Zylinderblock erübrigt sich die Anordnung der die Schwingbewegung von der Welle ableitenden Organe.With a rotating cylinder block, there is no need to arrange the die Oscillating movement of the organs dissipating the shaft.

Auch diese Anordnung der Fig. 5 und 6 ist sowohl brauchbar, wenn dieFührungsbahn umläuft und der Zylinder ruht als auch, wenn der Zylinderblock umläuft und die Führungsbahn ruht oder wenn beide sich relativ zueinander bewegen.This arrangement of Figs. 5 and 6 is also useful both when the guide track rotates and the cylinder rests as well as when the cylinder block rotates and the guideway at rest or when both are moving relative to each other.

Die Anordnung gemäß der Erfindung läßt sich, wie Fig. 7 und 8 zeigen, als Doppel-oder Mehrfachanordnung ausführen, indem zwei oder mehr Zylindergruppen reit Führungsbahnen axial nebeneinander als Doppel-oder Mehrfachaggregat angeordnet sind, beispielsweise derart, daß die Einheiten des Aggregats gegeneinander versetzt sind. Das eine Aggregat besteht aus den Zylindern i i, 12, 13 mit den Schubstangen 18, 19, 20 und der Führungsbahn ,4o, den Führungsrollen 27, 28, 29, während das andere Aggregat aus den Zylindern 111, 112, 113 und den Schubstangen 117, 118, i i9 und den Führungsrollen 127, 128, 1-29 besteht. Die Führungsbahn kann mit einem geeigneten Futter 9o, gi versehen sein. Zur Sicherung der Führung sind Halterollen 81, 82, 83 bzw. 181, 182, 183 angeordnet, die auf Bahnen 85, 86 laufen. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die zueinander gehörenden Halterollen und Laufrollen jeweils gleichachsig angeordnet sind und daß die Führungsbahn außerhalb der Führungsrollen, die Bahn für die Halterollen innerhalb ihrer zugehörigenRollen liegt. Hieraus ergibt sich vor allem der Vorteil, daß die Rollen auf ihren Kurven völlig spannungsfrei ohne Klemmungen und Zwängungen ablaufen und daß zugleich ein vorteilhafter Kräfteausgleich zwischen Pleuelstangen und Führungsbahnen stattfindet. Im Betriebe sind die Halterollen nicht wesentlich beansprucht, da die in den Motoren auftretenden Kräfte während des größeren Teiles des Hubes die Schubstangen und die Führungselemente an der Führungsbahn halten.The arrangement according to the invention can, as shown in FIGS. 7 and 8, run as a double or multiple arrangement by adding two or more cylinder groups reit guideways arranged axially next to one another as a double or multiple unit are, for example, such that the units of the unit are offset from one another are. One unit consists of the cylinders i i, 12, 13 with the push rods 18, 19, 20 and the guideway, 4o, the guide rollers 27, 28, 29, while the other unit from the cylinders 111, 112, 113 and the push rods 117, 118, i i9 and the guide rollers 127, 128, 1-29. The guideway can be with a suitable lining 9o, gi be provided. Retaining rollers are used to secure the guide 81, 82, 83 or 181, 182, 183 arranged, which run on tracks 85, 86. The order is made in such a way that the holding rollers and rollers belonging to one another are each arranged coaxially and that the guide track outside the guide rollers, the track for the holding rollers lies within their associated rollers. From this it follows The main advantage is that the rollers are completely tension-free on their curves run without jamming and constraints and that at the same time an advantageous balance of forces takes place between connecting rods and guideways. The holding rollers are in the company not significantly stressed, since the forces occurring in the engines during of the larger part of the stroke, the push rods and the guide elements on the guideway keep.

Die Zusammenstellung mehrerer Einheiten in einem Aggregat ist nicht auf das in Fig. 7 und 8 veranschaulichte Beispiel beschränkt, das sich auf die Anordnung nach Fig. i bezieht, vielmehr ist diese Zusammenstellung auch ohne weiteres für jede der übrigen beschriebenen Anordnungen durchführbar.The combination of several units in one aggregate is not limited to the example illustrated in FIGS. 7 and 8, which relates to the arrangement according to Fig. i, rather this compilation is also readily available for any of the other described arrangements can be carried out.

Die Erfindung ist brauchbar für Kolbenmaschinen beliebiger Art, z. B. Dampfmaschinen, Brennkraftmaschinen,Wasser- oderLuftmotoren und Pumpen.The invention is useful for piston engines of any type, e.g. B. steam engines, internal combustion engines, water or air motors and pumps.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piston machine with one or more cylinders arranged tangentially in a cylinder block and with a guideway in which the cylinder block rotates relative to the guideway and in which guide members run on the guideway, each of which is articulated to a piston and the cylinder block by means of a piston rod and handlebar, characterized in that the piston rod (17, 18, 19) and link (20, 21, 22) act on a common axis of the guide member (27, 28, 29) running on a circular guide track (4o) mounted eccentrically to the cylinder block.

2. Piston machine according to claim i, characterized characterized in that a slide ring (z. B. 55, Fig. 5 and 6) is arranged in the guide track on which at least one of the pistons (e.g. 15, Fig. 5) is connected by means of a push rod (18) and handlebar (-21) is articulated.

3. Piston machine according to claim i, characterized in that that if the handlebars are omitted, all push rods (e.g. 17, 18, 19, Fig. 6) are hinged to the sliding ring (55).

Piston machine according to Claims 1 and 3, characterized characterized in that the sliding ring (55) z. B. an oscillating movement from the shaft (e.g. by means of 70, 71, 72).

5. Piston machine according to claim i, characterized characterized in that the circumferential guide track (z. B. 41, Fig. 3) as a flywheel is trained.

6. Piston machine according to claim i, characterized in that two or more cylinder blocks (e.g. i i, 12, 13 and i i i, 112, 113, FIGS. 7 and 8) are arranged offset from one another on the same axis (3o).

7. Piston engine according to claim i with holding rollers against radial lifting of the rollers, characterized in that the rollers (27, 28, 29) and holding rollers (81, 82, 83) are arranged coaxially to one another. B. Piston engine according to Claim 7, characterized in that the guide track (4o) lies outside its roles, the track (85) for the holding rollers within their rollers.