CH374947A - Piston engine, in particular for driving internal combustion hammers - Google Patents

Piston engine, in particular for driving internal combustion hammers

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CH374947A
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piston
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CH7794859A
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Schley Friedrich
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Schley Friedrich
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/06Means for driving the impulse member
    • B25D9/10Means for driving the impulse member comprising a built-in internal-combustion engine

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
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  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Description

  

  Kolbenmotor, insbesondere     zum    Antrieb von     Brennkrafthämmern       Die Erfindung betrifft einen Kolbenmotor, ins  besondere zum Antrieb von     Brennkrafthämmem,    mit  einem entgegen Federkraft hin- und     herbeweglichen     Arbeitskolben.  



  Bei bekannten     Brennkrafthämmern    wird der als  Schlagkolben dienende Arbeitskolben nach Angabe  seiner kinetischen Energie durch     gespannte        Luft-          oder    Schraubenfedern in     seine    obere     Totpunktlage     zurückgebracht, wo er nach dem     Stillsetzen    des  Werkzeuges oder beim Ausbleiben einer nachfolgen  den Explosion des im Verbrennungsraum einge  schlossenen Frischgasgemisches seine Ruhelage be  sitzt.  



  Derartige Antriebsaggregate     mit    einem einseitig  federbelasteten Arbeitskolben sind bei kurzzeitigen  Zündaussetzern oder bei vorübergehendem Mangel  an zündfähigem Gasgemisch schwer in     Gang    zu hal  ten. Ausserdem können dieselben nur mittels eines  einzigen, mehrmals aufzuwendenden     Einzelhubes    ge  gen die volle Federkraft der     Rückholfeder    angelassen  werden.  



  Bei anderen bekannten Werkzeugen, die einen  einseitig federbelasteten Schlagkolben und einen  zweiten im gemeinsamen Zylinder auf einem Kurbel  trieb arbeitenden Kolben eines Verbrennungsmotors  besitzen, sind zwar die Anlasschwierigkeiten und das       Inganghalten    bei kurzen     vorübergehenden    Störungen  geringer, dagegen besitzen derartige Werkzeuge im  Verhältnis zu     ihrem    Gewicht. eine geringe Leistungs  fähigkeit.  



  Zur Lösung dieser Schwierigkeiten und insbeson  dere, um bei kurzzeitigen Störungen nicht einen völ  ligen Stillstand des Aggregates in Kauf nehmen zu  müssen, wird     erfindungsgemäss    vorgeschlagen, den  Arbeitskolben in seiner Ruhelage durch die in     Hin-          und        Rückhubrichtung    wirkende Federkraft in einer    zwischen der oberen und unteren     Totpunktlage        be-          findlichen    Stellung zu halten.  



  Durch den Gegenstand der Erfindung wird er  reicht, dass bei Kolbenmotoren mit einem durch  Brenngas, Pressluft oder ein anderes geeignetes An  triebsmittel angetriebenen Arbeitskolben von diesem  eine erzwungene Schwingung ausgeführt wird, die bei  entsprechender Wahl von Kolbenmasse und Feder  konstanten bei kurzzeitigen Unterbrechungen und  Störungen als freie gedämpfte Schwingung erst nach  einigen Arbeitstakten ausklingt, so dass, ein einwand  freies Weiterarbeiten bei Aufhören der Störung von  selbst gegeben ist.  



  In den Zeichnungen sind     Ausführungsbeispiele     der Erfindung an einem     Brennkrafthammer    darge  stellt. Es zeigen       Fig.    1 einen     Brennkrafthammer,    dessen Schlag  kolben gleichzeitig Arbeitskolben ist, im Längs  schnitt ;       Fig.    2 einen     Brennkrafthammer        mit    zwei in einem  Zylinder angeordneten Arbeitskolben     in    schemati  scher     Darstellung    ;

         Fig.    3 einen     Brennkrafthammer,    dessen Schlag  kolben über eine Drehfeder     mit    einem Kurbeltrieb  gekoppelt ist, in schematischer Darstellung.  



  Der     brenngasgetriebene,    als Schlagkolben be  zeichnete Arbeitskolben 1 arbeitet derart     mit    den  Federn 2 und 3 zusammen, dass er um eine Mittel  lage eine erzwungene gedämpfte Schwingung aus  führt. Diese ist gegeben durch die Abstimmung der  beiden     Federn    2 und 3 und durch die Lage der     Ver-          stellhülse    4. Die     Verstellhülse    4 nimmt in ihrem un  teren Ende das     Einsteckwerkzeug    5 auf und ist ge  gen die Kraft der Feder 6 im Gehäuse 7     axial    ver  schiebbar.

   Die am Gehäuse 7 angebrachte     Sperrvor-          richtung    8 hält die     Verstellhülse    4 in einer Stellung,  die den Leerlauf des Werkzeuges     gestattet,    d. h. es      erfolgen keine Schläge des Schlagkolbens 1 auf das       Einsteckwerkzeug    5. Dies wird dadurch ermöglicht,  dass die     Federn    3 und 6 gegen die Kraft der Feder 2  eine Hubverkürzung des Schlagkolbens 1 bewirken.  Die Feder 2 speichert somit die     Leerlaufenergie    in  dieser Stellung der Hülse 4.  



  Zur Abgabe der vollen Schlagleistung wird in be  kannter Weise das Werkzeug gegen das zu bearbei  tende Material gedrückt. Dabei verschiebt sich die       Verstellhülse    4 gegen die Feder 6     im    Gehäuse 7 bis  zum oberen Anschlag. Der Abstand zwischen Schlag  kolben 1 und     Einsteckwerkzeug    5 wird     vermindert     und damit der Verdichtungsgrad des Frischgasgemi  sches im Zylinder vergrössert, so dass bei Vollgas  stellung die volle Schlagleistung auf das     Einsteck-          werkzeug    5 abgegeben wird.  



  Es ist dabei sehr vorteilhaft, dass die Schlaglei  stung     kontinuierlich    zu verändern ist, je nach der       Einstellung    des Vergasers und durch den     Anpress-          druck    des Werkzeuges durch den Arbeiter, wobei die  Feder 6 der     Verstellhülse    4 entsprechend dem jewei  ligen     Anpressdruck    eine bestimmte Lage zwischen  der     Leerlaufstellung    und dem oberen Anschlag im  Gehäuse 7 zuordnet. Bei     Zündaussetzern    oder an  deren kurzzeitigen Störungen führt der Schlagkolben  1 noch einige freie gedämpfte Schwingungen aus, so  dass eine Stillegung des Werkzeuges nicht sofort ein  treten kann.  



  Zum Anwerfen wird die Sperrvorrichtung 8 ge  löst. Dabei schiebt die Feder 6 die     Verstellhülse    4  gegen den unteren Anschlag im Gehäuse 7, die Fe  der 3 den Schlagkolben 1 in seine untere Totpunkt  lage. Während dieses Vorgangs wird Frischgas an  gesaugt und     beim    Aufschlagen des Werkzeuges ge  gen das     Einsteckwerkzeug    5, wobei sich die geschil  derten Vorgänge in     -umgekehrter    Richtung wieder  holen, wird Frischgas im     Zylinder    verdichtet und zur  Zündung gebracht. Die     Zündeinrichtung    ist nicht  eingezeichnet. Sie kann in bekannter Weise durch  eine     Batterie-Zündanlage    gebildet werden.  



       Vorteilhaft    ist es, am Schlagkolben 1 ausser dem       Unterbrechernocken    einen permanenten Magneten  und an der     Verstellhülse    4 die Polschuhe und die  Feldwicklung zu befestigen, sowie den Unterbrecher  eines daraus gebildeten Magnetzünders. Dadurch wird  mit dem     Schlagkolbenausschlag    gleichzeitig der  Zündzeitpunkt verlegt.  



  Entsprechend     Fig.    2 bewegt sich der Arbeitskol  ben 1 mit     einem    zweiten Arbeitskolben 9 in einem  gemeinsamen     Zylinder    13 eines im Zweitakt arbei  tenden Verbrennungsmotors. Bei der Expansion der  zwischen den beiden Kolben eingeschlossenen     Brenn-          gase    entfernen sich die Kolben voneinander. Der Ar  beitskolben 9 bewegt sich dabei über das     Pleuel    14,  die dreifach gekröpfte Kurbelwelle 15 mit dem Ma  gnetzünder 16 und den     Lüfterschaufeln    17.

   An der  Kurbelwelle 15, an     gleichsinnig    um 1800 versetzten  zusätzlichen     Kröpfungen    11, sind die     Pleuel    18 an  gelenkt, welche über das Gleitstück 19 und die Feder  10 auf den Schlagkolben 1 wirken. Der Schlagkolben    1 wird gleichzeitig von     Brenngasen    in;     derselben     Richtung angetrieben.

   Die Feder 12 ist so bemessen  und     mit    der Feder 10 und der Masse des Schlag  kolbens 1 abgestimmt, dass beim Betrieb des     Werk-          zeuges    mit der     Eigenfrequenz    des     Schwingungs-          systems    die zur Verdichtung erforderliche Arbeit ge  leistet und im Leerlauf ein Aufschlagen des Schlag  kolbens 1 auf das     Einsteckwerkzeug    5 vermieden  wird.  



  Gemäss     Fig.    3 wird der im Zylinder 20 hin- und  hergehende Schlagkolben 1 mit einer Schlagkolben  stange versehen, an der ein Gabelstück 21     befestigt     ist. Dieses ist     mit    einer bei 22 drehbar gelagerten  Drehfeder 23 gelenkig verbunden. Diese Drehfeder  23 stellt so über das     Pleuel    24 eine elastische Kop  pelung zwischen dem Schlagkolben 1 und der Kur  belwelle 25 her. Die Kurbelwelle 25     liefert    die zur       Zündstrom-    und     Kühllufterzeugung        erforderliche     Drehbewegung und zusammen mit der Drehfeder 23  die zur Kompression des Frischgases im Zylinder  benötigte Verdichtungsarbeit.

   Die Übersetzung zwi  schen Kurbeltrieb 25 und Schlagkolben 1, sowie die  Federcharakteristik der Drehfeder 23 sind so bemes  sen, dass im Leerlauf eine Abgabe von Schlagarbeit  nicht erfolgen kann. Im Resonanzbereich des aus der  Masse des Schlagkolbens 1, der Drehfeder 23 und  dem     Trägheitsmoment    der Kurbelwelle 25     gebildeten     Schwingungssystems wird bei Vollgas die volle  Schlagleistung vom Schlagkolben 1 auf das     Einsteck-          werkzeug    5 übertragen.  



  Diese Ausführungsform stellt eine besonders ein  fache Lösung des     Erfindungsgedankens    dar, die     aus-          serdem    den Vorteil besitzt, dass der über die Dreh  feder mit dem Arbeitskolben gekoppelte Kurbeltrieb  das Anwerfen des Motors erleichtert.



  Piston engine, in particular for driving internal combustion hammers. The invention relates to a piston engine, in particular for driving internal combustion hammers, with a working piston that can move back and forth against spring force.



  In known internal combustion hammers, the working piston serving as a percussion piston is returned to its top dead center position by tensioned air or helical springs after specifying its kinetic energy, where it sits in its rest position after the tool is stopped or if there is no subsequent explosion of the fresh gas mixture enclosed in the combustion chamber .



  Such drive units with a unilaterally spring-loaded working piston are difficult to keep going in the event of brief misfires or a temporary lack of ignitable gas mixture. In addition, the same can only be started using a single, multiple single stroke against the full spring force of the return spring.



  In other known tools, which have a unilaterally spring-loaded percussion piston and a second piston of an internal combustion engine operating in the common cylinder on a crank drive, the starting difficulties and keeping in motion for short, temporary malfunctions are less, but such tools have in relation to their weight. poor performance.



  To solve these difficulties and in particular, in order not to have to accept a complete standstill of the unit in the event of brief malfunctions, the invention proposes that the working piston in its rest position by the spring force acting in the reciprocating direction in one between the upper and lower Hold the dead center position.



  Through the subject matter of the invention, it is sufficient that in piston engines with a working piston driven by fuel gas, compressed air or some other suitable drive means, a forced oscillation is carried out by this working piston, which with the appropriate choice of piston mass and spring is constant with brief interruptions and disturbances as free The damped oscillation only fades after a few work cycles, so that it can continue to work properly when the disturbance ceases.



  In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown on an internal combustion hammer. 1 shows an internal combustion hammer, the impact piston of which is also the working piston, in longitudinal section; 2 shows an internal combustion hammer with two working pistons arranged in a cylinder in a schematic representation;

         Fig. 3 an internal combustion hammer, the impact piston is coupled via a torsion spring with a crank mechanism, in a schematic representation.



  The fuel gas-driven working piston 1, which is designated as a percussion piston, works together with the springs 2 and 3 in such a way that it performs a forced damped oscillation around a central position. This is given by the coordination of the two springs 2 and 3 and by the position of the adjustment sleeve 4. The adjustment sleeve 4 receives the insertion tool 5 in its lower end and is axially displaceable against the force of the spring 6 in the housing 7 .

   The locking device 8 attached to the housing 7 holds the adjusting sleeve 4 in a position which allows the tool to run idle, ie. H. there are no impacts of the percussion piston 1 on the insertion tool 5. This is made possible by the fact that the springs 3 and 6 cause the stroke of the percussion piston 1 to be shortened against the force of the spring 2. The spring 2 thus stores the idle energy in this position of the sleeve 4.



  To deliver the full impact performance, the tool is pressed against the material to be processed in a known manner. The adjusting sleeve 4 moves against the spring 6 in the housing 7 up to the upper stop. The distance between impact piston 1 and insert tool 5 is reduced and thus the degree of compression of the fresh gas mixture in the cylinder is increased so that the full impact power is delivered to insert tool 5 when the throttle is at full throttle.



  It is very advantageous that the impact performance can be changed continuously, depending on the setting of the carburetor and the contact pressure of the tool by the worker, the spring 6 of the adjustment sleeve 4 depending on the respective contact pressure a certain position between the Idle position and the upper stop in the housing 7 assigned. In the event of misfires or other short-term malfunctions, the percussion piston 1 still carries out a few free, damped oscillations so that the tool cannot be shut down immediately.



  To start the locking device 8 is released. The spring 6 pushes the adjusting sleeve 4 against the lower stop in the housing 7, the Fe of the 3 the percussion piston 1 in its bottom dead center. During this process, fresh gas is sucked in and when the tool is opened ge conditions the insert tool 5, with the schil-made processes in the opposite direction, fresh gas is compressed in the cylinder and ignited. The ignition device is not shown. It can be formed in a known manner by a battery ignition system.



       It is advantageous to attach a permanent magnet to the percussion piston 1 in addition to the interrupter cam, and to attach the pole shoes and the field winding to the adjustment sleeve 4, as well as the interrupter of a magneto formed therefrom. As a result, the ignition point is shifted at the same time as the piston deflection.



  According to FIG. 2, the working piston moves ben 1 with a second working piston 9 in a common cylinder 13 of a two-stroke arbei internal combustion engine. When the combustion gases enclosed between the two pistons expand, the pistons move away from one another. The working piston 9 moves via the connecting rod 14, the three-cranked crankshaft 15 with the magneto ignition 16 and the fan blades 17.

   On the crankshaft 15, on additional cranks 11 offset in the same direction by 1800, the connecting rods 18 are articulated, which act on the percussion piston 1 via the slider 19 and the spring 10. The percussion piston 1 is simultaneously of fuel gases in; driven in the same direction.

   The spring 12 is dimensioned and coordinated with the spring 10 and the mass of the impact piston 1 that when the tool is operated at the natural frequency of the vibration system, the work required for compression is performed and the impact piston 1 hits the idle on the insertion tool 5 is avoided.



  According to FIG. 3, the percussion piston 1 reciprocating in the cylinder 20 is provided with a percussion piston rod to which a fork piece 21 is attached. This is articulated to a torsion spring 23 rotatably mounted at 22. This torsion spring 23 provides an elastic Kop pelung between the percussion piston 1 and the cure belwelle 25 via the connecting rod 24. The crankshaft 25 provides the rotary motion required for generating the ignition current and cooling air and, together with the torsion spring 23, the compression work required to compress the fresh gas in the cylinder.

   The translation between the crank mechanism 25 and percussion piston 1, as well as the spring characteristics of the torsion spring 23 are dimensioned in such a way that no impact work can take place when idling. In the resonance range of the vibration system formed from the mass of the percussion piston 1, the torsion spring 23 and the moment of inertia of the crankshaft 25, the full percussion power is transmitted from the percussion piston 1 to the insert tool 5 at full throttle.



  This embodiment represents a particularly simple solution to the idea of the invention, which also has the advantage that the crank mechanism coupled to the working piston via the torsion spring makes it easier to start the engine.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Kolbenmotor, insbesondere zum Antrieb von Brennkrafthämmern, mit einem entgegen Federkraft hin- und herbeweglichen Arbeitskolben, dadurch ge kennzeichnet, dass die in Hin- und Rückhubrichtung wirkende Federkraft (2, 3 bzw. 10, 12 bzw. 23) den Arbeitskolben (1) im Ruhezustand in einer zwischen seiner oberen und unteren Totpunktlage befindlichen Stellung hält. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Piston engine, in particular for driving internal combustion hammers, with a working piston that can be moved back and forth against spring force, characterized in that the spring force (2, 3 or 10, 12 or 23) acting in the reciprocating stroke direction drives the working piston (1) holds at rest in a position located between its upper and lower dead center position. SUBCLAIMS 1. Kolbenmotor nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Anordnung einer im Gehäuse zwischen zwei Anschlägen entgegen einer Feder (6) axial verschiebbaren Verstellhülse (4), an deren Bo den sich die genannte Federkraft erzeugenden Fe dern (2, 3) gegenseitig abstützen. 2. Kolbenmotor nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellhülse (4) mittels einer Feststellnase (8) in einer den Leerlauf des Aggregates bewirkenden Stellung gehalten werden kann. 3. Piston engine according to claim, characterized by the arrangement of an adjusting sleeve (4) axially displaceable in the housing between two stops against a spring (6), on the bottom of which the springs (2, 3) which generate said spring force are mutually supported. 2. Piston engine according to dependent claim 1, characterized in that the adjusting sleeve (4) can be held in a position causing the unit to idle by means of a locking lug (8). 3. Kolbenmotor nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verschiebbare Verstellhülse (4) zur Auf nahme des Werkzeuges ausgebildet ist. 4. Piston motor according to patent claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that the axially displaceable adjusting sleeve (4) is designed to accommodate the tool. 4th Kolbenmotor nach Patentanspruch mit einem von einem Arbeitskolben bewegten Kurbeltrieb für die Nebenaggregate, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei die genannte Federkraft erzeugende Federn (10, 12) ein auf der Kolbenstange axial be wegliches Gleitstück (19) mit beidseitig angelenkten Pleuelstangen (18) vorgesehen ist, die mit gleich sinnig um 180,) versetzten zusätzlichen Kröpfungen (11) der Kurbelwelle (15) drehbar verbunden sind. 5. Piston engine according to claim with a crank drive for the auxiliary units moved by a working piston, characterized in that between two springs (10, 12) generating said spring force there is provided a sliding piece (19) which is axially movable on the piston rod and has connecting rods (18) hinged on both sides , which are rotatably connected to additional cranks (11) of the crankshaft (15) offset by 180,). 5. Kolbenmotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten des Arbeitskolbens (1) in einer zwischen den Totpunktlagen befindlichen Stellung eine um einen Zapfen (22) drehbare Dreh feder (23) vorgesehen ist, die mit ihren freien Enden einerseits an einem an der Kolbenstange befestigten Gabelstück (21) und andererseits an einerPleuelstange (24) des die Nebenaggregate antreibenden Kurbel triebes (25) angelenkt ist. Piston engine according to claim, characterized in that to hold the working piston (1) in a position located between the dead center positions, a torsion spring (23) rotatable about a pin (22) is provided, which is attached with its free ends to one of the piston rods Fork (21) and on the other hand to a connecting rod (24) of the crank mechanism driving the auxiliary units (25) is articulated.
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