DE1201118B

DE1201118B - Internal combustion piston engine

Info

Publication number: DE1201118B
Application number: DER30094A
Authority: DE
Inventors: Josephus Johannes Rosier
Original assignee: JOSEPHUS JOHANNES ROSIER
Current assignee: JOSEPHUS JOHANNES ROSIER
Priority date: 1960-04-14
Filing date: 1961-04-12
Publication date: 1965-09-16

Description

Brennkraftkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftkolbenmaschine mit einem umlaufenden Zylinderträger, dessen Zylinder je einen Kolben enthalten, der mittels einer Pleuelstange mit exzentrisch zur Zylinderträgerdrehachse angeordneten umlaufenden und als Schwungmasse dienenden Scheiben verbunden ist, die andererseits mit dem umlaufenden Zylinderträger durch Kurbelarme verbunden sind, und bei der jede Zylinderlängsachse senkrecht zur Drehachse des Zylinderträgers liegt und die Kolben in den Zylindern paarweise gegenläufig angeordnet sind und die zugehörigen Zylinderpaare parallel zueinander liegen, und ferner mit einem koaxial zum Zylinderträger liegenden Gaswechselsteuerorgan zur Steuerung der Verbindungen zwischen den Zylindern und den Einlaß- und Auslaßleitungen.Internal combustion piston engine The invention relates to an internal combustion piston engine with a rotating cylinder carrier, each of the cylinders of which contain a piston, which is arranged eccentrically to the cylinder support axis of rotation by means of a connecting rod revolving and serving as a flywheel is connected to the other hand are connected to the rotating cylinder carrier by crank arms, and in the each cylinder longitudinal axis is perpendicular to the axis of rotation of the cylinder carrier and the Pistons in the cylinders are arranged in pairs in opposite directions and the associated Cylinder pairs are parallel to each other, and also with one coaxial to the cylinder carrier lying gas exchange control element to control the connections between the cylinders and the inlet and outlet lines.

Es sind schon Brennkraftkolbenmaschinen bekannt, bei denen die Zylinder nicht wie üblich auf eine im Zylinderblock drehbare, gemeinsame Kurbelwelle arbeiten und diese im Umdrehung setzen, sondern bei denen der Zylinderträger in einer um den Zylinderträger liegenden Schwungmasse liegt und jeder Kolben über eine mit einer Pleuelstange vergleichbaren Treibstange die bei der Verbrennung entstehende Kraft auf diese Schwungmasse überträgt. Dabei drehen sich Schwungmasse und Zylinderträger. Bei Brennkraftkolbenmaschinen dieser Bauart wurde die Zylinderanordnung bisher in Sternform getroffen, wobei die Schwungmasse etwa die Form einer Ringscheibe aufweist. Bei dieser Sternanordnung der Zylinder ergeben sich jedoch erhebliche Kühlungsprobleme, da die Stellen der höchsten Wärmebelastung, nämlich die Zylinderköpfe, sehr gedrängt in der Mitte der Sternanordnung beieinander liegen und die Wärmeabführung infolge des geringen zur Verfügung stehenden Raumes und infolge der sehr hohen spezifischen Wärmebelastung schwierig ist.There are already piston engines known in which the cylinder do not work as usual on a common crankshaft rotatable in the cylinder block and put these in rotation, but with those of the cylinder carrier in one the centrifugal mass lying on the cylinder carrier and each piston has one with one Connecting rod comparable drive rod, the force generated during combustion transfers to this flywheel. The flywheel and cylinder carrier rotate. In internal combustion piston engines of this type, the cylinder arrangement was previously in Hit star shape, the flywheel has approximately the shape of an annular disc. With this star arrangement of the cylinders, however, there are considerable cooling problems, because the places of the highest heat load, namely the cylinder heads, are very crowded lie together in the middle of the star arrangement and the heat dissipation as a result the limited space available and as a result of the very high specific Heat exposure is difficult.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Verbrennungsmotor so auszubilden, daß die Kühlung wesentlich vereinfacht und verbessert wird und insbesondere auch Luftkühlung verwendet werden kann. Damit werden, insbesondere durch höhere Drehzahlen und höhere Verdichtungen, wesentlich höhere spezifische Leistungen möglich. Das wird gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß jede Zylinderlängsachse in einer gesonderten radial zur Drehachse verlaufenden Ebene liegt und der Abstand zwsichen den Radialebenen größer ist als der Radius der Zylinderbohrungen.The object of the invention is to provide such an internal combustion engine train that the cooling is significantly simplified and improved and in particular air cooling can also be used. This will be, especially through higher Speeds and higher compressions, significantly higher specific powers possible. This is achieved according to an essential feature of the invention in that each Longitudinal cylinder axis in a separate plane extending radially to the axis of rotation and the distance between the radial planes is greater than the radius of the cylinder bores.

Bei Brennkraftkolbenmaschinen mit in einer Radialebene in Sternanordnung liegenden Zylindern ist auch schon die Verwendung drehbarer Gaswechselsteuerorgane für die Zuführung des Verbrennungsgemisches und die Abführung der Abgase bekannt. Dabei übernimmt die hohle Mittelwelle die Funktion der Ventile. Da bei der erfindungsgemäßen Zylinderanordnung die Zufuhr- bzw. Abführleitungen nicht wie bei der Sternanordnung alle in einer Radialebene liegen, sondern in Richtung der Drehachse des Motors über eine längere Strecke verteilt sind, muß die hohle Mittelwelle hier der erfindungsgemäßen Zylinderanordnung angepaßt werden.In internal combustion piston engines with in a radial plane in a star arrangement lying cylinders is also the use of rotatable gas exchange control organs known for the supply of the combustion mixture and the removal of the exhaust gases. The hollow central shaft takes on the function of the valves. Since the invention The cylinder arrangement does not have the supply and discharge lines as in the case of the star arrangement all lie in a radial plane, but rather in the direction of the axis of rotation of the motor are distributed a longer distance, the hollow center shaft must here the invention Cylinder arrangement can be adjusted.

Das an sich bekannte drehbare Gaswechselsteuerorgan besteht bei seiner erfindungsgemäßen Ausbildung aus zwei im Abstand liegenden konzentrischen Rehren, in denen durch eine quer abteilende Trennwand vier getrennte Durchgänge gebildet werden, von denen je zwei an jedem Ende des Gaswechselsteuerorgans münden. Um die Funktion der Ventile übernehmen zu können, wird diese Hohlwelle vorzugsweise so mit dem Zylinderträger gekuppelt, daß sie sich in der gleichen Richtung und mit der halben Laufgeschwindigkeit wie dieser dreht.The known rotatable gas exchange control member consists in his training according to the invention from two spaced concentric tubes, in which four separate passages are formed by a transversely dividing partition are, of which two open at each end of the gas exchange control organ. To the To be able to take over the function of the valves, this hollow shaft is preferably so coupled with the cylinder support that they are in the same direction and with half the speed of this one.

Jeder Zylinder hat einen getrennten Einlaß und Auslaß, und ebenso weist das Gaswechselsteuerorgan je eine getrennte Einlaß- und Auslaßöffnung für jeden Zylinder auf, wobei die Einlaßöffnung mit dem Einlaßkanal im Inneren des inneren Rohres und die Auslaßöffnung mit dem Auslaßkanal im Ringspalt zwischen beiden Rohren in Verbindung steht.Each cylinder has a separate inlet and outlet, and so do the gas exchange control member has a separate inlet and outlet opening for each each cylinder on, with the inlet port with the inlet port inside the interior Rohres and the Outlet opening with the outlet channel in the annular gap between both pipes is in communication.

In den Auslaßkanälez sind vorzugsweise schraubenförmige Führungstrernwände vorhanden, die den Abzug der Abgase verbessern. In den schraubenförmigen Führungstrennwänden können Ölnuten vorhanden sein. Die den Zylinderträger mit den exzentrisch zur Zylinderträgerdrehachse angeordneten umlaufenden Scheiben verbindenden Kurbelarme sind vorzugsweise als elastische Kupplungsscheiben ausgebildet.In the outlet ducts there are preferably helical guide partition walls present, which improve the extraction of the exhaust gases. In the helical guide partitions there may be oil grooves. The cylinder carrier with the eccentric to the cylinder carrier axis of rotation arranged rotating disks connecting crank arms are preferably as elastic clutch disks formed.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt F ig. 1 eine Ansicht der Brennkraftkolbenmaschine, teilweise im Längsschnitt bei Linie 1-I in F i g. 2, F i g. 2 eine Ansicht im Querschnitt bei Linie II-II in F ig. 1, F i g. 2 a eine Ansicht entsprechend F i g. 2, jedoch einen Arbeitstakt später dargestellt, F i g. 3 eine Ansicht der Welle (Gaswechselsteuerorgan), F i g. 4 einen Schnitt durch die Welle an der Einlaßöffnung bei Linie IV-IV in F i g. 1, F i g. 5 einen Schnitt durch die Welle an der Auslaßöffnung bei Linie V-V in F i g. 1, F i g. 6 eine Ansicht einer elastischen Kupplungsscheibe, F i g. 7 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe bei Linie VII-VII in F i g. 6, F i g. 8 eine Ansicht des Zylinderblocks in einem Längsschnitt bei Linie IX-IX in F i g. 9, F i g. 9 einen Schnitt bei Linie VIII-VIII in F i g. 8, F i g.10 einen Schnitt bei Linie X-X in F i g. 9, F i g. 11 a und 11 b zwei Ansichten der Befestigung des Pleuels an der Schwungscheibe und F ig. 12 a und 12 b zwei Ansichten der erfindungsgemäßen Brennkraftkolbenmaschine.Further advantages, details and features of the invention result from the following description. In the drawing the invention is for example illustrated, namely shows F ig. 1 is a view of the internal combustion piston engine, partly in longitudinal section at line 1-I in F i g. 2, fig. 2 is a cross-sectional view at line II-II in Fig. 1, Fig. 2a shows a view corresponding to FIG. 2, however shown one work cycle later, F i g. 3 a view of the shaft (gas exchange control element), F i g. 4 shows a section through the shaft at the inlet opening at line IV-IV in FIG i g. 1, Fig. Figure 5 is a section through the shaft at the outlet port at line V-V in Fig. 1, Fig. 6 is a view of an elastic coupling disc, FIG. 7th a section through the clutch disc at line VII-VII in F i g. 6, fig. 8th a view of the cylinder block in a longitudinal section at line IX-IX in F i g. 9, fig. 9 shows a section at line VIII-VIII in FIG. 8, F i g.10 a section at line X-X in FIG. 9, fig. 11 a and 11 b two views of the attachment of the Connecting rod on the flywheel and fig. 12 a and 12 b two views of the invention Internal combustion piston engine.

Die in der Zeichnung dargestellte Brennkraftkolbenmaschine hat vier Zylinder 1, 2, 3 und 4. Diese Zylinder sind in einem Zylinderträger 5 angeordnet, der mittels der Kupplungsscheiben 6 exzentrisch in der Schwungscheibe 7 angebracht ist. An dieser Schwungscheibe sind mittels Kolbenstangen 9 und Verbindungsstiften 10 die Kolben 8 befestigt. Außerdem trägt die Schwungscheibe 7 mehrere Flügel 11, die für einen ausreichenden Luftstrom zur Kühlung der Maschine sorgen. Die Zylinder 1, 2, 3 und 4 besitzen jeder eine Einlaßöffnung 12 und eine Auslaßöffnung 13 (F i g. 4 und 5; der Pfeil links oben in F i g. 4 soll die Drehrichtung des Zylinderblocks veranschaulichen). Die Einlaß- und Auslaßöffnungen wirken mit im Gaswechselsteuerorgan 14 angeordneten Kanälen zusammen. Dieses weist zwei koaxiale Rohre 15 und 16 auf, von denen das äußere Rohr 15 die Welle der Maschine darstellt. Die Einlaß- und Auslaßkanäle im Gaswechselsteuerorgan werden durch eine senkrecht zur Achse der Rohre angeordnete Trennwand 17 gebildet, wodurch vier Kanäle entstehen.The internal combustion piston engine shown in the drawing has four cylinders 1, 2, 3 and 4. These cylinders are arranged in a cylinder carrier 5 which is attached eccentrically in the flywheel 7 by means of the clutch disks 6. The pistons 8 are attached to this flywheel by means of piston rods 9 and connecting pins 10. In addition, the flywheel 7 carries several blades 11, which ensure a sufficient flow of air to cool the machine. The cylinders 1, 2, 3 and 4 each have an inlet port 12 and an outlet port 13 (Figs. 4 and 5; the arrow at the top left in Fig. 4 is intended to illustrate the direction of rotation of the cylinder block). The inlet and outlet openings interact with channels arranged in the gas exchange control element 14. This has two coaxial tubes 15 and 16, of which the outer tube 15 represents the shaft of the machine. The inlet and outlet channels in the gas exchange control member are formed by a partition 17 arranged perpendicular to the axis of the tubes, whereby four channels are formed.

Jeder der Kanäle zwischen den beiden koaxialen Rohren wird periodisch mit den Auslässen 13 und jeder der in dem inneren Rohr ausgebildeten Kanäle periodisch mit den Einlässen 12 der Zylinder in Verbindung gesetzt. Hierdurch erfolgen Eintritt und Austritt der Gase in die Kanäle bzw. aus den Kanälen. In dem die Auslaßkanäle bildenden Raum zwischen den beiden koaxialen Rohren sind schraubenförmige Führungswände 18 angeordnet, die den Abzug der Abgase verbessern und gleichzeitig mit Ölnuten 19 versehen sein können.Each of the channels between the two coaxial tubes is periodically connected to the outlets 13 and each of the channels formed in the inner tube is periodically connected to the inlets 12 of the cylinders. As a result, the gases enter and exit the channels or out of the channels. In the space between the two coaxial tubes forming the outlet ducts, helical guide walls 18 are arranged which improve the extraction of the exhaust gases and at the same time can be provided with oil grooves 19.

Die in F i g. 2 und 2 a mit Doppelpfeilen an den Austrittsenden angedeuteten und in F i g. 9 gezeigten vier Kanäle sind Auspuffkanäle, die den Zylinderträger an seinen Stirnseiten begrenzen (s. F i g. 8). Wie aus F i g. 9 zu ersehen ist, laufen diese Kanäle durch sp--ichenartige Bauelemente an den scheibenförmigen Stirnseiten des Zylinderträgers und münden frei in den außenliegenden Teil des Gehäuses, so daß die Abgase im Gehäuse gesammelt und durch die Kanäle 20 abgeführt werden. Die speichenartigen Bauelemente 29 in F i g. 9 sied gleichzeitig - wie aus F i g. 10 zu ersehen - flügelartig ausgebildet und saugen, wie durch Pfeile in F i g. 1 dargestellt, durch die Öffnungen 21 Kühlluft an, die durch die Leitflächen 11 in Richtung auf den Kühlluftaustritt 22 geleitet werden.The in F i g. 2 and 2a indicated by double arrows at the outlet ends and in FIG. The four channels shown in FIG. 9 are exhaust channels which delimit the cylinder support at its end faces (see FIG. 8). As shown in FIG. 9, these channels run through spoke-like components on the disk-shaped end faces of the cylinder carrier and open freely into the outer part of the housing, so that the exhaust gases are collected in the housing and discharged through the channels 20. The spoke-like components 29 in FIG. 9 boiled at the same time - as shown in FIG. 10 to be seen - wing-like and suck, as indicated by arrows in F i g. 1, through the openings 21 cooling air, which is guided through the guide surfaces 11 in the direction of the cooling air outlet 22.

Die seitlichen Zylinderblockbegrenzungen haben eine Doppelfunktion, und zwar bilden sie einerseits Ventilatorräder 28 (F i g. 9), deren Speichen 29 im Querschnitt schaufelförmig sind, während sie andererseits die Abführung der Abgase des Motors durch Kanäle 30 bewirken.The lateral cylinder block boundaries have a double function, on the one hand they form fan wheels 28 (FIG. 9), the spokes 29 of which are shovel-shaped in cross-section, while on the other hand they cause the exhaust gases from the engine to be discharged through ducts 30.

In F i g. 11 ist die Anlenkung der Pleuelstangen an den Schwungscheiben im einzelnen dargestellt. Diese Konstruktion entspricht im wesentlichen der dem Fachmann geläufigen Ausbildung derartiger Pleuellager.In Fig. 11 is the articulation of the connecting rods on the flywheels shown in detail. This construction essentially corresponds to that Expert familiar training such connecting rod bearings.

Aus der F i g.12 ist eine bevorzugte Methode zur Abnahme der Nutzleistung zu ersehen. Diese erfolgt nicht an der Schwungmasse, sondern an beiden Enden des Zylinderträgers, z. B. über Gallsche Ketten 31 und einen gemeinsamen Winkeltrieb 32 zu einem zentralen Anschlußflansch 33, an dem die Nutzleistung vom Motor abgenommen wird. Ebenso ist aus F i g. 12 b der Anlasser 34 zu ersehen, der unterhalb einer der Gallschen Ketten 31 liegt.A preferred method for decreasing the useful power can be seen from FIG. This is not done on the flywheel, but on both ends of the cylinder carrier, e.g. B. via Gall's chains 31 and a common angle drive 32 to a central connection flange 33, at which the useful power is taken from the engine. Likewise, from FIG. 12 b of the starter 34 can be seen, which is located below one of the Gall chains 31.

Die Brennkraftkolbenmaschine arbeitet folgendermaßen: Das frische Gasgemisch gelangt von beiden Seiten durch die mittleren Zuführungskanäle a und die Öffnungen 12 in die Zylinder 1, 2, 3 und 4. In diesen Zylindern führen die Kolben 8 ihre Viertakthübe aus und versetzen sowohl den Zylinderträger 5 als auch die Schwungscheibe 7 in Umlauf. Die Abgase verlassen die Zylinder durch die Auslaßöffnungen 13 und die Auslaßkanäle d und gelangen dann durch die Abzugskanäle 20 aus der Maschine heraus. Die Kühlluft wird auf beiden Seiten der Maschine bei 21 angesaugt und mit Hilfe der Flügel 11 an der Schwungscheibe 7 über die Kühlrippen der Zylinder und am Maschinenblock entlanggeführt, um sodann das Gehäuse 23 tangential durch den Kühlluftauslaßkanal 22 zu verlassen. Die Kupplungsscheibe 6 besteht aus elastischem Material und besitzt zur Aufnahme der Kupplungsstifte 26 und 27 zwei Bohrungen 24 und 25 zum Miteinanderverbinden von Zylinderträger und Schwungscheibe. Die schräge Nut (F i g. 7) ist eine Schmiernut. Da es sich hier um einen Viertaktmotor handelt, ist die mit den Zuführungs-und Auslaßkanälen versehene Welle mit einer Umlaufgeschwindigkeit anzutreiben, die gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Zylinderträgers 5 ein Verhältnis von 1: 2 aufweist. Der Antrieb kann auf jede bekannte Art erfolgen. In der veranschaulichten Ausführungsform geht er von dem Zylinderträger 5 aus und erfolgt mittels eines (nicht dargestellten) Riemenantriebs mit gezahntem Nylonriemen.The internal combustion piston engine works as follows: The fresh gas mixture comes from both sides through the central supply channels a and the openings 12 into cylinders 1, 2, 3 and 4. In these cylinders, the pistons 8 perform their four-stroke strokes and move both the cylinder carrier 5 and the cylinder carrier 5 the flywheel 7 in circulation. The exhaust gases leave the cylinders through the outlet openings 13 and the outlet ducts d and then pass through the exhaust ducts 20 out of the engine. The cooling air is sucked in on both sides of the machine at 21 and, with the help of the vanes 11 , is guided along the flywheel 7 over the cooling fins of the cylinders and along the machine block in order to then exit the housing 23 tangentially through the cooling air outlet duct 22. The clutch disc 6 is made of elastic material and has two bores 24 and 25 to accommodate the clutch pins 26 and 27 for connecting the cylinder carrier and the flywheel to one another. The inclined groove (Fig. 7) is a lubrication groove. Since this is a four-stroke engine, the shaft provided with the supply and outlet channels is to be driven at a rotational speed which has a ratio of 1: 2 to the rotational speed of the cylinder support 5. The drive can take place in any known manner. In the illustrated embodiment, it starts from the cylinder support 5 and takes place by means of a belt drive (not shown) with a toothed nylon belt.

Claims

Claims: 1. Internal combustion piston engine with a revolving cylinder support, the cylinders of which each contain a piston which is connected by means of a connecting rod to revolving disks arranged eccentrically to the cylinder support axis of rotation and serving as a flywheel, which on the other hand are connected to the revolving cylinder support by crank arms, and in which each The longitudinal axis of the cylinder is perpendicular to the axis of rotation of the cylinder carrier and the pistons in the cylinders are arranged in pairs in opposite directions and the associated cylinder pairs are parallel to one another, and furthermore with a gas exchange control element located coaxially to the cylinder carrier for controlling the connections between the cylinders and the inlet and outlet lines, characterized that each cylinder longitudinal axis lies in a separate plane extending radially to the axis of rotation, the distance between the radial planes being greater than the radius of the cylinder bores. z. Internal combustion piston engine according to claim 1, characterized in that the rotatable gas exchange control element (14) consists of two spaced concentric tubes (15 and 16) and that four separate passages are formed in the gas exchange control element by a partition (17) dividing these tubes transversely two of which open at each end of the gas exchange control organ. 3. Internal combustion piston engine according to claim 2, characterized in that each cylinder (1, 2, 3, and 4) has a separate inlet (12) and outlet (13) and that the gas exchange control member (14) each have a separate inlet and outlet opening for each cylinder, the inlet opening with the inlet channel in the interior of the inner tube (16) and the outlet opening with the outlet channel in the annular gap between the two tubes (15,16) in communication. 4. Internal combustion piston engine according to claim 3, characterized in that helical guide partitions (18) are present in the outlet channels. 5. Internal combustion piston engine according to claim 4, characterized in that oil grooves (19) are present in the helical guide partitions (18). 6. Internal combustion piston engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the crank arms connecting the cylinder carrier (5) with the rotating disks (7) arranged eccentrically to the cylinder carrier axis of rotation are designed as elastic coupling disks (6). Considered publications: German Auslegeschrift Nr. 014 279; French Patent Nos. 324116, 349 608, 586 102, 709 083; U.S. Patent Nos. 1,108,152 , 1245,443, 1299777.