CH705751B1

CH705751B1 - Piston engine with an elliptical movement on the crank pin and variable compression.

Info

Publication number: CH705751B1
Application number: CH01788/11A
Authority: CH
Inventors: Portmann Bruno; Bärtschi Armin
Original assignee: Portmann Bruno; Bärtschi Armin
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2016-06-15
Also published as: CH705751A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit variabler Verdichtung unter Last bei gleichzeitiger Reduktion der bewegten Massen und der Trägheitsmomente. Die variable Kraftübertragung auf die Kurbelwelle wird erreicht, indem man die Kurbelwelle durch ein System aus Rollkreishohlrad und einem darin abdrehendem Ritzel, welches auf einer Kurbel oder in einer Lagerscheibe (9) gelagert wird, ersetzt. Das Durchmesserverhältnis von Rollkreishohlrad zu Ritzel muss zwei zu eins betragen. Der Kurbelzapfen (4) wird mit dem abdrehenden Ritzel verbunden, sodass er sich inner- oder ausserhalb des Teilkreisradius von Rollkreishohlrad und Ritzel befindet. Dreht nun das mit dem Kurbelzapfen (4) verbundene Ritzel im Rollkreishohlrad ab, entsteht am Kurbelzapfen (4) ein sich wiederholender, ellipsenförmiger Bewegungsablauf (12). Durch Vor- oder Rückwärtsdrehen des Rollkreishohlrades im Maschinengehäuse wird der Bewegungsablauf des Kurbelzapfens (4) gegenüber der Zylinderachse verschoben, und der Kolben (5) erreicht seinen obersten Totpunkt nicht mehr. Mit dieser Verdrehung des Rollkreishohlrades über ein Schneckengetriebe (7) ergibt sich eine einfache Möglichkeit, die Verdichtung in einer Kolbenmaschine zu verändern.The invention relates to a piston engine with variable compression under load with simultaneous reduction of the moving masses and the moments of inertia. The variable power transmission to the crankshaft is achieved by replacing the crankshaft with a system of rolling-ring hollow wheel and a pinion revolving therein which is supported on a crank or in a bearing disc (9). The diameter ratio of the rolling circle hollow wheel to the pinion must be two to one. The crank pin (4) is connected to the spinning pinion so that it is inside or outside the pitch circle radius of the pinion gear and pinion. If now the pinion connected to the crank pin (4) rotates in the rolling circle hollow wheel, a repetitive, elliptical movement sequence (12) is produced on the crank pin (4). By forward or backward rotation of the Rollkreishohlrades in the machine housing, the movement of the crank pin (4) relative to the cylinder axis is moved, and the piston (5) reaches its top dead center no longer. With this rotation of the Rollkreishohlrades a worm gear (7) results in a simple way to change the compression in a piston engine.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, die das Prinzip des radial kreisenden Kurbelzapfens durch ein Kurbelzapfensteuerungsprinzip aus einem Rollkreishohlrad und einem darin abrollenden Zahnrad ersetzt. Der Kurbelzapfen bildet dabei eine Einheit mit dem abrollenden Zahnrad, sodass dieser eine wiederkehrende ellipsenförmige Bahn abfährt. Ergänzt man ein solches Kurbelzapfensteuerungsprinzip durch die Möglichkeit, das Rollkreishohlrad im Maschinengehäuse vor- oder rückwärts zu drehen, kann mit dieser Verdrehung des Rollkreishohlrades die Verdichtung in den Arbeitsräumen unter Last verändert werden. The invention relates to a piston engine that replaces the principle of the radially circular crank pin by a crank pin control principle of a Rollkreishohlrad and a rolling gear therein. The crank pin forms a unit with the rolling gear, so that it leaves a recurring elliptical path. If you supplement such a crankpin control principle by the ability to rotate the Rollkreishohlrad forward or backward in the machine housing, with this rotation of the Rollkreishohlrades the compression in the work spaces can be changed under load.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Der Stand der Technik wird im Patent WO 9 716 625 beschrieben. Grundsätzlich wird in diesem Patent eine variable Verdichtung durch das Verdrehen einer linearen Hubbewegung gegenüber dem Kolbenhub erreicht, welche in einer hypozykloiden Geradführung erzeugt wird. The prior art is described in the patent WO 9 716 625. Basically, in this patent, a variable compression is achieved by rotating a linear lifting movement relative to the piston stroke, which is generated in a hypocycloidal straight guide.

[0003] Im Unterschied zum Stand der Technik wird durch das Versetzen des Kurbelzapfens ausser- oder innerhalb des Teilkreisdurchmessers der beiden Zahnräder eine ellipsenförmige Bahn am Kurbelzapfen abgefahren. Dies hat vor allem zwei Vorteile; es wird bei einer Arbeitsmaschine im Moment, bei dem am meisten Leistung anfällt, ein besserer Hebelarm zur Verfügung gestellt, sodass das Drehmoment optimaler auf die Antriebswelle übertragen wird, und die Umwandlung der elliptischen Bewegung am Kurbelzapfen in die kreisförmige der Antriebswelle geschieht wesentlich ruhiger als bei einem linearen Bewegungsablauf. In contrast to the prior art, an elliptical path on the crank pin is traversed by the displacement of the crank pin outside or within the pitch circle diameter of the two gears. This has two main advantages; a better lever arm is provided on a work machine at the moment when the most power is generated, so that the torque is transmitted more optimally to the drive shaft, and the conversion of the elliptical motion on the crank pin into the circular one of the drive shaft is much quieter than with a linear movement.

Darstellung der Erfindung:Presentation of the invention:

[0004] Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Kolbenkräfte möglichst optimal auf die Kurbelwelle zu übertragen, eine variable Verdichtung unter Last zu erlauben, die Masse der bewegten Maschinenteile zu reduzieren und eine Drehmomentsoptimierung über einen deutlich grösseren Drehzahlbereich zu gewährleisten. The invention aims to transfer the piston forces as optimally as possible to the crankshaft, to allow a variable compression under load to reduce the mass of the moving machine parts and to ensure a torque optimization over a much larger speed range.

[0005] Im Gegensatz zu bekannten Kolbenmaschinen wird das Prinzip des radialkreisenden Kurbelzapfens durch ein Steuerungsprinzip ersetzt, bei dem die Kraftübertragung vom Kurbelzapfen auf die Kurbelwelle mittels einer Rollkreishohlradkonstruktion geschieht. Dazu wird ein Rollkreishohlrad im Gehäuse so fixiert, dass dieses Rollkreishohlrad auf Wunsch um einen bestimmten Winkel vor- oder rückwärts gedreht werden kann. Im Rollkreishohlrad dreht ein Ritzel ab, welches über eine Kurbel oder eine Lagerscheibe auf seiner Bahn gehalten wird. Wählt man das Durchmesserverhältnis von Rollkreishohlrad zu Ritzel bei 2:1, ist man bei der bekannten hypozykloiden Geradführung. Wird nun der Kurbelzapfen auf dem abdrehenden Ritzel nicht exakt auf dem Teilkreisdurchmesser der beiden Zahnräder angebracht, wird dieser Kurbelzapfen anstelle der linearen Bewegung eine elliptische Bahn abfahren. Die exakte ellipsenförmige Bahn, die der Kurbelzapfen abfährt, wird alleine durch die Distanz des Kurbelzapfens zum Teilkreisradius bestimmt, dabei kann der Kurbelzapfen innerhalb oder ausserhalb dieses Teilkreisradius angebracht werden. In contrast to known reciprocating engines, the principle of radial-circle crank pin is replaced by a control principle in which the power transmission from the crank pin to the crankshaft by means of a Rollkreishohlradkonstruktion done. For this purpose, a Rollkreishohlrad is fixed in the housing so that this Rollkreishohlrad can be rotated on request by a certain angle forward or backward. In the rolling circle hollow wheel rotates a pinion, which is held by a crank or a bearing disc on its path. If you choose the diameter ratio of Rollkreishohlrad to pinion at 2: 1, you are in the known hypocycloid straight line. Now, if the crank pin on the rotating pinion not exactly mounted on the pitch circle diameter of the two gears, this crank pin will move instead of the linear movement of an elliptical path. The exact elliptical path, which moves away from the crank pin, is determined solely by the distance of the crank pin to the pitch circle radius, while the crank pin can be mounted inside or outside this pitch radius.

[0006] Erreichen die Kolben der Kolbenmaschine im oberen Totpunkt ihr maximales Verdichtungsverhältnis, sprechen wir im Weiteren von der Grundstellung. Will man eine variable Verdichtung unter Last, kann man diese Grundstellung verlassen, sodass die Kolben den oberen Totpunkt dieser Grundstellung nicht mehr erreichen. Dazu wird das im Gehäuse verdrehbar gelagerte Rollkreishohlrad um einen Winkel zwischen 0 und 90° vor- oder rückwärts gedreht. Damit verschiebt sich die Lage der ellipsenförmigen Bahn, die am Kurbelzapfen abgefahren wird, gegenüber der Grundstellung, und der mit diesem Kurbelzapfen über ein Pleuel oder eine Kurbelschleife verbundene Kolben erreicht den in der Grundstellung definierten maximalen oberen Totpunkt nicht mehr, es sinkt also das Verdichtungsverhältnis. Achieve the piston of the piston engine at top dead center their maximum compression ratio, we speak below of the basic position. If you want a variable compression under load, you can leave this basic position, so that the piston no longer reach the top dead center of this basic position. For this purpose, the rotatably mounted in the housing roller frame is rotated by an angle between 0 and 90 ° forward or backward. Thus, the position of the elliptical path, which is traversed on the crank pin, shifts from the basic position, and the piston connected to this crank pin via a connecting rod or a crank loop no longer reaches the maximum top dead center defined in the basic position, ie the compression ratio drops.

[0007] Am einfachsten bewerkstelligt man dies, indem man auf dem Rollkreishohlrad partiell eine Aussenverzahnung anbringt. Im Bereich dieser Aussenverzahnung wird ein Schneckengetriebe mit dem Gehäuse verbunden. Dreht sich das Schneckengetriebe vor- oder rückwärts, wird sich das Rollkreishohlrad mitdrehen. Man verlässt also die Grundstellung, in welcher die maximalen oberen Totpunkte der Kolben erreicht wurden, und die Verdichtung ändert sich, ohne dass man zusätzliche Maschinenteile in den Bewegungsablauf von Pleuelstange oder Kurbelschleife und Kolben einführen muss. The easiest way to accomplish this by partially attaching an external toothing on the Rollkreishohlrad. In the area of this external toothing, a worm gear is connected to the housing. If the worm gear rotates forward or backward, the rolling-ring hollow wheel will rotate. Thus, one leaves the basic position in which the maximum top dead centers of the pistons have been reached, and the compression changes without it being necessary to introduce additional machine parts into the movement sequence of connecting rod or crank loop and piston.

[0008] Mit diesem einfachen und effektiven Steuerungsprinzip lassen sich sämtliche bekannten Kolbenmaschinenanordnungen mit einer variablen Verdichtung unter Last bauen, und gleichzeitig sinken bei geschickter Auslegung und Anordnung die Masse der bewegten Maschinenteile und das Trägheitsmoment. Natürlich kann man anstelle der variablen Verdichtung auch nur die gewünschte Verdichtung werkseitig fixieren und benötigt damit nur noch einen Kolbenmaschinentypen für die unterschiedlichen Kraftstoffarten. Verdreht man das Rollkreishohlrad um 90° vor- oder rückwärts aus der Grundstellung, wird der Kurbelzapfen eine zur Zylinderachse orthogonal ausgerichtete elliptische Bahn abfahren. Dadurch wird auf die Pleuelstange oder die Kurbelschlaufe praktisch keine Hubarbeit mehr übertragen, und die Verdichtung in den Arbeitsräumen sinkt gegen Null. Oder anders gesagt, kann die Maschine bei rotierender Kurbelwelle im Leerlauf betrieben werden. Da normalerweise die Änderung des Verdichtungsverhältnisses mit einer relativ geringen Verdrehung des Rollkreishohlrades erreicht wird, kann bei einer Kurbelschlaufenmaschine die Breite der Kurbelschleife massgeblich verringert werden, sodass die Kurbelschlaufe der gewünschten Variation der Verdichtung und dem gewünschten elliptischen Bewegungsablauf des mit dem Ritzel verbundenen Kurbelzapfens angepasst werden muss. Mit dieser Verringerung der Kurbelschlaufengrösse, der generell möglichen Verringerung der Kolbenhöhe und den weiteren Gewichtseinsparungen durch die fehlenden Lager zwischen Kolben und Pleuelstange, sinkt das Gewicht der linear zu beschleunigenden Maschinenteile einer Kurbelschlaufenmaschine gegenüber einer mit Pleueln ausgestatteten Kolbenmaschine. Weiter bietet sich bei solchen Kurbelschlaufenmaschinen die Nutzung der Kolbenunterseite als Arbeitsraum an, wie dies bei Kreuzkopfmaschinen im Schiffsmotorenbau gemacht wird. With this simple and effective control principle, all known piston engine arrangements can be built with a variable compression under load, and at the same time drop in skillful design and arrangement, the mass of the moving machine parts and the moment of inertia. Of course, you can fix only the desired compression factory-installed instead of the variable compression and thus requires only one type of piston engine for the different types of fuel. Twisting the Rollkreishohlrad by 90 ° forward or backward from the basic position, the crank pin will depart an orthogonal to the cylinder axis elliptical path. As a result, virtually no lifting work is transmitted to the connecting rod or the crank loop, and the compression in the work spaces drops to zero. Or in other words, the engine can be idled while the crankshaft is rotating. Since the change in compression ratio is normally achieved with a relatively small rotation of the rolling circle hollow wheel, the width of the crank loop can be significantly reduced in a crank loop machine, so that the crank loop must be adapted to the desired variation of the compression and the desired elliptical movement of the crank pin connected to the pinion , With this reduction of the crank loop size, the generally possible reduction of the piston height and the further weight savings due to the lack of bearings between the piston and the connecting rod, the weight of the machine parts of a crank loom machine to be linearly accelerated decreases compared to a piston machine equipped with connecting rods. Next offers the use of the piston underside as working space in such a crank loops machines, as is the case with crosshead machines in marine engine construction.

[0009] Interessanterweise erlaubt eine solche Kurbelschlaufenmaschine zwei einfache Zylinderanordnungen. Will man beispielsweise eine Vierzylindermaschine bauen, kann dies mit einer Kurbelzapfensteuerungseinheit geschehen, indem auf dem abrollenden Ritzel beidseitig Kurbelzapfen angebracht werden. Liegen diese beiden Kurbelzapfen auf dem Ritzel 180° auseinander, so müssen die beiden Kurbelschlaufeneinheiten in einem Winkel von 90° angeordnet werden. Es entsteht also ein V-Motor mit 90° Bankwinkel. Verändert man die Anordnung der beiden Kurbelzapfen auf dem abrollenden Ritzel, so wird sich der Bankwinkel gegenüber dem gewählten Winkel der beiden Kurbelzapfen halbieren. Durch die lineare Bewegung einer Kurbelschlaufeneinheit können im Bereich der Kolbenstangen auch Zahnstangen montiert werden, die die Bewegung der Kurbelschlaufeneinheit über ein im Gehäuse drehbar fixiertes Zahnrad an die nächste Kurbelschlaufeneinheit weitergeben. Mit diesem Prinzip können mit einer Kurbelzapfensteuerungseinheit Mehrzylinderanordnungen mit einem guten Massenausgleich und einem geringen Gewicht realisiert werden. Interestingly, such a crank loom machine allows two simple cylinder arrangements. If you want to build a four-cylinder engine, for example, this can be done with a crankpin control unit by crank pin are mounted on both sides of the rolling pinion. If these two crank pins on the pinion 180 ° apart, the two crank loops units must be arranged at an angle of 90 °. So it creates a V-engine with 90 ° bank angle. If you change the arrangement of the two crank pins on the rolling pinion, the bank angle will halve against the selected angle of the two crank pins. Due to the linear movement of a crank-belt unit, racks can also be mounted in the area of the piston rods and transmit the movement of the crank-belt unit to the next crank-loop unit via a toothed wheel rotatably fixed in the housing. With this principle, multi-cylinder arrangements with good mass balance and light weight can be realized with a crankpin control unit.

[0010] Nimmt man anstelle der Kurbelschlaufeneinheit nur eine Einheit mit nur einem Kolben und einer rückseitigen Führung an der Kolbenstange, können grundsätzlich alle Vorteile, wie sie mit Kurbelschlaufenmaschinen erreicht werden, auch auf Reihenmotorenanordnungen übertragen werden. Taking only one unit with only one piston and a rear guide on the piston rod instead of the crank loop unit, in principle, all the advantages that are achieved with crank loops, can also be transferred to Reihenmotorenanordnungen.

Aufzählung der ZeichnungenList of drawings

[0011] Die Erfindung wird anhand einer Kurbelschlaufenmaschine mit variabler Verdichtung und elliptischem Bewegungsablauf am Kurbelzapfen zeichnerisch dargestellt. <tb>Fig. 1 – 4<SEP>stellen eine Kurbelschlaufenmaschine in ihrer Grundstellung mit variabler Verdichtung unter Last dar. Diese Grundstellung liegt vor, wenn die Kolben der Kolbenmaschine im oberen Totpunkt ihr maximales Verdichtungsverhältnis erreichen. Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 die Vorderansicht und die Fig. 3 und 4 die Hinteransichten, wobei die beiden Kolben 5 mit der Kurbelschlaufe 1 und den Kolbenstangen 8 eine feste Einheit darstellen. Die beiden Zylinder 6 sind aufgeschnitten dargestellt, um die Kraftübertragung mittels Rollkreishohlrad 3 und Ritzel 2 zu verdeutlichen. Dreht das Ritzel 2 mit dem darauf fixierten Kurbelzapfen 4 zusammen mit der Lagerscheibe 9 einmal im Rollkreishohlrad 3 ab, fährt der Kurbelzapfen 4 eine elliptische Bahn (12) ab. Durchlaufen die beiden Kolben 5 ihre oberen und unteren Totpunkte, erreichen sie die maximale Hubhöhe h. Da nun das Rollkreishohlrad 3 im Gehäuse drehbar gelagert ist, kann es mittels dem Schneckengetriebe 7 gegenüber dem Gehäuse vor- oder rückwärts gedreht werden. <tb>Fig. 5 – 8<SEP>zeigen dasselbe Schema, wobei hier durch Drehen am Schneckengetriebe 7 das Rollkreishohlrad 3 und damit auch das darin abdrehende Ritzel 2 aus ihrer Grundstellung verschoben wurden, sodass nun die beiden Kolben 5 nur noch die Hubhöhe h’ durchfahren können und sich damit die Verdichtung in den Arbeitsräumen gegenüber der Grundstellung verringert hat. Dank diesem Verdrehen des Rollkreishohlrades in beide Richtungen kann der Zündzeitpunkt je nach Maschinendrehzahl optimal auf das Drehmoment angepasst werden. <tb>Fig. 9<SEP>zeigt eine erfindungsgemässe Maschinenanordnung von oben gesehen, die Steuerungseinheit, bestehend aus Rollkreishohlrad 3 und Ritzel 2, wird nur einmal benötigt, denn die zweite Doppelkolbeneinheit wird mittels Zahnstangen 10, die auf den Kolbenstangen 8 angebracht sind, und einem im Gehäuse fixierten Zahnrad 11 mechanisch mit der ersten Doppelkolbeneinheit verbunden. Bewegt sich eine Doppelkolbeneinheit, wird die andere durch die Verbindung zwischen den Zahnstangen 10 und dem Zahnrad 11 in die entgegengesetzte Richtung symmetrisch bewegt.The invention is illustrated by a crank loom machine with variable compression and elliptical motion on the crank pin drawing. <Tb> FIG. 1 - 4 <SEP> represent a crank loom machine in its basic position with variable compression under load. This basic position is when the pistons of the piston engine reach their maximum compression ratio at top dead center. 1 and 2 show the front view and Figs. 3 and 4, the rear views, wherein the two pistons 5 with the crank loop 1 and the piston rods 8 represent a solid unit. The two cylinders 6 are shown cut to illustrate the power transmission by means of Rollkreishohlrad 3 and pinion 2. Rotates the pinion 2 with the fixed thereto crank pin 4 together with the bearing disc 9 once in the rolling ring from 3, the crank pin 4 moves an elliptical path (12). If the two pistons 5 pass through their upper and lower dead centers, they reach the maximum lifting height h. Since now the Rollkreishohlrad 3 is rotatably mounted in the housing, it can be rotated forward or backward by means of the worm gear 7 relative to the housing. <Tb> FIG. 5 - 8 <SEP> show the same scheme, in which case by turning the worm gear 7, the rolling circle hollow wheel 3 and thus also the sprocket 2 rotating therefrom have been moved out of their basic position so that now the two pistons 5 can only travel through the lifting height h 'and so that the compression in the workrooms has decreased compared to the basic position. Thanks to this rotation of the rolling circle hollow wheel in both directions, the ignition timing can be optimally adapted to the torque depending on the engine speed. <Tb> FIG. 9 shows a machine arrangement according to the invention seen from above, the control unit, consisting of rolling ring gear 3 and pinion 2, is needed only once, because the second double piston unit is fixed by means of racks 10 which are mounted on the piston rods 8, and one in the housing Gear 11 mechanically connected to the first double-piston unit. When a double-piston unit moves, the other is symmetrically moved by the connection between the racks 10 and the gear 11 in the opposite direction.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

[0012] Die variable Kraftübertragung auf die Kurbelwelle wird erreicht, indem die Kurbelwelle mit kreisendem Kurbelzapfen durch ein System aus Rollkreishohlrad und darin abdrehendem Ritzel ersetzt wird. Das Durchmesserverhältnis von Rollkreishohlrad zu Ritzel muss 2:1 betragen. Das abdrehende Ritzel wird, um im Kontakt mit dem Rollkreishohlrad zu bleiben, auf einer Kurbel oder in einer Lagerscheibe gelagert und der Kurbelzapfen wird mit dem abdrehenden Ritzel verbunden. Der Kurbelzapfen kann auf dem Ritzel inner- oder ausserhalb des Teilkreisdurchmessers von Rollkreishohlrad und Ritzel angebracht werden. Dreht nun der mit dem Ritzel verbundene Kurbelzapfen im Rollkreishohlrad ab, werden am Kurbelzapfen beliebige elliptische Bewegungsabläufe abgefahren. The variable power transmission to the crankshaft is achieved by the crankshaft is replaced with a rotating crank pin by a system of Rollkreishohlrad and rotating therein pinion. The diameter ratio of rolling-ring hollow wheel to pinion must be 2: 1. The rotating pinion is stored on a crank or in a bearing disc to remain in contact with the rolling ring hollow wheel and the crank pin is connected to the rotating pinion. The crank pin can be mounted on the pinion inside or outside the pitch circle diameter of the roller block pinion and pinion. Now rotates the connected to the pinion crank pin in the rolling circle hollow wheel, any elliptical motion sequences are traversed on the crank pin.

[0013] Wird nun das im Gehäuse drehbar gelagerte Rollkreishohlrad gegenüber den anderen Maschinenteilen so fixiert, dass die Achsen von Zylinder und elliptischen Bewegungsablauf am Kurbelzapfen parallel zu liegen kommen, erreichen die Kolben ihre maximalen Totpunkte, damit sprechen wir von der Grundstellung der Kolbenmaschine. Da wir es bei dieser Erfindung nicht mit einer kreisenden Bewegung am Kurbelzapfen zu tun haben, sondern mit einer beliebigen, sich wiederholenden, elliptischen Bahn, wird es möglich, die Lage, die der Kurbelzapfen abfährt, in einem beliebigen Winkel um den Rollkreishohlradmittelpunkt zu drehen. Dreht man also das Rollkreishohlrad im Gehäuse um seine Achse, wird sich die Lage des Bewegungsablaufes am Kurbelzapfen exakt um den Winkel verschieben, um den das Rollkreishohlrad gegenüber dem Gehäuse verdreht wurde. Dieses Verdrehen kann beispielsweise mit einem Schneckengetriebe erreicht werden, welches das Maschinengehäuse und das darin drehbar gelagerte und in einem Teilbereich aussenverzahnte Rollkreishohlrad verbindet. Die Bewegung, die der Kurbelzapfen nun abfährt, verläuft nicht mehr parallel zum Kolbenhub. Dies bewirkt, dass die Kolben ihre maximalen Totpunkte, welche sie in der Grundstellung noch erreichten, nun nicht mehr erreichen und die Verdichtung in den Arbeitsräumen sinkt. Durch die Möglichkeit, das Rollkreishohlrad vor- oder rückwärts zu drehen, wird es möglich, jeden Parameter, entsprechend der Tourenzahl und dem verwendeten Kraftstoff, auf Verbrauch und Leistung zu optimieren. Now, if the rotatably mounted in the housing Rollkreishohlrad compared to the other machine parts fixed so that the axes of cylinder and elliptical motion on the crankpin come to lie parallel, the piston reach their maximum dead centers, so we speak of the basic position of the piston engine. Since we are not concerned in this invention with a circular motion on the crank pin, but with any repeating elliptical orbit, it becomes possible to rotate the position which the crankpin is descending at any angle about the trolley frame center. So if you turn the Rollkreishohlrad in the housing around its axis, the position of the movement sequence on the crank pin will move exactly to the angle by which the Rollkreishohlrad was rotated relative to the housing. This rotation can be achieved, for example, with a worm gear, which connects the machine housing and the rotatably mounted therein and externally toothed in a partial area Rollkreishohlrad. The movement that the crank pin now leaves, no longer runs parallel to the piston stroke. This causes the pistons now no longer reach their maximum dead points, which they still reached in the basic position, and the compression in the working spaces decreases. The ability to rotate the rake wheel backwards or forwards makes it possible to optimize each parameter for fuel consumption and performance according to the number of revolutions and the fuel used.

[0014] Als mögliche Ausführungsvariante möchten wir eine Kurbelschlaufenmaschine mit der neuartigen Kurbelzapfensteuerung vorstellen. Natürlich könnte man eine solche Maschinenanordnung auch als Boxermaschine bauen. Die Boxermaschine hat in einigen Punkten kleine Nachteile gegenüber der Kurbelschlaufenanordnung, denn dank der steifen Einheit von Kolben, Kolbenstange und Kurbelschlaufe können die Kolbenhöhe, die Maschinengrösse und das Gewicht der beschleunigten Massen, im Vergleich zur bekannten Boxeranordnung mit Pleueln, nochmals reduziert werden. As a possible embodiment, we would like to introduce a crank loom machine with the new crank pin control. Of course you could build such a machine arrangement as a boxer machine. The Boxer machine has in some points small disadvantages compared to the crank assembly, because thanks to the rigid unit of piston, piston rod and crank, the piston height, the size of the machine and the weight of the accelerated masses, compared to the known Boxer arrangement with connecting rods, can be further reduced.

[0015] Will man beispielsweise eine Vierzylindermaschine bauen, kann man auf beiden Seiten des Ritzels Kurbelzapfen anbringen. Es spielt dabei keine Rolle, in welcher Position die beiden Kurbelzapfen auf dem Ritzel zueinander stehen. Sie können zum Beispiel an derselben Stelle sein, dadurch vollführen beide Doppelzylindereinheiten einen synchronen Bewegungsablauf, oder sie liegen um 180° verschoben auf dem Ritzel, dann werden sich die beiden Doppelzylindereinheiten in einem rechten Winkel zueinander bewegen. Zwischen diesen beiden Extremen sind natürlich alle erdenklichen Anordnungen der Kurbelzapfen zueinander möglich. Eine weitere Möglichkeit der Mehrzylinderanordnung besteht darin, auf den Kolbenstangen Zahnstangen anzubringen. Zur Kraftübertragung von einer Kolbenstange mit Zahnstange zur nächsten kann dann einfach ein im Maschinengehäuse drehbar gelagertes Zahnrad dienen. Diese Art der Kraftübertragung bringt bei Mehrzylinderanordnungen den Vorteil von gegenläufigen Kolbeneinheiten, gleichzeitig sinkt die bewegte Masse, und man benötigt nur eine Steuereinheit für die Verdichtungsänderung und die Umwandlung der oszillierenden Bewegung des Kurbelzapfens in eine rotierende. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, wie beispielsweise bei grossen Schiffsmotoren mit Kolbenstangen, auch die Kolbenunterseiten als Arbeitsräume zu nutzen. If you want to build, for example, a four-cylinder engine, you can attach crank pin on both sides of the pinion. It does not matter in which position the two crank pins are on the pinion to each other. For example, they may be in the same location, thereby making both double-cylinder units perform a synchronous motion sequence, or they are 180 ° shifted on the pinion, then the two double-cylinder units will move at right angles to each other. Of course, all conceivable arrangements of the crankpins to each other are possible between these two extremes. Another possibility of the multi-cylinder arrangement is to install racks on the piston rods. For power transmission from a piston rod with rack to the next can then simply serve a rotatably mounted in the machine housing gear. This type of power transmission brings in multi-cylinder arrangements the advantage of opposing piston units, at the same time decreases the moving mass, and you only need a control unit for the compression change and the conversion of the oscillating movement of the crank pin in a rotating. In addition, it is possible to use the lower sides of the pistons as working spaces, as in the case of large marine engines with piston rods.

Claims

A piston engine with variably variable compression in operation, comprising: At least one piston (5) guided axially in a cylinder (6), A torque dissipating shaft, At least one crankpin (4), - A non-positive connection (8, 1) in the form of a crank loop (1) and a piston rod (8), or a connecting rod between the piston (5) and crank pin (4), - A pinion (2) with means which make it roll in a Rollkreishohlrad (3) and at the same time couple a translational component of movement of the pinion (2) with a rotating movement of the shaft, wherein the ratio of the pitch circles of the Rollkreishohlrades (3) and the pinion (2) must be 2: 1, - Further wherein the Rollkreishohlrad (3) is adjustably rotatably mounted in a housing of the piston engine, characterized in that - The crank pin (4) on the pinion (2) is mounted inside or outside the pitch circle of the pinion, so that the crank pin (4) during rotation of the pinion (2) in the Rollkreishohlrad (3) describes an elliptical path (12).

2. Piston engine according to claim 1, characterized in that the means which guide the pinion (2) when rolling in Rollkreishohlrad (3), a crank or a bearing disc (9).

3. Piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that the Rollkreishohlrad (3) via a partial external toothing with a worm gear (7) cooperates, which rotatably fixed the Rollkreishohlrad (3) relative to the housing and on which the Rollkreishohlrad (3) before - And can be rotated back, so that the position of the crank pin (4) described elliptical path (12) relative to the housing also twisted.

4. Piston engine according to claim 3, characterized in that at a rotation of the Rollkreishohlrades of 90 ° relative to a basic position with rotating crankshaft or bearing plate (9) practically a standstill of the piston or (5) is achieved.

5. Piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that two along a common axis guided piston (5) with associated piston rods (8) and a single crank loop (1) form a rigid unit.

6. Piston engine according to claim 5, characterized in that at least two rigid units of piston (5) and piston rods (8) are provided, wherein each rigid unit has a rack (10) running area and both racks (10) via a in Housing rotatably mounted gear (11) are kinematically connected, so that with only a single control unit of crank pin (4) crank (1), pinion (2), crankshaft or bearing disc (9) with Rollkreishohlrad (3), the at least two rigid units can be controlled.