DE690416C

DE690416C - Rotary piston internal combustion engine with alternately slower and faster rotating pistons

Info

Publication number: DE690416C
Application number: DE1937J0057928
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Jehle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-05-08
Filing date: 1937-05-08
Publication date: 1940-04-25

Description

Drehkolbenbrennkraftmaschine mit abwechselnd langsamer und schneller umlaufenden Kolben Gegenstand der Erfindung ist eine Drehkolbenkraftmaschine, insbesondere eine Drehkolbenbrennkraftmaschine, mit abwechselnd langsamer und schneller umlaufenden Kolben, deren ungleichförmige Drehbewegung durch von ihnen angetriebene Kurbelarme und exzentrisch-zu diesen gelagerte Kurbelschleifen in eine gleichförmige Drehbewegung der Arbeitswelle der Maschine umgesetzt wird.Rotary piston internal combustion engine with alternating slower and faster rotating piston The invention relates to a rotary piston engine, in particular a rotary piston internal combustion engine, with alternately slower and faster rotating Pistons whose uneven rotary motion is driven by crank arms and crank loops mounted eccentrically to these in a uniform rotary motion the working shaft of the machine is implemented.

Drehleolbenmaschinen dieser Art mit einem Planetengetriebe zur Umsetzung der ungleichförmigen Kolbenbewegung in einen gleichförmigen Umlauf der Maschinenwelle sind schon bekannt. Dieses Planetengetriebe hat jedoch den Nachteil, daß es umständlich und teuer ist und eine starre gegenseitig @ unveränderliche Anpassung aller Getriebeteile erfordert, deren Raumbedarf zudem infolge der notwendigen Innenzahnungskränze erheblich ist, so daß dieser Getriebeteil der Maschine deren Wirtschaftlichkeit in Frage stellt.Rotary lobe machines of this type with a planetary gear for implementation the irregular piston movement in a uniform revolution of the machine shaft are already known. However, this planetary gear has the disadvantage that it is cumbersome and is expensive and a rigid, mutually @ unchangeable adaptation of all transmission parts requires, whose space requirements are also considerable due to the necessary internal gear rings is, so that this transmission part of the machine calls into question its economy.

Es ist auch bereits eine Drehkolbenkraftmaschine mit einem einfacheren Kurbelschleifengetriebe bekannt, und zwar in einer Ausführung, bei der der Drehkolbenantrieb nach den beiden verschiedenen Seiten der Maschine herausgeführt ist, so daß es zur Zusammenfassung des Getriebes und dessen kraftschlüssiger Vereinigung zusätzlicher, baulich und wirkungsmäßig ebenfalls nachteiliger Hilfsmittel bedarf.It is also already a rotary piston engine with a simpler one Slider crank mechanism known, namely in an embodiment in which the rotary piston drive is led out on the two different sides of the machine, so that it is to Summary of the transmission and its frictional combination of additional, structurally and effectively also requires disadvantageous aids.

Demgegenüber zeichnet sich die neue Drehkolbenkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Trieb der Kurbelärme durch Hohlausbildung der Welle des einen Kolbens bzw. Kolbenpaares, wie an sich bekannt, nach der gleichen Seite der Maschine herausgeführt ist und die Getriebezapfen der Kurbelarme in auf gemeinsamer Welle gelagerten Kurbelschleifen laufen. Hierdurch ist unter Vermeidung der genannten Nachteile der bekannten Maschinen mit geringstem baulichen und räumlichen Aufwand eine Drehkolbenmaschine höherer Wirtschaftlichkeit und leistungsmäßig besserer Anpassungsfähigkeit geschaffen.In contrast, the new rotary piston engine is characterized according to the invention characterized in that the drive of the crank arms by hollow formation of the shaft of the one Pistons or pairs of pistons, as is known per se, on the same side of the machine is led out and the gear pin of the crank arms in on a common shaft stored Crank loops run. This is under avoidance the mentioned disadvantages of the known machines with minimal structural and spatial Expenditure of a rotary piston machine of higher economic efficiency and better performance Adaptability created.

Die weiteren Einzelheiten der Erfindung gehen des näheren aus dem nachstehend an Hand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel hervor. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung aufgebauten Viertaktdrehkolbenmotor, Fig.2 und 3 je einen Schnitt längs der Schnittlinie A-A der Fig. i durch den Motor in zwei verschiedenen Stellungen der umlaufenden Kolbenglieder und Fig. q. und 5 je einen Schnitt längs der Schnittlinie B-B mit Ansicht der Getriebesteuerung, gleichfalls in zwei verschiedenen Betriebsstellungen dargestellt.The further details of the invention are the closer from the Embodiment explained below with reference to the drawings. It shows 1 shows a longitudinal section through a four-stroke rotary piston engine constructed according to the invention, FIGS. 2 and 3 each show a section along the section line A-A of FIG. I through the engine in two different positions of the rotating piston members and Fig. q. and 5 each a section along the section line B-B with a view of the transmission control, likewise shown in two different operating positions.

In den Figuren bedeutet i das gemeinsame Maschinengehäuse, das den ganzen Motor mit seinen sämtlichen beweglichen Einzelteilen einheitlich gegen außen verschlossen abkapselt. Es ist unterteilt in das eigentliche Arbeitskolbengehäuse 2 und das Getriebegehäuse 3, wobei das diese beiden Teile verbindende Zwischenstück d. zugleich als Drehlager für die Kolbenwellen ,5 und 6 dient. Diese in der Mittelachse des Zvlinders 2 verlaufenden Wellen 5 und 6 besitzen je einen Drehkolben 7 und 8, die die eigentlichen Kolbenglieder 9 bis 12 tragen. Da die beiden Drebkolben 7 und 8 unabhängig voneinander drehbar sein müssen, sind deren Wellen geteilt, wie dargestellt, als Kernwelle 5 und darübersitzende Hohlwelle 6 ausgebildet. Die Kolbenglieder 9 bis 12 werden durch radial in den Drehkolben 7 und 8 sitzende Kolbenteile gebildet, die querschnittsgleich in dem zwischen den Zylinderwandungen und den Kernstücken gebildeten rechteckigen Ringraum 13 umlaufen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß von den Kolbengliedern die abwechselnd aufeinanderfolgenden Kolben, sich diametral gegenüberstehend, starr auf den gleichen Kernstücken angebracht sind, so daß also die Kolben 9 und i i auf dem Drehkolben 7 sitzen und die Kolben io und 12 auf dem Drehkolben B. Da diese Drehkolben, wie schon erwähnt, unabhängig voneinander drehbar sind, läßt sich folglich durch unterschiedlich geschwinden Antrieb dieser Teile der je zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kolben eingeschlossene Zylinderraum in weiten Grenzen nach Wunsch verändern. Fig. 2 zeigt z. B. die Mittelstellung bei vier gleichmäßig großen Arbeitsräumen S, K, TI und A, während Fig. 3 die Grenzwerte der Arbeitsraumverhältnisse ungefähr iin Werte von i : 6 veranschaulicht, die dadurch erreicht werden, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Drehkolbens 7 gegenüber der des Drehkolbens 8 wesentlich verringert wird, und umgekehrt.In the figures, i means the common machine housing, which encapsulates the entire motor with all of its moving individual parts and is uniformly closed from the outside. It is divided into the actual working piston housing 2 and the gear housing 3, the intermediate piece d connecting these two parts. also serves as a pivot bearing for the piston shafts 5 and 6. These shafts 5 and 6, which run in the central axis of the cylinder 2, each have a rotary piston 7 and 8, which carry the actual piston members 9 to 12. Since the two rotary pistons 7 and 8 must be rotatable independently of one another, their shafts are divided, as shown, designed as a core shaft 5 and a hollow shaft 6 seated over it. The piston members 9 to 12 are formed by piston parts seated radially in the rotary pistons 7 and 8, which encircle the rectangular annular space 13 formed between the cylinder walls and the core pieces with the same cross-section. The arrangement is such that the alternating pistons of the piston members, diametrically opposite one another, are rigidly attached to the same core pieces, so that pistons 9 and ii sit on rotary piston 7 and pistons io and 12 on the rotary piston B. Since these rotary pistons, as already mentioned, can be rotated independently of one another, the cylinder space enclosed between two successive pistons can consequently be changed within wide limits as desired by driving these parts at different speeds. Fig. 2 shows e.g. B. the middle position with four equally large working spaces S, K, TI and A, while Fig. 3 illustrates the limit values of the working space ratios approximately i in values of i: 6, which are achieved by the fact that the rotational speed of the rotary piston 7 compared to that of the rotary piston 8 is reduced significantly, and vice versa.

Eine in der beschriebenen Weise arbeitende Anordnung ermöglicht den Bau eines Verbrennungsmotors, der mit einem einzigen Zylinder bei gleichzeitigem Ablauf aller vier Taktphasen völlig ventillos arbeitet, wenn nur für richtige Anbringung des Einlasses, Auslasses und der Zündungsvorrichtung Sorge getragen ist. Diesen Zweck erfüllen die z Umfang des Zylinders entsprechend . "in verteilt angeördnete Gaseinlaßöffnung 1q., die Zündvorrichtung 15 und die Auspufföffnung 16.An arrangement operating in the manner described enables the Construction of an internal combustion engine that works with a single cylinder at the same time Sequence of all four cycle phases works completely valveless, if only for correct attachment the inlet, outlet and ignition device is taken care of. This one Purpose meet the z circumference of the cylinder accordingly. "in distributed arranged Gas inlet port 1q., The igniter 15 and the exhaust port 16.

Die Wirkungsweise des neu angegebenen Motors ist nun folgende: Sobald ein Kolben, z. B. der Kolben io (Fig. 2), die Einlaßöffnung 14 überfahren hat, saugt er hinter sich durch die Öffnung 14 Frischgasgemisch in den Raum S an. Im Raum K verdichtet er dabei gleichzeitig das vor ihm schon eingesaugte Gemisch. Die Geschwindigkeit der aufeinanderfolgenden Kolben wird dann so bemessen, daß der vorhergehende Kolben i i in seiner Umlaufbewegung gegenüber dem nachfolgenden Kolben io so weit verzögert ist, daß der durch diese beiden Kolben begrenzte Zylinderraum K sich unter Verdichtung des darin befindlichen Frischgasgemisches im Bereich der Zündvorrichtung 15 auf seinen Geringstwert verkleinert, in welchem Zeitpunkt dann die Zündung erfolgt.The mode of operation of the newly specified motor is now as follows: As soon as a piston, e.g. B. the piston io (Fig. 2), the inlet port 14 has passed, sucks he behind him through the opening 14 fresh gas mixture in the room S. In room K At the same time, it compresses the mixture that has already been sucked in before it. The speed the successive piston is then sized so that the preceding piston i i delayed so far in its orbital movement compared to the following piston io is that the cylinder space K delimited by these two pistons is under compression of the fresh gas mixture located therein in the area of the ignition device 15 its lowest value is reduced, at which point in time the ignition takes place.

Nach erfolgter Zündung muß sich jetzt der Verbrennungsraum V in Erzeugung der erstrebten Arbeitswirkung entsprechend vergrößern, d. h. es muß nun der vorauseilende, bisher erheblich verlangsamt bewegte Kolben i i unter gleichzeitiger Verlangsamung des nachfolgenden Kolbens io mit rasch zunehmender Geschwindigkeit weiterlaufen (vgl. Kolben r2 und i i der Fig. 2). Der vorauseilende Kolben des Verbrennungsraumes V schiebt gleichzeitig die verbrannten Gase des vorangegangenen Verbrennungsvorganges vor sich her zur Auspufföffnung 16 hinaus. In der in Fig. 3 gezeigten Stellung der Kolben ia und i i ist bei erreichtem Größtinhalt des Verbrennungsraumes V der Verbrennungsvorgang beendet. Das eben beschriebene Spiel beginnt von neuem, indem von den zwischen dem Auslaß 16 und dem Einlaß 14 stehenden Kolben der voreilende Kolben mit erhöhter Geschwindigkeit in die in Fig. 2 angegebene Ansaugstellung weiterläuft.After ignition has taken place, the combustion chamber V must now be in production increase in accordance with the desired work effect, d. H. the one hurrying ahead must now up to now considerably slowed moving pistons i i with simultaneous slowing down of the following piston continue to run at a rapidly increasing speed (See. Pistons r2 and i i of FIG. 2). The leading piston of the combustion chamber V simultaneously pushes the burned gases from the previous combustion process in front of you to the exhaust port 16 out. In the position shown in Fig. 3 of Pistons ia and i i are the combustion process when the maximum volume of combustion chamber V is reached completed. The game just described begins all over again with the between the Outlet 16 and inlet 14 standing piston, the leading piston with increased Speed in the suction position indicated in Fig. 2 continues.

Wie aus den Fig.2 und 3 ersichtlich ist, finden die vier Arbeitstakte: Einsaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen in den weiterwandernden Arbeitsräumen des Zylinders 2 jeweils gleichzeitig statt. Die angegebene paarweise Zusammenfassung der Kolbenglieder 9 bis 12 ermöglicht dabei, ihre erforderliche gegenseitige Bewegung in äußerst einfacher Weise durchzuführen, die bei der erläuterten Steuerung der Aus- und Einlaßöffnungen zugleich jede Ventilregelung entbehrlich macht.As can be seen from FIGS. 2 and 3, the four working cycles are: Sucking in, compressing, Burning and expelling in the onward Working spaces of the cylinder 2 take place simultaneously. The specified in pairs Summary of the piston members 9 to 12 allows it to be their required perform mutual movement in an extremely simple manner, the explained in the Control of the outlet and inlet openings at the same time any valve regulation is dispensable power.

Das im Gehäuseteil 3 gekapselte Getriebe (Fig. i) dient dazu, einerseits den Kolben 9 bis 12 die oben erläuterten Bewegungsverhältnisse zu erteilen und andererseits die Explosionsarbeit als gleichmäßige Drehbewegung auf die Arbeitswelle 19 zu übertragen. Dieses Getriebe besteht aus einem Vorgelege, das durch die beiden Zahnräder 2o und 21 gebildet wird, die in die Zahnräder 22 und 23 der Kolbenwellen 5 und 6 eingreifen. Die Zahnräder 2o und 21 sind, gleichfalls in gemeinsamer Achse als Hohl-und Kernwelle unabhängig voneinander drehbar ausgebildet, in der Gehäusestütze 24 und dem Gehäuseauge 25 gelagert. Sie besitzen außerdem an ihrem linken Ende 'je einen Kurbelarm 26 und 27, deren Kurbelzapfen 28 und 29 in einen Führungsschlitz 30 eingreifen, der auf einer als Schwungmasse der Welle 19 dienenden Scheibe 31 angebracht ist.The gear box encapsulated in the housing part 3 (FIG. I) serves to give the pistons 9 to 12 the movement conditions explained above and to transmit the work of the explosion to the working shaft 19 as a uniform rotary movement. This transmission consists of a countershaft, which is formed by the two gears 2o and 21, which mesh with the gears 22 and 23 of the piston shafts 5 and 6. The gears 2o and 21 are also designed to be rotatable independently of one another in a common axis as a hollow and core shaft, and are mounted in the housing support 24 and the housing eye 25. They also have a crank arm 26 and 27 each at their left end, the crank pins 28 and 29 of which engage in a guide slot 30 which is mounted on a disc 31 serving as a flywheel for the shaft 19.

Die Länge der Kurbelarme 26 und 27 ist der Exzentrizität der Vorgelege- und der Arbeitswelle entsprechend so gewählt, daß bei der Drehung der Schlitzführung 3o der eine Kurbelzapfen 28 in jenem Zeitpunkt, in dem sich die Vorgelegewelle in der Ebene des Führungsschlitzes befindet (Fig.4), ganz bzw. angenähert in den Bewegungsmittelpunkt 32 der Drehachse 19 gelangt, während der andere Kurbelzapfen 29 in diesem Zeitpunkt seine größte Achsenentfernung, also seine Größtg@eschwindigkeit, besitzt, so daß entsprechend dem Wechsel dieses Spiels die über das Vorgelege 2o und 21 gesteuerten Kolben 9 bis 12 die gegenseitige wechselweise, oben beschriebene Bewegung erfahren. Die in Fig.4 gezeigte Getriebestellung entspricht der Kolbenstellung nach Fig. 2.The length of the crank arms 26 and 27 is the eccentricity of the countershaft and the working shaft selected so that when the slot guide rotates 3o of a crank pin 28 at the time when the countershaft is in the plane of the guide slot is (Fig. 4), completely or approximately in the center of movement 32 of the axis of rotation 19 arrives, while the other crank pin 29 is at this point in time has its greatest axial distance, i.e. its maximum speed, so that in accordance with the change in this game, those controlled via the intermediate gear 2o and 21 Pistons 9 to 12 experience the mutual alternating movement described above. The gear position shown in FIG. 4 corresponds to the piston position according to FIG. 2.

Im Zeitraum, in dem der Kurbelzapfen 28 sich angenähert im Achspunkt 32 befindet, wirkt er mit einem ganz geringen Hebelarm antreibend auf die Welle 19 im Gegensatz zum gegenüberliegenden Zapfen 29, der bei weitester Drehachsenentfernung in diesem Zeitpunkt mit größtem Hebelarmverhältnis zur Wirkung gelangt. Abgesehen hiervon ist aber auch der Bewegungsweg des in der Führung 30 gleitenden Zapfens 28 äußerst klein gegenüber dem in der gleichen Zeit zurückgelegten Weg des Zapfens 29 (vgl. die beiden entsprechenden Kurven 33 und 34 in Fig.5). Dies hat zur Folge, daß auch die entsprechenden Drehkolben 7 und 8 trotz gleichförmigem Umlauf der Arbeitswelle 19 zusammen mit ihren Kolben über das Vörgelege mit unterschiedlicher, gegenseitiger Geschwindigkeit angetrieben werden bzw. im Explosionstakt antreibend wirken. Ferner kommt dabei auch die Gegenkraft des verlangsamten voreilenden oder nacheilenden Kolbens nur zu einem praktisch bedeutungslos kleinen Anteil zur Wirkung, der zu der nachteiligen Schwungmassenumkehrung der Massen bei einer Maschinenanordnung der bisher üblichen Art aber in keinem Verhältnis steht. Dies hat die Bedeutung, daß im Verbrennungsraum V der langsam nacheilende Kolben, der hier diesen Raum nach hinten abgrenzt, sich nicht rücktreibend auswirken kann, und daß außerdem der vorauseilende Kolben der Explosionswirkung entsprechend mit erhöhter Geschwindigkeit und größter Kraftübertragungswirkung weiterlaufen kann. Das gleiche gilt umgekehrt für den Verdichtungstakt. Und ebenso ist es entsprechend für den Ansaug- und Auspuffvorgang.In the period in which the crank pin 28 is approximately at the axis point 32, it acts with a very small lever arm driving the shaft 19 in contrast to the opposite pin 29, which comes into effect with the greatest lever arm ratio at the furthest rotation axis distance at this point in time. Apart from this, however, the path of movement of the pin 28 sliding in the guide 30 is extremely small compared to the path of the pin 29 covered at the same time (cf. the two corresponding curves 33 and 34 in FIG. 5). This has the consequence that the corresponding rotary pistons 7 and 8, despite uniform rotation of the working shaft 19, together with their pistons via the gear mechanism, are driven at different, mutual speeds or act as a driving force in the explosion cycle. Furthermore, the counterforce of the slowed leading or trailing piston only has a practically insignificant small portion of the effect, which is in no relation to the disadvantageous flywheel reversal of the masses in a machine arrangement of the hitherto customary type. This means that in the combustion chamber V the slowly trailing piston, which here delimits this space to the rear, cannot have a backdriving effect, and that the leading piston can continue to run corresponding to the effect of the explosion at increased speed and with the greatest power transmission effect. The same applies in reverse to the compression stroke. And it is the same for the intake and exhaust processes.

Durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen Vorgelege- und Kolbenwelle, durch die Wahl der Größe der Exzentrizität zwischen der Vorgelegewelle und der Arbeitswelle 19 und die Wahl der Kurbelarmlänge hat man es in der Hand, das Geschwindigkeitsverhältnis der umlaufenden Kolben sowie das maximale und minimale Größenverhältnis der Arbeitsräume zu regeln bzw. je nach Wunsch zu verändern, um dadurch die Maschine gegebenenfalls Sonderverhältnissen entsprechend anzupassen.By choosing the gear ratio between countershaft and Piston shaft, by choosing the amount of eccentricity between the countershaft and the working shaft 19 and the choice of the crank arm length is in your hand, the speed ratio of the rotating pistons as well as the maximum and minimum To regulate the size ratio of the workspaces or to change them as desired in order to thereby adapting the machine to special conditions if necessary.

In Fig. 3 ist die Kolbenstellung dargestellt, die nach einer Vierteldrehung des Steuerschlitzes 30 gegenüber der Fig. 4 erreicht ist, und bei der, wie die Fig. 5 zeigt, der Schlitz 3o bei symmetrischer Kurbelarmlage horizontal steht. Nach einer weiteren Vierteldrehung der Scheibe 31 wiederholen sich dann die in Fig.2 und 4 dargestellten Verhältnisse, jedoch mit dem Unterschied, daß jetzt der Kurbelzapfen 29 dem Bewegungstotpunkt 32 angenähert ist und der Zapfen 28 den großen Bewegungsweg, entsprechend der Kurve 33, auszuführen hat. Auf die Kolben übertragen besagt dies, daß nunmehr die zuvor mit erhöhter Geschwindigkeit bewegten Kolben io und 12 jetzt verlangsamt sind und umgekehrt die zuvor annähernd stillstehenden Kolben 9 und i i beschleunigt werden. In der schon erläuterten Weise wiederholen sich jetzt die beschriebenen Vorgänge von vorn. Erwähnt sei noch, daß es vorteilhaft ist, die Kurbelzapfen 28 und 29 in im Steuerschlitz 3o entlang gleitenden Gleitgliedern 35 zu lagern.In Fig. 3 the piston position is shown, which is reached after a quarter turn of the control slot 30 with respect to FIG. 4, and in which, as FIG. 5 shows, the slot 3o is horizontal with a symmetrical crank arm position. After a further quarter turn of the disc 31, the relationships shown in FIGS . Applied to the pistons, this means that now the pistons io and 12, which were previously moved at increased speed, are now slowed down and, conversely, the previously approximately stationary pistons 9 and i i are accelerated. The processes described are now repeated from the beginning in the manner already explained. It should also be mentioned that it is advantageous to mount the crank pins 28 and 29 in sliding members 35 which slide along in the control slot 3o.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rotary piston engine, in particular rotary piston internal combustion engine, with alternately slower and faster rotating pistons, the non-uniform rotational movement of which is converted into a uniform rotational movement of the working shaft of the machine by crank arms driven by them and crank loops mounted eccentrically to these, characterized in that the drive of the crank arms (26,27 ) through hollow design of the shaft of one piston or pair of pistons (io, i2), zvie known per se, is led out to the same side of the machine and the gear journals (28, 29) of the crank arms (26, 27) in on a common shaft ( i9) mounted crank loops (30) run.

2. Machine according to claim i, characterized in that that for the gear pin of the crank arms a common, diametrically opposed to their own Bearing shaft extending, continuous crank loop is provided in which the crank arm pin as they revolve one after the other, alternately wholly or approximately in the center of the axis of rotation reach the loop (30).

3. Machine according to claim i and 2, characterized in that that between the rotary piston shafts (5, 6) and the crank arm shafts a transmission gear is arranged in the z. B. the core and the overlying hollow shaft of the rotary piston by means of gear transmission to the core or the overlying hollow shaft of the Crank arms work. q .. engine according to claim 1 to 3, characterized in that that the connecting piece (q.) of the cylinder and the gear housing (2, 3), the are completed against each other, directly as a bearing for the shafts (5, 6) of the Piston is formed.