DE202015007594U1

DE202015007594U1 - Hypocycloidal gearbox for reciprocating engines with a complete compensation of the mass forces and moments, a reduction of the friction power and an adjustment mechanism of the piston stroke with constant compression space or variable compression ratio

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Publication number: DE202015007594U1
Application number: DE202015007594.0U
Authority: DE
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Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2025-11-03

Abstract

Hypozykloidgetriebe für Kolbenmaschinen mit einem vollständigen Ausgleich der Massenkräfte und -momente, einer Reduzierung der Reibleistung und einer Verstellmechanik des Kolbenhubs mit konstantem Verdichtungsraum oder variablem Verdichtungsverhältnis, folgendes umfassend: Ausgleich der Massenkräfte und -momente durch translatorische und rotatorische Ausgleichsgewichte, wobei sowohl die Schwerpunkte der die Massenkräfte erzeugenden Bauteile (Kolben-Pleueleinheit [10] und Pleuellager [15]) als auch die Schwerpunkte der am umlaufenden Exzenter [8] angebrachten Ausgleichsgewichte [9] auf den translatorischen Bahnkurven liegen müssen. Aus dieser Vorgabe folgt, dass die während der Linearbewegung sich drehenden Bauteile (Pleuellager [15] und Ausgleichsgewichte [9]) punktsymmetrisch ausgeführt sein müssen. Unter Zugrundelegung dieser Bedingungen und bei einem zur Mittelebene der Zylinderlaufbahn symmetrischen Aufbaus der Ausgleichsgewichte und der weiteren Bedingung, dass die Masse der translatorischen Ausgleichsgewichte jeweils genau die Hälfte der Masse der Kolben-Pleueleinheit mit dem zugehörigen Massenanteil des Pleuellagers beträgt, ergibt sich aus den um 90° phasenverschoben laufenden translatorischen Massen als Resultierende eine Zentrifugalkraft, die über 180° phasenverschoben laufende, an den Kurbelwangen angebrachte Gegengewichte [11] vollständig ausgeglichen wird.Hypocycloidal gear for reciprocating engines with a complete balance of inertial forces and moments, a reduction of friction and an adjustment mechanism of the piston stroke with constant compression space or variable compression ratio, comprising: Compensation of inertial forces and moments by translational and rotational balancing weights, both the focal points of the Mass-generating components (piston connecting rod unit [10] and connecting rod bearings [15]) as well as the centers of gravity of the eccentric [8] mounted balancing weights [9] must lie on the translational trajectories. It follows from this specification that the components rotating during the linear movement (conrod bearings [15] and counterweights [9]) must be point-symmetrical. On the basis of these conditions and in a symmetrical to the center plane of the cylinder bore construction of the balance weights and the further condition that the mass of the translational balancing weights is exactly half of the mass of the piston connecting rod unit with the associated mass fraction of the connecting rod bearing, resulting from the order of 90 Phase-displaced running translational masses as a result of a centrifugal force, which is fully balanced over 180 ° out of phase running, attached to the crank web counterweights [11].

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die technische Erweiterung und Optimierung der bekannten Hypozykloid-Getriebetechnik. Hierbei soll dieses System für die Wandlung von translatorisch in rotatorisch bzw. auch umgekehrt von rotatorisch in translatorische Bewegungen dahingehend optimiert werden, dass technisch zeitgemäße Anwendungen realisiert werden können. Unter den Begriff „zeitgemäß” fallen u. a. auch die Anforderungen, dass hinsichtlich Wirkungsgrad und Laufruhe optimierte Verbrennungsmotoren mit geringer Zylinderzahl (Ein- bis Dreizylindermotoren) konstruiert und gebaut werden können. Die Laufruhe ergibt sich u. a. aus der Möglichkeit die in dieser Erfindungsmeldung beschriebene, mit innovativen Bauteilen ergänzte Hypozykloid-Getriebetechnik mit einem vollständigen Massenausgleich betreiben zu können. Für die Optimierung des Wirkungsgrades ergibt sich, speziell für Verbrennungskraftmaschinen, neben dem bekannten Vorteil, dass ebenfalls für spezielle Betriebsbedingungen die Normalkraft des bzw. der Kolben theoretisch auf Null reduziert werden kann, außerdem auch über eine mit wenig Freiheitsgraden realisierbare Verstellmechanik mit der sowohl der Kolbenhub als auch das Verdichtungsverhältnis variiert werden können. Neben diesen innovativen Verstellmechaniken sind außerdem noch Neuerungen hinsichtlich Ölzuführung der Pleuellager, im mechanischen System integrierte Gewichtsausgleichs- und Schwungmassenbauteile und betriebssichere Ausführungen von Kurbelwellen, Exzenterlagern und Kolben-Pleueleinheiten in dieser Erfindungsmeldung als Innovationen aufgeführt bzw. ergänzend mit dargestellt worden. Bevorzugter Anwendungsbereich dieser Innovationen ist die Verbrennungsmotoren- und Dampfmaschinentechnik. Eingesetzt werden können diese mechanischen Systeme aber auch in jedem anderen Einsatzgebiet, wo eine Bewegungsänderung (rotatorisch in translatorisch bzw. umgekehrt) realisiert werden soll bzw. für allgemeine Anwendungsfälle im Maschinen- und Anlagenbau und im Bereich der Energieerzeugung. Einsatzgebiete der Erfindung sind alle technischen Anwendungen wo die Umsetzung einer Dreh- in eine Linearbewegung, deren Hub evtl. auch während des Betriebes kontinuierlich verstellt werden soll, benötigt wird (Press-, Schmiede- und Schneidwerkzeuge, Pumpen- und Ventiltriebskomponenten, Handhabungstechnik etc.). Für den umgekehrten Einsatzfall, Umsetzung einer Linear- in eine Drehbewegung, ist das Einsatzgebiet der Erfindung jedweder Anwendungsfall, bei denen durch Kolben- oder anderweitig aufgebrachte Druck- bzw. Zugkräfte erzeugte Linearbewegungen in kontinuierliche rotatorische Bewegungen umgewandelt werden sollen. Hierbei können die Kolben-, Druck- oder Zugkräfte sowohl durch Komponenten von Verbrennungsmotoren (Otto- und Dieselverfahren, Gasmotoren etc.) als auch durch die Expansion von gasförmigen Stoffen (Wasserdampf, Druckluft, Silikonöl etc.) oder durch den Arbeitsdruck von flüssigen Medien (Wasser, Öl etc.) erzeugt werden.The present invention relates to the technical extension and optimization of the known hypocycloid transmission technology. In this case, this system is to be optimized for the conversion of translational in rotatory or vice versa of rotational in translational movements to the effect that technically contemporary applications can be realized. Under the term "contemporary" u. a. also the requirements that in terms of efficiency and smoothness optimized internal combustion engines with a low number of cylinders (one to three-cylinder engines) can be designed and built. The smoothness results u. a. from the possibility of being able to operate the hypocycloid transmission technology described in this invention disclosure supplemented with innovative components with a complete mass balance. For the optimization of the efficiency results, especially for internal combustion engines, in addition to the known advantage that also for special operating conditions, the normal force of the piston or theoretically can be reduced to zero, also via a realizable with little degrees of freedom adjustment mechanism with both the piston stroke as well as the compression ratio can be varied. In addition to these innovative adjustment mechanisms are also innovations with regard to oil supply the connecting rod bearing integrated in the mechanical system weight balance and flywheel components and reliable versions of crankshafts, eccentric bearings and piston connecting rod units in this invention disclosure as innovations listed or supplemented with. The preferred area of application of these innovations is combustion engine and steam engine technology. However, these mechanical systems can also be used in any other application where a change in motion (rotational in translational or vice versa) is to be realized or for general applications in mechanical and plant engineering and in the field of energy production. Fields of application of the invention are all technical applications where the conversion of a rotary into a linear movement whose stroke is possibly to be continuously adjusted during operation is required (pressing, forging and cutting tools, pump and valve train components, handling technology, etc.). , For the reverse application, implementation of a linear in a rotary motion, the field of application of the invention is any application in which linear movements generated by piston or otherwise applied pressure or tensile forces to be converted into continuous rotational movements. In this case, the piston, pressure or tensile forces can be determined both by components of internal combustion engines (petrol and diesel methods, gas engines, etc.) and by the expansion of gaseous substances (water vapor, compressed air, silicone oil, etc.) or by the working pressure of liquid media ( Water, oil etc.).

Beschreibung des bisherigen Standes der TechnikDescription of the Prior Art

Die Möglichkeit mittels Hypozykloidgetrieben translatorische in rotatorische und umgekehrt rotatorische in translatorische Bewegungsabläufe umzuwandeln ist bereits seit langer Zeit bekannt. Hierbei ist vor allem die Hypozykloidvariante interessant, bei deren Ausführung der Radius des großen, meist feststehenden Kreises dem Durchmesser des abrollenden Kreises entspricht. Hierbei laufen Punkte, die genau auf der Höhe des Durchmessers des inneren Kreises liegen, bei einer Abrollbewegung auf einer exakt linearen Bahn. Die Strecke dieses linearen Bewegungsablaufes entspricht dem Wirkdurchmesser des äußeren Kreises. Das Geschwindigkeitsprofil der linear bewegten Punkte des inneren abrollenden Kreises auf Höhe des Wirkdurchmessers besitzt einen cosinusförmigen Verlauf. Diese auf die Hypozykloidgeometrie aufbauenden Mechaniken sind, wie bereits oben erwähnt, schon seit längerem immer wieder beschrieben und bereits in einer Vielzahl von Patenten bzw. Offenlegungsschriften dokumentiert worden. Was eine vom Verfasser durchgeführte Recherche jedoch auch ergab, ist die Tatsache, dass die dem Verfasser vorliegenden Schutzansprüche zwar allgemein die Möglichkeiten der Hypozykloid-Getriebetechnik aufzeigen, für eine sinnvolle technische Umsetzung aber noch wichtige Komponenten und vor allem die exakten Definitionen für die zu realisierenden Bauteilgeometrien und deren Schwerpunktlagen und Bahnkurven fehlen. Zum Beispiel wurden zwar in verschiedenen Schutzanmeldungen die allgemeinen Möglichkeiten des Ausgleichs der Massenkräfte und -momente genannt, eine genau definierte, hierfür notwendige Ausführung der Geometrien der Ausgleichsgewichte und deren Bahnkurven ist jedoch noch nicht dokumentiert worden. Diese und weitere, für eine Realisierung der Hypozykloid-Getriebetechnik unabdingbare Innovationen, sind Bestandteil dieser Erfindungsmeldung.The possibility of converting translatory into rotational and, conversely, rotational in translatory motion sequences by means of hypocycloid gears has been known for a long time. Here, especially the Hypozykloidvariante interesting, in the execution of the radius of the large, usually fixed circle corresponds to the diameter of the rolling circle. In this case, points that lie exactly at the height of the diameter of the inner circle, run in a rolling motion on an exactly linear path. The distance of this linear movement corresponds to the effective diameter of the outer circle. The velocity profile of the linearly moving points of the inner rolling circle at the level of the effective diameter has a cosinusoidal course. These mechanisms, which are based on hypocyclogeometry, have been described repeatedly for some time already and have already been documented in a large number of patents or publications. However, what a research conducted by the author also revealed is that the author's claims to protection generally show the possibilities of hypocycloidal gear technology, but important components for a sensible technical implementation and above all the exact definitions for the component geometries to be realized and their center of gravity positions and trajectories are missing. For example, in various protection applications the general possibilities of balancing the mass forces and moments have been mentioned, but a precisely defined execution of the geometries of the balancing weights and their trajectories has not yet been documented. These and other innovations, which are indispensable for a realization of the hypocycloid transmission technology, are part of this invention disclosure.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Hypozykloid-Getriebetechnik dahingehend mit neuen Komponenten zu erweitern, dass eine technisch innovative und betriebssicher laufende Maschinenmechanik realisiert werden kann. Hierzu zählt u. a. die Innovation, die exakten Definitionen für einen vollständigen Massenkraft- und Massenmomentenausgleich darzulegen, um einen sowohl vibrationsfreien als auch ruhigen Maschinenlauf zu erzielen. Der vibrationsfreie Maschinenlauf ergibt sich durch die Eliminierung der Massenkräfte und -momente, die Reduzierung des Laufgeräusches aufgrund der Tatsache, dass es im Betrieb zu keiner Normalkraft des Kolbens kommt. Durch die Eliminierung der Normalkraft erfolgt während des Maschinenlaufs kein Kolbenkippen mehr, so dass das Kolbenhemd des Verdichtungskolbens entfallen kann und somit auch keine zusätzliche Geräuschentwicklung durch den Kolbenumschlag in das Motorengeräusch indiziert wird. Als nächstes wäre die Problematik des effizienten Betriebs von Verbrennungskraftmaschinen zu nennen. Hier gibt es für die herkömmlichen, mit Kurbelwelle ausgeführten Verbrennungsmotoren schon seit geraumer Zeit Versuchsmotoren, mit denen sowohl der Kolbenhub als auch die Kompression variiert werden können. Problematisch ist, dass für diese Verbrennungsmotortypen eine entsprechende Verstellmechanik nur sehr aufwändig und somit auch nur äußerst kostenintensiv realisiert werden kann. Dies ist sicher auch ein Grund, warum trotz thermodynamischer Vorteile diese Motorentechnik noch nicht serienreif ist. Hier wäre nun das nächste Ziel dieser Erfindungsmeldung zu nennen. Aufgrund der Möglichkeit über nur einen Drehpunkt die Hypozykloidmechanik gegenüber den Positionen der Zylinderlaufbahnen während des Betriebes zu verstellen, ergibt sich sowohl die Möglichkeit den Kolbenhub zu variieren und dabei den oberen Verdichtungsraum exakt beizubehalten oder, durch seitliche Anordnung dieses Drehpunktes, die Kompression bei der Variation des Kolbenhubes ebenfalls mit zu verstellen. D. h. als weiteres Ziel dieser Erfindungsmeldung wäre eine Optimierung des Verbrennungsvorganges für die unterschiedlichen Lastzustände des Verbrennungsmotors während des Betriebs zu nennen.The aim of the invention is to expand the hypocycloid transmission technology with new components, so that a technically innovative and reliable running machine mechanics can be realized. These include, among other things, the innovation, the exact definitions for a complete mass-produced and To illustrate mass moment compensation to achieve both vibration free and quiet machine running. The vibration-free machine running results from the elimination of the mass forces and moments, the reduction of the running noise due to the fact that it comes in the operation to any normal force of the piston. Due to the elimination of the normal force, piston tilting no longer takes place during the machine run so that the piston skirt of the compression piston can be dispensed with and therefore no additional noise development by the piston cover into the engine noise is indicated. Next would be the problem of efficient operation of internal combustion engines. For some time now, experimental engines have been available for the conventional crankshaft internal combustion engines, with which both the piston stroke and the compression can be varied. The problem is that for these types of combustion engines, a corresponding adjustment mechanism can be realized only very complex and therefore only extremely expensive. This is certainly a reason why, despite thermodynamic advantages, this engine technology is not yet ready for series production. Here, the next goal of this invention disclosure should be mentioned. Due to the possibility to adjust the hypocycloid mechanics with respect to the positions of the cylinder liners during operation, the possibility arises to vary the piston stroke while maintaining the upper compression space exactly or, by lateral arrangement of this fulcrum, the compression in the variation of Piston stroke also to be adjusted. Ie. Another object of this disclosure of the invention would be an optimization of the combustion process for the different load conditions of the internal combustion engine during operation.

Ein weiteres Kriterium, effiziente und sparsame Verbrennungsmotoren zu realisieren ist es, die Zylinderzahl zu minimieren, um die innere Reibleistung des Motors zu reduzieren. Hier stellt sich für die herkömmliche Motorentechnik das Problem, dass bei Hubkolbenmaschinen mit drei oder weniger Zylindern nur mit viel Aufwand (Gegengewichte, Ausgleichswellen etc.) ein halbwegs ruhiger Lauf realisiert werden kann. Die Alternative, die Verwendung des Wankelmotors, speziell für kleinere Leistungsbereiche, wird mit den bekannten Problemen, die dieses Motorsystem mit sich bringt, derzeit nur in geringen Stückzahlen in der Serientechnik umgesetzt. Zwar besitzt der Wankelmotor keine freien Massenkräfte und somit einen vibrationsarmen Lauf, jedoch konnten die Unzulänglichkeiten bezüglich Dichtsystem, Brennraumoptimierung, Kühlung etc. bis zum heutigen Zeitpunkt nicht befriedigend abgestellt werden. Auch hier bietet die Hypozykloid-Getriebetechnik den Vorteil, dass aufgrund der Bahnkurven der Mechanik die freien Massenkräfte, zumindest für spezielle Betriebszustände, vollständig ausgeglichen werden können. Dies ist zwar in den dem Verfasser vorliegenden Patent- und Offenlegungsschriften teilweise auch schon mit angesprochen worden und zum Teil sind auch schon Vorschläge unterbreitet worden, mit welchen Maßnahmen die Massenkräfte zu reduzieren bzw. zu eliminieren wären. Jedoch sind eine exakte Beschreibung, speziell für Motortypen von einem bis zu drei Zylindern, und die zugehörigen mathematischen Erläuterungen nicht mit aufgeführt worden. Für diesen Fall wurden als weitere Innovationen dieser Erfindungsmeldung die möglichen Ausführungen mehrere Maschinenbauteile dargestellt und erläutert, die zur Eliminierung der Massenkräfte von Verbrennungs- oder auch Dampfkraftmaschinen mittels Hypozykloid-Getriebetechnik zum Einsatz kommen können.Another criterion for realizing efficient and economical internal combustion engines is to minimize the number of cylinders in order to reduce the internal friction losses of the engine. Here arises for the conventional engine technology, the problem that in reciprocating engines with three or less cylinders only with much effort (counterweights, balancing shafts, etc.) can be realized a reasonably quiet run. The alternative, the use of the Wankel engine, especially for smaller power ranges, is currently being implemented only in small numbers in the series technology with the known problems that brings this engine system. Although the Wankel engine has no free mass forces and thus a low-vibration running, but the shortcomings in sealing system, combustion chamber optimization, cooling, etc. could not be satisfactorily turned off to the present time. Here, too, the hypocycloid transmission technology offers the advantage that due to the trajectories of the mechanism, the free mass forces, at least for special operating conditions, can be completely compensated. Although this has already been partially addressed in the patent and disclosure documents available to the author, in some cases proposals have already been made with which measures the mass forces would be reduced or eliminated. However, an exact description, especially for engine types of one to three cylinders, and the associated mathematical explanations have not been listed. For this case, the possible embodiments of several machine components have been shown and explained as further innovations of this invention disclosure, which can be used to eliminate the inertial forces of combustion or steam engines by means of hypocycloidal gear technology.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDescription of the preferred embodiment

Die bevorzugte Ausführung der Erfindung ist die Realisierung von Verbrennungskraftmaschinen von einem bis zu drei Zylindern. Natürlich können auch mehrzylindrische Motoren verwirklicht werden und diese Maschinenmechanik für andere Kraftmaschinen (z. B. Dampfkraftanlagen) und jedwede Arbeitsmaschine wie z. B. Pumpen oder Verdichter Verwendung finden. Für Verbrennungs- und Dampfkraftmaschinen wären Zylinderanordnungen im 90° Winkel insofern interessant, da hier ein vollständiger Massenausgleich ohne translatorische Ausgleichsgewichte möglich wäre. Ebenso verhält es sich bei Dreizylindermotoren. Aufgrund des Gleichlaufs der äußeren Kolben und des Gegenlaufs des mittleren Kolbens, kann auch hier ohne zusätzliche translatorische Gegengewichte ein vibrationsfrei laufender Motor realisiert werden. Die Erläuterungen der dieser Erfindungsmeldung zugrunde liegenden Innovationen sollen an Beispielen dieser o. g. Motortypen erfolgen. Diese Motorenausführungen wurden schon oft, hauptsächlich in der Motorradtechnik und neuerdings nicht nur im Kleinwagen- sondern auch im Mittelklassewagensegment, sowohl als Zweitakt- wie auch als Viertaktmotoren eingesetzt. Neben dem Vorteil, dass diese Motorvarianten kompakt bauen und somit auf kleinem Raum relativ viel Leistung erzeugt werden kann, ist als Nachteil für die mit herkömmlicher Kurbelwellentechnik ausgeführten Motoren speziell der unrunde Lauf zu nennen. Durch die Hypozykloid-Getriebetechnik kann dieser Negativpunkt eliminiert werden. Außerdem kann durch die beim neuen Motorenkonzept möglichen Verstellmechaniken ein optimaler, den Lastzuständen angepasster Verbrennungsverlauf realisiert werden. Als weiterer Punkt wäre zu erwähnen, dass speziell für die Hybridtechnik diese mit einem ruhigen Lauf versehenen Verbrennungsmotoren äußerst vorteilhaft mit den Elektromotoren kombiniert werden können. Für diesen Anwendungsfall würde es sich außerdem anbieten, den Motorbetrieb hinsichtlich des besten spezifischen Kraftstoffverbrauchs optimiert auszuführen. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet wäre der Antrieb von Luftfahrzeugen. Auch hier werden teilweise noch Antriebseinheiten mit Kreiskolbenmotoren eingesetzt, um Schwingungen und Vibrationen, die auf die Flugzeugstruktur einwirken können, zu vermeiden. Diese Schwingungsprobleme können mit der Hypozykloid-Getriebetechnik ebenfalls beseitigt werden.The preferred embodiment of the invention is the realization of internal combustion engines from one to three cylinders. Of course, multi-cylinder engines can be realized and this machine mechanics for other engines (eg steam power plants) and any work machine such. As pumps or compressors use. For combustion and steam engines cylinder arrangements would be interesting in the 90 ° angle so far as a complete mass balance would be possible without translational balance weights. The same applies to three-cylinder engines. Due to the synchronism of the outer piston and the mating movement of the middle piston, a vibration-free running engine can be realized here without additional translational counterweights. The explanations underlying this invention disclosure innovations are made on examples of these engine types above. These engine designs have been used many times, mainly in motorcycle technology, and recently not only in the small car but also in the mid-range segment, both as two-stroke as well as four-stroke engines. In addition to the advantage that these engine variants can be built compactly and thus a relatively large amount of power can be generated in a small space, a disadvantage for the engines designed with conventional crankshaft technology is especially the non-round running. Due to the hypocycloid transmission technology this negative point can be eliminated. In addition, an optimal, the load conditions adapted combustion process can be realized by the possible in the new engine concept adjustment mechanisms. As a further point, it should be mentioned that, especially for hybrid technology, these combustion engines, which are provided with a smooth running, can be combined extremely advantageously with the electric motors. For this application, it would also offer to optimize the engine operation in terms of the best specific fuel consumption. Another important application would be the propulsion of aircraft. Here, too, drive units with rotary piston engines are sometimes used in order to avoid vibrations and vibrations that can affect the aircraft structure. These vibration problems can also be eliminated with the hypocycloidal gear technique.

Die oben erwähnten Innovationen sollen nun im Detail an den als Beispielen dienenden unterschiedlichen Motorvarianten mit Hypozykloidgetrieben erläutert werden. Auf den folgenden Seiten werden die diesbezüglich erstellten Zeichnungen beschrieben und die entsprechenden Bewegungsabläufe und deren Kraft- und Momentenverhältnissen näher erläutert.The above-mentioned innovations will now be explained in detail by the various engine variants with hypocycloidal gears used as examples. On the following pages the drawings created in this regard are described and the corresponding movements and their power and torque relationships are explained in more detail.

Beschreibung der Auslegungsgrundlagen und der ZeichnungenDescription of the design basis and the drawings

Die Innovationen dieser Erfindungsmeldung werden nun beispielartig näher erläutert, unter Bezugnahme auf die folgenden Auslegungsgrundlagen, die für eine Realisierung der Hypozykloid-Getriebetechnik notwendig sind, und den in der Anlage beigefügten Zeichnungen.The innovations of this invention disclosure will now be explained in more detail by way of example, with reference to the following design principles, which are necessary for an implementation of Hypozykloid-transmission technology, and attached to the Appendix drawings.

Der Ermittlung und Auslegung der translatorischen und rotatorischen Ausgleichsgewichte sind die Bewegungsgleichungen des Hohlradtriebes zugrunde zu legen:

• Bewegungsgleichungen der Hypozykloid-Bahnkurven allgemein: – x = (R – d/2)·sinα – d/2·sin(((R – d/2)/d/2)·α) – y = (R – d/2)·cosα + d/2·cos(((R – d/2)/d/2)·α)
• der Erfindungsmeldung liegt folgende Hypozykloidenvariante zugrunde [s. 01]: – Durchmesser des umlaufenden Kreises d = Radius des äußeren Kreises R [1] – Angriffspunkte der translatorischen Bewegungen (Kolben-Pleueleinheit und Ausgleichsgewichte) am Durchmesser des umlaufenden Kreises [2]
• damit ergeben sich für die speziellen Bewegungsgleichungen der Bahnkurven der o. g. Hypozykloidenvariante folgende Bedingungen:
• x = (d – d/2)·sinα – d/2·sin(((d – d/2)/d/2)·α)= d/2·sinα – d/2·sinα = 0 [3]
• y = (d – d/2)·cosα + d/2·cos(((d – d/2)/d/2)·α) = d/2·cosα + d/2·cosα = R·cosα [4]
• die Bahnkurve der Kolben-Pleueleinheit ist mit einem runden Symbol [5], die Bahnkurve der translatorischen Ausgleichsgewichte mit einem eckigen Symbol [6] gekennzeichnet

The determination and design of the translatory and rotary balancing weights are based on the equations of motion of the ring gear drive:

• Equations of motion of the hypocycloid trajectories in general: - x = (R - d / 2) · sinα - d / 2 · sin (((R - d / 2) / d / 2) · α) - y = (R - d / 2) · cos α + d / 2 · cos (((R - d / 2) / d / 2) · α)
• The invention is based on the following Hypozykloidenvariante [s. 01 ]: - diameter of the circulating circle d = radius of the outer circle R [ 1 ] - points of application of the translational movements (piston-connecting rod unit and counterweights) on the diameter of the circulating circle [ 2 ]
• Thus, the following conditions arise for the special equations of motion of the trajectories of the above-mentioned hypocycloid variant:
• x = (d - d / 2) · sinα - d / 2 · sin (((d - d / 2) / d / 2) · α) = d / 2 · sinα - d / 2 · sinα = 0 3 ]
• y = (d - d / 2) · cos α + d / 2 · cos (((d - d / 2) / d / 2) · α) = d / 2 · cos α + d / 2 · cos α = R · cosα [ 4 ]
• the trajectory of the piston-connecting rod unit is indicated by a round symbol [ 5 ], the trajectory of the translational balance weights with a square symbol [ 6 ]

Folgende Bedingungen müssen für den Ausgleich der Massenmomente und Massenkräfte erfüllt sein [s. 02]:

• durch einen symmetrischen Aufbau des Hypozykloidgetriebes werden die freien Massenmomente eliminiert [7]
• für den Ausgleich der oszillierenden Massenkräfte müssen an dem Exzenter [8] des Hypozykloidgetriebes folgende Ausgleichsgewichte angebracht werden: – an der rechten und linken umlaufenden Exzenterwelle gegenüber dem Pleuelzapfen jeweils ein Gewicht [9], das der Hälfte der oszillierenden Pleuel-Kolbeneinheit und dem translatorischen Massenanteil des Pleuellagers entspricht [10] – durch diese zwei Ausgleichsgewichte werden zwei Zusatzkräfte in das System indiziert, die mit der oszillierenden Pleuel- und Kolbenkraft als Resultierende eine gleichförmig umlaufende Zentrifugalkraft generieren (s. u. ”Berechnung der Resultierenden der oszillierenden Massen”) – über zwei an der Kurbelwelle angebrachte Ausgleichsgewichte [11] kann diese sich aus den translatorischen Bewegungen ergebene Resultierende vollständig ausgeglichen werden – die Masse der rotatorisch laufenden Ausgleichsgewichte muss so gewählt werden, dass deren Zentrifugalkraft die Resultierenden der oszillierenden Pleuel- und Kolbenkräfte ausgleicht
• Berechnung der Resultierenden der oszillierenden Massen: – Pleuel- und Kolbenkraft: – F_Pl/K = –m_Pl/K·R·ω²·cosα (m_Pl/K = Masse der Kolben-Pleueleinheit) – Kraftkomponente translatorische Ausgleichsgewichte: – F_Agew = –2·(m_Pl/K/2)·R·ω²·cos(α + 90°)= –m_Pl/K·R·ω²·cos(α + 90°) – mit C = –m_Pl/K·R·ω² =>
– d. h. die Resultierende der um 90° phasenverschobenen, oszillierenden Massenkräfte ist eine kontinuierlich umlaufende Zentrifugalkraft
• => die rotatorisch laufenden Ausgleichsgewichte müssen eine Zentrifugalkraft indizieren, die betragsmäßig so groß wie F_{Res osz} ist und 180° phasenverschoben umläuft

The following conditions must be fulfilled for the compensation of the mass moments and mass forces [s. 02 ]:

• a symmetrical design of the hypocycloidal gearbox eliminates the free mass moments [ 7 ]
• for the compensation of the oscillating mass forces must be at the eccentric [ 8th ] of the hypocycloidal gear the following balance weights are attached: - one weight at each of the right and left circumferential eccentric shaft opposite the connecting rod 9 ], which corresponds to half of the oscillating connecting rod piston unit and the translational mass fraction of the connecting rod bearing [ 10 ] - these two balancing weights indicate two additional forces in the system which, with the oscillating connecting rod and piston force, generate as a result a uniformly rotating centrifugal force (see below "Calculation of the resultant oscillating masses") - via two balancing weights attached to the crankshaft [ 11 ], this resultant of the translational movements resulting can be fully compensated - the mass of the rotationally running counterweights must be chosen so that their centrifugal force compensates the resultant of the oscillating connecting rod and piston forces
• Calculation of the resultant of the oscillating masses: - Conrod and piston force: - F _{Pl / K} = -m _{Pl / K} · R · ω ² · cosα (m _{Pl / K} = mass of the piston connecting rod unit) - force component translational counterweights: - F _Agew = -2 * (m _{Pl / K} / 2) * R * ω ² * cos (α + 90 °) = -m _{Pl / K} * R * ω ² * cos (α + 90 °) where C = -M _{Pl / K} · R · ω ² =>
- That is, the resultant of the phase-shifted by 90 °, oscillating mass forces is a continuously rotating centrifugal force
• => the rotational balance weights must indicate a centrifugal force that is as large as F _Reszz and 180 ° out of phase

Ein wichtiger Punkt für den vollständigen Ausgleich der Massenmomente und -kräfte ist, dass die Schwerpunkte [12] der translatorisch laufenden Bauteile, die am Exzenter [8] fest montiert sind und mit der Außenverzahnung [13] rotieren, auf den Bahnkurven [14] liegen [s. 03]. Dies bedingt, dass das rotierende Pleuellager [15] und die seitlich angebrachten Ausgleichsgewichte [16] punktsymmetrisch zum Bauteilschwerpunkt ausgeführt sein müssen. Die an der Kurbelwelle angebrachten Ausgleichsgewichte [11] rotieren 180° phasenverschoben zu der Resultierenden der translatorischen Massen.An important point for the complete balancing of mass moments and forces is that the priorities 12 ] of the translationally running components which are located on the eccentric [ 8th ] are firmly mounted and with the external teeth [ 13 ], on the trajectories [ 14 ] lie [s. 03 ]. This requires that the rotating connecting rod bearing [ 15 ] and the laterally mounted balance weights [ 16 ] must be executed point-symmetrical to the component center of gravity. The balancing weights attached to the crankshaft [ 11 ] rotate 180 ° out of phase with the resultant of the translational masses.

Auf den folgenden Seiten werden Beispiele für Motorenvarianten mit entsprechenden Massen-Ausgleichssystemen näher erläutert.On the following pages, examples of engine variants with corresponding mass balance systems are explained in more detail.

Beispiele für Varianten von Mehrzylinder-Hubkolbenmotore mit vollständigem Massenausgleich

• alle Ein-, Zwei-, Drei- oder Mehrzylindermotoren mit Hypozykloidgetriebe können mit vollständigem Massenausgleich ausgeführt werden
• auf den folgenden Seiten werden neben der oben erläuterten Einzylindervariante noch zwei weitere Konzeptentwürfe aufgezeigt:
• 90°-V-Zweizylindermotor mit Hypozykloidgetriebe [s. 04] bestehend aus
• einer Kolben-Pleueleinheit mit mittiger Lagerung [17] und
• einer als Y-Variante ausgeführten Kolben-Pleueleinheit [18]
• diese Y-Kolben-Pleueleinheit ermöglicht aufgrund der Symmetrie der Bauteilgeometrie [18] und durch den translatorischen Lauf auf Höhe der Bahnkurve der Ausgleichsgewichte der Einzylindervariante eine vibrationsfreien Maschinenlauf ohne zusätzlichen Massenausgleich
• selbstverständlich sind jedwede mehrzylindrischen Motoren in 90°-V-Bauform ebenso ohne freie Massenkräfte und -momente realisierbar
• Dreizylindermotor mit Hypozykloidgetriebe [s. 05 und 06] mit zwei äußeren, gleichlaufenden [19] und einer gegengesetzt laufenden, mittigen Kolben-Pleueleinheit [20] mit folgenden Bauteilausführungen
• Masse der mittleren Pleuel-Kolbeneinheit [20] entspricht der Summe der Einzelmassen der äußeren Pleuel-Kolbeneinheiten [19]
• dies kann realisiert werden durch Zusatzmassen die an der mittleren Kolben-Pleueleinheit angebracht werden [21]
• oder alternativ durch entsprechende Werkstoffauswahl (z. B. die äußeren Kolben-Pleueleinheiten aus Al oder Titan, die mittlere Kolben-Pleueleinheit aus St ohne Zusatzgewichte [22]) mit angepassten Bauteilgeometrien für einen vollständigen Ausgleich der translatorischen Massen [s. 06]
• die rotatorische Unwucht kann durch an der Kurbelwelle angebrachte Gegengewichte [23] ausgeglichen werden
• neben der oben erläuterten Dreizylinder-Motorvariante können natürlich auch jedwede mehrzylindrischen Ausführungen, die gegenläufige Kolben-Pleueleinheiten besitzen, vibrationsfrei ausgeführt werden

Examples of variants of multi-cylinder reciprocating engines with complete mass balance

• All one, two, three or more cylinder hypocycloidal geared engines can be fully balanced
• On the following pages, in addition to the single-cylinder version explained above, two further concepts are shown:
• 90 ° V two-cylinder engine with hypocycloidal gearbox [s. 04 ] consisting of
A piston connecting rod unit with central bearing [ 17 ] and
A Y-variant piston-connecting rod unit 18 ]
This Y-piston connecting rod unit allows due to the symmetry of the component geometry 18 ] and by the translational run at the level of the trajectory of the balancing weights of the single-cylinder variant a vibration-free machine running without additional mass balance
• Of course, all multi-cylinder engines in 90 ° V design can also be realized without free mass forces and moments
• Three-cylinder engine with hypocycloidal gearbox [s. 05 and 06 ] with two outer, concurrent [ 19 ] and a counter-rotating, central piston connecting rod unit [ 20 ] with the following component versions
Mass of the middle connecting rod piston unit 20 ] corresponds to the sum of the individual masses of the outer connecting rod piston units [ 19 ]
• this can be realized by adding masses to the middle piston connecting rod unit [ 21 ]
Or alternatively by appropriate choice of material (eg the outer piston connecting rod units of Al or titanium, the middle piston connecting rod unit of St without additional weights 22 ]) with adapted component geometries for a complete compensation of the translatory masses [s. 06 ]
• the rotational imbalance can be compensated by counterweights attached to the crankshaft [ 23 ] are compensated
• In addition to the above-described three-cylinder engine variant, of course, any multi-cylindrical versions that have opposing piston connecting rod units, vibration-free running

Allgemein ist zu vermerken, dass es für die Realisierung eines Hubkolbenmotors mit Hypozykloid-Getriebetechnik wichtig ist, den Motor mit einer dem Stand der herkömmlichen Hubkolbenmotore entsprechenden, torsionssteifen und stabilen Kurbelwelle auszuführen [s. 07]. Die Kurbelwelle wird hier vorzugsweise als gebaute Variante ausgeführt [24], wobei die dargestellte Ausführung nur als Beispiel dienen soll. Alternativ können die gebauten Kurbelwellen gemäß dem Stand der Technik als reine Pressverbindung oder lageorientiert mittels Polygonverbindung oder Hirthverzahnung oder jedweder anderen maschinenbautechnischen Welle-Nabenverbindung ausgeführt werden. Ebenso ist sowohl für hydrostatische als auch für wälzgelagerte Lagerungen der Exzentereinheiten und der Pleuel-Kolbeneinheiten eine entsprechende Ölversorgung vorzusehen [25].In general, it should be noted that it is important for the realization of a reciprocating engine with Hypozykloid-transmission technology to run the engine with the state of the conventional reciprocating engines corresponding torsionally rigid and stable crankshaft [s. 07 ]. The crankshaft is here preferably designed as a built variant [ 24 ], whereby the illustrated embodiment is only intended as an example. Alternatively, the prior art crankshafts may be made as a pure press fit or positionally oriented by polygonal or serrated or any other mechanical shaft-hub connection. Likewise, a corresponding oil supply is to be provided both for hydrostatic and for roller-mounted bearings of the eccentric units and the connecting rod piston units [ 25 ].

Als letzter Punkt sollen noch die Möglichkeiten zum Verstellen des Kolbenhubes beschrieben werden. Zwar sind, wie oben bereits erwähnt, auch hierzu schon mehrere Schutzanmeldungen veröffentlicht worden, jedoch soll in dieser Erfindungsmeldung noch die Innovation zweier Verstellmechaniken aufgezeigt werden, die es ermöglichen bei Hubverstellung den Verdichtungsraum Vc konstant zu halten oder alternativ das Verdichtungsverhältnis ε zu variieren. Diese Innovation bietet den Vorteil, dass für die genannten Verstellvorgänge nur eine Drehachse benötigt wird und bei Mehrzylindermotoren gleichzeitig alle Kolbenwege variiert werden. Nachteilig ist hier jedoch, dass für diese Art der Hubverstellung herkömmliche Pleuel mit Kolbenbolzen und entsprechender Kolbenausführung zum Einsatz kommen. Bei Vollhubbetrieb besitzt eine derartige Motorausführung zwar ebenso einen vollständigen Massenkraft- und Massenmomentenausgleich, jedoch treten bei Hubreduzierung Massenkräfte wie bei herkömmlichen Motorausführungen auf. Da die Hubreduzierung nur im Leerlauf- bis Halblastbetrieb zum Einsatz kommen sollte, wären die in diesen Motorbetrieb auftretenden freien Massenkräfte nicht als relevante Störgröße anzusehen.As a last point, the possibilities for adjusting the piston stroke will be described. Although, as already mentioned above, several protection applications have already been published for this purpose, however, the innovation of two adjustment mechanisms should still be pointed out in this invention disclosure, which make it possible to keep the compression space Vc constant during stroke adjustment or, alternatively, to vary the compression ratio ε. This innovation offers the advantage that only one axis of rotation is required for the aforementioned adjustment processes and, at the same time, all piston paths are varied in multi-cylinder engines. The disadvantage here, however, that come for this type of stroke adjustment conventional connecting rods with piston pin and corresponding piston design used. Although in Vollhubbetrieb such an engine design also has a complete mass and mass torque compensation, but occur in Hubreduzierung mass forces as in conventional engine versions. Since the Hubreduzierung should be used only in idle to half-load operation, the free inertial forces occurring in this engine operation would not be regarded as a relevant disturbance.

Verstellung des Kolbenhubes über Verdrehpunkt auf Höhe des oberen Totpunktes des Kurbelzapfens [s. 08]

• um den Kolbenhub nur nach unten hin zu reduzieren und den Verdichtungsraum Vc konstant zu halten, muss die Drehachse, um die die Hypozykloidmechanik gegenüber der Zylinderlaufbahn verdreht wird, auf Höhe des oberen Umkehrpunktes des Pleuelzapfens liegen [26]
• die Formel zeigt die Reduzierung des Kolbenhubes in Abhängigkeit des Zahnkranz-Verdrehwinkels:
• H_Kolben = l_Pleuel – {[l_Pleuel·sin[α – (arcsin(D_Zahnkranz·sin(180° – α)]/l_Pleuel)]/sin(180° – α)}
• l_Pleuel = Länge Pleuelstange [27]
• D_Zahnkranz = Wirkdurchmesser Zahnkranz-Innenverzahnung [28]
• α = Verdrehwinkel Innenverzahnung-Zylinderlaufbahn [29]
• H_Kolben = Kolbenhub [30]

Adjustment of the piston stroke via the pivot point at the top dead center of the crank pin [s. 08 ]

• in order to reduce the piston stroke only downwards and to keep the compression space Vc constant, the axis of rotation about which the hypocycloid mechanics is rotated relative to the cylinder bore must be at the level of the upper turning point of the connecting rod [ 26 ]
• the formula shows the reduction of the piston stroke as a function of the crown angle of rotation:
• H _piston = l _{connecting rod} - {[l _{connecting rod} · sin [α - (arcsin (D _{ring gear} · sin (180 ° - α)] / l _{connecting rod} ]] / sin (180 ° - α)}
• l _{connecting rod} = length of connecting rod [ 27 ]
• D _sprocket = effective diameter sprocket internal toothing [ 28 ]
• α = torsional angle of internal toothing cylinder bore [ 29 ]
• H _piston = piston stroke [ 30 ]

Die folgende Abbildung [09] zeigt das gegenüber der Zylinderlaufbahn um den Winkel α [29] verdrehte Hypozykloidgetriebe und eine Position des Kolbens nach dem OT-Durchlauf.The following figure [ 09 ] shows this with respect to the cylinder bore by the angle α [ 29 ] twisted hypocycloidal gear and a position of the piston after the OT run.

Verstellung des Kolbenhubes über Verdrehpunkt deaxiert zum oberen Totpunktes des Kurbelzapfens [s. 10]

• um nicht nur den Kolbenhub zu reduzieren sondern hierbei die Verdichtung annähernd konstant zu halten, können durch eine Deaxierung des Verdrehpunktes der Innenverzahnung [31] gegenüber der Zylinderlaufbahn [32] beide Bedingungen erfüllt werden
• je weiter die Drehachse, um die die Innenverzahnung mit der Kurbelwellenlagerung um den Winkel β [33] verdreht werden kann, von der Mittellinie der Zylinderlaufbahn positioniert wird, ergibt sich bei der Verstellung des Kolbenhubs eine Reduzierung des Verdichtungsraums Vc [34] [s. 11]
• je nach Motorauslegung kann über diese Innovation bei Verstellung des Kolbenhubs das Verdichtungsverhältnis ε annähernd konstant gehalten oder variiert werden

Adjustment of the piston stroke via the point of rotation deaxiert to top dead center of the crank pin [s. 10 ]

• in order not only to reduce the piston stroke, but also to keep the compression approximately constant, it is possible by deactivating the point of rotation of the internal toothing [ 31 ] compared to the cylinder barrel [ 32 ] both conditions are met
• the further the axis of rotation about which the internal toothing with the crankshaft bearing is inclined by the angle β [ 33 ] can be rotated, is positioned from the center line of the cylinder bore, results in the adjustment of the piston stroke a reduction of the compression space Vc [ 34 ] [s. 11 ]
• Depending on the motor design, the compression ratio ε can be kept approximately constant or varied during adjustment of the piston stroke via this innovation

Claims

Hypozykloidgetriebe für Kolbenmaschinen mit einem vollständigen Ausgleich der Massenkräfte und -momente, einer Reduzierung der Reibleistung und einer Verstellmechanik des Kolbenhubs mit konstantem Verdichtungsraum oder variablem Verdichtungsverhältnis, folgendes umfassend: Ausgleich der Massenkräfte und -momente durch translatorische und rotatorische Ausgleichsgewichte, wobei sowohl die Schwerpunkte der die Massenkräfte erzeugenden Bauteile (Kolben-Pleueleinheit [10] und Pleuellager [15]) als auch die Schwerpunkte der am umlaufenden Exzenter [8] angebrachten Ausgleichsgewichte [9] auf den translatorischen Bahnkurven liegen müssen. Aus dieser Vorgabe folgt, dass die während der Linearbewegung sich drehenden Bauteile (Pleuellager [15] und Ausgleichsgewichte [9]) punktsymmetrisch ausgeführt sein müssen. Unter Zugrundelegung dieser Bedingungen und bei einem zur Mittelebene der Zylinderlaufbahn symmetrischen Aufbaus der Ausgleichsgewichte und der weiteren Bedingung, dass die Masse der translatorischen Ausgleichsgewichte jeweils genau die Hälfte der Masse der Kolben-Pleueleinheit mit dem zugehörigen Massenanteil des Pleuellagers beträgt, ergibt sich aus den um 90° phasenverschoben laufenden translatorischen Massen als Resultierende eine Zentrifugalkraft, die über 180° phasenverschoben laufende, an den Kurbelwangen angebrachte Gegengewichte [11] vollständig ausgeglichen wird.Hypocycloidal gear for reciprocating engines with a complete balance of inertial forces and moments, a reduction of friction and an adjustment mechanism of the piston stroke with constant compression space or variable compression ratio, comprising: Compensation of inertial forces and moments by translational and rotational balancing weights, both the focal points of the Mass-generating components (piston-connecting rod unit [ 10 ] and connecting rod bearings [ 15 ]) as well as the focal points of the rotating eccentric [ 8th ] balancing weights [ 9 ] must lie on the translational trajectories. It follows from this specification that the components rotating during the linear movement (conrod bearing [ 15 ] and balancing weights [ 9 ]) must be executed point-symmetrical. On the basis of these conditions and in a symmetrical to the center plane of the cylinder bore construction of the balance weights and the further condition that the mass of the translational balance weights is exactly half of the mass of the piston connecting rod unit with the associated mass fraction of the connecting rod bearing, resulting from the order of 90 Phase-displaced running translatory masses as a result of a centrifugal force, the over 180 ° out of phase running, attached to the crank web counterweights 11 ] is fully compensated.

Hypozykloidgetriebe für Kolbenmaschinen nach Anspruch 1), folgendes umfassend: Kolben-Pleueleinheit [10], die aufgrund der speziellen Bewegungskinematik des nicht mit Kolbenhubverstellung ausgeführten Hypozykloidgetriebes kein Kolbenhemd besitzt. Die Kolben-Pleueleinheiten können mit geschlossenem Pleuellager ausgestattet sein oder, falls Montagezwecke es erfordern, auch ein geteiltes Pleuellager besitzen. Die Anzahl und Positionierung der Kompressions- und Ölabstreifringe kann prinzipiell denen der herkömmlichen Motorausführungen entsprechen. Durch die kompakte Ausführung der Kolben-Pleueleinheiten und der entsprechend der Einsatzart auszuwählenden Werkstoffe (z. B. Stahl, Aluminium, Titan, Kohlenstoff, Verbundwerkstoffe etc.) bietet diese Innovation die Vorteile, dass keine Kolbennormalkraft indiziert und somit die Reibungsarbeit verringert wird und dass der Lärmpegel des Motorbetriebs aufgrund dessen, dass der Motorlauf ohne Kippen der Kolben erfolgt, reduziert wird. Neben der mit mittiger Lagerung ausgeführten Kolben-Pleueleinheit [17] bezieht sich dieser Patentanspruch auch auf die als Y-Kolben-Pleueleinheit [18] ausgeführte Variante. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus dieser Y-Kolben-Pleueleinheit ist auch hier bei deren Einsatz ein vollständiger Ausgleich der Massenkräfte und -momente gegeben. A hypocycloidal gearbox for reciprocating engines according to claim 1, comprising: piston connecting rod unit [ 10 ], which does not have a piston skirt due to the special motion kinematics of the non-piston-stroke hypocycloidal gearbox. The piston connecting rod units may be equipped with a closed rod bearing or, if required for assembly purposes, may also have a split connecting rod bearing. The number and positioning of the compression and oil scraper rings can in principle correspond to those of conventional engine designs. The compact design of the piston-rod assemblies and the materials to be selected according to the type of application (eg steel, aluminum, titanium, carbon, composites, etc.) offers the advantage that no normal piston force is indicated, thus reducing friction work and the noise level of the engine operation is reduced due to the engine running without tilting the pistons. In addition to the center-mounted piston connecting rod unit [ 17 ] this claim also relates to the Y-piston connecting rod unit [ 18 ] executed Variant. Due to the symmetrical structure of this Y-piston connecting rod unit, a complete compensation of the mass forces and moments is also given here when they are used.

Hypozykloidgetriebe für Kolbenmaschinen nach Anspruch 1), folgendes umfassend: Verstellung des Kolbenhubs dahingehend, dass der Verdichtungsraum Vc [34] konstant bleibt oder alternativ sich das Verdichtungsverhältnis ε ändert. Für die Beibehaltung des Verdichtungsraums Vc bei einer Verstellung des Kolbenhubs ist die Bedingung, dass die Drehachse [26], um welche die Innenverzahnung inklusive der Kurbelwellenlagerung gedreht wird, exakt auf Höhe des oberen Schnittpunktes des Teilkreises der Innenverzahnung und der Mittellinie der Zylinderlaufbahn [32] liegt. Um bei einer Hubverstellung auch noch zu einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses ε zu gelangen, muss die Drehachse [31] deaxiert zu dem o. g. Schnittpunkt des Teilkreises der Innenverzahnung und der Mittellinie der Zylinderlaufbahn positioniert werden [32]. Je nach der deaxierten Position der Drehachse erfolgt bei einem Verdrehen der Hypozykloideinheit nicht nur eine Wegverkürzung des Kolbens in der Zylinderlaufbahn, sondern auch ein Anheben der Kurbelwelle und somit eine Reduzierung des Verdichtungsraums Vc [34].The hypocycloidal gear for piston engines according to claim 1, comprising: adjusting the piston stroke so that the compression space Vc [FIG. 34 ] remains constant or alternatively the compression ratio ε changes. For the maintenance of the compression space Vc during an adjustment of the piston stroke is the condition that the axis of rotation 26 ] around which the internal toothing including the crankshaft bearing is rotated, exactly at the height of the upper intersection of the pitch circle of the internal toothing and the center line of the cylinder bore [ 32 ] lies. In order to also change the compression ratio ε during a stroke adjustment, the axis of rotation [ 31 ] are positioned deaxiert to the above-mentioned intersection of the pitch circle of the internal teeth and the center line of the cylinder bore 32 ]. Depending on the deaxierten position of the axis of rotation takes place during a rotation of the Hypozykloideinheit not only a shortening of the piston in the cylinder bore, but also a lifting of the crankshaft and thus a reduction of the compression space Vc [ 34 ].